BR112017019885B1

BR112017019885B1 - Aparelho de perfuração direcional autoajustável e métodos para perfuração de poços direcionais

Info

Publication number: BR112017019885B1
Application number: BR112017019885-1A
Authority: BR
Inventors: Volker Peters
Original assignee: Baker Hughes, A Ge Company, Llc
Priority date: 2015-03-24
Filing date: 2016-03-24
Publication date: 2023-02-14
Also published as: RU2019109673A3; US11643877B2; US11421480B2; BR112019005664B1; US11261667B2; CA3037689A1; RU2019109673A; SA519401398B1; CA2980309A1; EP3274542A4; CN109790742B; CA3037700A1; RU2019109737A; SA519401388B1; EP3516165A1; CN107466334B; RU2757378C2; RU2740390C2; EP3274542A1; CN107466334A

Abstract

APARELHO DE PERFURAÇÃO DIRECIONAL AUTOAJUSTÁVEL E MÉTODOS PARA PERFURAÇÃO DE POÇOS DIRECIONAIS. Um aparelho para perfurar seções curvas e retas de um poço é divulgado que, em uma modalidade não limitativa, inclui um conjunto de perfuração configurado para incluir uma broca em sua extremidade que pode ser girada por um acionamento no conjunto de perfuração e pela rotação do conjunto de perfuração e em que o conjunto de perfuração inclui: um dispositivo de deflexão que (i) inclina uma seção do conjunto de perfuração dentro de um plano selecionado quando o conjunto de perfuração for estacionário essencialmente rotacional para permitir a perfuração de uma seção curva do poço girando-se a broca através do acionador; e (ii) torna reto a seção do conjunto de perfuração quando o conjunto de perfuração for girado para permitir a perfuração de uma seção reta do poço.

Description

REFERÊNCIA CRUZADA A PEDIDOS RELACIONADOS

[0001] Este pedido reivindica o benefício do Pedido US n° 14/667026, depositado em 24 de março de 2015, que é incorporado neste documento por referência na sua totalidade.

FUNDAMENTOS 1. Campo da Invenção

[0002] Esta divulgação se refere geralmente à perfuração de poços direcionais. 2. Fundamentos da Técnica

[0003] Os poços (também designados como furo de poço) são perfurados em formações subterrâneas para a produção de hidrocarbonetos (petróleo e gás) utilizando uma coluna de perfuração que inclui um conjunto de perfuração (comumente referido como "conjunto de fundo de poço" ou "BHA, bottomhole assembly") anexado a um fundo de tubo de perfuração. Uma broca encaixada na parte inferior do conjunto de perfuração é girada girando a coluna de perfuração da superfície e/ou por um acionamento, como um motor de lama no conjunto de perfuração. Um método comum de perfuração de seções curvas e seções retas de poços (perfuração direcional) utiliza um motor de lama AKO de curva fixa para fornecer uma curva selecionada para a broca para formar seções curvas de poços. Para perfurar uma seção curva, a rotação da coluna de perfuração da superfície é parada, a curva do AKO é direcionada para a direção de construção desejada e a broca é girada pelo motor de lama. Uma vez que a seção curva está completa, o conjunto de perfuração que inclui a curva é girado da superfície para perfurar uma seção reta. Tais métodos produzem poços irregulares. A qualidade do furo de poço se degrada à medida que a curva é aumentada, causando efeitos como furo de poço espiralado. Outros efeitos negativos da qualidade do furo atribuídos à rotação dos conjuntos curvos incluem perfuração de furos de poço com excesso de diâmetro, vazamentos de furo de poço e transferência de peso. Tais aparelhos e métodos também induzem alto estresse e vibrações nos componentes do motor de lama em comparação a conjuntos de perfuração sem AKO e criam alta fricção entre o conjunto de perfuração e o furo de poço devido à curva em contato com o furo de poço à medida que o conjunto de perfuração gira. Consequentemente, a taxa de construção máxima é reduzida pela redução do ângulo da curva do AKO para reduzir as tensões no motor de lama e outros componentes no conjunto de perfuração. Tais métodos resultam em tempo adicional para perfurar o poço e, portanto, podem levar a despesas muito mais altas.

[0004] É conhecido do documento US 2013/0043076 A1 um conjunto de fundo de furo de poço tendo um mandril dentro de uma luva não rotativa. Os pistões entre o mandril e a luva são usados para orientar o mandril para apontar uma broca que fura um furo de poço. Por meio do acionamento dos pistões, o mandril pode ser orientado.

[0005] Portanto, é desejável fornecer conjuntos de perfuração e métodos para perfurar seções de poço curvas com uma curva e seções retas sem uma curva no conjunto de perfuração para reduzir as tensões nos componentes do conjunto de perfuração.

[0006] A divulgação neste documento proporciona aparelhos e métodos para perfuração de poços, em que o conjunto de perfuração inclui um dispositivo de deflexão que se autoajusta para fornecer uma inclinação desejada para perfurar seções curvas e que se torna reto quando o conjunto de perfuração é rodado para perfurar seções retas de poço.

SUMÁRIO

[0007] Em um aspecto, um aparelho para perfuração de seções curvas e retas de um poço é divulgado que, em uma modalidade não limitativa, inclui um conjunto de perfuração configurado para incluir uma broca na sua extremidade que pode ser rodada por um acionamento no conjunto de perfuração e pela rotação do conjunto de perfuração a partir de uma localização de superfície, em que o conjunto de perfuração inclui um dispositivo de deflexão que (i) inclina uma seção do conjunto de perfuração em relação a um eixo selecionado ou dentro do plano selecionado quando o conjunto de perfuração é substancialmente estacionário para permitir a perfuração de uma seção curva do poço ao girar a broca pelo acionamento; e (ii) torna reta a seção inferior quando o conjunto de perfuração é girado para permitir a perfuração de uma seção reta do poço.

[0008] Em outro aspecto, um método de perfuração de um poço é divulgado que, em uma modalidade não limitativa inclui: o transporte de um conjunto de perfuração no poço que inclui um acionamento para rodar uma broca, um dispositivo de deflexão que inclina o conjunto de perfuração em relação a eixo selecionado ou dentro de um plano selecionado quando o conjunto de perfuração é substancialmente estacionário e endireita o conjunto de perfuração quando o conjunto de perfuração é girado; mantendo o conjunto de perfuração substancialmente estacionário para permitir que o compartimento do conjunto de perfuração seja inclinado; aplicação de um peso na broca; e rotação da broca pelo acionamento para perfurar uma seção curva do poço.

[0009] Exemplos das características mais importantes do aparelho de perfuração foram resumidos de forma bastante ampla para que a descrição detalhada a seguir possa ser mais bem compreendida e para que as contribuições para a técnica possam ser apreciadas. Existem características adicionais que serão descritas a seguir e que irão formar parte das reivindicações.

BREVE DESCRIÇÃO DAS FIGURAS

[0010] Para uma compreensão detalhada do aparelho e métodos descritos neste documento, deve ser feita referência às figuras anexas e à sua descrição detalhada, em que os elementos semelhantes geralmente recebem os mesmos números e em que:

[0011] A FIG. 1 mostra um conjunto de perfuração em uma seção curva de um poço que inclui um dispositivo de deflexão ou mecanismo para perfuração de seções curvas e retas do poço, de acordo com uma modalidade não limitativa da divulgação;

[0012] A FIG. 2 mostra o dispositivo de deflexão do conjunto de perfuração da FIG. 1 quando a parte inferior do conjunto de perfuração é inclinada;

[0013] A FIG. 3 mostra o dispositivo de deflexão do conjunto de perfuração da FIG. 1 quando a parte inferior do conjunto de perfuração é reta;

[0014] A FIG. 4 mostra uma modalidade não limitativa de um dispositivo de deflexão que inclui um dispositivo de aplicação de força que inicia a inclinação em um conjunto de perfuração, conforme o conjunto de perfuração mostrado na FIG. 1;

[0015] A FIG. 5 mostra outra modalidade não limitativa de um dispositivo de deflexão hidráulica que inicia a inclinação em um conjunto de perfuração, como o conjunto de perfuração mostrado na FIG. 1; e

[0016] As FIGS. 6A e 6B mostram certos detalhes de um amortecedor, como o amortecedor mostrado nas FIGS. 2-5 para reduzir ou controlar a taxa de inclinação do conjunto de perfuração.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS FIGURAS

[0017] Em aspectos, a divulgação neste documento fornece um conjunto de perfuração ou BHA que inclui um dispositivo de deflexão que inicia uma inclinação para habilitar a perfuração de seções curvas de poços e se torna reto para habilitar a perfuração de seções diretas (verticais e tangentes) dos poços. Tal conjunto de perfuração evita ou reduz a possibilidade de que o furo de poço se torne espiral, reduz o atrito entre o conjunto de perfuração e o poço durante a perfuração de seções retas, reduz a tensão nos componentes do conjunto de perfuração, como um acionamento de fundo de poço (como um motor de lama) e também permite o fácil posicionamento do conjunto de perfuração para perfuração direcional. Tal conjunto de perfuração permite a perfuração de seções retas sem uma dobra no conjunto de perfuração quando o conjunto de perfuração é rodado e permite a perfuração de uma seção curva quando o conjunto de perfuração está parado (não girado) enquanto a broca é girada com o acionamento do fundo de poço. Em aspectos, tal perfuração é conseguida usando uma junta de articulação autoajustável para criar uma inclinação no conjunto de perfuração quando a coluna de perfuração e, portanto, o conjunto de perfuração está parado (não girando) e usando um amortecedor para manter o conjunto de perfuração reto quando o conjunto de perfuração é girado. Em outros aspectos, um dispositivo de aplicação de força, tal como uma mola ou um dispositivo hidráulico, pode ser utilizado para iniciar a inclinação pela aplicação de uma força em uma direção articulada quando o conjunto de perfuração não é rodado.

[0018] A FIG. 1 mostra um conjunto de perfuração 100 em uma seção curva de um poço 101. Em uma modalidade não limitativa, o conjunto de perfuração 100 inclui um dispositivo de deflexão (também referido neste documento como um dispositivo flexível ou um mecanismo de deflexão) 120 para perfuração de seções curvas e retas do poço 101. O conjunto de perfuração 100 inclui ainda um acionador de fundo de poço ou acionador, como um motor de lama 140 tendo um estator 141 e rotor 142. O rotor 142 é acoplado a uma transmissão, como um eixo flexível 143 que é acoplado a outro eixo 146 disposto em um conjunto de rolamento 145.O eixo 146 está acoplado a uma broca 147. O conjunto de perfuração 100 inclui ainda uma broca 147 que gira quando o rotor 142 do motor de lama 140 gira devido à circulação de um fluido de perfuração, como a lama, durante as operações de perfuração. O conjunto de perfuração 100 está conectado a um tubo de perfuração 148, que é girado da superfície para girar o conjunto de perfuração 100 e, portanto, a broca 147. Na configuração do conjunto de perfuração particular mostrado na FIG. 1, a broca 147 pode ser girada pelo giro do tubo de perfuração 148 e, portanto, o conjunto de perfuração 100 e/ou o motor de lama 140. O rotor 142 roda a broca 147 quando um fluido circula através do conjunto de perfuração 100. O conjunto de perfuração 100 inclui ainda um dispositivo de deflexão 120. Enquanto na FIG. 1 o dispositivo de deflexão 120 é mostrado abaixo do motor de lama 140 (acionador) e acoplado a uma seção inferior, como compartimento ou tubular 160 disposta sobre a seção de rolamento 145, o dispositivo de deflexão 120 também pode estar localizado acima do acionador 140. Em várias modalidades do dispositivo de deflexão 120 divulgado neste documento, o compartimento 160 inclina uma quantidade selecionada ao longo de um plano selecionado para inclinar a broca 147 ao longo do plano selecionado para permitir a perfuração de seções curvas de furo de poço. Conforme descrito mais tarde em referência as FIGS. 2-6, a inclinação é iniciada quando o conjunto de perfuração 120 é estacionário (não rotativo) ou está substancialmente rotacionalmente estacionário. A seção curva é então perfurada pelo giro da broca pelo motor de lama 140 sem girar o conjunto de perfuração 120. A parte inferior 160 se torna reta quando o conjunto de perfuração é girado, o que permite a perfuração de seções de perfuração reta. Assim, em aspectos, o dispositivo de deflexão 120 fornece uma inclinação selecionada no conjunto de perfuração 100 que permite a perfuração de seções curvas quando o tubo de perfuração 148 e assim o conjunto de perfuração é substancialmente rotativo estacionário e a broca de perfuração 147 é rodada pelo acionador 140. No entanto, quando o conjunto de perfuração 100 é girado, como pelo giro do tubo de perfuração 148 da superfície, a inclinação se torna reta e permite a perfuração de seções de furo reto, conforme descrito em mais detalhes em referência as FIGS. 2-6. Em uma modalidade, um estabilizador 150 é fornecido abaixo do dispositivo flexível 120 (entre o dispositivo flexível 120 e a broca 147) que inicia um momento de flexão no dispositivo de deflexão 120 e também mantém a inclinação quando o conjunto de perfuração 100 não é girado e um peso na broca é aplicado durante a perfuração das seções curvas do furo de poço. Em outra modalidade, um estabilizador 152 pode ser fornecido acima do dispositivo de deflexão 120 além do ou sem o estabilizador 150 para iniciar o momento de flexão no dispositivo de deflexão 120 e para manter a inclinação durante a perfuração de seções curvas de furo de poço. Em outras modalidades, mais de um estabilizador pode ser proporcionado acima e/ou abaixo do dispositivo de deflexão 120. A modelagem pode ser realizada para determinar a localização e o número de estabilizadores para melhor funcionamento.

[0019] A FIG. 2 mostra uma modalidade não limitativa de um dispositivo de deflexão 120 para uso em um conjunto de perfuração, como o conjunto de perfuração 100 mostrado na FIG. 1. Referindo-se as FIGS. 1 e 2, em uma modalidade não limitativa, o dispositivo de deflexão 120 inclui um membro de pivô, como um pino 210 tendo um eixo 212 perpendicular ao eixo longitudinal 214 do conjunto de perfuração 100, sobre o qual o compartimento 270 de uma seção inferior 290 do conjunto de perfuração 100 inclina uma quantidade selecionada em relação à transmissão 143 sobre o plano definido pelo eixo 212. O compartimento270 inclina-se entre um batente final 282 e um batente final inclinado 280 que define a inclinação máxima. Quando o compartimento 270 da parte inferior 290 está inclinado na direção oposta, o batente final reto 282 define a posição reta do conjunto de perfuração 100, onde a inclinação é zero. Em tal modalidade, o compartimento 270 inclina-se apenas ao longo de um determinado plano ou direção radial. Uma ou mais vedações, como a vedação 284, são fornecidas entre o interior do compartimento 270 e outro membro do conjunto de perfuração 100 para vedar a parte interna do compartimento 270 abaixo da vedação 284 do ambiente externo, como o fluido de perfuração.

[0020] Ainda se referindo as FIGS. 1 e 2, quando um peso na broca 147 é aplicado enquanto o tubo de perfuração 148 é substancialmente estacionário rotacionalmente, iniciará uma inclinação do compartimento 270 sobre o eixo do pino 212 do pino 210. O estabilizador 150 abaixo do dispositivo flexível 120 inicia um momento de flexão no dispositivo de deflexão 120 e também mantém a inclinação quando o tubo de perfuração 148 e, portanto, o conjunto de perfuração 120 é substancialmente rotativo estacionário (não rotativo) e um peso na broca 147 é aplicado durante a perfuração das seções curvas do furo de poço. Da mesma forma, o estabilizador 152 além de ou sem o estabilizador 150 também inicia o momento de flexão no dispositivo de deflexão 120 e mantém a inclinação durante a perfuração de seções curvas de furos de poço. Em uma modalidade não limitativa, um dispositivo de amortecimento ou amortecedor 240 pode ser fornecido para reduzir ou controlar a taxa de aumento da inclinação quando o conjunto de perfuração 100 é girado. Em uma modalidade não limitativa, o amortecedor 240 pode incluir um pistão 260 e um compensador 250 em comunicação fluida com o pistão 260 através de uma linha 260a para reduzir ou controlar a taxa da inclinação. Aplicando uma força F1 no compartimento 270 fará com que o compartimento 270 e, portanto, a parte inferior 290 se incline sobre o eixo do pino 212. A aplicação de uma força F1' oposta à direção da força F1 no compartimento 270 faz com que o compartimento 270 e, portanto, o conjunto de perfuração 100 se tornem retos. O amortecedor também pode ser usado para estabilizar a posição reta do compartimento 270 durante a rotação do conjunto de perfuração 100 da superfície. O funcionamento do dispositivo de amortecimento 240 é descrito com mais detalhes em referência a FIGS. 6A e 6B. Qualquer outro dispositivo adequado, no entanto, pode ser utilizado para reduzir ou controlar a taxa da curva do conjunto de perfuração 100 sobre o pino 210.

[0021] Referindo-se agora a FIGS. 1-3, quando o tubo de perfuração 148 está substancialmente estacionário rotacionalmente (não rotativo) e um peso é aplicado na broca 147, o dispositivo de deflexão iniciará uma inclinação do conjunto de perfuração 100 no pivô 210 sobre o eixo de pivô 212. A rotação da broca 147 pelo acionador do fundo de poço 140 fará com que a broca 147 inicie a perfuração de uma seção curva. À medida que a perfuração continua, o peso contínuo aplicado na broca 147 continuará a aumentar a inclinação até que a inclinação atinja o valor máximo definido pelo batente final inclinado 280. Assim, em um aspecto, uma seção curva pode ser perfurada pela inclusão do pivô 210 no conjunto de perfuração 100 com uma inclinação definida pelo batente final inclinado 280. Se o dispositivo de amortecimento 240 está incluído no conjunto de perfuração 100 como mostrado na FIG. 2, a inclinação do conjunto de perfuração 100 sobre o pivô 210 fará com que o compartimento 270 na seção 290 aplique uma força F1 no pistão 260, fazendo com que um fluido 261, como óleo, se transfira do pistão 260 para o compensador 250 através de um canal ou trajeto 260a. O fluxo do fluido 261 do pistão 260 para o compensador 250 pode ser restrito a reduzir ou controlar a taxa de aumento da inclinação e evitar a inclinação súbita da parte inferior 290, conforme descrito em mais detalhes em referência às FIGS. 6A e 6B. Nas ilustrações particulares das FIGS. 1 e 2, a broca 147 irá perfurar uma seção curva para cima. Para perfurar uma seção reta depois de perfurar a seção curva, o conjunto de perfuração 100 pode ser girado 180 graus para remover a inclinação e, depois, girado a partir da superfície para perfurar a seção reta. No entanto, quando o conjunto de perfuração 100 for girado, com base nas posições dos estabilizadores 150 e/ou 152 e o caminho de poço, as forças de flexão no poço agem no compartimento 270 e exerce forças na direção oposta à direção da força F1, tornando, assim, mais reto o compartimento 270 e, portanto, o conjunto de perfuração 100, que permite o fluido 161 fluir do compensador 250 para o pistão 260 fazendo com que o pistão se mova em direção para fora. Esse fluxo de fluido pode não ser restrito, o que permite que o compartimento 270 e, portanto, a seção inferior 290 para endireitar rapidamente (sem atraso substancial). O movimento para fora do pistão 260 pode ser suportado por uma mola posicionada em comunicação de força com o pistão 260 ou com o compensador 250. O batente final reto 282 restringe o movimento do membro 270, fazendo com que a seção inferior 290 permaneça reta desde que o conjunto de perfuração 100 esteja sendo girado. Assim, a modalidade do conjunto de perfuração 100 mostrado nas FIGS. 1 e 2 fornece uma inclinação autoiniciadora quando o conjunto de perfuração 120 for estacionário (não girado) ou estacionário substancialmente e se endireita quando o conjunto de perfuração 100 for girado. Embora o acionador de fundo de poço 140 mostrado na FIG. 1 é mostrado como um motor de fundo, qualquer outra unidade adequada pode ser utilizada para girar a broca 147. A FIG. 3 mostra o conjunto de perfuração 100 na posição reta, em que o compartimento 270 repousa contra o batente final reto 282.

[0022] A FIG. 4 mostra outra modalidade não limitativa de um dispositivo de deflexão 420 que inclui um dispositivo de aplicação de força, como uma mola 450, que exerce continuamente uma força radialmente externa F2 no compartimento 270 da seção inferior 290 para fornecer ou iniciar uma inclinação para a seção inferior 290. Em uma modalidade, a mola 450 pode ser colocada entre o interior do compartimento 270 e um compartimento 470 fora da transmissão 143. Nessa modalidade, a mola 450 faz com que o compartimento 270 para inclinar radialmente para fora ao redor do pivô 210 até a curva máxima definida pelo batente final inclinado 280. Quando o conjunto de perfuração 100 for estacionário (não rotativo) ou estacionário substancialmente rotativo, um peso na broca 147 é aplicado e a broca é girada pelo acionador de fundo de poço 140, a broca 147 iniciará a perfuração de uma seção curva. À medida que a perfuração continua, a inclinação aumenta para o seu nível máximo definido pelo batente final inclinado 280. Para perfurar uma seção reta, o conjunto de perfuração 100 é girado a partir da superfície, o que faz com que o furo aplique força F3 no compartimento 270, comprimir a mola 450 para endireitar o conjunto de perfuração 100. Quando a mola 450 for comprimida pela aplicação da força F3, o compartimento 270 alivia a pressão no pistão 260, que permite o fluido 261 do compensador 250 para retornar o fluxo ao pistão 260 sem atraso substancial, conforme descrito em mais detalhes em referência às FIGS. 6A e 6B.

[0023] A FIG. 5 mostra uma modalidade não limitativa de um dispositivo de aplicação de força hidráulica 540 para iniciar uma inclinação selecionada no conjunto de perfuração 100. Em uma modalidade não limitativa, o dispositivo 540 inclui um pistão 560 e um dispositivo de compensação ou compensador 550. O conjunto de perfuração 100 também pode incluir um dispositivo de amortecimento ou amortecedor, como o amortecedor 240 mostrado na FIG. 2. O dispositivo de amortecimento 240 inclui um pistão 260 e um compensador 250 mostrado e descrito em referência à FIG. 2. O dispositivo 540 pode ser colocado a 180 graus do dispositivo 240. O pistão 560 e o compensador 550 estão em comunicação hidráulica entre si. Durante a perfuração, um fluido 512a, como a lama de perfuração, flui sob a pressão através do conjunto de perfuração 100 e retorna à superfície através de um anel entre o conjunto de perfuração 100 e o poço como mostrado pelo fluido 512b. A pressão P1 do fluido 512a no conjunto de perfuração 100 é maior (geralmente 20-50 bars) do que a pressão P2 do fluido 512b no anel. Quando o fluido 512a flui através do conjunto de perfuração 100, a pressão P1 age no compensador 550 e correspondentemente no pistão 560 enquanto a pressão P2 age no compensador 250 e correspondentemente no pistão 260. A pressão P1 sendo maior do que a pressão P2 cria uma pressão diferencial (P1 - P2) através do pistão 560, cujo diferencial de pressão é suficiente para fazer com que o pistão 560 se mova radialmente para fora, o que empurra o compartimento 270 para fora para iniciar uma inclinação. Um restritor 562 pode ser fornecido no compensador 550 para reduzir ou controlar a taxa da inclinação conforme descrito em mais detalhes na referência às FIGS. 6A e 6B. Assim, quando o tubo de perfuração 148 for estacionário essencialmente rotativo (não rotativo), o pistão 560 lentamente vaza o fluido hidráulico 561 através do restritor 562 até atingir o ângulo de inclinação total. O restritor 562 pode ser selecionado para criar uma alta resistência ao fluxo para evitar o movimento rápido do pistão que pode estar presente durante as flutuações de face de ferramenta do conjunto de perfuração para estabilizar a inclinação. A força de pistão de pressão diferencial está sempre presente durante a circulação da lama e o restritor 562 limita a taxa de inclinação. Quando o conjunto de perfuração 100 for girado, os momentos de curvatura no compartimento 270 força o pistão 560 para retrair, que endireita o conjunto de perfuração 100 e, então, o mantém reto desde que o conjunto de perfuração 100 seja girado. A taxa de amortecimento do dispositivo de amortecimento 240 pode ser configurada para um valor maior do que a taxa do dispositivo 540 para estabilizar a posição endireitada durante a rotação do conjunto de perfuração 100.

[0024] As FIGS. 6A e 6B mostram certos detalhes do dispositivo de amortecimento 600, que é o mesmo que o dispositivo 240 nas FIGS. 2, 4 e 5. Referindo-se às FIG. 2 e FIGS. 6A e 6B, quando a compartimento 270 aplicar força F1 no pistão 660, o mesmo moverá um fluido hidráulico (como o óleo) de uma câmara 662 associada ao pistão 660 para uma câmara 652 associada a um compensador 620, como mostrado pela seta 610. Um restritor 611 restringe o fluxo do fluido da câmara 662 para a câmara 652, o que aumenta a pressão entre o pistão 660 e o restritor 611, restringindo ou controlando, assim, a taxa de inclinação. À medida que o fluxo de fluido hidráulico continua através do restritor 611, a inclinação continua para aumentar até o nível máximo definido pelo batente de inclinação final 280 mostrado e descrito em referência a FIG. 2. Assim, o restritor 611 define a taxa de aumento da inclinação. Referindo-se a FIG. 6B, quando a força F1 for liberada do compartimento 270, como mostrado pela seta F4, a força F5 no compensador 620 move o fluido da câmara 652 de volta para a câmara 662 de pistão 660 através de uma válvula de retenção 612, contornando o restritor 611, que permite o compartimento 270 se mova para sua posição direta sem atraso substancial. Uma válvula de alívio de pressão 613 pode ser fornecida como um recurso de segurança para evitar a pressão excessiva além da especificação de projeto de elementos hidráulicos.

[0025] Assim, em aspectos, os conjuntos de perfuração aqui descritos incluem um dispositivo de deflexão que: (1) fornece uma inclinação quando o conjunto de perfuração não for girado e a broca é girada por um acionamento de poço, como um motor de fundo, para permitir a perfuração de seções de furo curvadas ou articuladas; e (2) a inclinação se endireita automaticamente quando o conjunto de perfuração for girado para permitir a perfuração das seções de furo retas. Em uma modalidade não limitativa, pode ser fornecido um dispositivo de aplicação de força mecânica para iniciar a inclinação. Em outra modalidade não limitativa, pode ser fornecido um dispositivo hidráulico para iniciar a inclinação. Um dispositivo de amortecimento pode ser fornecido para ajudar a manter a inclinação reta quando o conjunto de perfuração for girado. Um dispositivo de amortecimento também pode ser fornecido para suportar a posição articulada do conjunto de perfuração quando forças rápidas forem exercidas sobre a inclinação, tal como durante as flutuações da face da ferramenta. Além disso, um restritor pode ser fornecido para reduzir ou controlar a taxa de inclinação. Assim, em vários aspectos, o conjunto de perfuração articula-se automaticamente em uma posição inclinada ou articulada quando o conjunto de perfuração não for girado e atinge automaticamente uma posição direta ou substancialmente reta quando o conjunto de perfuração for girado. Para efeitos desta divulgação, estacionário substancialmente rotativo significa que o conjunto de perfuração não é girado por meio de rotação da coluna de perfuração 148 a partir da superfície. A frase "estacionário substancialmente rotativo" e o termo estacionário são considerados equivalentes. Além disso, uma seção "reta" destina-se a incluir uma seção "substancialmente reta".

[0026] A descrição anterior é direcionada às modalidades e métodos exemplares. Várias modificações serão evidentes para os versados na técnica. Pretende-se que todas tais modificações dentro do escopo das reivindicações anexas sejam englobadas pela divulgação anterior. As palavras "compreende" e "compreender", tal como utilizadas nas reivindicações, devem ser interpretadas como significando "incluindo, mas não limitado a".

Claims

1. Aparelho para perfuração de seções curvas e retas de um furo de poço (101), compreendendo: um conjunto de perfuração (100) configurado para incluir uma broca (147) em uma extremidade da mesma que pode ser girada por um acionador (140) no conjunto de perfuração (100), o conjunto de perfuração (100) ainda configurado para ser conectado a um tubo de perfuração (148) que pode rodar a partir de um local de superfície, caracterizado pelo fato de que o conjunto de perfuração (100) ainda compreende: um eixo (143, 146), em que o eixo (143, 146) é acoplado ao acionador (140) e à broca (147); e um alojamento que compreende: uma seção superior (470) e uma seção inferior (160, 270); uma seção de mancal (145) na seção inferior (160, 270) que acopla rotativamente o eixo (143, 146) à seção inferior (160, 270); e um membro de articulação (210) entre a seção superior (470) e a seção inferior (160, 270) que acopla a seção superior (470) à seção inferior (160, 270), em que a seção inferior (160, 270) se inclina em relação à seção superior (470) sobre o membro de articulação (210)quando o tubo de perfuração (148) está rotativamente estacionário para permitir a perfuração de uma seção curva do poço (101); em que o eixo (143, 146) está disposto e configurado para ser girado pelo acionador (140)dentro da seção superior (470), a seção inferior (160, 270), a seção de mancal (145) e o membro de articulação (210); em que girar o tubo de perfuração (148) causa uma redução da inclinação entre a seção superior (470) e a seção inferior (160, 270) quando o tubo de perfuração (148) é girado para permitir a perfuração de uma seção mais reta do furo de poço (101).

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um batente final (280) que limita a inclinação para um ângulo selecionado.

3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a seção inferior (160, 270) do conjunto de perfuração (100) se inclina em torno de um membro de articulação (210) dentro de um plano selecionado, e em que o membro de articulação (210) é selecionado a partir de um grupo que consiste em: (i) um pino; e (ii) uma junta esférica.

4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de aplicação de força (450, 540) configurado para criar a inclinação.

5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de aplicação de força (450, 540) é selecionado de um grupo que consiste em: (i) uma mola (450) que aplica uma força na seção inferior (270); e (ii) um dispositivo hidráulico (540) que aplica uma força na seção inferior (270) em resposta a um diferencial de pressão.

6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que o membro de articulação (210) tem um eixo de articulação (212) localizado fora de um eixo longitudinal (214) do conjunto de perfuração (100) para iniciar a inclinação quando uma carga axial for aplicada no conjunto de perfuração (100).

7. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um amortecedor (240) que reduz a velocidade de inclinação.

8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o amortecedor (240) reduz a variação da inclinação quando o tubo de perfuração (148) está estacionário rotativamente.

9. Método de perfuração de poço (101), caracterizado pelo fato de que: transportar um conjunto de perfuração (100) para o furo de poço (101) por um tubo de perfuração (148) a partir de um local de superfície, o conjunto de perfuração (100) tendo uma broca (147) na sua extremidade, em que o conjunto de perfuração (100) inclui um acionador (140) que pode girar a broca (147), um eixo (143, 146), em que o eixo (143, 146) é acoplado ao acionador (140) e à broca (147); um alojamento que compreende: uma seção superior (470) e uma seção inferior (160, 270); um membro de articulação (210) entre a seção superior (470) e a seção inferior (160, 270) que acopla a seção superior (470) à seção inferior (160, 270), em que a seção inferior (160, 270) se inclina em relação à seção superior (470) sobre o membro de articulação (210)quando o tubo de perfuração (148) está estacionário rotativamente para permitir a perfuração de uma seção curva do poço (101); em que o eixo (143, 146) está disposto e configurado para ser girado pelo acionador (140) dentro da seção superior (470), da seção inferior (160, 270), da seção de mancal (145) e do membro de articulação (210); em que girar o tubo de perfuração (148) reduz a inclinação entre a seção superior (470) e a seção inferior (160, 270) para permitir a perfuração de uma seção mais reta do furo de poço (101); o método ainda compreendendo: manter o tubo de perfuração (148) rotativamente estacionário para permitir que a seção inferior (160, 270) incline em relação à seção superior (470) em torno do membro de articulação (210); e girar a broca (147) pelo acionador (140) para perfurar a seção curva do furo de poço (101).

10. Método, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que ainda: rodar o tubo de perfuração (148) para reduzir a inclinação e perfurar a seção mais reta aplicando peso na broca (147).

11. Método, de acordo com a reivindicação 9 ou 10, caracterizado pelo fato de que ainda: fornecer um batente final (280) no dispositivo de deflexão (120, 420) para limitar a inclinação para um ângulo selecionado durante a perfuração da seção curva.

12. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 11, caracterizado pelo fato de que ainda: proporcionar um amortecedor (240) que reduz a velocidade da inclinação quando o tubo de perfuração (148) está estacionário rotativamente.

13. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 9 a 12, caracterizado pelo fato de que ainda: aplicar uma força via um dispositivo de aplicação de força (450, 540) sobre a seção inferior (160, 270) para iniciar a inclinação quando o tubo de perfuração (148) está estacionário rotativamente.

14. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de aplicação de força (450, 540) é selecionado de um grupo que consiste em: (i) uma mola (450) que aplica uma força na seção inferior (160, 270); e (ii) um dispositivo hidráulico (540) que aplica uma força na seção inferior (160, 270) em resposta a uma diferença de pressão.

15. Métodos, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que compreende ainda proporcionar um estabilizador (150, 152) que é selecionado de um grupo que consiste em: (i) um estabilizador (150) abaixo do membro de articulação (210); (ii) um estabilizador (152) acima do membro de articulação (210); e (iii) um estabilizador (150) abaixo do membro de articulação (210) e um estabilizador (152) acima do membro de articulação (210).