BR112013025012B1

BR112013025012B1 - ferramenta de subsuperfície se estendendo em uma direção longitudinal, e sistema de subsuperfície

Info

Publication number: BR112013025012B1
Application number: BR112013025012-7A
Authority: BR
Inventors: J0Rgen Hallundb/K
Original assignee: Welltec A/S
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2012-03-29
Publication date: 2021-04-20
Also published as: CN103477022B; MX2013011225A; AU2012234263A1; RU2599819C2; AU2012234263B2; EP2505771A1; US20140013731A1; CA2831663A1; MX340133B; EP2691599B1; US9512688B2; WO2012130945A1; CA2831663C; EP2691599A1; MY172384A; DK2691599T3; BR112013025012A2; RU2013147725A; CN103477022A

Abstract

MONTAGEM DE BRAÇO. A presente invenção refere-se a uma ferramenta de subsuperfície se estendendo em uma direção longitudinal, compreendendo um alojamento de ferramenta, uma montagem de braço móvel entre uma posição retraída e uma posição projetante em relação ao alojamento de ferramenta, a montagem de braço compreendendo um elemento de braço conectado ao alojamento de ferramenta em uma extremidade, uma montagem de ativação de braço arranjada no alojamento de ferramenta para deslocar a montagem de braço entre a posição retraída e a posição projetante, uma bomba para circular fluido hidráulico, em que a montagem de braço compreende um mecanismo hidráulico arranjado em conexão com o elemento de braço, e um canal de influxo de fluido fornecido no elemento de braço, o canal de influxo de fluido estando em comunicação de fluido com o mecanismo hidráulico para fornecer fluido hidráulico da bomba para o mecanismo hidráulico. Além disso, a invenção diz respeito a um sistema de coluna de ferramentas com- apreendendo uma pluralidade de ferramentas de subsuperfície, em que pelo menos uma das ferramentas de subsuperfície é uma ferramenta de subsuperfície de acordo com a invenção.

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a uma ferramenta de subsuperfície, compreendendo um alojamento de ferramenta, uma montagem de braço móvel entre uma posição retraída e uma posição projetante em relação ao alojamento de ferramenta, a montagem de braço compreendendo um elemento de braço conectado ao alojamento de ferramenta em uma extremidade, uma montagem de ativação de braço arranjada no alojamento de ferramenta para deslocar a montagem de braço entre a posição retraída e a posição projetante, e uma bomba para circular fluido hidráulico. Além disso, a invenção diz respeito a um sistema de subsuperfície compreendendo a ferramenta de subsuperfície de acordo com a invenção e uma ferramenta operacional.

Técnica Antecedente

[002] Ferramentas de subsuperfície são usadas para operações dentro de furos de poços de poços de petróleo e gás. Ferramentas de subsuperfície operam em um ambiente muito adverso e devem ser capazes de suportar inter alia fluidos corrosivos e temperaturas e pressão muito altas.

[003] Para evitar perturbações desnecessárias e caras na produção de petróleo e gás, as ferramentas posicionadas na subsuperfície têm que ser confiáveis e fáceis de remover do poço no caso de uma avaria. Ferramentas frequentemente são posicionadas em grandes profundidades de vários quilômetros para baixo no poço, e remover ferramentas emperradas é, portanto, uma operação cara e demorada.

[004] Ferramentas de poço frequentemente são partes de uma coluna de ferramentas maior contendo ferramentas com diferentes funcionalidades. Uma coluna de ferramentas pode compreender tanto ferramentas de transporte para impulsionar a coluna de ferramentas dentro do poço quanto ferramentas operacionais para executar várias operações de subsuperfície.

[005] Ferramentas de poço frequentemente utilizam componentes hidráulicos para executar operações ou fornecer propulsão em ferramentas de transporte, também denotadas de tratores de poço. Fornecer fluido hidráulico pressurizado para várias partes de uma ferramenta de subsuperfície exige um sistema hidráulico confiável e robusto, já que ferramentas no poço não podem ser acessadas facilmente.

[006] Especialmente, o fornecimento de fluido hidráulico para partes móveis e/ou extremidades de uma ferramenta de subsuperfície é desafiador. Em máquinas regulares, isto é frequentemente realizado ao utilizar mangueiras hidráulicas flexíveis externas, o que fornece grande liberdade de projeto. Em ferramentas de subsuperfície o uso de mangueiras externas é indesejável por causa do risco de mangueiras serem rasgadas ou a ferramenta ficar emperrada por causa de mangueiras entrelaçadas.

Sumário da Invenção

[007] É um objetivo da presente invenção superar completamente ou parcialmente as desvantagens indicadas anteriormente e desvantagens da técnica anterior. Mais especificamente, um objetivo é fornecer uma ferramenta de subsuperfície aperfeiçoada em que fluido hidráulico possa ser fornecido para um mecanismo hidráulico, por exemplo, um cilindro hidráulico ou motor associado com a ferramenta de subsuperfície.

[008] Os objetivos mencionados anteriormente, juntamente com inúmeros outros objetivos, vantagens e recursos, os quais ficarão evidentes a partir da descrição a seguir, são alcançados por meio de uma solução de acordo com a presente invenção por uma ferramenta de subsuperfície se estendendo em uma direção longitudinal, compreendendo um alojamento de ferramenta, e uma montagem de braço móvel entre uma posição retraída e uma posição projetante em relação ao alojamento de ferramenta, a montagem de braço compreendendo um elemento de braço conectado ao alojamento de ferramenta em uma extremidade, o alojamento de ferramenta compreendendo adicionalmente uma montagem de ativação de braço arranjada no alojamento de ferramenta para deslocar a montagem de braço entre a posição retraída e a posição projetante, e uma bomba para circular fluido hidráulico, em que a montagem de braço compreende um mecanismo hidráulico arranjado em conexão com o elemento de braço, e um canal de influxo de fluido fornecido no elemento de braço, o canal de influxo de fluido estando em comunicação de fluido com o mecanismo hidráulico para fornecer fluido hidráulico da bomba para o mecanismo hidráulico.

[009] Com isto, fluido pode ser fornecido através do elemento de braço para o mecanismo hidráulico usando canais de fluido internos como uma alternativa para canais de fluido externos tais como mangueiras hidráulicas. O uso de canais de fluido internos fornece um circuito hidráulico mais robusto e reduz o risco de as propriedades de vedação do circuito hidráulico serem comprometidas quando a ferramenta de subsuperfície é posicionada dentro do poço.

[0010] Em uma modalidade, o mecanismo hidráulico pode ser um motor hidráulico ou um cilindro hidráulico, e o canal de influxo de fluido pode ser conectado de forma fluídica ao motor hidráulico ou cilindro hidráulico para fornecer fluido hidráulico da bomba para o mecanismo hidráulico.

[0011] Adicionalmente, a montagem de braço pode compreender uma parte rotativa conectada ao motor hidráulico, pelo que a parte rotativa é girada pelo motor hidráulico para impulsionar a ferramenta de subsuperfície dentro de um poço.

[0012] A dita parte rotativa pode compreender um anel roda fornecendo uma roda para impulsionar a ferramenta de subsuperfície.

[0013] Além disso, o motor hidráulico pode girar em volta de um eixo de rotação, e o anel roda da parte rotativa pode girar em volta de um eixo de rotação coincidindo com o eixo de rotação do motor hidráulico.

[0014] Com isto, os motores hidráulicos compreendidos em cada uma das montagens de braços fornecem a força necessária para impulsionar a ferramenta de subsuperfície dentro do poço. Ao ter o motor arranjado nas proximidades da parte rotativa ou anel roda, a complexidade da transmissão entre o motor e o anel roda é reduzida. Adicionalmente, por cada anel roda sendo girado por um motor dedicado, a ferramenta de subsuperfície continuará a funcionar se um ou mais motores falharem.

[0015] Em uma modalidade, um canal de refluxo de fluido pode ser fornecido no elemento de braço, o canal de refluxo de fluido estando em comunicação de fluido com o mecanismo hidráulico para drenar fluido hidráulico do mecanismo hidráulico.

[0016] Também, o elemento de braço pode compreender adicionalmente um furo passante se estendendo de um lado do elemento de braço para um outro, definindo assim uma parede circunferencial, e a montagem de ativação de braço pode compreender adicionalmente um elemento de torque recebido no furo passante, conectando assim o elemento de braço à montagem de ativação de braço.

[0017] Além do mais, uma entrada do canal de influxo de fluido e uma saída do canal de refluxo de fluido podem ser arranjadas na parede circunferencial circundando o furo passante.

[0018] A dita parede circunferencial circundando o furo passante pode compreender múltiplas ranhuras e protuberâncias se estendendo de um lado do elemento de braço para um outro, e as múltiplas ranhuras da parede circunferencial podem ser adaptadas para receber protuberâncias correspondentes fornecidas no elemento de torque.

[0019] Além disso, as ranhuras da parede circunferencial circundando o furo passante podem compreender faces e as protuberâncias fornecidas no elemento de torque podem compreender faces, as faces da parede circunferencial e as faces do elemento de torque ficando em contato umas com as outras quando o elemento de torque é recebido no furo passante do elemento de braço.

[0020] Além disso, o elemento de torque pode compreender um primeiro canal de fluido conectado de forma fluídica ao canal de influxo de fluido do elemento de braço e um segundo canal de fluido conectado de forma fluídica ao canal de refluxo de fluido do elemento de braço.

[0021] Em uma modalidade, a montagem de ativação de braço pode compreender uma câmara de pistão e um elemento de pistão móvel na direção longitudinal da ferramenta de subsuperfície e arranjado dentro da câmara de pistão, em que o elemento de torque pode ser girado pelo elemento de pistão para deslocar a montagem de braço entre a posição retraída e a posição projetante.

[0022] Adicionalmente, a montagem de braço pode compreender um alojamento de motor arranjado em uma extremidade do elemento de braço, o alojamento de motor e a parte rotativa definindo um espaço interno no qual o motor hidráulico é arranjado, em que uma saída do canal de influxo de fluido e uma entrada do canal de refluxo de fluido são conectadas de forma fluídica ao espaço interno.

[0023] O dito alojamento de motor pode compreender uma parede de alojamento circunferencial constituída por uma parte protuberante do elemento de braço, pelo que o alojamento de motor é fornecido como uma parte integrada do elemento de braço.

[0024] Com isto, o número de interfaces de canais de fluidos na montagem de braço é reduzido, já que a entrada e saída dos canais de fluido do elemento de braço são fornecidas no espaço interno do alojamento de motor e assim ligadas diretamente ao motor hidráulico. Se o alojamento de motor fosse montado como uma unidade separada do elemento de braço, uma interface teria que ser fornecida entre os canais de fluido do elemento de braço e a entrada e saída no espaço interno do alojamento de motor.

[0025] Também, a montagem de braço pode compreender adicionalmente um elemento de tubo arranjado em um furo fornecido no elemento de braço, o furo se estendendo de um lado do elemento de braço para o furo passante, em que uma primeira extremidade do elemento de tubo se estende através do furo e para encaixe com um dos canais de fluido do elemento de torque recebido no furo passante, pelo que o elemento de torque fica preso no furo passante do elemento de braço.

[0026] Adicionalmente, o elemento de tubo pode compreender um furo interno se estendendo entre uma entrada arranjada na primeira extremidade do elemento de tubo e uma saída fornecida em uma parede lateral do elemento de tubo, em que o elemento de tubo conecta de forma fluídica o primeiro canal de fluido do elemento de torque e o canal de influxo de fluido do elemento de braço.

[0027] O dito elemento de tubo pode ser um parafuso rosqueado.

[0028] A presente invenção diz respeito adicionalmente a um sistema de subsuperfície compreendendo a ferramenta de subsuperfície de acordo com a invenção e uma ferramenta operacional conectada à ferramenta de subsuperfície para ser deslocada para frente dentro de um poço ou furo de poço. A ferramenta operacional pode ser uma ferramenta percussora, uma ferramenta chave, uma ferramenta de moagem, uma ferramenta de perfuração, uma ferramenta de perfilagem, etc.

Breve Descrição dos Desenhos

[0029] A invenção e suas muitas vantagens serão descritas com mais detalhes a seguir com referência aos desenhos esquemáticos anexos, os quais para o propósito de ilustração mostram algumas modalidades não limitativas e em que:

[0030] A figura 1 mostra uma ferramenta de subsuperfície suspensa em um poço com braços em uma posição projetante;

[0031] A figura 2 mostra, para propósitos ilustrativos, uma vista superior de parte de uma ferramenta de subsuperfície com uma montagem de braço em uma posição projetante e uma outra montagem de braço em uma posição retraída;

[0032] A figura 3 mostra uma vista lateral seccional transversal de uma montagem de braço e de um elemento de torque;

[0033] A figura 4 mostra uma montagem de braço compreendendo um elemento de tubo;

[0034] A figura 5 mostra uma vista seccional transversal de uma ferramenta de subsuperfície transversal à direção longitudinal;

[0035] A figura 6 mostra uma vista seccional transversal de uma montagem de ativação de braço;

[0036] A figura 7 mostra uma ferramenta de subsuperfície suspensa em um poço com braços projetantes compreendendo cilindros hidráulicos;

[0037] A figura 8 mostra uma montagem de braço compreendendo uma válvula antirrotação;

[0038] As figuras 9a e 9b mostram uma válvula antirrotação em uma posição aberta e em uma fechada, respectivamente;

[0039] A figura 10 mostra uma vista lateral seccional transversal de uma outra montagem de braço;

[0040] A figura 11 mostra uma montagem de braço compreendendo uma válvula antirrotação e uma válvula de direção; e

[0041] A figura 12 mostra uma montagem de braço compreendendo uma válvula de direção.

[0042] Todas as figuras são muito esquemáticas e não estão necessariamente em escala, e elas mostram somente aquelas partes que são necessárias a fim de esclarecer a invenção; outras partes sendo omitidas ou somente sugeridas.

Descrição Detalhada da Invenção

[0043] A figura 1 mostra uma coluna de ferramentas 10 compreendendo uma ferramenta de subsuperfície 11 suspensa em um furo de poço 4 ou poço revestido. A ferramenta de subsuperfície compreende diversas montagens de braços 60 se projetando da ferramenta de subsuperfície na direção do revestimento 6 ou paredes laterais do poço. As montagens de braços 60 podem ser deslocadas entre uma posição retraída e uma posição projetante. Tal como mostrado na figura 3, cada uma das montagens de braços 60 compreende um mecanismo hidráulico 23, 62, tal como um motor hidráulico 23 ou o cilindro hidráulico 62 (mostrado na figura 7) para converter pressão hidráulica em movimento mecânico. Desta maneira, a ferramenta de subsuperfície 11 pode ter funcionalidades que variam dependendo da configuração das montagens de braços 60. Ao fornecer as montagens de braços 60 com os anéis rodas 24 conectados a um motor hidráulico 23, a ferramenta de subsuperfície 11, por exemplo, pode ser usada como uma ferramenta de transporte, em que os anéis rodas projetantes giram para acionar para frente a ferramenta de subsuperfície ou coluna de ferramentas. A ferramenta de subsuperfície 11 também pode ser usada para ajustar luvas deslizantes ou válvulas de subsuperfície por meio das montagens de braços compreendendo cilindros hidráulicos.

[0044] A ferramenta de subsuperfície 11 ou a coluna de ferramentas 10 é suspensa e acionada por meio de um cabo de aço 9 que é conectado à ferramenta em um conector de topo 13. A ferramenta de subsuperfície 11 compreende adicionalmente uma seção de componentes eletrônicos tendo os componentes eletrônicos de mudança de modo 15 e os componentes eletrônicos de controle 16. A seção de componentes eletrônicos controla o fornecimento de eletricidade antes de ser direcionado para um motor elétrico 17 acionando uma bomba hidráulica 18.

[0045] A ferramenta de subsuperfície 11 se estende em uma direção longitudinal e compreende um ou mais alojamentos de ferramentas 54 arranjados extremidade com extremidade com suas respectivas faces de extremidade conectadas umas às outras. A ferramenta de subsuperfície 11 compreende adicionalmente múltiplas montagens de braços 60 (mostradas na figura 2) e múltiplas montagens de ativação de braço 40 (mostradas na figura 6) para deslocar as montagens de braços entre a posição retraída e a posição projetante. Na figura 2, duas montagens de braços 60 estão mostradas na posição projetante e na posição retraída, respectivamente, para propósitos ilustrativos já que as montagens de braços em uma ferramenta de subsuperfície de acordo com a invenção usualmente se deslocam em um modo sincronizado em que todas as montagens de braços são retraídas ou projetadas ao mesmo tempo.

[0046] A figura 3 mostra uma montagem de braço 60 compreendendo um elemento de braço 61, um motor hidráulico 23 arranjado em um alojamento de motor 25 e uma parte rotativa 26 provida com um anel roda 24. O elemento de braço 61 e a parte rotativa 26 constituem o alojamento de motor 25. Em uma extremidade do elemento de braço, uma parte do elemento de braço se projeta para fornecer uma parede de alojamento circunferencial 252 do alojamento de motor 25. Por causa de a parede de alojamento circunferencial ser constituída por uma parte protuberante do elemento de braço, o alojamento de motor 25 se torna uma parte integrada do elemento de braço 61. Em um outro projeto, a parede de alojamento circunferencial 252 é fornecida por um elemento separado sendo conectado ao elemento de braço, por exemplo, por uma conexão rosqueada. Tal projeto também exige uma vedação entre a parede de alojamento circunferencial 252 e o elemento de braço 61. Um motor hidráulico 23 é arranjado dentro do alojamento de motor 25. A parte rotativa 26 fornece um fechamento para o alojamento de motor, fornecendo assim um espaço interno selado adaptado para conter o motor hidráulico 23. O motor hidráulico 23 é um motor hidráulico convencional conhecido para os versados na técnica, tal como um motor de pistão radial. Quando fluido hidráulico é fornecido para o motor hidráulico, parte do motor hidráulico gira. O motor hidráulico 23 consequentemente gira a parte rotativa 26 e assim o anel roda 24 de maneira que, quando a ferramenta de subsuperfície 11 está suspensa na subsuperfície e as montagens de braços 60 estão na sua posição projetante, o anel roda 24 fornece tração contra a parede lateral do poço ou revestimento.

[0047] Em um outro projeto, a parte rotativa 26 pode ser omitida e o motor hidráulico substituído por um mecanismo hidráulico diferente tal como, mas não limitado a isto, um cilindro hidráulico, um pistão, um dispositivo de corte, um dispositivo de perfuração, etc. Na figura 7 está mostrada uma ferramenta de subsuperfície compreendendo cilindros hidráulicos. Os cilindros hidráulicos 62 são uma parte das montagens de braços e são arranjados em uma extremidade do elemento. Quando ativados, os cilindros hidráulicos fornecem uma força linear que pode ser usada para posicionar luvas deslizantes, ajustar válvulas ou executar outras operações de subsuperfície.

[0048] Tal como mostrado na figura 3, o elemento de braço 61 compreende canais de fluido internos para fornecer fluido hidráulico para o motor hidráulico 23. O número de referência 65 denota um canal de influxo de fluido se estendendo entre uma entrada 651 e uma saída 652 arranjada em comunicação de fluido com o espaço interno do alojamento de motor 25. O canal de influxo de fluido fornece fluido hidráulico para o motor hidráulico arranjado no alojamento de motor. O número de referência 66 denota um canal de refluxo de fluido se estendendo de uma entrada 661 em comunicação de fluido com o espaço interno e uma saída 662. O canal de refluxo de fluido fornece um dreno para fluido hidráulico fornecido para o motor hidráulico e para o espaço interno. O fluido hidráulico entra no motor hidráulico pela saída 652 do canal de influxo de fluido. Quando o fluido hidráulico tiver sido usado no motor hidráulico 23, o fluido hidráulico entra no espaço interno 251 do qual ele é drenado através da entrada 661 e do canal de refluxo de fluido.

[0049] A saída 652 do canal de influxo de fluido e a entrada 661 do canal de refluxo de fluido podem ser arranjadas em diversas posições diferentes em relação ao leiaute do alojamento de motor. Tal como mostrado na figura 4, a saída 652 do canal de influxo de fluido é arranjada perto do centro da roda 24, isto é, perto do centro do alojamento de motor 25 (mostrado na figura 3), e a entrada 661 do canal de refluxo de fluido é arranjada mais próxima da periferia do alojamento de motor. Mais especificamente e tal como mostrado na figura 3, a saída 652 do canal de influxo de fluido é fornecida em uma parte protuberante do elemento de braço, e a entrada 661 do canal de refluxo de fluido é fornecida na parede de alojamento circunferencial do alojamento de motor 25. Entretanto, a entrada 661 do canal de refluxo de fluido também pode ser arranjada perto do centro do alojamento de motor e a saída 652 do canal de influxo de fluido pode ficar mais próxima da periferia.

[0050] Tal como mostrado nas figuras 10-12, o elemento de braço 61 pode compreender um canal de fluido interno adicional fornecendo um segundo canal de influxo de fluido 85 terminando em uma saída 851 no alojamento de motor. Ao fornecer um segundo canal de influxo de fluido 85, o motor hidráulico pode ser girado tanto no sentido horário quanto no sentido anti-horário. Com isto, o motor hidráulico pode ser usado para acionar a ferramenta de subsuperfície ou coluna de ferramentas para frente ou para trás dependendo da direção de rotação do motor hidráulico. Se o fluido hidráulico for fornecido para o motor hidráulico por meio do canal de influxo 65, fluido hidráulico é fornecido para os pistões do motor hidráulico em uma sequência predeterminada, girando o motor hidráulico em uma direção. Igualmente, se o fluido hidráulico for fornecido para o motor hidráulico por meio do segundo canal de influxo 85, fluido hidráulico é fornecido para os pistões do motor hidráulico em uma sequência predeterminada diferente, girando o motor hidráulico na direção oposta. Se o fluido hidráulico é fornecido por meio do canal de influxo 65 ou do segundo canal de influxo 85 pode ser controlado por uma válvula de direção 102 fornecida em um furo no elemento de braço 61. A válvula de direção 102 é adaptada para direcionar o fluxo de fluido hidráulico para o canal de influxo 65 ou para o segundo canal de influxo 85. A válvula de direção 102 é controlada por uma pressão piloto fornecida por meio de um canal piloto 95 no elemento de braço 61. Ao controlar a pressão piloto, a válvula de direção 102 pode ser posicionada para direcionar o fornecimento de fluido hidráulico para o canal de influxo 65 ou para o segundo canal de influxo 85. A pressão piloto pode ser a pressão usada para deslocar a montagem de braço entre a posição retraída e uma posição projetante em relação ao alojamento de ferramenta, tal como descrito adicionalmente a seguir.

[0051] Tal como mostrado na figura 8 e na figura 11, o elemento de braço 61 pode compreender adicionalmente uma válvula antirrotação 101, mostrada com mais detalhes na figura 9a e na figura 9b. A válvula antirrotação 101 controla o fluxo através do canal de influxo 65 para assegurar tração entre o anel roda 24 e a parede lateral 697 do poço ou revestimento. Quando tração é substancialmente perdida, o anel roda 24 e a parte rotativa 26 giram sem fornecer o movimento para frente necessário da ferramenta de subsuperfície ou coluna de ferramentas. Quando isto acontece, o fluxo através do motor hidráulico aumenta e a pressão diminui consequentemente. Para impedir rotação, a válvula antirrotação 101 restringe o fluxo através do canal de influxo pelo que a velocidade rotacional da parte rotativa 26 e do anel roda 24 é reduzida e tração é recuperada.

[0052] Na figura 9a, a válvula antirrotação 101 está mostrada em uma posição aberta não restringindo o fluxo através do canal de influxo. A válvula antirrotação 101 compreende um corpo de válvula 103 tendo uma entrada 104, através da qual fluido hidráulico entra, e uma saída 105, através da qual fluido hidráulico sai. Em um furo central 106 da válvula antirrotação, um elemento de fechamento impulsionado por mola 107 é fornecido. Quando o elemento de fechamento 107 está na posição aberta tal como mostrada na figura 9a, o fluido hidráulico flui de forma não restringida através da válvula antirrotação. A pressão no motor hidráulico e a força da mola 108 mantêm o elemento de fechamento na posição aberta. Quando a pressão no motor hidráulico diminui por causa de rotação do anel roda 24, a pressão no motor hidráulico e a força de mola não são mais adequadas para manter a válvula antirrotação na posição aberta, e a pressão no canal de influxo desloca o elemento de fechamento, pelo que fluxo através da válvula antirrotação é restringido pelo menos parcialmente. Na figura 9b, o elemento de fechamento está mostrado em uma posição fechada.

[0053] Em uma extremidade, o elemento de braço 61 compreende um furo passante 67 se estendendo de um lado do elemento de braço para um lado oposto. O furo passante define uma parede circunferencial 671 constituída pelo elemento de braço 61. A parede circunferencial 671 compreende uma multiplicidade das ranhuras 672 tendo faces e as protuberâncias 673. As ranhuras e protuberâncias são arranjadas ao longo da circunferência do furo e se estendem de um lado do elemento de braço para o lado oposto. Tal como mostrado na figura 3, a entrada 651 do canal de influxo de fluido 65 e a saída 662 do canal de refluxo de fluido 66 são fornecidas na parede circunferencial 671. Cada uma de a entrada 651 e a saída 662 pode ser fornecida em uma das faces das ranhuras, nas protuberâncias ou em uma combinação das mesmas. Ao arranjar a entrada e a saída em ranhuras separadas ou em protuberâncias separadas, é mais fácil estabelecer uma conexão à prova de fluido para a entrada e a saída, respectivamente.

[0054] A figura 3 mostra adicionalmente como um elemento de torque 70 é recebido no furo passante. O elemento de torque 70 é constituído por uma parte de eixo 71 e um braço de manivela 72 se projetando substancialmente de forma radial de uma extremidade da parte de eixo. A parte de eixo 71 se estende entre uma primeira extremidade 712 e uma segunda extremidade 713 e compreende uma interface de elemento de braço circundante 73 próxima à primeira extremidade. A interface de elemento de braço 73 compreende múltiplas protuberâncias tendo as faces externas 74 e as ranhuras 714 se estendendo em uma direção longitudinal da parte de eixo 71. As ranhuras e protuberâncias são arranjadas ao longo de uma periferia da parte de eixo e adaptadas para encaixar com as ranhuras e protuberâncias correspondentes da parede circunferencial 671 circundando o furo passante 67.

[0055] A geometria de múltiplas faces da interface de elemento de braço e do furo passante correspondente no elemento de braço é adaptada para transferir um torque entre o elemento de torque 70 e o elemento de braço 61. Ao arranjar a interface de elemento de braço do elemento de torque no furo passante do elemento de braço 61, as faces externas 74 da interface de elemento de braço casam com as faces 672 correspondentes das ranhuras na parede circundando o furo passante. O elemento de torque 70 é assim preso rotativamente ao elemento de braço 61.

[0056] O elemento de torque 70 compreende um primeiro canal de fluido 75, denotado como um canal de fornecimento de fluido 75, se estendendo entre uma entrada 751 arranjada substancialmente no centro da parte de eixo em uma primeira extremidade 712 e uma saída 752 arranjada em uma face externa 74 (mostrada na figura 4) da interface de elemento de braço 73. O elemento de torque compreende adicionalmente um segundo canal de fluido 76, denotado como um canal de retorno de fluido 76, se estendendo entre uma entrada 761 arranjada na face externa 74, diferente da face externa na qual uma saída 762 do canal de fornecimento de fluido é arranjada, e a saída 762 fornecida na segunda extremidade 713 da parte de eixo. Ao ter a saída 752 e a entrada 761 arranjadas em faces separadas tal como mostrado na figura 4, as propriedades de vedação são melhoradas, pelo que o risco de fluxo cruzado entre o canal de fornecimento de fluido e o canal de retorno de fluido é reduzido. Os canais de fornecimento de fluido se estendem através de partes internas do elemento de torque 70 e podem ser, por exemplo, perfurados, usinados ou fundidos em um modo conhecido para os versados na técnica.

[0057] Quando o elemento de torque é recebido no furo passante, a saída do canal de fornecimento de fluido é arranjada em uma face oposta a uma face correspondente compreendendo a entrada do canal de influxo de fluido. Igualmente, a saída do canal de refluxo do elemento de braço é arranjada em uma face oposta a uma face correspondente compreendendo a entrada do canal de retorno de fluido do elemento de torque. Ao arranjar uma entrada e uma saída em duas faces correspondentes opostas e em contato, uma conexão substancialmente à prova de fluido entre a saída e a entrada é fornecida. Neste aspecto, o encaixe entre as faces, isto é, entre a interface de elemento de braço do elemento de torque e o furo passante no elemento de braço, é de grande importância para as propriedades de vedação da conexão. Tolerâncias apropriadas neste aspecto são conhecidas para os versados na técnica. Ao conectar de forma fluídica a saída 752 do canal de fornecimento de fluido 75 com a entrada 651 do canal de influxo de fluido 65, e conectar de forma fluídica a saída 662 do canal de refluxo de fluido 66 com a entrada 761 do canal de retorno de fluido 76, os canais de fluido 65, 66, 85 do elemento de braço 61 ficam em comunicação de fluido com os canais de fluido 75, 76 do elemento de torque 70. Assim, fluido hidráulico pode ser fornecido para o elemento de braço 61 por meio do elemento de torque 70.

[0058] A figura 4 mostra um outro projeto da montagem de braço em que um furo 68 é fornecido no elemento de braço na mesma extremidade em que está furo passante. O furo se estende de um lado do elemento de braço e para o furo passante e é adaptado para receber um elemento de tubo, descrito com mais detalhes a seguir. A entrada 651 do canal de influxo de fluido é arranjada em uma parede circundando o furo, e o canal de influxo de fluido 65 é assim conectado de forma fluídica ao furo passante por meio do furo. O canal de refluxo de fluido 66 se estende da entrada 661 no alojamento de motor 25 para a saída 662 na parede circunferencial 671 sem atravessar o furo. Quando o elemento de braço é visto tal como mostrado na figura 4, o canal de refluxo de fluido se estende assim abaixo do furo.

[0059] Os canais de influxo e de refluxo de fluido 65, 66, 85 se estendem através de uma parte maciça do elemento de braço 61 e podem ser perfurados, usinados, fundidos, etc. no elemento de braço. Tal como mostrado na figura 3, o canal de influxo de fluido 65 e o canal refluxo de fluido 66 se estendem em planos individuais do elemento de braço da interface de elemento 73 para o alojamento de motor. Ao serem arranjados em planos individuais os canais de influxo e de refluxo de fluido 65, 66, 85 podem cruzar um com o outro e serem arranjados acima ou abaixo um do outro. Os canais de influxo e de refluxo de fluido 65, 66, 85 também podem ser deslocados em uma direção transversal do elemento de braço tal como mostrado na figura 4. Se deslocados transversalmente, os canais de influxo e de refluxo de fluido podem se estender no mesmo plano do elemento de braço do furo passante para o alojamento de motor. Tanto o canal de influxo de fluido 65 quanto o canal de refluxo de fluido 66 podem se estender individualmente através de diferentes planos do elemento de braço e se desenvolver em direção alternante entre a interface de elemento de braço 73 e o alojamento de motor 25. Os canais de influxo e de refluxo de fluido 65, 66, 85 podem assim compreender seções de dobramento e dobras mudando a direção dos canais de fluido 65, 66, 85.

[0060] A figura 4 mostra adicionalmente o elemento de tubo 69 mencionado anteriormente. O elemento de tubo 69 é arranjado no furo e fornece uma comunicação de fluido melhorada entre o canal de fornecimento de fluido 75 do elemento de torque 70 e o canal de influxo de fluido 65 do elemento de braço. O elemento de tubo 69 se estende ao longo do comprimento do furo 68 com uma primeira extremidade 692 do elemento de tubo 69 se estendendo adicionalmente para uma saída do canal de fornecimento de fluido do elemento de torque. Além de conectar de forma fluídica o canal de fornecimento de fluido 75 e o canal de influxo de fluido 65, o elemento de tubo prende o elemento de torque 70 no furo passante.

[0061] O elemento de tubo 69 compreende um furo interno 694 se estendendo entre uma entrada na primeira extremidade 692 e uma saída 695 fornecida em uma parede lateral do elemento de tubo 69. O furo interno 694 conecta de forma fluídica o canal de fornecimento de fluido 75 do elemento de torque 70 com o canal de influxo de fluido 65 do elemento de braço 61 quando o elemento de tubo é arranjado no furo. Por causa de o elemento de tubo 69 compreender uma vedação 691 fornecida na primeira extremidade 692 adjacente à entrada, as propriedades de vedação da conexão entre o canal de fornecimento de fluido 75 do elemento de torque 70 e o furo interno 694 do elemento de tubo 69 são melhoradas, e consequentemente o fornecimento de fluido total para o motor hidráulico 23 é melhorado. Fornecer um suprimento de fluido à prova de fluido é de considerável importância em relação à qualidade de vedação da drenagem para o motor hidráulico 23. O fluido fornecido para o motor hidráulico 23 deve estar sob uma pressão substancial para o motor trabalhar de forma apropriada. Se a pressão estiver muito baixa, por exemplo, por causa de um fornecimento de fluido vazando, o motor hidráulico 23 será incapaz de fornecer a força necessária para impulsionar a ferramenta de subsuperfície 11. O elemento de tubo 69 pode ser projetado como um parafuso rosqueado arranjado em uma conexão rosqueada com o elemento de braço 61, ou projetado em qualquer outro modo adequado conhecido para os versados na técnica.

[0062] O elemento de torque 70 é parte da montagem de ativação de braço 40 mostrada na figura 6. A montagem de ativação de braço 40 é arranjada dentro do alojamento de ferramenta 54 da ferramenta de subsuperfície 11 tal como mostrado na figura 5 e fornece a força exigida para deslocar a montagem de braço entre a posição retraída e a posição projetante. A montagem de ativação de braço 40 compreende um alojamento de pistão 41 tendo uma câmara de pistão 42 se estendendo na direção longitudinal da ferramenta de subsuperfície 11. O alojamento de pistão 41 é dividido em uma primeira parte de alojamento de pistão 45 e uma segunda parte de alojamento de pistão 46, e a câmara de pistão 42 se estende dentro de ambas as partes de alojamento de pistão. A primeira parte de alojamento de pistão 45 define uma primeira face de extremidade 43a da câmara de pistão 42, e a segunda parte de alojamento de pistão define uma segunda face de extremidade 43b da câmara de pistão 42. Dentro do alojamento de pistão 41, um elemento de pistão 47 é arranjado que é móvel na direção longitudinal da ferramenta de subsuperfície 11. O elemento de pistão 47 é deslocado em uma primeira direção para a segunda face de extremidade 43b por um fluido agindo sobre uma primeira superfície de pistão 48. O fluido é fornecido para uma parte da câmara de pistão 42 na frente do elemento de pistão 47 via canal de fluido 80a. Adicionalmente, um elemento de mola é arranjado na câmara de pistão 42 para deslocar o elemento de pistão 47 em uma segunda direção oposta à primeira direção para a primeira face de extremidade 43a da câmara de pistão 42. É óbvio para os versados na técnica que a mola espiral pode ser substituída, por exemplo, por um pistão a gás ou outro elemento elástico capaz de exercer uma força quando ele tiver sido comprimido.

[0063] O elemento de torque 70 descrito anteriormente é conectado ao elemento de pistão 47 e girado por ele. O elemento de torque converte assim a alternação do elemento de pistão em uma força de rotação que gira a montagem de braço 60. O braço de manivela 72 do elemento de torque 70 é conectado ao elemento de pistão 47 pelo braço de manivela sendo arranjado em um recesso 471 no elemento de pistão 47 e fixado por uma junta articulada de deslizamento tal como mostrado na figura 6. Entretanto, o elemento de torque 70 pode ser conectado ao elemento de pistão 47 usando vários princípios de projeto tais como, mas não limitado a isto, uma cremalheira também conhecida como uma cremalheira ou engrenagem cremalheira, um eixo de parafuso sem-fim ou uma junta articulada de deslizamento.

[0064] A figura 5 mostra uma seção transversal da ferramenta de subsuperfície 11, ilustrando como o alojamento de ferramenta 54 é dividido em uma primeira parte de alojamento de ferramenta 55 e uma segunda parte de alojamento de ferramenta 56. Adicionalmente, está mostrado como a primeira extremidade 712 do elemento de torque 70 se estende dentro da primeira parte de alojamento de ferramenta 55, e a segunda extremidade 713 se estende dentro da segunda parte de alojamento de ferramenta 56. A primeira parte de alojamento de ferramenta 55 compreende um canal de fornecimento de fluido 551, e a segunda parte de alojamento de ferramenta 56 compreende um canal de retorno de fluido 556. A entrada 751 do canal de fornecimento de fluido 75 (mostrado na figura 3) do elemento de torque 70 está em comunicação de fluido com o canal de fornecimento de fluido 551 da primeira parte de alojamento de ferramenta 55, e a saída 762 do canal de retorno de fluido 76 (mostrado na figura 3) do elemento de torque 70 está em comunicação de fluido com o canal de retorno de fluido 556 da segunda parte de alojamento de ferramenta 56. Com isto, fluido pode ser fornecido através da entrada 751 do canal de fornecimento de fluido, e drenagem é fornecida através da saída 762 do canal de retorno de fluido.

[0065] A bomba hidráulica da ferramenta de subsuperfície 11 pode ser usada para fornecer fluido hidráulico sob pressão para o canal de fornecimento de fluido 551 da primeira parte de alojamento de ferramenta 55. Com isto, fluido hidráulico é fornecido para o motor hidráulico 23 por meio do canal de fornecimento de fluido integrado ao elemento de torque 70 e pelo canal de influxo de fluido no elemento de braço 61. Ao fornecer fluido hidráulico da bomba hidráulica para o motor hidráulico 23, o motor hidráulico é impulsionado pela bomba hidráulica. Alternativamente, fluido hidráulico pressurizado pode ser fornecido para o canal de fornecimento de fluido 551 da primeira parte de alojamento de ferramenta 55 por meio de tubulação flexível contínua ou por um outro tipo de sistema de mangueiras conectado à ferramenta de subsuperfície 11. Deste modo, o fluido hidráulico utilizado pode ser pressurizado externamente à ferramenta de subsuperfície, por exemplo, na superfície do poço.

[0066] Adicionalmente, a figura 1 mostra como a ferramenta de subsuperfície 11 pode ser conectada a uma ou mais ferramentas de subsuperfície operacionais 12, constituindo assim uma coluna de ferramentas 10. Tais ferramentas operacionais podem ser uma ferramenta percussora fornecendo uma força axial em um ou mais cursos, uma ferramenta chave abrindo ou fechando válvulas no poço, ferramentas de posicionamento tais como um localizador de colar de revestimento (CCL), uma ferramenta de moagem, uma ferramenta de perfuração, uma ferramenta de perfilagem, etc.

[0067] Por fluido ou fluido de poço é pretendido qualquer tipo de fluido que possa estar presente em poços de petróleo ou de gás, tais como gás natural, petróleo, lama de petróleo, petróleo bruto, água, etc. Por gás é pretendido qualquer tipo de composição de gás presente em um poço, completação ou furo aberto, e por petróleo é pretendido qualquer tipo de composição de petróleo, tal como petróleo bruto, um fluido contendo petróleo, etc. Gás, petróleo e fluidos de água podem assim compreender outros elementos ou substâncias a não ser gás, petróleo e/ou água, respectivamente.

[0068] Por um revestimento é pretendido qualquer tipo de tubo, tubulação, elemento tubular, revestimento vedador, coluna, etc. usado na subsuperfície em relação à produção de petróleo ou de gás natural.

[0069] No caso em que as ferramentas não estejam inteiramente submergíveis dentro do revestimento, um trator de subsuperfície pode ser usado para empurrar as ferramentas por todo o caminho para a posição no poço. Um trator de subsuperfície é qualquer tipo de ferramenta de acionamento capaz de empurrar ou puxar ferramentas dentro de um poço, tal como um Well Tractor®.

[0070] Embora a invenção tenha sido descrita no exposto acima em conexão com as modalidades preferidas da invenção, estará evidente para os versados na técnica que diversas modificações são concebíveis sem divergir da invenção tal como definida pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. Ferramenta de subsuperfície (11) se estendendo em uma direção longitudinal, caracterizada pelo fato de que compreende: um alojamento de ferramenta (54), uma montagem de braço (60) móvel entre uma posição retraída e uma posição projetante em relação ao alojamento de ferramenta (54), a montagem de braço compreendendo um elemento de braço (61) conectado ao alojamento de ferramenta em uma extremidade, a montagem de braço incluindo uma parte rotativa para impulsionar a ferramenta de subsuperfície dentro de um poço, a parte rotativa incluindo um anel de roda estruturado para fornecer tração contra uma parede lateral de um revestimento de poço, uma montagem de ativação de braço (40) arranjada no alojamento de ferramenta para deslocar a montagem de braço entre a posição retraída e a posição projetante, e uma bomba (18) para circular fluido hidráulico, em que a montagem de braço compreende um mecanismo hidráulico (23, 62) pelo menos parcialmente arranjado na parte rotativa, e um canal de influxo de fluido (65) interno fornecido no elemento de braço e se estendendo ao anel de roda, o canal de influxo de fluido interno estando em comunicação de fluido com o mecanismo hidráulico para fornecer fluido hidráulico da bomba para o mecanismo hidráulico para retrair e projetar a montagem de braço, acionar o dito mecanismo hidráulico e girar a dita parte rotativa e o anel roda.

2. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o mecanismo hidráulico é um motor hidráulico (23) ou um cilindro hidráulico (62), e o canal de influxo de fluido é conectado de forma fluídica ao motor hidráulico ou cilindro hidráulico para fornecer fluido hidráulico da bomba (18) para o mecanismo hidráulico.

3. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a parte rotativa (26) conectada ao motor hidráulico, pelo que a parte rotativa é girada pelo motor hidráulico para impulsionar a ferramenta de subsuperfície em um poço (4).

4. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a montagem de braço compreende ainda um alojamento de motor arranjado em uma extremidade do elemento de braço, e o alojamento de motor e a parte rotativa definindo um espaço interno no qual o motor hidráulico é arranjado, em que uma saída do canal de influxo de fluido e uma entrada do canal de refluxo de fluido são conectadas de forma fluídica ao espaço interno.

5. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o alojamento de motor compreende uma parede de alojamento circunferencial constituída por uma parte protuberante do elemento de braço, pelo que o alojamento de motor é fornecido como uma parte integrada do elemento de braço.

6. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que a parte rotativa forma um fechamento selado para um alojamento do mecanismo hidráulico.

7. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que um canal de refluxo de fluido é fornecido no elemento de braço, o canal de refluxo de fluido estando em comunicação de fluido com o mecanismo hidráulico para drenar o fluido hidráulico do mecanismo hidráulico.

8. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o elemento de braço compreende ainda um furo passante (67) se estendendo de um lado do elemento de braço para um outro, definindo assim uma parede circunferencial (671), e, a montagem de ativação de braço compreende ainda um elemento de torque recebido no furo passante, conectando assim o elemento de braço com a montagem de ativação de braço.

9. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que uma entrada (651) do canal de influxo de fluido e uma saída (662) do canal de refluxo de fluido são arranjadas na parede circunferencial circundando o furo passante.

10. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a parede circunferencial circundando o furo passante compreende múltiplas ranhuras (672) e protuberâncias (673) se estendendo de um lado do elemento de braço para um outro, e em que as múltiplas ranhuras da parede circunferencial são adaptadas para receber protuberâncias correspondentes (714) fornecidas no elemento de torque.

11. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o elemento de torque compreende um primeiro canal de fluido (75) conectado de forma fluídica ao canal de influxo de fluido do elemento de braço e um segundo canal de fluido (76) conectado de forma fluídica ao canal de refluxo de fluido do elemento de braço.

12. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a montagem de ativação de braço compreende uma câmara de pistão (42) e um elemento de pistão (47) móvel na direção longitudinal da ferramenta de subsuperfície e arranjado dentro da câmara de pistão, em que o elemento de torque é girado pelo elemento de pistão para deslocar a montagem de braço entre a posição retraída e a posição projetante.

13. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a montagem de braço compreende ainda um elemento de tubo (69) arranjado em um furo (68) fornecido no elemento de braço, o furo se estendendo de um lado do elemento de braço para o furo passante, em que uma primeira extremidade (692) do elemento de tubo se estende através do furo e para encaixe com um dos canais de fluido (75, 76) do elemento de torque recebidos no furo passante, pelo que o elemento de torque é preso no furo passante do elemento de braço.

14. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o elemento de tubo compreende um furo interno (694) se estendendo entre uma entrada (696) arranjada na primeira extremidade do elemento de tubo e uma saída (695) fornecida em uma parede lateral (697) do elemento de tubo, em que o elemento de tubo conecta de forma fluídica o primeiro canal de fluido do elemento de torque e o canal de influxo de fluido do elemento de braço.

15. Ferramenta de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma pluralidade de montagens de braço e um mecanismo hidráulico para cada montagem de braço.

16. Sistema de subsuperfície (10) caracterizado pelo fato de que compreende a ferramenta de subsuperfície como definida na reivindicação 1 e uma ferramenta operacional conectada à ferramenta de subsuperfície para ser deslocada para frente em um poço ou furo de poço (4).

17. Sistema de subsuperfície, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a ferramenta operacional é uma ferramenta percussora, uma ferramenta chave, uma ferramenta de moagem, uma ferramenta de perfuração, ou uma ferramenta de perfilagem.