BR112019026246A2

BR112019026246A2 - Revestimento de carga moldada

Info

Publication number: BR112019026246A2
Application number: BR112019026246-6A
Authority: BR
Inventors: Loehken Joern; Joern Loehken; Montenegro Francisco; Francisco Montenegro
Original assignee: Dynaenergetics Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2017-06-23
Filing date: 2018-06-01
Publication date: 2020-06-23
Also published as: CN110770530A; MX2019015205A; AU2018288316A1; EP3642555A1; US20180372460A1; WO2018234013A1; US10739115B2; CA3067439A1

Abstract

Um revestimento de carga moldada, que inclui uma composição de pós metálicos. Cada pó metálico pode incluir um ou mais tamanhos de grão, que podem ser diferentes de outros tamanhos de grão de pó. Os pós metálicos podem incluir pós metálicos de transição, pós metálicos de não transição e um pó metálico de bronze. Os pós metálicos podem incluir um pó metálico de ligação maleável, como bronze, e um pó metálico de ligação não maleável. Uma carga moldada incluindo esses revestimentos também é divulgada, bem como um método para fabricar o revestimento de carga moldada, e uma carga moldada incluindo esse revestimento de carga moldada.

Description

“REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA” CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a um revestimento de carga moldada a partir de uma composição de pós. Mais especificamente, é descrita uma carga moldada que tem um revestimento de carga moldada, incluindo uma composição de pós metálicos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] Como parte de um processo de conclusão de poço, furos revestidos/bocas de poço são perfurados para permitir que o fluido ou gás a partir de formações de rocha (zonas de reservatório) flua para dentro da boca de poço.

Os conjuntos de colunas de pistolas de perfuração são conduzidos para dentro das bocas de poço vertical, desviada ou horizontal, que podem incluir tubos com revestimento em cimento e outros tubos, cabo de aço (slickline), cabo elétrico (wireline) ou mecanismos de transporte de tubos de perfuração (TCP), e as pistolas de perfuração são disparadas para criar aberturas/perfurações nas camisas e/ou revestimentos, bem como em zonas de formação circundantes.

Essas zonas de formação podem incluir óleo e gás subterrâneos, formações de xisto, formações de arenito e/ou formações de carbonato.

[0003] Com frequência, as cargas moldadas são usadas para formar as perfurações dentro da boca de poço. Estas cargas moldadas servem para concentrar a energia balística em um alvo, produzindo, assim, um furo de perfuração redondo (no caso de cargas moldadas cônicas) ou uma perfuração em forma de ranhura/linear (no caso de cargas moldadas de ranhuras), por exemplo, em um tubo ou tubulação com revestimento de aço, um forro de cimento e/ou uma formação geológica circundante. A fim de fazer estas perfurações, as cargas moldadas tipicamente incluem um material explosivo/energético posicionado em uma cavidade de um alojamento (isto é, um estojo de carga moldada), com ou sem um revestimento posicionado na mesma. Deve-se reconhecer que o estojo, compartimento ou alojamento da carga moldada são diferenciados do revestimento da boca de poço, que é colocado na boca de poço após o processo de perfuração e pode ser cimentado no lugar a fim de estabilizar o furo de sondagem antes de perfurar as formações circundantes. Com frequência, os materiais explosivos posicionados na cavidade do estojo de carga moldada são selecionados de modo que eles tenham uma alta velocidade e pressão de detonação. Quando as cargas moldadas são iniciadas, o material explosivo detona e cria uma onda de detonação, que geralmente faz com que o revestimento (quando usado) colapse e seja ejetado/expelido da carga moldada, produzindo, assim, um jato de material perfurante que se movimenta para frente que se move em alta velocidade. O jato perfurante viaja através de uma extremidade aberta do estojo de carga moldada que aloja a carga explosiva e serve para penetrar o corpo da pistola de perfuração, o tubo ou tubulação com revestimento e a camada de cimento circundante, e forma um túnel cilíndrico/cônico na formação geológica do alvo circundante.

[0004] Tipicamente, os revestimentos incluem vários materiais metálicos e não metálicos em pó e/ou ligas metálicas em pó, e ligantes, selecionados para gerar uma saída de alta energia ou velocidade de jato mediante detonação e criar um furo alargado (comumente citado como “furo grande”) ou perfurações de penetração profunda (“DP”). Estes revestimentos, no entanto, podem deixar lamas pesadas/resíduos indesejáveis do material de revestimento no túnel de perfuração que pode reduzir e/ou bloquear o fluxo do fluido/gás no túnel de perfuração. Além disso, o jato de perfuração formado por revestimentos típicos podem formar uma zona triturada (isto é, dano de perfuração ou camada de rocha triturada entre o túnel de perfuração redondo/perfuração em forma de ranhura e os reservatórios) na formação circundante, que reduz a permeabilidade da formação circundante e, por sua vez, limita o fluxo eventual de óleo/gás do reservatório.

[0005] Os esforços para reduzir a formação de lama pesada, limpar ainda mais a perfuração do túnel e/ou remover a zona triturada incluíram o uso de revestimentos reativos. Esses revestimentos reativos tipicamente são feitos de uma pluralidade de metais reativos que criam uma reação exotérmica mediante a detonação da carga moldada na qual eles são utilizados.

[0006] Materiais metálicos em pó frequentemente usados nos revestimentos reativos incluem um ou mais dentre chumbo, cobre, alumínio, níquel, tungstênio, bronze e ligas dos mesmos. Esses revestimentos, por exemplo, são descritos na patente US 3.235.005, patente US 3.675.575, patente US 5.567.906, patente US 8.075.715, patente US 8.220.394, patente US

8.544.563 e publicação de pedido de patente alemã DE 102005059934. Alguns destes materiais metálicos em pó podem ser heterogêneos ou não uniformemente distribuídos no revestimento, que pode levar a desempenho reduzido e/ou furos de perfuração não geométricos. Outra desvantagem comum destes revestimentos é que eles podem não ser capazes de reduzir suficientemente a formação de lama pesada, limpar o túnel de perfuração e/ou remover a zona triturada formada após a detonação da carga moldada.

[0007] Alguns materiais de revestimento metálico incluem materiais metálicos em pó que têm tamanhos de grão que são menores que 50 micrômetros de diâmetro, enquanto outros podem incluir tamanhos de grão maiores. A dificuldade de misturar os metais durante o processo de formação de revestimento pode resultar em composições de revestimento individuais imprecisas ou não homogêneas com áreas heterogêneas (isto é, áreas onde a composição de revestimento é predominantemente um único elemento, ao invés de uma blenda uniforme) dentro da estrutura de revestimento. Os esforços para aprimorar a produtividade em massa de revestimentos às vezes são atendidos com desempenho comprometido dos revestimentos.

[0008] Em vista das desvantagens associadas com métodos e dispositivos atualmente disponíveis para perfurar bocas de poço usando cargas moldadas, há uma necessidade para um dispositivo e método que fornece uma composição que inclui pós metálicos para uso em um revestimento de carga moldada que é capaz de gerar uma energia suficiente para iniciar uma reação exotérmica mediante a detonação da carga moldada. Além disso, há necessidade de revestimentos de carga moldada capazes de formar uma reação exotérmica para gerar energia térmica adicional. Além disso, há necessidade de um revestimento e/ou carga moldada, incluindo um revestimento, que tem uma composição homogênea de pós metálicos. Finalmente, há necessidade de um revestimento de carga moldada em que seus componentes permitem um jato de perfuração mais efetivo, sem adicionar significativamente os custos de carga moldada total.

DESCRIÇÃO DA INVENÇÃO

[0009] De acordo com um aspecto, as presentes realizações podem ser associadas com um revestimento de carga moldada. Esses revestimentos de carga moldada podem criar perfurações ideais para estimulação do fluxo de óleo/gás de reservatórios de petróleo/bocas de poço e distribuição uniforme de túneis de perfuração que facilitam a redução no tempo de recuperação dos reservatórios.

[0010] De acordo com uma realização, o revestimento de carga moldada inclui uma composição de dois ou mais pós metálicos de transição e um ou mais pós metálicos de não transição. Cada um dos pós metálicos de transição e dos pós metálicos de não transição incluem um ou mais tamanhos de grão. De acordo com uma realização, o revestimento de carga moldada inclui uma composição de uma pluralidade de pós metálicos de ligação maleável e um pó metálico não maleável. Cada um dentre o pó metálico de ligação maleável e o pó metálico não maleável inclui um ou mais tamanhos de grão.

[0011] Realizações da presente invenção podem ser associadas com um revestimento de carga moldada que inclui uma pluralidade de pós metálicos. Esses metais em pó incluem bronze, chumbo, alumínio e níquel. Cada metal em pó está presente em uma quantidade que é menor que 40% p/p de um peso total da composição. Além disso, cada metal em pó tem um tamanho de grão distinto. A composição pode incluir um não metal em pó presente em uma quantidade que é menor que 40% p/p do peso total da composição.

Opcionalmente, a composição pode incluir um ligante e um material lubrificante combinados com a composição de pós.

[0012] Realizações adicionais da invenção são associadas com uma carga moldada que tem um caso, uma carga explosiva e um revestimento de carga moldada. O estojo tem uma pluralidade de paredes, incluindo uma parede lateral e uma parede posterior que, em conjunto, definem um interior oco dentro do estojo. A carga explosiva é disposta dentro do interior oco, e o revestimento de carga moldada é disposto adjacente à carga explosiva de uma maneira que mantém a carga explosiva dentro do interior oco da carga moldada.

O revestimento de carga moldada pode ser configurado substancialmente conforme descrito acima. As cargas moldadas, incluindo os revestimentos acima mencionados demonstram consistência de desempenho aumentada, bem como razões de produtividade aumentadas.

[0013] A presente invenção pode ainda ser associada a um método de formação de um revestimento de carga moldada. O método inclui misturar uma composição de pós metálicos para formar uma blenda de pó homogênea, e formar a blenda de pó homogênea em um formato de revestimento desejado.

Os pós metálicos usados na blenda de pó homogênea podem incluir dois ou mais pós metálicos de transição tendo um ou mais tamanhos de grão, e um ou mais pós metálicos de não transição tendo também um ou mais tamanhos de grão.

[0014] Realizações da presente invenção podem ser ainda associadas a um método para produzir uma carga moldada que tem um revestimento de carga moldada. O método inclui dispor uma carga explosiva dentro de uma carga moldada. A carga moldada tem um estojo que tem parede(s) lateral(ais), uma parede posterior e um interior oco, definido pelas paredes laterais e posteriores. A carga explosiva é disposta dentro do interior oco do estojo, de modo que a carga explosiva seja adjacente à parede posterior, o ponto de iniciação, e pelo menos uma porção da parede lateral. Um revestimento de carga moldada que tem uma composição de pós metálicos é formado, substancialmente conforme descrito anteriormente no presente pedido.

Os pós metálicos estão, cada um, presentes na composição em quantidades menores que 40% p/p da composição, e cada pó tem um ou mais tamanhos distintos de grão. O método inclui ainda instalar o revestimento de carga moldada no interior oco do estojo e adjacente à carga explosiva, de modo que a carga explosiva seja posicionada entre as paredes traseiras e laterais, e o revestimento de carga moldada.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0015] Uma descrição mais específica será feita por referência às realizações específicas da mesma que são ilustradas nas figuras anexas. A compreensão de que estas figuras representam apenas realizações típicas da mesma e não são, portanto, para serem consideradas como sendo limitantes de seu escopo, as realizações exemplares serão descritas e explicadas com especificidade adicional e detalhes através do uso de figuras que acompanham, nas quais: - a Figura 1A é uma vista em seção transversal de um revestimento de carga em formato cônico que tem uma composição de pós metálicos, de acordo com uma realização; - a Figura 1B é uma vista em seção transversal de um revestimento de carga moldada em formato hemisférico que tem uma composição de pós metálicos, de acordo com uma realização; - a Figura 1C é uma vista em seção transversal de um revestimento de carga moldada em formato de trompete que tem uma composição de pós metálicos, de acordo com uma realização; - a Figura 2 é uma vista em perspectiva em seção transversal de uma carga em forma de ranhura que tem um revestimento de carga moldada, de acordo com uma realização; - a Figura 3 é uma vista em perspectiva uma carga em formato cônico que tem um revestimento de carga moldada, de acordo com uma realização; - a Figura 4 é um fluxograma que ilustra um método de formação de um revestimento de carga moldada, de acordo com uma realização; - a Figura 5 é um fluxograma que ilustra um método adicional de formação de um revestimento de carga moldada, de acordo com uma realização; e - a Figura 6 é um fluxograma que ilustra um método de formação de uma carga moldada, incluindo um revestimento de carga moldada, de acordo com uma realização.

[0016] Várias características, aspectos e vantagens das realizações se tornarão mais evidentes a partir da seguinte descrição detalhada, junto com as figuras de acompanhamento nas quais numerais similares representam componentes similares por todas as figuras e texto. As várias características descritas não são necessariamente desenhadas em escala, mas são desenhadas para enfatizar características específicas relevantes a algumas realizações.

DESCRIÇÃO DE REALIZAÇÕES DA INVENÇÃO

[0017] Agora será feita referência em detalhes a várias realizações.

Cada exemplo é fornecido a título de explicação e não significa uma limitação e não constitui uma definição de todas as realizações possíveis.

[0018] Para os propósitos das características que ilustram as realizações, as realizações agora serão introduzidas e referenciadas ao longo da invenção. Os técnicos no assunto reconhecerão que estes exemplos são ilustrativos e não limitantes e são fornecidos puramente para propósitos explicativos.

[0019] Como usado no presente pedido, o termo “blenda de pó homogênea” refere-se a uma distribuição de tamanho de partícula igual/uniforme de todos os pós da composição. Um revestimento que tem uma blenda de pó homogênea pode incluir uma variância de distribuição de pó, isto é, um desvio padrão na distribuição de tamanho de grão, de 1 a 5%.

[0020] Conforme usado no presente pedido, “tamanho(s) de grão” refere(m)-se ao diâmetro de cada grão de um pó, como um pó metálico/de metal que tem grãos de formato geralmente esférico e também se refere a grãos de formato irregular (não esférico). Um ou mais pós metálicos podem incluir grãos de dois ou mais tamanhos de grão diferentes, cada um dentro de uma faixa definida, citada como “distribuição de tamanho de grão”. Conforme usado no presente pedido, “distribuição de tamanho de grão” refere-se à repartição de tamanhos de grão de um pó quando, por exemplo, um grão tem um tamanho que é menor ou maior do que o tamanho de outro grão. Consequentemente, o termo “tamanho de grão”, conforme usado ao longo do documento, refere-se de forma mais ampla à faixa de tamanhos de grão dentro de uma distribuição de tamanho de grão em particular, ao invés de um tamanho individual de grão, a menos que especificado de outra forma. Conforme seria entendido por alguém técnico no assunto, os fabricantes de pós metálicos tradicionalmente vendem pós em faixas definidas ou distribuições de tamanho de grão. Enquanto é possível ter grãos individuais presentes dentro de uma amostra que variam em tamanho, o número predominante de tamanhos de grão (ou distribuição de tamanho de partícula) dentro da amostra será na(s) faixa(s) definida(s). A variabilidade dentro de uma faixa definida de tamanho de grão pode variar de cerca de +/- 1 a 5% e em uma realização, em cerca de +/- 1 a 3%.

[0021] Nos exemplos ilustrativos e conforme visto nas FIGS. 1A a 3, um revestimento (10/10’/10’’/10’’’) (geralmente “(10)”) para uso em uma carga moldada (20, 30), está ilustrada. Conforme ilustrado nas Figuras 2 a 3, a carga moldada (20, 30) pode incluir um estojo/invólucro que tem uma pluralidade de paredes (42). A pluralidade de paredes pode incluir uma parede lateral (44) e uma parede posterior (46’, 46’’) que juntas define um interior/cavidade oca (50) dentro do estojo (40). O estojo (40) inclui uma superfície interna (47) e uma superfície externa (48). Uma carga explosiva (60) pode ser posicionada dentro do interior oco (50) do estojo (40), junto a pelo menos uma porção da superfície interna (47) do estojo de carga moldado (40). De acordo com uma realização, o revestimento (10) está disposto adjacente à carga explosiva (60), de modo que a carga explosiva (60) está disposta adjacente às paredes laterais (44) e paredes posteriores (46’, 46’’) do estojo (40). As cargas moldadas (20, 30) têm uma extremidade aberta (22), através da qual um jato é direcionado progressivamente e uma extremidade posterior (extremidade fechada) (24), que está tipicamente em comunicação com um cordão de detonação (70).

[0022] O revestimento (10) pode ter uma variedade de formatos, incluindo formato cônico (por exemplo, revestimento (10’)), conforme mostrado na Figura 1A, formato hemisférico ou de tigela (por exemplo, revestimento (10’’)), conforme mostrado na Figura 1B, formato de trompete (por exemplo, revestimento (10’’’)), conforme mostrado na Figura 1C. Certamente, o revestimento (10) pode ter qualquer formato desejado, o que pode incluir formatos diferentes daqueles referenciados no presente pedido.

[0023] A composição (12) do revestimento (10) pode ser substancialmente uniforme quando medida em uma ou mais posições ao longo do comprimento do revestimento (10). Por exemplo, a medição dos constituintes (isto é, dos tipos de pós e tamanhos de grão de cada pó) do revestimento (10) tomadas na primeira extremidade (14) do revestimento (10) podem ser idênticas a outra medição dos constituintes do revestimento (10) tomada em uma segunda extremidade (16) do revestimento (10). Em uma realização, um ápice (18) (isto é, um ponto intermediário entre a primeira e segunda extremidades (14), 16) do revestimento (10) inclui constituintes que são idênticos aos constituintes de pelo menos uma da primeira e segunda extremidades (14, 16). Contempla-se que os constituintes da primeira e segunda extremidades (14, 16) podem ser substancialmente idênticos, enquanto que os constituintes no ápice (18) podem ser dissimilares aos constituintes na primeira e segunda extremidades (14, 16) do revestimento (10).

[0024] O revestimento de carga moldada (10) pode geralmente ter uma espessura T/T1/T2 (geralmente “T”) que está na faixa entre cerca de 0,5 mm a cerca de 5,0 mm, conforme medida ao longo de seu comprimento.

Conforme ilustrado nas Figuras 1A e 1B, a espessura T é uniforme ao longo do comprimento L do revestimento. Em uma realização alternativa e conforme ilustrado na Figura 3, a espessura T varia ao longo do comprimento L do revestimento, como apresentando uma espessura T2 que é maior mais próxima das paredes do estojo (40) e uma espessura T1 que diminuiu ou torna-se mais fina mais próxima ao centro da carga moldada (20, 30) (ou ápice (18) do revestimento). Além disso, em uma realização, o revestimento (10) (por exemplo, o revestimento (10’)) pode estender-se através do diâmetro total da cavidade (50), conforme mostrado nas Figuras 1A a 1C. Em uma realização alternativa (não mostrada), o revestimento (10’/10’’/’10’’’) pode estender-se apenas parcialmente através do diâmetro da cavidade (50) de modo que ela não cubra completamente a carga explosiva (60).

[0025] Adicionalmente, a composição dos revestimentos ilustrativos (10), conforme vista, por exemplo, nas Figuras 1A a 1C pode ser formada como uma única camada (conforme mostrado). Em uma realização alternativa, o revestimento (10’) pode ter camadas múltiplas (não mostradas).

Um exemplo de um revestimento de camadas múltiplas foi divulgado na Patente US 8.156.871, que é incorporada ao presente pedido como referência dentro do limite do seja consistente com a presente invenção.

[0026] De acordo com uma realização, o revestimento de carga moldado (10) é geralmente formado a partir de uma composição (12) de pós (14).

Os pós podem ser formados por quaisquer técnicas de produção de pó, como, por exemplo, esmerilhamento, esmagamento, atomização e várias reações químicas. Cada pó (14) na composição (12) pode ser um pó metálico puro ou uma liga metálica. Os pós (14) são cada um presente e uma quantidade que é menor do que 40% peso/peso de um peso total d pós (14) na composição (12).

Em uma realização, a composição 12 é uma mistura combinada de pós metálicos. A mistura combinada de pós metálicos pode ter uma densidade aparente de até cerca de 11 g/cm 3. Em uma realização, a densidade aparente de todos os pós combinados na composição é de cerca de 8 g/cm3, alternativamente cerca de 6 g/cm3. Em uma realização, a densidade aparente é de cerca de 4 g/cm3 a cerca de 5 g/cm3.

[0027] De acordo com uma realização, a composição (12) inclui dois ou mais pós metálicos de transição, um ou mais pó metálico de não transição e um pó metálico de bronze. Cada pó dos pós metálicos de transição, o pó metálico de não transição e o pó metálico de bronze estão presentes na composição (12) em uma quantidade que é menor que 40% peso/peso de um peso total dos pós (14) na composição (12). Cada pó metálico de transição pode ter cerca de 5% peso/peso a cerca de 20% peso/peso do peso total da composição (12), alternativamente cerca de 10% peso/peso a cerca de 20%

peso/peso do peso total da composição (12). Cada pó metálico de não transição pode ser cerca de 5% peso/peso a cerca de 39% peso/peso do peso total da composição (12). Em uma realização, a razão dos pós metálicos de transição aos pós metálicos de não transição é cerca de 1:3. Por exemplo, os pós metálicos de transição podem ser cerca de 10% peso/peso do peso total da composição (12), enquanto os pós metálicos de não transição são cerca de 30% peso/peso do peso total da composição (12). A razão do pó metálico de bronze aos pós metálicos de não transição pode ser cerca de 1:1. Por exemplo, o pó metálico de bronze é cerca de 39% peso/peso do peso total da composição (12), enquanto os pós metálicos de não transição são cerca de 39% peso/peso do peso total da composição. Cada tipo de pó pode incluir um tamanho de grão que é o mesmo que ou diferente do tamanho de grão de outro pó. Por exemplo, o pó metálico de bronze pode incluir um tamanho de grão maior que 75 micrômetros a cerca de 100 micrômetros, enquanto um dos pós metálicos de transição inclui um tamanho de grão maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros.

As diferenças nos tamanhos de grão dos pós (14) na composição (12) pode ajudar a facilitar uma mistura uniforme/homogênea de pós (e em particular de pós metálicos) através da estrutura do revestimento, o que pode auxiliar no aprimoramento do jato de alta velocidade/energia formado pelo revestimento (10) na detonação da carga moldada (20, 30).

[0028] Em uma realização, os dois ou mais pós metálicos de transição e o um ou mais pós metálicos de não transição incluem um ou mais diferentes tamanhos de grão. O pó metálico de bronze inclui dois ou mais tamanhos de grão. O uso de diferentes tamanhos de grão na composição (12) ajuda a aumentar a consolidação dos pós metálicos, aumentar a uniformidade/homogeneidade da composição resultante (12) após a mistura e compressão e por fim melhorar a formação do jato do revestimento de carga moldada (10). Essa homogeneidade dentro da composição do revestimento pode também produzir um jato hidrodinâmico mais uniforme na detonação da carga moldada (20/30). A distribuição dos tamanhos de grão no revestimento (10) pode também ajudar a facilitar um processo de colapso consistente do revestimento (10), ajudando assim a melhorar o desempenho das cargas moldadas (20, 30) dentro da qual são usadas. Em uma realização, a energia térmica formada na detonação das cargas moldadas (20, 30) pode fundir alguns dos pós da composição (12) e/ou pelo menos reduzir a tensão interna nos grãos individuais dos pós, que também pode aprimorar a formação do jato e melhorar sua uniformidade. Adicionalmente, os diferentes tamanhos de grão utilizados podem também aumentar/aprimorar a densidade e diminuir a porosidade do revestimento (10).

[0029] Contempla-se que os metais de transição incluem um ou mais tamanhos de grão, como tamanhos de grão maiores que 0 micrômetro até cerca de 75 micrômetros, maior que 75 micrômetros a cerca de 100 micrômetros, maior que 100 micrômetros a cerca de 125 micrômetros, maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros, maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros e maior que 200 micrômetros a cerca de 250 micrômetros. O pó metálico de transição pode incluir qualquer metal altamente eletronegativo.

Esses metais ligam-se quimicamente uns com os outros, bem como com outros metais (14) dentro da composição (12). Em uma realização, os dois ou mais pós metálicos de transição incluem pelo menos um de cobre, níquel, molibdênio, tungstênio, titânio e ferro. Quando os dos ou mais pós metálicos de transição incluem níquel, o níquel inclui pelo menos um tamanho de grão, que pode ser de maior que 0 micrômetro até cerca de 75 micrômetros, maior que 75 micrômetros a cerca de100 micrômetros e maior que 100 micrômetros a cerca de 150 micrômetros.

[0030] Em uma realização, o um ou mais pós metálicos de não transição incluem um ou mais tamanhos de grão. Esses tamanhos de grão podem ser maiores que 0 micrômetro até cerca de 50 micrômetros, maior que 50 micrômetros a cerca de 75 micrômetros, maior que 75 micrômetros a cerca de 125 micrômetros, maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros, maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros e maior que 200 micrômetros a cerca de 300 micrômetros. Em uma realização, o pó metálico de não transição inclui pelo menos um de alumínio, chumbo e estanho.

[0031] Quando um ou mais pós metálicos de não transição inclui chumbo, o chumbo tem dois ou mais diferentes tamanhos de grão. Esses tamanhos de grão podem ser maiores que 0 micrômetro até cerca de 50 micrômetros, maior que 50 micrômetros a cerca de 75 micrômetros, maior que 75 micrômetros a cerca de 125 micrômetros, maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros e maior que 150 micrômetros a cerca de 300 micrômetros.

O pó metálico de chumbo pode incluir um primeiro tamanho de grão e um segundo tamanho de grão que seja diferente do primeiro tamanho de grão. O primeiro tamanho de grão pode ser selecionado de um grupo que compreende maiores que 0 micrômetro até cerca de 50 micrômetros, maior que 50 micrômetros a cerca de 75 micrômetros e maior que 75 micrômetros a cerca de 125 micrômetros, enquanto o segundo tamanho de grãos é de cerca de 150 micrômetros a cerca de 300 micrômetros. A razão do primeiro tamanho de grão ao segundo tamanho de grão é cerca de 1:1 com cada um dos tamanhos de grão sento dispersado completa e uniformemente dentro da composição (12). Por exemplo, o primeiro tamanho de pó pode ser cerca de 19% peso/peso do peso total da composição, enquanto o segundo tamanho de grão é cerca de 19% peso/peso do peso total da composição.

[0032] Quando um ou mais pó metálico de não transição inclui alumínio, o alumínio é cerca de 3% a cerca de 10% peso/peso do peso total da composição (12). O alumínio inclui pelo menos um tamanho de grão, que pode ser maior que 0 micrômetro até cerca de 50 micrômetros, maior que 50 micrômetros a cerca de 75 micrômetros, maior que 75 micrômetros a cerca de 125 micrômetros e maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros.

[0033] O pó metálico de bronze pode ser cerca de 39% peso/peso do peso total da composição (12). O pó metálico de bronze pode incluir dois ou mais diferentes tamanhos de grão. Os tamanhos de grão podem ser maiores que 75 micrômetros a cerca de 100 micrômetros, maior que 100 micrômetros a cerca de 125 micrômetros, maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros, maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros e maior que 150 micrômetros a cerca de 300 micrômetros. Em uma realização, o pó metálico de bronze tem três tamanhos de grão. O primeiro tamanho de grão é maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros, o segundo tamanho de grão é maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros e o terceiro tamanho de grão é maior que 100 micrômetros a cerca de 125 micrômetros. Quando o primeiro e o segundo tamanho de grão são combinados, a razão do terceiro tamanho de grão com o primeiro e o segundo tamanho de grão combinados é de cerca de 1:3. Por exemplo, o primeiro tamanho de grão pode ser cerca de 18% peso/peso do peso total da composição, enquanto o segundo e o terceiro tamanho de grão são cerca de 9% peso/peso do peso total da composição.

[0034] As realizações da presente invenção são além disso direcionadas para um revestimento de carga moldada (10) incluindo uma composição (12) de pós (14). A composição (12) inclui uma pluralidade de pós metálicos de ligação maleável e um pó metálico não maleável. Conforme usado no presente pedido, o termo “maleável” refere-se a um material que se encurva/deforma mediante a aplicação de forças compressivas, como estampagem, martelamento, forja, pressão ou laminação em chapas/tiras finas, sem quebrar, trincar ou de outro modo desenvolver defeitos físicos/estruturais. De acordo com uma realização, os pós metálicos de ligação maleável incluem um ou mais dentre cobre, chumbo, ferro, estanho, alumínio, zinco e similares. O pó metálico não maleável pode incluir um ou mais dentre níquel, aço, ferro, tungstênio, titânio, molibdênio e similares. Os pós metálicos de ligação maleável e o pó metálico não maleável podem ser moldados por qualquer processo de moldagem de pó conhecido, como aquele descrito anteriormente no presente pedido em relação aos pós metálicos de transição e não transição.

[0035] A composição (12) é uma mistura combinada de pós metálicos maleáveis e não maleáveis. Cada pó metálico de ligação maleável e pó metálico não maleável pode ser selecionado com base em sua capacidade de reagir exotermicamente com outros pós na composição (12). Cada um dos pós metálicos de ligação maleável e do pó metálico não maleável da composição (12) está presente em uma quantidade que é menor que 40% peso/peso do peso total dos pós (14) na composição (12), alternativamente cerca de 5% peso/peso a cerca de 39% peso/peso do peso total da composição (12). Em uma realização cada pó metálico de ligação maleável é cerca de 5% a cerca de 20% do peso total da composição (12), enquanto cada pó metálico não maleável é cerca de 5% a cerca de 39% peso/peso do peso total da composição (12). Cada pó metálico de ligação maleável pode ser cerca de 10% a cerca de 20% do peso total da composição (12). Embora cada pó (14) da composição (12) possa ter diferentes densidades aparentes, quando combinados, os pós metálicos coletivamente têm uma densidade aparente de até cerca de 11 g/cm 3. Em uma realização, a densidade aparente de todos os pós combinados na composição é de cerca de 8 g/cm3, alternativamente cerca de 6 g/cm3. Em uma realização, a densidade aparente é de cerca de 4 g/cm3 a cerca de 5 g/cm3. Quando os pós de ligação maleáveis e não maleáveis são comprimidos juntos para formar o revestimento (10), os pós comprimidos têm uma densidade pressionada de até cerca de 10 g/cm3.

[0036] Cada pó metálico de ligação maleável e cada pó metálico não maleável inclui pós que tem tamanhos de grão distintos. Cada pó metálico de ligação maleável pode incluir um tamanho de grão que é o mesmo que ou diferente do tamanho de grão de um ou mais do pó metálico não maleável. Por exemplo, o pó metálico de ligação maleável pode incluir dois tamanhos de grão maiores que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros e maiores que 200 micrômetros a cerca de 250 micrômetros, enquanto um pó metálico não maleável tem um tamanho de grão maior que 0 micrômetro até cerca de 75 micrômetros.

Alternativamente, pelo menos um dos pós metálicos de ligação maleável pode incluir tamanhos de grão que são o mesmo que a faixa de tamanhos de grão de um pó metálico não maleável. Em ambas as instâncias, os diferentes tamanhos de grão ajudam a facilitar a combinabilidade e mesmo a distribuição dos pós (14) na composição (12). Quando distribuídos uniformemente, os pós são compactados mais densamente e resultam em um revestimento que é capaz de criar um túnel de perfuração que tem uma distribuição mais uniforme, melhorando assim as características de fluxo do fluido ou gás na boca de poço.

[0037] O pó metálico de ligação maleável inclui um ou mais diferentes tamanhos de grão. Esses tamanhos de grão podem ser fornecidos em várias quantidades (isto é, uma quantidade não zero) e podem ser maiores que 0 micrômetro até cerca de 75 micrômetros, maior que 75 micrômetros a cerca de 100 micrômetros, maior que 100 micrômetros a cerca de 125 micrômetros, maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros, maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros, maior que 200 micrômetros a cerca de 250 micrômetros e maior que 250 micrômetros a cerca de 300 micrômetros.

[0038] O pó metálico de ligação maleável inclui um pó metálico de bronze. O pó metálico de bronze inclui pelo menos duas ou mais diferentes faixas de tamanhos de grão, como tamanhos de grão que são maiores que 75 micrômetros a cerca de 100 micrômetros, maiores que 100 micrômetros a cerca de 125 micrômetros, maiores que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros e maiores que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros. Em uma realização,

o pó metálico de bronze inclui três tamanhos de grão, especialmente um primeiro tamanho de grão maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros, um segundo tamanho de grão maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros e um terceiro tamanho de grão maior que 100 micrômetros a cerca de 125 micrômetros. Quando o primeiro e o segundo tamanho de grão são combinados, a razão do terceiro tamanho de grão com o primeiro e o segundo tamanho de grão do pó metálico de bronze é de cerca de 1:3. Em outras palavras, cerca de 50% do primeiro tamanho de grão do pó metálico de bronze é maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros, cerca de 25% é maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros e cerca de 25% é maior que 100 micrômetros a cerca de 125 micrômetros. Por exemplo, o primeiro tamanho de grão pode ser cerca de 19% peso/peso do peso total da composição, enquanto o segundo e o terceiro tamanho de grão são cerca de 9,5% peso/peso do peso total da composição. Para ter certeza, o pó metálico de bronze pode alternativamente incluir quatro ou mais tamanhos de grão e alternativamente cinco ou mais tamanhos de grão. As diferentes faixas de tamanhos de grão do pó de bronze podem ajudar a assegurar que o pó de bronze seja misturado homogeneamente junto, bem como dentro da composição (12). Enquanto os tamanhos de grão foram fornecidos anteriormente no presente pedido para o pó metálico de bronze, os tamanhos de grão do pó de bronze podem ser selecionados com base em outros pós (14) na composição (12), bem como com base nas necessidades da aplicação em particular.

[0039] Em uma realização, a pluralidade de pós metálicos de ligação maleável inclui um ou mais diferentes tipos de pós. Quando os pós metálicos de ligação maleável incluem mais de um tipo de pó, como, por exemplo, titânio e alumínio, o pó de titânio pode ter tamanhos de grão que são diferentes dos tamanhos de grão de alumínio. Alternativamente, o titânio pode incluir duas ou mais diferentes faixas de tamanho de grãos, pelo menos uma das quais pode ter a mesma faixa de tamanho de grão do alumínio.

[0040] De acordo com uma realização, quando os pós metálicos de ligação maleável incluem chumbo, o chumbo pode incluir dois tamanhos de grão.

A razão do primeiro tamanho de grão com o segundo tamanho de grão pode ser cerca de 1:1. Por exemplo, o primeiro tamanho de pó pode ser cerca de 19% peso/peso do peso total da composição, enquanto o segundo tamanho de grão é cerca de 19% peso/peso do peso total da composição (12). O primeiro tamanho de grão do pó metálico de chumbo pode ser maior que 0 micrômetro a cerca de 125 micrômetros, enquanto o segundo tamanho de grão pode ser de cerca de 150 micrômetros a cerca de 300 micrômetros.

[0041] Em uma realização, o pó metálico não maleável inclui um ou mais diferentes tamanhos de grão. Os tamanhos de grão podem ser maiores que 0 micrômetro até cerca de 50 micrômetros, maiores que 50 micrômetros a cerca de 75 micrômetros, maiores que 75 micrômetros a cerca de 125 micrômetros e maiores que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros. Quando o pó metálico não maleável inclui níquel, o pó metálico de níquel pode ser entre 5% e 25% peso/peso do peso total da composição (12) e pode incluir pelo menos um tamanho de grão que seja um do maior que 0 micrômetro até cerca de 50 micrômetros, maior que 50 micrômetros a cerca de 75 micrômetros e maior que 75 micrômetros a cerca de 125 micrômetros.

[0042] As realizações da presente invenção são além disso direcionadas para um revestimento de carga moldada (10) que inclui uma composição (12) de pós metálicos (14). Os pós metálicos (14) são selecionados para assegurar que o revestimento (10) seja capaz de gerar uma reação exotérmica e cada um está presente na composição (12) em menos que cerca de 40% peso/peso do peso total da composição (12). Cada pó metálico (14) foi selecionado com base nas propriedades do metal e inclui pelo menos um tamanho de grão que foi selecionado para ajudar a facilitar na uniformidade da composição (12) e em alguns casos na uniformidade do revestimento (10). A composição (12) de pós metálicos é uma mistura combinada que compreende uma densidade aparente de até cerca de 11 g/cm 3. Em uma realização, a densidade aparente de todos os pós combinados na composição é de cerca de 8 g/cm3, alternativamente cerca de 6 g/cm3. Em uma realização, a densidade aparente é de cerca de 4 g/cm3 a cerca de 5 g/cm3.

[0043] A pluralidade de pós metálicos (14) inclui um pó metálico de bronze presente em uma quantidade até 39% peso/peso do peso total da composição (12) e tendo dois ou mais tamanhos de grão. Os tamanhos de grão podem ser maiores que 75 micrômetros a cerca de 100 micrômetros, maior que 100 micrômetros a cerca de 125 micrômetros, maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros, maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros e maior que 200 micrômetros a cerca de 250 micrômetros. De acordo com uma realização, o pó metálico de bronze inclui três ou mais tamanhos de grão, alternativamente quatro ou mais de diferentes tamanhos de grão e alternativamente cinco tamanhos de grão. Cada tamanho de grão pode ser selecionado a partir de tamanhos de grão referenciados anteriormente no presente pedido, de modo que o pó metálico de bronze coletivamente inclui tamanhos de grão entre maior que 0 micrômetro a cerca de 250 micrômetros.

Certamente, o pó metálico de bronze pode incluir tamanhos de grão não descritos no presente pedido, enquanto que os tamanhos do grão ajudam a facilitar uma composição de revestimento homogênea.

[0044] O pó metálico de bronze pode incluir três tamanhos de grão.

O primeiro tamanho de grão é maior que 150 micrômetros a cerca de 200 micrômetros, o segundo tamanho de grão é maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros e o terceiro tamanho de grão é maior que 100 micrômetros a cerca de 100 micrômetros. Conforme descrito anteriormente no presente pedido quando o primeiro e o segundo tamanho de grão são combinados, a razão do terceiro tamanho de grão com o primeiro e o segundo tamanho de grão do pó metálico de bronze é de cerca de 1:3. Nesta configuração, se 15% peso/peso do peso total da composição (12) é o primeiro tamanho de grão, o segundo e o terceiro tamanhos de grão são cada um 7,5% peso/peso do peso total da composição (12).

[0045] Em uma realização, os pós metálicos (14) incluem um pó metálico de chumbo. Nesta realização, o pó metálico de chumbo é similar ao pó metálico de chumbo descrito anteriormente no presente pedido. Dessa forma, para os propósitos de conveniência e não limitação, as diversas características, atributos e propriedades do pó metálico de chumbo discutidas acima não são repetidas aqui.

[0046] Em uma realização, o pó metálico de chumbo está presente em uma quantidade até 39% peso/peso, alternativamente 5% peso/peso, a cerca de 39% peso/peso do peso total da composição (12). O pó metálico de chumbo pode incluir múltiplos tamanhos de grão. O pó metálico de chumbo pode incluir dois tamanhos de grão (isto é, um primeiro tamanho de grão e um segundo tamanho de grão). A razão do primeiro tamanho de grão ao segundo tamanho de grão do pó metálico de chumbo pode ser cerca de 1:1 com cada tamanho de grão sendo similar aquele do pó metálico de chumbo descrito anteriormente no presente pedido. Em pelo menos uma realização, não há sobreposição entre o primeiro e segundo tamanhos de grão do pó metálico de chumbo. De acordo com uma realização, o pó metálico de chumbo inclui três de mais tamanhos de grão, cada tamanho de grão sendo selecionado a partir do primeiro e segundo tamanhos de grão anteriormente mencionados.

[0047] Os pós metálicos (14) incluem um pó metálico de alumínio.

Em comparação aos pós metálicos de bronze e chumbo, o pó metálico de alumínio é até cerca de 10% peso/peso do peso total da composição (12). Em uma realização, o pó metálico de alumínio é de cerca de 5% a cerca de 10%

peso/peso do peso total da composição (12). O pó metálico de alumínio pode incluir vários tamanhos de grão, notadamente dois ou mais tamanhos de grão que são maiores que 0 micrômetro até cerca de 50 micrômetros, maiores que 50 micrômetros a cerca de 75 micrômetros, maiores que 75 micrômetros a cerca de 125 micrômetros e maiores que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros.

[0048] Os pós metálicos (14) além disso incluem um pó metálico de níquel presente em cerca de 10% a cerca de 25% peso/peso do peso total da composição (12). Em uma realização, o pó metálico de níquel está presente em uma quantidade de até cerca de 20% peso/peso do peso total da composição (12). Similar aos outros pós metálicos (14) descritos anteriormente no presente pedido, o pó metálico de níquel pode incluir um tamanho de grão que seja maior que 50 micrômetros a cerca de 75 micrômetros, maior que 75 micrômetros a cerca de 125 micrômetros e maior que 125 micrômetros a cerca de 150 micrômetros.

[0049] De acordo com uma realização, a composição (12) inclui pelo menos um dentre molibdênio, tungstênio, titânio e ferro. Cada um pode incluir um ou mais diferentes tamanhos de grão para além disso auxiliar na combinabilidade dos pós na composição (12).

[0050] Enquanto a composição (12) inclui pós metálicos (14), ela pode além disso incluir um pó não metálico. Similar aos pós metálicos, em uma realização o pó não metálico está presente em uma quantidade menor que 40% peso/peso do peso total da composição (12). O pó não metálico inclui tamanhos de grão distintos.

[0051] De acordo com uma realização, a composição (12) inclui pelo menos um de um material aglomerante e um lubrificante, cada um sendo dispersado uniformemente dentro da composição (12). De acordo com uma realização, o aglomerante e o lubrificante melhoram a processabilidade dos pós na composição (12). O aglomerante e o lubrificante pode ajudar na mistura e distribuição eficiente dos pós metálicos e não metálicos diferentes na composição (12). Eles podem ajudar a prevenir a formação de torrões na composição (12), de modo que o revestimento (10) tenha as mesmas propriedades ao longo de qualquer porção de seu comprimento L e espessura T. O aglomerante pode ser moldado no pó metálico de chumbo anteriormente mencionado e pode estar presente nas quantidades anteriormente mencionadas. Contempla-se que os aglomerantes adequados podem incluir uma resina ou pó polimérico, cera e similares. De acordo com uma realização, o aglomerante pode também ser um material à base de óleo ou metais macios, como chumbo e cobre. De acordo com uma realização, um pó de grafite ou material à base de óleo pode funcionar como o lubrificante. O lubrificante está presente em uma quantidade de cerca de 1,5 % peso/peso do peso total da composição (12) e ajuda a aglomerar um ou mais dos pós na composição (12) que tem tamanhos de grão menores, de modo que durante o processo de mistura o risco de perda de pós devido à sua fineza ou baixa granularidade e/ou potencial contaminação do ambiente de trabalho é reduzida. Quando o revestimento de carga moldada (10) inclui o material à base de óleo, o material ajuda a prevenir oxidação do revestimento (10). O material à base de óleo, mesmo quando presente em quantidades de traço, auxilia na combinação/mistura dos pós (que têm vários tamanhos de grãos) da composição (12).

[0052] As realizações dos revestimentos da presente invenção podem ser usadas em uma variedade de cargas moldadas (20, 30), que incorporam os revestimentos de carga moldada (10) descritos acima. Como notado, a carga moldada da Figura 2 é uma carga moldada em ranhura (20), que tem uma extremidade aberta (22) e uma extremidade fechada (24) moldada em sua parede posterior lisa (46’). Ao contrário, a carga moldada da Figura 3 é uma carga moldada cônica, que tem uma extremidade aberta (22) e uma parede posterior moldada cônica 46’’. As cargas moldadas são detonadas através de um cordão de detonação (70) que fica adjacente a uma área das paredes posteriores (46’, 46’’) e está em comunicação com uma carga explosiva posicionada dentro de uma cavidade (interior oco) da carga moldada.

[0053] As Figuras 2 a 3 ilustram as cargas moldadas (20, 30), incluindo um estojo (40) que define uma cavidade (50). De acordo com uma realização, as cargas moldadas (20, 30) incluem uma carga explosiva (60) disposta dentro da cavidade (50) do estojo (40). Um revestimento de carga moldada (10) pode ser disposto adjacente à carga explosiva (60), retendo assim a carga explosiva (60) dentro da cavidade (50) do estojo (40). O revestimento (10), enquanto mostrado em uma configuração cônica (10’) nas cargas moldadas das Figuras 2 a 3 pode também estar presente em uma configuração hemisférica (10’’), conforme mostrado na Figura 1B. Certamente, os revestimentos (10) descritos anteriormente no presente pedido podem ser utilizados em qualquer carga moldada. O revestimento (10) pode incluir uma composição (12) que inclui pós metálicos. Portanto, os revestimentos de carga moldada (10) da presente invenção podem servir a propósitos múltiplos, como manter a carga explosiva (60) no lugar até a detonação e para acentuar o efeito explosivo na formação geológica circundante.

[0054] Para propósitos de conveniência e não limitação, as características gerais do revestimento de carga moldada (10) estão descritas acima em relação às Figuras 1A a 1C e não são repetidas no presente pedido.

[0055] Enquanto há numerosos tamanhos de grãos que podem ser usados para cada revestimento de carga moldada (10), descobriu-se que os tamanhos de grão anteriormente mencionados ajudam a fornecer uma mistura mais homogênea de pós na composição (12), dessa forma melhorando a capacidade do revestimento de carga moldada (10) em criar uma saída de alta energia ou velocidade de jato reproduzível mediante a detonação da carga moldada (20, 30).

[0056] Além disso, a composição (12) utilizada pode ajudar o revestimento (10) a produzir energias através de reações químicas e/ou intermetálicas entre dois ou mais pós e componentes. Essas reações também podem ocorrer entre um ou mais constituintes da composição (12) e porções da formação circundante (como o fluido de boca de poço e/ou fluidos de formação).

As reações podem incluir reações exotérmicas entre dois ou mais pós. As reações podem ocorrer a uma temperatura de cerca de 400ºC a cerca de 700ºC ou em temperaturas relativamente baixas e podem ajudar a produzir energia adicional, ou seja, energia que não é formada pela ativação das cargas explosivas (60) da carga moldada (20, 30). A energia adicional pode elevar a energia total do revestimento de carga moldada a um nível de temperatura que ajude a facilitar uma segunda reação dentro do túnel de perfuração. Esta segunda reação pode ser uma reação exotérmica e uma reação intermetálica que produza menos, a mesma ou mais energia do que a explosão inicial que forma o jato perfurante. Em outras palavras, a segunda reação pode exigir uma temperatura de ignição mais alta, mas o resultado final pode ser um colapso mais consistente do revestimento (10), o que leva a mais confiabilidade do desempenho das cargas moldadas (20, 30).

[0057] Reações típicas podem ser formadas de acordo com os dados apresentados em uma especificação intitulada “Incendiary Potential of Exothermic Intermetallic Reactions”, preparada pelo Lockheed Palo Alto Research Laboratory, designada como Especificação AFATL-TR-71-87 e datada de julho de 1971. Sem ter a intenção de se limitar pela teoria, também se contempla que reações adicionais podem ocorrer entre três ou mais dos pós da composição (12), como, por exemplo, entre cobre, alumínio e titânio e entre cobre, titânio e carbono.

[0058] A composição (12) dos revestimentos (10) é submetida a uma reação exotérmica, que pode ocorrer mesmo em energias mais baixas,

como nas cargas moldadas (20, 30), incluindo quando uma quantidade pequena ou diminuída de materiais explosivos, ou materiais explosivos de energia menor são usados na carga explosiva (60). Conforme ilustrado na Figura 2 e de acordo com uma realização, a carga explosiva (60) utilizada nas cargas moldadas (20, 30) pode incluir uma carga explosiva primária (62) e uma carga explosiva secundária (64). A carga explosiva primária (62) pode ser posicionada entre a carga explosiva secundária (64) e a parede posterior (46’) da carga moldada (20), adjacente a um ponto de iniciação disposto na parede posterior (46’).

Alternativamente, conforme ilustrado na Figura 3, a carga explosiva (60) é uma camada única de material explosivo adjacente ao ponto de iniciação (49).

Enquanto as Figuras 2 e 3 ilustram cada uma um ponto de iniciação único (49), é previsto que dois de mais pontos de iniciação (49) possam ser fornecidos na carga moldada (20, 30). Um cordão de detonação (70) (alinhado opcionalmente através de membros guia (80)) pode estar adjacente ao ponto de iniciação.

Embora não ilustrado na carga moldada cônica (30) da Figura 3, contempla-se que estas cargas moldadas cônicas podem também incluir cargas explosivas primárias e secundárias (62, 64), conforme a aplicação possa exigir.

[0059] Mudando agora à Figura 4, um método (100) de moldar um revestimento de carga moldada é ilustrado. O método (100) inclui misturar (140) uma composição de pós para formar uma combinação de pós. A composição de pós pode incluir qualquer uma das composições descritas anteriormente no presente pedido, como os pós metálicos de transição, os pós metálicos de não transição e o pó metálico de bronze. Em uma realização, a composição inclui pós metálicos ligantes maleáveis e pós ligantes não metálicos. Cada pó metálico pode estar presente em uma quantidade que seja menor do que 40% peso/peso do peso total da composição. Cada pó pode incluir um ou mais tamanhos de grão e em algumas realizações dois ou mais tamanhos de grão. Os pós metálicos de transição e não transição, o pó metálico de bronze e os pós metálicos de ligação maleável e pós metálicos não maleáveis utilizados são substancialmente conforme descritos anteriormente no presente pedido e dessa forma suas características são descritas no presente pedido. Os tamanhos dos grãos dos pós são particularmente a chave na etapa de mistura (140), na medida em que os tamanhos de grãos selecionados ajudam a formar a combinação do pó, que pode ser uma combinação de pó homogênea. Um misturador é usado para misturar completamente os pós e pode misturar os pós a uma velocidade de cerca de 2 revoluções/segundo (rev./s) a cerca de 4.000 rev./s, alternativamente entre cerca de 1.000 rev./s e 3.000 rev./s e alternativamente entre cerca de 2 rev./s a cerca de 2.000 rev./s. Assim que misturada, a combinação de pó homogênea é moldada (160) no formato de revestimento desejado, como o formato cônico mostrado na Figura 1A, formato hemisférico ou de taça mostrado na Figura 1B ou formato de trompete mostrado na Figura 1C.

O formato do revestimento pode ser moldado comprimindo-se (162) a combinação de pó com o uso de uma força de cerca de 1.500 kN. A combinação de pó pode ser sinterizada (164) para moldar o formato de revestimento desejado.

[0060] A Figura 5 é um fluxograma que ilustra um método adicional (101) de formação de um revestimento de carga moldada. Conforme descrito anteriormente no presente pedido e ilustrado na Figura 4, uma combinação de pó homogênea pode ser moldada misturando (140) uma composição de pós, como pós metálicos de transição, pós metálicos de não transição, um pó metálico de bronze, pós metálicos de ligação maleável e pós metálicos não maleáveis.

Os pós podem incluir tamanhos de grãos que, junto com as etapas de mistura, ajudam a moldar uma combinação de pó homogênea. A combinação de pó é posteriormente moldada (160) no formato de revestimento desejado. Quando algum tipo de pó inclui dois ou mais tamanhos de grão, o pó pode ser misturado de modo que os tamanhos de grão sejam combinados entre si. Por exemplo,

quando o pó metálico de bronze inclui dois ou mais tamanhos de grão, o método (101) inclui misturar separadamente (142) o pó metálico de bronze, de modo que todos seus tamanhos de grão sejam combinados juntos. De maneira similar, quando a composição inclui um pó metálico de chumbo incluindo dois ou mais tamanhos de grãos, o pó metálico de chumbo, incluindo os dois ou mais tamanhos de grão, também é misturado separadamente (144). O pó metálico de bronze misturado separadamente e o pó metálico de chumbo misturado separadamente são posteriormente combinados (166) e então todos os pós da composição são misturados (140) juntos. Em uma realização, o método (101) inclui combinar (148), um material aglomerante e um lubrificante com a composição, antes de moldar (160) o formato desejado do revestimento. O revestimento pode ser moldado no formado de revestimento desejado comprimindo-se (162) a combinação de pó homogêneo ou sinterizando (164) a combinação de pó homogêneo.

[0061] As realizações desta invenção além disso descrevem um método (200) de moldar uma carga moldada incluindo qualquer um dos revestimentos de carga moldados descritos acima. Conforme ilustrado no fluxograma da Figura 6, o método (200) inclui dispor uma carga explosiva (240) dentro de um interior oco de um compartimento de carga moldada. Nesta configuração, a carga explosiva está adjacente a uma parede posterior, um ponto de iniciação e pelo menos uma porção de uma parede lateral da carga moldada.

A carga explosiva inclui um ou mais pós explosivos que são dispostos dentro do interior oco. Os pós explosivos podem ser colocados soltos no interior oco. Em uma realização, a carga explosiva é pressionada (242) dentro do interior oco do estojo em uma força de entre cerca de 20 kN a cerca de 1.000 kN, alternativamente entre 30 kN a cerca de 700 kN.

[0062] De acordo com uma realização, o método (200) além disso inclui fornecer um revestimento de carga moldada incluindo uma composição de pós metálicos. Cada pó metálico está presente em uma quantidade menor que 40% peso/peso da composição e inclui um ou mais tamanhos de grão distintos.

A composição contemplada é substancialmente conforme descrito anteriormente no presente pedido em relação aos revestimentos de carga moldada (10) ilustrados nas Figuras 1A a 1C e 2 a 3. O revestimento de carga moldado pode ser moldado (260) de acordo com qualquer um dos métodos (100/101) descritos anteriormente no presente pedido e ilustrado nas Figuras 4 a 5. Em uma realização, a etapa de moldar (260) o revestimento de carga moldado inclui adicionar (262) pelo menos um de um lubrificante e um aglomerante à composição, misturar (264) a composição, incluindo o lubrificante e/ou o aglomerante em uma velocidade de cerca de 5 rev./s a cerca de 4.000 rev./s para formar uma composição de pó homogênea e comprimir (266) a combinação de pó no formato de revestimento desejado. O revestimento de carga moldada é instalado (280) no interior oco do compartimento, adjacente à carga explosiva, de modo que a carga explosiva fique fixada dentro do interior oco e fique posicionada entre a parede posterior e o revestimento de carga moldada. O revestimento de carga moldada está instalado de modo que esteja adjacente à carga explosiva e pode ser comprimido sobre a carga explosiva, de modo que a carga explosiva seja posicionada entre as paredes posterior e lateral e o revestimento de carga moldada.

[0063] Enquanto os métodos (100/101) de moldar o revestimento de carga moldada e o método (200) de moldar uma carga moldada que inclui um revestimento de carga moldada descrevem uma composição que inclui pós metálicos de transição e não transição, certamente, a composição pode incluir pós metálicos maleáveis e não maleáveis que tenham tamanhos os tamanhos de grão substancialmente conforme descrito anteriormente no presente pedido. EXEMPLO 1

[0064] Várias composições (12) para uso em revestimentos de carga moldada podem ser feitas de acordo com as realizações da invenção. As porcentagens apresentadas no Exemplo mostrado na Tabela 1 são baseadas no total % peso/peso dos pós na composição (12) e excluem referência às quantidades mínimas de óleos ou lubrificantes de processamento que podem ser utilizadas. Esses óleos ou lubrificantes podem estar em uma mistura final em uma quantidade de entre cerca de 0,01% e 1% do total % peso/peso dos pós na composição (12). A composição (12) pode incluir os seguintes componentes em pó, cada componente tendo um tamanho de grão selecionado.

TABELA 1 Tamanho do Grão(s) Blenda Revestimento de Carga do Moldada - Composição da Revest Amostra Tamanho Mínimo do Tamanho Máximo do imento Grão (micrômetros Grão (micrômetros (%) p/p (µm)) (µm)) Metal de Transição 1 >0 75 5 a 20 Metal de Transição 2 > 75 100 5 a 20 Metal de Não transição 1 >0 50 5 a 20 Metal de Não transição 2 > 50 75 3 a 25 Metal de Não transição 3 > 75 125 3 a 25 Metal de Não transição 4 > 150 200 5 a 20 Metal de Não transição 5 > 200 300 5 a 20 Bronze 1 > 100 125 5 a 10 Bronze 2 > 125 150 5 a 15 Bronze 3 > 150 200 10 a 25

[0065] A composição 12 apresentada na Tabela 1 - Composição de Amostra - pode incluir dois pós metálicos de transição, dois ou mais pós metálicos de não transição tendo até cinco tamanhos de grão e um pó metálico de bronze. Pelo menos em uma realização, a Composição de Amostra inclui dois ou mais tamanhos de grão de pó metálico de bronze. A Composição de Amostra pode incluir um pó metálico de transição tendo dois tamanhos de grão, ou dois pós metálicos de transição, cada um tendo um tamanho de grão. O pó não metálico de transição pode ser fornecido em até cinco tamanhos de grão. Em pelo menos uma realização, dois pós metálicos de não transição são fornecidos.

Os metais de não transição podem incluir chumbo e alumínio. O pó metálico de chumbo pode incluir tamanhos de grão que se sobrepõem com tamanhos de grão do pó metálico de alumínio. O pó metálico de bronze pode incluir múltiplos tamanhos de grão, que podem incluir um ou mais dentre > 100 µm a cerca de 125 µm, > 125 µm a cerca de 150 µm e > 150 µm a cerca de 200 µm. Cada tamanho de grão do pó metálico de bronze pode ser fornecido em cerca de 5% a cerca de 25% peso/peso do peso total da composição (12).

[0066] Podem ser utilizados vários pós na composição (12). Por exemplo, pós que têm uma forma/configuração esférica, e pós que têm uma forma irregular podem ser utilizados. Para os pós específicos na composição (12) que têm dois ou mais tamanhos de grãos, em uma realização, pelo menos um tamanho de grão inclui em pós esfericamente formados, embora um ou mais dos outros tamanhos de grão/(s) inclui(em) pós de forma irregular. Por exemplo, pós metálicos de bronze com tamanhos de grão entre > 100 µm a cerca de 125 µm podem incluir pós de formato irregular, embora pós metálicos de bronze de tamanhos de grão entre > 150 µm a 200 µm, pode incluir pós esfericamente formados.

[0067] Sem estar limitado pela teoria, acredita-se que exista sinergia entre tamanhos de grão, e a % p/p para os pós da composição (12). Os dados de tamanho de grão apresentados na Tabela 1 foram gerados através de teste extensivo, e análise de especificações de materiais e folhas de dados, conforme pode ser medido pelo princípio de medição de análise dinâmica de imagem ISO 13322-2 intitulado “Análise de tamanho de partícula - métodos de análise de imagem” e preparado pelo Comitê Técnico ISO/TC 24. Embora vários tamanhos de grãos sejam fornecidos para cada tipo de pó, é previsto em uma realização alternativa que dois ou mais dos pós podem incluir tamanhos de grão idênticos.

EXEMPLO 2

[0068] As amostras de cargas moldadas foram geralmente configuradas para demonstrar o desempenho de cargas moldadas incorporando revestimentos feitos de acordo com as realizações descritas no presente pedido.

Cada carga moldada incluía um estojo/compartimento, e um ponto de iniciação formado na parede posterior do estojo. Uma carga explosiva foi disposta dentro do interior oco, e revestimentos de diferentes composições e tamanhos de grão de pó foram posicionados adjacente à carga explosiva. Um cordão de detonação foi posicionado adjacente ao ponto de iniciação. As cargas moldadas foram detonadas, foram tiradas medições dos diâmetros e comprimentos do furo de entrada dos jatos de perfuração, e foram feitas avaliações de razão de produtividade. Os valores apresentados na Tabela 2 representam os resultados das medições realizadas e das avaliações feitas após a detonação das cargas moldadas.

[0069] Dois conjuntos comercialmente disponíveis (ou revestimentos estabelecidos) foram utilizados nas amostras B, D e E, cada um dos revestimentos incluindo vários pós. As amostras A e C, no entanto, cada um dos revestimentos incluídos tendo pelo menos um pó com dois ou mais tamanhos de grão, e pelo menos um grão de pó incluiu um tamanho que foi diferente do tamanho de grão de outro pó. Nas amostras A e C, os revestimentos incluíram bronze tendo três tamanhos de grão, chumbo tendo dois tamanhos de grão, e níquel e alumínio tendo um tamanho de grão.

TABELA 2 Amostras Diâmetro Médio do Penetração Média do Alvo de Razão de Furo de Entrada Rocha Pressionado Produtividade (milímetros (mm)). (milímetros (mm)) A 11,4 285 1,19 B 10,9 260 1,10

Amostras Diâmetro Médio do Penetração Média do Alvo de Razão de Furo de Entrada Rocha Pressionado Produtividade (milímetros (mm)). (milímetros (mm)) C 11,1 302 1,17 D 10,8 283 1,08 E 9,9 359 1,05

[0070] Para obter os dados mostrados na Tabela 2, as cargas moldadas foram testadas em uma configuração API 19B Seção IV usando cupons de compartimento de aço que têm uma espessura de 0,5 polegada (12,7 mm). Os cupons de aço foram posicionados adjacente a um forro ou camada de cimento/concreto que tem uma espessura de 0,75 polegadas (19 mm) e o forro de cimento era adjacente a um alvo de arenito natural que tem alta resistência e baixa porosidade. As cargas moldadas foram detonadas de modo que um jato de perfuração penetrou o cupom de aço, o forro de concreto e o alvo de arenito, e o túnel de perfuração formado no alvo de arenito e a razão de produtividade foram medidos de acordo com os requisitos de Teste da Seção 19b da API. Os resultados na Tabela 2 indicam que os aumentos na profundidade de penetração do alvo não são necessariamente equivalentes a aumentos em razão de produtividade. Por outro lado, a geometria do túnel perfurante desempenha um papel importante na crescente razão de produtividade. Notadamente, as amostras A e C mostraram melhorias em razão de produtividade sobre as amostras B, D e E. Os resultados ainda indicam que a reação exotérmica das Amostras A e C cria túneis de perfuração, que fornecem uma geometria que é propícia ao desempenho de fluxo favorável, em comparação às Amostras B, D e E.

[0071] Os componentes dos aparelhos ilustrados não se limitam às realizações específicas descritas no presente pedido, mas de preferência, características ilustradas ou descritas como parte de uma realização podem ser usadas em conjunto com outras realizações para produzir ainda uma realização adicional. Pretende-se que o aparelho inclua essas modificações e variações.

Além disso, as etapas descritas no método podem ser utilizadas de forma independente e separadamente de outras etapas descritas no presente pedido.

[0072] Embora o aparelho e método tenham sido descritos com referência às realizações específicas, será entendido pelos técnicos no assunto que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos dos mesmos sem se afastar do escopo contemplado. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação particular ou material aos ensinamentos encontrados no presente pedido sem se afastar do escopo do mesmo.

[0073] Neste relatório descritivo e nas reivindicações que se seguem, será feita referência a uma série de termos que têm os significados a seguir. As formas singulares “um”, “uma” e “o/a” incluem os referentes plurais, a menos que o contexto indique claramente o contrário. Além disso, referências a “uma realização”, “alguma realização”, “uma realização” e similares não se destinam a ser interpretadas como excluindo a existência de realizações adicionais que também incorporam as características citadas. A linguagem de aproximação, como usada no presente pedido, ao longo do relatório descritivo e reivindicações, pode ser aplicada para modificar qualquer representação quantitativa que poderia variar de modo permissível sem resultar em uma alteração na função básica a qual ela está relacionada. Consequentemente, um valor modificado por um termo como “cerca de”, não deve ser limitado ao valor preciso especificado. Em alguns casos, a linguagem de aproximação pode corresponder à precisão de um instrumento para medir o valor. Termos como “primeiro”, “segundo”, “superior”, “inferior”, etc., são usados para identificar um elemento do outro, e a menos que especificado de outra forma não de destinam a se referir a uma ordem particular ou número de elementos.

[0074] Como usado no presente, os termos “pode” e “pode ser” indicam a possibilidade de uma ocorrência dentro de um conjunto de circunstâncias; a posse de uma determinada propriedade, característica ou função; e/ou qualificar um outro verbo expressando uma ou mais de uma habilidade, capacidade ou possibilidade associada com o verbo qualificado.

Consequentemente, o uso de “pode” e “pode ser” indica que um termo modificado é aparentemente apropriado, capaz ou adequado para uma capacidade indicada, função ou uso, enquanto levando em conta que, em algumas circunstâncias, o termo modificado pode algumas vezes não ser apropriado, capaz ou adequado. Por exemplo, em algumas circunstâncias, um evento ou capacidade pode ser esperada, enquanto em outras circunstâncias o evento ou capacidade pode não ocorrer - essa distinção é capturada pelos termos “pode” e “pode ser”.

[0075] Como usado nas reivindicações, a palavra “compreende” e suas variantes gramaticais logicamente também subentendem e incluem frases de variações e diferentes medidas como, por exemplo, mas não se limitando a isso, “que consiste essencialmente em” e “que consiste em”. Quando necessário, foram fornecidas faixas, e essas faixas incluindo todas as subfaixas entre elas.

Espera-se que as próprias variações nessas faixas irão sugerir a um técnico no assunto com conhecimento na técnica e, quando já não dedicadas ao público, as reivindicações anexas deverão abranger essas variações.

[0076] Avanços na ciência e tecnologia podem tornar equivalências e substituições possíveis que agora não são contempladas por razões de imprecisão de linguagem; essas variações devem ser abrangidas pelas reivindicações anexas. Esta descrição redigida usa exemplos para divulgar o revestimento, a carga moldada incluindo o revestimento, e os métodos de fabricação, incluindo o melhor modo, e também para permitir que qualquer técnico no assunto pratique estas, incluindo a fabricação e uso de quaisquer dispositivos ou sistemas e realize quaisquer métodos incorporados. O escopo patenteável da invenção é definido pelas reivindicações, e pode incluir outros exemplos que ocorram para os técnicos no assunto.

Esses outros exemplos destinam-se a estar dentro do escopo das reivindicações, caso eles possuam elementos estruturais que não difiram da linguagem literal das reivindicações ou caso eles incluam elementos estruturais equivalentes com diferenças não substanciais a partir da linguagem literal das reivindicações.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), caracterizado por compreender uma composição (12) de pós, a composição compreendendo: dois ou mais pós metálicos de transição, cada pó metálico de transição compreendendo um ou mais tamanhos de grão selecionados a partir do grupo que consiste em: maior que 0 micrômetro até 75 micrômetros; maior que 75 micrômetros a 100 micrômetros; maior que 100 micrômetros a 125 micrômetros; maior que 125 micrômetros a 150 micrômetros; maior que 150 micrômetros a 200 micrômetros; e maior que 200 micrômetros a 250 micrômetros; um ou mais pós metálicos de não transição, cada pó não metálico de transição compreendendo um ou mais tamanhos de grão selecionados a partir do grupo que consiste em: maior que 0 micrômetro até 50 micrômetros; maior que 50 micrômetros a 75 micrômetros; maior que 75 micrômetros a 125 micrômetros; maior que 125 micrômetros a 150 micrômetros; maior que 150 micrômetros a 200 micrômetros; e maior que 200 micrômetros a 300 micrômetros; e um pó metálico de bronze que compreende dois ou mais tamanhos de grão selecionados a partir do grupo que consiste em: maior que 75 micrômetros a 100 micrômetros; maior que 100 micrômetros a 125 micrômetros; maior que 125 micrômetros a 150 micrômetros; maior que 150 micrômetros a 200 micrômetros; e maior que 200 micrômetros a 300 micrômetros, em que cada pó está presente na composição (12) em menos que 40% p/p de um peso total dos pós na composição (12).

2. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela composição (12) de pós metálicos ser uma mistura combinada que compreende uma densidade aparente de até 11 g/cm³.

3. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 2, caracterizado por: os dois ou mais pós metálicos de transição compreenderem pelo menos um dentre cobre, níquel, molibdênio, tungstênio, titânio e ferro; e um ou mais pós metálicos de não transição compreenderem pelo menos um dentre alumínio e chumbo.

4. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado por: cada pó metálico de transição estar presente em 5% p/p a 20% p/p do peso total da composição (12); e cada pó não metálico de transição estar presente em 5% p/p a 39% p/p do peso total da composição (12).

5. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por quando um ou mais pós metálicos de não transição compreenderem chumbo, o chumbo estar presente em 20% a 39% p/p do peso total da composição, e compreender dois ou mais tamanhos de grão, os tamanhos de grão compreendendo: maior que 0 micrômetro até 50 micrômetros; maior que 50 micrômetros a 75 micrômetros; maior que 75 micrômetros a 125 micrômetros; maior que 150 micrômetros a 200 micrômetros; e maior que 200 micrômetros até 300 micrômetros.

6. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 e 5, caracterizado por quando dois ou mais pós metálicos de não transição compreenderem níquel, o níquel compreender pelo menos um tamanho de grão selecionado a partir do grupo que consiste em: maior que 0 micrômetro até 75 micrômetros; maior que 75 micrômetros a 100 micrômetros; e maior que 100 micrômetros até 150 micrômetros.

7. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 e 5, caracterizado por quando um ou mais pós metálicos de não transição compreenderem alumínio, o alumínio compreender pelo menos um tamanho de grão selecionado a partir do grupo que consiste em: maior que 0 micrômetro até 50 micrômetros; maior que 50 micrômetros a 75 micrômetros; maior que 75 micrômetros a 125 micrômetros; e maior que 125 micrômetros até 150 micrômetros.

8. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo pó metálico de bronze compreender: um primeiro tamanho de grão maior que 150 micrômetros a 200 micrômetros; um segundo tamanho de grão maior que 125 micrômetros a 150 micrômetros; e um terceiro tamanho de grão maior que 100 micrômetros a 125 micrômetros, em que o primeiro e segundo tamanho de grão são combinados e a proporção do terceiro tamanho de grão para o primeiro e segundo tamanho de grão combinados é de 1:3.

9. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), caracterizado por compreender uma composição (12) de pós, a composição (12) compreendendo: uma pluralidade de pós metálicos de ligação maleável que compreende bronze, e um ou mais dentre cobre, chumbo, ferro, estanho, alumínio e zinco, em que cada pó metálico de ligação maleável compreende um ou mais tamanhos de grão, os tamanhos de grão compreendendo: maior que 0 micrômetro até 75 micrômetros; maior que 75 micrômetros a 100 micrômetros; maior que 100 micrômetros a 125 micrômetros; maior que 125 micrômetros a 150 micrômetros; maior que 150 micrômetros a 200 micrômetros; maior que 200 micrômetros a 250 micrômetros; e maior que 250 micrômetros a 300 micrômetros; e um pó metálico não maleável compreendendo um ou mais tamanhos de grão, os tamanhos de grão compreendendo: maior que 0 micrômetro até 50 micrômetros; maior que 50 micrômetros a 75 micrômetros; maior que 75 micrômetros a 125 micrômetros; e maior que 125 micrômetros até 150 micrômetros.

10. REVESTIMENTO DE CARGA MOLDADA (10), de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pela densidade prensada da composição (12) de pós ser até 12g/cm3.