BR112014032289B1

BR112014032289B1 - equipamento de perfuração, e método para manusear componentes de coluna de perfuração

Info

Publication number: BR112014032289B1
Application number: BR112014032289-9A
Authority: BR
Inventors: Rickard Gustavsson
Original assignee: Epiroc Aktiebolag
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2013-06-25
Publication date: 2020-12-01
Also published as: KR102095610B1; BR112014032289A2; EP2867438B1; SE536563C2; AU2013281269A1; CN104411914B; CL2014003424A1; SE1250727A1; KR20150031420A; US20150152697A1; AU2013281269B2; ZA201408936B; PE20150285A1; WO2014003646A1; CN104411914A; EP2867438A4; EP2867438A1

Abstract

DISPOSITIVO E MÉTODO PARA MANUSEAR COMPONENTES DE COLUNA DE PERFURAÇÃO, E, APARELHO DE SONDA DE ROCHA Um dispositivo de manuseio para manusear perfuração com um mecanismo bidirecional prendedor (40), que é deslocável de modo acionado ao longo de uma viga guia (19) sendo fixável ao equipamento de perfuração, a fim de estender-se em uma direção da viga de alimentação, enquanto formando um ângulo com ela, em que o mecanismo bidirecional prendedor (40) tem um prendedor guia pivotalmente disposto (41) para, em uma primeira posição de uma primeira posição mais externa da viga guia, prender uma primeira parte extrema de um componente de coluna de perfuração (8), sendo destinado para levantar de uma posição externa da sonda, a outra parte extrema sendo destinada a ficar em encaixe rosqueado com um tampão de levantamento ou similar, para cooperação com dito guincho de levantamento, e em que o mecanismo bidirecional prendedor (40), em uma segunda posição, em uma segunda posição interna da viga guia adjacente à viga de alimentação (2), é arranjada com o prendedor guia (41) para alinhar dito componente de coluna de perfuração preso na região da posição da coluna de perfuração.

Description

EQUIPAMENTO DE PERFURAÇÃO, E MÉTODO PARA MANUSEAR COMPONENTES DE COLUNA DE PERFURAÇÃO

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A invenção refere-se a um dispositivo de manuseio para manusear componentes de coluna de perfuração com respeito a um equipamento de perfuração, que inclui uma viga de alimentação em que um dispositivo de alimentação e rotação é deslocavelmente suportado, e um guincho de levantamento, para levantar um primeiro componente de coluna de perfuração, que é pra ser rosqueado em um segundo componente de coluna de perfuração, estando em uma posição de coluna de perfuração da sonda. A invenção também se refere a um correspondente método e a uma sonda de rocha equipada com tal dispositivo de manuseio.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

[002] A perfuração de núcleo, para fins de exploração, é usualmente realizada com sondas de rocha, em que os componentes da coluna de perfuração são colocados na posição de coluna de perfuração ativa, elevados do ou abaixados no furo de perfuração com o auxílio de um guincho. O cabo de guincho é preso no componente mais superior da coluna de perfuração com o auxílio de um tampão de levantamento. Uma vez que a perfuração de núcleo objetiva extrair um núcleo perfurado de rocha a ser investigado, componentes da coluna de perfuração tubulares são usados. Durante o levantamento da coluna de perfuração, que é realizado frequentemente para troca de brocas, a coluna de tubos é levantada unidade por unidade, por meio do que os tubos separados são afrouxados entre si com o auxílio do dispositivo de rotação da sonda, em cooperação com um suporte de tubo inferior.

[003] O afrouxamento final de um tubo a ser retirado da coluna de perfuração é hoje em dia pelo menos parcialmente realizado manualmente pelos operadores, em que este manuseio inclui desenrosqueamento final, levantamento e guiamento do tubo para uma área de um depósito de tubos.

[004] Durante o abaixamento da coluna de perfuração, as etapas de trabalho são realizadas inversamente, de modo que novos componentes de coluna de perfuração, na forma de tubos, são sucessivamente levantados para uma posição em que eles são alinhados com a coluna de perfuração e rosqueados juntos pelo operador. Estas etapas de trabalho são estressantes e traz um risco não desprezível de ser-se sujeito a ferimentos de levantamento e fixação para o operador.

[005] A perfuração de núcleo é com frequência realizada em profundidades muito grandes, tais como, por exemplo, em comprimento de perfuração entre 1000 - 2000 m. Em razão de a broca em operação ser sujeita a desgaste, ela tem que ser trocada relativamente com frequência, o que resulta no fato de que a inteira coluna de perfuração ter que ser levantada para fora do furo de perfuração, ser desmontada em componentes da coluna de perfuração, a broca gasta ser removida e ser substituída por uma nova, após o que a coluna de perfuração pode novamente ser abaixada dentro do poço. Em seguida, mais uma distância é perfurada, até a broca ter que ser trocada novamente etc. Durante a perfuração, um girador de líquido de jato é conectado na extremidade mais superior da coluna de perfuração para suprir líquido em jato para transportar para longe material de rocha tendo sido desintegrado durante a perfuração.

OBJETIVO E MAIS IMPORTANTES DETALHES DA INVENÇÃO

[006] É um objetivo da invenção prover um dispositivo da espécie acima, em que os problemas de acordo com o acima são tratados e pelo menos parcialmente resolvidos. Isto é conseguido com respeito a um dispositivo de manuseio de acordo com o acima por uma mecanismo bidirecional fixador, que é deslocável de modo acionado ao longo de uma viga guia sendo fixável ao equipamento de perfuração, a fim de estender-se em uma direção da viga de alimentação, enquanto formando um ângulo com ela, em que a mecanismo bidirecional fixadora tem um prendedor guia articuladamente disposto para, em uma primeira posição em uma primeira posição mais externa sobre a viga guia prender uma primeira porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração, sendo destinado para levantar de uma posição do lado de fora da sonda, a outra porção de extremidade sendo destinada a ficar em encaixe rosqueado com um tampão de levantamento ou similar para cooperação com dito guincho de levantamento, e em que o mecanismo bidirecional prendedor, em uma segunda posição interna sobre a viga guia adjacente à viga de alimentação, é disposta com o prendedor guia para alinhar dito componente de coluna de perfuração preso na região da posição da coluna de perfuração.

[007] Uma vez que sobre a viga guia é disposta um mecanismo bidirecional prendedor móvel de modo acionado, que é provida com um prendedor articuladamente disposto para prender uma primeira porção de extremidade do primeiro componente de coluna de perfuração, a outra porção de extremidade do qual sendo disposta para ficar e encaixe com o tampão de levantamento, são conseguidas diversas vantagens. Isto facilita fortemente o manuseio, tanto durante o processo de levantar com um cabo de levantamento, e trazer para dentro um componente da coluna de perfuração para a posição da coluna de perfuração, bem como durante o processo de levantar e trazer para fora um componente da coluna de perfuração da posição da coluna de perfuração.

[008] De acordo com os fundamentos da arte, não há orientação correspondente e, em vez disso, compete ao operador, na mais elevada posição levantada de um componente de coluna de perfuração, quando ele pende no cabo de levantamento, colocá-lo corretamente na posição da coluna de perfuração, respectivamente, e corretamente trazê-lo para fora da posição da coluna de perfuração, para uma posição de entrega para transporte adicional.

[009] O arranjo com um mecanismo bidirecional prendedor, ao contrário, permite guia seguro e adequado de uma extremidade livre de um componente de coluna de perfuração levantado na respectiva posição.

[0010] É preferido que a viga guia seja provida com um guia longitudinal para o mecanismo bidirecional prendedor compreendido por qualquer uma de: partes externas da viga guia, bordas laterais dos flanges de um perfil de viga-H ou viga-I da viga guia, nervuras guias que são direcionadas em direção entre si. Tais arranjos são facilmente e de custo eficaz produzidos com suficiente precisão.

[0011] Adequadamente, o mecanismo bidirecional prendedor é acionável por um cabo, uma corrente, uma faixa ou um cabo com o auxílio de um motor de acionamento estacionariamente disposto, que permite uma instalação facilmente produzida do motor de acionamento. Alternativamente, o próprio carrinho prendedor suporta um motor de acionamento para o acionamento, dito motor de acionamento atuando em contato com meios de encaixe que são dispostos ao longo da viga guia.

[0012] Preferivelmente, o dispositivo inclui um sistema de controle, que é disposto para controlar-acionar o movimento do mecanismo bidirecional prendedor, em correlação com a operação do guincho, de modo que uma transferência controlada do componente de coluna de perfuração seja conseguida.

[0013] Em dita segunda posição da mecanismo bidirecional prendedor, o prendedor guia é adequadamente disposto para alinhar dito componente de coluna de perfuração preso, na região da posição da coluna de perfuração, através da cooperação com um guia de alinhamento sendo disposto da viga de alimentação, a fim de assegurar que um componente de coluna de perfuração, sendo destinado a ser trazido para dentro da posição da coluna de perfuração, seja corretamente posicionado para ser preso em uma maneira segura para mais manuseio durante o subsequente rosqueamento.

[0014] Prefere-se que o prendedor guia seja acionável oscilante entre uma primeira posição de oscilação em dita primeira posição e uma segunda posição de oscilação e dita segunda posição, a fim de assegurar adequada orientação na respectiva posição.

[0015] É adequado que o prendedor guia seja manobrável entre uma condição aberta e uma fechada, através do auxílio de qualquer um de: um motor elétrico, um motor hidráulico, um motor pneumático.

[0016] Prefere-se que a viga guia seja articuladamente fixável ao equipamento de perfuração em torno de um primeiro eixo geométrico pivô, de modo que seja facilmente ajustável em diferentes posições operacionais, com diferentes ângulos da viga de alimentação da sonda.

[0017] Preferivelmente, a viga guia em uma região externa é articuladamente fixável a um suporte em torno de um segundo eixo geométrico pivô. Este suporte poderia ser um corpo de suporte, um depósito ou qualquer outro arranjo para manuseio de componentes.

[0018] Preferivelmente, uma unidade de preensão é disposta sobre a sonda, a fim de encaixar em dita primeira porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração, quando dito componente de coluna de perfuração preso é alinhado pelo prendedor guia na região da posição da coluna de perfuração, por meio do que é assegurada uma transferência correta do prendedor guia.

[0019] A invenção também se refere a um aparelho de sonda de rocha, incluindo um dispositivo de rotação para girar e acionar uma coluna de perfuração e ser suportado por uma viga de alimentação para movimento vai-e-vem, dito aparelho de sonda de rocha incluindo um dispositivo de manuseio de acordo com o acima.

[0020] A invenção também se refere a um método para manusear componentes de coluna de perfuração com respeito a um aparelho de sonda, que inclui uma viga de alimentação em que um dispositivo de alimentação e rotação é deslocado, e um primeiro componente de coluna de perfuração é levantado e posicionado para ser rosqueado em um segundo componente de coluna de perfuração estando em uma posição da coluna de perfuração da sonda. O método é distinguido pelo fato de que:

- um mecanismo bidirecional prendedor é deslocada de modo acionado ao longo de uma viga guia sendo fixável ao aparelho de sonda, a fim de estender-se na direção da viga de alimentação, enquanto formando um ângulo com ela.
- o mecanismo bidirecional prendedor, em uma primeira posição mais externa sobre a viga guia, com um prendedor guia disposto articuladamente, prende uma primeira porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração, sendo destinado para levantar de uma posição externa da sonda, cuja outra extremidade fica em encaixe rosqueado com um tampão de levantamento ou similar, para cooperação com dito guincho de levantamento, e
- o mecanismo bidirecional prendedor, em uma segunda posição interna sobre a viga guia, adjacente à viga de alimentação, com o prendedor guia, alinha dito componente de coluna de perfuração preso na região da posição da coluna de perfuração.

[0021] As vantagens que são indicadas acima, com relação com o dispositivo de manuseio inventivo e os detalhes subordinados, são aplicáveis também com respeito ao método inventivo.

[0022] Para fins de eficazmente e com segurança assegurar alinhamento preciso entre a unidade de preensão e o componente de coluna de perfuração sendo suportado pelo braço oscilante, adequadamente a viga guia é usado, que é construída e disposta de modo que possa formar um batente mecânico para a unidade de preensão, bem como para o braço oscilante, em uma posição de entrega de um componente de coluna de perfuração a ser trazido para a sonda. Este arranjo resulta no fato de que a viga guia pode compreender por um lado ajustar a referência através de ditos batentes mecânicos, por outro lado mais ou menos automaticamente também prover adequado posicionamento final do componente de coluna de perfuração, sendo suportado pelo braço oscilante, com respeito à unidade de preensão.

[0023] A invenção provê grandes vantagens de manuseio, uma vez que o operador é aliviado de operações de trabalho estressante às vezes. Melhor economia de perfuração pode ser esperada, uma vez que os componentes podem ser manuseados na direção de velocidades de movimento aumentadas durante o manuseio, sem o risco de ferimentos para o pessoal.

[0024] Deve ser observado que as exigências de alinhamento para rosquear entre si componentes de coluna de perfuração, para perfuração de núcleo, são muito rigorosas. Assim, não é tolerado um desvio de alinhamento de componentes a serem rosqueados juntos de mais do que 1o. Maiores desvios angulares muitíssimo provavelmente resulta em falha de rosqueamento e, em casos mais sérios, em avaria de rosca.

[0025] Prefere-se que a viga guia seja articuladamente fixável em torno do primeiro eixo geométrico pivô, em conexão comum a área de um primeiro eixo geométrico oscilante da unidade de preensão e, em particular, que o primeiro eixo geométrico pivotal seja pelo menos essencialmente coaxial com o primeiro eixo geométrico oscilante. Igualmente, prefere-se que a viga guia seja fixável a fim de ser pivotal em torno de um segundo eixo geométrico pivô, em conexão com uma área de um segundo eixo geométrico oscilante do braço oscilante e, particularmente, que o segundo eixo geométrico pivô seja pelo menos essencialmente coaxial com o segundo eixo geométrico oscilante. Estes arranjos um por um facilitam e podem mesmo, particularmente tomados juntos, eliminar a necessidade de ajustar a viga guia e/ou com isso o meio de cooperação da unidade de preensão, respectivamente, o braço oscilante após reposicionamento da sonda ou mesmo em caso de um movimento intencional da sonda ou do suporte (tal como o depósito) para a extremidade da viga guia, que está faceando para longe da sonda.

[0026] Em uma primeira posição da unidade de preensão ser posicionada para encaixar em uma porção de extremidade de um primeiro componente de coluna de perfuração (superior) respectivamente uma porção de extremidade de um segundo componente de coluna de perfuração (inferior). Na segunda posição, a unidade de preensão é posicionada a fim de encaixar de forma alinhada com uma porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração a ser trazido, respectivamente, no processo de ser retirado de dita posição de coluna de perfuração ativa.

[0027] Adequadamente, a viga guia, isto é, para fins de manufatura, tem extensão linear.

[0028] Preferivelmente, o braço oscilante e/ou a viga guia exibem elementos guias mútuos para orientação lateral do braço oscilante na posição de suprimento, a fim de eliminar um tanto um efeito de uma posição oblíqua mútua do braço oscilante em relação à viga guia.

[0029] A invenção será agora descrita mais detalhadamente por meio de formas de realização e com referência aos desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0030] A Fig. 1 mostra em uma vista lateral um aparelho de sonda de rocha para perfuração de núcleo, provido com um dispositivo de manuseio de acordo com a invenção e com relação a um depósito para componentes de coluna de perfuração,

[0031] A Fig. 2 mostra, em uma vista em perspectiva, a unidade de preensão isolada e em uma escala maior,

[0032] A Fig. 3 mostra uma vista lateral correspondendo à Fig. 1, com o meio do dispositivo de manuseio em outra posição,

[0033] A Fig. 4 mostra, em uma vista em perspectiva, um mecanismo bidirecional prendedor do dispositivo de manuseio.

[0034] As Figs. 5a e b mostram em escala maior vistas em perspectiva do dispositivo de manuseio em geral, correspondendo às posições das Figs. 1 e 3,

[0035] A Fig.6 mostra diagramaticamente um fluxograma de um método de acordo com a presente invenção, e

[0036] As Figs. 7a e b mostram em maior escala vistas em perspectiva do dispositivo de manuseio em diferentes posições.

DESCRIÇÃO DAS FORMAS DE REALIZAÇÃO

[0037] A Fig. 1 mostra uma viga de alimentação 2 de um equipamento de perfuração de rocha para perfuração de núcleo sendo ajustável em diferentes ângulos. A sonda inclui um dispositivo rotor 4, que é apoiado na viga de alimentação 2 para movimento vaivém. Embaixo (na Fig.) o dispositivo rotor 4 é disposto em um suporte de tubo 5 para retenção temporária da coluna de perfuração, quando isto é requerido.

[0038] Além da viga de alimentação 2, é arranjado um agregado (não mostrado) de força e acionamento, para prover fluido de pressão etc. para o equipamento de perfuração de rocha e um guincho de levantamento (não mostrado). Um depósito 6 é arranjado para receber componentes de coluna de perfuração (indicados com linha interrompida em 8), a ser trazido para, respectivamente, retirado do equipamento de perfuração de rocha em uma maneira a ser descrita abaixo.

[0039] O depósito 6 pode ser construído de várias maneiras, porém é exemplificado na Fig. 1 na forma de uma mesa genericamente horizontal, que é inclinável de modo que os componentes de coluna de perfuração 8 possam ser trazidos para rolar em direção a um braço oscilante 7 para recepção dos componentes de coluna de perfuração 8.

[0040] Na Fig. 1 é ainda indicado com uma linha de pontos interrompidos em 8” um componente de coluna de perfuração em uma posição durante uma fase de levantamento, que é uma posição inclinada com respeito à viga de alimentação 2.

[0041] Esta linha em 8” na Fig. 1 é destinada a ilustrar uma posição intermediária durante a fase de levantamento, que é terminada pelo componente de coluna de perfuração estando em uma posição axial com uma posição de coluna de perfuração ativa do equipamento de perfuração de rocha. O levantamento é realizado com o auxílio de um tampão de levantamento (25 vide abaixo) sendo rosqueado na parte mais superior do componente de coluna de perfuração. O tampão de levantamento é durante este processo, por sua vez, conectado a um (não mostrada) cabo de levantamento, que passa sobre uma roda de cabo (não mostrada) mais superior sobre a viga de alimentação e com sua segunda parte estendendo-se essencialmente em paralelo à viga de alimentação 2 para o guincho de levantamento (não mostrado) sendo disposto na região do agregado de força e acionamento 3.

[0042] Além disso, na Fig. 1 é mostrado um tampão de levantamento 25 sendo preso por uma unidade de preensão 11 sendo rosqueada em uma porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração 8’ sendo em uma posição de coluna de perfuração.

[0043] A Fig. 1 mostra ainda que dita porção de extremidade está se projetando para fora do dispositivo de rotação 4, de modo que este componente de coluna de perfuração 8’ está em uma posição de coluna de perfuração ativa A. O componente de coluna de perfuração 8’ tem uma rosca fêmea para encaixe com uma correspondente rosca macho do tampão 25.

[0044] O rosqueamento de um outro segundo componente de coluna de perfuração 8” sobre o primeiro componente de coluna de perfuração 81, para fins de encompridar a coluna de perfuração para subsequente abaixamento dentro do poço de perfuração corresponde essencialmente ao método de rosqueamento em um tampão de levantamento. Vide abaixo.

[0045] A unidade de preensão 11 é mostrada em uma primeira posição na Fig. 1, em que uma posição de preensão é definida pela unidade de preensão 11, que provê um eixo geométrico de posição de preensão G (vide linha interrompida na Fig. 1), é coaxial com dita posição de coluna de perfuração ativa A.

[0046] Além disso nesta figura é mostrado em maior detalhe uma viga guia 19, que é arranjada para prover um batente para o braço oscilante 7 em uma posição de suprimento oscilada para cima de um componente de coluna de perfuração suportado 8. Além disso, a viga guia 19 provê batente para a unidade de preensão 11 em sua segunda posição. O meio de suporte na forma de uma bandeja para suportar um componente de coluna de perfuração, é indicado com 7’.

[0047] A unidade de preensão 11, que é mostrada em maiores detalhes na Fig. 2, tem um primeiro conjunto de prendedores 12 para encaixe com dito primeiro componente de coluna de perfuração 8’ (na Fig. 1) e meio de rotação 14, na forma de uma unidade de preensão de rotação, que tem rolos de acionamento 20 para encaixe com o componente tal como um componente de coluna de perfuração a ser girado, bem como motores de acionamento 1 para estes rolos de acionamento. Além disso, a unidade de preensão 11 é provida com um segundo conjunto de prendedores 13, para cooperação com a unidade de preensão de rotação para encaixe com um componente. Cada conjunto de prendedores 12 e 13 inclui um par de elementos de preensão, tais como garras de preensão, que adequadamente podem ser individualmente manobráveis, a fim de funcionar também como batentes para um componente de coluna de perfuração avançado. O mesmo é válido para a unidade de preensão de rotação, que inclui um par de meios de preensão de rotação.

[0048] O primeiro conjunto de prendedores 12 é manobrado por cilindros hidráulicos, de que um é indicado com 15 e o segundo conjunto de prendedores é manobrado com o auxílio de cilindros hidráulicos 17.

[0049] O meio de rotação 14, com os rolos de acionamento, são apoiados sobre os meios de fixação de rotação osciláveis, que são trazidos em encaixe com o componente a ser girado por meio de cilindros hidráulicos, um dos quais é mostrado e é indicado como 16.

[0050] Uma parte da unidade de preensão 11, incluindo o meio de rotação 14 e, normalmente, também o segundo conjunto de prendedores 13, é deslocável em uma direção e paralelo com dito eixo geométrico de posicionamento de preensão 3. Vide seta dupla. A finalidade desta deslocabilidade é dar a parte da unidade de preensão 11 e, em particular, ao meio de rotação 14 um movimento axial e uma rotação dos rolos de acionamento, de modo que seja compensado pelo passo de rosca durante acionamento de rotação do componente a ser girado.

[0051] A Fig. 2 mostra ainda uma unidade oscilante 18, que é fixada na sonda e suporta a unidade de preensão 11, para oscilar em torno de um primeiro eixo geométrico oscilante A1, entre a posição mostrada nas Figs. 1 e 2 (uma primeira posição) e uma posição oscilada para fora (uma segunda posição), que é descrita abaixo.

[0052] Na Fig. 2 os conjuntos de prendedores 12 e 13 são mostrados com a respectiva garra de preensão aberta. Em geral, o segundo conjunto aberto de prendedores e meio de rotação 14, trazidos para dentro para encaixe com um tampão do componente de coluna de perfuração, permite rotação do tampão ou do componente de coluna de perfuração 8, sem obstrução de encaixe com um segundo conjunto de prendedores 13. Após trazer mais um componente de coluna de perfuração para uma posição acima de um existente na posição A (em vez do tampão de levantamento 25 da Fig. 1), os componentes de coluna de perfuração são assim rosqueados entre si pelo meio de rotação, após o que a junta, como usual, é finalmente apertada pelo dispositivo de rotação 4. Em seguida, a coluna de perfuração pode ser abaixada afrouxando-se o cabo de levantamento (a união, naturalmente, é realizada da mesma maneira quando a coluna de perfuração afundou através da perfuração).

[0053] Após o que a coluna de perfuração é abaixada até uma posição sendo mostrada na Fig. 1, por meio do que o próximo componente de coluna de perfuração alcançou a posição sendo indicada com 8’, com uma porção de extremidade projetando-se para fora do dispositivo de rotação 4 e com um tampão de levantamento 25 sendo acima deste componente de coluna de perfuração. Este tampão de levantamento será agora soltado da coluna de perfuração.

[0054] O tampão de levantamento 25 é um dispositivo giratório e, portanto, tem duas partes mutuamente rotativas, que são mostradas na Fig. 2, a saber, uma parte de engrenamento 26, que em sua parte inferior é provida com uma rosca macho 26’, em sua extremidade livre é direcionado contra o componente de coluna de perfuração e uma parte de levantamento 27, que na parte mais externa é provida com um buraco de levantamento para cooperação com um cabo de levantamento como é descrito acima.

[0055] A unidade de preensão de rotação da unidade de preensão 11 inclui os rolos de acionamento 20, que têm uma superfície com meios de encaixe para assegurar uma boa preensão de engrenamento contra um componente a ser girado. Os motores acionadores 21 são, no exemplo mostrado, dispostos lateralmente aos rolos motrizes 20 e, juntos com estes apoiados em uma construção de braço oscilante suportando um meio de rotação 14.

[0056] Quando uma unidade de preensão 11 é ativada, de modo que o meio de rotação 14 e o segundo conjunto de prendedores 13 são deslocados axialmente na direção do componente de coluna de perfuração 8, os rolos motrizes 20 são colocados em rotação para acionamento de rotação da parte de engrenamento 26. O tampão de levantamento 25 é trazido axialmente na direção do componente de coluna de perfuração e é para ser livre dele. A parte de levantamento 27 é ao mesmo tempo retida por dito segundo conjunto de prendedores 13, a fim de evitar sua rotação e para impedir rotação indesejada ser dada ao cabo de levantamento.

[0057] Assim, o primeiro conjunto de prendedores 12 agarrou a porção de extremidade do componente de coluna de perfuração 8’, enquanto o meio de rotação 14 entrou e contato com a parte de encaixe do tampão de levantamento 25 e o segundo conjunto de prendedores 13 entrou em contato com a parte de levantamento 27 do tampão de levantamento 25, após o que o afrouxamento do tampão de levantamento 25 é realizado através da rotação do meio de rotação 14.

[0058] Quando o tampão de levantamento 25 é solto do componente de coluna de perfuração 8’ (Fig. 1) ele é oscilado pela ação da unidade de oscilação 18, que contém a unidade de preensão 11, da primeira posição na direção de dita segunda posição. A fim de permitir esta oscilação, o primeiro conjunto de prendedores 12 abriu, enquanto ainda o meio de rotação 14, bem como o segundo conjunto de prendedores 13, estão em encaixe com o tampão de levantamento 25.

[0059] A Fig. 3 mostra que dita unidade de oscilação 18 oscilou a unidade de preensão 11 com o tampão de levantamento suportado 25 na segunda posição, onde a posição de preensão é alinhada para cooperação com um componente de coluna de perfuração 8 sendo suportado pelo braço oscilante 7 sendo conectado a dito depósito 6. Esta determinada posição da unidade de preensão 11 é assegurada pela viga guia 19 formando um batente mecânico para o movimento oscilante da unidade de preensão 11 em dita segunda posição.

[0060] A Fig. 3 também mostra que o braço oscilante 7 oscilou para cima em torno do segundo eixo geométrico oscilante A2 para a posição de suprimento, em que, correspondentemente, a viga guia 19 é um batente mecânico para o movimento oscilante do braço oscilante 7 na posição de entrega.

[0061] Adequadamente, pelo menos qualquer um do braço oscilante 7 e da unidade de preensão 11 contém, em uma respectiva posição distal, oposta a uma posição dos primeiro e segundo eixo geométricos oscilantes, respectivamente um (não mostrado) elemento de contato para contato de alinhamento com a viga guia, que aqui adequadamente é provida com elementos de contato particulares (não mostrados) na forma de uma placa metálica, um braço de contato ou similar. Um exemplo de um braço de contato, para cooperação com a unidade de oscilação 8, suportando a unidade de preensão 11, é mostrado nas Figs. 5a e 5b. Pelo menos um de ditos elementos de contato e dito meios de contato é adequadamente ajustável para ajustar uma posição de alinhamento por meio de meio de ajustamento de distância por si conhecido (não mostrado) adequado. No braço oscilante há também um elemento guia conformado em garfo 30 para alinhamento lateral do braço oscilante na posição de entrega por este o garfo prende em torno das bordas laterais da viga guia na posição de entrega. O correspondente pode ser arranjado sobre a viga guia e também a unidade de preensão pode ser provida com, respectivamente, sujeita a encaixe com o correspondente elemento guia.

[0062] Deve ser observado que dito primeiro conjunto de prendedores 12 estão em uma posição para encaixe de preensão com o componente de coluna de perfuração 8, quando alcançou dita posição de entrega. A extremidade do componente de coluna de perfuração 8 com uma rosca fêmea mais externa será agora, na posição de entrega, acessível para a preensão pela unidade de preensão 11.

[0063] O tampão de levantamento 25 é simultaneamente retido pelo meio de rotação 14 formando uma unidade de preensão de rotação e o segundo conjunto de prendedores 13 e está agora pronto para rosqueamento junto com o componente de coluna de perfuração 8.

[0064] Para fins de compensação do passo de rosca durante o rosqueamento, uma unidade incluindo o meio de rotação 14 e o segundo conjunto de prendedores 13 também neste caso será deslocada axialmente na direção do componente de coluna de perfuração 8 e os rolos motrizes a serem girados.

[0065] Após rosqueamento completado da rosca macho 26’ na parte de encaixe 26 (vide Fig. 2) em uma rosca fêmea no componente de coluna de perfuração 8, o primeiro conjunto de prendedores 12, bem como também o meio de rotação 14 e o segundo conjunto de prendedores 13 são abertos. Por este meio, o componente de coluna de perfuração 8 está livre para ser levantado com o auxílio do cabo de levantamento, de modo que i.a. passa pela posição mostrada com a linha interrompida com pontos (8”) e subsequentemente termina na posição do segundo componente de coluna de perfuração ao longo do “eixo geométrico de posição de preensão” indicado com G na Fig.1.

[0066] Antes do componente de coluna de perfuração 8 ter estado livre dos prendedores, na região da segunda extremidade, oposta à extremidade que foi rosqueada junto com o tampão de levantamento, ele foi preso por um prendedor guia 41 sendo articuladamente fixado a um mecanismo bidirecional prendedor 40, dito prendedor guia 41 sendo manobrado por um cilindro hidráulico. Uma sua forma realização é mostrada mais detalhadamente na Fig. 4. Após isso, o braço oscilante 7 é abaixado para a posição de carga (na Fig. 1) onde fica fora do caminho para os movimentos do mecanismo bidirecional prendedor 40.

[0067] A viga guia 19 é provida com um guia longitudinal 42 para o mecanismo bidirecional prendedor deslocável de modo acionado 40. O pivô 43 tem um eixo geométrico pivô essencialmente em paralelo com os primeiro e segundo eixo geométricos oscilantes A1 e A2, para permitir oscilação no mesmo plano que inclui a posição da coluna de perfuração e a posição de entrega.

[0068] O prendedor guia é disposto de modo que, após prender dito componente de coluna de perfuração 8, ele guia sua extremidade livre para controlar seu movimento durante o processo de levantamento e para guiar esta extremidade livre para ser alinhada com a posição da coluna de perfuração A da sonda. Com o prendedor guia ativado prendendo um componente de coluna de perfuração e mecanismo bidirecional prendedor correndo é arranjado de modo que o prendedor guia segue o movimento pivotal sem ser rotacionalmente controlado. Para fins de orientação a fim de entrar na posição correta para preensão de um componente de coluna de perfuração, por um lado na posição mais externa como é mostrada na Fig. 3, por outro lado na posição interna adjacente à viga de alimentação, entretanto, controle rotacional ativo deve ser realizado do prendedor guia em torno do eixo geométrico do pivô 43. Isto é adequadamente realizado pelo mecanismo bidirecional prendedor sendo provida com um atuador rotacional para o prendedor guia 41, dito atuador rotacional podendo ser na forma de um cilindro hidráulico ou qualquer outro tipo de atuador rotacional de uma espécie conhecida, atuando entre duas posições extremas de acordo com o acima.

[0069] Com referência novamente à Fig. 3, é mostrado que o mecanismo bidirecional prendedor 40, com seu prendedor guia 41, está em uma primeira posição (com linhas cheias), em uma posição mais externa da viga guia, a fim de prender a primeira porção de extremidade do componente de coluna de perfuração 8 destinado para levantamento, a outra porção de extremidade sendo destinada a ficar em encaixe rosqueado com o tampão de levantamento ou similar para cooperação com dito guincho de levantamento.

[0070] Em uma posição intermediária mais claramente mostrada na Fig. 7a, o mecanismo bidirecional prendedor indicada com o numeral de referência 40’ (com linhas interrompidas nas Figs. 1 e 3) está guiando o componente de coluna de perfuração 8”.

[0071] O mecanismo bidirecional prendedor é também mostrada claramente na Fig. 7b, indicada com o numeral de referência 40” (com linhas interrompidas na Fig. 3) em uma segunda posição, em uma segunda posição interna da viga guia próxima da viga de alimentação 2. Aqui é arranjado junto com o prendedor guia 41 para alinhar-se a dito componente de coluna de perfuração preso na região da posição da coluna de perfuração. Normalmente, tal alinhamento pode ser realizado contra um auxílio de alinhamento (não mostrado aqui) sendo normalmente disposto na viga de alimentação e sendo móvel para frente e para trás para guiar para dentro a extremidade inferior entrante de um componente de coluna de perfuração.

[0072] A viga guia é articuladamente fixada em um primeiro eixo geométrico pivô L1 em conexão com uma região do primeiro eixo geométrico oscilante A1, que, preferivelmente, é de modo que o primeiro eixo geométrico pivô L1 é coaxial com o primeiro eixo geométrico oscilante A1. A viga guia 19 é também articuladamente fixada no segundo eixo geométrico pivô A2 que, preferivelmente, é de modo que o segundo eixo geométrico oscilante L2 é coaxial com o segundo eixo geométrico oscilante A2. Com isto, uma desejada referência para parada dos movimentos oscilantes do braço oscilante, bem como da unidade de preensão é tida quando instalando-se e reposicionando a sonda em uma maneira fácil, sem a exigência de aplicar um método de medição complicado ou similar, uma vez que a viga guia, após ajustamento da sonda, automaticamente terá uma direção adequada quando um suporte (tal como um depósito 6) para a viga guia, na extremidade sendo dirigida da viga de alimentação, é ancorado no solo.

[0073] Como é evidente e é mostrado nas Figuras, o braço oscilante, bem como a unidade de preensão oscila na forma realização mostrada e com o ajuste mostrado do equipamento de perfuração de rocha em um plano vertical ou pelo menos em um plano incluindo um eixo geométrico da posição de coluna de perfuração A da sonda ou no plano sendo paralelo a tais planos, por meio do que os eixo geométricos A1 e A2 são (essencialmente) horizontais. Se houver necessidade de posicionar a viga de alimentação lateralmente inclinando-a, deve, naturalmente, ser necessário ter-se a correspondente obliquidade do eixo geométrico A1 e A2 e L1 e L2, respectivamente.

[0074] Prefere-se que o braço oscilante 7 oscile em um plano vertical ou em um plano incluindo um eixo geométrico da posição da coluna de perfuração A da sonda, ou em um plano sendo paralelo a um tal plano, até alcançar uma posição em que é alinhado com a viga guia. Entretanto, não é excluído que o braço oscilante tenha um acoplamento à viga guia, permitindo alinhamento em uma variante em que o braço oscilante descreve um movimento alternativo, por exemplo, uma combinação de um movimento oscilante horizontal e um vertical. Uma (não mostrada) variante com dois eixos geométricos pivô L2’ e L2” estendendo-se, por exemplo, em um ângulo entre si não é também excluída. Isto poderia ser de interesse se, por exemplo, para fins de manuseio, houvesse uma exigência de dispor a posição de carga diferentemente do que é mostrado nas Figuras.

[0075] Após colocação e guia para dentro do novo componente de coluna de perfuração, ele pode ser rosqueado junto com a coluna de perfuração como é descrito acima.

[0076] Até agora as funções operativas do dispositivo de manuseio de acordo com a invenção foram descritas para abaixar uma coluna de perfuração após, por exemplo, troca de uma broca. Durante o levantar da coluna de perfuração, o processo inverso é usado, em princípio, isto é, rosqueamento do tampão de levantamento sobre um componente de coluna de perfuração estando na posição de coluna de perfuração ativa, puxamento para cima do tampão de levantamento com a coluna de perfuração conectada em uma posição em que o dispositivo rotativo, em uma maneira por si conhecida, é arranjado para desenroscar o mais superior componente de coluna de perfuração do subsequente componente de coluna de perfuração.

[0077] Após isso, há um levantamento adicional da coluna de perfuração, de modo que o próximo componente de coluna de perfuração sua porção de extremidade encontra-se na posição sendo mostrada na Fig. 1, após o que a unidade de preensão 11 entra e com o meio de rotação 14 prende o mais superior componente de coluna de perfuração e com um conjunto de prendedores 12 prende o próximo componente de coluna de perfuração (“o primeiro”) para fins de alinhamento em conexão com o meio de rotação 14 sendo acionado para controlado desenrosqueamento deste componente de coluna de perfuração.

[0078] Após o que, o assim solto componente de coluna de perfuração é preso por dito prendedor guia e é trazido, através do movimento do mecanismo bidirecional prendedor 40, para longe da viga de alimentação 2, para fora da posição, em paralelo com a posição da coluna de perfuração ativa com sua extremidade inferior, ao mesmo tempo que o cabo de levantamento é afrouxado em uma maneira controlada, de modo que o componente de coluna de perfuração finalmente alcança a posição de entrega. Aqui ele e o tampão de levantamento podem ser presos pelos prendedores da unidade de preensão 11 para desenroscar o último. O levantamento do braço oscilante 7 para receber o componente de coluna de perfuração agora ocorre e, quando o desenrosqueamento é completado, o braço oscilante pode ser abaixado para transportar para longe o componente de coluna de perfuração suportado para um depósito ou similar. Após o que o processo pode ser repetido tantas vezes quantas necessário.

[0079] As Figuras 5a e 5b mostram para propósitos esclarecedores vistas parciais das posições das partes correspondentes para respectivamente Fig. 1 e Fig. 3 em perspectiva em escala aumentada.

[0080] 44 indica um suporte para uma corrente de cabo/tubo (não mostrada). 7’ indica suportes em-V para um componente de coluna de perfuração sendo suportado pelo braço oscilante 7. 7” indica um garfo de ajuste conformado-V para componentes de coluna de perfuração posicionados em uma extremidade livre do braço oscilante.

[0081] Na Fig. 6 é diagramaticamente ilustrada uma sequência de método incluindo um método de acordo com a presente invenção, concernente ao levantamento de uma coluna de perfuração em aparelho de sonda de rocha para, por exemplo, troca da broca, em que:

[0082] A posição 31 indica o início da sequência.

[0083] A posição 32 indica que um mecanismo bidirecional prendedor é deslocada de modo acionado ao longo de um feixe guia, que é fixável ao aparelho de sonda a fim de estender-se em uma direção da viga de alimentação, enquanto formando um ângulo junto com a viga de alimentação.

[0084] A posição 33 indica que o mecanismo bidirecional prendedor, em uma primeira posição mais externa da viga guia, prende, com um prendedor guia pivotalmente disposto, uma primeira porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração destinado para levantar de uma posição externa a sonda, cuja outra porção de extremidade ficando em encaixe de rosca com um tampão de levantamento ou similar para cooperação com dito guincho de levantamento.

[0085] A posição 34 indica que o mecanismo bidirecional prendedor, em uma segunda posição interna da viga guia, adjacente à viga de alimentação, alinha, com o prendedor guia, dito componente de coluna de perfuração na área da posição da coluna de perfuração.

[0086] A posição 35 indica a ativação da unidade de preensão para prender dito componente de coluna de perfuração para adequado alinhamento para a posição da coluna de perfuração antes de rosquear.

[0087] A posição 36 indica a soltura da preensão do prendedor guia.

[0088] A posição 37 indica o retorno do mecanismo bidirecional prendedor para a posição mais externa.

[0089] A posição 38 indica o posicionamento do prendedor guia para prender o próximo componente de coluna de perfuração.

[0090] A posição 39 indica o término da sequência.

[0091] Esta sequência é destinada a ser repetida tantas vezes quantas necessárias. Quando, ao contrário, está próximo de extrair uma coluna de perfuração, por exemplo, antes da troca de uma broca, as etapas são geralmente invertidas, o que é entendido no fundo das Figuras.

[0092] A invenção foi descrita na prática de um aparelho de sonda de rocha para perfuração de núcleo, porém é também aplicável para outros tipos de sondas, tais como para perfuração de óleo etc.

[0093] A invenção pode ser modificada dentro das definições das reivindicações.

[0094] A viga guia pode ser fixada com pinos pivô sendo elementos comuns com pinos para ditos eixo geométrico oscilante. Fixando-se vis-à-vis a sonda/a viga de alimentação e o suporte/depósito respectivamente podem ser dispostos com meios de parafuso, através de soldagem etc. O guia longitudinal pode ser compreendido de uma parte externa obre a viga guia, tal como bordas laterais de flanges de uma viga-H, uma viga-E ou similares. A mecanismo bidirecional prendedor é preferivelmente acionada através de um cabo ou similar por um motor de acionamento, o mecanismo bidirecional prendedor pode também conter o motor de acionamento atuando contra a viga guia.

[0095] O braço oscilante pode ser construído de várias maneiras e ter diferentes meios de espécie por si conhecida, tal como de formato de tubo, formato de garfo etc. para cooperação com o componente de coluna de perfuração suportado. Para adaptação a diferentes comprimentos de componentes de coluna de perfuração, o meio de suporte 7’ é adequadamente provido com batentes de extremidade ajustáveis ou trocáveis.

[0096] Prefere-se que a unidade de preensão seja provida com dito primeiro conjunto de prendedores, para prender dita porção de extremidade do primeiro componente de coluna de perfuração. É, entretanto, não excluído que o primeiro conjunto de prendedores é trocado com um dispositivo de alinhamento guia, sem função de preensão.

Claims

Equipamento de perfuração incluindo um dispositivo de manuseio para manusear componentes de coluna de perfuração (8, 8’, 8”) com referência ao equipamento de perfuração, uma viga de alimentação (2) sobre a qual um dispositivo de alimentação e rotação (4) é deslocavelmente suportado, e um guincho de levantamento para levantar um primeiro componente de coluna de perfuração, que é para ser rosqueado em um segundo componente de coluna de perfuração estando em uma posição da coluna de perfuração da sonda, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de manuseio compreende uma viga guia (19) que é fixa ao equipamento de perfuração a fim de estender-se em uma direção da viga de alimentação enquanto formando um ângulo com ela, e um mecanismo bidirecional prendedor (40), que é deslocável de modo acionado ao longo da viga guia (19), em que o mecanismo bidirecional prendedor (40) tem um prendedor guia articuladamente disposto (41) para em uma primeira posição de uma primeira posição mais externa da viga guia prender uma primeira porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração (8), sendo destinado para levantar-se de uma posição fora da sonda, cuja outra porção de extremidade é destinada a ficar em encaixe rosqueado com um tampão de levantamento ou similar para cooperação com o guincho de levantamento, e em que o mecanismo bidirecional prendedor (40) em uma segunda posição em uma segunda posição interna da viga guia adjacente à viga de alimentação (2) é arranjada com o prendedor guia (41) para alinhar o componente de coluna de perfuração preso na região da posição de coluna de perfuração, em que a viga guia (19) é articuladamente fixada ao equipamento de perfuração em torno de um primeiro eixo geométrico pivô (L1).
Equipamento de perfuração de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a viga guia (19) tem uma guia longitudinal para o mecanismo bidirecional prendedor sendo compreendida de qualquer um de: partes externas da viga guia, bordas laterais dos flanges de uma viga-H ou um perfil de viga-I da viga guia, nervuras guias sendo dirigidas entre si.
Equipamento de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o mecanismo bidirecional prendedor (40) é acionável através de uma corda, uma corrente, uma faixa ou um cabo por um motor de acionamento estacionário disposto.
Equipamento de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o mecanismo bidirecional prendedor (40) contém um motor de acionamento para acionar, o motor de acionamento atuando contra o meio de encaixe sendo disposto ao longo da viga guia (19).
Equipamento de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que inclui um sistema de controle (CU) que é disposto para controle do movimento do mecanismo bidirecional prendedor em correlação com a operação do guincho de levantamento.
Equipamento de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que em na segunda posição do mecanismo bidirecional prendedor (40), o prendedor guia (41) é disposto para alinhar o componente de coluna de perfuração preso na área da posição da coluna de perfuração através da cooperação com um guia de alinhamento sobre a viga de alimentação.
Equipamento de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que o prendedor guia (41) é acionável oscilante entre uma primeira posição de oscilação na primeira posição e uma segunda posição de oscilação na segunda posição.
Equipamento de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que o prendedor guia (41) é manobrável entre condição aberta e fechada através de qualquer um de: um motor elétrico, um motor hidráulico, um motor pneumático.
Equipamento de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que a viga guia (19) em uma região externa é articuladamente fixável a um suporte (6) em torno de um segundo eixo geométrico pivô (L2).
Equipamento de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que uma unidade de preensão (11) é disposta sobre a sonda para encaixar a primeira porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração, quando o componente de coluna de perfuração preso é alinhado com o prendedor guia na região da posição da coluna de perfuração.
Método para manusear componentes de coluna de perfuração (8, 8’, 8”) com referência a um equipamento de perfuração, que inclui uma viga de alimentação (2), em que um dispositivo de alimentação e rotação (4) é deslocado, e um primeiro componente de coluna de perfuração é levantado e posicionado para ser rosqueado a um segundo componente de coluna de perfuração estando em uma posição da coluna de perfuração da sonda, caracterizado pelo fato de que:
um mecanismo bidirecional prendedor (40) é deslocado de modo acionado ao longo de uma viga guia (19) sendo fixada ao equipamento de perfuração, a fim de estender-se em uma direção da viga de alimentação, enquanto formando um ângulo com ela,
- - a viga guia (19) é articuladamente fixada ao equipamento de perfuração em torno de um primeiro eixo geométrico pivô (L1),
- - o mecanismo bidirecional prendedor (40), em uma primeira posição mais externa da viga guia com um prendedor guia disposto articuladamente (41), prende uma primeira porção de extremidade de um componente de coluna de perfuração (8), sendo destinado para levantamento de uma posição fora da sonda, a outra porção de extremidade sendo em encaixe rosqueado com um tampão de levantamento ou similar para cooperação com um guincho de levantamento, e
- - o mecanismo bidirecional prendedor (40), em uma segunda posição interna da viga guia adjacente à viga de alimentação (2) com o prendedor guia (41), alinha o componente de coluna de perfuração preso na região da posição da coluna de perfuração.
Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o mecanismo bidirecional prendedor é longitudinalmente guiado por qualquer uma de: partes externas da viga guia, bordas laterais de flanges de uma viga-H ou um perfil de viga-I da viga guia, nervuras guias sendo dirigidas entre si.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 ou 12, caracterizado pelo fato de que o movimento do mecanismo bidirecional prendedor é controlado em correlação com a operação do guincho de levantamento.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 13, caracterizado pelo fato de que, na posição interna do mecanismo bidirecional prendedor (40) adjacente à viga de alimentação (2), o prendedor guia (41) alinha o componente de coluna de perfuração preso na área da posição da coluna de perfuração através da cooperação com um guia de alinhamento disposto sobre a viga de alimentação.
Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 11 a 14, caracterizado pelo fato de que o prendedor guia (41) é acionado oscilante entre uma primeira posição de oscilação na primeira posição mais externa, e uma segunda posição de oscilação na segunda posição interna.