BR112015026625B1

BR112015026625B1 - tubo de perfuração

Info

Publication number: BR112015026625B1
Application number: BR112015026625-8A
Authority: BR
Inventors: Bouchra Lamik-Thonhauser; Manfred Gutschelhofer; Anton Scheibelmasser; Anton Kotov; Alexander Fine; Florian Aichinger; Johann JUD
Original assignee: Think And Vision Gmbh
Priority date: 2013-04-22
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2021-05-04
Also published as: EP2989283A2; CA2909870A1; US20160024855A1; NO2989283T3; AT514235B1; WO2014172720A3; WO2014172720A2; PL2989283T3; EP2989283B1; US10107049B2; AU2014256816B2; CA2909870C; AT514235A1; AU2014256816A1; BR112015026625A2

Abstract

TUBO DE PERFURAÇÃO. A invenção refere-se a um tubo de perfuração, particularmente para uma coluna de perfuração, tendo um tubo interno e externo (3), um conector fêmea (4) com uma rosca interna em uma extremidade do tubo de perfuração (1), e um conector macho (5) com uma rosca externa na extremidade oposta do conector fêmea (4), caracterizado pelo fato que o tubo interno (3) está disposto substancialmente de forma concêntrica no tubo externo (2) e o tubo de perfuração (1) tem uma região central (8) com um diâmetro interno. O tubo externo (2) tem uma parte da parede mais grossa interiormente em uma região de extremidade (7) no lado do conector macho, tendo um diâmetro interno menor do que o diâmetro interno da região central (8), e o diâmetro interno do tubo externo (2) permanece substancialmente o mesmo em uma região de extremidade (6) do lado do conector fêmea em relação ao diâmetro interno da região do centro (8).

Description

ANTECEDENTES

[001] A invenção refere-se a um tubo de perfuração, em particular para uma coluna de perfuração, com um tubo externo e um tubo interno, um conector fêmea com uma rosca interna em uma extremidade do tubo de perfuração e um conector macho com uma rosca externa na extremidade oposta ao conector fêmea, em que o tubo interno está disposto, essencialmente, de forma concêntrica no tubo externo e em que o tubo de perfuração tem uma região central com um diâmetro interno.

[002] No caso da perfuração moderna, por exemplo, de petróleo bruto, gás natural, ou para a exploração de geotermia, existem três objetivos essenciais na configuração das colunas de perfuração, cujos objetivos estão em conflito um com o outro. Assim, é desejável fornecer colunas de perfuração de grandes diâmetros internos, a fim de atingir um valor tão baixo quanto possível de perda de pressão para o líquido de perfuração (lama). Ao mesmo tempo, é importante em termos de segurança, mas também em termos de eficiência ser informado de forma tão precisa quanto possível, sobre as condições no final da coluna de perfuração. Para este fim, sistemas de medição e meios são necessários para transferência de dados de medição de um modo que seja tão livre de perda e bem como idealmente de alta freqüência quanto possível e também para o manuseio de sistemas de medição de energia de uma maneira tão isenta de perdas quanto possível. O espaço necessário para a eletrônica e / ou a fiação vem frequentemente a custas do rendimento. A exigência de colunas de perfuração especialmente seguras e duráveis dificulta estes dois objetivos, posto que principalmente maiores espessuras de parede correspondem a esta exigência.

[003] A fim de satisfazer os critérios de estabilidade e rendimento no estado da técnica, as regiões da haste de perfuração que são expostas a solicitações especiais, tais como os conectores macho e fêmea, com os quais os tubos de perfuração individuais da coluna de perfuração estão conectados, e as transições destes últimos para as regiões centrais dos tubos de perfuração são configurados mais solidamente. Para este fim, os tubos apresentam aumento da grossura das espessuras de parede para dentro (espessura extra interna) e / ou para fora (espessura extra externa). Estes engrossamentos geralmente diminuem de maneira uniforme em direção à região central do tubo de perfuração, a fim de fornecer uma transição que tem a propriedade de ser especialmente delicada nos materiais entre a região central relativamente dobrável e os conectores macho e fêmea rígidos. Este compromisso entre rendimento e estabilidade não leva em consideração, no entanto, o objetivo para o máximo de informação possível com relação ao estado da perfuração.

[004] O objetivo da invenção é, por conseguinte, pôr à disposição um tubo de perfuração que minimiza as perdas de pressão, é estável, e, neste caso, é adequado para uma transferência de dados e de energia que é tão isento de perdas quanto possível.

[005] Este objetivo é atingido por um tubo de perfuração do tipo acima mencionado, que se caracteriza pelo fato do tubo externo, em uma região de extremidade do lado do conector macho tem um aumento da grossura da espessura da parede para dentro com um diâmetro menor em relação ao diâmetro interno interior da região central e em que o diâmetro interno do tubo externo permanece essencialmente o mesmo em uma região de extremidade no lado do conector fêmea em relação ao diâmetro interno da região central.

[006] Assim, um tubo interno, o qual tem fiação e / ou eletrônica, no seu lado externo, pode ser inserido, através do qual é fornecida uma região protegida para a fiação e / ou a eletrônica.

[007] Normalmente, tubos de perfuração para colunas de perfuração são configurados de forma simétrica. Se um tubo tiver um engrossamento da espessura da parede para o interior, uma espessura extra interna, em uma extremidade, então ele também tem uma espessura extra interna semelhante na extremidade oposta. Um tubo de perfuração que tem uma espessura extra interna na região da extremidade do lado conector macho (lado do pino) e que não tem espessura extra interna na região do extremo oposto no lado do conector fêmea (lado da caixa) é, em contrapartida, completamente atípico. A vantagem de tal projeto reside na possibilidade de configurar o tubo interno de tal modo que ele - uma vez que geralmente é levado de um lado para dentro do tubo externo em comparação com os modelos que têm um engrossamento da espessura da parede para o interior nos dois lados - pode ser configurado com um diâmetro externo muito maior. Por conseguinte, o diâmetro interior do tubo interno também pode ser configurado consideravelmente maior, o qual tem um efeito positivo sobre a minimização das perdas de pressão do fluido de perfuração.

[008] Em uma concretização preferida da invenção, o tubo interno em uma região de extremidade do lado do conector fêmea tem um engrossamento da espessura da parede para dentro. Isto é vantajoso posto que entre os dois tubos de perfuração, os quais geralmente são conectados através da caixa e do pino (isto é, o conector fêmea e conector macho) de modo a formar a coluna de perfuração, uma transição contínua pode ser produzida. Esta vantagem é maior quando, já que de acordo com uma concretização preferida da invenção, o diâmetro interno do tubo interno na região do engrossamento no lado para dentro do conector fêmea corresponde essencialmente ao diâmetro interno do tubo externo na região do engrossamento no lado conector macho para dentro.

[009] De acordo com uma outra concretização preferida, o tubo externo em ambas as extremidades tem um engrossamento da espessura da parede externa. Devido a este aumento adicional na estabilidade sob a forma de uma espessura extra externa, a espessura extra interna, isto é, o engrossamento da espessura da parede para dentro, pode ser feito menos fortemente pronunciado, o qual mais uma vez tem um efeito positivo na taxa de transferência do fluido de perfuração ou de líquido de jateamento devido ao diâmetro interno alargado.

[010] De acordo com uma concretização especialmente preferida da invenção, o tubo interno tem pelo menos um condutor de fita, preferencialmente dois condutores de fita, pelo menos em locais no seu lado externo. No estado da técnica, quando um tubo interno é usado, condutores de fitas ou condutores são geralmente dispostos entre o tubo interno e o tubo externo. Contudo, neste caso, tanto na fabricação e na utilização posterior do tubo de perfuração em uma coluna de perfuração, existe o risco de que os condutores serão danificados pela vibração, expansão, e outras influências ambientais que são comuns em ambiente de perfuração. Contudo, se os condutores forem dispostos diretamente sobre o tubo interno, de um modo preferido na forma de condutores planos aplicados por revestimento de evaporação no tubo interno ou incorporados no tubo interno, estes últimos são significativamente melhor protegidos pelo tubo interno.

[011] Este efeito é ainda mais intensificado quando, conforme proposto de acordo com uma concretização preferida da invenção, o tubo interno está separado do tubo externo, pelo menos em alguns pontos e, neste caso, forma uma cavidade em forma de anel. Esta cavidade de preferência estende-se essencialmente ao longo de toda a região central do tubo, ou seja, sobre as seções nas quais nenhuma peça com rosca ou engrossamentos ou espessuras extra estão localizadas. Como resultado, os condutores são desacoplados do tubo externo ao longo de uma parte significativa das suas corridas e, assim, estão menos expostos a influências ambientais potencialmente prejudiciais. Para este efeito, alguns milímetros são suficientes. Por conseguinte, a separação não tem influência significativa sobre a geometria do espaço interno e rigidez do tubo de perfuração em si.

[012] Neste caso, a cavidade pode adquirir maior valor ao reter, enquanto de acordo com outras concretizações preferidas da invenção, um enchimento, suportes de dados, e / ou sensores. Assim, por exemplo, óleos de silicone ou ar podem melhorar a força de elevação, enquanto areia, borracha, granulados, polímeros, resinas ou se não materiais compostos de fibra podem amortecer oscilações da haste de perfuração. Suportes de dados podem levar informações sobre a identidade do tubo de perfuração, a sua última manutenção e similares, ou registro de dados detectados pelos sensores, tais como, por exemplo, pressão, vibração, ou temperatura. Para este fim, é útil quando o suporte de dados ou meios de comunicação ou o sensor ou sensores é / estão ligados aos condutores pelo menos, às vezes, a fim de também ser capaz de ler no estado montado do tubo de perfuração.

[013] Para todas as aplicações e projetos da cavidade, é especialmente preferido quando esta última é vedada em relação ao ambiente e ao espaço interno do tubo de perfuração. Uma vedação completa de pressão, água, poeira e à prova de explosão é, neste caso, especialmente preferida.

[014] Uma concretização da invenção é explicada em mais detalhe a seguir com base no desenho. Aqui:

[015] A Figura 1 mostra um esboço bastante simplificado de um tubo de perfuração de acordo com a invenção,

[016] A Figura 2 mostra um primeiro detalhe da Figura 1, e

[017] A Figura 3 mostra um segundo detalhe da Figura 1.

[018] A Figura 1 mostra um esboço bastante simplificado de um tubo de perfuração 1 de acordo com a invenção com um tubo externo 2 e um tubo interno 3. De uma maneira que é conhecida na técnica, o tubo de perfuração tem um conector fêmea 4 com uma rosca interna (não mostrada) e um conector macho 5 com uma rosca externa (não representada). Em este caso, uma região de extremidade no lado do conector fêmea forma a região da caixa 6, e uma região de extremidade no lado conector macho forma a região do pino 7. Uma região central 8 estende-se entre estas duas. A região do pino 7, a região central 8, e a região da caixa 6 podem ser fabricadas de modo integrado, isto é, de uma peça só ou em várias partes, por exemplo, soldadas (por exemplo, por soldadura abrasiva), coladas, ou aparafusadas.

[019] Neste caso, a espessura da parede representada do tubo interno 3 é usada apenas para ilustração. Na realidade, o objetivo é que a diferença entre o diâmetro interno do tubo externo 2 e o diâmetro interno do tubo interno 3 seja tão pequena quanto possível. O diâmetro interno do tubo interno 3 preferencialmente afasta-se apenas ligeiramente, de preferência não mais do que 10%, do diâmetro interno do tubo externo 2.

[020] Nesta concretização, conectores macho e fêmea 4, 5, em cada caso têm um dispositivo 9, 10 para a produção de uma conexão galvanicamente condutora para o tubo de perfuração 1 da coluna de perfuração que é adjacente em cada caso. Como tal dispositivo pode ser configurado é divulgado em, por exemplo, AT 508 272 B1. Além disso, o tubo interno na concretização representada tem dois condutores de fita 11, 12, os quais nesta concretização estão incorporados no tubo interno 3. Uma cavidade 13 está localizada entre o tubo externo 2 e o tubo interno 3.

[021] A Figura 2 mostra um primeiro detalhe da Figura 1 na região da transição a partir da região central 8 até região do pino 7. O condutor de fita 11 no lado externo do tubo interno 3 está [sic] com um condutor 14, que corre através da cavidade 13, que é alargada nesta região e em um canal condutor separado 16 adicionalmente para o dispositivo 10 para a produção de uma conexão galvanicamente condutora com um tubo de perfuração a seguir.

[022] Além disso, a Figura 2 mostra um anel de montagem 17. Este último é conectado ao tubo externo 2 por atrito na concretização representada. As concretizações em que o anel de montagem 17 está conectado de forma diferente, por exemplo, de modo integrado por soldadura, ao tubo externo 2, também são concebíveis. O anel de montagem 17 tem uma rosca 18. Através desta rosca 18, o tubo interno 3, depois de ter sido trazido do lado da caixa para dentro do tubo externo 2, pode ser conectado indiretamente ao tubo externo 2 e pode ser posicionado em relação ao tubo externo 2. A montagem simples da fiação antes da conexão ser feita é a vantagem de tal conexão indireta entre o tubo externo e o tubo interno 2, 3. Além disso, o tubo de perfuração pode ser facilmente desmontado novamente, por exemplo, para manutenção. Para proteger a cavidade 13 ou para proteger os componentes localizados na cavidade 13, os anéis de fixação 19, 20 são fornecidos que vedam a cavidade em relação ao ambiente do tubo de perfuração 1.

[023] A Figura 3 mostra um segundo detalhe da Figura 1 na região da transição a partir da região central 8 para a região da caixa 6. O dispositivo 9 para a produção de uma conexão galvanicamente condutora está, neste caso, disposto diretamente sobre o tubo interno 3. Um condutor que é dirigido para o interior do tubo interno 3 (não mostrado) se conecta ao condutor de fita 12, cujo condutor leva ao dispositivo 9. O tubo interno 3 tem uma rosca interna 21 e uma rosca externa 22 na sua extremidade do lado da caixa. Através a rosca externa 22, o tubo interno 3 está conectado ao tubo externo 2 por atrito por meio de um segundo anel de montagem 23 e os anéis de fixação 30, 31 de forma análoga à região do pino 7. Uma luva de proteção 24 é aparafusada na rosca interna 21 do tubo interno 3. A luva de proteção 24 protege o dispositivo 9 para produzir uma conexão galvanicamente condutora, bem como a transição do dispositivo 9 para o tubo interno. Esta proteção é importante, uma vez que pode resultar na formação de uma faísca durante a produção de uma conexão galvanicamente condutora. Isto deve ser produzido em particular quando a coluna de perfuração é usada para petróleo, gás natural, ou perfuração geotérmica, em qualquer caso, em um espaço que está completamente vedado em relação ao ambiente da coluna de perfuração e ao interior da coluna de perfuração, uma vez que a partir de uma determinada profundidade de perfuração, pequenas acumulações de gás podem ocorrer em qualquer momento e que poderiam ser levadas a explodir por uma faísca. Uma placa de pressão móvel carregada por mola 25 protege o dispositivo 9 no lado da caixa. No que diz respeito ao lado da frente do tubo de perfuração 1, o aparelho 9 está vedado por um grupo de vedação interno 26 entre a luva de proteção 24 e a placa de pressão 25 e um grupo de vedação externo 27 entre a placa de pressão 25 e o tubo externo 2. Além disso, um anel em O (O-ring) 28 está localizado entre o anel de proteção 25 e o tubo externo 2 como um elemento de compressão para a compensação de pressão contra o fluido residual. O dispositivo 9 é vedado em relação à cavidade 13 pelos dois anéis de fixação 30, 31, que são fixados entre um batente 29 e o anel de montagem 23. Ambos simultaneamente vedam a cavidade 13 em si mesma.

Claims

1. Tubo de perfuração (1), em particular para uma coluna de perfuração, com um tubo externo (2) e um tubo interno (3), um conector fêmea (4) com uma rosca interna em uma extremidade do tubo de perfuração (1) e um conector macho (5) com uma rosca externa na extremidade oposta ao conector fêmea (4), através do qual o tubo interno (3) está disposto, essencialmente, de forma concêntrica no tubo externo (2) e através do qual o tubo de perfuração (1) tem uma região central (8) com um diâmetro interno, em que o tubo externo (2) tem um engrossamento da espessura da parede para o interior com um diâmetro interno menor em uma região de extremidade (7) no lado do conector macho em relação ao diâmetro interno da região central (8) e em que o diâmetro interno do tubo externo (2) permanece essencialmente o mesmo sobre uma região de extremidade (4) no lado do conector fêmea em relação ao diâmetro interno da região central (8), caracterizado pelo fato que o tubo interno (3) tem um engrossamento da espessura da parede para dentro em uma região da extremidade (6) do lado do conector fêmea, em que o diâmetro interno do tubo interno (3) na região do engrossamento para dentro no lado do conector fêmea corresponde essencialmente ao diâmetro interno do tubo externo (2) na região do engrossamento para dentro no lado do conector macho.

2. Tubo de perfuração (1) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que o tubo externo (2) em ambas as extremidades tem um engrossamento da espessura da parede para o exterior.

3. Tubo de perfuração (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato que o tubo interno (3) tem no seu lado externo, pelo menos em algumas partes, pelo menos um condutor de fita (11, 12), de preferência dois condutores de fita (11, 12).

4. Tubo de perfuração (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato que o tubo interno (3) está separado do tubo externo (2) pelo menos em certos locais e, neste caso, forma uma cavidade em forma de anel (13).

5. Tubo de perfuração (1) de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato que um material de enchimento está localizado na cavidade (13).

6. Tubo de perfuração (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 ou 5, caracterizado pelo fato que um suporte de dados está localizado na cavidade (13).

7. Tubo de perfuração (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 6, caracterizado pelo fato que um sensor está localizado na cavidade (13).

8. Tubo de perfuração (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato que a cavidade (13) é vedada em relação ao meio ambiente e o espaço interno do tubo de perfuração (1)