BR112016023819B1 - Elemento de corte, e, broca de perfuração - Google Patents

Abstract

ELEMENTO DE CORTE, E, BROCA DE PERFURAÇÃO Um elemento de corte (101, 501, 601, 701) de uma broca de perfuração (112) é avançável dentro de uma formação subterrânea (106) para formar um furo de poço (104). O elemento de corte inclui um corpo de elemento que tem uma face (328, 528, 628, 728) em uma extremidade do mesmo, e um cume (332). A face tem uma rampa (334, 534, 634, 734) e um par de regiões laterais (330a, b) na mesma. A rampa tem uma borda curvada (335) ao longo de uma periferia da face e de dois lados (337a, b). Cada um dos dois lados se estende a partir de extremidades opostas da borda curvada e converge em uma localização (C) ao longo da face. A face tem um chanfro (336) ao longo de uma borda periférica da mesma. O cume está entre o chanfro e a localização. Cada uma do par de regiões laterais é posicionada em lados opostos do cume e se estende entre a periferia, o cume, e um dos dois lados da rampa pela qual o chanfro engata em uma parede do furo de poço e extrudado é arrastado ao longo do par de regiões laterais.

Description

FUNDAMENTOS

[001] A presente descrição refere-se, de um modo geral, a equipamento de perfuração utilizado em operações de locais de poços. Mais especificamente, a presente descrição refere-se a brocas e elementos de corte utilizados para perfurar furos de poços.

[002] Podem ser realizadas várias operações de campos petrolíferos para localizar e recolher valiosos fluidos de fundo de poço. As plataformas de petróleo são posicionadas em locais de poços e ferramentas de poços, como ferramentas de perfuração, são implantadas no solo para alcançar reservatórios subterrâneos. A ferramenta de perfuração pode incluir uma coluna de perfuração com um conjunto de fundo de furo, e uma broca de perfuração avançada na terra para formar um furo de poço. A broca de perfuração de perfuração pode ser conectada a uma extremidade de fundo do conjunto de fundo de furo e acionada pela rotação das brocas de perfuração a partir da superfície e/ou pela lama que flui através da ferramenta de perfuração.

[003] A broca de perfuração pode ser uma broca de perfuração de corte fixo com elementos de corte compactos de diamante policristalino (PDC). Um exemplo de uma broca de perfuração e/ou elemento de corte é fornecido no US Pedido n° 61/694.652, depositado em 29 de agosto de 2012, intitulado Cutting Element for a Rock Drill Bit, publicado no WO 2014/036283, 6 de março de 2014, cujo conteúdo total é incorporado por referência aqui. Outros exemplos de brocas de perfuração e/ou elementos de corte são fornecidos nos documentos WO2012/056196, WO2012/012774 e nos pedidos de Patente dos EUA Nos 2012/0018223, 2011/0031028, 2011/0212303, 2012/0152622 e/ou 2010/0200305, cujo conteúdo total é incorporado como referência neste documento.

SUMÁRIO

[004] Em pelo menos um aspecto, a descrição refere-se a um elemento de corte para uma broca de perfuração que pode avançar para uma formação subterrânea para formar um furo de poço. O elemento de corte inclui um corpo de elemento que tem uma face em uma extremidade do mesmo, e um cume. O corpo do elemento tem uma face em uma extremidade do mesmo. A face tem uma rampa e um par de regiões laterais sobre ela. A rampa tem uma borda curvada ao longo de uma periferia da face e de dois lados. Cada um dos dois lados se estende de extremidades opostas da borda curvada e converge em um local ao longo da face. A face tem um chanfro ao longo de uma borda periférica da mesma. O cume está entre o chanfro e o local. Cada uma do par de regiões laterais é posicionado em lados opostos do cume e se estende entre a periferia, o cume, e um dos dois lados da rampa pela qual o chanfro engata em uma parede do furo de poço e extrudado é arrastado ao longo do par de regiões laterais.

[005] O corpo de elemento pode incluir um substrato e/ou uma camada de diamante com a face posicionada ao longo de uma superfície da camada de diamante. Um ângulo de rampa pode ser definido entre os lados da rampa (por exemplo, a cerca de 60 a 90 graus). Um ângulo de superfície pode ser definido ao longo das regiões laterais entre o cume e um dos dois lados da rampa (por exemplo, a cerca de 135 graus). Um ângulo de chanfro pode ser definido entre uma linha horizontal e uma face do chanfro (por exemplo, a cerca de 45 graus). A rampa e os lados podem inclinar-se ao longo da periferia. A rampa e os lados podem inclinar-se ao longo da periferia em um ângulo de cerca de 10 graus. A rampa e/ou as regiões laterais podem ser planas e/ou ter uma superfície curva.

[006] A localização pode ser posicionada em torno de um centro da face ou a uma distância da mesma. Os lados podem estar ao longo de um raio da face. O cume pode estar ao longo de um raio da face. O cume pode ter uma largura de 0,40 mm e/ou uma altura de 0,30 mm. O cume pode ter um comprimento 1/2 de um diâmetro da face, ou menos do que 1/2 de um diâmetro da face. O cume pode ter uma largura que se estreita ou se alarga para distante de um centro da face. O chanfro pode estender-se ao longo da periferia entre 10 e 360 graus da periferia da face. O chanfro pode definir uma borda dianteira do elemento de corte para engate com uma parede do furo de poço. Um fundo do corpo de elemento oposto à face tem um bisel.

[007] Em outro aspecto, a broca de perfuração pode ser introduzida em uma formação subterrânea para formar um furo de poço. A broca de perfuração inclui um corpo de broca e pelo menos um elemento de corte disponível no corpo de broca. O elemento de corte inclui um corpo de elemento que tem uma face em uma extremidade do mesmo, e um cume. O corpo do elemento tem uma face em uma extremidade do mesmo. A face tem uma rampa e um par de regiões laterais sobre ela. A rampa tem uma borda curvada ao longo de uma periferia da face e de dois lados. Cada um dos dois lados se estende de extremidades opostas da borda curva e converge em um local ao longo da face. A face tem um chanfro ao longo de uma borda periférica da mesma. O cume está entre o chanfro e o local. Cada uma do par de regiões laterais é posicionado em lados opostos do cume e se estende entre a periferia, o cume, e um dos dois lados da rampa pela qual o chanfro engata em uma parede do furo de poço e extrudado é arrastado ao longo do par de regiões laterais.

[008] O corpo da broca de perfuração pode ter pás que se estendem radialmente a partir da mesma e/ou pelo menos uma cavidade para receber pelo menos um elemento de corte na mesma.

[009] Finalmente, em um outro aspecto, a descrição refere-se a um método para fazer avançar uma broca de perfuração que se pode fazer avançar em uma formação subterrânea para formar um furo de poço. O método envolve prover a broca de perfuração com, pelo menos, um elemento de corte. O elemento de corte inclui um corpo de elemento que tem uma face em uma extremidade do mesmo, e um cume. O corpo do elemento tem uma face em uma extremidade do mesmo. A face tem uma rampa e um par de regiões laterais sobre ela. A rampa tem uma borda curvada ao longo de uma periferia da face e de dois lados. Cada um dos dois lados se estende de extremidades opostas da borda curva e converge em um local ao longo da face. A face tem um chanfro ao longo de uma borda periférica da mesma. O cume está entre o chanfro e o local. Cada uma do par de regiões laterais é posicionado em lados opostos do cume e se estende entre a periferia, o cume, e um dos dois lados da rampa pela qual o chanfro engata em uma parede do furo de poço e extrudado é arrastado ao longo do par de regiões laterais. O método envolve adicionalmente engatar o chanfro da broca de perfuração com uma parede do furo de poço.

[0010] O método pode também envolver arrastar extrudado da parede do furo para baixo no par de regiões laterais, e/ou fluxo de fluido para baixo na rampa e em direção ao chanfro.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0011] De modo que as características e vantagens recitadas acima possam ser entendidas em detalhe, uma descrição mais particular, brevemente sumarizada acima, pode ser tida como referência às modalidades da mesma que são ilustradas nos desenhos anexos. Deve notar-se, contudo, que os exemplos ilustrados não devem ser considerados limitativos ao seu âmbito de aplicação. As figuras não estão necessariamente em escala e certas características e certas vistas das figuras podem ser mostradas exageradas em escala ou em esquemática de acordo com o interesse de clareza e consciência.

[0012] FIG. 1 é um diagrama esquemático de um local de poço incluindo uma plataforma com uma ferramenta de fundo de poço tendo uma broca de perfuração avançada na terra para formar um furo de poço.

[0013] FIGS. 2A e 2B são vistas em perspectiva e em extremidade, respectivamente, de uma broca de perfuração de corte fixo com elementos de corte sobre a mesma.

[0014] FIGS. 3 A-3E são vistas em perspectiva, superior, inferior, esquerda e traseira de um dos elementos de corte tendo uma configuração central.

[0015] FIGS. 4A-4G são vistas adicionais em perspectiva e em plano do elemento de corte da Fig. 3A.

[0016] As FIGs. 5A-5E são vistas em perspectiva, superior, frontal, traseira e lateral, respectivamente, de um elemento de corte tendo uma configuração de desvio.

[0017] FIGS. FIGS. 6A-6B são vistas em perspectiva e em cima, respectivamente, de um elemento de corte tendo uma configuração afunilada, desviada para dentro.

[0018] FIGS. 7A-7B são vistas em perspectiva e em cima, respectivamente, de um elemento de corte tendo uma configuração afunilada, desviada para fora.

[0019] FIG. 8 é um fluxograma que representa um método de perfuração de um furo de poço.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0020] A descrição a seguir inclui exemplos de aparelhos, métodos, técnicas e/ou sequências de instruções que incorporam técnicas do presente assunto. No entanto, entende-se que as modalidades descritas podem ser praticas sem estes detalhes específicos.

[0021] Esta descrição é direcionada a um elemento de corte (ou inserto) para uma broca de perfuração usada para perfurar furos de poço. O elemento de corte inclui uma face (ou superfície de trabalho) tendo pelo menos duas regiões laterais com um cume alongado entre elas, uma rampa e um chanfro. O cume se estende a partir do chanfro em uma periferia da face para um local ao longo da face (por exemplo, uma parte central da face) para arrastar extrudados para baixo no par de regiões laterais. A rampa estende-se em um ângulo a partir das regiões laterais para fluir fluido para a borda dianteira durante a perfuração.

[0022] A Figura 1 ilustra um local de poço 100 no qual o assunto da presente descrição pode ser utilizado. Como geralmente ilustrado, os elementos de corte 101 e conjuntos e processos que empregam os elementos de corte podem ser colocados em uma extremidade de fundo de uma ferramenta de furo descendente 102 em um poço 104 formado em uma formação subterrânea 106 por qualquer meio adequado, tal como por uma coluna de broca de perfuração rotativa 108 operada a partir de um equipamento de perfuração 110 para rodar uma broca de perfuração de perfuração 112. Um fosso de lama 111 é proporcionado no local do poço 100 para passar fluido de perfuração através da ferramenta de furo descendente 102 e para fora a broca 112 para resfriar a broca de perfuração de perfuração 112 e transportar cortes durante a perfuração.

[0023] A “coluna de broca de perfuração” pode ser constituída por tubulares fixados em conjunto por quaisquer meios adequados, tais como roscas de encaixe, e a broca de perfuração de perfuração pode ser fixada na ou perto de uma extremidade dos tubulares como segura em conjunto. Tal como utilizado ao longo desta descrição, o termo “poço” é sinônimo de furo e significa o furo aberto ou porção não envolvida de um poço subterrâneo incluindo a face da rocha que limita o furo perfurado. Conforme utilizado ao longo desta descrição, os termos “ambiente” e “ambiente” referem-se a uma ou mais áreas, zonas, horizontes e/ou formações subterrâneas que podem conter hidrocarbonetos.

[0024] O furo de poço pode se estender a partir da superfície da terra, incluindo um fundo do mar ou plataforma oceânica, e pode penetrar em um ou mais arredores de interesse. O furo de poço pode ter qualquer configuração subterrânea adequada, tal como geralmente vertical, geralmente desviada, geralmente horizontal, ou combinações dos mesmos, como será evidente para um especialista no assunto.

[0025] A quantidade de energia referida como “energia de extrusão” ou “EE” significa a porção da energia específica mecânica total (“MSE”) que é gasta para extrudar partículas de rocha triturada através das faces do(s) elemento(s) de corte da broca de perfuração durante a perfuração. Conforme utilizado ao longo desta descrição, o termo “extrudado” refere-se a conglomerados de partículas de rocha esmagados que são extrudados através da face do(s) elemento(s) de corte durante a perfuração. Tal como também é utilizado ao longo desta descrição, o termo “broca de perfuração de rocha” refere-se a um cortador fixo, uma broca de perfuração de rocha do tipo de arraste.

[0026] Os elementos de corte 101 aqui descritos podem ser utilizados em conjunto com qualquer broca de perfuração de perfuração rodada por meio de um cordão de broca de perfuração para formar um furo de poço em arredores, tal como uma broca de perfuração rotativa de rocha tipo broca de perfuração. As Figuras 2A e 2B representam um exemplo de broca de perfuração de perfuração 112 que pode ser utilizada com os elementos de corte 101 aqui descritos. Conforme ilustrado, a broca de perfuração 112 é uma broca de perfuração de rocha de tipo de arraste que tem um corpo de broca 214.

[0027] O corpo de broca 214 pode incluir uma ou mais pás 216 que sobressaem de uma periferia exterior do corpo de broca 214. As pás 216 se estendem ao longo de uma porção do corpo de broca 214 e terminam sobre ou perto de uma extremidade frontal 218 do mesmo. A extremidade frontal 218 está em uma localização central em torno de uma extremidade do corpo de broca 214 onde as pás 216 convergem. O corpo de broca 214 pode também ser provido com uma ou mais passagens 222 entre as pás 216 para transportar fluido de perfuração para a superfície do corpo de broca 214 para resfriar e/ou limpar porções expostas dos elementos de corte 101 durante operações de perfuração.

[0028] Um ou mais elementos de corte 101 são montados em pelo menos uma das pás 216, posicionando uma porção de cada elemento de corte 101 dentro de um encaixe 220 e fixando-o no mesmo por quaisquer meios adequados como será evidente para um especialista na técnica para, por exemplo, por meio de compactação sob pressão ou cozimento a alta temperatura na matriz do corpo de broca 214.

[0029] Os elementos de corte 101 podem ser posicionados nos encaixes 220 em uma orientação desejada. Os elementos de corte 101 podem ser posicionados aleatoriamente em torno do corpo de broca 214. A orientação dos elementos de corte 101 pode opcionalmente ser selecionada de modo a assegurar que a borda dianteira de cada elemento de corte 101 possa atingir a sua profundidade de corte pretendida ou pelo menos estar em contato com a rocha durante a perfuração. Por exemplo, os elementos de corte 101 podem ser orientados nos encaixes 220 na mesma orientação, tal como com uma porção específica, tal como uma aresta dianteira (ou corte), de cada elemento de corte apontando na mesma direção. Em um outro exemplo, os elementos de corte 101 podem ser orientados em um padrão tal que um ponto específico, tal como a borda dianteira de cada um dos elementos de corte 101, aponta para a frente 218 e o ângulo relativo de cada borda dianteira seja deslocado para distante da frente 218, mais afastado da frente 218, o elemento de corte 101 está posicionado. Ainda em outro exemplo, a orientação dos elementos de corte 101 posicionados em torno da frente 218 da broca de perfuração 112 pode ser desviada em um ângulo, tal como cerca de 90 graus, a partir de uma orientação dos elementos de corte 101 posicionados perto de uma periferia do corpo de broca de perfuração 214.

[0030] As Figuras 3A-3E representam o elemento de corte 101 com maior detalhe. São proporcionadas vistas adicionais do elemento de corte 101 nas Figuras 4A-4G. Uma face (ou superfície de trabalho) 328 em uma extremidade exposta de cada elemento de corte 101 montada no corpo de broca 214 inclui partições geométricas de área de superfície ao longo da face 328, cada uma tendo um papel funcional na abrasão/cisalhamento, escavação e remoção de rocha de baixo da broca de perfuração 112 durante operações de perfuração rotativas.

[0031] Conforme ilustrado, cada elemento de corte 101 inclui uma camada de diamante (por exemplo, diamante policristalino (“PCD”) 324 conectada a um substrato menos duro 326. Enquanto uma camada de diamante única 324 e substrato 326 são representadas, uma ou mais camadas de um ou mais materiais podem ser proporcionadas como a camada, substrato e/ou outras porções do elemento de corte 101.

[0032] Os elementos de corte aqui descritos podem ser formados por vários materiais. Por exemplo, o substrato 326 pode ser feito de carboneto de tungstênio e a camada de diamante pode ser formada de vários materiais incluindo diamante. Outras camadas e/ou porções de podem opcionalmente ser providas. A parte e/ou a totalidade da camada de diamante (por exemplo, o chanfro 336) pode ser lixiviada, terminada, polida e/ou tratada de outro modo para melhorar a operação. Exemplos de materiais e/ou tratamentos, tais como lixiviação, estão descritos nas Patentes/Aplicações US 61/694 652, WO 2014/036283, WO2012/056196, WO2012/012774, US2012/0018223, US2011/0031028, US2011/0212303, US2012/0152622, e/ou US2010/0200305, cujo conteúdo total é aqui incorporado por referência.

[0033] Quando inserido em um encaixe 220 do corpo de broca 214 tal como ilustrado nas Figuras 2A-2B, um corpo de elemento do elemento de corte 101 é posicionado com uma camada de diamante 324 que se estende para fora do encaixe 220 e tem a face 328 em uma posição para o acoplamento com o furo de poço. O elemento de corte 101 pode ter qualquer configuração geral adequada, como será evidente para um especialista na técnica, por exemplo uma configuração geralmente cilíndrica como mostrado, e com um diâmetro geralmente constante D (por exemplo, cerca de 16 mm) ao longo de todo o comprimento L (por exemplo, de cerca de 13 mm).

[0034] O elemento de corte 101 pode incluir um par de regiões laterais 330a, b, um cume alongado 332, uma rampa 334 e um chanfro 336 em torno da face 328. As regiões laterais (ou superfícies inclinadas) 330a, b se estendem a partir de uma periferia 338 do elemento de corte 101 a uma distância do mesmo. As regiões 330a, b são geralmente regiões em forma de torta definidas por um ângulo obtuso que se estende a partir de um centro C da face 328 e uma porção da periferia 338. As regiões laterais 330a, b podem ter qualquer ângulo, tal como um ângulo de superfície X de cerca de 135 graus, e um ângulo inclinado Φ de cerca de 10 graus (ou de cerca de 2 graus a cerca de 20 graus). As regiões 330a, b podem ser simétricas uma em relação à outra em cada lado do cume 332.

[0035] O cume 332 está posicionado ao longo de um lado de cada uma das regiões laterais 330a, b para separar as regiões laterais 330a, b. O cume 332 pode ser geralmente perpendicular a uma borda dianteira 340 do elemento de corte e pode ser orientado centralmente ao longo da face 328.

[0036] O cume 332 se estende a partir da borda dianteira 340, localizado na periferia da face 328, até cerca do centro C da face 328. O cume 332 pode estender-se ao longo de uma porção do diâmetro da face 328, por exemplo, de cerca de 1/3 a 2/3 de um diâmetro D da face 328. O cume 332 define uma protrusão que se estende a partir do chanfro 336 na periferia 338 e para o centro C da face 328 entre as regiões 330a, b.

[0037] O cume 332 pode ter um comprimento LR igual a um raio R da face 328 e define um lado das regiões adjacentes 330a, b. O raio R pode ter um comprimento de cerca de 8 mm. O cume 332 pode ter um comprimento definido para bissectar e separar fisicamente os conglomerados ou extrudados de partículas de rocha extrudando e direcionando as porções de extrudado menores divididas para as regiões 330a, b. O cume 332 pode ter uma largura uniforme ao longo de todo o seu comprimento e pode ter uma altura uniforme ao longo de todo o seu comprimento ou pode possuir uma altura que varie, tal como aumentando a partir da sua extremidade próxima da borda dianteira 340 até uma extremidade oposta da mesma em um local na ou perto da rampa 334. O cume 332 pode ter uma largura W de, por exemplo, cerca de 0,50 mm.

[0038] O chanfro 336 se estende ao longo de uma porção da periferia 338 e define a borda dianteira (ou de corte) 340. O chanfro 336 tal como mostrado se estende ao longo de cerca de 10 graus da periferia 338 e tem uma altura H de cerca de 0,3 mm. O chanfro 336 pode se estender desde cerca de 2 graus até cerca de 360 graus da periferia 338. A borda dianteira 340 pode ser uma porção de uma borda do elemento de corte 101 ilustrado como estando sobre o chanfro 336. A borda dianteira 340 pode ser dimensionada para atingir uma profundidade de corte geralmente predeterminada na rocha.

[0039] O chanfro 336 pode se estender a partir do cume 332 com um ângulo de chanfro θ de cerca de 45 graus (ou de cerca de 15 graus a cerca de 75 graus). O chanfro 336 pode ser formado ao longo de uma extremidade periférica do cume 332 na borda dianteira 340. Ao estender o cume 332 até à periferia 338 do elemento de corte 101, na borda dianteira 340, as regiões 330a, b e o cume 332 podem prover uma borda dianteira 340 definida para a divisão dos conglomerados ou extrudados de partículas de rocha.

[0040] A rampa 334 define uma terceira região em forma de torta que se estende a partir de uma extremidade central do cume 332 e entre regiões adjacentes 330a, b. A rampa 334 proporciona uma superfície para definir suporte traseiro rígido e estabilidade às regiões 330a, b. A rampa 334 pode se estender a partir do cume 332 e ao longo das regiões 330a, b em um ângulo de rampa a de cerca de 90 graus entre as regiões 330a, b. O ângulo de rampa a pode também estender-se em qualquer ângulo, tal como de cerca de 60 graus a cerca de 120 graus. A rampa 334 pode também ter um ângulo de inclinação β, por exemplo, de cerca de 10 graus.

[0041] No exemplo da Figura 3A, a rampa 334 tem uma borda curva 335 ao longo de uma periferia da face e dois lados 337a, b. Cada um dos dois lados 337a, b estende-se a partir de extremidades opostas da borda curva 335 e converge no local (por exemplo, centro) C ao longo da face 328. O cume 332 está entre o chanfro 336 e o local C. Cada um do par das regiões laterais 330a, b está posicionado em lados opostos do cume 332 e estende-se entre a periferia 338, o cume 332 e um dos dois lados 337a, b da rampa 334.

[0042] Conforme ilustrado por estas vistas, o elemento de corte 101 está em uma configuração central com o cume 332 a se estender a partir de uma área central da face 328 do elemento de corte 101. Conforme ilustrado, o cume 332 se estende a partir do centro C do (328) para dividir as zonas laterais (330a, b) em partes iguais. Nesta configuração, a rampa 334 e as regiões laterais 330a, b têm uma dimensão semelhante. A rampa 334 e as regiões laterais 330a, b podem ter qualquer forma, tal como plana (como mostrada), côncava e/ou uma combinação de superfícies curvas e/ou planas. A rampa 334 pode ser moldada para fluir o fluido de perfuração em direção ao cume 332 e a borda dianteira 340 e o chanfro 336 podem ser posicionados para engatar uma parede do poço de tal forma que o extrudado é arrastado ao longo do par de regiões laterais durante o funcionamento.

[0043] O elemento de corte 101 pode também ser proporcionado com outras características e/ou geometrias. Por exemplo, como mostrado na Figura 3C, o elemento de corte 101 tem uma superfície inferior (ou extremidade) 325 com um chanfro 327 ao longo da periferia 338. O chanfro 327 pode ter um ângulo de bisel y (na Figura 3E) de cerca de 45 graus, ou um ângulo de cerca de 35 graus a cerca de 50 graus.

[0044] Em funcionamento, o fluido de perfuração que passa através da ferramenta de furo descendente 108 e para fora da broca de perfuração de perfuração 112 (Figura 1) pode fluir através das passagens 222 e sobre o elemento de corte (por exemplo, 101) nas pás 216 (Figura 2). A borda dianteira 340 dos elementos de corte pode engatar e desalojar a rocha ao longo do furo para formar extrudados. As regiões (por exemplo, 330a, b) podem direcionar forças opostas para extrudados em ângulos positivos não iguais ao plano bidimensional da borda dianteira 340. Estas forças podem impulsionar os extrudados para dentro do fluido de perfuração até esse momento no momento em que a superfície de cada extrudado excede um valor crítico e o extrudado é quebrado no regime de fluxo do fluido de perfuração. A rampa (por exemplo, 334) pode ser utilizada para fluir o fluido de perfuração para a face (ou superfície de trabalho) (por exemplo, 328) para reduzir o atrito interfacial entre a superfície de trabalho e o extrudado de rocha e transportar o extrudado para fora à medida que é desalojado em torno da borda dianteira 340.

[0045] A configuração dos elementos de corte pode dividir o extrudado em porções menores sem interromper a formação do extrudado de tal modo que limita o volume e a massa (menos energia de formação) do extrudado. Deste modo, as forças de fricção reduzidas entre a superfície de trabalho do cortador e o extrudado de rocha podem resultar na remoção do extrudado com menos EE. Consequentemente, pode ser necessária menos energia de entrada para perfurar a determinada taxa de penetração, reduzindo assim a MSE durante a perfuração.

[0046] As Figuras 5A-7E ilustram vistas de versões adicionais de um elemento de corte 501, 601, 701. As Figuras 5A-5E mostram o elemento de corte 501 em uma configuração desviada. As Figuras 6A-6E mostram o elemento de corte 601 tendo uma configuração cônica desviada para dentro. As Figuras 7A-7E mostram o elemento de corte 701 tendo uma configuração afunilada desviada para fora. Os elementos de corte 501, 601, 701 são semelhantes ao elemento de corte 101, exceto que os elementos de corte 501, 601, 701 podem ter um cume 532, 632, 732 posicionado a uma distância de um centro da face 528, 628, 728, e/ou pode ter várias formas.

[0047] No exemplo das Figuras 5A-5E, o elemento de corte 501 tem a face 528 com porções laterais 530a, b, o cume 532 e uma rampa 534. O elemento de corte 501 é semelhante ao elemento de corte 101, exceto que o cume 532 estende-se a partir de uma periferia 538 até uma localização a uma distância do centro C. Como mostrado por este exemplo, o cume 532 pode ter um comprimento LR1 que é menor do que 1/2 do diâmetro D (e menor do que o raio R) da face 528 (por exemplo, cerca de 1/3 do diâmetro D).

[0048] No exemplo das Figuras 6A-6E, o elemento de corte 601 tem a face 628 com porções laterais 630a, b, o cume 632, uma rampa 634. O elemento de corte 601 é semelhante ao elemento de corte 501, exceto que um A largura do cume 632 tem uma conicidade para dentro. Conforme ilustrado por este exemplo, o cume 632 pode ter uma largura W2 na periferia e uma largura Wl mais larga em uma extremidade oposta.

[0049] No exemplo das Figuras 7A-7B, o elemento de corte 701 tem a face 728 com porções laterais 730a, b, o cume 732, uma rampa 734. O elemento de corte 701 é semelhante ao elemento de corte 601, exceto que um A largura do cume 732 tem uma conicidade para fora. Conforme ilustrado por este exemplo, o cume 732 pode ter um comprimento de largura W3 na periferia e uma largura W4 mais estreita em uma extremidade oposta.

[0050] Figura 8 é um fluxograma que representa um método de perfuração de um furo de poço. O método 840 envolve prover a broca de perfuração com, pelo menos, um elemento de corte. O elemento de corte inclui um corpo de elemento que tem uma face em uma extremidade do mesmo, e um cume. O corpo do elemento tem uma face em uma extremidade do mesmo. A face tem uma rampa e um par de regiões laterais sobre ela. A rampa tem uma borda curvada ao longo de uma periferia da face e de dois lados. Cada um dos dois lados se estende de extremidades opostas da borda curva e converge em um local ao longo da face. A face tem um chanfro ao longo de uma borda periférica da mesma. O cume está entre o chanfro e o local. Cada uma do par de regiões laterais é posicionado em lados opostos do cume e se estende entre a periferia, o cume, e um dos dois lados da rampa.

[0051] O método também pode envolver 842 engatar o chanfro da broca de perfuração com uma parede do furo de poço, 844 retirando extrudado da parede do furo para baixo o par de regiões laterais 846 e/ou fluindo fluido para baixo da rampa e para o chanfro. O método também pode envolver o avanço de uma broca de perfuração em uma formação subterrânea para formar um poço. O método pode ser realizado em qualquer ordem e repetido como desejado.

[0052] Enquanto o assunto foi descrito com relação a um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, tendo o benefício desta descrição, vão apreciar que outras modalidades podem ser inventadas, que não fogem do escopo do assunto conforme descrito aqui. Consequentemente, o escopo da invenção deve ser limitado apenas pelas reivindicações anexas.

[0053] Será apreciado por aqueles versados na técnica que as técnicas descritas aqui podem ser implementadas para aplicações autônomas através de software configurado com algoritmos para realizar as funções desejadas. Estes aspectos podem ser implementados por programação de um ou mais computadores de propósito geral adequados tendo hardware apropriado. A programação pode ser alcançada pelo uso de um ou mais dispositivos de armazenamento de programa legíveis pelo(s) processador(es) e codificação de um ou mais programas de instruções executáveis pelo computador para realizar as operações descritas aqui. O dispositivo de armazenamento de programa pode ter a forma de, por exemplo, um ou mais disquetes; um CD-ROM ou outro disco óptico; um chip de memória de leitura apenas (ROM); e outras formas de tipo conhecido na técnica ou desenvolvidas subsequentemente. O programa de instruções pode ser “código de objeto”, isto é, em forma binária que é executável mais ou menos diretamente pelo computador, em “código de fonte” que requer compilação ou interpretação antes da execução; ou em alguma forma intermediária tal como código parcialmente compilado. As formas precisas do dispositivo de armazenamento de programa e da codificação das instruções são intermediárias aqui. Aspectos da invenção também podem ser configurados para realizar as funções descritas (através do hardware/ software apropriado) apenas no local e/ ou remotamente controladas por uma rede de comunicação estendida (por exemplo, sem fio, internet, satélite, etc).

[0054] A descrição acima é ilustrativa da modalidade preferida e várias modificações podem ser feitas por aqueles peritos na técnica sem se afastar do invento, cujo âmbito é determinado a partir do âmbito literal e equivalente das reivindicações a seguir.

[0055] Enquanto as modalidades são descritas com referência a várias implementações e explorações, será entendido que estas modalidades são ilustrativas e que o escopo do assunto inventivo não é limitado a elas. Muitas variações, modificações, adições e melhorias são possíveis, tais como tais como localização, forma, dimensões e orientação das regiões, cume, rampa, chanfro, etc. e os materiais utilizados em sua fabricação. Várias combinações das características providas aqui podem ser utilizadas.

[0056] Exemplos diversos podem ser providos para componentes, operações ou estruturas descritas aqui como um único exemplo. Em geral, estruturas e funcionalidade apresentadas como componentes separados nas configurações exemplares podem ser implementadas como uma estrutura combinada ou um componente. Similarmente, estruturas e funcionalidade apresentadas como um componente único podem ser implementadas como componentes separados. Estas e outras variações, modificações, adições, e melhorias podem cair no escopo do assunto inventivo.

Claims (19)

1. Elemento de corte (101, 501, 601, 701) de uma broca de perfuração (212), a broca de perfuração avançável dentro de uma formação subterrânea para formar um furo de poço, o elemento de corte (101, 501, 601, 701) caracterizado pelo fato de que compreende: um corpo de elemento que tem uma face (328, 528, 628, 728) em uma extremidade do mesmo, em que a face (328, 528, 628, 728) inclui uma rampa (334, 534, 634, 734), uma primeira região lateral (330a, 530a, 630a, 730a), uma segunda região lateral (330b, 530b, 630b, 730b), e um cume (332, 532, 632, 732) na mesma, em que a rampa (334, 534, 634, 734) possui uma borda curvada (335) ao longo de uma periferia da face (328, 528, 628, 728) e dois lados (337a, 337b), em que cada um dos dois lados (337a, 337b) da rampa (334, 534, 634, 734) se estende a partir de extremidades opostas à borda curvada (335) e converge em um local ao longo da face (328, 528, 628, 728), em que a face (328, 528, 628, 728) tem um chanfro (336) ao longo de uma borda periférica da mesma; e em que o cume (332, 532, 632, 732) se estende ao longo da face (328, 528, 628, 728) do chanfro (336) à localização, em que o cume (332, 532, 632, 732) é posicionado entre a primeira região lateral (330a, 530a, 630a, 730a) e a segunda região lateral (330b, 530b, 630b, 730b), em que a primeira região lateral (330a, 530a, 630a, 730a) se estende entre a periferia, o cume (332, 532, 632, 732), e um dos dois lados (337a, 337b) da rampa (334, 534, 634, 734), em que a segunda região lateral (330b, 530b, 630b, 730b) se estende entre a periferia, o cume (332, 532, 632, 732), e um dos dois lados (337a, 337b) da rampa (334, 534, 634, 734), em que a rampa (334, 534, 634, 734) se estende a partir da primeira região lateral (330a, 530a, 630a, 730a) à segunda região lateral (330b, 530b, 630b, 730b), pela qual o chanfro (336) engata em uma parede do furo de poço e extrudado é arrastado ao longo do par de regiões laterais (330a, 330b, 530a, 530b, 630a, 630b, 730a, 730b).

2. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ângulo de rampa (α) é definido entre os dois lados (337a, 337b) da rampa (334, 534, 634, 734), em que o ângulo de rampa (α) é de 60 a 90 graus.

3. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ângulo de superfície (X) é definido ao longo de cada região lateral (330a, 330b, 530a, 530b, 630a, 630b, 730a, 730b) entre o cume (332, 532, 632, 732) e um dos dois lados (337a, 337b) da rampa (334, 534, 634, 734), em que o ângulo de superfície (X) de cada região lateral (330a, 330b, 530a, 530b, 630a, 630b, 730a, 730b) é de 135 graus.

4. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um ângulo de chanfro (θ) é definido entre uma linha horizontal e uma face do chanfro (336), em que o ângulo de chanfro (θ) é de 45 graus.

5. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rampa (334, 534, 634, 734) é plana.

6. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a rampa (334, 534, 634, 734) é orientada em um ângulo de inclinação (β) de 10 graus.

7. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as regiões laterais (330a, 330b, 530a, 530b, 630a, 630b, 730a, 730b) são planas ou possuem uma superfície curvada.

8. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a rampa (334, 534, 634, 734) é curvada.

9. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a localização é posicionada ao redor de um centro (C) da face (328, 528, 628, 728).

10. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a localização é posicionada a uma distância de um centro (C) da face (328, 528, 628, 728).

11. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que cada lado da rampa se estende ao longo de um raio da face (328, 528, 628, 728).

12. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cume (332, 532, 632, 732) se estende ao longo de um raio da face (328, 528, 628, 728).

13. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cume (332, 532, 632, 732) tem um comprimento de 1/2 de um diâmetro da face (328, 528, 628, 728).

14. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cume (332, 532, 632, 732) tem um comprimento menor que 1/2 de um diâmetro da face (328, 528, 628, 728).

15. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cume (332, 532, 632, 732) tem uma largura que se estreita de um centro (C) da face (328, 528, 628, 728).

16. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o cume (332, 532, 632, 732) tem uma largura que se alarga de um centro (C) da face (328, 528, 628, 728).

17. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o chanfro (336) se estende ao longo da periferia entre 10 e 360 graus da periferia da face (328, 528, 628, 728).

18. Elemento de corte de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o chanfro (336) define uma borda dianteira (340) do elemento de corte (101, 501, 601, 701) para o engate com uma parede do furo de poço.

19. Broca de perfuração (112) avançável dentro de uma formação subterrânea para formar um furo de poço, a broca de perfuração (112) caracterizada pelo fato de que compreende: um corpo de broca de perfuração (214); e pelo menos um elemento de corte (101, 501, 601, 701) como definido na reivindicação 1 disponível no corpo da broca de perfuração (214).

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