BR112016011944B1

BR112016011944B1 - Aparelho de alteração de modo para uso em uma ferramenta de decoquificação de jato de fluido e ferramenta de decoquificação

Info

Publication number: BR112016011944B1
Application number: BR112016011944-4A
Authority: BR
Inventors: Daniel O. Arzuaga; Jagadish Janardhan
Original assignee: Flowserve Management Company
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2014-11-25
Publication date: 2021-04-13
Also published as: DE112014005371B4; BR112016011944A2; BR112016011944A8; DE112014005371T5; CN106103654A; CN106103654B; WO2015077740A1; DE112014007345B4; MX2016006737A

Abstract

mecanismos de alteração para ferramentas de decoquificação de jato de fluido. trata-se de um aparelho de alteração de modo para uma ferramenta de decoquificação. uma placa de desvio pode ser usada para fornecer a entrega seletiva de um fluido de decoqueificação pressurizado para um ou outros dos bocais na ferramenta. o aparelho de alteração de modo pode ser usado para comutar entre um modo de operação de corte e um modo de operação de perfuração através da rotação da placa de desvio, em que uma força de inclinação leva a placa de desvio a se desencaixar de uma superfície adjacente da ferramenta a fim de reduzir as forças de atrito entre as mesmas. a placa de desvio pode ser desencaixada temporariamente de uma superfície adjacente do aparelho de alteração de modo antes da rotação relativo entre as mesmas, de modo que as forças induzidas de modo giratório e a necessidade de depender de um fluido lubrificante para alcançar o amortecimento entre superfícies de componente adjacentes possam ser reduzidas.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica a prioridade do Pedido no de série U.S. 14/088.895 depositado em 25 de novembro de 2013 intitulado “SHIFTING MECHANISMS FOR FLUID JET DECOKING TOOLS”.

CAMPO DA TÉCNICA

[0002] As modalidades descritas no presente documento geralmente se referem a dispositivos para remover coque de recipientes, como tambores de coque usados na refinação de óleo e, mais especificamente, a dispositivos para se alterar entre modos de bocal em uma ferramenta de decoquificação usada em tambores de coque de refinação de óleo.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0003] Em operações de refinação de petróleo convencionais, o óleo cru é processado em gasolina, combustível diesel, querosene, lubrificantes ou similares. É uma prática comum recuperar subprodutos de hidrocarboneto residual pesado através de um processo de rachadura térmica conhecido como coqueificação retardado. Em uma operação de coqueificação retardada, o hidrocarboneto pesado (óleo) é bombeado através de fornalhas em que o mesmo é aquecido a uma alta temperatura (por exemplo, entre 482,22 °C e 537,78 °C (900 °F e 1.000 °F)) em seu caminho para vasos cilíndricos conhecidos como tambores de coque que têm um tamanho de até 9,14 metros (30 pés) de diâmetro e 42,67 metros (140 pés) de altura e, tipicamente configurado para operar em pares. Embora no tambor de coque o óleo aquecido libere seus vapores de hidrocarboneto valiosos que são, então, enviados para torres de destilação em que os mesmos formam condensado (inclusive, dentre outras coisas, gás, óleos de nafta e gás) que podem ser adicionalmente processados em produtos mais úteis, deixando para trás, através do efeito combinado da temperatura e tempo de retenção, coque de petróleo sólido. Esse resíduo de coque deve ser rompido a fim de remover o mesmo do vaso e é preferencialmente alcançado usando-se uma ferramenta de decoquificação (ou de corte de coque) em conjunto com um fluido de decoquificação, como água de pressão alta.

[0004] Tal ferramenta pode incluir diversos bocais para remover coque como, por exemplo, uma broca de perfuração tanto com bocal de perfuração quanto de corte. A ferramenta de decoquificação pode ser rebaixada para o vaso através de uma abertura no topo de um vaso e o abastecimento de água de pressão alta pode ser introduzido na ferramenta de decoquificação para abastecer fluido de decoquificação aos bocais desejados da ferramenta de decoquificação.

[0005] As versões anteriores de alteração entre os bocais de corte e de perfuração eram alcançadas manualmente. Alguns mecanismos de alteração automáticos podem ser alterados através do ciclo de pressurização e despressurização de fluido de decoquificação. Entretanto, tal alteração automática pode gerar um desgaste excessivo nas superfícies deslizantes do mecanismo que pode levar à alteração imprecisa. Consequentemente, há uma necessidade de aparelhos de alteração de modo alternativos para uso em uma ferramenta de decoquificação a jato de fluido. SUMÁRIO

[0006] Em uma modalidade, um aparelho de alteração de modo para uso em uma ferramenta de decoquificação a jato de fluido pode incluir uma placa de desvio, uma haste de controle, um mecanismo de alteração e um membro de propensão. A placa de desvio pode ser configurada para fornecer comunicação fluida seletiva entre uma fonte de fluido de decoquificação pressurizado e um primeiro bocal e um segundo bocal. A placa de desvio pode definir uma superfície de engate de ferramenta em si. A haste de controle pode ser acoplada à placa de desvio. O mecanismo de alteração pode ser cooperativo com a placa de desvio através da haste de controle de modo que uma alteração na pressão de fluido de decoquificação conferida ao aparelho de alteração produza movimento de rotação seletivo na placa de desvio através da haste de controle. O membro de propensão pode ser responsivo às alterações de pressão de fluido de decoquificação de modo que o membro de propensão seja configurado para desencaixar temporariamente a superfície de engate de ferramenta da placa de desvio de uma superfície adjacente de uma ferramenta de decoquificação durante a alteração na pressão de fluido de decoquificação. O membro de propensão pode manter a placa de desvio e a ferramenta de decoquificação em um estado de separação durante pelo menos uma porção de um tempo antes do movimento giratório relativo.

[0007] Em outra modalidade, um aparelho de alteração de modo para uso em uma ferramenta de decoquificação a jato de fluido pode incluir uma placa de desvio, uma haste de controle, um mecanismo de alteração e um membro de propensão. A placa de desvio pode ser configurada para fornecer comunicação fluida seletiva entre uma fonte de fluido de decoquificação pressurizado e um primeiro bocal e um segundo bocal. A placa de desvio pode definir uma superfície de engate de ferramenta em si. A haste de controle pode ser acoplada à placa de desvio. A haste de controle pode incluir um mecanismo de catraca. O mecanismo de alteração pode incluir uma manga de atuador engatado com o mecanismo de catraca da haste de controle. A manga de atuador pode ser engatada a um transportador de pino de atuador que é inclinado axialmente através de um membro de propensão de alteração. Uma alteração na pressão de fluido de decoquificação conferida ao aparelho de alteração pode produzir movimento de rotação seletivo na placa de desvio através da haste de controle. O membro de propensão pode ser responsivo às alterações de pressão de fluido de decoquificação de modo que o membro de propensão seja configurado para desencaixar temporariamente a superfície de engate de ferramenta da placa de desvio de uma superfície adjacente de uma ferramenta de decoquificação durante a alteração na pressão de fluido de decoquificação. O membro de propensão pode manter a placa de desvio e a ferramenta de decoquificação em um estado de separação durante pelo menos uma porção de um tempo antes do movimento giratório relativo.

[0008] Esses e os recursos adicionais fornecidos pelas modalidades descritas no presente documento serão entendidos mais completamente em vista da descrição detalhada a seguir, juntamente com os desenhos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0009] As modalidades apresentadas nos desenhos são ilustrativas e exemplificativas em natureza e não se destinam a limitar a matéria definida pelas reivindicações. A seguinte descrição detalhada das modalidades ilustrativas pode ser entendida quando lida em conjunto com os seguintes desenhos, em que estruturas similares são indicadas com numerais de referência similares e em que:

[0010] A Figura 1 representa esquematicamente uma vista em recorte de uma ferramenta de decoquificação com um aparelho de alteração de modo de acordo com uma ou mais modalidades mostradas e descritas no presente documento;

[0011] As Figuras 2A a 2C representam esquematicamente o aparelho de alteração de modo da Figura 1 em um estado despressurizado de acordo com uma ou mais modalidades mostradas e descritas no presente documento;

[0012] As Figuras 3A a 3C representam esquematicamente o aparelho de alteração de modo da Figura 1 em um estado parcialmente pressurizado de acordo com uma ou mais modalidades mostradas e descritas no presente documento;

[0013] As Figuras 4A a 4D representam esquematicamente o aparelho de alteração de modo da Figura 1 em um estado totalmente pressurizado de acordo com uma ou mais modalidades mostradas e descritas no presente documento;

[0014] A Figura 5 representa esquematicamente uma modalidade diferente do aparelho de alteração de modo em um estado despressurizado de acordo com uma ou mais modalidades mostradas e descritas no presente documento;

[0015] A Figura 6 mostra uma vista em perspectiva superior do aparelho de alteração de modo da Figura 1, que destaca a colocação de placas de orifício em um conjunto de vias de passagem axiais pareadas formadas na placa de desvio; e

[0016] As Figuras 7A e 7B mostram a presença de óleo como um fluido de amortecimento em dois estados de operação diferentes de um aparelho de alteração de acordo com a técnica anterior.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS MODALIDADES PREFERENCIAIS

[0017] Geralmente em referência à Figura 1, uma porção de uma ferramenta de decoquificação 200 é representada esquematicamente. A ferramenta de decoquificação 200 pode compreender uma trajetória de entrega de fluido 202 para abastecer fluido de decoquificação ao um ou mais bocais de corte 204A ou bocais de furo 204B através de um aparelho de alteração de modo 1. Consequentemente, o aparelho de alteração de modo 1 pode ser operado para direcionar seletivamente o fluido de decoquificação a qualquer um dentre o um ou mais bocais de corte e de furo 204A, 204B. Os mecanismos de alteração como, por exemplo, um AutoShift da Flowserve Corporation de Irving, TX, EUA, pode ser usado para direcionar seletivamente o fluxo dos bocais de corte desejados, isto é, tanto os bocais de corte quanto os bocais de perfuração, dependendo de qual parte da operação de decoquificação a ferramenta está em tal momento. Especificamente, o fluido de decoquificação pode ser pressurizado e forçado a passar através de um ou mais dos bocais 204A, 204B em resposta a um ou ao outro dentre um modo de perfuração de operação ou um modo de corte de operação. Os detalhes pertinentes à colocação e operação de bocal e canal podem ser visualizados na Patente no U.S. 6.644.567 que é de propriedade da Cessionária do presente pedido e as porções pertinentes da mesma são incorporados no presente documento a título de referência.

[0018] Com referência coletivamente às Figuras 2A a 4D, as vistas correspondentes ao aparelho de alteração de modo 1 que estão em vários estágios de pressurização são mostradas. Em uma modalidade, o aparelho de alteração de modo 1 pode compreender canais de entrega 22A, 22B para o fluxo de fluido de decoquificação através do corpo de desvio 20 e para os conjuntos de bocais. Por exemplo, os canais 22A podem ser diametralmente opostos entre si ao redor da dimensão axial de um corpo de desvio 20 para promover comunicação fluida entre o fluido de decoquificação que entra em uma placa de desvio perfurada 40 através de vias de passagem axiais 42 e os bocais de corte 304A, ao passo que outro conjunto de canais 22B pode ser usado para promover comunicação fluida entre o fluido de decoquificação que entra a placa de desvio 40 através de vias de passagem axiais 42 e os bocais de furo 304B; como com os primeiros canais 22A, os segundos canais 22B podem ser colocados diametralmente opostos entre si na placa de desvio 40. Os canais axiais 22A, 22B podem ser finalizados em uma superfície superior 24 do corpo de desvio 20. Um aparelho de inclinação 10 pode ser formado em ou montado em uma porção inferior de um corpo de desvio 20 de aparelho de alteração de modo 1. De acordo com as modalidades descritas no presente documento, o aparelho de alteração de modo 1 pode ser equipado com qualquer quantidade de vias de passagem e canais correspondentes para abastecer fluido pressurizado a qualquer quantidade de bocais; a presente modalidade mostra dois de cada. As passagens podem ser configuradas de modo que o fluido pressurizado que atravessa a superfície superior 24 do corpo de desvio 20 pode direcionar qualquer subconjunto dos um ou mais bocais 204A, 204B (Figura 1). Ademais, pelo menos uma dentre as vias de passagem de fluido formadas através da cooperação de vias de passagem axiais 42 e canais 22A, 22B pode ser usado de modo que mediante a entrega do fluido de decoquificação através do canal respectivo (aqui mostrado como o canal 22B), a comunicação fluida é estabelecida de modo que o fluido possa ser usado para conferir pressão às superfícies de outros componentes (como o pistão 140 mencionado abaixo em conjunto com as Figuras 2A, 3 A e 4A) para facilitar o movimento seletivo de tais componentes.

[0019] A haste de controle (também chamada, no presente documento, de eixo de placa de desvio, constituído pode um eixo inferior e um eixo superior) 30 é um eixo giratório que acopla a placa de desvio 40 ao aparelho de inclinação 10 de modo que as alterações na pressão (isto é, despressurizações e repressurizações) aplicadas ao aparelho de inclinação 10 possam fazer com que a placa de desvio 40 gire seletivamente. As rotações da placa de desvio 40 podem ser utilizadas para comutar entre os modos de perfuração e corte mencionados anteriormente, isto é, fornecendo- se seletivamente o fluido pressurizado à passagem desejada do corpo de desvio 20. A haste de controle 30 pode ser produzida a partir de uma porção superior e uma inferior que são unidas ou pode ser fabricada como uma peça única.

[0020] Conforme mencionado acima, a placa de desvio 40 pode definir um formato geralmente cilíndrico ao redor de seu eixo geométrico de rotação R e pode incluir vias de passagem axiais pareadas 42 que são finalizadas em fendas nas superfícies superiores 44 e superfícies inferiores 46 da placa de desvio 40. Dessa forma, a placa de desvio 40 atua como uma válvula entre a trajetória de entrega de fluido 202 (Figura 1) e os conjuntos de bocais de perfuração e corte. Mediante o grau adequado de rotação (por exemplo, noventa graus em uma placa de desvio 40 configurada com duas de tais vias de passagem axiais 42 e fendas correspondentes), uma trajetória de fluxo pode ser formada com os canais que levam a um ou ao outro dos conjuntos de bocais de perfuração e corte. Dessa forma, dependendo da possibilidade de o aparelho de alteração de modo 1 abastecer fluido de decoquificação a um modo de perfuração ou um modo de corte de operação, uma fonte de fluido de decoquificação pressurizado que entra no topo da placa de desvio 40 é através da ação do aparelho de inclinação 10 roteado para um conjunto correspondente de bocais de perfuração e bocais de corte através de vias de passagem axiais 42 e um ou outro conjunto de canais.

[0021] Visto que as pressões do fluido de decoquificação podem ser relativamente altas (por exemplo, milhares de libras por polegada quadrada), um diferencial de pressão significativo pode ser formado através das porções da placa de desvio 40 que são usadas para bloquear o fluxo para os canais não usados (e, portanto, relativamente não pressurizados) 22A, 22B. Embora o aparelho de inclinação 10 possa ser projetado para alcançar a alteração durante o estágio despressurizado de operação para reduzir as forças de atrito entre os mesmos, tal contato por atrito ainda pode estar presente (por exemplo, entre a superfície inferior 46 da placa de desvio 40 e a superfície superior adjacente 24 do corpo de desvio 20 da ferramenta de decoquificação 200 que define os canais 22A, 22B em si). Os vários aspectos da presente revelação pode ser usada para reduzir essas forças de atrito levantando-se a placa de desvio 40 na direção oposta à superfície superior 24 do corpo de desvio 20 durante as condições de pressão transientes e/ou de pico (por exemplo, como a pressão aplicada à placa de desvio 40 é alterada de um estado relativamente alto para um estado relativamente baixo, como a pressão aplicada à placa de desvio 40 é alterada de um estado relativamente baixo para um estado relativamente alto, quando a pressão aplicada à placa de desvio 40 está em um estado relativamente alto, quando a pressão aplicada à placa de desvio 40 está em um estado relativamente baixo ou é alterada para um estado relativamente baixo, ou combinações das mesmas).

[0022] Com referência coletivamente às Figuras 2A a 2C, em uma modalidade, o aparelho de inclinação 10 pode compreender uma ou mais molas axiais 100 (por exemplo, um membro de propensão) sob a forma de discos alinhados axialmente que estão situados entre e em contato com respectivas superfícies de uma placa de cobertura inferior 105 e uma manga de haste de controle 110. A uma ou mais molas axiais 100 podem inclinar a placa de desvio 40 em uma posição não assentada em relação ao aparelho de alteração de modo 1. Por exemplo, conforme mostrado na Figura 2B, a placa de desvio 40 pode ser inclinada para uma posição não assentada de modo que uma folga ou lacuna axial Gl seja formada entre a superfície superior 24 do corpo de desvio 20 e a superfície inferior 46 da placa de desvio 40. A lacuna Gl ser qualquer distância suficiente para separar fisicamente o corpo de desvio 20 da placa de desvio 40, isto é, a lacuna Gl coloca o corpo de desvio 20 fora de contato com a placa de desvio 40. Mais particularmente, as molas de levantamento axial 100 fazem com que a lacuna Gl seja de uma magnitude compatível com o fluxo e pressão do fluido de decoquificação.

[0023] A fim de colocar a placa de desvio 40 em uma posição não assentada em relação ao corpo de desvio 20, a superfície superior da manga de haste de controle 110 pode estar em contato axial com uma superfície inferior da manga de atuador 120 que define um sulco em espiral 122 em si. Um pino de atuador (também chamado de pino de guia) 125 pode ser preso em um transportador de pino de atuador 130, de modo que o movimento ascendente ou descendente geralmente linear do pino de atuador 125 possa - através de sua cooperação com o sulco em espiral 122 formada ao redor do eixo geométrico de rotação R da manga de atuador 120 - conferir movimento de rotação à manga de atuador 120. Igualmente significativo é que a manga de atuador 120 é cooperativa com a haste de controle 30 com o uso de um mecanismo de catraca 147 que possibilita que a manga 120 gire seletivamente a haste 30. Dessa forma, a manga 120 é conectada à placa de desvio 40 através de uma disposição de catraca-garra no mecanismo de catraca 147, juntamente com a haste de controle (isto é, eixo) 30. Dessa forma, a manga 120, a haste de controle 30 e a placa de desvio 40 giram em resposta a um aumento na pressão de fluido de decoquificação que é aplicada à superfície de topo do pistão 140 (que corresponderia ao movimento geralmente descendente do pino de atuação 125 e transportador 130 em resposta ao aumento na pressão de fluido) juntamente com o engate seletivo inclinado por mola radialmente do mecanismo de catraca 147. Em contrapartida, apenas a manga 120 gira em resposta a uma diminuição na pressão de fluido de decoquificação que é aplicada, conforme o mecanismo de catraca 147 desengata da manga 120 para evitar a rotação de tipo relógio da haste 30 e da placa de desvio 40. Desse modo, a rotação da haste 30 ao redor de um eixo geométrico é em resposta ao movimento descendente axial do pino de atuador 125 conforme o mesmo atravessa o sulco em espiral 122. Obviamente, dependendo da orientação do sulco em espiral 122 em conjunto com o mecanismo de catraca 147, a direção giratória desejada da manga de atuador 120, da haste de controle 30 e da placa de desvio 40 pode ser forçada a seguir tanto em um sentido horário quanto em um sentido anti-horário. Na presente invenção, de modo que a alteração ocorra preferencialmente durante a pressurização, uma vantagem particular que pode ser percebida é que molas de rigidez reduzida axiais podem ser usadas.

[0024] O engate do mecanismo de catraca 147 com a garra 124 que é acoplada à manga de atuador 120 para girar seletivamente a haste de controle 30 pode assegurar que a força giratória conferida à manga de atuador 120 através do pino de atuador 125 seja transmitida para a haste de controle 30 e a placa de desvio 40 durante a adequada dentre as etapas de pressurização e despressurização. Consequentemente, o mecanismo de catraca 147 pode atuar como um mecanismo de posicionamento em cooperação com a haste de controle 30 para assegurar o funcionamento de tipo relógio preciso da placa de desvio 40 na direção desejada. Por exemplo, a placa de desvio 40 pode funcionar semelhante ao relógio em incrementos de noventa graus para um aparelho de alteração de modo 1 com um par de canais (como os canais 22A, 22B mostrados) para cada um dentre os modos de perfuração e de corte.

[0025] Ademais (conforme discutido acima em conjunto com a orientação dos sulcos em espiral 122 na manga de atuador 120), o mecanismo de catraca 147 pode ser configurado para fazer com que a manga de atuador 120 engate a haste de controle 30 quando a manga de atuador girar em uma direção e não engate a haste de controle 30 quando a manga de atuador girar em outra direção. Consequentemente, conforme mencionado acima, o mecanismo de catraca 147 pode atuar para fazer com que a haste de controle 30 gire durante apenas uma porção do ciclo de pressurização/despressurização. Especificamente, em situações em que é considerado preferencial que a placa de desvio 40 gire mediante pressurização, os sulcos em espiral 122 podem ser colocados na manga de atuador 120 em uma orientação (por exemplo, para definir um helicoide direito), de modo que o movimento ascendente do pino de atuador 125 que alcança a despressurização do fluido impulsione contra uma superfície superior do sulco em espiral 122. De modo semelhante, se for considerado preferencial que a placa de desvio 40 gire mediante a despressurização, os sulcos em espiral 122 podem ser colocados na manga de atuador 120 para definir um helicoide esquerdo, de modo que o movimento descendente do pino de atuador 125 que alcança a pressurização impulsione contra uma superfície inferior do sulco em espiral 122. Será observado que independentemente da direção dos sulcos em espiral 122 formados na manga de atuador, a orientação do mecanismo de catraca 147 determina, principalmente, quando a rotação da haste de controle 30 e da placa de desvio 40 ocorre, visto que o engate de garras carregadas por mola (não mostrado) com dentes de roda de catraca correspondentes (não mostrado) do mecanismo de catraca 147 pode ser realizado para cooperar com um ou o outro dentre os movimentos ascendente e descendente mencionados anteriormente que acompanham a pressurização ou despressurização de fluido. Ademais, a configuração da manga de atuador 120 de modo que tenha seus sulcos em espiral 122 orientados dentro da manga de atuador 120 como um helicoide direito ou um helicoide esquerdo é meramente uma questão de preferência de projeto a ser escolhido em conjunto com a orientação do mecanismo de catraca 147.

[0026] Conforme discutido acima, pode ser preferencial que a placa de desvio 40 gire mediante a pressurização (em vez de mediante a despressurização). Embora normalmente tal alteração mediante pressurização possa se tornar mais difícil devido às forças de atrito aumentadas entre as superfícies adjacentes que são forçadas a girar uma em relação à outra, a inclusão do efeito de levantamento das molas axiais 100 - quando usado em conjunto com o restante do mecanismo de alteração 1 para produzir a lacuna Gl mencionada anteriormente - ajuda, não apenas a evitar o desgaste na placa de desvio 40, mas, além disso, também pode ser usado para anular o efeito da pressurização, fornecendo, assim, um controle muito mais preciso através do movimento da haste de controle 30 e da placa de desvio 40, que, por sua vez, pode produzir um melhor controle sobre o roteamento do fluido de decoquificação através de um ou ambos dentre o bocal de corte e de furo. Dessa forma, a alteração durante a pressurização pode ser vantajosa visto que as molas de alteração 135 (também chamadas de membros de inclinação de alteração ou, mais simplesmente, membros de inclinação) não exigem uma rigidez extremamente alta, diminuindo, assim, as forças sobre o transportador de pino de atuador 130 e o pino de atuador 125, que, por sua vez, possibilita um projeto mais fácil da ferramenta 1.

[0027] As uma ou mais molas de alteração 135 do aparelho de inclinação 10 podem ser utilizadas para assegurar que o transportador de pino de atuador 130 se mova para cima quando a pressão é invertida. Em uma modalidade, as uma ou mais molas de alteração 135 engatam a placa de cobertura inferior 105 e um pistão 140. O pistão 140 pode ser engatado com o transportador de pino de atuador 130 de modo que o pistão 140 e o transportador de pino de atuador 130 se mova simultaneamente. As uma ou mais molas de alteração 135 podem exercer uma força sobre o pistão 140 de modo que o pistão 140 e o transportador de pino de atuador 130 sejam inclinados na direção oposta à placa de cobertura inferior 105.

[0028] De acordo com as modalidades descritas no presente documento, a placa de desvio 40 pode ser transferida para uma posição não assentada para criar a lacuna Gl entre a placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20 antes de girar a placa de desvio 40. Especificamente, uma porção do fluido de decoquificação pode ser utilizada para aplicar uma força sobre o pistão 140 em oposição às uma ou mais molas de alteração 135. Quando a força de pressurização abastecida através do fluido de decoquificação é maior do que a força abastecida através das uma ou mais molas de alteração 135, as uma ou mais molas de alteração 135 podem ser comprimidas através da pressão conferida através do fluido de decoquificação sobre o pistão 140. Em contrapartida, quando a força de pressurização abastecida através do fluido de decoquificação é menor do que a força abastecida através das uma ou mais molas de alteração 135, as uma ou mais molas de alteração 135 podem ser descomprimidas superando-se a pressão de fluido de decoquificação. Consequentemente, o movimento do pistão 140 e, portanto, a manga de atuador 120 pode ser controlada através da pressão do fluido de decoquificação com a alteração mediante pressurização ou alteração mediante despressurização, assim como a direção de rotação, ditada através da configuração do mecanismo de catraca 147 e do sulco em espiral 122 conforme discutido acima.

[0029] Além de gerar uma rotação seletiva da haste de controle 30, a manga de atuador 120 (mediante o recebimento de uma força descendente que vem a partir do transportador de pino de atuador 130 que é, por sua vez, responsivo à força descendente conferida ao mesmo através do pistão 140 de uma maneira similar à - mas separada daquela - conferida às molas de alteração 135) pode ser configurada para aplicar força às molas axiais 100. Em uma modalidade, a manga de haste de controle 110 pode estar em contato axial com a manga de atuador 120. As molas axiais 100 podem ser dispostas entre a placa de cobertura inferior 105 e a manga de haste de controle 110. Consequentemente, as molas axiais 100 podem ser comprimidas entre e exercer força sobre a placa de cobertura inferior 105 e a manga de haste de controle 110; essas molas 100 que ditam se uma lacuna Gl é formada entre a superfície inferior da placa de desvio 40 e a superfície superior adjacente do corpo de desvio 20.

[0030] A haste de controle 30 pode ser configurada para interagir com a manga de haste de controle 110. Em uma modalidade, a haste de controle 30 pode compreender uma porção de colar 32 que engata com a manga de haste de controle 110. Consequentemente, a haste de controle 30 e a manga de haste de controle 110 podem se mover simultaneamente. Especificamente, conforme a força exercida sobre a manga de haste de controle 110 em oposição à força exercida sobre a manga de haste de controle 110 através das molas axiais 100 aumenta, as molas axiais 100 pode ser comprimida e a manga de haste de controle 110 pode se mover em direção à placa de cobertura inferior 105. Em contrapartida, conforme a força exercida sobre a manga de haste de controle 110 em oposição à força exercida sobre a manga de haste de controle 110 através das molas axiais 100 diminui, as molas axiais 100 podem ser descomprimidas, o que, por sua vez, faz com que a manga de haste de controle 110 seja movida de modo ascendente na direção oposta à placa de cobertura inferior 105. Em modalidades em que a haste de controle 30 é engatada com a manga de haste de controle 110, a posição axial da haste de controle 30 e, assim, a lacuna Gl pode ser controlada através da posição axial da manga de atuador 120.

[0031] Conforme é observado acima, a posição da manga de atuador 120 pode ser controlada através da quantidade de pressão abastecida através do fluido de decoquificação. Ademais, em modalidades em que a manga de atuador 120 pode engatar a manga de haste de controle 110, a posição axial da haste de controle 30 e o tamanho relativo da lacuna Gl pode ser controlado pela quantidade de pressão abastecida através do fluido de decoquificação.

[0032] Por meio de exemplo, as Figuras 2A a 2C representam o aparelho de alteração de modo 1 em um estado relativamente despressurizado. Especificamente, uma quantidade relativamente baixa de pressão é abastecida de modo descendente ao pistão 140 a partir do fluido de decoquificação, de modo que a força direcionada de modo ascendente a partir das molas axiais 100 leve as mesmas em um estado geralmente não comprimido. Dessa forma, a força de mola abastecida através da mola (ou molas) de alteração 135 é suficiente para manter o pistão 140 em uma posição relativamente alta, isto é, relativamente próxima a uma superfície inferior do corpo de desvio 20. Adicionalmente, o transportador de pino de atuador 130 está em uma posição relativamente alta de modo que pouca (ou nenhuma) força descendente seja aplicada através do mesmo à manga de atuador 120. Dessa forma, as molas axiais 100 - que estão relativamente descarregadas nesse estado - têm força de mola suficiente para impulsionar a manga de haste de controle 110 e a manga de atuador 120 de modo ascendente em direção ao corpo de alteração 107. Ademais, as molas axiais 100 têm força de mola suficiente, no estado relativamente descomprimido, para impulsionar a haste de controle 30 verticalmente a fim de formar a lacuna Gl (mostrada com particularidade na Figura 2B) entre a placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20.

[0033] De modo semelhante, as Figuras 3A a 3C representa o aparelho de alteração de modo 1 em um estado moderadamente pressurizado em que as molas axiais 100 são transitadas a partir do estado relativamente descomprimido representado nas Figuras 2A a 2C para um estado em que as mesmas são relativamente comprimidas aumentando-se a pressão sobre o pistão 140 a partir do fluido de decoquificação. Especificamente, o pistão 140 pode ser impulsionado de modo descendente, que, por sua vez, impulsiona o transportador de pino de atuador 130 para baixo ao passo que comprime a mola de alteração 135. Tal movimento descendente do transportador de pino de atuador 130 pode fazer com que a manga de atuador 120 gire sob a influência do pino de atuador 125 que interage com as paredes do sulco em espiral 122 formadas na manga de atuador 120. A haste de controle 30 pode ser girada durante essa parte do ciclo de pressurização, isto é, conforme a pressão é aumentada. Por exemplo, o mecanismo de catraca 147 pode ser configurado para ser travado com a garra 124 da manga de atuador 120 e fazer com que a haste de controle 30 gire ao passo que a lacuna Gl (que ainda permanece brevemente a partir do estado relativamente descomprimido representado nas Figuras 2A a 2C acima) continua a separar a placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20. Consequentemente, o mecanismo de catraca 147 pode ser configurado para fazer com que a haste de controle gire com a manga de atuador 120 mediante um aumento na pressão. Em algumas modalidades, o sulco em espiral 122 formado na manga de atuador 120 pode ser configurado para fazer com que a placa de desvio 40 gire em incrementos substancialmente iguais, como, por exemplo, em uma modalidade, cerca de 90°.

[0034] Embora as uma ou mais molas de alteração 135 forneçam uma forte inclinação contra o transportador de pino de atuador 130 para manter o transportador de pino de atuador 130 e o pino de atuador 125 em sua posição mais de topo, as uma ou mais molas de alteração 135 não fornecem diretamente o levantamento da placa de desvio 40 antes e/ou durante a rotação que acompanha a alteração de modo. Conforme discutido acima, as molas axiais 100 podem abastecer uma força de mola suficiente para formar a lacuna Gl que separa a placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20. Ademais, a pressão em que a alteração ocorre pode ser ajustada variando-se a diferença em constantes de mola das uma ou mais molas de alteração 135 e das molas axiais 100.

[0035] A seguir, com referência às Figuras 7A e 7B em conjunto com os desenhos restantes, uma comparação entre a abordagem de amortecimento com base em óleo de um aparelho de alteração da técnica anterior 301 (por exemplo, a produção atual AutoShift™ que é de propriedade da Cessionária da presente invenção) e a presente invenção (que evita o uso de óleo para amortecimento) é mostrada. O aparelho de inclinação 310 é montado em uma porção inferior de um corpo de desvio 320 de uma maneira geralmente similar à da Figura 1. Observa-se que no dispositivo da técnica anterior, a placa de desvio 340 está sempre em contato com o corpo de desvio 320 através de respectivas superfícies superior e inferior 346 e 324. Conforme discutido abaixo, as altas forças de atrito resultantes ajudam a assegurar que a alteração ocorra preferencialmente apenas durante a despressurização (em que tais forças são significativamente reduzidas). A Figura 7A mostra o aparelho de alteração 301 da técnica anterior em um estado de baixa pressão; isso é evidenciado por meio de o transportador de pino 330 que ocupa a parte mais superior vertical da cavidade (ou região volumétrica R) formada no aparelho de inclinação 310; nesse estado, as molas de alteração (isto é, os membros de inclinação de alteração, as molas de inclinação ou similares) 335 estão em um estado relativamente descomprimido. O óleo (mostrado através do padrão pontilhado) preenche substancialmente a região volumétrica R abaixo do transportador de pino 330 e do espaço que circunda as molas de alteração 135. A quantidade de óleo usada na região R é maior do que a necessidade de lubrificação dos vários componentes do aparelho de inclinação 310, a fim de realizar uma função de amortecimento (descrita abaixo). Conforme com a presente invenção, o pino 325 e o transportador de pino 330 atravessam em um movimento verticalmente para cima e para baixo através da cooperação com a manga de atuador espiral 380 e as molas 335 em resposta às alterações de pressão de fluido conferidas ao pistão 370.

[0036] Durante a pressurização (isto é, quando a posição do pino 325 e do transportador de pino 330 vão a partir da posição mais superior na Figura 7A para uma posição inferior na Figura 7B), a força da pressão de fluido aumentada é conferida ao pistão 370 que, por sua vez, impulsiona o transportador de pino 330 para baixo para comprimir as molas de alteração 335. A natureza de rotação unidirecional do mecanismo de catraca 347 é de modo que mediante a etapa de pressurização e seu movimento descendente assistente do pino 325 e do transportador de pino 330, o mecanismo de catraca 347 não permita que um movimento de tipo relógio presente na manga 380 seja conferido ao eixo S embora o movimento descendente através do transportador de pino 330 e do pino 325 faça com que a manga 380 gire devido ao fato de que a trajetória de aceitação de pino formou seu sulco espiralado 385. Dessa forma, durante a pressurização, a placa de desvio 340 - que está em cooperação giratória com o eixo S - não gira, mantendo, assim, a comunicação fluida entre as vias de passagem axiais 342 e um ou o outro dentre os bocais de corte 304A ou bocais de furo 304B inalterado.

[0037] Durante uma despressurização subsequente (isto é, na direção oposta à posição da Figura 7B para a posição da Figura 7A), as molas 335 querem expandir e girar a manga 380. Observa-se que no estado representado na Figura 7B, as molas de alteração 335 são completamente comprimidas e o óleo está, agora, no topo do transportador de pino 330 na região R. Ademais, o mecanismo de catraca com base em garra 347 permite o engate (isto é, acoplamento mecânico) entre a placa de desvio 340 (através dos eixos superior e inferior S) e da manga 380. Entretanto, nos estágios anteriores de despressurização, as forças de atrito entre superfícies adjacentes 346 e 324 da placa de desvio adjunta 340 e o corpo de desvio 320 (devido às forças conferidas à mesma a partir do fluido de decoquificação pressurizado) é de modo que a manga 380, o eixo S e a placa de desvio 340 ainda não possam girar. Como um resultado, a cooperação espiral entre a manga 380 e o transportador 330 e as molas 335 impede que o conjunto desses dois se mova de modo ascendente. Conforme a pressão do fluido de decoquificação acima continua a sofrer queda, a força ascendente nas molas 335 é suficiente para superar a força de fluido, soltando, assim, a conexão e o atrito de superfície assistente entre a placa de desvio 340 e o corpo de desvio 320; tal redução de atrito permite a rotação relativa entre a placa de desvio 340 e o corpo de desvio 320. Ademais, uma vez que as molas 335 começam a se expandir, as mesmas podem acelerar o movimento ascendente do transportador 330 e a rotação da placa de desvio 340 acoplada. Essa aceleração é controlada através da presença de óleo no topo do transportador 330 que amortece o movimento ascendente rápido do transportador 330; sem tal amortecimento, a placa de desvio acoplada 340 tende a sobrealterar, que, por sua vez, leva ao nivelamento errôneo entre as vias de passagem axiais 342 da placa de desvio 340 e as trajetórias de fluxo que correspondem aos bocais de perfuração e de corte no corpo de desvio. Por esse motivo, a presença de uma quantidade adequada de óleo no recipiente que forma a região R do aparelho de inclinação 310 é importante para assegurar uma alteração precisa e consistente do dispositivo da técnica anterior das Figuras 7A e 7B.

[0038] Novamente com referência aos dispositivos das Figuras 1 a 6, o efeito geral das molas axiais 100 no levantamento da placa de desvio 40 antes da rotação, tomado em conjunto com a ação de alteração automatizada do aparelho de alteração de modo 1, é de modo que o atrito associado às forças de rotação da alteração de modo seja reduzido entre a placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20. Desse modo, o desgaste que, de outro modo, ocorreria quando as placas estão em contato entre si sob pressão é reduzido. Ademais, tal atrito reduzido permite que a rotação relativa entre as placas seja alcançada com menos potência. O atrito reduzido também pode facilitar uma rotação mais suave e precisa que pode ser especialmente útil em configurações em que a alteração ocorre mediante a pressurização (embora tal atrito inferior também possa ser útil também em configurações de alteração mediante despressurização). Como um resultado, nenhum óleo é necessário para propósitos de amortecimento, possibilitando que a ferramenta de decoquificação a jato de fluido aproveite um modo livre de óleo (também chamado, no presente documento, de livre de lubrificante) de operação para tal amortecimento. Isso pode simplificar a construção do aparelho de alteração de modo 1 removendo-se ou reduzindo-se a forma ou condições em que o óleo ou um lubrificante relacionado é entregue entre componentes adjacentes que se movem um em relação ao outro. Ademais, mesmo em situações em que o óleo pode estar presente no volume espacial do aparelho de inclinação 10 ao redor do pino 125 e do transportador 130 para realizar uma função de lubrificação apropriada, o óleo em excesso necessário nos dispositivos das Figuras 7A e 7B para amortecimento é descartado, simplificando, assim, a operação do aparelho de inclinação 10 de modo geral, assim como reduzindo a necessidade de lubrificação constante. Tal configuração promove uma operação livre de óleo que não é possível com o dispositivo da técnica anterior. No presente contexto, um modo livre de óleo de operação corresponde a poder alcançar o amortecimento de ferramenta sem a necessidade de um fluido de amortecimento como óleo; tal modo não se destina a implicar que o óleo para propósitos de lubrificação não é necessário. Dessa forma, embora o óleo ainda possa ser necessário para promover uma lubrificação adequada de partes adjacentes que se movem uma em relação à outra, as porções relevantes de uma ferramenta de decoquificação que comumente podem exigir óleo como um fluido de amortecimento e são projetadas de acordo com a invenção revelada no presente documento pode ser simplificada para que seja livre de óleo em relação a tais fluidos de amortecimento. Em particular, os presentes inventores constataram que há ferramentas de decoquificação a jato de fluido que exigem que o óleo seja “completado” a uma base regular (em que a frequência é dependente do local operacional) e que uma causa significativa de perda de óleo é a associada à função de amortecimento de óleo. Em contrapartida, os recursos associados à invenção discutida na presente revelação descartam essa exigência de óleo (e, portanto, completação do óleo ou reabastecimento relacionado) para propósitos de amortecimento.

[0039] As Figuras 4A a 4D mostram que um aumento adicional na pressão faz com que o pistão 140 e o transportador de pino de atuador 130 apliquem uma pressão aumentada na manga de atuador 120, de modo que o aparelho de alteração de modo 1 esteja em um estado completamente pressurizado (ou elevado) em que a pressão seja suficientemente grande para impulsionar a manga de atuador 120 de modo descendente em direção à haste de controle 30 e à manga de haste de controle 110, ao passo que a placa de desvio 40 também force simultaneamente a haste de controle 30 contra a manga de haste de controle 110. Consequentemente, as molas axiais 100 podem ser comprimidas, conforme é esquematicamente na Figura 4D. Como um resultado, a placa de desvio 40 pode ser movida de modo descendente em direção ao corpo de desvio 20. Em uma modalidade, a superfície inferior 46 da placa de desvio 40 e a superfície superior 24 do corpo de desvio 20 podem ser impulsionadas para que entrem em contato, como é esquematicamente representado na Figura 4B. Durante esse momento, outra lacuna G2 pode ser formada entre a manga de atuador 120 e o corpo de alteração 107, como é esquematicamente representada na Figura 4C.

[0040] Novamente com referência às Figuras 3A a 3C, quando a pressão começa a diminuir, as molas axiais 100 podem mover a placa de desvio 40 de modo ascendente para criar lacuna Gl (Figura 3B), ao passo que também remove a lacuna G2 que estava acima do topo da manga de atuador 120 (Figura 4C). De modo semelhante, o pistão 140, o transportador de pino de atuador 130 e a manga de atuador 120 pode ser levantado através das molas axiais 100.

[0041] Novamente com referência às Figuras 2A a 2C, diminuições adicionais na pressão fazem com que a mola de alteração 135 impulsionem o transportador de pino de atuador 130 e o pistão 140 de modo ascendente. Isso, por sua vez, faz com que a manga de atuador 120 gire (sob a cooperação de pino de atuador 125 e o sulco em espiral 122) em uma direção oposta da rotação R. O mecanismo de catraca 147 que está situado entre a haste de controle 30 e a manga de atuador 120 pode - em virtude de ser desengatado durante essa parte da sequência de pressurização/despressurização - permitir que a manga de atuador 120 gire livremente sem engatar a haste de controle 30.

[0042] Consequentemente, o mecanismo de catraca 147 pode ser configurado para liberar a manga de atuador 120 conforme a manga de atuador 120 gire durante uma diminuição na pressão.

[0043] Observa-se que, embora a haste de controle 30 seja descrita acima de modo que gire durante a porção de pressão crescente do ciclo de pressão e permaneça estacionária durante a porção de pressão decrescente do ciclo de pressão, a haste de controle 30 pode permanecer estacionária durante a porção de pressão crescente do ciclo de pressão e girar durante a porção de pressão decrescente do ciclo de pressão. Por exemplo, a direção de rotação da manga de atuador 120 pode ser invertida ou a direção do mecanismo de catraca 147 pode ser invertida. Consequentemente, a placa de desvio 40 pode ser desencaixada em relação ao corpo de desvio 20, ao mesmo tempo que é alterada entre modos (por exemplo, modos de perfuração e corte) para reduzir forças de atrito e estender simultaneamente o tempo médio entre o reparo (MTBR) da ferramenta de decoquificação 200 e/ou do aparelho de alteração de modo 1.

[0044] Agora, com referência à Figura 5, uma modalidade alternativa do aparelho de inclinação 210 é esquematicamente representado. O aparelho de inclinação 210 pode compreender uma haste de controle inferior 212 e uma haste de controle superior 214 que são engatadas entre si e operam de uma maneira análoga à haste de controle 30 (Figuras 2A a 4D). Especificamente, a haste de controle inferior 212 pode incluir um mecanismo de catraca 147 que coopera com uma garra 124 da manga de atuador 120, como é descrita no presente documento acima. A haste de controle superior 214 é engatada à placa de desvio 40 (não representada na Figura 5), como através de uma haste de extensão. Consequentemente, a placa de desvio 40 pode ser configurada para ser levantada axialmente e girar ao redor do eixo geométrico de rotação R através da haste de controle superior.

[0045] O aparelho de inclinação 210 pode compreender adicionalmente uma ou mais molas axiais 218 (por exemplo, membros de inclinação) dispostas entre a haste de controle inferior 212 e a haste de controle superior 214. A força de mola abastecida por molas axiais 218 pode ser configurada de modo que a haste de controle superior 214 possa ser levantada em pressões de fluido de decoquificação menores ou iguais a uma pressão predeterminada. A haste de controle superior 214 pode ser elevada por uma lacuna G3 sobre sua posição mais inferior que, por sua vez faz com que a lacuna Gl (Figura 2B) separe a placa de desvio 40 do corpo de desvio 20 (Figura 2A). Consequentemente, a constante de mola das molas axiais 218 possa ser definida de modo que a lacuna G3 seja formada a uma pressão predeterminada que é inferior à pressão necessária para comprimir a mola de alteração 135. Especificamente, quando a pressão predeterminada pode ser definida para qualquer pressão de fluido de decoquificação que é menor do que a pressão de fluido de decoquificação necessária para mover o pistão 140 de sua posição mais superior. Dessa forma, as molas axiais 218 podem ser configuradas de modo que a lacuna Gl (Figura 2B) exista antes e durante qualquer movimento de rotação da placa de desvio 40 (Figura 2A).

[0046] Deve ser entendido que as modalidades descritas no presente documento podem ser utilizadas para aprimorar a alteração entre os modos de corte e de perfuração em uma ferramenta de decoquificação usada em tambores de coque de refinação de óleo. As molas axiais podem ser empregadas em conjunto com um membro de propensão de alteração para permitir que as forças de atrito entre as superfícies adjacentes de uma placa de desvio de fluxo e o corpo da ferramenta de decoquificação sejam reduzidas/eliminadas através da criação de pequenas lacunas axiais antes de qualquer movimento de rotação entre as mesmas. Permitindo-se que a alteração de modo ocorra enquanto a placa de desvio e o corpo de desvio estão separados, as forças de atrito que ocorrem devido ao movimento giratório relativo entre as superfícies adjacentes da placa de desvio e a região da ferramenta ao redor das vias de passagem de perfuração e corte podem ser reduzidas, simplificando, assim a operação. Consequentemente, o desgaste pode ser reduzido durante a alteração de modo durante tanto a despressurização quanto a pressurização para estender a vida útil da ferramenta. Adicionalmente, os benefícios das modalidades descritos no presente documento incluem alteração mais suave, disposição mais compacta, alteração a altas pressões, tempo de operação reduzido e confiabilidade aumentada. De uma forma, a pressão da água que passa através da ferramenta pode ser entre cerca de 10,34 Megapascal (1.500 libras por polegada quadrada (psi)) e uma elevada a cerca de 34,47 Mpa (5.000 psi) (ou mais). De uma forma, tal pressão elevada pode ser entre cerca de 27,58 e 41,37 Mpa (4.000 e 6.000 psi).

[0047] Consequentemente, as modalidades descritas no presente documento (inclusive molas axiais 100) podem permitir que o aparelho de alteração de modo 1 complete a alteração a pressões residuais superiores. Isso, por sua vez, permite a conclusão da alteração em menos tempo e, mais particularmente, significa que a válvula de ferramenta de decoquificação (DCV) precisa atingir apenas uma posição de “preenchimento” em vez de uma posição de “desvio”, e assim possa aumentar a vida útil da DCV.

[0048] A seguir, com referência particularmente à Figura 6 em conjunto com as Figuras 2A a 4C, uma vista em perspectiva de topo do aparelho de alteração de modo 1 revela como a placa de desvio 40 coopera com o corpo de desvio 20 a fim de enviar seletivamente um alto fluxo de pressão para um ou para o outro dentre os bocais de corte e de furo 204A, 204B através de respectivas trajetórias de fluxo 304A e 304B. Significantemente, as vias de passagem axiais 42 da placa de desvio 40 são dispostas ao redor do eixo geométrico de rotação do aparelho de alteração de modo 1 em dois conjuntos de buracos diametralmente opostos, de modo que um conjunto leve à trajetória de fluxo 304A que corresponde aos bocais de corte, ao passo que outro conjunto leve à trajetória de fluxo 304B que corresponde aos bocais de furo. Essas vias de passagem axiais pareadas 42 são configuradas para se alinhares aos canais axiais 22 no corpo de desvio 20, em que a qualquer momento, um dentre os dois conjuntos pode ter o fluxo através de si restringido através de placas de orifício 48. A placa de desvio 40 assegura que o fluxo pressurizado não restringido seja fornecido ao conjunto apropriado dentre os bocais de corte 204A ou os bocais de furo 204B. Dessa forma, em situações em que o fluxo de fluido é através dos bocais de furo 204B, os bocais de corte 204A - que não precisam de água nesse estágio - podem ser temporariamente bloqueados durante a operação do aparelho de alteração de modo 1. Para evitar qualquer bloqueio, pequenas quantidades de fluxo à pressão reduzida (através das placas de orifício 48) são fornecidas aos bocais de corte 204A.

EXEMPLO

[0049] Por meio de exemplo, uma sequência de operação nocional associada à pressurização e despressurização do aparelho de alteração de modo 1 é discutida em maiores detalhes. A discussão a seguir tem por base o movimento de tipo relógio do aparelho de alteração de modo 1 que ocorre mediante a pressurização em que - conforme mencionado acima - os presentes inventores acreditam que um controle mais preciso sobre o movimento da placa de desvio 40 em relação ao corpo de desvio 20 pode ser alcançado.

[0050] Durante a condição de operação normal do aparelho de alteração de modo 1 representado na Figura 4A, uma pressão de operação elevada típica (por exemplo, entre cerca de 27,58 e 41,37 Mpa (4.000 e 6.000 psi) resulta em nenhuma lacuna entre a placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20. Tanto o transportador de pino de atuação 130 quanto o pistão 140 estão totalmente para baixo. As molas de alteração 135 e as molas axiais 100 são completamente comprimidas, ao passo que a placa de desvio 40 permanece estacionária (isto é, não gira). O fluxo de fluido de decoquificação segue livremente para os bocais de corte 204A através de orifícios abertos alinhados na placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20, ao passo que a placa de orifício 48 restringe o fluxo de fluido de decoquificação para os bocais de furo

[0051] Durante um regime de pressão decrescente, a pressão de fluido de decoquificação sofre uma queda a partir dessa pressão elevada para uma faixa mais intermediária. Conforme discutido acima, nenhuma lacuna é formada, ainda, entre a placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20 e a placa de desvio 40 permanece estacionária. O fluxo continua de modo relativamente livre para os bocais de corte 204A através das aberturas alinhadas na placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20, ao passo que as placas de orifício 48 restringem o fluxo par aos bocais de furo 204B.

[0052] Durante uma diminuição adicional no regime de pressão, nenhuma lacuna sob a placa de desvio 40 se forma, ainda, ao passo que o transportador de pino de atuação 130 e o pistão 140 permanecem totalmente para cima. As molas de alteração 135 são completamente descomprimidas, ao passo que as molas axiais 100 permanecem comprimidas e a placa de desvio 40 permanece estacionária. O fluxo de fluido de decoquificação continua de modo relativamente livre através dos bocais de corte 204A através das aberturas alinhadas, ao passo que a placa de orifício 48 restringe o fluxo para os bocais de furo 204B.

[0053] Durante uma diminuição adicional no regime de pressão, a placa de desvio 40 é ressaltada, de modo a fazer com que a lacuna Gl seja formada entre a placa de desvio 40 e o corpo de desvio 20. O transportador de pino de atuação 130 e o pistão 140 estão totalmente para cima de modo que as molas axiais 100 se tornem descomprimidas. A presença da lacuna Gl - assim como o desencaixe das placas de orifício 48 das vias de passagem axiais 42 - assegura que o fluido de decoquificação flua, não apenas para os bocais de corte 204A, mas para os bocais de furo 204B também, visto que o fluido de decoquificação pressurizado tem uma trajetória através de todas as vias de passagem axiais 42 formadas na placa de desvio 40.

[0054] Durante um regime de pressão crescente, a pressão de fluido de decoquificação é elevada, de modo a fazer com que a lacuna Gl que foi formada sob as condições mencionadas no parágrafo anterior permaneçam, ao passo que o transportador de pino de atuação 130 e o pistão 140 começam a se mover para baixo. As molas de alteração 135 começa a se tornar comprimidas (embora as molas axiais 100 permaneçam descomprimidas), ao passo que a placa de desvio 40 começa a girar sob a influência combinada de haste de controle 30, o pino de atuação 125 e o mecanismo de catraca 147 sobre os sulcos 122 e o transportador de pino de atuação 130. O fluxo de fluido de decoquificação se estende tanto para os bocais de corte quanto de furo 204A, 204B.

[0055] Durante um aumento adicional no regime de pressão de fluido de decoquificação (por exemplo, até cerca de 6,89 e 41,37 Mpa (1.000 a 6.000 psi), a lacuna Gl que está presente sob a placa de desvio 40 permanece, ao passo que o transportador de pino de atuação 130 e o pistão 140 se moveram para sua posição mais baixa; em uma forma, isso pode estar relacionado a um movimento de forro total de cerca de 1,91 centímetro (0,75 polegada). As molas de alteração 135 são compreendidas, ao passo que a placa de desvio completa sua rotação de 90°. O transportador de pino de atuação 130 está em contato com a manga de haste de controle 110 através da manga de atuador 120 de modo que cooperem para iniciar a compressão das molas axiais 100 que estão abaixo da manga de haste de controle 110. O fluxo de fluido de decoquificação continua através dos bocais tanto de corte quanto de furo 204A, 204B.

[0056] Durante um aumento adicional no regime de pressão (por exemplo, até cerca de 13,79 Mpa (2.000 psi), a lacuna anterior Gl desaparece, ao passo que tanto o transportador de pino de atuação 130 quanto o pistão 140 estejam encaixados em sua posição mais inferior dentro do alojamento de ferramenta. As molas de alteração 135 e as molas axiais 100 são, de modo semelhante, completamente comprimidas, ao passo que a placa de desvio 40 permanece estacionária. Desse modo, qualquer rotação da placa de desvio 40 em relação ao corpo de desvio 20 ocorre enquanto a lacuna Gl ainda está presente, evitando, assim, qualquer desgaste no alojamento de ferramenta faceado 24 e 46 do respectivo corpo de desvio 20 e placa de desvio 40. O fluido de decoquificação flui livremente para os bocais de furo 204B através dos orifícios abertos alinhados. As placas de orifício 48 restringem o fluxo do fluido de decoquificação para os bocais de corte 204A.

[0057] Durante o aumento final no regime de pressão (em que a pressão de fluido de decoquificação é elevada para uma pressão elevada (como entre cerca de 27,58 e 41,37 Mpa (4.000 e 6.000 psi), sem nenhuma alteração anexa na situação das molas 135, 100 ou na placa de desvio 40, assim como o fluxo de fluido de decoquificação para os bocais de furo 204B ou a restrição de fluxo para os bocais de corte 204A.

[0058] Dessa forma, em uma abordagem preferencial (em que a alteração entre os bocais de corte 204A e as bocais de furo 204B podem ocorrer mediante a pressurização do aparelho de alteração de modo 1), uma trajetória de fluxo de lubrificação ou reservatório que é formado em uma região do membro de propensão 10 que permite o movimento relativo do pino de atuador 125 e o transportador de pino de atuador 130 é configurado de modo que uma maior parte substancial de um óleo ou fluido de lubrificação relacionado colocado na mesma não está situado na porção da região que está acima do transportador 30. Conforme mencionado acima, tal configuração é considerada na presente invenção para que seja livre de óleo, visto que evita a necessidade de óleos em excesso para amortecer e outras função não lubrificantes. Visto que o movimento de rotação da placa de desvio 40 ocorre enquanto uma lacuna Gl ainda está presente (evitando-se forças de atrito de superfície), problemas de nivelamento errôneo podem ser evitados sem precisar confiar na presença de um fluido de amortecimento e o reservatório que contém fluido relacionado mencionado em conjunto com os dispositivos da técnica anterior.

[0059] Observa-se que os termos “substancialmente” e “cerca de” podem ser utilizados no presente documento para representar o grau inerente de inerência que pode ser atribuído a qualquer comparação quantitativa, valor, medição ou outra representação. Esses termos também são utilizados no presente documento para representar o grau em que uma representação quantitativa pode variar a partir de uma referência indicada sem resultar em uma alteração na função básica da matéria em questão.

[0060] Embora as modalidades particulares tenham sido ilustradas e descritas no presente documento, deve ser entendido que várias outras alterações e modificações podem ser feitas sem se afastar do espírito e escopo da matéria reivindicada. Ademais, embora vários aspectos da matéria reivindicada tenham sido descritos no presente documento, tais aspectos não precisam ser utilizados em combinação. Portanto, as reivindicações anexas se destinam a cobrir todas essas alterações e modificações que são abrangidas pelo escopo da presente descrição.

Claims

1. Aparelho de alteração de modo (1) para uso em uma ferramenta de decoquificação de jato de fluido (200), o dito aparelho caracterizado por compreender: uma válvula giratória (40) cooperativa com uma fonte de fluido de decoquificação pressurizado e uma pluralidade de bocais na dita ferramenta de decoquificação de jato de fluido (200) para fornecer comunicação fluida seletiva entre os mesmos, a dita válvula giratória (40) definindo uma superfície de engate de ferramenta (46) na mesma; uma haste de controle (30) acoplada à dita válvula giratória (40) de modo que a dita haste de controle (30) e a dita válvula giratória (40) girem juntas; um mecanismo de alteração compreendendo: um aparelho de propensão escalonado (10) cooperativo com a dita válvula giratória (40) através da dita haste de controle (30) de modo que uma mudança de aumento de pressão na pressão de fluido de decoquificação no interior da dita ferramenta (200) produza o movimento giratório e linearmente descendente na dita válvula giratória (40) e na dita haste de controle (30) enquanto uma mudança de diminuição de pressão na pressão de fluido de decoquificação dentro da dita ferramenta (200) produz um movimento linearmente ascendente enquanto não produzindo movimento giratório na dita válvula giratória (40) e na dita haste de controle (30); e uma trajetória de fluxo lubrificante definindo um reservatório de fluido lubrificante de modo que um fluido disposto no dito reservatório não contribui para amortecimento entre a dita válvula giratória (40) e a dita ferramenta de decoquificação durante o dito movimento linearmente descendente da dita válvula giratória (40) resultando da dita mudança de aumento de pressão na pressão de fluido de decoquificação; e um membro de propensão (100) responsivo a mudanças da dita pressão de fluido de decoquificação de modo que o dito membro de propensão (100) seja configurado para desencaixar temporariamente a dita superfície de engate de ferramenta (46) da dita válvula giratória (40) a partir de uma superfície adjacente (24) de uma ferramenta de decoquificação durante a dita mudança de diminuição de pressão na pressão de fluido de decoquificação para estabelecer uma lacuna de redução de atrito (G1) resultando do dito movimento linearmente ascendente.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o dito membro de propensão (100) compreende pelo menos uma mola cooperativa com a dita haste de controle (30) e a dita válvula giratória (40) ao longo do eixo geométrico de rotação (RA) desse para conferir movimento linear à mesma, a dita pelo menos uma mola possuindo uma força de mola suficiente para fazer com que a dita haste de controle (30) e a dita válvula giratória (40) superem uma força axial conferida a essa pelo dito fluido de decoquificação pressurizado de modo que a dita lacuna (G1) seja formada através disso.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a dita válvula giratória (40) compreende uma placa de desvio que define uma pluralidade de passagens axiais (42) formadas na mesma, de modo que o fluxo do dito fluido de decoquificação pressurizado possa passar através de pelo menos uma dentre a dita pluralidade de passagens axiais (42) enquanto é inibido de passar através de pelo menos outra dentre a dita pluralidade de passagens axiais (42).

4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o membro de propensão (100) compreende pelo menos uma mola (135).

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dito mecanismo de alteração é responsivo às forças conferidas a esse pela dita pelo menos uma mola (135) que opera ao longo de um eixo geométrico que é paralelo ao dito eixo geométrico de rotação (RA).

6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a dita trajetória de fluxo lubrificante é formada em uma região do dito mecanismo de alteração que permite o movimento relativo de pelo menos um dentre um pino de atuador (125) e transportador de pino de atuador (130) no mesmo.

7. Ferramenta de decoquificação de jato de fluido (200) caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo de válvula configurado para receber um fluido pressurizado nesse, sendo que o dito corpo compreende: uma pluralidade de passagens de fluido de corte e uma pluralidade de passagens de fluido de perfuração formadas nessas e dispostas ao redor de uma linha de centro axial das mesmas; uma pluralidade de bocais (204), em que cada um desses está em comunicação fluida com uma dentre as ditas respectivas passagens de fluido de corte e ditas passagens de fluido de perfuração; e um aparelho de alteração de modo (1) acoplado ao dito corpo de válvula de modo que o dito fluido pressurizado recebido no interior do dito corpo de válvula seja entregue de modo seletivo através de pelo menos um dentre a dita pluralidade de bocais (204), sendo que o dito aparelho compreende: uma válvula giratória (40) que define uma superfície de engate de ferramenta (46) na mesma; uma haste de controle (30) acoplada à dita válvula giratória (40) de modo que a dita haste de controle (30) e a dita válvula giratória (40) girem juntas; um mecanismo de alteração cooperativo com a dita válvula giratória (40) através da dita haste de controle (30) para produzir o movimento giratório seletivo na dita válvula giratória (40) e na dita haste de controle (30), o dito mecanismo de alteração compreendendo: um aparelho de propensão escalonado (10) cooperativo com a dita válvula giratória (40) através da dita haste de controle (30) de modo que uma mudança de aumento de pressão na pressão de fluido de decoquificação no interior da dita ferramenta (200) produza o movimento giratório e linearmente descendente na dita válvula giratória (40) e na dita haste de controle (30) enquanto uma mudança de diminuição de pressão na pressão de fluido de decoquificação dentro da dita ferramenta produz um movimento linearmente ascendente enquanto não produzindo movimento giratório na dita válvula giratória (40) e na dita haste de controle (30); e uma trajetória de fluxo lubrificante definindo um reservatório de fluido lubrificante de modo que um fluido disposto no dito reservatório não contribui para amortecimento entre a dita válvula giratória (40) e a dita ferramenta de decoquificação (200) durante o dito movimento linearmente descendente da dita válvula giratória (40) resultando da dita mudança de aumento de pressão na pressão de fluido de decoquificação; e um membro de propensão (100) cooperativo com a dita haste de controle para desencaixar temporariamente a dita superfície de engate de ferramenta (46) da dita válvula giratória (40) de uma superfície não giratória adjacente (24) do dito corpo de válvula durante uma mudança de diminuição de pressão no dito fluido pressurizado para estabelecer uma lacuna de redução de atrito (G1) resultando do dito movimento linearmente ascendente.

8. Ferramenta de decoquificação de jato de fluido (200), de acordo com a reivindicação 7, caracterizada pelo fato de que o dito mecanismo de alteração é responsivo às forças conferidas ao mesmo pelo dito membro de propensão (100) que está na forma de pelo menos uma mola que opera ao longo de um eixo geométrico que é paralelo ao dito eixo geométrico de rotação (RA).

9. Ferramenta de decoquificação de jato de fluido (200), de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que a dita trajetória de fluxo lubrificante é formada em uma região do dito aparelho de propensão (10) que permite o movimento relativo de pelo menos um dentre um pino de atuador (125) e um transportador de pino de atuador (130) que compõem o dito mecanismo de alteração.