BR112019017729B1 - Aparelho de cortador rotativo, sistema de perfuração, e, método para reduzir um tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido - Google Patents

Abstract

APARELHO DE CORTADOR ROTATIVO, SISTEMA DE PERFURAÇÃO, E, MÉTODO PARA REDUZIR UM TAMANHO DE OBJETOS SÓLIDOS CONTIDOS EM UM FLUIDO Um aparelho de cortador rotativo incluindo um alojamento tendo uma superfície interna de alojamento definindo um furo de alojamento, um eixo que se estende através do furo de alojamento tal que um espaço anular é proporcionado entre a superfície interna do alojamento e o eixo e pelo menos um cortador transportado no eixo. O eixo é rotativo em relação ao alojamento em torno de um eixo geométrico de eixo. O pelo menos um cortador se estende radialmente em direção à superfície interna do alojamento e é rotativo em relação ao alojamento em torno do eixo geométrico do eixo. Um método para reduzir um tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido, incluindo fornecer um aparelho de cortador rotativo, introduzir o fluido contendo os objetos sólidos no dispositivo de cortador rotativo, e girar um eixo e pelo menos um cortador para reduzir o tamanho dos objetos sólidos enquanto passando o fluido através do aparelho de cortador rotativo.

Description

CAMPO TÉCNICO

[001] Um aparelho de cortador rotativo e um método para reduzir o tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido.

FUNDAMENTOS

[002] Os objetos sólidos contidos em um fluido, tal como um fluido de perfuração, podem ser prejudiciais para as operações de perfuração conduzidas com um sistema de perfuração, porque tais objetos sólidos podem entupir ou de outro modo interferir com os componentes do sistema de perfuração. Por exemplo, uma broca de perfuração pode incluir portas que podem ficar obstruídas por objetos sólidos, como peças de elastômero, que se separam de uma seção de potência de um motor de perfuração de fundo de poço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[003] As modalidades serão agora descritas com referência às figuras anexas, nas quais: A Figura 1 é uma vista parcial cortada ilustrativa de componentes de um sistema de perfuração para uso na perfuração de um poço, incluindo uma coluna de perfuração, um motor de perfuração e uma broca de perfuração.

[004] A Figura 2 é uma vista em corte longitudinal de componentes de um sistema de perfuração para utilização na perfuração de um poço, incluindo componentes de um motor de perfuração de fundo de poço de curva ajustável e uma primeira modalidade exemplificativa de um aparelho de cortador rotativo.

[005] A Figura 3 é uma vista em corte longitudinal de componentes de um sistema de perfuração para utilização na perfuração de um poço, incluindo componentes de um motor de perfuração de fundo de poço de curva ajustável e a primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo.

[006] A Figura 4 é uma vista em corte longitudinal da primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo.

[007] A Figura 5 é uma vista de extremidade de um alojamento na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[008] A Figura 6 é uma vista em corte longitudinal do alojamento representado na Figura 5, ao longo da linha de corte 6-6 da Figura 5.

[009] A Figura 7 é uma vista ilustrativa de um conjunto compreendendo um eixo, um primeiro cortador e um segunde cortador na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0010] A Figura 8 é a Figura 8 é uma vista em corte transversal do conjunto representado na Figura 7.

[0011] A Figura 9 é uma vista em corte longitudinal do conjunto representado na Figura 4, ao longo da linha de corte 9-9 na Figura 8.

[0012] A Figura 10 é uma vista em corte transversal de um eixo na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0013] A Figura 11 é uma vista em corte longitudinal do eixo representado na Figura 10, ao longo da linha de corte 11-11 na Figura 10.

[0014] A Figura 12 é uma vista ilustrativa de uma chaveta de acionamento na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0015] A Figura 13 é uma vista ilustrativa de uma chaveta a prova de erro na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0016] A Figura 14 é uma vista ilustrativa de uma chaveta de acionamento na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0017] A Figura 15 é uma vista de extremidade de cortador helicoidal representada na Figura 14.

[0018] A Figura 16 é uma vista ilustrada de um cortador lateral na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0019] A Figura 17 é uma vista de extremidade de cortador lateral representado na Figura 16.

[0020] A Figura 18 é uma vista ilustrada de um espaçador exemplificativo na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0021] A Figura 19 é uma vista ilustrada de uma mola de disco Belleville na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0022] A Figura 20 é uma vista lateral da mola de disco Belleville representada na Figura 20.

[0023] A Figura 21 é uma vista ilustrada de uma porca de travamento na primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo representado na Figura 4.

[0024] A Figura 22 é uma vista em corte longitudinal da porca de travamento representada na Figura 22.

[0025] A Figura 23 é uma vista em corte longitudinal parcial dos componentes de uma segunda modalidade exemplificativa de um aparelho de cortador rotativo.

[0026] A Figura 24 é uma vista em corte longitudinal parcial dos componentes de uma terceira modalidade exemplificativa de um aparelho de cortador rotativo.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0027] Esta descrição é dirigida, em parte, a um aparelho de cortador rotativo e a um método para reduzir o tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido para evitar ou mitigar efeitos prejudiciais ao equipamento como um motor de fundo de poço que pode resultar da presença de tais objetos sólidos no fluido.

[0028] O aparelho de cortador rotativo e o método podem ser utilizados em qualquer ambiente adequado em que seja necessário ou desejável reduzir o tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido.

[0029] Como um exemplo não limitativo, o aparelho de cortador rotativo pode ser incluído como um componente de um aparelho que está configurado para ser inserido num poço, em cujo caso o aparelho pode ser qualquer aparelho adequado que possa ser inserido em um poço para qualquer finalidade. Como exemplos não limitativos, o aparelho pode ser um aparelho para uso em perfuração, completação, manutenção, perfilagem ou levantamento de um poço.

[0030] Como exemplo não limitativo, o aparelho pode ser um sistema de perfuração para uso na perfuração de um poço. Como exemplos não limitativos, um sistema de perfuração pode compreender um tubo de perfuração, um motor de perfuração de fundo de poço, um aparelho de perfuração dirigível rotativo, uma turbina, um martelo alternativo e/ou qualquer outra estrutura, dispositivo ou aparelho que possa ser utilizado na perfuração de um poço.

[0031] Como exemplo não limitativo, um sistema de perfuração pode ter uma extremidade proximal e uma extremidade distal. Uma broca de perfuração pode estar localizada axialmente na extremidade distal do sistema de perfuração. Um motor de perfuração de fundo de poço pode estar localizado axialmente entre a extremidade proximal e a extremidade distal do sistema de perfuração. O motor de perfuração de fundo de poço pode compreender uma seção de potência. Durante a utilização, um fluido, tal como um fluido de perfuração, pode circular através do sistema de perfuração desde a extremidade proximal até à extremidade distal. O aparelho de cortador rotativo pode ser incluído como um componente do sistema de perfuração para reduzir o tamanho de objetos sólidos que podem estar contidos no fluido que é circulado através do sistema de perfuração.

[0032] Num exemplo particular não limitativo, a seção de potência de um motor de perfuração de fundo de poço pode compreender um estator e um rotor. O aparelho de cortador rotativo pode estar localizado axialmente entre a seção de potência do motor de perfuração do fundo de poço e a broca de perfuração, para que os objetos sólidos, tais como peças de elastômero, que se separam da seção de potência, possam ser reduzidos antes de atingirem a broca de perfuração. Em tais circunstâncias, o aparelho de cortador rotativo pode estar localizado axialmente em qualquer posição entre a seção de potência do motor de perfuração de fundo de poço e a broca de perfuração. Como um primeiro exemplo não limitativo, o aparelho de cortador rotativo pode ser localizado axialmente imediatamente distal da seção de potência. Como um segundo exemplo não limitativo, o motor de perfuração de fundo de poço pode ainda compreender uma seção de transmissão que está localizada axialmente distal da seção de potência e o aparelho de cortador rotativo pode estar localizado distal da seção de transmissão. Como um terceiro exemplo não limitativo, o motor de perfuração de fundo pode ainda compreender uma seção de mancal que está localizada axialmente distal da seção de potência e/ou a seção de transmissão e o aparelho de cortador rotativo pode ser localizado axialmente distal da seção de mancal.

[0033] O aparelho de cortador rotativo pode ser incluído como um componente de um aparelho, tal como um sistema de perfuração de qualquer maneira adequada. Como um primeiro exemplo não limitativo, o aparelho de cortador rotativo pode ser um componente separado que é incorporado num sistema de perfuração. O aparelho de cortador rotativo como componente separado pode ser incorporado ao sistema de perfuração de qualquer maneira adequada, incluindo exemplos não limitativos por uma ou mais conexões roscadas, por soldadura, por fixadores e/ou por um ajuste de interferência. Como um segundo exemplo não limitativo, o aparelho de cortador rotativo pode ser integral com o sistema de perfuração ou com um componente do sistema de perfuração.

[0034] O aparelho de cortador rotativo compreende um alojamento, um eixo e pelo menos um cortador.

[0035] O alojamento tem uma extremidade proximal, uma extremidade distal e uma superfície interna do alojamento. A superfície interna do alojamento define um orifício de alojamento que se estende através do alojamento desde a extremidade proximal até a extremidade distal. O furo do alojamento possui um diâmetro interno do alojamento. O alojamento pode compreender, consistir ou consistir essencialmente em qualquer estrutura que seja capaz de proporcionar o furo do alojamento. O alojamento pode compreender um único componente de alojamento unitário ou o alojamento pode compreender uma pluralidade de componentes de alojamento que estão ligados entre si.

[0036] O eixo tem uma extremidade proximal e uma extremidade distal. O eixo se estende através do furo do alojamento, de tal modo que um espaço anular é fornecido no furo do alojamento entre a superfície interna do alojamento e o eixo. O eixo tem um eixo geométrico de eixo. O eixo é rotativo em relação ao alojamento em torno do eixo geométrico do eixo na direção de rotação do eixo. O eixo pode compreender, consistir ou consistir essencialmente em qualquer estrutura que seja capaz de executar as funções do eixo. O eixo pode compreender um único componente de eixo unitário ou o eixo pode compreender uma pluralidade de componentes de eixo que estão conectados entre si. O eixo pode ser sólido ou o eixo pode definir um furo do eixo. O alojamento e o eixo são configurados de modo que pelo menos uma porção de um fluido que passa pelo furo do alojamento passe através do espaço anular.

[0037] O eixo tem um diâmetro de eixo. O diâmetro do eixo pode ser constante ou pode variar axialmente entre a extremidade proximal e a extremidade distal do eixo.

[0038] Pelo menos um cortador é transportado no eixo. O único ou a pluralidade de cortadores são rotativos em relação ao alojamento em torno do eixo geométrico do eixo. O único ou a pluralidade de cortadores são transportados no eixo de modo que o cortador ou os cortadores se estendam radialmente em direção à superfície interna do alojamento.

[0039] Um cortador pode contribuir para reduzir o tamanho de objetos sólidos que estão contidos em um fluido passando através do espaço anular pelo movimento de rotação de cortador contra os objetos sólidos à medida que os objetos sólidos passam pelo espaço anular. Este movimento de rotação de cortador pode contribuir para reduzir o tamanho de objetos sólidos transmitindo uma ação de corte, cisalhamento, picotamento, esmerilhamento ou outra ação de corte adequada aos objetos sólidos.

[0040] Um cortador pode ser transportado no eixo de qualquer maneira que permita que o cortador gire em relação ao alojamento. Um cortador pode ser integral com o eixo ou um cortador pode ser conectado e/ou montado no eixo de qualquer maneira adequada. Um cortador pode compreender um único componente de cortador unitário ou um cortador pode compreender uma pluralidade de componentes de cortador que estão conectados juntos.

[0041] Um cortador pode compreender, consistir ou consistir essencialmente em qualquer estrutura, dispositivo ou aparelho e pode ter qualquer forma e/ou configuração que seja capaz de proporcionar uma ação de corte adequada à medida que gira. Um cortador tem uma dimensão radial e uma dimensão axial. Como exemplos não limitativos, um cortador pode ser formado geralmente como um disco, um cilindro, um cone, um cone truncado, ou como qualquer outra forma adequada.

[0042] Um cortador pode fornecer uma ação de corte adequada de qualquer maneira adequada. Como exemplos não limitativos, um cortador pode compreender um cortador abrasivo e/ou um cortador dentado.

[0043] Um cortador abrasivo pode compreender qualquer material abrasivo ou combinação de materiais que seja capaz de facilitar uma ação de corte adequada de cortador. Como um exemplo não limitativo, um cortador abrasivo pode compreender grãos abrasivos adequados. O material abrasivo pode ser configurado de qualquer maneira adequada para facilitar uma ação de corte adequada de cortador nos objetos sólidos que estão contidos no fluido. Como um exemplo não limitativo, os grãos abrasivos podem ser ligados num material de matriz adequado. Exemplos não limitativos de materiais de grão abrasivos incluem diamante, óxido de alumínio, cerâmica, carabina de silício, óxido de zircônio, nitreto de boro cúbico, carboneto de tungstênio ou qualquer outro material que seja capaz de cortar os objetos sólidos. Exemplos não limitativos de materiais de matriz incluem resina, epóxi, borracha, metal e/ou vidro, ou qualquer outro material que seja capaz de fornecer uma matriz adequada para os grãos abrasivos.

[0044] Um cortador dentado pode compreender um dente de corte ou qualquer número de uma pluralidade de dentes de corte. O cortador dentado e/ou um dente de corte ou uma pluralidade de dentes de corte podem ser construídos de qualquer material ou combinação de materiais que seja capaz de facilitar uma ação de corte adequada de cortador nos objetos sólidos que estão contidos no fluido. Como exemplos não limitativos, o cortador dentado e/ou um dente de corte ou uma pluralidade de dentes de corte podem ser construídos de um aço adequado, aço inoxidável e/ou aço de liga. O dente de corte ou a pluralidade de dentes de corte podem ser configurados de qualquer maneira adequada para facilitar uma ação de corte adequada de cortador. Como exemplos não limitativos, o dente de corte ou a pluralidade de dentes de corte podem ter qualquer característica de forma, largura, espaçamento, frequência, profundidade, ângulo de inclinação, ângulo de folga, assentamento, entalhe, passo e/ou outras características adequadas. O dente de corte ou a pluralidade de dentes de corte num cortador dentado podem ser dispostos de qualquer maneira adequada no cortador. Como um exemplo não limitativo, uma pluralidade de dentes de corte num cortador dentado pode ser espaçada circunferencialmente em torno de cortador. Uma pluralidade de dentes de corte pode ser espaçada circunferencialmente em torno de um cortador de maneira uniforme ou irregular.

[0045] Como primeiro exemplo não limitativo, um cortador pode ser um cortador helicoidal. Um cortador helicoidal pode geralmente ter uma dimensão radial e uma dimensão axial significativa. Como exemplos não limitativos, um cortador helicoidal pode geralmente ter a forma de um cilindro, um cone ou um cone truncado. Um cortador helicoidal pode compreender um dente de corte helicoidal ou qualquer número de uma pluralidade de dentes de corte helicoidal. O único ou a pluralidade de dentes de corte helicoidais pode ter qualquer característica de forma, largura, espaçamento, frequência, profundidade, ângulo de inclinação, ângulo de folga, assentamento, entalhe, passo, ângulo de espiral e/ou outra característica adequada. A única ou a pluralidade de dentes de corte helicoidais pode espiralar em direção à extremidade distal do alojamento para um comprimento axial dos dentes de corte helicoidais. A única ou a pluralidade de dentes de corte helicoidais pode espiralar por toda ou por uma porção da dimensão axial de cortador helicoidal. Uma pluralidade de dentes de corte helicoidais pode ser espaçada circunferencialmente em torno de um cortador helicoidal de maneira uniforme ou irregular.

[0046] O único ou a pluralidade de dentes de corte helicoidais pode espiralar na direção helicoidal esquerda ou na direção helicoidal direita em direção à extremidade distal do eixo. A direção helicoidal dos dentes de corte helicoidais pode ser a mesma que a direção de rotação do eixo ou pode ser oposta à direção de rotação do eixo.

[0047] Como um segundo exemplo não limitativo, um cortador pode ser um cortador transversal. Um cortador transversal pode geralmente ter uma dimensão radial e uma dimensão axial mínima. Como exemplo não limitativo, um cortador transversal pode geralmente ter a forma de um disco. Um cortador transversal pode compreender um dente de corte transversal ou qualquer número de uma pluralidade de dentes de corte transversal. O único ou a pluralidade de dentes de corte transversais pode ter qualquer característica de forma, largura, espaçamento, frequência, profundidade, ângulo de inclinação, ângulo de folga, assentamento, entalhe e/ou outra característica adequada. O único ou a pluralidade de dentes de corte transversais pode ser disposta em um plano de corte. O plano de corte pode ser perpendicular ou substancialmente perpendicular ao eixo geométrico do eixo. Uma pluralidade de dentes de corte transversais pode ser espaçada circunferencialmente em torno de um cortador transversal de maneira uniforme ou irregular.

[0048] Uma folga radial de cortador pode ser fornecida entre um cortador e a superfície interna do alojamento. A folga radial de cortador pode geralmente facilitar a redução do tamanho dos objetos sólidos que estão contidos no fluido que passa através do espaço anular, enquanto permite que o fluido passe através do espaço anular. A folga radial de cortador pode ser mínima se o cortador compreender folgas ou permitir que o fluido passe pelo cortador e através do espaço anular substancialmente desimpedido.

[0049] A folga radial de cortador de um cortador pode ser constante ou variável na direção axial. Uma folga radial de cortador variável na direção axial pode ser proporcionada de qualquer maneira adequada. Como um primeiro exemplo não limitativo, o diâmetro do furo de alojamento adjacente a um cortador pode ser variável na direção axial. Como um segundo exemplo não limitativo, um cortador pode ter uma dimensão radial variável na direção axial.

[0050] Como um exemplo não limitativo, a folga radial de cortador de um cortador com uma dimensão axial significativa pode diminuir axialmente em direção à extremidade distal do alojamento ao longo de pelo menos uma porção do comprimento axial de cortador ou dos dentes de cortador até uma folga radial de cortador mínima. A redução do tamanho dos objetos sólidos em circunstâncias de uma folga radial de cortador variável pode possivelmente ser auxiliada pelo fornecimento de uma folga radial de cortador variável que reduz a folga radial de cortador mínima, que pode funcionar para guiar ou afunilar o fluido em direção à folga radial de cortador mínima.

[0051] Como um exemplo particular não limitativo, uma folga radial de cortador para um cortador helicoidal pode diminuir axialmente em direção à extremidade distal do alojamento ao longo de pelo menos uma porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais até uma folga radial de cortado mínima. Como exemplos não limitativos, a diminuição na folga radial de cortador pode ser causada por uma diminuição axial no diâmetro interno do alojamento adjacente a pelo menos a porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais em direção à extremidade distal do alojamento, e/ou por um aumento axial na dimensão radial de cortador helicoidal e/ou o diâmetro do eixo geométrico ao longo de pelo menos a porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais em direção à extremidade distal do alojamento.

[0052] Uma ou mais superfícies de cisalhamento podem ser fornecidas adjacentes a um cortador. Uma superfície de cisalhamento pode geralmente ajudar na redução do tamanho dos objetos sólidos que estão contidos no fluido que passa através do espaço anular. Uma superfície de cisalhamento pode ser fornecida de qualquer maneira adequada. Como exemplo não limitativo, uma superfície de cisalhamento pode ser uma superfície que não gira com o cortador, tal como uma superfície proporcionada por ou associada ao alojamento. Uma superfície de cisalhamento pode ser paralela ou substancialmente paralela a um plano de corte de um cortador. A folga axial do cortador pode ser fornecida entre um cortador e a superfície de cisalhamento. A folga axial do cortador pode ser mínima se o cortador compreender folgas ou permitir que o fluido passe pelo cortador e pela superfície de cisalhamento e através do espaço anular substancialmente desimpedido.

[0053] Como um exemplo particular não limitativo, uma superfície de cisalhamento pode ser fornecida adjacente a um cortador transversal. A superfície de cisalhamento pode ter um plano de superfície de cisalhamento que é substancialmente paralelo ao plano de corte do cortador transversal. Uma folga axial de cortador pode ser fornecida entre o cortador transversal e a superfície de cisalhamento. O alojamento pode compreender um ou qualquer número de uma pluralidade de projeções de alojamento que podem proporcionar a superfície de cisalhamento. Uma pluralidade de projeções de alojamento pode ser espaçada circunferencialmente em torno da superfície interna do alojamento. Uma ou mais folgas podem ser proporcionadas numa projeção de alojamento ou entre projeções de alojamento adjacentes de uma pluralidade de projeções de alojamento. A uma ou mais folgas podem ajudar a permitir que o fluido se mova além do cortador e da superfície de cisalhamento e através do espaço anular.

[0054] A superfície interna do alojamento pode ser geralmente suave. Alternativamente, toda ou uma porção da superfície interna do alojamento pode ser contornada e/ou pode compreender ou definir um ou qualquer número de uma pluralidade de cortadores de alojamento. Como exemplos não limitativos, toda ou uma porção da superfície interna do alojamento pode compreender um ou qualquer número de uma pluralidade de descontinuidades de alojamento, texturas de alojamento, cortadores de alojamento abrasivos e/ou cortadores de alojamentos dentados, que podem ser configurados ou dispostos em qualquer maneira que facilite uma ação de corte adequada dos cortadores que são transportados no eixo. Como exemplos não limitativos, uma ou uma pluralidade de descontinuidades de alojamento e/ou cortadores de alojamento podem ser dispostas transversalmente ao eixo geométrico do eixo ou podem espiralar em direção à extremidade distal do alojamento em uma direção helicoidal. A direção helicoidal das descontinuidades do alojamento e/ou dos cortadores da alojamento pode ser na mesma direção ou direção oposta à direção helicoidal dos dentes de corte helicoidais de um cortador helicoidal que é transportada no eixo. Uma superfície interna do alojamento contornado e/ou um ou mais cortadores de alojamento podem complementar a ação de corte do um ou da pluralidade de cortadores que são transportados no eixo.

[0055] Como indicado anteriormente, o aparelho de cortador rotativo compreende pelo menos um cortador que é transportado no eixo. O aparelho de cortador rotativo pode, por conseguinte, compreender uma ou uma pluralidade de cortadores que são transportados no eixo. Uma pluralidade de cortadores que são transportados no eixo podem ser idênticos ou semelhantes uns aos outros ou alguns ou todos da pluralidade de cortadores podem ser diferentes um do outro. Uma pluralidade de cortadores pode ser disposta para estar axialmente localizada em relação uma à outra em qualquer ordem ou configuração.

[0056] Como um exemplo não limitativo, o aparelho de cortador rotativo pode compreender um primeiro cortador e um segundo cortador, em que o primeiro cortador e o segundo cortador podem compreender, consistir em, ou consistir essencialmente em qualquer estrutura, dispositivo ou aparelho e podem, cada um, ter qualquer forma e/ou configuração que seja capaz de proporcionar uma ação de corte adequada à medida que gira.

[0057] Num exemplo particular não limitativo, o primeiro cortador pode ser um cortador helicoidal como anteriormente descrito, compreendendo um ou qualquer número de uma pluralidade de dentes de corte helicoidais espaçados circunferencialmente em torno do primeiro cortador e o segundo cortador pode ser um cortador transversal como descrito anteriormente compreendendo um ou qualquer número de uma pluralidade de dentes de corte transversal espaçados circunferencialmente em torno do segundo cortador.

[0058] No exemplo particular não limitativo, o segundo cortador pode estar localizado axialmente entre o primeiro cortador e a extremidade distal do alojamento ou o segundo cortador pode estar localizado axialmente entre o primeiro cortador e a extremidade proximal do alojamento.

[0059] No exemplo particular não limitativo, o um ou uma pluralidade de dentes de corte helicoidais do primeiro cortador pode espiralar em direção à extremidade distal do alojamento para um comprimento axial dos dentes de corte helicoidais. Uma pluralidade de dentes de corte helicoidais do primeiro cortador pode ser espaçada circunferencialmente em torno de um primeiro cortador de maneira uniforme ou irregular.

[0060] No exemplo particular não limitativo, o único ou uma pluralidade de dentes de corte transversal do segundo cortador podem ser dispostos num plano de corte. O plano de corte pode ser substancialmente perpendicular ao eixo geométrico do eixo. Uma pluralidade de dentes de corte transversais do segundo cortador pode ser espaçada circunferencialmente em torno do segundo cortador transversal de maneira uniforme ou irregular. Os dentes de corte helicoidais do primeiro cortador podem espiralar em direção à extremidade distal do eixo em uma direção helicoidal que é na mesma direção ou na direção oposta à direção de rotação do eixo.

[0061] No exemplo particular não limitativo, uma folga radial do primeiro cortador pode ser proporcionada entre o primeiro cortador e a superfície interna do alojamento. A folga radial do primeiro cortador pode ser constante ou variável. No caso de uma folga radial do primeiro cortador variável, a folga radial do primeiro cortador pode diminuir axialmente em direção à extremidade distal do alojamento ao longo de pelo menos uma porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais do primeiro cortador até uma folga radial do primeiro cortador mínima. O diâmetro do furo de alojamento adjacente a pelo menos a porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais do primeiro cortador pode diminuir axialmente e/ou a dimensão radial do primeiro cortador e/ou o diâmetro do eixo pode aumentar axialmente em direção à extremidade distal do alojamento para fazer com que a folga radial do primeiro cortador diminua até a folga radial do primeiro cortador mínima. Um folga radial do primeiro cortador variável e uma folga radial mínima do primeiro cortador podem possivelmente ajudar na redução do tamanho dos objetos sólidos, permitindo que o fluido passe através do espaço anular.

[0062] No exemplo particular não limitativo, uma folga radial do segundo cortador pode ser proporcionada entre o segundo cortador e a superfície interna do alojamento. A folga radial do segundo cortador pode ser mínima se o segundo cortador compreender folgas ou permitir que o fluido passe pelo segundo cortador e através do espaço anular substancialmente desimpedido.

[0063] No exemplo particular não limitativo, o aparelho de cortador rotativo pode compreender uma superfície de cisalhamento adjacente ao segundo cortador. A superfície de cisalhamento pode ter um plano de superfície de cisalhamento que é substancialmente paralelo ao plano de corte do segundo cortador. Uma folga axial de segundo cortador pode ser fornecida entre o segundo cortador e a superfície de cisalhamento. A folga axial do segundo cortador pode ser mínima se o segundo cortador compreender folgas ou permitir que o fluido passe pelo segundo cortador e pela superfície de cisalhamento e através do espaço anular substancialmente desimpedido.

[0064] No exemplo particular não limitativo, o alojamento pode compreender um ou qualquer número de uma pluralidade de projeções de alojamento espaçadas circunferencialmente em torno da superfície interna do alojamento. Uma ou uma pluralidade de folgas podem ser proporcionadas numa projeção de alojamento ou entre projeções de alojamento adjacentes de uma pluralidade de projeções de alojamento. A única projeção de alojamento ou a pluralidade de projeções de alojamento podem fornecer a superfície de cisalhamento.

[0065] Um método para reduzir um tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido pode ser realizado usando um aparelho de cortador rotativo. O método pode ser realizado utilizando o aparelho de cortador rotativo aqui descrito ou utilizando qualquer outro aparelho de cortador rotativo adequado compreendendo um alojamento, um eixo e pelo menos um cortador.

[0066] Num exemplo não limitativo, o método para reduzir um tamanho de objetos sólidos contidos num fluido pode compreender a introdução do fluido contendo os objetos sólidos num espaço anular e a rotação de uma ou de uma pluralidade de cortadores no espaço anular a fim de reduzir o tamanho dos objetos sólidos, permitindo que o fluido passe através do espaço anular.

[0067] Num exemplo particular não limitativo, o método para reduzir um tamanho de objetos sólidos contidos num fluido pode compreender proporcionar um alojamento tendo uma extremidade proximal, uma extremidade distal e uma superfície interna de alojamento, em que a superfície interna do alojamento define um furo de alojamento que se estende através do alojamento desde a extremidade proximal até a extremidade distal, proporcionando um eixo que se estende através do furo do alojamento de tal modo que seja proporcionado um espaço anular no furo do alojamento entre a superfície interna do alojamento e o eixo, em que o eixo tem um eixo geométrico, em que o eixo é rotativo em relação ao alojamento em torno do eixo geométrico do eixo, proporcionando pelo menos um cortador transportado no eixo, em que pelo menos um cortador é rotativo em relação ao alojamento em torno do eixo geométrico do eixo, e em que o pelo menos um cortador se estende radialmente em direção à superfície do alojamento interior, introduzindo um fluido contendo objetos sólidos no espaço anular na extremidade proximal do alojamento, e girar o eixo e o pelo menos um cortador de modo a reduzir o tamanho dos objetos sólidos enquanto passa o fluido através do espaço anular para a extremidade distal do alojamento.

[0068] O método para reduzir um tamanho de objetos sólidos em um fluido pode ser usado em quaisquer circunstâncias nas quais seja necessário ou desejável reduzir o tamanho de objetos sólidos. Os objetos sólidos podem ser preexistentes num fluido ou numa lama compreendendo um fluido e os objetos sólidos podem ser preparados de modo a usar o método.

[0069] O método para reduzir um tamanho de objetos sólidos num fluido pode ser utilizado em qualquer ambiente adequado e/ou com qualquer configuração adequada do aparelho. O método pode ser usado para tratar e/ou remediar fluidos e/ou sólidos. O fluido pode ser qualquer substância em um estado fluido, como um líquido ou um gás. Os objetos sólidos podem ser qualquer substância em um estado sólido ou semissólido.

[0070] Como exemplo não limitativo, o método pode ser usado para reduzir o tamanho de objetos sólidos em um fluido que circula através de um sistema de perfuração. O sistema de perfuração pode compreender um motor de perfuração de fundo de poço. O motor de perfuração de fundo de poço pode compreender uma seção de potência. A seção de potência pode compreender um estator e um rotor. O estator e/ou o rotor podem compreender um elastômero para proporcionar uma vedação entre o estator e o rotor. O fluido pode compreender um fluido de perfuração que é circulado através do sistema de perfuração. Os objetos sólidos podem compreender peças de elastômero que se separam da seção de potência do motor de perfuração de fundo de poço durante a utilização do sistema de perfuração. Adicionalmente ou alternativamente, os objetos sólidos podem compreender outros detritos que podem estar contidos no fluido de perfuração.

[0071] Uma broca de perfuração pode estar localizada axialmente em uma extremidade distal do sistema de perfuração. O método pode ser usado para reduzir o tamanho dos objetos sólidos que se separam da seção de potência do motor de perfuração de fundo de poço antes dos objetos sólidos atingirem a broca de perfuração. Como resultado, o método pode ser executado depois que o fluido é circulado através da seção de potência, mas antes que o fluido seja circulado através da broca de perfuração.

[0072] As Figuras 1-24 são apenas exemplificativas. O aparelho de cortador rotativo e o processo podem ser utilizados em qualquer aparelho adequado e em qualquer aplicação adequada.

[0073] Na descrição das modalidades exemplificativas que se seguem, as características que são idênticas ou equivalentes nas modalidades exemplificativas podem ser identificadas com os mesmos números de referência.

[0074] Com referência à Figura 1, os componentes de um sistema de perfuração (10) para utilização na perfuração de um poço (não mostrado), incluindo um motor de perfuração de fundo de poço exemplificativo (20), estão representados numa vista cortada parcial ilustrativa. O motor de perfuração compreende uma seção de potência (22) e uma seção de mancal (26). A seção de mancal (26) é axialmente distal à seção de potência (22). Uma ou mais seções do motor de perfuração (20) podem ser interpostas axialmente entre a seção de potência (22) e a seção de mancal (26). Conforme ilustrado na Figura 1, o motor de perfuração (20) compreende ainda uma seção de transmissão (24) que é interposta axialmente entre a seção de potência (22) e a seção de mancal (26). Estas seções do motor de perfuração (20) constituem componentes de um conjunto propulsor que utiliza energia fluida para girar uma broca de perfuração (28). Uma coluna de perfuração (70) é conectada direta ou indiretamente com a extremidade proximal da seção de potência (22).

[0075] O motor de perfuração (20), a broca de perfuração (28) e a coluna de perfuração (70) são componentes do sistema de perfuração (10). O sistema de perfuração (10) tem uma extremidade distal (12). A broca de perfuração (28) está axialmente localizada na extremidade distal (12) do sistema de perfuração (10).

[0076] As seções do motor de perfuração (20) estão contidas dentro de um alojamento de motor tubular (30).

[0077] Conforme ilustrado na Figura 1, o alojamento de motor (30) compreende uma pluralidade de seções de alojamento de motor conectadas em conjunto com conexões roscadas, incluindo um alojamento de potência tubular (32) para a seção de potência (22), um alojamento de transmissão tubular (34) para a seção de transmissão (24) e um alojamento de mancal tubular (36) para a seção de mancal (26).

[0078] O alojamento de potência (32) pode compreender uma pluralidade de componentes de alojamento de potência que juntos fornecem o alojamento de potência (32), ou o alojamento de potência (32) pode ser um alojamento de potência unitário (32) que é formado de um único componente de alojamento de potência.

[0079] O alojamento de transmissão (34) pode compreender uma pluralidade de componentes do alojamento de transmissão que juntos fornecem o alojamento de transmissão (34), ou o alojamento de transmissão (34) pode ser um alojamento de transmissão unitário (34) que é formado de um único componente de alojamento de transmissão.

[0080] O alojamento de mancal (36) pode compreender uma pluralidade de componentes de alojamento de mancal que juntos proporcionam o alojamento de mancal (36), ou o alojamento de mancal (36) pode ser um alojamento de mancal unitário (36) que é formado a partir de um único componente de alojamento de mancal.

[0081] A seção de potência (22) do motor de perfuração (20) compreende um estator (50) e um rotor (52). O estator (50) está conectado firmemente com o alojamento de potência (32), e o rotor (52) é rotativo dentro do estator (50) em resposta a um fluido de perfuração (não mostrado) circulando através do sistema de perfuração (10) para a extremidade distal (12) do sistema de perfuração (10), incluindo através da seção de potência (22). A broca de perfuração (28) compreende portas (não mostradas) que permitem que o fluido de perfuração seja expelido do sistema de perfuração (10) e seja circulado de volta à superfície do solo através de um espaço anular (não mostrado) que é formado entre o poço e o sistema de perfuração (10) durante a perfuração do poço. As portas também ajudam na limpeza de detritos da extremidade do poço porque o fluido de perfuração é expelido das portas a uma velocidade relativamente alta.

[0082] Conforme ilustrado na Figura 1, a seção de potência (22) é uma seção de potência do tipo Moineau na qual o estator (50) e o rotor (52) são lobados. O rotor (52) tem um lobo a menos do que o estator (50) e roda de maneira excêntrica no estator (50). Como mostrado na Figura 1, o estator (50) é revestido com um elastômero (53), que fornece uma vedação entre o estator (50) e o rotor (52) e acomoda o movimento excêntrico do rotor (52) dentro do estator (50).

[0083] A seção de transmissão (24) converte o movimento excêntrico do rotor (52) para a rotação concêntrica de um eixo de acionamento (54) dentro da seção de mancal (26). A seção de transmissão (24) também transmite a potência de acionamento rotacional da seção de potência (22) para a seção de mancal (26).

[0084] Conforme ilustrado na Figura 1, a seção de transmissão (24) compreende o alojamento de transmissão (34) e um membro de transmissão ou eixo de transmissão (60) que estão conectados entre o rotor (52) e o eixo de acionamento (54) de modo que a rotação excêntrica do rotor (52) resulta na rotação concêntrica do eixo de transmissão (60) e a rotação do eixo de transmissão (60) provoca a rotação do eixo de acionamento (54).

[0085] Como representado na Figura 1, a seção de mancal (26) compreende o alojamento de mancal (36), o eixo de acionamento (54) (não mostrado na Figura 1) compreendendo um ou mais rolamentos axiais e rolamentos radiais que suportam rotativamente o eixo de acionamento (54) dentro do alojamento (30). Conforme ilustrado na Figura 1, a seção de mancal (26) também compreende um estabilizador (56) que está conectado de maneira roscada com o exterior do alojamento de mancal (36).

[0086] Conforme ilustrado na Figura 1, a broca de perfuração (28) está conectada direta ou indiretamente com a extremidade distal do eixo de acionamento (54), de modo que a rotação do eixo de acionamento (54) cause a rotação da broca de perfuração (28).

[0087] O motor de perfuração (20) tem um eixo primário (72) e o eixo de acionamento (54) tem um eixo geométrico do eixo de transmissão (74). Como representado na Figura 1, o eixo geométrico do eixo de transmissão (74) é oblíquo em relação ao eixo primário (72), de modo que há uma “curva” no motor de perfuração (20). A curva no motor de perfuração (20) pode ser proporcionada por uma curva no exterior do alojamento (30), por uma curva no interior do alojamento (30), por uma articulação do eixo de acionamento (54) dentro do alojamento (30), ou de qualquer outro modo adequado. A curva no motor de perfuração (20) pode ser fixa (isto é, não ajustável) ou pode ser ajustável.

[0088] Um problema potencial com o motor de perfuração (20) representado na Figura 1 é que o elastômero (53) que alinha o estator (50) pode se deteriorar ou ficar danificado durante a utilização do motor de perfuração (20) e objetos sólidos compreendendo pedaços de elastômero (53) pode ser separado da seção de potência (22) do motor de perfuração (20). Tais objetos sólidos podem ficar entranhados no fluido de perfuração e podem circular com o fluido de perfuração através do sistema de perfuração (10) em direção à extremidade distal (12) do sistema de perfuração (10) e à broca de perfuração (28). Dependendo do tamanho dos objetos sólidos, as portas na broca de perfuração podem ficar bloqueadas e/ou entupidas pelos objetos sólidos, o que pode inibir a circulação do fluido de perfuração através do sistema de perfuração (10), pode afetar negativamente o desempenho do sistema de perfuração (10), e/ou pode causar falha do sistema de perfuração (10) ou componentes do sistema de perfuração (10).

[0089] O elastômero (53) pode compreender, consistir em, ou consistir essencialmente em qualquer material natural ou artificial adequado que exiba uma elasticidade semelhante à da borracha. Como um exemplo não limitativo, o elastômero (53) pode compreender, consistir em, ou consistir essencialmente num material de borracha nitrílica, incluindo como exemplos não limitativos, borracha de nitrila-butadieno (NBR) e/ou borracha de nitrila butadieno hidrogenada (HNBR). Materiais de borracha nitrílica são geralmente relativamente resistentes a hidrocarbonetos e outros produtos químicos, têm uma resistência ao desgaste relativamente alta (por exemplo, até cerca de 90 Shore A), têm resistência superior, mas flexibilidade relativamente baixa. Como resultado, os materiais de borracha nitrílica tendem a manter sua forma sob tensão, são relativamente resistentes à compressão e/ou compressão, e são relativamente suscetíveis à perfuração e ao corte.

[0090] Com referência à Figura 2, os componentes de um sistema de perfuração (10) incluindo componentes de um motor de perfuração de fundo de poço de curva ajustável (20) e uma primeira modalidade exemplificativa de um aparelho de cortador rotativo (80) são representados numa vista em corte longitudinal. Como representado na Figura 2, o aparelho de cortador rotativo (80) está localizado axialmente entre a seção de transmissão (24) e a seção de mancal (26) do motor de perfuração (20). Como representado na Figura 2, a seção de mancal (26) inclui um conjunto de rolamentos (82) compreendendo um ou mais rolamentos axiais e rolamentos radiais que suportam rotativamente o eixo de acionamento (54) dentro do alojamento (30). A seção de potência (22) do motor de perfuração (20) e a broca de perfuração (28) não são mostradas na Figura 2. Como representado na Figura 2, a dobra ajustável no motor de perfuração (20) pode ser ajustada girando um colar excêntrico (84) no alojamento do motor (30).

[0091] Com referência à Figura 3, os componentes de um sistema de perfuração (10) incluindo componentes de um motor de perfuração de fundo de poço de curva fixa (20) e a primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo (80) são representados numa vista em corte longitudinal. Como representado na Figura 3, o aparelho de cortador rotativo (80) está localizado axialmente entre a seção de transmissão (24) e a seção de mancal (26) do motor de perfuração (20). Como nos sistemas de perfuração (10) representados nas Figuras 1 e 2, o conjunto de mancal (82) suporta rotativamente o eixo de acionamento (54) dentro do alojamento (30). A seção de potência (22) do motor de perfuração (20) e a broca de perfuração (28) não são mostradas na Figura 3. Como representado na Figura 3, a dobra fixa no motor de perfuração (20) é fornecida por uma dobra em um componente do alojamento de motor (30) ou por uma conexão excêntrica entre os componentes do alojamento de motor (30).

[0092] Referindo-se às Figuras 4-22, a primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo (80) e seus componentes estão representados em detalhe. Na primeira modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) é configurado para utilização com um motor de perfuração (20) com um tamanho/diâmetro nominal de cerca de 172 milímetros (cerca de 6,75 polegadas). Em outras modalidades, o aparelho de cortador rotativo (80) pode ser adaptado para utilização com motores de perfuração (20) que têm um tamanho/diâmetro nominal menor ou maior.

[0093] Com referência à Figura 4, a primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo (80) compreende um alojamento (90), um eixo (92), um primeiro cortador (94) e um segundo cortador (96).

[0094] Referindo-se às Figuras 2-3 e Figuras 4-6, na primeira modalidade exemplificativa, o alojamento (90) é configurado como uma seção de alojamento de motor. Como resultado, o alojamento (90) é formado geralmente como um tubo alongado. Em outras modalidades, o alojamento (90) pode ser configurado como qualquer outro tipo de estrutura adequada que seja capaz de executar as funções do alojamento (90).

[0095] Na primeira modalidade exemplificativa o alojamento (90) compreende um conector de caixa proximal (100) que é conectado por rosca com um conector de pino complementar (102) no alojamento de transmissão (34), e um conector de pino distal (104) que é conectado por rosca com um conector de caixa complementar (106) no alojamento de mancal (36).

[0096] O alojamento (90) tem uma extremidade proximal (108) que é definido pelo conector da caixa proximal (100) e uma extremidade distal (110) que é definida pelo conector do pino distal (104). O alojamento (90) tem uma superfície interna de alojamento (112). A superfície interna do alojamento (112) define um furo do alojamento (114). O furo de alojamento (114) se estende através do alojamento (90) desde a extremidade proximal (108) até a extremidade distal (110) do alojamento (90).

[0097] O furo de alojamento (114) tem um diâmetro de furo de alojamento (116). Na primeira modalidade exemplificativa, o diâmetro do furo do alojamento (116) diminui axialmente em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90) para uma porção da distância entre a extremidade proximal (108) e a extremidade distal (110) do alojamento (90). Na primeira modalidade exemplificativa, o diâmetro do furo do alojamento (116) diminui linearmente com uma inclinação de cerca de cinco graus, por cerca de 75 milímetros (cerca de 3 polegadas) axialmente. Em outras modalidades, o diâmetro do furo do alojamento (116) pode ser constante ou pode diminuir não linearmente, a uma taxa diferente, por uma distância diferente, e/ou em uma extensão diferente.

[0098] Em outras modalidades, o alojamento (90) pode ter qualquer forma adequada que seja capaz de proporcionar o furo de alojamento (114). Em tais outras modalidades, a extremidade proximal (108) e a extremidade distal (110) podem representar as extremidades do furo de alojamento (114), e o furo de alojamento (114) pode não se estender necessariamente ao longo de uma dimensão ou eixo geométrico do alojamento (90). Como exemplos não limitativos, o furo de alojamento (114) pode se estender através de uma dimensão menor do alojamento (90) ou pode se estender através de uma seção de uma estrutura de alojamento maior.

[0099] Referindo-se às Figuras 2-3, Figura 4 e Figuras 9-11, na primeira modalidade exemplificativa, o eixo (92) é configurado como um componente do trem de força do motor de perfuração (20). Em outras modalidades, o eixo (92) pode ser configurado como qualquer outro tipo de estrutura adequada que seja capaz de executar as funções do eixo (92).

[00100] O eixo (92) se estende através do furo do alojamento (114), de tal modo que um espaço anular (120) é fornecido no furo do alojamento (114) entre a superfície interna do alojamento (112) e o eixo (92). O eixo (92) tem um eixo geométrico de eixo (122). O eixo (92) é rotativo em relação ao alojamento (90) em uma direção de rotação do eixo em torno do eixo geométrico de eixo (122). Na primeira modalidade exemplificativa, o eixo (92) é suportado no alojamento (90) por rolamentos na seção de mancal (26) do motor de perfuração (20). Em outras modalidades, rolamentos (não mostrados) podem ser providos entre o alojamento (90) e o eixo (92) para apoiar rotativamente o eixo (92) dentro do alojamento (90).

[00101] Na primeira modalidade exemplificativa, o eixo (92) está configurado para ser interposto axialmente entre o eixo de transmissão (60) e o eixo de acionamento (54) do motor de perfuração (20). O eixo (92) compreende um conector de caixa proximal (124) que está conectado por rosca a um conector de pino (126) associado ao eixo de transmissão (60) e um conector de pino distal (128) que é conectado por rosca a um conector de caixa (130) associado ao eixo de acionamento (54).

[00102] O eixo (92) tem uma extremidade proximal (132) que é definido pelo conector da caixa proximal (124) e uma extremidade distal (134) que é definida pelo conector do pino distal (128). Na primeira modalidade exemplificativa, o eixo (92) é sólido entre o conector da caixa proximal (124) e o conector do pino distal (128) de forma que o eixo (92) não define um furo de eixo (não mostrado). Como resultado, na primeira modalidade exemplificativa, substancialmente todo um fluido (não mostrado) passando através do furo de alojamento (114) passa através do espaço anular (120). Em outras modalidades, o eixo (92) pode definir um furo de eixo para fornecer uma derivação de fluido do espaço anular (120) para toda ou uma porção do fluido.

[00103] Com referência às Figuras 9-13, na primeira modalidade exemplificativa, o eixo (92) define uma chaveta de acionamento (140) para receber uma chaveta de acionamento (142) e uma chaveta a prova de erro (144) para receber uma chaveta a prova de erro (146). As chavetas (140, 144) e as chavetas (142, 146) são fornecidas com uma série de três furos rosqueados para facilitar a montagem das chavetas (142, 146) nas chavetas (140, 144) com fixadores adequados (148) .

[00104] A chaveta de acionamento (140) e a chaveta de acionamento (142) têm um tamanho diferente (isto é, maior) do que o rasgo de chaveta à prova de erro (144) e a chaveta a prova de erro (146). Além disso, a chaveta de acionamento (140) e a chaveta de acionamento (142) são espaçadas circunferencialmente em relação à chaveta a prova de erro (144) e a chaveta a prova de erro (146) no eixo (92) por cerca de 120 graus. O tamanho e a configuração das chavetas (140, 144) e suas respectivas chavetas (142, 146) diminuem a possibilidade de que o aparelho de cortador rotativo (80) seja montado incorretamente.

[00105] Na primeira modalidade exemplificativa, a chaveta de acionamento (140) e a chaveta de acionamento (142) têm cerca de 95 milímetros (cerca de 3,7 polegadas) de comprimento e cerca de 11 milímetros (cerca de 0,43 polegada) de largura, e a chaveta a prova de erro (144) e a chaveta a prova de erro (146) têm cerca de 95 milímetros de comprimento (cerca de 3,7 polegadas) e cerca de 6 milímetros (cerca de 0,24 polegada) de largura.

[00106] Com referência à Figura 4 e às Figuras 10-11, o eixo (92) tem um diâmetro de eixo (150). Na primeira modalidade exemplificativa, o diâmetro do eixo (150) varia entre a extremidade proximal (132) e a extremidade distal (134) do eixo (92) para complementar a configuração do furo do alojamento (114) e para acomodar os cortadores (94, 96) e outros componentes do aparelho de cortador rotativo (80).

[00107] Com referência às Figuras 2-3, Figura 4, e Figuras 7-9 e Figuras 14-17, na primeira modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) compreende o primeiro cortador (94) e o segundo cortador (96). Em outras modalidades, o aparelho de cortador rotativo (80) pode compreender um cortador ou pode compreender qualquer número de mais de dois cortadores. Na primeira modalidade exemplificativa, o segundo cortador (96) está localizado axialmente entre o primeiro cortador (94) e a extremidade distal (110) do alojamento (90). Em outras modalidades, o segundo cortador (96) pode ser localizado axialmente entre o primeiro cortador (94) e a extremidade proximal (108) do alojamento (90).

[00108] Com referência às Figuras 2-3, Figura 4, Figuras 7-9 e Figuras 14-15, o primeiro cortador (94) é transportado no eixo (92) de forma que o primeiro cortador (94) se estenda radialmente em direção à superfície interna do alojamento (112), O primeiro cortador (94) é rotativo em relação ao alojamento (90). Na primeira modalidade exemplificativa, o primeiro cortador (94) é transportado no eixo (92) de tal modo que o primeiro cortador (94) gira com o eixo (92) em torno do eixo geométrico de eixo (122).

[00109] Mais particularmente, na primeira modalidade exemplificativa, o primeiro cortador (94) define uma chaveta de acionamento (156) e uma chaveta a prova de erro (158) que corresponde às chavetas correspondentes (140, 144) no eixo (92). Como resultado, o primeiro cortador (94) gira com o eixo (92) como resultado da respectiva engrenagem da chaveta de acionamento (142) e da chaveta a prova de erro (146) com ambas as chavetas (140, 144) no eixo (92) e as chavetas (156, 158) no primeiro cortador (94).

[00110] Na primeira modalidade exemplificativa, o primeiro cortador (94) é um cortador helicoidal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte helicoidais (160). O primeiro cortador (94) tem uma dimensão axial significativa (162) que é a distância entre as extremidades do primeiro cortador (94) e uma dimensão radial (164) que é o raio ou diâmetro do primeiro cortador (94). Na primeira modalidade exemplificativa, a dimensão radial (164) do primeiro cortador (94) é substancialmente constante, de modo que o primeiro cortador (94) é geralmente formado como um cilindro. Os dentes de corte helicoidal (160) espiralam por um comprimento axial (166) dos dentes de corte helicoidais (160) em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90) e são espaçados circunferencialmente em torno do primeiro cortador (94). Na primeira modalidade exemplificativa, os dentes de corte helicoidais (160) espiralam substancialmente por toda a dimensão axial (162) do primeiro cortador (94). Na primeira modalidade exemplificativa, os dentes de corte helicoidais (160) estão espaçados substancialmente de modo uniforme em torno do primeiro cortador (94).

[00111] Os dentes de corte helicoidais (160) do primeiro cortador (94) espiralam em uma direção helicoidal que é a direção na qual os dentes de corte helicoidais (160) espiralam em direção à extremidade distal (134) do eixo (92). A direção helicoidal pode ser a mesma direção que a direção de rotação do eixo ou pode ser a direção oposta à direção de rotação do eixo. Na primeira modalidade exemplificativa, a direção helicoidal dos dentes de corte helicoidais (160) é oposta à direção de rotação do eixo. Mais particularmente, na primeira modalidade exemplificativa, o sentido de rotação do eixo é para a direita quando visto em direção à extremidade distal (134) do eixo (92), e a direção helicoidal é para a esquerda quando vista em direção à extremidade distal (134) do eixo (92).

[00112] Uma folga radial do primeiro cortador (170) é fornecida entre o primeiro cortador (94) e a superfície interna do alojamento (112). Na primeira modalidade exemplificativa, a folga radial do primeiro cortador (170) diminui axialmente em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90) ao longo de substancialmente todo o comprimento axial dos dentes de corte helicoidais (160) a uma folga radial mínima do primeiro cortador (172).

[00113] Na primeira modalidade exemplificativa, a folga radial do primeiro cortador (170) diminui porque o diâmetro de furo do alojamento (116) adjacente aos dentes de corte helicoidais (160) diminui axialmente em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90), desse modo, a folga radial do primeiro cortador (170) diminui até a folga radial mínima do primeiro cortador (172). Em outras modalidades, a folga radial do primeiro cortador (170) pode ser constante, pode diminuir porque o diâmetro de furo do alojamento (116) diminui e/ou porque o diâmetro do eixo (150) aumenta ou pode aumentar porque o diâmetro do alojamento (116) aumenta e/ou porque o diâmetro do eixo (150) diminui.

[00114] Na primeira modalidade exemplificativa, o primeiro cortador (94) é construído em aço ferramenta de alta velocidade PM-M4 HRc60-62 e compreende 30 dentes de corte helicoidais (160), e os dentes de corte helicoidais (160) tem uma direção de corte à direita, um ângulo de inclinação de 13 graus, um ângulo de 30 graus em espiral, um ângulo de folga de cerca de 14 graus e uma profundidade de flauta de cerca de 6,35 milímetros (cerca de 0,25 polegada).

[00115] Como exemplo não limitativo, na primeira modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) pode ser configurado de modo que a folga radial mínima do primeiro cortador (172) é de cerca de 4 milímetros (cerca de 0,165 polegada), o que pode ser obtido com um diâmetro do furo de alojamento (116) de cerca de 131 milímetros (cerca de 5,17 polegadas) e uma dimensão radial (164) do primeiro cortador (94) de cerca de 123 milímetros (cerca de 4,843 polegadas).

[00116] Com referência às Figuras 2-3, Figura 4, e Figuras 7-9 e Figuras 16-17, o segundo cortador (96) é transportado no eixo (92) de forma que o segundo cortador (96) se estenda radialmente em direção à superfície interna do alojamento (112). O segundo cortador (96) é rotativo em relação ao alojamento (90). Na primeira modalidade exemplificativa, o segundo cortador (96) é transportado no eixo (92) de tal modo que o segundo cortador (96) gira com o eixo (92) em torno do eixo geométrico de eixo (122).

[00117] Mais particularmente, na primeira modalidade exemplificativa, o segundo cortador (96) define uma chaveta de acionamento (180) e uma chaveta a prova de erro (182) que corresponde às chavetas correspondentes (140, 144) no eixo (92). Como resultado, o segundo cortador (96) gira com o eixo (92) como resultado da respectiva engrenagem da chaveta de acionamento (142) e da chaveta a prova de erro (146) com ambas as chavetas (140, 144) no eixo (92) e as chavetas (180, 182) no segundo cortador (96).

[00118] Na primeira modalidade exemplificativa, o segundo cortador (96) é um cortador transversal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte transversal (184). O segundo cortador (96) tem uma dimensão axial mínima (186) que é a espessura do segundo cortador (96) e uma dimensão radial (188) que é o raio ou diâmetro do segundo cortador (96). Na primeira modalidade exemplificativa, o segundo cortador (96) é geralmente configurado como um disco. Os dentes de corte transversal (184) são espaçados circunferencialmente em torno do segundo cortador (96) em um plano de corte (190). Na primeira modalidade exemplificativa, os dentes de corte transversal (184) estão espaçados substancialmente de maneira uniforme em torno do segundo cortador (96) e o plano de corte (190) é substancialmente perpendicular ao eixo geométrico de eixo (122).

[00119] Uma folga radial do segundo cortador (192) é fornecida entre o segundo cortador (96) e a superfície interna do alojamento (112). Na primeira modalidade exemplificativa, a folga radial do segundo cortador (192) é menor que a folga radial mínima do primeiro cortador (172). Em outras modalidades, a folga radial do segundo cortador (192) pode ser igual ou maior que a folga radial mínima do primeiro cortador (172).

[00120] Na primeira modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) compreende ainda uma superfície de corte (210) adjacente ao segundo cortador (96). A superfície de corte (210) tem um plano de superfície de corte (212) que é substancialmente paralelo ao plano de corte (190) do segundo cortador (96). A superfície de corte (210) pode auxiliar no fornecimento de uma ação de corte aos objetos sólidos quando eles passam pelo segundo cortador (96).

[00121] Uma folga axial do segundo cortador (214) é fornecida entre o segundo cortador (96) e a superfície de cisalhamento (210). Na primeira modalidade, a folga axial do segundo cortador (214) é selecionada para ser suficientemente grande para reduzir a probabilidade de partículas de areia, rochas e/ou outros detritos ficarem alojados entre o segundo cortador (96) e a superfície de cisalhamento (210) e assim inibir ou impedir a rotação do segundo cortador (96) em relação ao alojamento (90).

[00122] Na primeira modalidade exemplificativa, o alojamento (90) compreende uma pluralidade de projeções de alojamento (216) que são espaçadas circunferencialmente em torno da superfície interna do alojamento (112), e as projeções de alojamento (216) fornecem a superfície de cisalhamento (210). Na primeira modalidade exemplificativa, as folgas (218) são proporcionadas entre projeções de alojamento adjacentes (214) para permitir que o fluido passe através do espaço anelar (120) substancialmente desimpedido.

[00123] Na primeira modalidade exemplificativa, o segundo cortador (96) é construído em aço ferramenta de alta velocidade PM-M4 HRc60-62 e compreende 30 dentes de corte helicoidais (160), e os dentes de corte helicoidais (160) tem uma direção de corte à direita, um ângulo de inclinação de 13 graus, um ângulo de folga de cerca de 14 graus e uma profundidade de flauta de cerca de 6,35 milímetros (cerca de 0,25 polegada).

[00124] Como exemplo não limitativo, na primeira modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) pode ser configurado de modo que a folga radial do segundo cortador (192) é de cerca de 2,3 milímetros (cerca de 0,09 polegada), o que pode ser obtido com um diâmetro do furo de alojamento (116) de cerca de 130 milímetros (cerca de 5,13 polegadas) e uma dimensão radial (164) do segundo cortador (96) de cerca de 125 milímetros (cerca de 4,945 polegadas).

[00125] Na primeira modalidade exemplificativa, o alojamento (90), o eixo (92), o primeiro cortador (94) e o segundo cortador (96) representam os componentes principais do aparelho de cortador rotativo (80). Na primeira modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) compreende ainda um ou mais espaçadores (230), uma ou mais molas de disco Belleville (232) e uma porca de travamento (234) que facilitam a montagem do aparelho de cortador rotativo (80).

[00126] Referindo-se às Figuras 2-3, Figura 4, e Figuras 7-9 e Figura 18, é ilustrado um espaçador exemplificativo (230) para utilização no aparelho de cortador rotativo (80). Na primeira modalidade exemplificativa, o espaçador (230) define uma chaveta de acionamento (240) e uma chaveta a prova de erro (242) que corresponde às chavetas correspondentes (140, 144) no eixo (92). Como resultado, o espaçador (230) gira com o eixo (92) como resultado do respectivo engajamento da chaveta de acionamento (142) e da chaveta a prova de erro (146) com ambas as chavetas (140, 144) no eixo (92) e as chavetas (240, 242) no espaçador (230).

[00127] Com referência às Figuras 4 e 9, na primeira modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) compreende cinco espaçadores finos (230), cada um com uma espessura de cerca de 3,8 milímetros (cerca de 0,15 polegada), um espaçador médio (230) uma espessura de cerca de 6,4 milímetros (cerca de 0,25 polegada), e um espaçador grosso (230) que tem uma espessura de cerca de 12,7 milímetros (cerca de 0,50 polegada). Os espaçadores (230) facilitam o posicionamento axial desejado do primeiro cortador (94) e do segundo cortador (96) no eixo (92) em relação ao alojamento (90). Em outras modalidades, o aparelho de cortador rotativo (80) pode não compreender espaçadores, um número diferente de espaçadores (230) e/ou espessuras diferentes de espaçadores (230).

[00128] Referindo-se às Figuras 2-3, Figura 4, e Figuras 7-9 e Figuras 19-20,uma mola de disco Belleville (232) para utilização no aparelho de cortador rotativo (80). Na primeira modalidade exemplificativa, uma mola de disco Belleville (232) é utilizada no aparelho de cortador rotativo (80) para proporcionar uma força axial para ajudar a manter o posicionamento do primeiro cortador (94) e do segundo cortador (96) no eixo (92). Em outras modalidades, o aparelho de cortador rotativo (80) pode não compreender molas de disco Belleville (232) ou compreender um número diferente de molas de disco Belleville (232).

[00129] Referindo-se às Figuras 2-3, Figura 4, e Figuras 7-9 e Figuras 21-22, uma porca de travamento (234) para utilização no aparelho de cortador rotativo (80). Na primeira modalidade exemplificativa, a porca de travamento (234) retém o primeiro cortador (94), o segundo cortador (96), os espaçadores (230) e as molas de disco Belleville (232) em posição no eixo (92). A porca de travamento (234) é conectada ao eixo (92) por uma conexão roscada (250) entre a porca de travamento (234) e o eixo (92). Em outras modalidades, a porca de travamento (234) pode ser substituída por algum outro mecanismo ou mecanismos de retenção, incluindo como exemplos não limitativos, um ou mais anéis de pressão (não mostrados) ou parafusos de ajuste (não mostrados).

[00130] A primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo (80) pode ser montada da seguinte forma: 1. a chaveta de acionamento (142) e a chave de erro (146) podem ser montadas na chaveta de acionamento (140) e na chaveta a prova de erro (144) respectivamente no eixo (92) com os fixadores (148); 2. o espaçador espesso (230) e um espaçador fino (230) podem ser instalados no eixo (92) a partir da extremidade distal (134) do eixo (92) alinhando as chavetas (240, 242) nos espaçadores (230) com as chavetas (142, 146) no eixo (92); 3. o primeiro cortador (94) pode ser instalado no eixo (92) a partir da extremidade distal (134) do eixo (92) alinhando as chavetas (156, 158) no primeiro cortador (94) com as chavetas (142, 146) no eixo (92), assegurando que os dentes de corte helicoidal (160) do primeiro cortador (94) são configurados para uma direção de corte à direita e uma direção helicoidal esquerda quando visto em relação à extremidade distal (134) do eixo (92); 4. dois espaçadores finos (230) podem ser instalados no eixo a partir da extremidade distal (134) do eixo (92) alinhando as chavetas (240, 242) nos espaçadores (230) com as chavetas (142, 146) no eixo (92); 5. o segundo cortador (96) pode ser instalado no eixo (92) a partir da extremidade distal (134) do eixo (92) alinhando as chavetas (180, 182) no segundo cortador (96) com as chavetas (142, 146) no eixo (92), assegurando que os dentes de corte transversais (184) no segundo cortador (96) estejam configurados para uma direção de corte direita quando vistos em direção à extremidade distal (134) do eixo (92 ); 6. o espaçador médio (230) e dois espaçadores finos (230) podem ser instalados no eixo (92) a partir da extremidade distal (134) do eixo (92) alinhando as chavetas (240, 242) nos espaçadores (230) com as chavetas (142, 146) no eixo (92); 7. a mola de disco Belleville (232) pode ser instalada no eixo (92) a partir da extremidade distal (134) do eixo (92) deslizando a mola de disco Belleville (232) para o eixo (92) até engatar no espaçador fino mais próximo (230); 8. a porca de travamento (234) pode ser instalada no eixo (92) a partir da extremidade distal (134) do eixo (92) rosqueando a porca de travamento (234) no eixo (92) a partir da extremidade distal (134) ) do eixo (92); 9. o eixo (92) pode ser conectado com a seção de transmissão (24) de um motor de perfuração (20) conectando o conector da caixa proximal (124) no eixo (92) com o conector de pino (126) que está associado o eixo de transmissão (60); 10. o alojamento (90) pode ser conectado com a seção de transmissão (24) do motor de perfuração (20) conectando o conector de caixa proximal (100) no alojamento (90) com o conector de pino (102) no alojamento de transmissão (34); e 11. a seção de mancal (26) do motor de perfuração (20) pode ser conectada ao aparelho de cortador rotativo (80) conectando o conector de pino distal (128) no eixo (92) ao conector de caixa (130) associado o eixo de acionamento (54) e conectando o conector de pino distal (104) no alojamento (90) com o conector de caixa (106) no alojamento de mancal (36).

[00131] A primeira modalidade exemplificativa do aparelho de cortador rotativo (80) pode ser usada durante a perfuração de um poço por um sistema de perfuração (10) como um componente do sistema de perfuração (10) e/ou do motor de perfuração (20). Durante a perfuração, um fluido, tal como um fluido de perfuração, pode circular através do sistema de perfuração (10) e do motor de perfuração (20), causando o eixo de transmissão (60) e, portanto, o eixo (92), o eixo de acionamento (54) e a broca de perfuração (28) para girar para a direita quando vista em direção à extremidade distal (12) do sistema de perfuração (10).

[00132] O fluido circulado passará da seção de potência (22) do motor de perfuração (20) para a seção de transmissão (24) do motor de perfuração (20), da seção de transmissão (24) do motor de perfuração (20) ao aparelho de cortador rotativo (80), do aparelho de cortador rotativo (80) para a seção de mancal (26) do motor de perfuração (20), e da seção de mancal (26) do motor de perfuração (20) para a broca de perfuração (28).

[00133] À medida que o fluido circulado passa através da seção de potência (22) do motor de perfuração (20), pedaços de elastômero (53) podem se separar da seção de potência (22). Se tais peças de elastômero (53) são suficientemente grandes para bloquear as portas de fluido na broca de perfuração (28), a circulação do fluido pode ficar parcialmente ou totalmente bloqueada, resultando em uma pressão aumentada dentro do sistema de perfuração (10) e potencial travamento e/ou danos aos componentes do sistema de perfuração (10).

[00134] Com referência à Figura 4, à medida que o fluido circulado passa através do aparelho de cortador rotativo (80), o fluido circulado passará através do espaço anular (120) entre a superfície interna do alojamento (112) e o eixo (92). Na extremidade proximal (108) do alojamento (90), a passagem do fluido será essencialmente desobstruída. Quando o fluido se move em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90), o fluido encontra o primeiro cortador (94) e o diâmetro de furo do alojamento (116) diminui linearmente para fornecer a folga radial mínima do primeiro cortador (172) no extremidade distal do comprimento axial (166) dos dentes de corte helicoidais (160) no primeiro cortador (94). Pedaços de elastômero (53) e/ou outros detritos que estão contidos no fluido podem ser reduzidos em tamanho pelo primeiro cortador (94) por uma ação de corte resultante da rotação do primeiro cortador (94) e a configuração do primeiro cortador (94) e o alojamento (90).

[00135] À medida que o fluido circulado se move mais em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90), o fluido encontra o segundo cortador (96) e as projeções do alojamento (216) no alojamento (90) adjacente ao segundo cortador (96). Embora a segunda folga radial do cortador (192) seja menor do que a folga radial mínima do primeiro cortador (172), a passagem do fluido será essencialmente desobstruída por causa das flautas entre os dentes transversais adjacentes (184) e por causa das folgas (218) entre projeções de alojamento adjacentes (216). Pedaços de elastômero (53) e/ou outros detritos que estão contidos no fluido podem ser reduzidos em tamanho pelo segundo cortador (96) por uma ação de corte resultante da rotação do segundo cortador (96) e a configuração do segundo cortador (96) e o alojamento (90).

[00136] Proporcionando diferentes tipos e/ou tamanhos de cortadores para o primeiro cortador (94) e o segundo cortador (96) e proporcionando que a folga radial do segundo cortador (192) seja menor que a folga radial mínima do primeiro cortador (172), peças de elastômero (53) e/ou outros detritos que estão contidos no fluido podem possivelmente ser reduzidos em tamanho a uma extensão maior do que se um único cortador estivesse incluído no aparelho de cortador rotativo (80).

[00137] Além disso, a configuração do aparelho de cortador rotativo (80), incluindo o alojamento (90), o eixo (92), e os cortadores (94, 96) pode resultar em uma filtragem de objetos sólidos, evitando objetos sólidos maiores que um tamanho desejado de passagem através do aparelho de cortador rotativo (80) sem ser reduzido para o tamanho desejado pelo aparelho de cortador rotativo (80).

[00138] Como um exemplo não limitativo, uma porta típica em uma broca de perfuração pode variar de cerca de 6,4 milímetros (cerca de 0,25 polegada) a cerca de 24 milímetros (cerca de 0,94 polegada) de diâmetro. Para passar pela porta sem obstruir a porta, um objeto sólido deve ter pelo menos uma dimensão menor que o diâmetro da porta. Um tamanho típico de um objeto sólido consistindo em um pedaço de elastômero (53) que se separa de uma seção de potência (22) de um motor de perfuração pode ter cerca de 51 milímetros (cerca de 2 polegadas) de comprimento por cerca de 12,7 milímetros (cerca de 0,5 polegada) de espessura por cerca de 12,7 milímetros (cerca de 0,5 polegada) de largura. Presumindo que um diâmetro da porta de cerca de 14 milímetros (cerca de 0,56 polegada), o primeiro cortador (94) pode ser configurado para reduzir o tamanho dos objetos sólidos de não mais do que cerca de 25 milímetros (cerca de 1 polegada) de comprimento por cerca de 8 milímetros (cerca de 0,31 polegada) de espessura por cerca de 8 milímetros (cerca de 0,31 polegada) de largura, e o segundo cortador (96) pode ser configurado para reduzir o tamanho dos objetos sólidos até cerca de 8 milímetros (cerca de 0,31 polegada) de comprimento por cerca de 8 milímetros (cerca de 0,31 polegada) de espessura por cerca de 8 milímetros (cerca de 0,31 polegada) de largura.

[00139] Referindo-se à Figura 23, os componentes de uma segunda modalidade exemplificativa de um aparelho de cortador rotativo (80) são representados. A descrição da segunda modalidade exemplificativa está restringida às características da segunda modalidade exemplificativa que são diferentes das características da primeira modalidade exemplificativa.

[00140] Na segunda modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) compreende um único cortador (260). O cortador simples (260) é um cortador helicoidal que é semelhante em configuração ao primeiro cortador (94) na primeira modalidade exemplificativa. Na segunda modalidade exemplificativa, os dentes de corte helicoidais (160) do cortador único (260) espiralam na direção helicoidal direita em direção à extremidade distal (134) do eixo (92), de modo que a direção helicoidal dos dentes de corte helicoidais (160) do cortador único (260) é a mesma que a direção de rotação do eixo.

[00141] Na segunda modalidade exemplificativa, o diâmetro do furo do alojamento (116) diminui linearmente ao longo de apenas uma porção do comprimento axial (166) dos dentes de corte helicoidais (160) do cortador único (260) para fornecer a folga radial mínima do cortador (172) e manter a folga radial mínima do cortador (172) para a porção restante do comprimento axial (166) dos dentes de corte helicoidais (160).

[00142] Na segunda modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) está localizado axialmente entre a seção de potência (22) e a seção de transmissão (24) do motor de perfuração (20). Mais particularmente na segunda modalidade exemplificativa, um conector de pino proximal (262) no alojamento (90) é configurado para ser conectado com um conector de caixa (não mostrado na Figura 23) no alojamento de potência (32), um conector de caixa distal (264) no alojamento (90) é configurado para ser conectado com um conector de pino (não mostrado na Figura 23) no alojamento de transmissão (34), um conector de pino proximal (266) no eixo (92) é configurado para ser conectado com um conector de caixa (não mostrado na Figura 23) associado ao rotor (52), e um conector distal (não mostrado na Figura 23) no eixo (92) está configurado para ser conectado com um conector complementar (não mostrado na Figura 23) associado ao eixo de transmissão (60).

[00143] Como resultado, na segunda modalidade exemplificativa, o eixo (92) roda excentricamente dentro do alojamento (90) como resultado da rotação excêntrica do rotor (52) dentro do estator (50) da seção de potência (22). A rotação excêntrica do eixo (92) no interior do alojamento (90) pode ajudar a proporcionar uma ação de corte para objetos sólidos contidos no fluido que passa através do aparelho de cortador rotativo (80), variando a folga radial mínima do cortador (172) à medida que o eixo (92) gira dentro do alojamento (90).

[00144] Referindo-se à Figura 24, os componentes de uma terceira modalidade exemplificativa de um aparelho de cortador rotativo (80) são representados. A descrição da terceira modalidade exemplificativa está restringida às características da terceira modalidade exemplificativa que são diferentes das características da primeira modalidade exemplificativa.

[00145] Na terceira modalidade exemplificativa o aparelho de cortador rotativo (80) compreende um primeiro cortador (94) e um segundo cortador (96). O primeiro cortador (94) na terceira modalidade exemplificativa é um cortador helicoidal que é semelhante em configuração ao primeiro cortador (94) na primeira modalidade exemplificativa. Na terceira modalidade exemplificativa, os dentes de corte helicoidais (160) do primeiro cortador (94) espiralam na direção helicoidal direita em direção à extremidade distal (134) do eixo (92), de modo que a direção helicoidal dos dentes de corte helicoidais (160) do primeiro cortador (94) é a mesma que a direção de rotação do eixo. O segundo cortador (96) na terceira modalidade exemplificativa é semelhante em configuração ao segundo cortador (96) na primeira modalidade exemplificativa.

[00146] Na terceira modalidade exemplificativa, o diâmetro do furo do alojamento (116) diminui linearmente ao longo de apenas uma porção do comprimento axial (166) dos dentes de corte helicoidais (160) do segundo cortador (94) para fornecer a folga radial mínima do cortador (172) e manter a folga radial mínima do cortador (172) para a porção restante do comprimento axial (166) dos dentes de corte helicoidais (160).

[00147] Na terceira modalidade exemplificativa, o aparelho de cortador rotativo (80) está localizado axialmente entre a seção de potência (22) e a seção de transmissão (24) do motor de perfuração (20). Mais particularmente na terceira modalidade exemplificativa, um conector de pino proximal (270) no alojamento (90) é configurado para ser conectado com um conector de caixa (não mostrado na Figura 24) no alojamento de potência (32), um conector de caixa distal (272) no alojamento (90) é configurado para ser conectado com um conector de pino (não mostrado na Figura 24) no alojamento de transmissão (34), um conector de pino proximal (274) no eixo (92) é configurado para ser conectado com um conector de caixa (não mostrado na Figura 24) associado ao rotor (52), e um conector distal (não mostrado na Figura 24) no eixo (92) está configurado para ser conectado com um conector complementar (não mostrado na Figura 24) associado ao eixo de transmissão (60).

[00148] Como resultado, na terceira modalidade exemplificativa, o eixo (92) roda excentricamente dentro do alojamento (90) como resultado da rotação excêntrica do rotor (52) dentro do estator (50) da seção de potência (22). A rotação excêntrica do eixo (92) no interior do alojamento (90) pode ajudar a proporcionar uma ação de corte para objetos sólidos contidos no fluido que passa através do aparelho de cortador rotativo (80), variando a folga radial mínima do primeiro cortador (172) e a folga radial do segundo cortador (192) à medida que o eixo (92) gira dentro do alojamento (90).

[00149] Um método para reduzir um tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido pode compreender fornecer um aparelho de cortador rotativo (80) compreendendo um alojamento (90), um eixo (92), e pelo menos um cortador, introduzindo o fluido contendo objetos sólidos no aparelho de cortador rotativo (80), e rodar o eixo e o pelo menos um cortador para reduzir o tamanho dos objetos sólidos enquanto passa o fluido através do aparelho de cortador rotativo (80).

[00150] O método pode compreender mais particularmente fornecer um alojamento (90) tendo uma extremidade proximal (108), uma extremidade distal (110), e uma superfície interna do alojamento (112), onde a superfície interna do alojamento (112) define um furo de alojamento (114) que se estende através do alojamento (90) desde a extremidade proximal (108) até a extremidade distal (110).

[00151] O método pode ainda mais particularmente compreender fornecer um eixo (92) que se estende através do furo do alojamento (114) de tal modo que um espaço anular (120) é fornecido no furo do alojamento (114) entre a superfície interna do alojamento (112) e o eixo (92), em que o eixo tem um eixo geométrico de eixo (122), e em que o eixo (92) é rotativo em relação ao alojamento (90) em torno do eixo geométrico de eixo (122).

[00152] O método pode ainda compreender mais particularmente o fornecimento de pelo menos um cortador transportado no eixo (92), em que pelo menos um cortador é rotativo em relação ao alojamento em torno do eixo geométrico de eixo (122), e em que pelo menos um cortador se estende radialmente em direção à superfície interna do alojamento (112).

[00153] O método pode ainda compreender, mais particularmente, introduzir o fluido contendo objetos sólidos no espaço anular (120) na extremidade proximal (108) do alojamento (90), e girando o eixo (92) e o pelo menos um cortador para reduzir o tamanho dos objetos sólidos ao passar o fluido através do espaço anular (120) para a extremidade distal (110) do alojamento (90).

DIVULGAÇÕES ADICIONAIS

[00154] A seguir estão modalidades específicas e não limitativas do aparelho de cortador rotativo descrito neste documento: Modalidade A. Um aparelho de cortador rotativo compreendendo: um alojamento com uma extremidade proximal, uma extremidade distal e uma superfície interna de alojamento, em que a superfície interna do alojamento define um orifício de alojamento que se estende através do alojamento desde a extremidade proximal até a extremidade distal; um eixo que se estende através do furo do alojamento, de tal modo que um espaço anular é fornecido no furo de alojamento entre a superfície interna do alojamento e o eixo, em que o eixo é rotativo em relação ao alojamento em torno de um eixo geométrico de eixo; e um cortador transportado no eixo e se estendendo radialmente na direção da superfície interna do alojamento, em que o cortador é rotativo em relação ao alojamento em torno do eixo geométrico do eixo.

[00155] Modalidade B. O aparelho de cortador rotativo da modalidade A em que o cortador é um cortador helicoidal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte helicoidais que estão espaçados circunferencialmente em torno do cortador helicoidal e espiralem em direção à extremidade distal do alojamento para um comprimento axial dos dentes de corte helicoidais.

[00156] Modalidade C. O aparelho de cortador rotativo da Modalidade B, em que uma folga radial de cortador é fornecida entre o cortador helicoidal e a superfície interna do alojamento, e em que a folga radial do cortador diminui axialmente em direção à extremidade distal do alojamento ao longo de pelo menos uma porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais para uma folga radial mínima do cortador.

[00157] Modalidade D. O aparelho de cortador rotativo da Modalidade C em que o furo de alojamento tem um diâmetro interno de alojamento e em que o diâmetro de furo de alojamento adjacente a pelo menos a porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais diminui axialmente em direção à extremidade distal do alojamento, causando assim folga radial do cortador para diminuir até a folga radial mínima do cortador.

[00158] Modalidade E. O aparelho de cortador rotativo de qualquer uma das modalidades B a D, em que o eixo é rotativo em relação ao alojamento numa direção de rotação do eixo, e em que os dentes de corte helicoidais espiralam na direção da extremidade distal do alojamento numa direção helicoidal oposta à direção de rotação do eixo.

[00159] Modalidade F. O aparelho de cortador rotativo da Modalidade A em que o cortador é um cortador transversal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte transversal espaçados circunferencialmente em torno do cortador num plano de corte que é perpendicular ao eixo geométrico do eixo.

[00160] Modalidade G. O aparelho de cortador rotativo da Modalidade F, compreendendo ainda uma superfície de cisalhamento adjacente ao cortador transversal, a superfície de cisalhamento tendo um plano de superfície de cisalhamento que é paralelo ao plano de corte.

[00161] Modalidade H. O aparelho de cortador rotativo da Modalidade G em que o alojamento compreende uma pluralidade de projeções de alojamento espaçadas circunferencialmente em torno da superfície interna do alojamento com folgas entre projeções de alojamento adjacentes e em que as projeções de alojamento fornecem a superfície de cisalhamento.

[00162] Modalidade I. O aparelho de cortador rotativo da Modalidade A em que o cortador é um primeiro cortador, em que o primeiro cortador é um cortador helicoidal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte helicoidais que estão espaçados circunferencialmente em torno do primeiro cortador e espiral em direção à extremidade distal do alojamento para um comprimento axial dos dentes de corte helicoidais, em que o aparelho de cortador rotativo compreende ainda um segundo cortador e em que o segundo cortador é um cortador transversal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte transversal espaçados circunferencialmente em torno do segundo cortador num plano de corte perpendicular ao eixo geométrico do eixo.

[00163] Modalidade J. O aparelho de cortador rotativo da Modalidade I em que o segundo cortador está localizado axialmente entre o primeiro cortador e a extremidade distal do alojamento.

[00164] Modalidade K. O aparelho de cortador rotativo de qualquer uma das Modalidades I ou J, em que uma folga radial do primeiro cortador é fornecida entre o primeiro cortador e a superfície interna do alojamento, e em que a folga radial do primeiro cortador diminui axialmente em direção à extremidade distal do alojamento ao longo de pelo menos uma porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais do primeiro cortador para uma folga radial mínima do primeiro cortador.

[00165] Modalidade L. O aparelho de cortador rotativo de qualquer uma das Modalidades I a K em que o furo de alojamento tem um diâmetro interno de alojamento e em que o diâmetro de furo de alojamento adjacente a pelo menos a porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais do primeiro cortador diminui axialmente em direção à extremidade distal do alojamento, causando assim folga radial do primeiro cortador para diminuir até a folga radial mínima do primeiro cortador.

[00166] Modalidade M. O aparelho de cortador rotativo de qualquer uma das modalidades I a L, em que o eixo é rotativo em relação ao alojamento numa direção de rotação do eixo, e em que os dentes de corte helicoidais do primeiro cortador espiralam na direção da extremidade distal do alojamento numa direção helicoidal oposta à direção de rotação do eixo.

[00167] Modalidade N. O aparelho de cortador rotativo de qualquer uma das Modalidades I a M, compreende ainda uma superfície de cisalhamento adjacente ao segundo cortador, a superfície de cisalhamento tendo um plano de superfície de cisalhamento que é paralelo ao plano de corte do segundo cortador.

[00168] Modalidade O. O aparelho de cortador rotativo da Modalidade N em que o alojamento compreende uma pluralidade de projeções de alojamento espaçadas circunferencialmente em torno da superfície interna do alojamento com folgas entre projeções de alojamento adjacentes e em que as projeções de alojamento fornecem a superfície de cisalhamento.

[00169] Modalidade P. Um sistema de perfuração compreendendo o aparelho de cortador rotativo de qualquer uma das Modalidades A a O e um motor de perfuração de fundo de poço para perfuração de um poço, o motor de perfuração de fundo de poço compreendendo uma seção de potência.

[00170] Modalidade Q. O sistema de perfuração da Modalidade P em que o sistema de perfuração compreende uma broca de perfuração e em que o aparelho de cortador rotativo está localizado axialmente entre a seção de potência do motor de perfuração de fundo de poço e a broca de perfuração.

[00171] Modalidade R. Um método para reduzir um tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido, compreendendo: proporcionar o aparelho de cortador rotativo de qualquer uma das Modalidades A a O; introduzir o fluido contendo os objetos sólidos no espaço anular na extremidade proximal do alojamento; e girar o eixo e o pelo menos um cortador para reduzir o tamanho dos objetos sólidos enquanto passa o fluido através do espaço anular para a extremidade distal do alojamento.

[00172] Modalidade S. Um método para reduzir um tamanho de objetos sólidos contidos em um fluido, compreendendo: fornecer o sistema de perfuração de qualquer uma das Modalidades P ou Q; introduzir o fluido contendo os objetos sólidos no espaço anular na extremidade proximal do alojamento; e girar o eixo e o pelo menos um cortador para reduzir o tamanho dos objetos sólidos enquanto passa o fluido através do espaço anular para a extremidade distal do alojamento.

[00173] Neste documento, a palavra "compreender" é usada no seu sentido não limitativo para significar que os itens seguintes às palavras estão incluídos, porém, itens especificamente não mencionados não estão excluídos. Uma referência a um elemento pelo artigo indefinido "um(a)" não exclui a possibilidade de que mais de um dos elementos estão presentes, a menos que o contexto exija claramente que haja um e apenas um dos elementos.

Claims (19)

1. Aparelho de cortador rotativo (80), caracterizado pelo fato de que: um alojamento (90) possui uma extremidade proximal (108), uma extremidade distal (110) e uma superfície interna de alojamento (112), em que a superfície interna do alojamento (112) define um orifício de alojamento (114) que se estende através do alojamento (90) desde a extremidade proximal (108) até a extremidade distal (110); um eixo (92) se estende através do orifício de alojamento (114), de tal modo que um espaço anular (120) é fornecido no orifício de alojamento (114) entre a superfície interna do alojamento (112) e o eixo (92), em que o eixo (92) é rotativo em relação ao alojamento (90) em torno de um eixo geométrico de eixo (122); e um cortador (94) é transportado no eixo (92) e ele se estende radialmente na direção da superfície interna do alojamento (112), em que o cortador (94) é rotativo em relação ao alojamento (90) em torno do eixo geométrico de eixo (122); e em que o cortador (94) é um cortador helicoidal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte helicoidais (160) que estão espaçados circunferencialmente em torno do cortador helicoidal e espiralem em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90) para um comprimento axial dos dentes de corte helicoidais (160).

2. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: uma folga radial de cortador (170) é fornecida entre o cortador helicoidal (94) e a superfície interna do alojamento (112), e em que a folga radial do cortador (170) diminui axialmente em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90) ao longo de pelo menos uma porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais (160) para uma folga radial (172) minima do cortador.

3. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que: o orifício de alojamento (114) tem um diâmetro de furo de alojamento (116) e em que o diâmetro de furo de alojamento (116) adjacente a pelo menos a porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais (160) diminui axialmente em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90), causando assim folga radial do cortador (170) para diminuir até a folga radial mínima do cortador (172).

4. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que: o eixo (92) é rotativo em relação ao alojamento (90) em uma direção de rotação do eixo, e em que os dentes de corte helicoidais (160) espiralam na direção da extremidade distal (110) do alojamento (90) em uma direção helicoidal oposta à direção de rotação do eixo.

5. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o cortador (96) é um cortador transversal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte transversal (184) espaçados circunferencialmente em torno do cortador (96) em um plano de corte (190) que é perpendicular ao eixo geométrico de eixo (122).

6. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma superfície de cisalhamento (210) adjacente ao cortador transversal (96), a superfície de cisalhamento (210) tendo um plano de superfície de cisalhamento (212) que é paralelo ao plano de corte (190).

7. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que: o alojamento (90) compreende uma pluralidade de projeções de alojamento (216) espaçadas circunferencialmente em torno da superfície interna do alojamento (112) com folgas (218) entre projeções de alojamento adjacentes (216), e em que as projeções de alojamento (216) fornecem a superfície de cisalhamento (210).

8. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que: o cortador é um primeiro cortador (94), em que o primeiro cortador (94) é um cortador helicoidal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte helicoidais (160) que estão espaçados circunferencialmente em torno do primeiro cortador (94) e espiralam em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90) para um comprimento axial dos dentes de corte helicoidais (160), em que o aparelho de cortador rotativo (80) compreende ainda um segundo cortador (96), e em que o segundo cortador (96) é um cortador transversal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte transversal (184) espaçados circunferencialmente em torno do segundo cortador (96) em um plano de corte (190) perpendicular ao eixo geométrico do eixo (122).

9. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que: o segundo cortador (96) está localizado axialmente entre o primeiro cortador (94) e a extremidade distal (110) do alojamento (90).

10. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que: uma folga radial do primeiro cortador (170) é fornecida entre o primeiro cortador (94) e a superfície interna do alojamento (112), e em que a folga radial do primeiro cortador (170) diminui axialmente em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90) ao longo de pelo menos uma porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais (160) do primeiro cortador (94) para uma folga radial mínima do primeiro cortador (172).

11. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: o orifício de alojamento (114) tem um diâmetro de furo de alojamento (116) e em que o diâmetro de furo de alojamento (116) adjacente a pelo menos a porção do comprimento axial dos dentes de corte helicoidais (160) do primeiro cortador (94) diminui axialmente em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90), causando assim folga radial do primeiro cortador (170) para diminuir até a folga radial mínima do primeiro cortador (172).

12. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que: o eixo (92) é rotativo em relação ao alojamento (90) em uma direção de rotação do eixo, e em que os dentes de corte helicoidais (160) do primeiro cortador (94) espiralam na direção da extremidade distal (110) do alojamento (90) em uma direção helicoidal oposta à direção de rotação do eixo.

13. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda: uma superfície de cisalhamento (210) adjacente ao segundo cortador (96), a superfície de cisalhamento (210) tendo um plano de superfície de cisalhamento (212) que é paralelo ao plano de corte (190) do segundo cortador (96).

14. Aparelho de cortador rotativo (80) de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que: o alojamento (90) compreende uma pluralidade de projeções de alojamento (216) espaçadas circunferencialmente em torno da superfície interna do alojamento (112) com folgas (218) entre projeções de alojamento adjacentes (216), e em que as projeções de alojamento (216) fornecem a superfície de cisalhamento (210).

15. Sistema de perfuração (10) compreendendo o aparelho de cortador rotativo (80) como definido na reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um motor de perfuração de fundo de poço (20) para perfuração de um poço, o motor de perfuração de fundo de poço (20) compreendendo uma seção de potência (22).

16. Sistema de perfuração (10) de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que: o sistema de perfuração (10) compreende uma broca de perfuração (28), e em que o aparelho de cortador rotativo (80) está localizado axialmente entre a seção de potência (22) do motor de perfuração de fundo de poço (20) e a broca de perfuração (28).

17. Sistema de perfuração (10) compreendendo o aparelho de cortador rotativo (80) como definido na reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um motor de perfuração de fundo de poço (20) para perfuração de um poço, o motor de perfuração de fundo de poço (20) compreendendo uma seção de potência (22).

18. Sistema de perfuração (10) de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que: o sistema de perfuração (10) compreende uma broca de perfuração (28), e em que o aparelho de cortador rotativo (80) está localizado axialmente entre a seção de potência (22) do motor de perfuração de fundo de poço (20) e a broca de perfuração (28).

19. Método para reduzir um tamanho de objetos sólidos (53) contidos em um fluido, caracterizado pelo fato de que compreende: fornecer um alojamento (90) com uma extremidade proximal (108), uma extremidade distal (11) e uma superfície interna de alojamento (112), em que a superfície interna do alojamento (112) define um orifício de alojamento (114) que se estende através do alojamento (90) desde a extremidade proximal (108) até a extremidade distal (110); fornecer um eixo (92) que se estende através do orifício do alojamento (114), de tal modo que um espaço anular (120) é fornecido no orifício de alojamento (114) entre a superfície interna do alojamento (112) e o eixo (92), em que o eixo (92) é rotativo em relação ao alojamento (90) em torno de um eixo geométrico de eixo (122); fornecer pelo menos um cortador (94) transportado no eixo (92) e se estendendo radialmente na direção da superfície interna do alojamento (112), em que o pelo menos um cortador (94) é rotativo em relação ao alojamento (90) em torno do eixo geométrico de eixo (122); e em que o cortador (94) é um cortador helicoidal compreendendo uma pluralidade de dentes de corte helicoidais (160) que são espaçados circunferencialmente em torno do cortador helicoidal e espiralam em direção à extremidade distal (110) do alojamento (90) para um comprimento axial dos dentes de corte helicoidais (160); introduzir o fluido contendo os objetos sólidos (53) no espaço anular (120) na extremidade proximal (108) do alojamento (90); e girar o eixo (92) e o pelo menos um cortador (94) para reduzir o tamanho dos objetos sólidos (53) enquanto passa o fluido através do espaço anular (120) para a extremidade distal (110) do alojamento (90).