BR112020014083A2

BR112020014083A2 - dispositivo de ancoragem em fundo de poço

Info

Publication number: BR112020014083A2
Application number: BR112020014083-0A
Authority: BR
Inventors: Gaute Grindhaug; Bjørn Torstein Bruun
Original assignee: Equinor Energy As
Priority date: 2018-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2020-12-01
Also published as: GB202011893D0; CA3088241A1; GB201800475D0; GB2584224B; GB2584224A; WO2019139488A1; NO20200874A1; US20210079747A1

Abstract

É revelado um aparelho para ancorar axialmente uma ferramenta 11 no fundo do poço em um revestimento de poço 5, o aparelho compreendendo: uma âncora 12 configurada para ser disposta em, e engatada de modo rotativo e acionável com o revestimento; e uma ferramenta rotativa 11 sendo configurada para ser disposta no revestimento; pelo que a âncora, quando engatada de modo rotativo com o revestimento, evita movimento da ferramenta rotativa na direção axial A enquanto permite a rotação da ferramenta em torno da direção axial. Também é revelado um método correspondente de ancorar uma ferramenta no fundo do poço.

Description

“DISPOSITIVO DE ANCORAGEM EM FUNDO DE POÇO”

[0001] A presente invenção refere-se a um aparelho e a um método para evitar movimento axial de uma ferramenta submarina causado por agitação sentida na sonda ou embarcação da qual o aparelho se estende e em particular evitar movimento axial de um cortador de revestimento causado por agitação para permitir corte aperfeiçoado de revestimento. O aparelho e o método são também aplicáveis a outras ferramentas e operações submarinas onde movimento axial relativo da ferramenta e estrutura de poço deve ser evitado.

[0002] Na indústria de óleo e gás é comum realizar operações submarinas de fundo de poço e/ou corte ou de outro modo usinagem de componentes submarinos usando uma ferramenta fixada em uma extremidade distal de uma coluna de perfuração, a coluna de perfuração se estendendo a partir de uma sonda ou embarcação no nível do mar.

[0003] Por exemplo, é comum o uso de uma coluna de perfuração, tendo um elemento de corte disposto sobre a mesma, para cortar e manipular um revestimento de poço submarino ou outro componente que está disposto abaixo do leito do mar.

[0004] Tal categoria de operações de fundo de poço que empregam, tipicamente a combinação acima de uma coluna de perfuração e elemento de corte são operações de tamponamento e abandono (P&A). Uma operação de P&A exemplificadora é mostrada nas figuras 5A-5D, em que uma porção distal 110 de uma coluna de perfuração 104 é implantada no fundo do poço em um revestimento submarino 105 para cortar o revestimento 105, especificamente um revestimento interno 105a posicionado em um revestimento externo 105b no exemplo mostrado, usando um cortador de revestimento hidraulicamente acionado 111.

[0005] Como visto na figura 5B, a coluna de perfuração 104 é girada, quando por sua vez gira o cortador de revestimento 111. O cortador de revestimento 111 é hidraulicamente acionado para engatar com o revestimento interno 105a e, devido a sua rotação, corta através do revestimento interno 105a. Isto permite remoção de uma seção 105c do revestimento interno 105a como mostrado nas figuras 5C e 5D. Após o revestimento interno 105a ou a seção 105c do revestimento interno 105 ser removido, a parte restante do revestimento 105a é então tamponada, normalmente com cimento.

[0006] Similarmente e como representado igualmente pelas figuras 5A-5D, as operações de recuperação de ranhura empregam um cortador de revestimento 111 incorporado em uma coluna de perfuração 104 para remover uma seção 105c de um revestimento 105 (um revestimento interno 105a no exemplo mostrado) a partir de um poço tamponado, não em produção em uma ranhura. Após a remoção de tal seção, um novo furo de poço é tipicamente desviado a partir do poço existente para permitir a recuperação contínua de recursos a partir da ranhura anteriormente não em produção. O tempo de vida de produção da ranhura é desse modo estendido através da recuperação de recursos a partir do furo de poço desviado, novo.

[0007] Uma exigência para o corte bem-sucedido do revestimento que ocorre tanto na recuperação de ranhura como operações de P&A é uma coluna de perfuração constante visto que é necessário ter pouco ou nenhum deslocamento axial do elemento de corte para prover um corte bem sucedido do revestimento. Realmente, em muitas operações de fundo de poço, bem como as operações de corte discutidas acima, é frequentemente uma exigência de que haja pouco ou nenhum deslocamento axial da ferramenta de fundo de poço relevante para assegurar conclusão bem- sucedida da operação. Como tal, limites operacionais evidentes para recuperação de ranhura, P&A e outras operações de fundo de poço existem devido aos efeitos de agitação sentida pela sonda ou embarcação em nível do mar causado por ondas de superfície. Como resultado, a operação pode ser retardada significativamente devido a condições ruins do mar.

[0008] O movimento da sonda ou embarcação pode ser acomodado até certo ponto por flexionar ou estirar a coluna de perfuração na qual a ferramenta de fundo de poço é disposta. Entretanto, para neutralizar adicionalmente o movimento de onde a sonda ou embarcação que a coluna de perfuração se estende, é conhecido o emprego de compensadores de agitação de superfície dispostos na sonda ou embarcação. Esses compensadores de agitação de superfície neutralizam o movimento para cima e para baixo experimentado pela coluna de perfuração devido ao movimento da sonda ou embarcação por fornecer um deslocamento temporário na coluna de perfuração para contrabalançar esse movimento para cima ou para baixo. O objetivo dos compensadores de agitação de superfície é manter a posição da coluna de perfuração, e consequentemente a ferramenta de fundo de poço, constante em uma direção axial. Nas operações de recuperação de ranhura e P&A exemplificadoras discutidas acima, manter o elemento de corte 111 em uma posição constante na direção axial assegura que um corte pode ser realizado com sucesso, suavemente e em um plano único perpendicular ao eixo geométrico do revestimento 105.

[0009] Entretanto, compensadores de agitação de superfície foram somente considerados como sendo parcialmente eficazes e são incapazes de engatar totalmente o deslocamento axial experimentado pela ferramenta de fundo de poço devido aos efeitos de agitação sentida na superfície, particularmente em condições climáticas severas. Além disso, a compensação de comprimento provida para a ferramenta de fundo de poço pelo compensador de agitação de superfície provou ser imprecisa, frequentemente ultrapassando ou não alcançando a compensação de comprimento exigida que é necessária para manter constante a ferramenta de fundo de poço. Desse modo, há frequentemente tempos de espera longos associados a operações de fundo de poço (por exemplo, operações tanto de P&A como recuperação de ranhura onde um corte preciso é necessário) enquanto a sonda ou embarcação experimenta altos graus de agitação, especialmente nas estações do outono e inverno.

[0010] Também é conhecido prover um segundo dispositivo de compensação de comprimento, similar em funcionalidade ao compensador de agitação de superfície, em outro lugar ao longo do comprimento da coluna de perfuração para tentar e adicionalmente neutralizar os efeitos de agitação, como um amortecedor de fundo (“bumper sub”), um acelerador ou um intensificador. Entretanto, esses dispositivos de compensação de comprimento adicionais tipicamente somente fornecem aperfeiçoamentos parciais tanto em precisão quanto em eficácia devido ao seu curso limitado. Como tal, colunas de perfuração que fazem uso tanto de um compensador de agitação de superfície como um dispositivo de compensação de comprimento adicional são ainda incapazes de negar totalmente o deslocamento axial experimentado pela ferramenta de fundo de poço devido aos efeitos de agitação sentida na superfície.

[0011] US 2534858 revela um dispositivo adaptado para ser abaixado dentro de um revestimento em um furo de poço para fins de cortar e remover uma porção do revestimento a partir do poço. O dispositivo compreende um conjunto cortador e um conjunto de ancoragem. O conjunto de ancoragem compreende um revestimento de âncora que aloja cunhas e blocos que são adaptados para serem expandidos radialmente para fora através das aberturas ou a partir dos recessos no revestimento de âncora. Após serem expandidos radialmente para fora, as cunhas e blocos do conjunto de âncora engatam friccionalmente com o revestimento de modo a evitar rotação do conjunto de ancoragem em relação ao revestimento, similar em ação a um travão de tambor, enquanto também evita movimento axial do conjunto de ancoragem. O conjunto cortador do dispositivo é ligado axialmente ao conjunto de ancoragem e, em virtude de um mancal, é capaz de girar em relação ao conjunto de ancoragem. Durante uma operação de corte, as cunhas e blocos do conjunto de ancoragem engatam com o revestimento de modo a evitar qualquer movimento axial e rotacional do conjunto de ancoragem em relação ao revestimento, enquanto o conjunto cortador gira em torno da direção axial de modo a cortar através do revestimento. A ligação entre o conjunto cortador e o conjunto de ancoragem permite que a rotação relativa entre os dois assegure que um corte do revestimento possa ser produzido, enquanto também assegura que movimento axial do conjunto cortador durante a operação de corte é evitado em virtude do engate friccional entre as cunhas/blocos do revestimento.

[0012] O dispositivo de US 2534858 provê um aperfeiçoamento em deslocamento axial negativo de uma ferramenta de fundo de poço (conjunto cortador) durante operação em comparação com esses outros dispositivos discutidos acima. Entretanto, a solução proposta em US 2534858 é mecanicamente complexa, não menos porque requer que dois conjuntos de fundo de poço separados sejam ligados rotativamente entre si através de um mecanismo de mancal.

[0013] De acordo com a invenção, é provido um aparelho para ancorar axialmente uma ferramenta no fundo do poço em um revestimento de poço, o aparelho compreendendo: uma âncora configurada para ser disposta em, e engatada de modo acionável e rotativo com, o revestimento; e uma ferramenta rotativa configurada para ser disposta no revestimento; pelo que a âncora, quando engatada rotativamente com o revestimento, evita movimento da ferramenta rotativa na direção axial enquanto permite a rotação da ferramenta em torno da direção axial.

[0014] Desse modo, por meio da invenção, a ferramenta é retida na posição desejada na direção axial pela âncora de modo que possa desempenhar sua função de modo eficaz e preciso. Além disso, onde uma coluna de perfuração é potencialmente afetada por agitação de uma embarcação de superfície, essa pode ser acomodada no modo conhecido por flexão/estiramento da coluna de perfuração e/ou por meio de compensadores de agitação, ou dispositivos similares, enquanto a âncora assegura que a ferramenta permaneça em seu local axial desejado. Além disso, uma vez que a âncora é disposta no revestimento em um modo giratório, o aparelho pode ser usado para ancorar ferramentas rotativas sem a necessidade de mecanismos de mancal adicionais. Desse modo, será reconhecido que o aparelho da presente invenção provê um meio mecanicamente mais simples e desse modo potencialmente mais seguro para negar deslocamento axial de uma ferramenta de fundo de poço durante operação do que o dispositivo revelado em US 2534858.

[0015] Tanto a ferramenta rotativa como a âncora da invenção são posicionadas no aparelho ao longo da direção axial e é preferível que a ferramenta rotativa seja conectada abaixo da âncora na direção axial.

[0016] Embora a invenção seja útil com relação a qualquer ferramenta rotativa, e em particular qualquer ferramenta rotativa de fundo de poço, que precisa ser retida em uma dada posição axial, é particularmente útil no contexto de operações de corte de revestimento e assim a ferramenta é preferencialmente um cortador de revestimento.

[0017] Como observado acima, a âncora é disposta para girar com a coluna de perfuração em relação ao revestimento, enquanto axialmente fixada no mesmo, e assim a mesma e a ferramenta rotativa podem ser travadas de modo rotacional entre si. Entretanto, a âncora e a ferramenta rotativa podem ser dispostas de modo que a ferramenta gire em relação à âncora ou em relação a uma parte da mesma, por exemplo, de modo que a ferramenta possa girar em uma velocidade diferente em relação à coluna de perfuração.

[0018] Qualquer mecanismo adequado pode ser usado para acionar o engate da âncora – por exemplo, onde energia elétrica é disponível solenoide(s) pode(m) ser usado(s). Entretanto, a âncora é preferencialmente disposta para ser acionada para engate com o revestimento por um fluido, que será tipicamente fluido de perfuração (“lama”) uma vez que é convencional para um fluxo de lama de perfuração ser provido de uma plataforma ou embarcação de superfície através de uma coluna de perfuração para ferramentas de fundo de poço. Por exemplo, atuadores hidráulicos acionados por lama de perfuração podem ser usados. De modo semelhante, embora a ferramenta possa ser acionada por um motor elétrico, ou simplesmente e preferencialmente, acionada pela rotação da coluna de perfuração, é opcionalmente induzida a girar pelo fluido, por exemplo, por meio de um motor hidráulico acionado por lama de perfuração. Além disso, é conveniente arranjar isso de modo que a ferramenta seja acionada simultaneamente com a atuação da âncora.

[0019] Para permitir que a âncora engate com o revestimento, ela compreenderá tipicamente um sistema de engate expansível. Uma disposição conveniente é para a âncora compreender um corpo (por exemplo, substancialmente oco) alojando uma pluralidade de elementos de engate de revestimento extensíveis, mencionados aqui como blocos. Desse modo, esses blocos podem ser acionáveis de uma posição retraída na qual os blocos estão substancialmente dentro do corpo para uma posição acionada na qual os blocos estendem radialmente a partir do corpo. Aberturas adequadas no corpo podem ser providas através das quais os blocos podem se estender para a posição acionada.

[0020] Para assegurar engate perfeito e permitir que o aparelho gire, os blocos são dispostos preferencialmente circunferencialmente em torno da âncora pelo menos em um plano perpendicular à direção axial, com cada plano compreendendo pelo menos dois blocos. Entretanto, preferencialmente pelo menos três ou mais blocos são providos em cada plano para distribuir as cargas mais amplamente.

[0021] Realmente, em aplicações onde a âncora tem de lidar com carga axial significativa, a pluralidade de blocos é preferivelmente disposta em mais de um plano perpendicular à direção axial e preferencialmente em dois ou três desses planos.

[0022] Embora os blocos possam ser configurados para exigir retração e acionamento positivo, para simplificar o design e assegurar que a coluna de perfuração possa ser recuperada no evento de perda de comunicação de fluido ou outra falha, os blocos são propendidos em direção à posição retraída. Desse modo, a cessação do fluxo de lama de perfuração resultará em retração dos blocos sob a força de propensão e consequentemente desativação da âncora.

[0023] É preferível que os blocos tenham meio de engate rotativo, que pode também atuar como um mancal (isto é, similarmente a um rolamento). Desse modo, preferivelmente eles compreendem pelo menos, cada um, uma roda de engate montada giratoriamente no mesmo. Tais rodas são mais preferivelmente dispostas em um plano perpendicular à direção axial. As rodas podem ser então configuradas para engatar com a superfície interna do revestimento quando os blocos estão na posição acionada.

[0024] Embora em alguns casos preensão suficiente do revestimento para ancorar o aparelho possa ser provida pelo engate friccional, prefere-se que o meio de engate rotativo em cada da pluralidade de blocos seja uma roda disposta para cortar na superfície do revestimento, por exemplo, por ter circunferência de gume de faca. Tal disposição requer obviamente que a superfície de engate das rodas seja mais dura do que o revestimento. Por conseguinte, cada das rodas pode ser formada de aço de alto carbono ou compreender elementos de carbeto de tungstênio.

[0025] As rodas podem ter qualquer geometria circunferencial adequada que permita rotação da âncora, e que assegure que o revestimento seja suficientemente cortado. Por exemplo, a circunferência externa da roda pode ser elíptica, triangular, no formato de estrela, ou realmente qualquer formato geométrico adequado. Entretanto, prefere-se que as rodas tenham uma circunferência externa circular para prover uniformidade tanto à rotação da âncora como ao corte impresso no revestimento.

[0026] Desse modo, o engate das rodas com o revestimento pode formar um sulco no revestimento dentro do qual as mesmas podem então correr, pelo que as rodas podem girar livremente contra o revestimento em um plano do sulco, enquanto evita movimento das rodas na direção axial devido ao seu engate no sulco.

[0027] Onde múltiplos blocos são providos, uma roda em cada da pluralidade de blocos pode ser convenientemente alinhada axialmente com pelo menos uma outra roda em outro bloco.

[0028] Como discutido acima, a ferramenta rotativa pode ser um cortador de revestimento para cortar através do revestimento. Qualquer cortador adequado para cortar através de uma profundidade do revestimento pode ser usado, por exemplo, cortadores a laser ou cortadores abrasivos. Entretanto, prefere-se que o cortador de revestimento seja um cortador mecânico compreendendo uma lâmina, preferivelmente uma pluralidade de lâminas. Como os outros componentes ativos do aparelho, as lâminas podem ser estendidas radialmente para fora hidraulicamente, por exemplo, por fluido de perfuração. Desse modo, o fluxo do fluido pode resultar nas lâminas se estendendo para contato com o revestimento.

[0029] Como sabido na técnica, as lâminas do cortador de revestimento devem ser mais duras do que o próprio revestimento e assim as lâminas podem ser formadas, por exemplo, de um aço de alto carbono ou carbeto de tungstênio.

[0030] Visto a partir de outro aspecto da invenção, é provido um aparelho para ancorar axialmente uma ferramenta no fundo do poço em um revestimento de poço, o aparelho compreendendo: uma âncora configurada para ser giratoriamente disposta no, e engatada de modo acionável com o revestimento, e uma ferramenta rotativa sendo configurada para ser disposta no revestimento; pelo que a âncora, quando engatada com o revestimento, evita movimento da ferramenta rotativa na direção axial enquanto permite a rotação da ferramenta em torno da direção axial.

[0031] O aparelho desse aspecto adicional pode empregar qualquer das características delineadas acima em relação ao primeiro aspecto da invenção.

[0032] Os aparelhos dos aspectos acima são destinados a uso em combinação com uma coluna de perfuração e assim, visto de outro aspecto, é provida uma coluna de perfuração compreendendo um aparelho como descrito acima, em que a coluna de perfuração se estende para baixo a partir de uma sonda ou embarcação. Como é bem sabido na técnica, a coluna de perfuração pode ser configurada para permitir que fluido de perfuração (“lama”) passe para baixo através da mesma para engatar o aparelho.

[0033] Uma vez que uma aplicação particularmente útil da invenção está no contexto de corte de revestimento, outro aspecto da invenção provê um aparelho para corte de um revestimento de um poço de petróleo submarino, o aparelho compreendendo: uma coluna de perfuração se estendendo para baixo a partir de uma sonda ou embarcação; uma âncora montada de modo giratório na coluna de perfuração e configurada para ser disposta em e engatada de modo acionável e giratório com o revestimento; e um cortador de revestimento giratório disposto na coluna de perfuração e configurado para ser disposto dentro e cortar através do revestimento; pelo que a âncora, quando engatada giratoriamente com o revestimento, evita movimento do cortador de revestimento na direção axial enquanto permite a rotação do cortador de revestimento em torno da direção axial.

[0034] Embora certo grau de agitação possa ser acomodado pela flexão e/ou estiramento da coluna de perfuração (particularmente no caso de colunas de perfuração longas), preferivelmente a coluna de perfuração compreende ainda um dispositivo de compensação de comprimento (LCD). Esse pode ser um amortecedor de fundo, um acelerador ou um intensificador. O LCD pode fazer parte do aparelho, embora seja preferivelmente disposto acima do aparelho na direção axial. O sistema pode compreender ainda um controlador associado ao LCD, o controlador sendo configurado para alterar o comprimento do LCD para compensar por agitação da embarcação de superfície ou plataforma e/ou permitir colocação precisa do cortador de revestimento na direção axial. Além disso, a coluna de perfuração pode ser ligada a um compensador de agitação de superfície disposto na sonda ou embarcação.

[0035] A invenção também se estende a um método correspondente e desse modo, visto de outro aspecto, é provido um método de ancorar uma ferramenta no fundo do poço em um revestimento submarino compreendendo as etapas de prover: uma coluna de perfuração se estendendo a partir de uma sonda ou embarcação em direção ao leito do mar; uma âncora acionável giratoriamente montada na coluna de perfuração; e uma ferramenta rotativa disposta na coluna de perfuração; localizar a ferramenta em uma posição desejada no fundo do poço dentro do revestimento; acionar a âncora para engate giratório com o revestimento; e acionar a ferramenta; pelo que a âncora evita movimento axial da ferramenta acionada.

[0036] O método compreende de preferência o uso do aparelho (e particularmente suas formas preferidas) descrito acima. Desse modo, por exemplo, a ferramenta pode ser um cortador de revestimento.

[0037] Em tal caso, o método pode compreender ainda estender o cortador de revestimento em contato rotacional com o revestimento enquanto permite que o cortador de revestimento gire em torno da direção axial de modo a cortar através de uma profundidade do revestimento.

[0038] O método compreende, de preferência, as etapas de: abaixar a coluna de perfuração a partir da sonda ou embarcação para alinhar a âncora e o cortador de revestimento em uma posição desejada no revestimento; e passar um fluido para baixo da coluna de perfuração para ativar a âncora e o cortador de revestimento, em que o fluido aciona a âncora para engate rotativo com o revestimento e o cortador de revestimento em contato rotacional com o revestimento de modo que âncora evite movimento do cortador de revestimento na direção axial enquanto permite que o cortador de revestimento gire em torno da direção axial para cortar através de uma profundidade do revestimento em um plano radial perpendicular à direção axial.

[0039] Como anteriormente descrito, o método pode compreender ainda o uso de um dispositivo de compensação de comprimento controlado por um controlador.

[0040] Certas modalidades da presente invenção serão descritas agora por meio de exemplo somente e com referência aos desenhos em anexo nos quais: A figura 1 é uma vista esquemática de uma sonda ou embarcação realizando uma operação de fundo de poço exemplificadora em um poço submarino;

A figura 2 é uma vista esquemática ampliada de uma porção extrema distal de uma coluna de perfuração, disposta em um revestimento de um poço submarino, que incorpora uma âncora de uma primeira modalidade usada em uma operação de recuperação de ranhura ou P&A; A figura 3 mostra uma vista de close-up de uma modalidade de uma âncora disposta na coluna de perfuração; A figura 4 mostra uma vista em close-up de outra modalidade da âncora disposta na coluna de perfuração; As figuras 5A-5D são vistas esquemáticas ampliadas sequenciais de uma porção extrema distal de uma coluna de perfuração durante os vários estágios envolvidos no corte de um revestimento em uma operação de recuperação de ranhura ou P&A como sabido a partir do estado da técnica.

[0041] A figura 1 ilustra uma embarcação ou sonda flutuante 3 que realiza uma operação de fundo de poço. Especificamente, a figura 1 mostra um processo de corte em um revestimento 5 de um poço submarino que é tipicamente feito em uma operação de recuperação de ranhura ou P&A. a sonda ou embarcação 3 é posicionada em nível do mar 1 em uma posição que é aproximadamente axialmente alinhada com o revestimento 5 se estendendo a partir do leito do mar 2. Uma coluna de perfuração 4 se estende para baixo a partir da sonda ou embarcação 3 até o revestimento 5 e é parcialmente recebida em um revestimento 5 do poço submarino, de modo que a porção extrema distal 10 é disposta centenas de metros no fundo do poço dentro do revestimento 5 (vide a figura 2). A porção extrema distal 10 é a porção da coluna de perfuração predominantemente responsável por cortar o revestimento 5 e será descrita adicionalmente abaixo com referência às figuras 2-4.

[0042] Pode ser claramente visto na figura 1 como os efeitos de agitação na sonda ou embarcação 3 devido a ondas de superfície levariam a um deslocamento axial da coluna de perfuração 4. Na figura 1 a superfície do mar 1 é mostrada como nível e no momento específico em tempo mostrado na figura 1, não há exigência para qualquer compensação de comprimento ser provida para a porção extrema distal 10 da coluna de perfuração 4. Entretanto, um compensador de agitação de superfície (não mostrado) é provido na sonda ou embarcação 3 para neutralizar um pouco do deslocamento axial em potencial da coluna de perfuração 4 que pode ser causado pela agitação da sonda ou embarcação 3. O restante da compensação de comprimento que é exigida para neutralizar os efeitos em potencial de agitação sentida pela coluna de perfuração 4 é provido por flexão ou estiramento da coluna de perfuração 4 e/ou elementos contidos na porção extrema distal 10, que são descritos em mais detalhe abaixo.

[0043] Voltando agora para a figura 2, a porção extrema distal 10 da coluna de perfuração 4 da figura 1 é mostrada. A porção extrema distal 10 é disposta no fundo do poço em uma seção do revestimento 5. A porção extrema distal 10 compreende um cortador de revestimento 11, uma âncora 12 e um dispositivo de compensação de comprimento (LCD) 13.

[0044] O LCD 13 está localizado acima da âncora 12 e do cortador de revestimento 11 na coluna de perfuração 4 e provê compensação de comprimento tanto para a âncora 12 como para o cortador de revestimento 11 de modo que quando a coluna de perfuração 4 é induzida a se mover para cima em uma direção axial A devido aos efeitos de agitação sentida pela sonda ou embarcação 3 na superfície. O LCD 13 se estende em comprimento ao longo da direção axial A de modo que a âncora 12 e o cortador de revestimento 11 não experimente ou experimente muito pouco deslocamento na direção axial A. Após qualquer movimento para cima da sonda ou embarcação 3 ao longo da direção axial devido à agitação, haverá um movimento para baixo consequencial de magnitude comparável da sonda ou embarcação 3. Durante o movimento para baixo o LCD 13 contrairá a partir de seu comprimento estendido para assegurar que a âncora 12 e cortador de revestimento 11 novamente experimentem pouco, ou não experimentem deslocamento ao longo da direção axial A. Desse modo, o LCD 13 provê um pouco da compensação exigida de comprimento para assegurar que, independente da agitação da sonda ou embarcação 3, a âncora 12 e o cortador de revestimento 11 são mantidos aproximadamente ou precisamente na mesma posição em relação à direção axial A.

[0045] Nas modalidades representadas aqui, o LCD 13 é um amortecedor de fundo. O amortecedor de fundo não apenas compensa o movimento da coluna de perfuração 4 em uma direção axial A devido à agitação ascendente e descendente causada por ondas de superfície típicas, mas também compensa o movimento descendente da coluna de perfuração 4 devido a um deslocamento repentino para baixo da sonda ou embarcação 3 abaixo do nível do mar em repouso, por exemplo, quando cargas pesadas são colocadas na sonda ou embarcação 3. Essa compensação adicional de comprimento é alcançada pela capacidade do amortecedor de fundo de se contrair a partir de seu comprimento de repouso ao longo da direção axial A. Esta contração no comprimento do amortecedor de fundo pode acomodar parte ou todo o deslocamento descendente da coluna de perfuração na direção axial A causada por um deslocamento descendente da sonda ou embarcação 3. Assim, além de fornecer compensação de comprimento para a âncora 12 e o cortador de revestimento 11 quando a coluna de perfuração 4 é deslocada na direção axial A devido aos efeitos de agitação, o amortecedor de fundo também limita ou impede o deslocamento da âncora 12 e do cortador de revestimento 11 ao longo da direção axial A quando a coluna de perfuração 4 é deslocada repentinamente para baixo na direção axial A.

[0046] Como pode ser também visto na figura 2, o cortador de revestimento 11 na coluna de perfuração 4 é posicionado abaixo tanto do LCD 13 como da âncora 12. Na modalidade da figura 2, o cortador 11 tem uma pluralidade de lâminas 16, as lâminas 16 sendo formadas de um material que é mais duro do que o revestimento 5, por exemplo, um aço de alto carbono ou carbeto de tungstênio. O cortador de revestimento 11 das modalidades mostradas é um cortador hidraulicamente acionado. É configurado de modo que quando a lama de perfuração é passada para baixo através da coluna de perfuração 4 em direção à porção extrema distal 10, a pressão de fluido relativamente alta na coluna de perfuração 4 força as lâminas 16 do cortador de revestimento 11 radialmente para fora a partir da coluna de perfuração 4 e para contato com uma circunferência interna do revestimento 5. Desse modo, quando o cortador de revestimento é acionado para rotação devido à rotação da coluna de perfuração 4, o engate do cortador de revestimento 11 com o revestimento 5 permite que as lâminas 16 cortem através do revestimento 5.

[0047] A âncora 12 é posicionada na coluna de perfuração 4 em uma posição abaixo do LCD 13, porém acima do cortador de revestimento 11. Como pode ser visto em mais detalhe na figura 3, a âncora 12 compreende um corpo predominantemente oco 21 que aloja uma pluralidade de blocos extensíveis 22. O corpo oco 21 está em comunicação de fluido com a coluna de perfuração 4 disposta acima da âncora 12e também está em comunicação de fluido com o cortador de revestimento 11 disposto abaixo da âncora 12. Desse modo, quando a lama de perfuração flui para baixo da coluna de perfuração 4, em direção à porção extrema distal 10, a lama de perfuração engata hidraulicamente tanto a âncora 12 como o cortador de revestimento 11 simultaneamente. Consequentemente, a âncora 12 e o cortador de revestimento 11 são hidraulicamente acionados simultaneamente.

[0048] Os blocos 22 são móveis entre uma posição retraída na qual os blocos 22 são predominantemente alojados no corpo 21 e uma posição acionada na qual os blocos 22 são estendidos radialmente a partir do bloco 21 através de aberturas 23 como mostrado na figura 3. Os blocos 22 são configurados de modo que seu movimento seja limitado entre a posição retraída e a posição acionada, e são propendidos em direção à posição retraída. Os blocos 22 são acionados por lama de perfuração que é passada para baixo da coluna de perfuração 4 que faz com que os blocos 22 se estendam contra sua propensão para sua posição acionada.

[0049] Na modalidade mostrada na figura 3, dois blocos 22 são mostrados dispostos diametralmente opostos um ao outro em torno da âncora 12 para formar uma fileira axial única de blocos 22. Cada bloco 22 é alinhada com uma abertura 23 no corpo 21 que permite que os blocos 22 se movam a partir da posição retraída para a posição acionada.

[0050] Como mostrado na figura 3, cada bloco 22 tem montado no mesmo um conjunto 25 de rodas 24, cada conjunto 25 compreendendo duas rodas 24. Cada roda 24 é disposta em um plano perpendicular à direção axial A e, na presente modalidade, cada roda 24 é axialmente alinhada com outra roda 24 no bloco 22 diametralmente oposta ao bloco 22 no qual é disposto. Diz-se que essas rodas 24 que compartilham um plano comum formam um plano de rodas 26.

[0051] As rodas 24 são giratoriamente sustentadas nos blocos 22 em um modo que permite rotação de cada roda 24 em torno de seu eixo geométrico. A capacidade das rodas 24 girarem em torno de seu próprio eixo geométrico significa que as rodas 24 fornecem suporte de mancal à âncora 12 quando disposta no fundo do poço dentro do revestimento 5 no modo de rolamentos. As rodas 24 são formadas de um material que é mais duro que o aço do revestimento 5, por exemplo, carbeto de tungstênio ou aço de alto carbono e sua circunferência externa é um ume de faca afiado. Desse modo, quando os blocos 22 são hidraulicamente acionados para engate com o revestimento 5 marcam um sulco na circunferência interna do revestimento 5. Esses sulcos fornecem uma trilha para as rodas 24 que permite que as rodas 24 irem livremente em torno da circunferência interna do revestimento 5 em seu próprio plano que é perpendicular à direção axial A enquanto inibe qualquer movimento da roda 24 na direção axial A.

[0052] Todos os componentes na porção extrema distal 10, isto é, o LCD 13, âncora 12 e cortador 11, são travados de modo rotacional na coluna de perfuração 4. Desse modo, quando a coluna de perfuração 4 é acionada em rotação na sonda ou embarcação 3, o cortador de revestimento 11, a âncora 12 e o LCD 13 são também acionados em rotação em torno da direção axial A.

[0053] O processo de cortar o revestimento 5 começa com alinhamento do cortador de revestimento 11 em uma posição desejada ao longo da direção axial A no revestimento 5. Isso é obtido por abaixar a coluna de perfuração 4 a partir da sonda ou embarcação 3 até que o cortador de revestimento 11 seja posicionado como desejado, no fundo do poço dentro do revestimento.

[0054] Após o cortador 11 ser colocado na posição de fundo de poço desejada, a coluna de perfuração 4 é acionada em rotação, que por sua vez aciona a rotação da porção extrema distal 10. Conjuntamente, ou logo após, a lama de perfuração é passada para baixo da coluna de perfuração 4 em direção à porção extrema distal 10. A lama de perfuração faz com que os blocos 22 da âncora estendam a partir de sua posição retraída através de aberturas 23 e para sua posição acionada, desse modo forçando as rodas 24 dispostas em cada bloco para engate com o revestimento. Simultaneamente, a lama de perfuração faz com que as lâminas 16 do cortador de revestimento 11 estendam radialmente para fora e para contato com a circunferência interna do revestimento 5.

[0055] À medida que a âncora 12 gira, as rodas 24 se movem em torno de seus próprios eixos em torno da circunferência interna do revestimento 5 (isto é, giram conter-sincronamente em relação à âncora 12). Isso fornece o suporte de mancal necessário para a âncora 12 no revestimento 5 de modo que a rotação da âncora 12 e cortador de revestimento 11 em torno da direção de eixo A ocorra relativamente livremente. À medida que faz isso, cada plano das rodas 26 marca um sulco circunferencial no revestimento 5 no qual cada plano de rodas 26 está livre para rodar. A profundidade do sulco que cada plano de rodas 26 forma no revestimento 5 depende da pressão da lama de perfuração e das dimensões relativas da âncora 12 e revestimento 5. Será reconhecido que o engate de cada plano de rodas 26 com cada sulco permite que a âncora 12 e o cortador de revestimento 11 girem livremente em torno da direção axial A enquanto também evita movimento da âncora 12 na direção axial A.

[0056] Como resultado, as lâminas 16 são mantidas em uma posição constante na direção axial em relação ao revestimento durante o processo de corte. O corte pode, portanto, prosseguir até que uma seção do revestimetno5 seja separada do restante do mesmo.

[0057] O processo de corte pode ser então terminado por parar a rotação da coluna de perfuração 4 e parar o fluxo de lama de perfuração até a porção extrema distal 10 da coluna de perfuração 4. Como tal, as lâminas 16 retraem radialmente para dentro sob a força de propensão e os blocos 22 também retiram para sua posição retraída dentro do corpo 21 de modo que não haja mais nenhum engate das rodas 24 ou lâminas 16 com o revestimento 5. A coluna de perfuração 4 pode ser então removida para cima ao longo da direção axial A partir do revestimento 5 e ser recuperada e a porção do revestimento 5 que foi cortada a partir do restante do revestimento 5 pode ser removida.

[0058] Durante o processo de corte, se a sonda ou embarcação 3 for induzida a se mover em uma direção axial A devido aos efeitos de agitação, a interação das rodas 24 com os sulcos que são formados na circunferência interna do revestimento 5, em combinação com a compensação de comprimento provida pelo compensador de agitação de superfície, a flexibilidade interna da coluna de perfuração 4 e/ou LCD 13, assegura que o cortador de revestimento 11 permanece em uma posição constante ao longo da direção axial A. por exemplo, quando a sonda ou embarcação 3 é submetida a agitação ascendente enquanto a âncora 12 é acionada para engate com uma circunferência interna do revestimento 5, a extremidade distal da coluna de perfuração 4 é retida no lugar pela âncora 12 enquanto o restante da coluna de perfuração 4 estenderá em comprimento por meio de uma extensão no LCD 13 e/ou por meio do compensador de agitação de superfície, juntamente com certa quantidade de extensão da coluna de perfuração 4 devido a sua flexibilidade inerente. Desse modo, o cortador de revestimento 11 é mantido em uma posição axial constante pela duração da agitação ascendente da sonda ou embarcação 3 e corte do revestimento 5 pode ser mantido em um plano único mesmo durante agitação ascendente da sonda ou embarcação 3.

[0059] Subsequentemente, após a agitação ascendente, a sonda ou embarcação 3 será submetida a uma agitação descendente correspondente, que é acomodada em um modo similar exceto que os componentes relevantes se contraem. Como tal, o cortador de revestimento 11 é mantido em uma posição axial constante pela duração do ciclo de agitação da sonda ou embarcação 3.

[0060] Em casos onde as forças axiais devido à agitação podem ser maiores, é benéfico prover rodas adicionais 24 que permitam que a âncora 12 tolere cargas axiais maiores enquanto mantém uma posição axial constante. Uma modalidade tendo rodas adicionais é mostrada na figura 4. Essa modalidade é igual à primeira modalidade, exceto que compreende quatro blocos 22 dispostos em duas fileiras. Isso provê rodas adicionais 24 que interagem com o revestimento 5 e desse modo aumenta a resistência axial da âncora 12 quando engatada com o revestimento 5.

[0061] Como a âncora 12 e o cortador 11 são somente acionados simultaneamente ou quase simultaneamente pela lama de perfuração que é passada através da coluna de perfuração 4, se a sonda ou embarcação 3 experimentar uma quantidade de agitação que desloca a coluna de perfuração 4 ao longo da direção axial A por uma quantidade que está compreendida fora dos limites do compensador de agitação de superfície, a flexibilidade inerente da coluna de perfuração 4 e/ou o LCD 13 podem tolerar, terminando temporariamente a provisão da lama de perfuração para a porção extrema distal 10 permite que a âncora desengate do revestimento 5 e o cortador 11 retrairá e parará o corte.

Isso evita dano à coluna de perfuração 4, âncora 12 e cortador 11, enquanto também assegura que a qualidade do corte no revestimento 5 é mantida em um plano único.

Após o deslocamento axial da coluna de perfuração 4 estar de volta em limites toleráveis de compensação de comprimento, o processo de cortar o revestimento 5 como delineado acima pode ser reiniciado.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Aparelho para ancorar axialmente uma ferramenta no fundo do poço em um revestimento de poço, o aparelho caracterizado pelo fato de compreender: uma âncora configurada para ser disposta em e engatada de modo acionável e giratório com o revestimento; e uma ferramenta rotativa sendo configurada para ser disposta no revestimento; pelo que a âncora, quando engatada giratoriamente com o revestimento, evita movimento da ferramenta rotativa na direção axial enquanto permite rotação da ferramenta em torno da direção axial.

2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a ferramenta rotativa é conectada abaixo da âncora na direção axial.

3. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a âncora e a ferramenta rotativa são travadas de modo rotacional uma com a outra.

4. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a âncora é disposta para ser acionada em engate rotativo com o revestimento por um fluido, de preferência lama de perfuração.

5. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que a âncora compreende um corpo substancialmente oco.

6. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que a âncora compreende uma pluralidade de blocos de engate de revestimento extensíveis.

7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que os blocos são acionáveis a partir de uma posição retraída na qual os blocos são substancialmente alojados no corpo até uma posição acionada na qual os blocos se estendem radialmente a partir do corpo.

8. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de blocos é disposta circunferencialmente em torno da âncora pelo menos em um plano perpendicular à direção axial, cada plano compreendendo pelo menos dois blocos.

9. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 8, caracterizado pelo fato de que a pluralidade de blocos é disposta em mais de um plano perpendicular à direção axial e preferencialmente em pelo menos dois planos perpendiculares à direção axial.

10. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que os blocos são propendidos em direção à posição retraída.

11. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 10, caracterizado pelo fato de que o corpo compreende pelo menos uma abertura através da qual a pluralidade de blocos se estende através na posição acionada.

12. Aparelho, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que uma pluralidade de aberturas é provida e em que há preferencialmente uma abertura para cada bloco da pluralidade de blocos.

13. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 12, caracterizado pelo fato de que os blocos compreendem pelo menos uma roda de engate montada de modo rotativo nos mesmos em um plano perpendicular à direção axial, a pelo menos uma roda sendo configurada para engatar de modo rotativo com a superfície interna do revestimento.

14. Aparelho, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que cada uma das pelo menos uma roda em cada um da pluralidade de blocos tem uma circunferência de gume de faca disposta para cortar na superfície do revestimento.

15. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que cada uma das pelo menos uma roda em cada um da pluralidade de blocos tem uma circunferência externa circular.

16. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 15, caracterizado pelo fato de que cada uma das rodas é formada de aço de alto carbono ou carbeto de tungstênio.

17. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 16,

caracterizado pelo fato de que o engate das rodas com o revestimento forma um sulco no revestimento, pelo que a roda pode girar livremente contra o revestimento em um plano do sulco enquanto evita movimento das rodas na direção axial.

18. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 a 17, caracterizado pelo fato de que uma roda em cada um da pluralidade de blocos é axialmente alinhada com pelo menos uma outra roda em outro bloco.

19. Aparelho, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que a ferramenta rotativa é um cortador de revestimento para cortar através do revestimento.

20. Aparelho, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que o cortador de revestimento compreende uma pluralidade de lâminas, as lâminas sendo hidraulicamente acionáveis para contato com o revestimento.

21. Aparelho, de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que as lâminas compreendem aço de alto carbono ou carbeto de tungstênio.

22. Coluna de perfuração compreendendo o aparelho como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 21, caracterizada pelo fato de que se estende para baixo a partir de uma sonda ou embarcação e em que a rotação da coluna de perfuração aciona o aparelho para rotação simultânea.

23. Coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 22, caracterizada pelo fato de ser configurada para permitir passagem de fluido através da mesma para engatar o aparelho.

24. Coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 22 ou 23, caracterizada pelo fato de compreender ainda um dispositivo de compensação de comprimento (LCD) disposto acima do aparelho na direção axial.

25. Coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 24, caracterizada pelo fato de que o LCD é um amortecedor de fundo.

26. Coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 24 ou 25, caracterizada pelo fato de compreender ainda um controlador associado ao LCD, o controlador sendo configurado para alterar o comprimento do LCD.

27. Coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações

22 a 26, caracterizada pelo fato de que é conectada a um compensador de agitação de superfície disposto na sonda ou na embarcação.

28. Método de ancorar uma ferramenta no fundo do poço em um revestimento de um poço de petróleo submarino, caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: prover: uma coluna de perfuração se estendendo para baixo a partir de uma sonda ou embarcação; uma âncora acionável montada de modo rotativo na coluna de perfuração; e uma ferramenta rotativa disposta na coluna de perfuração; localizar a ferramenta em uma posição desejada no fundo do poço no revestimento; acionar a âncora para engate rotativo com o revestimento; e acionar a ferramenta; pelo que a âncora evita movimento axial da ferramenta acionada.

29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de que a ferramenta é um cortador de revestimento.

30. Método, de acordo com a reivindicação 29, caracterizado pelo fato de compreender ainda estender o cortador de revestimento para contato rotacional com o revestimento enquanto permite que o cortador de revestimento gire em torno da direção axial de modo a cortar através de uma profundidade do revestimento.

31. Método de cortar um revestimento de um poço de petróleo submarino caracterizado pelo fato de compreender as etapas de: prover a coluna de perfuração como definida em qualquer uma das reivindicações 22 a 27; abaixar a coluna de perfuração a partir da sonda ou da embarcação para alinhar a âncora e o cortador de revestimento em uma posição desejada no revestimento; e passar um fluido para baixo da coluna de perfuração para ativar a âncora e o cortador de revestimento, em que o fluido aciona a âncora para engate rotativo com o revestimento e o cortador de revestimento em contato com o revestimento de modo que a âncora evite movimento do cortador de revestimento na direção axial enquanto permite que o cortador de revestimento gire em torno da direção axial para cortar através de uma profundidade do revestimento em um plano radial perpendicular à direção axial.

32. Método, de acordo com a reivindicação 31, caracterizado pelo fato de compreender ainda o uso de um dispositivo de compensação de comprimento controlado por um controlador.

33. Aparelho para cortar um revestimento de um poço de petróleo submarino, o aparelho caracterizado pelo fato de compreender: uma coluna de perfuração se estendendo para baixo a partir de uma sonda ou embarcação; uma âncora montada de modo rotativo na coluna de perfuração e configurada para ser disposta em e engatada de modo rotativo e acionável com o revestimento; e um cortador de revestimento rotativo disposto na coluna de perfuração e configurado para ser disposto no e cortar através do revestimento; pelo que a âncora, quando engatada de modo rotativo com o revestimento, evita movimento do cortador de revestimento na direção axial enquanto permite rotação do cortador de revestimento em torno da direção axial.