BR112016011034B1 - Método e sistema de remoção de uma inserção de ferramenta a partir de uma passagem de fluido em um corpo de ferramenta de perfuração - Google Patents

Abstract

método e sistema de remoção de uma inserção de ferramenta a partir de uma passagem de fluido em um corpo de ferramenta de perfuração. uma inserção de ferramenta pode ser removida a partir de uma passagem de fluido em um corpo de ferramenta de perfuração através da pressurização de fluido num volume de remoção definido entre a inserção de ferramenta e o corpo da ferramenta de perfuração, ao exercer um viés de pressão de fluido apurado na inserção de ferramenta numa direção de remoção ao longo da passagem de fluido. a inserção de ferramenta pode ser um conjunto de vedação de ânulo montado num dispositivo de controle rotativo (rcd), com o volume de remoção sendo definido radialmente entre um corpo do rcd e um conjunto de mancal do conjunto de vedação de ânulo. um líquido hidráulico comum pode ser utilizado para lubrificar o conjunto de mancal e para a remoção acionada hidraulicamente do conjunto de vedação de ânulo.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Este pedido refere-se genericamente a ferramentas utilizadas em operações de perfuração, e a métodos de operação de uma ferramenta de perfuração.

FUNDAMENTOS

[002] Ao perfurar para petróleo e gás, uma coluna de perfuração é progressivamente montada a partir da superfície por adição consecutiva de segmentos de tubo de perfuração, enquanto que uma broca de perfuração na parte inferior da coluna de perfuração é rotacionada para formar um furo de poço. Fluido de perfuração é bombeado ao fundo de poço através da coluna de perfuração e para cima através de um ânulo em torno da coluna de perfuração. Um dispositivo, tal como um Dispositivos de Controle Rotativos (RCD) pode ser usado para selar o ânulo para as operações de perfuração em ânulo fechado, tais como perfuração em pressão gerenciada, perfuração em desequilíbrio a menor, mud cap drilling, pressurized mud cap drilling, perfuração a ar comprimido, e perfuração a jato de neblina. RCDs, também podem ser utilizados como barreiras de segurança adicionais ao se perfurar convencionalmente.

[003] RCDs desviam fluido de perfuração (por exemplo, lama de perfuração) retornando de um poço para separadores, afogadores, e / ou outras peças de equipamento em um sistema de perfuração, ao invés de para cima através de um bocal de fluxo para um piso de plataforma de perfuração como em perfuração em desequilíbrio a maior mais tradicional e comum . O RCD é, nesses casos, geralmente montado acima de protetores de erupção (BOPs) e abaixo do piso de plataforma de perfuração. O RCD pode ser instalado diretamente acima de um anular de perfuração ou em um condutor submarino em unidades de perfuração flutuantes acima ou abaixo de um anel de tensão. Em alguns casos, e dispositivo RCD é colocado em um condutor submarino que se estende entre o fundo do oceano e a superfície.

[004] Um RCD inclui um elemento de vedação rotativo tipicamente carregado por um conjunto de mancal. O elemento de vedação compreende, normalmente, uma parte anular elastomérica (tipicamente de borracha, nitrilo, poliuretano, ou semelhante) tendo um diâmetro interno dimensionado para vedar em torno do tubo de perfuração e uma gaiola utilizada para proporcionar suporte estrutural e para anexar ao conjunto de mancal. O elemento veda-se ao redor do tubo de perfuração e é suficientemente compatível para manter a vedação conforme o tubo de perfuração é rodado e para acomodar um diâmetro que varia da coluna de perfuração, como para passar juntas de tubo de perfuração, conforme a coluna de perfuração é diminuída ou aumentada. Em alguns RCDs, a vedação rotaciona com a coluna de perfuração e em outros RCDs o elemento de vedação mantém-se estacionário.

[005] Conforme o tubo de perfuração é corrido através dos elementos de vedação e rotacionado, os elastômeros dos elementos se desgastam progressivamente. Vedantes rotativos entre partes rotativas e estacionárias do conjunto de mancal também se desgastam. Manutenção do RCD, portanto, requer a substituição regular desses itens. O método mais comum de substituição de componentes de conjunto de ânulo de vedação em um poço é remover todo o conjunto de vedação de ânulo (com vedações rotativas de conjuntos de mancal e os elementos de vedação) e substituir as peças desgastadas com um conjunto de mancal reparado carregando elementos de vedação novos. Isso permite que a plataforma de perfuração mude rapidamente do conjunto de vedação de ânulo para um novo e permite que os elementos e as vedações rotativas sejam substituídas e reparadas no conjunto de vedação de ânulo usado facilmente e com uma configuração adequada de ferramentas, acessórios, iluminação, partes de reposição, e assim por diante.

[006] Durante o curso de operações, no entanto, a lama de perfuração e cascalhos fluem em torno das vedações e outros componentes estreitamente separados do RCD. Ao longo do tempo, o material pode tender a acumular-se em espaços entre as partes separadas da montagem de vedação de ânulo e / ou o corpo RCD, causando, assim, que as partes se tornem presas, cimentadas, ou grudadas juntas. Em tais casos, o uso de uma ferramenta de tração pode por vezes ser necessário para remover forçadamente um conjunto de mancal preso no corpo do RCD.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[007] Algumas modalidades são ilustradas a título de exemplo e não limitação nas figuras dos desenhos anexos, nos quais:

[008] A FIG. 1 representa um diagrama esquemático de um sistema de perfuração compreendendo uma plataforma de perfuração de perfuração, sob a forma de um exemplo de instalação offshore, que inclui uma ferramenta de perfuração, sob a forma de um RCD em conformidade com uma modalidade de exemplo.

[009] A FIG. 2 retrata uma vista lateral parcialmente secionada de uma porção do sistema de perfuração exemplo da FIG. 1 que inclui o RCD em conformidade com uma modalidade exemplar, o RCD sendo mostrado com um conjunto de vedação de ânulo exemplo montado numa passagem provida pelo corpo do RCD.

[0010] A FIG. 3 representa, numa escala ampliada, uma seção axial de um corpo RCD e um conjunto de vedação de ânulo montado no corpo RCD, de acordo com uma modalidade exemplar, o conjunto de vedação de ânulo estando em uma condição operacional travada.

[0011] A FIG. 4 representa uma vista correspondente à da fig. 3, o conjunto de vedação de ânulo estando em uma condição destravada.

[0012] A FIG. 5 descreve uma vista em detalhe ampliada, em seção axial, de uma interface entre uma porção radialmente exterior do conjunto de mancal e o corpo RCD, no qual um volume de remoção de ânulo é definido, de acordo com uma modalidade exemplar

[0013] A FIG. 6 representa uma vista correspondente à da fig. 5, com o conjunto de vedação de ânulo exemplar estando na condição destravada, e tendo sido deslocado axialmente numa direção de remoção a partir da posição mostrada nas Figs. 4 e 5.

[0014] A FIG. 7 representa um diagrama esquemático de um sistema de controle hidráulico que faz parte do sistema de perfuração da FIG. 1), de acordo com uma modalidade de exemplo.

[0015] A FIG. 8 ilustra uma vista lateral em seção parcial de um RCD de acordo com outra modalidade de exemplo.

[0016] A FIG. 9 representa uma seção axial de um RCD que tem montado em si um inserto de ferramenta de perfuração, sob a forma de um protetor de furo, de acordo com uma modalidade de exemplo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0017] A descrição detalhada seguinte refere-se aos desenhos anexos que mostram vários detalhes de exemplos selecionados para mostrar como o objeto divulgado pode ser praticado. A discussão aborda diversos exemplos do assunto divulgado pelo menos parcialmente com referência a tais desenhos, e descreve as modalidades evidenciadas de maneira suficientemente detalhada para permitir que indivíduos versados na técnica pratiquem o assunto divulgado. Muitas outras modalidades podem ser utilizadas na prática do assunto divulgado além dos exemplos ilustrativos discutidos neste documento, e muitas alterações estruturais e operacionais além das alternativas especificamente discutidas neste documento podem ser realizadas sem que se afaste do escopo do assunto divulgado.

[0018] Nesta descrição, referências a "a modalidade" ou ">“uma modalidade", ou a “o exemplo" ou “um exemplo", nesta descrição não se destinam necessariamente a referir-se à mesma modalidade ou exemplo; contudo, tampouco são estas duas modalidades mutuamente excludentes, a menos que isto seja afirmado ou como se tornará prontamente perante a indivíduos ordinariamente versados na técnica que tenham o benefício desta divulgação. Desta forma, uma variedade de combinações e/ou integrações das modalidades e exemplos descritos neste documento pode ser incluída, bem como modalidades adicionais e exemplos, conforme definidos dentro do escopo de todas as reivindicações com base nesta divulgação, assim como todos os equivalentes legais de tais reivindicações.

[0019] Um aspecto da divulgação compreende um método de ferramenta de inserção de uma passagem em um corpo de ferramenta de perfuração, o método compreendendo exercer uma pressão de força de fluido apurado axial sobre na ferramenta de inserção por pressurização do fluido em um volume de remoção definido entre a ferramenta de inserção e o corpo de ferramenta de perfuração. O fluido pressurizado no volume de remoção atua, desta forma, entre o corpo da ferramenta de perfuração e o inserto de ferramenta para empurrar o inserto de ferramenta através de uma ação de pressão de fluido de modo axial numa direção de remoção, para deslocar o conjunto de inserção a partir de sua posição montada, ou para auxiliar a remoção axial por utilização de uma ferramenta de remoção, tal como uma ferramenta de tração.

[0020] Insertos de ferramenta são componentes ou conjuntos que são projetados e configurados para montagem removível e substituível em um corpo de ferramenta de perfuração. Insertos de ferramenta exemplares incluem um conjunto de vedação de ânulo para vedação de um ânulo de fluido de perfuração definido entre um diâmetro exterior de uma coluna de perfuração e um diâmetro interior de uma passagem de fluido no corpo de ferramenta de perfuração, e um protetor de orifício que compreende uma manga cilíndrica para servir como um forro protetor para o diâmetro interior da passagem de fluido.

[0021] Em modalidades nas quais o inserto de ferramenta é um conjunto de inserção que compreende um conjunto de mancal e os componentes rotativos suportados rotativamente no corpo da ferramenta de perfuração através do conjunto de mancal (por exemplo, compreendendo uma montagem de vedação que tem um ou mais elementos de vedação de montados de modo rotativo num conduíte de fluido de perfuração através de um conjunto de mancal) o volume de remoção pode ser definido entre o conjunto de mancal e o corpo da ferramenta de perfuração, de modo que a força de pressão axial de fluido apurada para a viés da pressão de fluido apurado atua sobre o conjunto de mancal. O volume de remoção pode ser um espaço substancialmente anular definido entre o corpo da ferramenta de perfuração e um alojamento do mancal em geral tubular, que faz parte do conjunto de mancal. "Tubular" significa objeto cilíndrico substancialmente oco, e engloba ambos os perfis em seção transversal circulares e não circulares para os diâmetros interior e exterior do elemento relevante. Um tubo ou espaço substancialmente cilíndrico, por exemplo, cujo diâmetro interior e / ou o diâmetro exterior é não-circular (por exemplo, hexagonal) é de formato tubular.

[0022] O fluido particular utilizado para pressurizar o volume de remoção pode ser um fluido hidráulico distinto de um fluido de perfuração que flui através de um conduíte de fluido de perfuração cuja passagem no corpo de ferramenta de perfuração pode formar parte, em algumas modalidades compreendendo um meio hidráulico, tais como óleo de lubrificação, enquanto que em outras modalidades, o fluido pode ser um meio pneumático, tal como gás nitrogênio pressurizado.

[0023] A FIG. 1 é uma vista esquemática de uma modalidade exemplar de um sistema 100 em que um método de remoção de um conjunto de inserção de uma passagem num corpo ferramenta de perfuração, de acordo com uma modalidade. O sistema 100 compreende uma instalação de perfuração que inclui uma máquina de perfuração semi-submersível flutuante offshore 103 que é usada para perfurar um furo de poço submarino 104 por meio de uma coluna de perfuração suspensa 108 a partir de e acionada pela máquina de perfuração 103. Em outras formas de modalidades, o método e aparelho descrito pode ser utilizado em diferentes configurações de máquina de perfuração, incluindo tanto a perfuração offshore e em terra.

[0024] A coluna de perfuração 108 compreende seções de tubo de perfuração suspensas a partir de uma plataforma de perfuração 133 na máquina de perfuração 103. Um conjunto de fundo de poço ou montagem furo inferior (BHA) a uma extremidade inferior da coluna de perfuração 108 inclui uma broca de perfuração 116 que é acionada pelo menos em parte, pela coluna de perfuração 108 para perfurar em formações de Terra, pilotando assim o furo de poço 104. Parte do furo de poço 104 pode prover um poço de exploração 119 que compreende um tubo de revestimento pendurado de uma cabeça de poço 111 no fundo do mar. Um condutor submarino 114 marinho estende-se desde a cabeça de poço 111 até a máquina de perfuração 103, com uma pilha de válvula de segurança (BOP) 122 posicionada no topo do condutor submarino. Nesta modalidade de exemplo, uma BOP anular 125 está localizado no topo da pilha BOP 122, e um dispositivo de controle rotativo (RCD) 128 é posicionado acima da BOP anular 125, abaixo de um piso de máquina 131 provido pela plataforma de perfuração 133. A coluna de perfuração 108 estende-se, desta maneira, a partir do piso de máquina 131, através do RCD 128, a BOP anular 125, a pilha de BOP 122, o condutor submarino 114, a cabeça de poço 111, os tubos de revestimento de furo de poço, e ao longo do furo de poço 104. Cada uma destas estruturas ou formações através do qual a coluna de perfuração 108 estende-se, respectivamente, proporciona uma passagem através da qual a coluna de perfuração 108 estende-se com folga radial, formando um espaço anular (a seguir designado como "ânulo", e indicado pelo número de referência 134) definida entre uma superfície radialmente exterior do tubo de perfuração 108 de cadeia berbequim e uma superfície radialmente interior das estruturas respectivas formações.

[0025] O fluido de perfuração (por exemplo, a "lama" de perfuração, ou outros fluidos que podem estar no poço, e também referidos como "fluido de perfuração") circulado no fundo de poço através de um interior oco da coluna de perfuração 108, e na superfície do poço através do ânulo 134. Um sistema de bomba 137 entrega fluido de perfuração sob pressão a partir de um tanque de lama 140 na sonda de perfuração 103 a uma linha de fornecimento 143 conectada ao conduíte de fluido de perfuração interior da coluna de perfuração 108 na plataforma de perfuração 133. Fluidos de Perfuração do ânulo 134 retorna ao sistema de bomba 137 e / ou ao tanque de lama 140 através de uma linha de retorno 142 que está em conexão de fluxo fluido com o ânulo 134, através do RCD 128. O fluido de perfuração é forçado ao longo do tubo de perfuração da coluna de perfuração 108 em direção a sua extremidade no fundo do poço, em que o fluido de perfuração sai sob alta pressão através da broca 116. Depois de sair da coluna de perfuração 108, o fluido de perfuração ocupa o ânulo 134 e move-se na superfície do poço 134 devido à entrega contínua do fluido de perfuração para a coluna de perfuração 108 pelo sistema de bomba 137. O fluido de perfuração no ânulo 134 carrega cascalhos a partir do fundo do furo de poço 104 para o RCD 128, em que o fluido de perfuração retornando é desviado através da linha de retorno 142. O BOP anular 125 e a pilha de BOP 122 proveem proteção contra erupção via o ânulo 134 por causa de aumentos de pressão súbitos que podem ocorrer no furo de poço 104. Se, por exemplo, formações geológicas pressurizadas são encontradas durante as operações de perfuração, uma libertação repentina de gás, por exemplo, pode resultar em picos de pressão de fluido potencialmente desastrosos no ânulo 134.

[0026] O diâmetro exterior do ânulo 134 é definido no furo de poço 104 por uma parede de furo de poço substancialmente cilíndrica que tem um contorno em corte transversal substancialmente circular que se mantém mais ou menos constante ao longo do comprimento do furo de poço 104. Uma passagem 206 (FIG. 2) no RCD 128 é, da mesma forma, cilíndrica substancialmente circular.

[0027] Tal como utilizado com referência à coluna de perfuração 108, furo de poço 104, RCD 128, e ânulo 134, o "eixo" ou "eixo longitudinal" da passagem 206 ou ânulo 134 (e, por conseguinte, da coluna de perfuração 108 ou parte da mesma), significa a linha central que se estende longitudinalmente da parede periférica substancialmente cilíndrica (variadamente provida pelo RCD 128, o condutor submarino 114, o furo de poço 104, etc.), que define uma periferia radialmente exterior do ânulo 134. Geralmente, "axial" e "longitudinal" significa, portanto, numa direção ao longo de uma linha substancialmente paralela com o eixo longitudinal do ânulo 134 no ponto relevante do mesmo em discussão; "Radial" significa uma direção substancialmente ao longo de uma linha que intercepta o eixo longitudinal e está situada num plano transversal ao eixo longitudinal, de modo que pelo menos um componente direcional do mesmo seja perpendicular ao eixo longitudinal; "Tangencial" significa uma direção substancialmente ao longo de uma linha que não intersecta o eixo longitudinal e que se situa num plano substancialmente perpendicular ao eixo longitudinal; e "circunferencial" ou "de rotação" refere-se a um caminho substancialmente arqueado ou circular descrito pela rotação de um vetor tangencial acerca do eixo longitudinal. "Rotação" e seus derivados significa não só a rotação contínua ou repetida através de 360° ou mais, mas inclui também, se o contexto permite: deslocamento angular, circular, ou pivotal inferior a 360 °. O movimento "pivotal", e seus derivados, significa um deslocamento angular não contínuo acerca de um determinado eixo, geralmente por menos de 360 °.

[0028] Tal como aqui utilizado, o movimento ou localização relativa "para a frente" ou "de fundo de poço" (e termos relacionados) significa movimento axial ou localização axial relativa ao longo do eixo longitudinal em direção à broca 116, afastando-se da plataforma de perfuração 133. Por outro lado, "para trás", "para a retaguarda", ou "de superfície do poço" significa movimento ou posição relativa axialmente ao longo do eixo longitudinal, afastado da broca 116 e na direção da plataforma de perfuração 133. Note-se que nas FIGS. 2-6 e 8 dos desenhos, a direção do fundo do poço se estende a partir da esquerda para a direita. Além disso, tal como aqui utilizado, os qualificativos "seguindo a trilha" e "liderando" referem-se a localização relativa ao fluxo de fluido para a qual a discussão de estrutura é exposta, sendo tipicamente na direção de fundo de poço no interior da coluna de perfuração 108 e sendo na direção de superfície de poço no ânulo 134.

[0029] Passando agora à FIG. 2, pode-se observar que o RCD 128 serve, nesta modalidade exemplar, tanto para o desvio do fluido ânulo para a linha de retorno 142, e para vedar o ânulo 134 em sua extremidade superior. Como será descrito abaixo em maior detalhe com referência à FIG. 2, o ânulo 134 é vedado, nesta modalidade exemplar, por um conjunto de inserção montado na passagem 206 que se prolonga através de um conjunto de ferramenta de perfuração provido pelo RCD 128. O conjunto de inserção exemplar é um conjunto de vedação de ânulo 217 (FIG. 2) que inclui um elemento de vedação 210 que compreende uma elastomérico, um membro geralmente anular que de modo vedado, engata um diâmetro exterior da coluna de perfuração 108 (normalmente provida pelo tubo de perfuração), quando a coluna de perfuração 108 estende-se através do RCD 128 (ver por exemplo FIG . 2). O elemento de vedação 210 é montado de maneira co-axial na passagem RCD 206, a coluna de perfuração 108 sendo apoiada de maneira co-axial através da mesma. Em outras modalidades, um conjunto de vedação de ânulo na RCD 128 pode incluir uma pluralidade de elementos de vedação 210 (ver, por exemplo, a FIG. 7). A coluna de perfuração 108 está, desta maneira, em engate axialmente deslizante, circunferencialmente de vedação com o elemento de vedação 210. Quando a coluna de perfuração 108 é acionada de maneira rotacionada, o elemento de vedação 210 rotaciona-se com a coluna de perfuração 108. Para habilitar tal rotação operacional sem atrito excessivo, o elemento de vedação 210 é montado rotativamente no corpo RCD 204 por um conjunto de mancal 220 que compreende um subconjunto do conjunto do anel de vedação 217, como será descrito mais detalhadamente com referência à FIG. 3.

[0030] A FIG. 3 mostra uma vista mais detalhada do RCD 128 e o conjunto de anel de vedação 217 de acordo com um exemplo de modalidade particular. Como mencionado, a passagem 206 que se estende através do corpo RCD 204 tem uma parede periférica cilíndrica circular que define o diâmetro exterior para o ânulo 134. Note-se que, para maior clareza de ilustração, as vistas das FIGs. 3, 4, 6 e 8 omitem a coluna de perfuração 108, que, na prática, estenderá-se coaxialmente através da abertura circular do elemento de vedação 210. O corpo 204 define adicionalmente um par de portas de retorno 207 ramificando-se lateralmente a partir da passagem anular 206 para uma posição ao fundo de poço do conjunto de vedação de ânulo 217. Em alguns exemplos, apenas uma única porta de retorno 207 é provida. Como também pode ser visto na FIG. 2, uma extremidade de fundo de poço do RCD 128 é aparafusado ao BOP anular 125 por meio de uma flange de conexão.

[0031] O conjunto de vedação de ânulo 217 está localizado num encaixe de alojamento complementar 308 definido pelo corpo RCD 204, o encaixe de alojamento 308 na presente modalidade exemplar compreendendo uma porção alargada da passagem 206 numa extremidade de superfície do poço RCD 128. O encaixe de alojamento 308 que forma um apoio anular 309, que atua como uma parada contra a qual o conjunto de anel de vedação 217 pára quando é inserido axialmente na passagem 206 numa direção ao longo do furo em (indicado pela seta 311 na FIG. 3). O apoio 309 ancora a montagem de vedação de ânulo 217 contra o deslocamento axial no fundo do poço para além de seu local dedicado no encaixe de alojamento 308.

[0032] O conjunto de ânulo de vedação 217 nesta modalidade exemplar compreende o conjunto de mancal 220 e uma porção rotativa 319 que está rotativamente montada no RCD 128 pelo conjunto de mancal 220. Como pode ser visto na FIG. 3, a porção rotativa 319 compreende um mandril 213 substancialmente tubular que define um canal central que é coaxial com um eixo longitudinal 301 da passagem 206 através do RCD 128. O mandril 213 é dimensionado para guiar de modo deslizante a coluna de perfuração 108 co-axialmente através deste, de modo que o mandril 213, em funcionamento, se encaixa em torno da coluna de perfuração 108 como uma manga.

[0033] A porção rotativa 319 compreende, adicionalmente, o elemento de vedação 210 montado numa extremidade no fundo do poço do mandril 213, com um orifício central do elemento de vedação 210 sendo coaxial com o mandril 213 e a passagem de ânulo 206. Como mencionado anteriormente, o elemento de vedação 210 compreende geralmente uma porção de vedação elastomérica em forma de rosca ou toroidal que define um orifício de vedação através do qual a coluna de perfuração 108 em uso estende-se. Tal como ilustrado na FIG., 3 (na qual nenhuma coluna de perfuração é recebida através do mandril 213 e o elemento 210 de vedação, de modo que o elemento de vedação 210 se encontra num estado sem tensão), o orifício de vedação do elemento de vedação 210 é menor do que o diâmetro exterior da coluna de perfuração 108 (que é apenas ligeiramente menor que o diâmetro interior do mandril 213 do canal), para promover a vedação circunferencial do elemento de vedação 210 em torno da coluna de perfuração 108 por causa da dilatação elástica do orifício de vedação quando a coluna de perfuração 108 é passada através do conjunto de vedação de ânulo 217. Atrito resultante entre o elemento de vedação 210 e a coluna de perfuração 108 faz com que o elemento de vedação 210 rode com a coluna de perfuração 108 quando a coluna de perfuração 108 é rodada durante as operações de perfuração. O elemento de vedação 210 fica rotativamente e longitudinalmente chaveado ao mandril 213, de modo que o mandril 213 é configurado para rodar com o elemento de vedação 210.

[0034] O mandril 213 é montado rotativamente no corpo RCD 204 pelo conjunto de mancal 220. O conjunto de mancal 220, nesta modalidade exemplar, compreende um alojamento de mancal 317, que é largamente de formato tubular e é dimensionado para a recepção co-axial complementar no encaixe de alojamento 308 com uma folga de deslizamento, sendo, em alguns casos um encaixe à pressão no encaixe de alojamento 308 . O alojamento de mancal 317 é montado no corpo RCD 204 de tal modo que é rotacionalmente estacionário, em operação. O mandril 213 é espaçado radialmente do alojamento de mancal 317 por um conjunto de mancais de rolamento 312, que está montado no alojamento de mancal 317 e no qual o mandril 213 está apoiado. Nesta modalidade exemplar, o conjunto de mancais 312 compreendem um subconjunto de mancais radiais e um subconjunto de mancais de impulso axial. Cada mancal de rolamento 312 possui um estator ou pista exterior, que está estaticamente conectado ao alojamento de mancal 317, e um rotor ou pista interior que está ligado ao mandril 213 para rodar com este.

[0035] As extremidades opostas do alojamento de mancal 317 são fechadas por tampas de extremidade 324 respectivas, para que o conjunto de mancal 220 tenha um interior oco que se estende substancialmente vedado circunferencialmente em torno do mandril 213, e em que os mancais 312 estão localizados. Voltando brevemente à fig. 5, pode ver-se que o alojamento de mancal 317 inclui uma rede de passagens de lubrificação 503, que fazem parte de um circuito de fluido de lubrificação 504 para canalizar um fluido de lubrificação, tipicamente óleo de lubrificação, para o interior oco do conjunto de mancal 220, e para os mancais 312. Uma outra parte do circuito de fluido de lubrificação 504 é provida por um número de canais de fornecimento de lubrificação 506 (apenas uma das quais é mostrada na FIG. 5) definidos pelo corpo RCD 204 para transportar o óleo de lubrificação através do corpo 204 e para passagens de lubrificação 503 do alojamento de mancal 317.

[0036] Uma superfície radialmente exterior do alojamento de mancal 317, e uma parede periférica cilíndrica geralmente circular 508 do encaixe de alojamento 308 provido pelo corpo 204 são formadas e dimensionadas para definir entre eles um volume de remoção 316. O volume de remoção 316 estende-se, desta maneira, radialmente entre a superfície radialmente exterior geralmente cilíndrica, do alojamento de mancal 317, e a superfície radialmente interior geralmente cilíndrica da parede da passagem 508 do corpo 204. O volume de remoção 316 estende-se ainda mais de modo axial ao longo de uma porção do comprimento do alojamento de mancal 317. Nesta modalidade exemplar, o volume de remoção 316 prolonga-se circunferencialmente em torno do alojamento de mancal 317, sendo, assim, amplamente em forma anular. Em outras modalidades, o volume de remoção 316 pode não se estender continuamente em torno do conjunto de mancal 220, mas podem, por exemplo, compreender uma série de câmaras escalonadas circunferencialmente. O volume de remoção 316 é em um formato para causar esforço de uma força de pressão de fluido apurado no alojamento de mancal 317 numa direção de remoção (esquematicamente indicado pela seta 351 na FIG. 3), em resposta à pressurização do fluido no volume de remoção 316. Como será descrito abaixo, os canais de abastecimento de lubrificação 506 proveem um mecanismo de fornecimento de fluido para entregar fluido sob pressão para o volume de remoção 316.

[0037] Na modalidade ilustrada na FIG. 5, o volume de remoção de substancialmente tubular 316 afila-se passo a passo na direção do fundo de poço, de modo que o diâmetro exterior do alojamento de mancal 317 diminui progressivamente no sentido de sua extremidade a fundo de poço. Como resultado, uma área em corte transversal do alojamento de mancal 317, que está exposta à insistência axialmente à superfície de poço por um fluido pressurizado no volume de remoção 316 é maior do que a área da secção transversal do alojamento de mancal 317 que está exposto à insistência axialmente ao para o fundo de poço pelo fluido no volume de remoção 316. Esta área diferencial resulta em um viés de pressão do fluido apurado ou força de pressão de fluido resultante atuando axialmente a superfície do poço , que neste caso é a direção de remoção 350 para o conjunto de mancal 220. Note- se que o volume de remoção 316 não tem necessariamente de ser em formato, mas que muitas variações nos formatos do alojamento de mancal 317 e o corpo RCD 204 são possíveis para proporcionar um volume de remoção, que produz um viés na direção de remoção, em resposta ao fluido do volume de remoção 316.

[0038] Além disso, pelo menos parte de uma periferia do volume de remoção 316 pode ser provida por um ou mais membros de vedação no volume de remoção 316. Um conjunto de vedante estático 320 por exemplo, é definido, localizado no volume de remoção 316 da modalidade exemplar da FIG. 5, para prover um engate de vedação entre o conjunto de mancal 220 e o corpo RCD 204. Em algumas modalidades, o conjunto de vedação estática 320 pode ser configurado para permitir a ocupação de substancialmente todo o volume de remoção 316 por um fluido de remoção, tais como um meio hidráulico (neste exemplo, o óleo de lubrificação) ou um meio pneumático (por exemplo, nitrogênio gasoso pressurizado ), enquanto prevenindo substancialmente a entrada ou a migração de fluido de perfuração a superfície de poço axialmente para dentro do volume de remoção 316. Em outras modalidades, o conjunto de vedação estático 320 pode ser configurado para limitar o fluido hidráulico ou pneumático pressurizado no volume de remoção 316 para apenas uma parte do volume de remoção 316, de modo que a viés líquida de pressão de fluido é exercida sobre o alojamento de mancal 317, em menos em parte, indiretamente, através do conjunto de vedação estática 320;

[0039] Referindo-se novamente à FIG. 5, será visto que a passagem de lubrificação 503 do alojamento de mancal 317 está em comunicação com o canal de abastecimento de lubrificação 506 do corpo RCD 204 através do volume de remoção 316, com o canal de fornecimento de lubrificação 506 do corpo RCD 204 que tem uma saída porta 517 do volume de remoção de 316, enquanto que a passagem de lubrificação 503 tem um orifício de admissão radial 518 do volume de remoção 316. Nesta modalidade exemplar, o orifício de saída 517 do canal de fornecimento de lubrificação 506 e a porta de admissão 518 da passagem de lubrificação 503 são adjacentes um ao outro, estando em estreita proximidade radial e axial. Voltando agora às FIGS. 2 e 3, é mostrado que o RCD 128 compreende adicionalmente um mecanismo de travamento 328 para prover ancoragem axial seletiva do conjunto de mancal 220 para o corpo RCD204. Neste exemplo, o mecanismo de travamento 328 compreende uma série de formações de fecho, sob a forma de uma série de pinos de travamento 223 que são montados no corpo RCD 204 e estão configurados para deslocamento radial entre, por um lado, uma condição trancada, em que cada pino 223 é recebido com a formação de travamento complementar sob a forma de um recesso 232 na superfície radialmente exterior do alojamento de mancal 317, e, por outro lado, uma condição destrancada, na qual os pinos 223 são isentos da passagem 206, para permitir o movimento axial do conjunto de mancal 220 na direção de remoção 351 sem obstrução do alojamento de mancal 317 sobre os pinos 223. Nesta modalidade exemplar o RCD 128 inclui uma série que se estende circunferencialmente, regularmente espaçada de oito pinos 223.

[0040] O movimento dos pinos 223 a partir da posição travada para a posição de destravamento, desta maneira compreende o movimento para fora radialmente dos pinos 223. O mecanismo de travamento 328, no entanto, inclui um arranjo de viés que impele os pinos 223 para a condição travada. Nesta forma de modalidade, a viés de travamento é uma força da mola de viés proporcionada por uma mola helicoidal de compressão 325 que é alojada num cilindro de travamento 329 e atua sobre respectivo pistão de travamento 333 para cada pino 223, para impelir o pistão de travamento 333 para uma posição correspondente travada do pino relacionado 223. Referindo-se novamente à FIG. 3, pode-se ver que o pistão de travamento 333, neste exemplo de modalidade, está montado para movimento axial deslizante na direção do fundo de poço 351 (em oposição à força da mola) em resposta a pressurização de uma câmara de pressão 337 definida pelo cilindro 329. O pistão de travamento carregado por mola 333 é impelido na direção de superfície do poço pela força da mola, empurrando o pino 223 conectado ao pistão de travamento 333 para baixo de uma rampa de formação 331 e em engate com o recesso correspondente 232. Uma haste numa extremidade distal à do pistão 333 se estende através de uma placa chanfrada 341 conectada ao pino 223, a placa chanfrada 341 sendo mantida presa entre o pistão de travamento 333 e uma sapata 334 conectada ao pistão de travamento 333, de modo que a placa chanfrada 341 é radialmente deslizante no pistão 333.

[0041] Retração hidraulicamente atuada do pistão de travamento 333, contra a sua pressão de mola, assim puxa o pino associado 223 pela formação de rampa 331 para mover o pino 223 radialmente livre do recesso 232 e da passagem 206 (FIGs 4 e 6). Neste exemplo, um circuito de fluido de controle de travamento 344 para controlar seletivamente a comutação acionada hidraulicamente do mecanismo de travamento 328 entre as condições travada e destravada é separado do circuito de fluido de remoção para fornecer fluido hidráulico pressurizado / pneumático para o volume de remoção de 316 (o circuito de fluido de remoção nesta modalidade exemplar a sendo provido pelo circuito do fluido de lubrificação 504 o qual também fornece óleo de lubrificação para o conjunto de mancal 220). Os respectivos circuitos controlando o mecanismo de travamento 328 e de pressurização do volume de remoção 316, respectivamente, podem ser acoplados a um sistema de controle hidráulico comum 700 que pode ser configurado para permitir ou efetuar pressurização do volume de remoção 316 apenas quando o mecanismo de travamento 328 estiver destravado.

[0042] Uma modalidade exemplar do sistema de controle hidráulico 700 está esquematicamente ilustrada na FIG. 7, neste exemplo, fornecendo controle consolidado dos vários circuitos hidráulicos ou fluidos que são usados durante as operações de perfuração. O sistema de controle hidráulico 700 pode, assim, incluir o sistema de bomba de fluido de perfuração 137 que controla a entrega pressurizada de fluido de perfuração à coluna de perfuração 108. O sistema de controle hidráulico 700 pode compreender adicionalmente um sistema de controle de trava 707 configurado e arranjado para controlar o mecanismo de trava 328, controlando a pressão do fluido no circuito de fluido de controle de trava 344, e assim, para controlar o travamento e / ou de destravamento dos pinos de travamento 223, controlando uma posição axial dos pistões de travamento 333 nos cilindros 329. O sistema de controle hidráulico 700 pode compreender adicionalmente um sistema de controle de bombeamento para fora 714 para controlar a entrega e de pressurização do fluido de remoção hidráulico ao volume de remoção 316.

[0043] Como descrito acima, o líquido de remoção, nesta modalidade exemplar, está na forma de óleo de lubrificação usado para lubrificação operacional do conjunto de mancal 220, de modo que o circuito de fluido de lubrificação 504 funciona como um circuito de fluido de remoção. O sistema de controle de bombeamento para fora 714, por conseguinte, nesta modalidade exemplar, controla a entrega e de pressurização de óleo de lubrificação para o circuito de fluido de remoção / lubrificação de dupla função 504. O sistema de controle da bombeamento para fora 714 é configurado para pressurizar o óleo hidráulico no circuito de fluido de lubrificação 504 durante operação normal de tal modo que a pressão do fluido é adequada para a lubrificação do interior do conjunto de mancal 220 para facilitar a rotação da porção rotativa 319 relativa ao alojamento de mancal 317. O sistema de controle de bombeamento para fora 714 é, no entanto, ainda configurado para pressurizar o óleo de lubrificação a níveis de pressão significativamente superiores quando a remoção do conjunto de mancal 220 é necessária, assim, para proporcionar um viés de pressão de fluido apurado sobre o volume de remoção 316 na direção de remoção 351. A pressurização do volume de remoção 316 é tal, de modo que proporciona um viés de pressão de fluido apurado que é suficientemente grande para desalojar o conjunto de mancal 220, ou para prestar assistência não trivial para a remoção do conjunto de mancal 220 na direção de remoção 351. Nesta modalidade exemplar, o óleo de lubrificação (servindo também como fluido de remoção) é mantido uma pressão na faixa de 200 a 2000 psi durante as operações de perfuração normais, mas é aumentada para uma faixa de pressão de 500 a 5000 psi, quando o conjunto de vedação de ânulo 217 deve ser removido. Note-se que, em outras modalidades, o fluido de remoção e o circuito de fluido de remoção podem ser separados entre si, com diferentes fluidos servindo como fluido de lubrificação e fluido de remoção, respectivamente. Em tais casos, o sistema de controle de bombeamento para fora 714 pode ser separado a partir de um sistema de controle de fluido de lubrificação. Em ainda outras modalidades, o circuito de lubrificação pode ser omitido, de modo que o corpo RCD 204 provê apenas um mecanismo de fornecimento de fluido de remoção para o volume de remoção 316.

[0044] O sistema de controle hidráulico 700 pode ser configurado para sequenciamento automático de destravamento e remoção de conjunto de inserção. O sistema de controle hidráulico 700 pode, desta maneira, ser configurado automaticamente para realizar a pressurização elevada do circuito de fluido de remoção / lubrificação 504 somente depois que o conjunto de vedação de ânulo 217 tenha sido destravada através do sistema de controle de trava 707. Em outras modalidades, o sequenciamento das etapas de volume de pressurização de destravamento e remoção pode ser efetuada manualmente por um operador humano.

[0045] Em operação, a coluna de perfuração 108 é passada através do mandril 213 e através do elemento de vedação 210, para permitir tanto a rotação e deslizamento axial da coluna de perfuração 108 em relação ao RCD 128, enquanto que o ânulo 134 é selado em sua extremidade a superfície de poço pelo conjunto de vedação de ânulo 217. Como mencionado anteriormente, o elemento de vedação 210 veda o diâmetro interior do ânulo pelo seu engate com a superfície radialmente exterior da coluna de perfuração 108. O conjunto de mancal 220 ocupa o ânulo 134 no encaixe de alojamento 308, o alojamento de mancal 317 vedando o diâmetro exterior do ânulo 134 por operação do grupo de vedante estático 320. Durante as operações de perfuração normais, o ânulo 134 abaixo do conjunto de vedação de ânulo 217 é preenchido com o fluido de perfuração à pressão de poço de exploração, de modo que haja uma diferença de pressão substancial ao longo do conjunto de vedação de ânulo 217. O conjunto de vedação de ânulo 217 é, no entanto, na posição bloqueada axialmente por operação do mecanismo de travamento 328, que permanece travado quando o ânulo imediatamente ao fundo de poço do conjunto de vedação de ânulo 217 é pressurizado, por exemplo, sendo a pressão do poço de exploração.

[0046] Quando o elemento de vedação 210 e / ou os mancais 312 devem ser substituídos, quer por causa do desgaste excessivo desses componentes, ou sendo em uma operação de manutenção preventiva, a circulação do fluido de perfuração é temporariamente parada, de modo que o ânulo 134 abaixo do conjunto de vedação de ânulo 217 não se encontra pressurizado pelo sistema de bomba 137. A coluna de perfuração 108 pode em seguida ser removida por retração da coluna de perfuração 108 na direção de remoção 351, axialmente através do mandril 213. O RCD 128 e o conjunto de vedação de ânulo 217 estão, em seguida, na condição mostrada na FIG. 3. Em outros casos, a remoção do conjunto de vedação de ânulo 217 de pode ser realizada sem extração prévia da coluna de perfuração 108. Em tais casos, o atrito axial entre o elemento de vedação 210 e a coluna de perfuração 108 pode ser empregue na remoção do conjunto de vedação de ânulo 217, de modo que a coluna de perfuração 108 é utilizada como uma ferramenta de tração para puxar o conjunto de vedação de ânulo 217 do encaixe de alojamento 308, enquanto o mecanismo de travamento 328 estiver destravado e um viés de pressão do fluido apurado é exercida sobre o conjunto de mancal 220 por meio do volume de remoção 316, como discutido abaixo.

[0047] Voltando agora à descrição do RCD 128 na condição mostrada na FIG. 3, com a coluna de perfuração 108 removida, o conjunto de mancal 220 é destravado por deslocamento radialmente para fora hidraulicamente atuado dos pinos de travamento 223 a suas posições destravadas, retraídas. Isto é conseguido pela entrega de fluido de controle hidráulico sob pressão às câmaras de pressão 337 dos cilindros de travamento 329. A expansão resultante das câmaras de pressão 337 empurra os respectivos pistões de travamento 333 para fundo de poço contra a resistência das respectivas molas de compressão 325, puxando, assim, os pinos de travamento 223 em subida às formações de rampa 331 e longe do diâmetro externo do alojamento de mancal 317. O conjunto de vedação de ânulo 217 é agora destravado, e não há qualquer engate positivo entre qualquer componente do corpo RCD 204 e o conjunto de mancal 220 que restringe o deslocamento axial do conjunto de mancal 220 na direção de remoção 351. O deslocamento axial do conjunto de mancal 220, e, por conseguinte, o conjunto de vedação de ânulo 217, na direção do fundo de poço 311 é impedida pelo apoio 309 na extremidade inferior do encaixe de alojamento 308.

[0048] Na ausência de qualquer material acumulado que obstrua o movimento axial do conjunto de mancal, o conjunto de mancal destravado 220 pode ser extraído do corpo RCD 204 com a coluna de perfuração 108 passada através do mandril 213 e elemento de vedação 210 (se for o caso) , devido à fricção entre o elemento de vedação 210 e a coluna de perfuração 108, ou com uma ferramenta de tração que pode ser engatada com a porção rotativa 319 do conjunto de vedação de ânulo 217. Na prática, porém, material muitas vezes se acumula entre a parede periférica 508 do encaixe de alojamento 308 provido pelo corpo RCD 204 e o conjunto de mancal 220, por causa de fluido de perfuração e cascalhos que fluem através da passagem 206 e migram para posições entre o conjunto de mancal 220 e o corpo RCD 204. Por causa de tal acumulação, o conjunto de mancal 220 pode ficar preso no corpo RCD 204 a tal ponto que a remoção do conjunto de vedação de ânulo 217 com a ferramenta de tração ou com a coluna de perfuração 108 se torna problemática.

[0049] Em tais casos, o sistema de controle hidráulico 700 pode ser operado para pressurizar o circuito de fluido de remoção/lubrificação 504, de modo que o fluido hidráulico (neste exemplo, o óleo lubrificante) no volume de remoção 316 é pressurizado a um nível elevado. Como discutido acima, o volume de remoção 316 tem uma área de pressão diferencial, resultando em um viés de pressão do fluido apurado exercida sobre o conjunto de mancal 220 na direção de remoção 351 (a nível de superfície de poço). Neste exemplo, o volume de remoção é ocupado pelo grupo de vedante estático 320, de modo que a viés de pressão do fluido apurado é exercida sobre o conjunto de mancal 220 por meio do grupo de vedação estática 320, empurrando ou incitando o conjunto de mancal 220 na direção de remoção 351 através de ação hidráulica.

[0050] A pressurização do volume de remoção 316 pode compreender pressurizar o óleo de lubrificação para uma pressão de remoção predeterminada. Em outras modalidades, no entanto, a pressão de fluido no volume de remoção 316 pode ser aumentada gradualmente ou progressivamente, aumentando assim gradualmente a viés de pressão do fluido apurado na direção de remoção 351, até que o conjunto de mancal 220 seja desalojado ou levantado para fora de sua posição operativa montada cuja extremidade mais inferior se encosta contra o apoio 309. Tal deslocamento ou afrouxamento, do conjunto de vedação de ânulo 217 pode ser efetuado por operação do volume de remoção pressurizado 316 apenas, ou, em outros casos, pode compreender a aplicação da viés de pressão de fluido resultante exercida através do volume de remoção 316 em sincronismo com uma força de tração exercida sobre o conjunto de vedação de ânulo 217 (através da porção rotativa 319) pela coluna de perfuração 108 ou uma ferramenta de tração especializada. O conjunto de vedação de ânulo 217 (ou, em alguns casos, apenas o conjunto de mancal 220) pode, assim, ser eficazmente bombeado para fora da sua posição montada no ânulo 134, permitindo a remoção hidraulicamente atuada de um conjunto de mancal 220 preso.

[0051] Após a remoção do conjunto de vedação de ânulo 217 um protetor de furo 909 pode em alguns casos ser inserido no corpo RCD 204, como ilustrado na FIG. 9, para servir como um revestimento protetor temporário para a parede periférica 508 do encaixe de alojamento 308. O protetor de furo 909 protege, assim, a parede periférica 508 de danos causados pelo fluido que flui através da passagem 206. Mecanismos e operações para montagem e remoção do protetor de furo 909 podem ser semelhantes ou análogos àqueles descritos acima com referência ao conjunto de vedação de ânulo 217. Em particular, a remoção do protetor de furo 909 pode ser feita pelo menos parcialmente através de acionamento hidráulico do protetor de furo 909 através da utilização do mesmo sistema de controle de bombeamento para fora 714 e circuito de fluido de remoção / lubrificação 504, que são utilizados para a remoção do conjunto de vedação de ânulo 217, como descrito acima.

[0052] Nesta modalidade exemplar, o protetor de furo 909 tem um corpo geralmente tubular que tem uma superfície cilíndrica radialmente externa 919 em formato para a cooperação complementar com a parede periférica 508 da passagem 206 e para definir entre eles um volume de remoção 916 que é configurado de tal modo que um viés de pressão de fluido apurado é exercido sobre o protetor de furo 909 na direção da superfície de poço 351, quando o volume de remoção 916 é pressurizado. O protetor de furo 909 pode, em particular, estar em formato tal que o volume de remoção 916 é definido substancialmente na mesma posição axial, como é o caso para o volume de remoção 316 anteriormente definido entre o conjunto de vedação de ânulo 217 e a parede de passagem 508. Nesta modalidade exemplar, a superfície exterior 919 do protetor de furo 909 é substancialmente idêntica à superfície exterior correspondente do alojamento de mancal 317 descrito anteriormente. Como resultado, o volume de remoção 916 do protetor do furo 909 é, neste exemplo, substancialmente idêntico ao volume de remoção 316 do conjunto de vedação de ânulo 217 em tamanho, formato e posição axial. As portas de saída 517 dos canais de abastecimento de lubrificação 506, desta maneira, abrem-se para dentro do volume de remoção 916 do protetor de furo 909, colocando os canais de abastecimento de lubrificação 506 em comunicação de fluido com o volume de remoção 916. Note-se que o protetor de furo 909 exemplar não define um recesso correspondente ao recesso do alojamento de mancal 232 (FIG. 3), e, por conseguinte, não está engatado para ancoragem axial pelo mecanismo de travamento 328.

[0053] Quando um conjunto de vedação de ânulo 217 recondicionado ou de substituição está de novo para ser montado no corpo RCD 204, o protetor de furo 909 pode ser removido de um modo semelhante ao descrito anteriormente para a remoção do conjunto de vedação de ânulo 217. O sistema de controle de bombeamento para fora 714 pode desta forma aumentar a pressão do meio hidráulico no circuito de fluido de lubrificação 504, pressurizando o volume de remoção 916 e fazendo com que uma força de remoção de líquido seja exercida no protetor de furo 909 na direção da superfície de poço 351 O protetor de furo 909 pode ser agarrado e puxado com uma ferramenta de tração (não mostrada) que envolve formações de gancho 929 previstas para este fim numa extremidade de superfície de poço do protetor de furo 909. Em alguns casos, o protetor de furo 909 pode primeiro ser afrouxado ou desprendido por ação hidráulica através do volume de remoção 916, apenas depois disso, sendo extraído através da utilização da ferramenta de tração. Em outros casos, a ferramenta de tração e os mecanismos de remoção hidráulica podem ser usados simultaneamente para exercer uma maior força de extração resultante sobre o protetor de furo 909.

[0054] É uma vantagem do método exemplar e conjunto de ferramenta de perfuração descritos acima, o fato de que facilitam a remoção do conjunto de vedação de ânulo 217, incluindo o conjunto de mancal 220, reduzindo assim o tempo e frustração associados tipicamente com essas operações de manutenção. Como o volume de remoção 316 é localizado radialmente numa posição que é substancialmente coincidente com a interface entre o conjunto de mancal 220 e o corpo RCD 204, uma força de remoção axial gerada por fluido pressurizado no volume de remoção 316 é particularmente eficaz para a remoção de um conjunto de mancal 220 preso. Isto se dá, em parte, porque não existe substancialmente braço de momento entre a força de remoção hidráulica e forças de resistência atuando axialmente contra a remoção do conjunto de mancal 220. Além disso, nos casos em que o volume de remoção 316 é simétrico em relação ao eixo longitudinal 301, as forças de remoção que atuam sobre o conjunto de mancal 220 de forma semelhante são simétricas, devido a uma pressão universal comum no volume de remoção 316. Em contraste, a ferramenta de tração que atua sobre o elemento de vedação 210 atua numa interface anular localizada radialmente dentro da interface de corpo RCD / conjunto de mancal, de modo que as forças de remoção axiais são desalinhados com forças de resistência axial exercidas pelo corpo RCD 204 sobre o conjunto de mancal 220. As forças exercidas por tal ferramenta de tração são normalmente assimétricas, tendendo assim a causar forças resistivas assimétricas e / ou um torque resultante apurado no conjunto de mancal 220, dificultando a remoção pronta do conjunto de mancal 220.

[0055] A FIG. 8 ilustra um outro exemplo RCD 828 equipado com um conjunto de vedação de ânulo 826, de acordo com um exemplo modalidade adicional. O RCD 828 da FIG. 8 tem um corpo de estilo empilhável 204 e inclui um extrator superior 810 que provê um elemento de vedação adicional 210, quando comparado com a modalidade exemplar Fig 3 descrita acima. O RCD 828 tem um mecanismo de travamento 328 que compreende pinos de travamento 823 que são montados sobre o conjunto de mancal 220 e configurados para o deslocamento radial para fora para engatar com recessos complementares no corpo 204 RCD. Um pistão de travamento anular 833 é recebido de maneira deslizável no interior do alojamento de mancal 317, sendo deslocável axialmente por ação hidráulica para fixar os pinos de travamento 823 numa posição travada por encosto de uma superfície radialmente exterior do pistão de travamento 833 contra superfícies interiores radialmente opostas dos pinos de travamento 823 respectivos. Quando o pistão de travamento 833 está disposto na posição de fundo de poço extrema, movimento radialmente para o interior dos pinos de travamento 823 é permitido em resposta ao deslocamento axial do conjunto de mancal 220 na direção de remoção, através de uma operação de superfícies inclinadas complementares sobre os pinos de travamento 823 e o corpo RCD 204.

[0056] Na modalidade exemplificativa da FIG. 8, o volume de remoção 316 é definido em parte por um recesso anular 842 na superfície radialmente exterior do alojamento de mancal 317, com o alojamento de encaixe 308 do corpo RCD 204 tendo um diâmetro constante ao longo do seu comprimento. Embora não mostrado na Figura 8, o corpo RCD 204 define passagens de fornecimento de fluido de remoção que levam até o volume de remoção de 316, para fornecer fluido de remoção pressurizado para o volume de remoção 316. Pressurização do volume de remoção 316, assim, novamente exerce uma força de pressão de fluido axial apurada sobre o conjunto de vedação de ânulo 217 através do alojamento de mancal 317, para facilitar o deslocamento ou efeito e posterior extração do conjunto de vedação de ânulo 826.

[0057] Um aspecto da modalidade descrita acima, por conseguinte, provê um método para a remoção de um inserto de ferramenta de uma passagem num corpo de ferramenta de perfuração, o método compreendendo: o deslocamento do inserto de ferramenta numa direção de remoção em relação ao corpo da ferramenta de perfuração através da pressurização de um fluido num volume de remoção definido entre o corpo da ferramenta de perfuração e o inserto de ferramenta, para exercer uma pressão de viés de fluido apurado no inserto na direção de remoção.

[0058] A ferramenta de inserto pode compreender um conjunto de inserção, em algumas modalidades, compreendendo um conjunto de vedação de ânulo. Em outras formas de realização, o conjunto de inserção pode ser um protetor de furo que está montado no corpo de ferramenta de perfuração, quando o conjunto de vedação de ânulo foi removido, para proteger uma parede radialmente interior da passagem de danos ou desgaste na ausência do conjunto de vedação de ânulo. Em outras modalidades, o método revelado pode ser usado para libertar outros acessórios que ficam presos no corpo da ferramenta de perfuração ou em outras partes do ânulo.

[0059] O conjunto de inserção pode compreender uma porção rotativa configurada para rotação operacional na passagem relativa ao corpo da ferramenta de perfuração; e uma montagem de mancal que suporta rotativamente a porção rotativa na passagem, o volume de remoção sendo localizado entre o conjunto de mancal e o corpo da ferramenta de perfuração de modo que a viés de pressão de fluido apurado atua sobre o conjunto de mancal. Um alojamento de mancal que está montado na passagem para ser rotativamente fixo em relação ao corpo da ferramenta de perfuração, o volume de remoção sendo definido entre o alojamento do mancal e um corpo da ferramenta de perfuração, de modo que a viés da pressão do fluido apurado atua sobre o alojamento de mancal; e um ou mais mancais montados no alojamento do mancal e rotativamente apoiando a porção de rotativa no alojamento de mancal. Em tais casos, o conjunto de mancal pode compreender um alojamento de mancal que está montado na passagem para ser rotativamente estacionário em relação ao corpo da ferramenta de perfuração, o volume de remoção sendo definido entre o alojamento de mancal e um corpo de ferramenta de perfuração, de modo que a viés de pressão do fluido apurado age sobre o alojamento de mancal; e um ou mais mancais montados no alojamento de mancal e apoiando rotativamente a porção rotativa no alojamento de mancais. O alojamento de mancal pode ser substancialmente tubular e pode ser montado co-axialmente na passagem. O volume de remoção pode, desta maneira, compreender um espaço substancialmente anular que se estende radialmente entre uma superfície radialmente exterior do alojamento de mancal e uma parede periférica da passagem fornecida pelo corpo da ferramenta de perfuração.

[0060] O método pode ainda compreender destravar um mecanismo de trava que axialmente ancora o conjunto de inserção ao corpo da ferramenta de perfuração, o destravamento do mecanismo de travamento permitindo a remoção axial do conjunto de inserção da passagem sob insistência axial de, pelo menos, a viés da pressão de fluido apurado. Destravamento do mecanismo de travamento pode compreender deslocamento radialmente para fora hidraulicamente acionado de uma pluralidade de formações de travamento, por exemplo, pinos de travamento, montados no corpo da ferramenta de perfuração e se projetando radialmente para o interior de engate de travamento com uma pluralidade de formações de travamento complementares, por exemplo, recessos de travamento, que fazem parte do conjunto de inserção. O mecanismo de trava pode ser configurado para travar o conjunto de mancal ao corpo de ferramenta de perfuração. A entrega do fluido pressurizado para o volume de remoção pode compreender pressurização de fluido já presente no volume de remoção, ou pode compreender o enchimento de volume de remoção anteriormente desocupado com fluido pressurizado. Entrega de fluido pressurizado para o volume de remoção pode ser realizada, pelo menos em parte, após o desbloqueio do mecanismo de travamento.

[0061] Um fluido de controle comum pode ser usado para a entrega de fluido pressurizado para o volume de remoção, e para causar o destravamento acionado hidraulicamente de mecanismo de travamento. O fluido pressurizado entregue no volume de remoção pode ser um fluido de controle diferente do fluido de perfuração transportado na passagem.

[0062] Em outras modalidades, o volume de remoção pode estar em comunicação de fluido com um circuito de fluido de lubrificação para fornecer fluido de lubrificação para o conjunto de mancal, caso em que a entrega de fluido pressurizada para o volume de remoção pode compreender pressurização de fluido de lubrificação de conjunto de mancal (por exemplo, óleo de lubrificação ) no volume de remoção. Em ainda outras modalidades, o fluido pressurizado entregue no volume de remoção pode compreender um fluido em fase gasosa, por exemplo, gás de nitrogênio.

[0063] O deslocamento do conjunto de inserção axialmente na direção de remoção podem compreender positivamente engatar o conjunto de inserção com uma ferramenta de remoção (por exemplo, compreendendo, uma ferramenta especializada dedicada, ou um tubo de perfuração engatado com o elemento de vedação), e exercendo uma força de remoção sobre o conjunto de inserção na direção de remoção de forma síncrona com o esforço da viés de pressão de fluido apurado sobre o conjunto de inserção pelo fluido pressurizado no volume de remoção.

[0064] Como mencionado acima, o conjunto de inserção pode compreender um conjunto de vedação de ânulo (configurado para receber de maneira vedada um elemento de coluna de perfuração alongado (por exemplo, um tubo de perfuração) que se estende axialmente através do mesmo, e é configurado para vedar um espaço anular definido entre o elemento de coluna de perfuração e um parede periférica da passagem, para restringir o fluxo de fluido de perfuração de um lado de fundo de poço do conjunto do conjunto de vedação de ânulo para seu lado a nível de superfície de poço de poço. O corpo de ferramenta de perfuração pode formar parte de um dispositivo de controle rotativo montado a nível de superfície de poço de uma válvula de segurança em uma instalação de perfuração.

[0065] O volume de remoção pode ser definido, pelo menos em parte, por um ou mais membros de vedação (por exemplo, por um grupo de vedação estática) situados radialmente entre o conjunto de inserção e o corpo da ferramenta de perfuração, o esforço do viés de pressão de fluido apurado no conjunto de inserção sendo, pelo menos, em parte através do grupo de elementos de vedação. Em tal caso, o fluido pressurizado no volume de remoção pode atuar sobre um ou mais membros de vedação de tal modo que o um ou mais elementos de vedação exercem uma força axial apurada sobre o conjunto de inserção numa direção de remoção. Tal aplicação indireta do viés no sentido de remoção é entendido como compreendendo um viés de pressão de fluido apurado, devido à origem do viés no fluido pressurizado no volume de remoção.

[0066] Em algumas modalidades, o volume de remoção pode formar parte de uma pluralidade de câmaras hidráulicas segregadas definidas entre a inserção de ferramenta e o corpo de ferramenta de perfuração, com pressões de fluido em pelo menos duas das câmaras hidráulicas sendo controláveis de forma independente para exercer o viés da pressão de fluido apurado sobre o inserto de ferramenta. Uma forma de realização de tal sistema de acionamento hidráulico multi-câmara irá ser brevemente descrita com referência às modificações à RCD-128 anteriormente descrita da fig. 4. Em uma modificação, uma câmara hidráulica 606 localizada ao lado de um grupo de vedação superior pode formar parte do circuito de fluido de lubrificação / remoção de 504, sendo hidraulicamente ligada ao sistema de controle de bombeamento para fora 714.

[0067] Numa modalidade, uma área diferencial pode ser definida entre a câmara hidráulica 606 e o volume de remoção 316, de modo que um viés de pressão de fluido apurado agindo na direção de remoção 351 resulta de fornecimento de pressões de fluido idênticas no volume de remoção 316 e a câmara hidráulica 606 . Numa outra modalidade, a câmara hidráulica 606 e o volume de remoção 316 podem ser pressurizados de maneira independente, de modo que a provisão de uma pressão relativamente mais elevada do volume de remoção 316 resulta em utilização de um viés de pressão de fluido na inserção de ferramenta na direção de remoção 351. Em tal modalidade, a orientação do diferencial de pressão na câmara hidráulica 606 e o volume de remoção 316 podem ser seletivamente reversíveis, para causar um desvio da pressão do fluido apurado que incita a inserção de ferramenta na direção de fundo de poço 311. O método pode assim incluir, quando a remoção da inserção de ferramenta não é desejada, exercer uma pressão de viés de fluido apurado sobre a ferramenta de inserção numa direção oposta à direção de remoção 351.

[0068] Na descrição detalhada precedente, pode-se ver que várias características estão agrupadas juntas em uma única modalidade para fins de otimização da divulgação. Este método de divulgação não deve ser interpretado como refletindo uma intenção de que as modalidades reivindicadas exigem mais recursos do que são expressamente citados em cada reivindicação. Pelo contrário, como as reivindicações a seguir refletem, o assunto inventivo se pauta em menos de todos os recursos de uma única modalidade divulgada. Deste modo, as reivindicações a seguir são, por meio deste documento, incorporadas a Descrição Detalhada, com cada reivindicação encontrando-se como uma modalidade separada.

Claims (22)

1. Método de remoção de uma inserção de ferramenta a partir de uma passagem de fluido em um corpo de ferramenta de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende:pressurizar um fluido em um volume de remoção (316) definido entre um corpo da ferramenta de perfuração e uma inserção de ferramenta;exercer um viés de pressão de fluido apurado na inserção de ferramenta em uma primeira direção; eremover a inserção de ferramenta a partir do corpo da ferramenta de perfuração ao mover a inserção de ferramenta na primeira direção usando o viés de pressão de fluido apurado.

2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a inserção de ferramenta compreende um conjunto de mancal (220) para apoiar rotativamente um ou mais componentes rotativos em uma passagem de fluido no corpo da ferramenta de perfuração, o volume de remoção (316) sendo localizado entre o conjunto de mancal (220) e o corpo da ferramenta de perfuração tal que o viés de pressão de fluido apurado é exercido no conjunto de mancal (220).

3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o conjunto mancal (220) compreende um alojamento de mancal tubular (317) montado co-axialmente na passagem de fluido, o volume de remoção (316) compreendendo um espaço pelo menos em parte anular que se estende radialmente entre o alojamento de mancal (317) e uma parede periférica da passagem de fluido.

4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o volume de remoção (316) está em comunicação de fluido com um circuito de fluido de lubrificação (504) para fornecer um fluido de lubrificação para o conjunto de mancal (317), a pressurização do fluido no volume de remoção compreendendo a pressurização do fluido de lubrificação.

5. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente destravar um mecanismo de travamento (328) que axialmente ancora a inserção de ferramenta ao corpo de ferramenta de perfuração, para assim permitir a remoção axial da inserção de ferramenta a partir de uma passagem de fluido no corpo da ferramenta de perfuração sob incitamento axial de, pelo menos, o viés de pressão de fluido apurado.

6. Método de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o destravamento do mecanismo de travamento (328) compreende deslocar radialmente para fora acionado hidraulicamente de uma pluralidade de membros de travamento montados no corpo da ferramenta de perfuração e projetar radialmente para dentro em engate com travamento com a inserção de ferramenta.

7. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluido no volume de remoção (316) é um fluido de controle diferente do fluido de perfuração transportado em uma passagem de fluido no corpo da ferramenta de perfuração.

8. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que remover a inserção de ferramenta a partir do corpo da ferramenta de perfuração compreende engatar positivamente a inserção de ferramenta com uma ferramenta de remoção, e exercer uma força de remoção sobre a inserção de ferramenta na primeira direção de forma síncrona com o exercício do viés de pressão do fluido apurado na inserção de ferramenta pelo fluido no volume de remoção (316).

9. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo de ferramenta de perfuração faz parte de um dispositivo de controle rotativo (128) montado a nível de superfície de poço de uma válvula de segurança em uma instalação de perfuração.

10. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o volume de remoção (316) é definido, pelo menos em parte, por uma ou mais vedações localizadas radialmente entre a inserção de ferramenta e o corpo da ferramenta de perfuração, o exercício do viés de pressão do fluido apurado na inserção de ferramenta sendo, pelo menos, em parte através de uma ou mais vedações.

11. Sistema de remoção de uma inserção de ferramenta a partir de uma passagem de fluido em um corpo de ferramenta de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende:um corpo de ferramenta de perfuração tendo uma passagem de fluido;uma inserção de ferramenta, em que uma porção da inserção de ferramenta forma volume de remoção (316) que é definido entre a inserção de ferramenta e o corpo da ferramenta de perfuração; eum mecanismo de fornecimento de fluido conectado com o volume de remoção (316) para entregar fluido pressurizado para o volume de remoção, em que o preenchimento do volume de remoção (316) com o fluido pressurizado exercendo um viés de pressão de fluido apurado na inserção de ferramenta em uma primeira direção.

12. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a inserção de ferramenta compreende um conjunto de mancal (220) para apoiar rotativamente um ou mais componentes rotativos na passagem de fluido, o volume de remoção (316) sendo parcialmente definido pelo conjunto de mancal (220) para causar exercício do viés de pressão do fluido apurado no conjunto de mancal (220).

13. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o conjunto de mancal (220) compreende um alojamento de mancal tubular (317) configurado para montagem co-axial na passagem de fluido, tal que o volume de remoção (316) é em parte definido pelo alojamento de mancal (317) e compreende um espaço pelo menos em parte anular que se estende radialmente entre o alojamento de mancal (317) e uma parede periférica da passagem de fluido.

14. Sistema de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um circuito de fluido de lubrificação (504) para fornecer um fluido de lubrificação para o conjunto de mancal (317), o circuito de fluido de lubrificação (504) estando em comunicação de fluxo com o volume de remoção (316), em que o mecanismo de fornecimento de fluido está configurado para causar exercício de viés de pressão de fluido apurado na inserção de ferramenta através de fluido de lubrificação no volume de remoção (316).

15. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um mecanismo de travamento (328) acoplado ao corpo de ferramenta de perfuração e configurado para ser eliminado de maneira seletiva por meio de acionamento hidráulico entre uma condição travada na qual a inserção de ferramenta é axialmente ancorada na passagem de fluido, e uma condição destravada, que permite a remoção da inserção de ferramenta a partir da passagem de fluido, em que o mecanismo de travamento (328) e o mecanismo de fornecimento de fluido, em que o mecanismo de travamento (328) e o mecanismo de fornecimento de fluido são configurados para utilizar um mesmo meio hidráulico.

16. Sistema de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um sistema de controle hidráulico (700) configurado automaticamente para causar destravamento hidraulicamente acionado do mecanismo de travamento (328), antes de causar o exercício do viés de pressão do fluido apurado na inserção de ferramenta.

17. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o mecanismo de fornecimento de fluido é configurado para entregar gás pressurizado para o volume de remoção.

18. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a inserção de ferramenta compreende um conjunto de vedação de ânulo (217) configurado para receber de maneira vedada um elemento de coluna de perfuração alongado que se estende axialmente através da mesma, e sendo configurado para vedar um espaço anular definido entre o elemento de coluna de perfuração alongado e uma parede periférica da passagem de fluido, para evitar o fluxo de fluido de perfuração a partir de um lado do fundo de poço do conjunto de vedação ânulo (217) para seu lado a nível de superfície de poço.

19. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente um dispositivo de controle rotativo (128) cujo qual o corpo da ferramenta de perfuração faz parte, o dispositivo de controle rotativo (128) sendo configurado para a montagem a nível de superfície de poço de uma válvula de segurança em uma instalação de perfuração.

20. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que a inserção de ferramenta compreende um protetor de furo (909) configurado para montagem no corpo da ferramenta de perfuração para proporcionar um revestimento protetor temporário para uma parte de uma parede periférica (508) da passagem de fluido, o volume de remoção (316) sendo definido entre o protetor de furo (909) e a parede periférica (508) da passagem de fluido.

21. Sistema de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que um diâmetro externo da inserção de ferramenta tem afilamento gradual, o afilamento gradual aumenta uma primeira área de seção transversal da inserção de ferramenta voltada contra a primeira direção em relação a uma segunda área de seção transversal da inserção de ferramenta voltada para a primeira direção, em que a primeira área de seção transversal e a segunda área de seção transversal são expostas ao volume de remoção (316).

22. Sistema de remoção de uma inserção de ferramenta a partir de uma passagem de fluido em um corpo de ferramenta de perfuração, caracterizado pelo fato de que compreende: uma coluna de perfuração (108) tendo um conduíte de fluido;um corpo de ferramenta de perfuração concêntrico com a coluna de perfuração (108), em que o corpo de ferramenta de perfuração tem uma passagem de fluido que está em comunicação de fluido com o conduíte de fluido;uma inserção de ferramenta, em que uma porção da inserção de ferramenta forma volume de remoção (316) que é definido entre a inserção de ferramenta e o corpo da ferramenta de perfuração; eum mecanismo de fornecimento de fluido conectado com o volume de remoção (316) para entregar fluido pressurizado para o volume de remoção (316), em que o preenchimento do volume de remoção (316) com o fluido pressurizado exercendo um viés de pressão de fluido apurado na inserção de ferramenta em uma primeira direção.

Images