BR112020014179A2 - sistema de perfuração de múltiplos fins - Google Patents

Abstract

A presente invenção se refere a um sistema de perfuração de múltiplos fins, o sistema de perfuração de múltiplos fins compreendendo: uma sonda de perfuração adaptada para acionar um conjunto de perfuração; e duas ou mais fontes de energia, em que pelo menos uma das duas ou mais fontes de energia é uma fonte de energia de alta pressão, em que o conjunto de perfuração é adaptado para estar em comunicação com uma ou ambas das duas ou mais fontes de energia.

Description

“SISTEMA DE PERFURAÇÃO DE MÚLTIPLOS FINS” Campo da técnica

[001] A presente invenção se refere a um sistema de perfuração de múltiplos fins. Mais especificamente, o sistema de perfuração de múltiplos fins da presente invenção é pretendido para permitir múltiplos arranjos de perfuração em uma única plataforma de sonda de perfuração. Isso proporciona a um operador com a capacidade de usar diferentes métodos de perfuração em uma única sonda. A presente invenção foi considerada particularmente útil ao perfurar poços de grande diâmetro (> 200 mm) em formações rochosas duras e moles. Antecedentes da técnica

[002] A discussão a seguir da técnica anterior visa facilitar apenas uma compreensão da presente invenção. A discussão não é um reconhecimento ou admissão de que qualquer material mencionado é ou fazia parte do conhecimento geral comum na data prioritária do pedido.

[003] Existem três principais tecnologias de perfuração que são usadas nas operações de perfuração de poço por explosão: perfuração rotativa (RD), perfuração rotativa assistida por percussão (PARD) e perfuração de martelo no fundo do poço (DTHH). As referidas técnicas de perfuração são conhecidas e amplamente utilizadas em minas a céu aberto, pedreiras e aplicações de escavação de rochas. O tipo de técnica de perfuração utilizada é tipicamente determinado pela resistência da rocha, com as técnicas de RD sendo consideradas mais econômicas para rochas macias e as técnicas de DTHH sendo consideradas mais econômicas para rochas mais duras. Cada um desses métodos de perfuração possui requisitos de energia diferentes e a sonda de perfuração usada deve poder atender a esses requisitos. Embora cada um desses métodos de perfuração possa normalmente ser executado por uma única plataforma, existem limitações.

[004] A principal limitação da operação de RD e DTHH a partir de uma única plataforma de perfuração é o diâmetro do poço. Para acionar uma broca rotativa em diâmetros maiores, é necessária uma plataforma de perfuração com alta capacidade de torque de rotação. Tais plataformas de perfuração também precisam fornecer um volume relativamente alto de fluido ao tubo de perfuração para remover as estacas de perfuração de rocha quebradas. Como alternativa, as sondas de perfuração DTHH de grande diâmetro não requerem a mesma alta capacidade de redução e torque de rotação, mas requerem uma fonte de fluido de alta pressão para acionar o DTHH. Ao perfurar em diâmetros acima de aproximadamente 200 mm, as sondas de perfuração convencionais não têm capacidade suficiente para atender aos requisitos de fluido das técnicas RD e DTHH. Equipamentos de perfuração separados para perfuração RD e DTHH de grande diâmetro são, portanto, necessários. Isso apresenta problemas nas operações de perfuração usando um único tipo de plataforma de perfuração para perfurar diâmetros maiores que cerca de 200 mm, onde são encontradas formações de rocha macia e dura.

[005] Apesar das desvantagens do uso de RD em rochas duras, a perfuração de poços além de um diâmetro de aproximadamente 200 mm em áreas onde são encontradas formações de rochas macias e duras normalmente fará uso de RD. Nessas operações, as sondas de perfuração precisarão ter capacidade de torque e rotação suficiente para conduzir o RD através das formações de rocha dura. Esses requisitos aumentam os custos de capital e os custos operacionais de grandes plataformas de perfuração RD. Além disso, a broca rotativa pode sofrer desgaste significativo quando encontrar formações de rocha dura, o que resulta na necessidade de substituição mais frequente. Dado o alto preço de cada broca e os itens consumíveis de perfuração associados, os custos operacionais são aumentados significativamente.

[006] Embora o uso da perfuração DTHH quando rochas duras são encontradas seja mais econômico, as plataformas de perfuração atualmente disponíveis usadas para RD de grande diâmetro não são ideais para alimentar com eficiência brocas DTHH de grande diâmetro (> 200 mm). Isso normalmente requer o uso de uma segunda plataforma de perfuração, que na maioria dos casos resulta em uma utilização efetiva menor que a ideal de ambos os tipos de plataformas de perfuração (RD & DTHH) e possui uma alta base de capital e custo operacional por ter ativos subutilizados.

[007] Através desta especificação, a menos que o contexto exija de outra forma, a palavra "compreender" ou variações como "compreende" ou "compreendendo" serão entendidas como implicando a inclusão de um número inteiro declarado ou grupo de números inteiros, mas não a exclusão de qualquer outro número inteiro ou grupo de números inteiros. Sumário da Invenção

[008] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um sistema de perfuração de múltiplos fins, o sistema de perfuração de múltiplos fins que compreende: uma sonda de perfuração adaptada para acionar um conjunto de perfuração; duas ou mais fontes de energia, em que pelo menos uma das duas ou mais fontes de energia é uma fonte de energia de alta pressão, em que o conjunto de perfuração é adaptado para estar em comunicação com uma ou mais das fontes de energia.

[009] Preferivelmente, as fontes de energia são selecionadas a partir de fontes de energia de alta pressão e fontes de energia de baixa pressão.

[010] Como seria observado por aquele versado na técnica, as técnicas de perfuração requerem uma corrente de fluido para operação. Através dessa especificação, a não ser que o contexto indique de outra forma, os termos “fonte de energia”, “fonte de energia de baixa pressão” e "fonte de energia de alta pressão”, serão cada um dos quais entendido para se referir a um aparelho que irá receber uma corrente de fluido e emitir uma corrente de fluido a uma pressão aumentada.

[011] Em toda esta especificação, a menos que o contexto indique de outra forma, o termo "conjunto de perfuração" ou variações do mesmo, será entendido como um aparelho que se engaja com a extremidade dianteira de uma coluna de perfuração para reter e operar uma broca de perfuração. Exemplos de montagens de perfuração incluem conjuntos RD, conjuntos PARD e conjuntos DTHH. Os componentes incluídos nos conjuntos de perfuração incluem brocas, mangas, submarinos, anéis de travamento, pistões, tubos de perfuração e outros componentes necessários para operar cada conjunto diferente.

[012] Técnicas de perfuração convencionais requerem um fluxo de fluido para operação. Essa corrente de fluido é proporcionada ao conjunto de perfuração para lavar as aparas de um poço sendo perfurado e, em alguns casos, operar o conjunto de perfuração. Como seria observado por um especialista na técnica, diferentes técnicas de perfuração têm diferentes requisitos operacionais para este fluxo de fluido. Esses requisitos incluem pressões mínimas e vazão ou coeficientes de fluxo de volume mínimo.

[013] Através dessa especificação, a não ser que o contexto indique de outra forma, o termo "fonte de energia de alta pressão”, será entendido por se referir a um aparelho que produz uma corrente de fluido com especificações adequadas para operar de modo eficiente técnicas de perfuração DTHH. Quando a corrente de fluido é ar comprimido, geralmente se entende que fontes de energia de alta pressão produzem ar comprimido a mais de 10 bar.

[014] Através dessa especificação, a não ser que o contexto indique de outra forma, o termo "fonte de energia de baixa pressão”, será entendido por se referir a um aparelho que produz uma corrente de fluido com especificações adequadas para operar técnicas de perfuração RD e PARD. Quando a corrente de fluido é ar comprimido, geralmente se entende que fontes de energia de alta pressão produzem ar comprimido a um volume de pelo menos 15 m3/min a uma pressão de menos do que 10 bar.

[015] Em uma modalidade da presente invenção, as duas ou mais fontes de energia compreendem pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão.

[016] Em uma modalidade a presente invenção, as duas ou mais fontes de energia são cada uma das quais fontes de energia de alta pressão.

[017] De acordo com uma primeira modalidade da presente invenção, é proporcionado um sistema de perfuração de múltiplos fins, o sistema de perfuração de múltiplos fins compreendendo: uma sonda de perfuração adaptada para acionar um conjunto de perfuração; pelo menos uma fonte de energia de alta pressão; e pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão, em que o conjunto de perfuração é adaptado para estar em comunicação com uma ou com ambas da pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e da pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão.

[018] Em uma forma da presente invenção, onde o fluido é um líquido, cada uma de uma fonte de energia de alta pressão e uma fonte de energia de baixa pressão será aparelho de bomba.

[019] Em uma forma alternativa da presente invenção, onde o fluido é um gás, cada uma da pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e da pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão será um aparelho compressor. Preferivelmente, cada uma da pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e da pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão são compressores de ar.

[020] Em uma forma da presente invenção, onde a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é um compressor de ar, o compressor de ar é um compressor de ar de estágio único ou de múltiplos estágios.

[021] Em uma forma da presente invenção, onde a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é um compressor de ar, o compressor de ar é um compressor de ar do tipo de deslocamento positivo ou variável. Preferivelmente, o compressor de ar é selecionado a partir do grupo que compreende: compressores do tipo pistão, compressores de alternância, compressores compostos, compressores de parafuso rotativo, compressores de palheta rotativa, compressores de rolagem e turbo compressores.

[022] Em uma forma da presente invenção, onde a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é um compressor de ar, o compressor de ar é um compressor de ar de estágio único ou de múltiplos estágios.

[023] Em uma forma da presente invenção, onde a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é um compressor de ar, o compressor de ar é um compressor de ar do tipo de deslocamento positivo ou variável. Preferivelmente, o compressor de ar é selecionado a partir do grupo que compreende: compressores do tipo pistão, compressores de alternância, compressores compostos, compressores de parafuso rotativo, compressores de palheta rotativa, compressores de rolagem e turbo compressores.

[024] Em uma forma da presente invenção, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é adaptada para aumentar a pressão do fluido produzida por pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão.

[025] Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 10 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 11 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 12 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 13 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 14 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 15 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 16 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 17 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 18 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 19 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 20 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 21 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 22 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 23 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 24 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 25 Bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 26 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 27 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 28 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 29 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 30 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 31 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 32 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 33 Bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 34 Bar.

[026] Em uma modalidade da presente invenção, a ou cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 100 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, a ou cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 90 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, a ou cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 80 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, a ou cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 70 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, a ou cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 60 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, a ou cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 50 m3/min a 10 bar.

[027] Em uma modalidade da presente invenção, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 15 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 20 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 25 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 30 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 35 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 40 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 45 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 50 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 55 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 60 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 65 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 70 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 75 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 80 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 85 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 90 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 95 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 100 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 105 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar. Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 110 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar.

[028] Em uma modalidade, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão máxima de cerca de 10 Bar.

[029] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins adicionalmente compreende pelo menos um mecanismo de bomba hidráulica adaptada para fornecer fluido hidráulico para a operação da sonda de perfuração.

[030] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins adicionalmente compreende pelo menos um motor para acionar a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão. Preferivelmente, o motor é um motor combustível, um motor elétrico ou um motor híbrido.

[031] Em uma forma da presente invenção, a sonda de perfuração é adaptada para receber de modo intercambiável um ou mais conjuntos de perfuração. Preferivelmente, os conjuntos de perfuração são selecionados a partir de conjuntos de perfuração rotativos, conjuntos de perfuração rotativos assistidos por percussão e conjuntos de perfuração de martelo de fundo do poço. Como seria observado por aquele versado na técnica, o conjunto de perfuração pode ser selecionado dependendo da dureza da rocha a ser perfurada e outros fatores.

[032] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins adicionalmente compreende um mecanismo de manipulação do conjunto de brocas. Preferivelmente, o mecanismo de manipulação do conjunto de brocas é adaptado para remover e substituir o conjunto de perfuração. Mais preferivelmente, o mecanismo de manipulação do conjunto de brocas é montado na sonda de perfuração.

[033] Em uma forma da presente invenção, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão operam de modo independente.

[034] Em uma forma da presente invenção, onde mais do que uma fonte de energia de alta pressão é usada, duas ou mais fontes de energia de alta pressão operam de modo independente da pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão.

[035] Em uma forma da presente invenção, onde mais do que uma fonte de energia de baixa pressão é usada, duas ou mais fontes de energia de baixa pressão operam de modo independente da pelo menos uma fonte de energia de alta pressão.

[036] Preferivelmente, o conjunto de perfuração é adaptado para ser permutado de modo seletivo entre comunicação com a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão. Mais preferivelmente, o conjunto de perfuração é adaptado para ser permutado de modo seletivo entre comunicação com a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão, a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão, e ambas a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão simultaneamente. Preferivelmente, cada uma das pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e das pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão alimentam um coletor. Mais preferivelmente, a entrada de ar no coletor é através de uma válvula de retenção unidirecional. Foi observado que isso impede que as fontes de energia recebam sinais de pressão para os outros compressores, o que pode afetar como eles carregam e descarregam. O coletor foi projetado para lidar com o fluxo máximo de pressão e volume de ar que pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão podem fornecer.

[037] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins compreende dois ou mais motores. Preferivelmente, pelo menos um motor aciona de modo independente o pelo menos um mecanismo de bomba hidráulica e pelo menos um motor aciona de modo independente a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão.

[038] Em uma forma da presente invenção, pelo menos um motor aciona de modo independente a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e pelo menos um motor aciona de modo independente a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão.

[039] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins compreende três ou mais motores. Preferivelmente, pelo menos um motor aciona de modo independente o pelo menos um mecanismo de bomba hidráulica, pelo menos um motor aciona de modo independente a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e pelo menos um motor aciona de modo independente a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão. Ainda preferivelmente, pelo menos um motor aciona de modo independente cada fonte de energia de alta pressão e pelo menos um motor aciona de modo independente cada fonte de energia de baixa pressão.

[040] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins é montado em uma plataforma de sondagem. Preferivelmente, o sistema de perfuração de múltiplos fins é montado em uma única plataforma de sondagem. Mais preferivelmente, a plataforma de sondagem é móvel. Ainda preferivelmente, a plataforma de sondagem é suportada em um material rodante de esteiras.

[041] Em uma forma da presente invenção, a sonda de perfuração compreende uma cabeça de perfuração para girar um tubo de perfuração. Preferivelmente, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão estão em comunicação com a cabeça de perfuração para o envio de fluido para o tubo de perfuração. Mais preferivelmente, o fluido é ar comprimido.

[042] Em uma forma da presente invenção, o conjunto de perfuração compreende um tubo de perfuração e broca de perfuração.

[043] Em uma forma da presente invenção, onde o conjunto de perfuração é um conjunto de perfuração rotativo, ar comprimido é usado para limpar as aparas de perfuração. Preferivelmente, o ar comprimido é proporcionado para o conjunto de perfuração rotativo pela fonte de energia de baixa pressão.

[044] Em uma forma da presente invenção, onde o conjunto de perfuração é um conjunto de perfuração de martelo no fundo do poço, ar comprimido é usado para acionar o conjunto de perfuração de percussão e limpar as aparas. Preferivelmente, o ar comprimido é proporcionado para o conjunto de perfuração de martelo no fundo do poço pela fonte de energia de alta pressão.

[045] Em uma forma da presente invenção, onde o conjunto de perfuração é um conjunto de perfuração rotativo assistido por percussão, ar comprimido é usado para acionar o martelo e limpar as aparas. Preferivelmente, o ar comprimido é proporcionado pela fonte de energia de baixa pressão.

[046] Em uma forma da presente invenção, a sonda de perfuração adicionalmente compreende um mastro de perfuração. Preferivelmente, o mastro de perfuração é montado na sonda de perfuração. Mais preferivelmente, o mastro de perfuração é adaptado para se inclinar com relação à sonda de perfuração.

[047] Preferivelmente, o mastro de perfuração é adaptado para suportar a cabeça de perfuração. Em uma forma da presente invenção, o mastro de perfuração adicionalmente compreende um guincho para mover o tubo de perfuração e o conjunto de perfuração longitudinalmente ao longo do mastro de perfuração.

[048] Em uma forma da presente invenção, o mecanismo de bomba hidráulica compreende uma ou mais bombas hidráulicas. Preferivelmente, a pelo menos uma bomba hidráulica fornece fluido hidráulico sob pressão para acionar as operações da sonda de perfuração.

[049] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins é adaptado para perfurar poços com um diâmetro maior do que 200 mm de diâmetro.

[050] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins é adaptado para perfurar poços com um diâmetro entre 200 mm - 450 mm.

[051] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins é adaptado para perfurar poços em rocha com uma dureza de mais do que 200 MPa. Mais preferivelmente, o sistema de perfuração de múltiplos fins é adaptado para perfurar poços em rocha com uma dureza de mais do que 200 MPa e até 800 MPa.

[052] De acordo com uma segunda modalidade da presente invenção, é proporcionado um sistema de perfuração de múltiplos fins, o sistema de perfuração de múltiplos fins compreendendo: uma sonda de perfuração adaptada para acionar um conjunto de perfuração; e duas ou mais fontes de energia de alta pressão, em que o conjunto de perfuração é adaptado para estar em comunicação com uma ou com ambas de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão.

[053] Como discutido anteriormente, o termo "fonte de energia de alta pressão”, será entendido por se referir a um aparelho que produz uma corrente de fluido com especificações adequadas para operar técnicas de perfuração DTHH. Quando a corrente de fluido é ar comprimido, é em geral entendido que as fontes de energia de alta pressão produzam ar comprimido a uma pressão de mais do que 10 bar. O volume máximo de ar produzido por fontes de energia de alta pressão é, no entanto, tipicamente menos do que é considerado ser suficiente para operar de modo eficiente na perfuração RD e PARD. Nessa modalidade da presente invenção, os inventores observaram que duas ou mais fontes de energia de alta pressão podem ser proporcionadas na sonda de perfuração e serem operadas simultaneamente para proporcionar uma corrente de fluido a um volume adequado para operar técnicas de perfuração RD.

[054] Em uma forma da presente invenção, onde o fluido é um líquido, cada uma das fontes de energia de alta pressão será aparelho de bomba.

[055] Em uma forma alternativa da presente invenção, onde o fluido é um gás, cada uma das duas ou mais fontes de energia de alta pressão é aparelho compressor. Preferivelmente, duas ou mais fontes de energia de alta pressão são compressores de ar.

[056] Em uma forma da presente invenção, onde as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são compressores de ar, os compressores de ar são cada um compressor de ar de estágio único ou de múltiplos estágios.

[057] Em uma forma da presente invenção, onde as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são compressores de ar, os compressores de ar são compressores de ar do tipo de deslocamento positivo ou variável. Preferivelmente, os compressores de ar são selecionados a partir do grupo que compreende: compressores do tipo pistão, compressores de alternância, compressores compostos, compressores de parafuso rotativo, compressores de palheta rotativa, compressores de rolagem e turbo compressores.

[058] Em uma forma da presente invenção, uma ou cada fonte de energia de alta pressão é adaptada para aumentar a pressão do fluido produzida por pelo menos uma fonte de energia de pressão inferior. Nessa forma da presente invenção, a ou cada fonte de energia de alta pressão é usada para reforçar a pressão do fluido produzida por a ou cada fonte de energia de pressão inferior

[059] Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 10 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 11 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 12 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 13 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 14 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 15 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 16 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 17 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 18 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 19 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 20 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 21 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 22 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 23 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 24 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 25 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 26 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 27 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 28 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 29 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 30 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 31 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 32 bar.

Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 33 bar. Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 34 bar. Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão proporciona um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 35 bar. Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão proporciona um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 36 bar. Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão proporciona um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 37 bar. Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão proporciona um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 38 bar. Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão proporciona um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 39 bar. Em uma modalidade, pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão proporciona um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 40 Bar.

[060] Em uma modalidade, cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 100 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 90 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 80 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 70 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 60 m3/min a 10 bar. Em uma modalidade, cada fonte de energia de alta pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume máximo de 50 m3/min a 10 bar.

[061] Em uma modalidade da presente invenção, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 15 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 20 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 25 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 30 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 35 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 40 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 45 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 50 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 55 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 60 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 65 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 70 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 75 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 80 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 85 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 90 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 95 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 100 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 105 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente. Em uma modalidade, as duas ou mais fontes de energia de alta pressão são capazes de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 110 m3/min a uma pressão menor do que 10 bar quando operadas simultaneamente.

[062] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins adicionalmente compreende pelo menos um mecanismo de bomba hidráulica adaptada para fornecer fluido hidráulico para a operação da sonda de perfuração.

[063] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins adicionalmente compreende pelo menos um motor para acionar as duas ou mais fontes de energia de alta pressão.

[064] Em uma forma da presente invenção, a sonda de perfuração é adaptada para receber de modo intercambiável diferentes conjuntos de perfuração. Preferivelmente, os conjuntos de perfuração são selecionados a partir de conjuntos de perfuração rotativos, conjuntos de perfuração rotativos assistidos por percussão e conjuntos de perfuração de martelo de fundo do poço.

[065] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins adicionalmente compreende um mecanismo de manipulação do conjunto de brocas. Preferivelmente, o mecanismo de manipulação do conjunto de brocas é adaptado para remover e substituir o conjunto de perfuração. Mais preferivelmente, o mecanismo de manipulação do conjunto de brocas é montado na sonda de perfuração.

[066] Em uma forma da presente invenção, cada fonte de energia de alta pressão opera de modo independente.

[067] Preferivelmente, o conjunto de perfuração é adaptado para ser permutado de modo seletivo entre comunicação com cada fonte de energia de alta pressão ou duas ou mais fontes de energia de alta pressão simultaneamente.

[068] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins compreende dois ou mais motores. Preferivelmente, pelo menos um motor aciona de modo independente o pelo menos um mecanismo de bomba hidráulica e pelo menos um motor aciona de modo independente as duas ou mais fontes de energia de alta pressão.

[069] Em uma forma da presente invenção, pelo menos um motor aciona de modo independente cada fonte de energia de alta pressão.

[070] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins compreende três ou mais motores. Preferivelmente, pelo menos um motor aciona de modo independente o pelo menos um mecanismo de bomba hidráulica, pelo menos um motor aciona de modo independente cada fonte de energia de alta pressão.

[071] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins é montado em uma plataforma de sondagem. Preferivelmente, o sistema de perfuração de múltiplos fins é montado em uma única plataforma de sondagem. Mais preferivelmente, a plataforma de sondagem é móvel. Ainda preferivelmente, a plataforma de sondagem é suportada em um material rodante de esteiras.

[072] Em uma forma da presente invenção, a sonda de perfuração compreende uma cabeça de perfuração para girar um tubo de perfuração. Preferivelmente, a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão e a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão estão em comunicação com a cabeça de perfuração para o envio de fluido para o tubo de perfuração. Mais preferivelmente, o fluido é ar comprimido.

[073] Em uma forma da presente invenção, o conjunto de perfuração compreende um tubo de perfuração e broca de perfuração.

[074] Em uma forma da presente invenção, onde o conjunto de perfuração é um conjunto de perfuração rotativo, ar comprimido é usado para limpar as aparas. Preferivelmente, o ar comprimido é proporcionado ao conjunto de perfuração rotativo pelas duas fontes de energia de alta pressão operando simultaneamente.

[075] Em uma forma da presente invenção, onde o conjunto de perfuração é um conjunto de perfuração de martelo no fundo do poço, ar comprimido é usado para acionar o conjunto de percussão e limpar as aparas. Preferivelmente, o ar comprimido é proporcionado para o conjunto de perfuração de martelo no fundo do poço por pelo menos uma de as duas ou mais fontes de energia de alta pressão.

[076] Em uma forma da presente invenção, onde o conjunto de perfuração é um conjunto de perfuração rotativo assistido por percussão, ar comprimido é usado para acionar o martelo e limpar as aparas. Preferivelmente, o ar comprimido é proporcionado pelas duas ou mais fontes de energia de alta pressão que operam simultaneamente. Mais preferivelmente, a pressão do ar comprimido proporcionada pelas duas ou mais fontes de energia de alta pressão é regulada para aquela necessária pelo conjunto de perfuração rotativo. É previsto que a pressão pode ser regulada por um regulador de pressão.

[077] Em uma forma da presente invenção, a sonda de perfuração adicionalmente compreende um mastro de perfuração. Preferivelmente, o mastro de perfuração é montado na sonda de perfuração. Mais preferivelmente, o mastro de perfuração é adaptado para se inclinar com relação à sonda de perfuração.

[078] Preferivelmente, o mastro de perfuração é adaptado para suportar a cabeça de perfuração. Em uma forma da presente invenção, o mastro de perfuração adicionalmente compreende um guincho para mover o tubo de perfuração e o conjunto de perfuração longitudinalmente ao longo do mastro de perfuração.

[079] Em uma forma da presente invenção, o mecanismo de bomba hidráulica compreende uma ou mais bombas hidráulicas. Preferivelmente, a pelo menos uma bomba hidráulica fornece fluido hidráulico sob pressão para acionar a sonda de perfuração.

[080] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins é adaptado para perfurar poços com um diâmetro maior do que 200 mm.

[081] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins é adaptado para perfurar poços com um diâmetro entre 200 mm - 450 mm.

[082] Em uma forma da presente invenção, o sistema de perfuração de múltiplos fins é adaptado para perfurar poços em rocha com uma dureza de mais do que 200 MPa. Mais preferivelmente, o sistema de perfuração de múltiplos fins é adaptado para perfurar poços em rocha com uma dureza de mais do que 200 MPa e até 800 MPa.

[083] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, é proporcionado um método para perfurar um poço, o método compreendendo o uso de um sistema de perfuração de múltiplos fins de acordo com a presente invenção.

[084] Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 200 mm. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 210 mm. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 220 mm. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 230 mm. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 240 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 250 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 260 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 270 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 280 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 290 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 300 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 310 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 320 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 330 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 340 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 350 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 360 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 370 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 380 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 390 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 400 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 410 mm.

Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 420 mm. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 430 mm. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 440 mm. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro maior do que 450 mm.

[085] Em uma forma da presente invenção, o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro entre 200 mm - 450 mm. Em uma modalidade o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro entre 229 mm - 450 mm. Em uma modalidade o método para perfurar compreende a perfuração de poços com um diâmetro entre 250 mm - 450 mm

[086] Em uma forma da presente invenção, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 200 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 250 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 300 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 350 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 400 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 450 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 500 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 550 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 600 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 650 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 700 MPa. Em uma modalidade, o método para perfurar compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 750 MPa.

[087] Preferivelmente, o método for a perfuração compreende a perfuração de poços em rocha com uma dureza de mais do que 200 MPa e até 800 MPa.

[088] Preferivelmente, o método de perfuração compreende perfuração rotativa, perfuração rotativa assistida por percussão ou perfuração por martelo no fundo do poço. Preferivelmente, o método perfuração pode alternar entre perfuração rotativa, perfuração rotativa assistida por percussão ou perfuração por martelo no fundo do poço

[089] Em uma forma da presente invenção, onde o método de perfuração compreende perfuração rotativa, o método compreende as etapas de: fixar um conjunto RD a uma sonda de perfuração; proporcionar comunicação entre o conjunto RD e pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão ou duas ou mais fontes de energia de alta pressão; e operar a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão ou duas ou mais fontes de energia de alta pressão.

[090] Em uma forma da presente invenção, onde o método de perfuração compreende perfuração rotativa assistida por percussão, o método compreende as etapas de: fixar um conjunto PARD a uma sonda de perfuração; proporcionar comunicação entre o conjunto PARD e pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão ou duas ou mais fontes de energia de alta pressão; e operar a pelo menos uma fonte de energia de baixa pressão ou duas ou mais fontes de energia de alta pressão.

[091] Em uma forma da presente invenção, onde o método de perfuração compreende perfuração por martelo no fundo do poço, o método compreende as etapas de: fixar um conjunto DTHH a uma sonda de perfuração; proporcionar comunicação entre o conjunto DTHH e pelo menos uma fonte de energia de alta pressão; e operar a pelo menos uma fonte de energia de alta pressão. Breve descrição dos desenhos

[092] Outras características da presente invenção são descritas mais detalhadamente na descrição a seguir de várias modalidades não limitativas da mesma. Esta descrição é incluída apenas com a finalidade de exemplificar a presente invenção. Não deve ser entendido como uma restrição ao resumo amplo, divulgação ou descrição da invenção, conforme estabelecido acima. A descrição será feita com referência aos desenhos anexos nos quais:

[093] A Figura 1 é uma vista elevada lateral diagramática da sonda de perfuração que incorpora o sistema de perfuração de múltiplos fins de acordo com a presente invenção, mostrando o mastro de perfuração em a perfuração position;

[094] A Figura 2 é uma vista elevada lateral diagramática da sonda de perfuração da Figura 1, mostrando o mastro de perfuração em uma posição retraída;

[095] A Figura 3 é uma representação esquemática do sistema de perfuração de múltiplos fins de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção; e

[096] A Figura 4 é a representação esquemática do sistema de perfuração de múltiplos fins de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção.

DESCRIÇÃO DAS MODALIDADES

[097] Nas Figuras 1 e 2 é mostrado um sistema de perfuração de múltiplos fins 10 de acordo com uma modalidade da presente invenção. O sistema de perfuração de múltiplos fins 10 compreende uma sonda de perfuração 12 que é adaptada para acionar um conjunto de perfuração 14 que perfura um furo de poço dentro do solo.

[098] Na modalidade mostrada na Figura 2, o sistema de perfuração de múltiplos fins 10 é suportado em uma plataforma de sondagem 16. A plataforma de sondagem 16 é suportada no material rodante de esteiras 18 que permite que a plataforma de sondagem 16 seja posicionada com relação à área para ser perfurada. A plataforma de sondagem 16 adicionalmente compreende macacos de nivelamento 20 que podem ser posicionados para proporcionar estabilidade quando estiver perfurando.

[099] A sonda de perfuração 12 inclui um mastro de perfuração 22 que é articulado para a plataforma de sondagem 16, de modo que o mastro de perfuração 22 é capaz de se inclinar com relação à plataforma de sondagem 16. No arranjo mostrado nas Figuras 1 e 2, o mastro de perfuração 22 é capaz de se mover a partir de uma posição vertical para perfurar em ângulos variáveis para uma posição horizontal. A posição horizontal permite o transporte da plataforma de sondagem 16. Acionadores hidráulicos 24 mostrados nas Figuras 1 e 2 controlam o movimento do mastro de perfuração 22.

[0100] A sonda de perfuração 12 compreende ainda uma cabine de operador 36 que abriga os controles operacionais para a operação de perfuração, juntamente com os instrumentos de monitoramento. Embora a modalidade mostrada nas Figuras 1 e 2 compreenda uma cabine do operador 36, está previsto que a operação da sonda de perfuração 10 possa ser controlada autonomamente. Quando a perfuração é concluída por métodos de perfuração autônomos, é previsto que a cabine do operador 36 seja usada como uma sala de controle para operações de perfuração sinalizadas remotas, juntamente com instrumentos de monitoramento.

[0101] A sonda de perfuração 12 compreende uma cabeça de perfuração 38 suportada dentro de ou no mastro de perfuração 22. A cabeça de perfuração 38 é guiada para movimento longitudinal ao longo do mastro de perfuração 22. Movimento da cabeça de perfuração 38 é controlado por um guincho (não mostrado). Acionadores de cabeça hidráulica (não mostrados) controlam o movimento da cabeça de perfuração 38 e o guincho. Embora a cabeça de perfuração 38 mostrada nas Figuras seja adaptada para se mover ao longo do mastro de perfuração 22, é previsto que outros mecanismos de acionamento de rotação possam ser empregados, tais como, por exemplo, um Acionador de Mesa. Como será entendido por aquele versado na técnica, onde um Acionador de Mesa é utilizado, o mesmo não se move ao longo do mastro de perfuração 22.

[0102] O sistema de perfuração de múltiplos fins 10 adicionalmente compreende um mecanismo de bomba hidráulica 44 adaptado para fornecer fluido hidráulico para operações hidráulicas. Os acionadores hidráulicos 24 para inclinar o mastro de perfuração 22, a cabeça de perfuração 38, o guincho e vários outros componentes da sonda de perfuração 12, são operados pelo fluido hidráulico fornecido pelo mecanismo de bomba hidráulica 44. O mecanismo de bomba hidráulica 44 é operado por um motor a diesel 46 montado na plataforma de sondagem 16.

[0103] Com referência à Figura 3, a sonda de perfuração 12 está adaptada para receber de forma intercambiável diferentes conjuntos de perfuração, tais como um conjunto de perfuração rotativa (RD), um conjunto de perfuração rotativa assistida por percussão (PARD) ou um conjunto de perfuração por martelo no fundo do poço 14 (DTHH). Cada um desses conjuntos de perfuração compreende um tubo de perfuração 48 que engata com a cabeça de perfuração 38. Esse engate permite a rotação do tubo de perfuração 48 pela cabeça de perfuração 38. O tubo de perfuração 48 é constituído pela conexão de comprimentos de tubo fornecidos a partir de um tubo de perfuração carrossel ou recipiente / bastão de haste por meio de um mecanismo de transferência (não mostrado) O mecanismo de transferência é operado por acionadores hidráulicos. Como seria entendido por aquele versado na técnica, cada conjunto de perfuração 14 opera de uma maneira diferente.

[0104] Os conjuntos RD típicos empregam uma broca de perfuração rotacional no final do tubo de perfuração 48 para cortar ou triturar / esmagar dentro da formação. Não só as forças rotacionais, mas também a pressão descendente, devem ser exercidas na broca de perfuração para conduzir a mesma através da formação. A rotação e a pressão são exercidas na broca pela cabeça de perfuração 38. Na medida em que a perfuração continua, um fluxo de fluido, como ar comprimido ou líquido, é enviado pelo tubo de perfuração 48 para liberar e limpar as aparas de dentro do furo do poço.

[0105] Os conjuntos de perfuração DTHH típicos operam fornecendo um conjunto de martelo na extremidade do tubo de perfuração 48 para remover a rocha e produzir um poço. O conjunto do martelo compreende um mecanismo de percussão pneumático ou hidráulico, comumente chamado de martelo, localizado diretamente atrás de uma broca de perfuração. O mecanismo de percussão pneumático ou outro fluido (hidráulico) atinge a superfície de impacto da broca diretamente para acionar a broca de perfuração na rocha. Ar comprimido ou outro fluido é fornecido pelo tubo de perfuração 48 para acionar o martelo pneumático e limpar as aparas. O tubo de perfuração 48 transmite a força de alimentação e rotação necessárias para o martelo e a broca.

[0106] Os conjuntos de perfuração PARD típicos usam ação percussiva rotativa e baixa (mais baixa) para remover a rocha durante a aplicação de RD e produzir um poço. A combinação de rotação e percussão ajuda a broca a realizar uma ação de corte / trituração e moagem (rotativa) ao mesmo tempo que uma ação de lascar (percussiva). Geralmente esses movimentos são acionados hidraulicamente ou pneumaticamente. Um poço é formado quando a fonte de energia é transmitida através do tubo de perfuração 48 para a broca de perfuração.

[0107] Na Figura 3, é mostrado um sistema de perfuração de múltiplos fins 10 de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção. Nesta modalidade, o sistema de perfuração de múltiplos fins 10 compreende ainda uma fonte de energia de alta pressão, como um compressor de alta pressão 52 e uma fonte de energia de baixa pressão, como um compressor de baixa pressão 54 montado na sonda de perfuração 12. Cada um dos compressores 52; 54 são adaptados para fornecer ar comprimido para a sonda de perfuração 12 e para baixo do tubo de perfuração 48. Na modalidade mostrada nas figuras, o compressor de alta pressão 52 é alimentado por um primeiro motor 56 e o compressor de baixa pressão 54 é alimentado por um segundo motor 58. O primeiro e o segundo motores 56; 58 permitem a operação independente de cada um dos compressores de alta pressão 52 e dos compressores de baixa pressão 54.

[0108] Como seria observado por um especialista na técnica, um compressor é um dispositivo mecânico que aumenta a pressão de um gás, reduzindo seu volume. Os compressores de ar normalmente operam forçando o ar para um tanque de armazenamento, aumentando assim a pressão desse ar. O ar comprimido é mantido no tanque para uso. Existem muitos tipos diferentes de compressores disponíveis para o destinatário qualificado e incluem compressores do tipo pistão, compressores de alternância, compressores compostos, compressores de parafuso rotativo, compressores de palheta rotativa, compressores de rolagem e turbo compressores.

[0109] Como seria entendido por uma pessoa versada na técnica, cada conjunto de perfuração 14 tem diferentes requisitos de fonte de energia. Os conjuntos de brocas DTHH requerem fluido de alta pressão, mas não exigem volumes tão altos de fluido quanto as técnicas de perfuração rotativa ou PARD para o mesmo diâmetro do poço. Por outro lado, os conjuntos de perfuração RD requerem um alto volume de fluido de baixa pressão para limpar o corte, mas a pressão necessária não é tão alta quanto na perfuração DTHH. Os inventores determinaram que os requisitos para cada conjunto de perfuração 14 podem ser fornecidos independentemente por uma fonte de energia de alta pressão, por exemplo, o compressor de alta pressão 52 ou uma fonte de energia de baixa pressão, por exemplo, o compressor de baixa pressão 54.

Como motores separados 56; 58 são utilizados para alimentar cada fonte de energia, é previsto que a especificação de cada motor possa corresponder aos requisitos da fonte de energia.

[0110] Os inventores determinaram que o uso de compressores paralelos de baixa pressão e de alta pressão 52; 54 em uma única sonda de perfuração 12 é particularmente vantajoso para a perfuração de poços de grande diâmetro em formações que contêm rochas de dureza variável. Como seria observado por uma pessoa versada na técnica, os conjuntos de perfuração rotativos em geral têm uma alta taxa de penetração e são mais econômicos para a perfuração em rochas macias. Como tal, os conjuntos de perfuração rotativos são normalmente usados para a perfuração de poços de grande diâmetro em rochas com dureza inferior a 200 MPa. No entanto, o uso de conjuntos de perfuração rotativos para a perfuração de poços de grande diâmetro em rochas duras requer uma sonda de perfuração 12 com alta capacidade de tração e rotação para conduzir a broca RD através da rocha. Isso representa um gasto de capital significativo para a própria sonda de alta capacidade, além de custos operacionais mais altos para alimentar o compressor. Além disso, as brocas rotativas podem se desgastar a uma taxa mais rápida, exigindo custos de substituição contínuos. Esses fatores juntos contribuem para um maior impedimento de custo para essas operações. Ao contrário do RD, os conjuntos de perfuração DTHH são geralmente mais adequados e mais econômicos para a perfuração de material de rocha dura. Embora a perfuração DTHH para operações de perfuração de diâmetro tão grande (até e superiores a 229 mm) possa ser preferida, esses conjuntos requerem uma pressão de ar significativamente mais alta do que os conjuntos RD e, como tal, estão fora da capacidade das sondas RD convencionais apenas de baixa pressão. Para aumentar a utilidade de algumas sondas de perfuração convencionais de baixa pressão e alta capacidade, alguns conjuntos PARD são usados para fornecer assistência percussiva às brocas usadas em aplicações RD. Com essa assistência,

as taxas de penetração da broca podem ser aumentadas em rochas duras, sendo desse modo aprimoradas. Ao contrário dos sistemas de perfuração convencionais, o sistema de perfuração de múltiplos fins 10 da presente invenção fornece a capacidade de suportar vários conjuntos de perfuração de grande diâmetro (até e > 229 mm) a partir de um único sistema de perfuração. É previsto que esse sistema permita alternar entre perfuração RD, PARD e DTHH quando for encontrado material de dureza diferente.

[0111] Na modalidade mostrada nas figuras, os motores separados acionam cada um dos mecanismos da bomba hidráulica 44, o compressor de alta pressão 52 e o compressor de baixa pressão 54. Está previsto que, tendo três motores separados, o custo operacional total possa ser reduzido e a saída da sonda de perfuração otimizada para corresponder à dureza da rocha para o diâmetro necessário do poço. Como discutido acima, os requisitos de ar comprimido de cada um dos conjuntos de perfuração RD e DTHH são significativamente diferentes. Consequentemente, as cargas experimentadas pelos motores que operam compressores funcionando com cada uma dessas especificações também são diferentes. Embora esteja previsto que um único motor possa operar todo o mecanismo da bomba hidráulica 44 e os compressores de alta e baixa pressão 52; 54, os inventores determinaram que é menos eficiente executar um mecanismo tão especificado. é previsto que o uso de motores individuais para cada um dos mecanismos da bomba hidráulica 44, o compressor de alta pressão 52 e o compressor de baixa pressão 54 permita o uso eficiente de energia. Enquanto o motor que opera o mecanismo da bomba hidráulica 44 precisaria permanecer em funcionamento para acionar o sistema hidráulico da broca, o primeiro e o segundo motores não precisariam estar funcionando em conjunto. Eles seriam chamados somente quando sua função fosse necessária.

[0112] O mecanismo da bomba hidráulica 44 é alimentado por um motor de potência específica para funcionar e operar os requisitos hidráulicos, por exemplo, um motor diesel de 570 kw a 1850 rpm. O mecanismo preferido da bomba hidráulica 44 fornecerá um coeficiente de fluxo de circuito aberto de aproximadamente 3 x 425 L/min, um coeficiente de fluxo de circuito fechado de 2 x 125 L/min e pressão máxima de 320 bar.

[0113] Em uma modalidade altamente preferida da presente invenção, o compressor de alta pressão 52 é um compressor de duplo estágio que produz aproximadamente 40 m3/min. de ar comprimido a uma pressão de ~ 35 bar. Aqueles versados na técnica seriam capazes de determinar o motor apropriado para alimentar o compressor de alta pressão selecionado 52, por exemplo, um motor adequado para alimentar o compressor de alta pressão 52 é um motor a diesel de ~ 570kw @ 2100 rpm.

[0114] Em uma modalidade altamente preferida da presente invenção, o compressor de baixa pressão 54 é um compressor de um único estágio que produz aproximadamente 100 m3/min. de ar comprimido a uma pressão de ~7 bar. Aqueles versados na técnica seriam capazes de determinar o motor apropriado para acionar o compressor de baixa pressão selecionado 54, por exemplo, um motor adequado para acionar o compressor de baixa pressão 54 é um motor a diesel de ~780kw @ 1850 rpm.

[0115] De modo a acionar o conjunto RD para perfurar poço de diâmetros >200 mm em formação de rocha com uma dureza de acima -200 MPa, a sonda de perfuração tipicamente requer uma capacidade de redução de pelo menos 200 kN. A cabeça rotatória requer um mínimo de 10,000 nm de torque de rotação.

[0116] Em uso, é previsto que o sistema de perfuração de múltiplos fins 10 permita a operação de cada uma das perfurações RD, DTHH e PARD a partir de uma única sonda. Em operação, a plataforma será posicionada adjacente ao local onde o poço será perfurado. Os macacos de suporte 20 podem ser estendidos e o mastro de perfuração 22 será movido para a posição de ângulo de poço necessária. Em operações de perfuração típicas, a dureza da rocha na superfície é relativamente mais macia do que as formações rochosas mais fortes ou que não sofrem intempéries que podem estar presentes em profundidades maiores e, portanto, um conjunto RD será fixado à sonda de perfuração. Durante RD, o motor para o mecanismo de bomba hidráulica 44 será operado e o motor para o compressor de baixa pressão 54 será operado. A perfuração começará, com a cabeça de perfuração 38 dirigindo o conjunto RD através da rocha com as aparas sendo lavadas pelo ar comprimido. Na medida em que a perfuração prossegue, seções adicionais do tubo de perfuração podem ser adicionadas até que a profundidade desejada do poço seja atingida, ou a dureza da rocha encontrada não seja econômica para perfurar usando conjuntos RD devido a taxas de penetração lentas ou alto desgaste / consumo da broca de perfuração.

[0117] Quando uma porção das formações rochosas com uma dureza maior (~ 200 MPa) é encontrada, a perfuração RD cessa e o conjunto RD é levantado do poço / tubo de perfuração / haste. Uma vez removido do poço, o conjunto RD é removido da sonda de perfuração 12 e é substituído por um conjunto DTHH. É previsto que o conjunto removido possa ser armazenado com segurança na plataforma da sonda 16, permitindo assim que o mesmo seja facilmente acessado quando novamente necessário. O motor para o compressor de alta pressão 52 é operado e o ar comprimido é enviado pelo tubo de perfuração 48 para o conjunto de perfuração DTHH 14. A perfuração pode continuar através da rocha de maior dureza usando o conjunto de perfuração DTHH 14, com o ar comprimido do compressor de alta pressão 52 sendo usado para acionar o DTHH e liberar as aparas ou na aplicação em que grandes volumes de material de rocha dura são encontrados ao longo de todo o comprimento do poço de perfuração ou programa de estrutura de poço de perfuração.

[0118] Uma vez que a porção dura da formação rochosa foi penetrada, o conjunto de perfuração DTHH 14 pode ser levantado a partir do poço e o conjunto RD pode mais uma vez ser fixado. O RD através da rocha mole pode então continuar,

com o ar comprimido sendo fornecido pelo compressor de baixa pressão 54. É previsto que as formações de rocha dura possam ser encontradas alternativamente primeiro, caso em que o conjunto DTHH será conectado primeiro e substituído pelo conjunto RD quando são encontradas formações de rochas macias.

[0119] Como seria observado por aquele versado na técnica, a perfuração de poço por explosão requer uma variedade de poços sejam perfurados a uma profundidade predeterminada, por exemplo 10 - 20 m. Através das estruturas de poços, a dureza da rocha pode variar. Está previsto que o conjunto de perfuração 10 da presente invenção permita o uso de técnicas de perfuração RD para porções em que a dureza da rocha seja menor que cerca de 200 MPa e técnicas de perfuração DTHH para porções em que a dureza da rocha seja superior a cerca de 200 MPa.

[0120] Na Figura 4 é mostrado um sistema de perfuração de múltiplos fins 100 de acordo com uma segunda modalidade da presente invenção. O sistema de perfuração de múltiplos fins 100 compartilha muitas características com o sistema de perfuração de múltiplos fins 10 acima discutido e numerais similares denotam partes similares. O sistema de perfuração de múltiplos fins 100 compreende uma sonda de perfuração 12 que é adaptada para acionar um conjunto de perfuração 14 que perfura um furo de poço no solo.

[0121] O sistema de perfuração de múltiplos fins 100 é adaptado para receber de modo intercambiável diferentes conjuntos de perfuração, tais como um conjunto de perfuração rotativa (RD), um conjunto de perfuração rotativa assistida por percussão (PARD) ou um conjunto de perfuração martelo no fundo do poço (DTHH).

[0122] O sistema de perfuração de múltiplos fins 100 compreende duas fontes de energia de alta pressão, por exemplo, dois compressores de alta pressão 102, montados na sonda de perfuração 12. Cada um dos compressores 102 é adaptado para proporcionar ar comprimido a uma sonda de perfuração 12 e abaixo do tubo de perfuração 48. Na modalidade mostrada nas Figuras, cada compressor de alta pressão 102 é acionado por motores separados 104. Os motores separados 104 permitem a operação independente de cada um dos compressores de alta pressão

102.

[0123] Como discutido acima, cada conjunto de perfuração 14 tem diferentes necessidades de fonte de energia. Os inventores determinaram que as necessidades para cada conjunto de perfuração 14 podem ser proporcionadas por um ou cada um dos compressores de alta pressão 102. Diferente da primeira modalidade da presente invenção, nenhuma fonte de energia de baixa pressão é proporcionado na sonda de perfuração 12 para proporcionar um volume de ar comprimido a uma sonda de perfuração 12 e para baixo no tubo de perfuração 48 que é suficiente para operar um conjunto de perfuração RD. Nessa modalidade, os inventores determinaram que ambos os compressores de alta pressão 102 podem ser arranjados para estar em comunicação com o conjunto de perfuração e podem ser operados simultaneamente para proporcionar o volume de ar necessário. É previsto que a pressão do ar comprimido proporcionada por cada compressor de alta pressão 102 pode necessária para ser regulada de modo a corresponder às especificações do conjunto de perfuração RD.

[0124] Semelhante à primeira modalidade, os inventores determinaram que o uso de compressores de alta pressão paralelos 102 em uma única sonda de perfuração 12 é particularmente vantajoso para a perfuração de poços de grande diâmetro em formações que contêm rochas de dureza variável. Como seria observado por uma pessoa versada na técnica, os conjuntos de perfuração rotativos geralmente têm uma alta taxa de penetração e são mais econômicos para a perfuração em rochas macias. Como tal, os conjuntos de perfuração rotativos são normalmente usados para a perfuração de poços de grande diâmetro em rochas com dureza inferior a 200 MPa. No entanto, o uso de conjuntos de perfuração rotativos para a perfuração de poços de grande diâmetro em rocha dura requer uma sonda de perfuração 12 com alta capacidade de tração e rotação para conduzir a broca através da rocha. Isso representa um gasto de capital significativo para a sonda de alta capacidade em si, além de custos operacionais mais altos para alimentar o compressor. Além disso, as brocas rotativas podem se desgastar a uma taxa mais rápida, exigindo custos de substituição contínuos. Esses fatores juntos contribuem para um custo muito mais alto para essas operações. Ao contrário do RD, os conjuntos de perfuração DTHH são em geral mais adequados e mais econômicos para a perfuração de material de rocha dura. Embora a perfuração de DTHH para operações de perfuração de poço grande diâmetro possa ser preferida, esses conjuntos requerem uma pressão de ar significativamente mais alta do que os conjuntos RD e, como tal, estão fora da capacidade das sondas RD convencionais apenas de baixa pressão. Para aumentar a utilidade de algumas sondas de perfuração convencionais apenas de baixa pressão e alta capacidade, alguns conjuntos PARD são usados para fornecer assistência percussiva às brocas usadas em aplicações de RD. Com essa assistência, as taxas de penetração da broca podem ser aumentadas em rochas duras, sendo assim aprimoradas. Ao contrário dos sistemas de perfuração convencionais, o sistema de perfuração de múltiplos fins 100 da presente invenção fornece a capacidade de suportar vários conjuntos de perfuração de grande diâmetro a partir de um único sistema de perfuração. É previsto que esse sistema permita alternar entre perfuração RD, PARD e DTHH quando for encontrado material de dureza diferente.

[0125] Na modalidade mostrada na Figura 4, os motores separados acionam cada um dos mecanismos da bomba hidráulica 44 e os compressores separados de alta pressão 102. É previsto que, tendo três motores separados, o custo operacional geral possa ser reduzido e a saída da sonda seja otimizada para que corresponda à dureza da rocha para o diâmetro necessário do poço. Como discutido acima, os requisitos de ar comprimido de cada um dos conjuntos de perfuração RD e DTHH são significativamente diferentes. Consequentemente, as cargas experimentadas pelos motores que operam compressores funcionando com cada uma dessas especificações também são diferentes. Embora esteja previsto que um único motor possa operar todos o mecanismo da bomba hidráulica 44 e ambos os compressores de alta pressão 102, os inventores determinaram que é menos eficiente operar um motor com excesso de especificação. É previsto que o uso de motores individuais para cada um dos mecanismos da bomba hidráulica 44 e os compressores de alta pressão 102 permita um uso mais eficiente da energia. Enquanto o motor que opera o mecanismo da bomba hidráulica 44 precisaria permanecer funcionando para acionar o sistema hidráulico de perfuração, os motores 104 precisariam ser operados simultaneamente somente quando necessário.

[0126] O mecanismo da bomba hidráulica 44 é alimentado por um motor de potência específica para funcionar e operar os requisitos hidráulicos, por exemplo, um motor a diesel de 570 kw @ 1850 rpm. O mecanismo preferido da bomba hidráulica 44 fornecerá um coeficiente de fluxo de circuito aberto de aproximadamente 3 x 425 L/min, um coeficiente de fluxo de circuito fechado de 2 x 125 L/min e pressão máxima de 320 bar.

[0127] Em uma modalidade altamente preferida da presente invenção, cada um dos compressores de alta pressão 102 são cada um compressor de duplo estágio que produz aproximadamente 40 m3/min. de ar comprimido a uma pressão de ~35 bar. Aqueles versados na técnica seriam capazes de determinar o motor apropriado para acionar o compressor de alta pressão selecionado 52, por exemplo, um motor adequado para acionar o compressor de alta pressão 52 é um motor a diesel de ~570kw @ 2100 rpm.

[0128] De modo a acionar o conjunto RD para perfurar poço de diâmetros >200 mm e >200mPa rocha dura, a sonda de perfuração requer uma capacidade de redução de pelo menos 200 kN. A cabeça rotatória requer um mínimo de 10,000 nm de torque de rotação.

[0129] Em uso, é previsto que o sistema de perfuração de múltiplos fins 100 permitirá a operação de cada de perfuração RD, DTHH e PARD a partir de uma única sonda de perfuração. Em operação, a sonda será posicionada adjacente ao campo onde o poço tem que ser perfurado. Os macacos de suporte 20 podem ser estendidos e o mastro de perfuração 22 será movido para a posição de ângulo de poço necessária. Em operações de perfuração típicas, a dureza da rocha na superfície é relativamente mais macia que as formações rochosas mais fortes ou de não intempéries que podem estar presentes em profundidades maiores e, portanto, um conjunto RD será fixado à sonda de perfuração. O tubo de perfuração será arranjado para estar em comunicação com ambos os compressores de alta pressão 102. Durante RD, o motor para o mecanismo de bomba hidráulica 44 será operado e os motores 104 para cada um dos compressores de alta pressão 102 serão operados para operar ambos os compressores de alta pressão 102 simultaneamente. A perfuração começará, com a cabeça de perfuração 38 dirigindo o conjunto RD através da rocha com as aparas sendo limpas pelo ar comprimido. Na medida em que a perfuração prossegue, seções adicionais do tubo de perfuração podem ser adicionadas até que a profundidade desejada do poço seja atingida, ou a dureza da rocha encontrada não seja econômica para perfurar usando conjuntos RD devido a taxas de penetração lentas ou alto desgaste / consumo da broca de perfuração.

[0130] Quando uma parte das formações rochosas com uma dureza maior (~ 200 MPa) é encontrada, a perfuração RD cessa e o conjunto RD é levantado do poço de perfuração / tubo de perfuração / haste. Uma vez removido do poço, o conjunto RD é removido da sonda de perfuração 12 e é substituído por um conjunto DTHH. É previsto que o conjunto removido possa ser armazenado com segurança na plataforma da sonda 16, permitindo assim que ele seja facilmente acessado quando novamente necessário. O tubo de perfuração será disposto para estar em comunicação com apenas um compressor de alta pressão 102. O motor do compressor de alta pressão 102 é operado e o ar comprimido é enviado pelo tubo de perfuração 48 para o conjunto de perfuração DTHH 14. A perfuração pode continuar através da rocha de maior dureza usando o conjunto de perfuração DTHH 14, com o ar comprimido do compressor de alta pressão 102 sendo usado para acionar o DTHH e liberar as aparas ou na aplicação em que grandes volumes de material de rocha dura são encontrados em toda o comprimento do poço de broca projetada.

[0131] Uma vez que a porção dura da rocha tenha sido penetrada, o conjunto de perfuração DTHH 14 pode ser levantado a partir do furo e o conjunto RD pode ser novamente fixado. RD através da rocha macia pode então continuar, com o ar comprimido sendo fornecido pelos dois compressores de alta pressão 102 simultaneamente.

[0132] Como seria observado por uma pessoa versada na técnica, a perfuração de poço por explosão requer uma variedade de poços sejam perfurados a uma profundidade predeterminada, por exemplo 12 m - 15 m. No conjunto de poços, a dureza da rocha pode variar. Está previsto que o conjunto de perfuração 10 da presente invenção permita o uso de técnicas de perfuração RD para porções em que a dureza da rocha seja menor que cerca de 200 MPa e técnicas de perfuração DTHH para porções em que a dureza da rocha seja superior a cerca de 200 MPa.

[0133] A presente invenção será agora descrita com referência aos exemplos não limitantes a seguir. Exemplo Comparativo 1

[0134] [Uma comparação das especificações de uma sonda RD da técnica anterior (Atlas Copco PV351) e uma sonda de perfuração de acordo com uma primeira modalidade da presente invenção é mostrada na Tabela 1.

[0135] Nessa modalidade, a sonda de perfuração é proporcionada com as fontes de energia a seguir:

[0136] Uma fonte de energia de alta pressão na forma de um compressor de duplo estágio que produz aproximadamente 40 m3/min de ar comprimido a uma pressão de ~35 bar. O mesmo é acionado por um motor a diesel de ~570kw @ 2100 rpm

[0137] Uma fonte de energia de baixa pressão na forma de um compressor de um único estágio que produz aproximadamente 100 m3/min de ar comprimido a uma pressão de ~7 bar. O mesmo é acionado por um motor a diesel de ~780kw @ 1850 rpm. Tabela 1: Comparação da Técnica Anterior Técnica Exemplo 1 Comentário Especificações existente Até 120,000 lbf Até 120 - Extra 20,000 Ibf Tração (534 kN) 140,000 Ibf (534 (89 kN) de redução – 623 kN) até 3,800 cfm até 3,800 cfm @ Perfuração rotativa de ar @ 110 psi 110 psi Equivalente de baixa pressão (108m A3/min (108m A3/min @ @ 7.6 Bar) 7.6 Bar) Exemplo 1 permite perfuração com martelo no fundo 1,500 cfm @ 500 Perfuração de martelo do poço de +200 psi (42m A3/min de alta pressão de ar MPa de rocha se @ 34 Bar) necessário em diâmetros maiores do que 200 mm A técnica existente não proporciona alta pressão ar 200 - 450 mm 200 — 450 mm Diâmetros de perfuração comprimido para por RD ou por RD, PARD & de poço permitir perfuração

PARD DTHH DTHH de poços de perfuração de grande diâmetro.

[0138] Como será observado na Tabela 1, ambos os sistemas proporcionam perfuração rotativa de ar de baixa pressão, mas um sistema de perfuração de acordo com a primeira modalidade da presente invenção adicionalmente proporciona a capacidade de usar perfuração DTHH quando a resistência da rocha aumenta para

+200 MPa em diâmetros acima 200 mm. Exemplo Comparativo 2

[0139] Uma comparação das especificações de uma sonda RD da técnica anterior (Atlas Copco PV351) e uma sonda de perfuração de acordo com a segunda modalidade da presente invenção é mostrada na Tabela 2.

[0140] Nessa modalidade, a sonda de perfuração é proporcionada com as fontes de energia a seguir.

[0141] Uma primeira fonte de energia de alta pressão na forma de um compressor de duplo estágio que produz aproximadamente 40 m3/min de ar comprimido a uma pressão de ~35 bar. O mesmo é acionado por um motor a diesel de ~570kw @ 2100 rpm.

[0142] Uma segunda fonte de energia de alta pressão na forma de um compressor de duplo estágio que produz aproximadamente 40 m3/min de ar comprimido a uma pressão de ~35 bar. O mesmo é acionado por um motor a diesel de ~570kw @ 2100 rpm. Tabela 2: Comparação Da Técnica Anterior Especificações A técnica Exemplo 2 Comentário existente Até 120,000 lbf Até 140,000 Ibf Extra 20,000 Ibf Tração (534 kN) (534 - 623k N) (89 kN) de redução até 3,800 cfm até 3,800 cfm @ Perfuração rotativa de @ 110 psi 110 psi Equivalente ar de baixa pressão (108m A3/min (108m^3/min @ @ 7.6Bar) 7.6Bar) Permite perfuração eficiente de Duas x1,500 cfm martelo no fundo Perfuração de martelo @ 500 psi (42 do poço de poços de alta pressão de ar m^3/min @ N34 de grande Bar) diâmetro (>200 mm) em

+200 MPa de rocha se necessário maior capacidade de 1,500 cfm adicional a ~ 35 bar A técnica existente não proporciona alta pressão ar 200 — 406 mm 200 — 406 mm comprimido para Diâmetros de por por RD, PARD & permitir perfuração de poço RD ou PARD DTHH perfuração DTHH de poços de perfuração de grande diâmetro.

[0143] Como será observado na Tabela 2, ambos os sistemas proporcionam perfuração rotativa de ar de baixa pressão, mas um sistema de perfuração de acordo com essa modalidade adicionalmente proporciona a capacidade de usar perfuração DTHH quando a resistência da rocha aumenta para +200 mpa em diâmetros acima de 200 mm. Ao contrário da primeira modalidade da presente invenção, a sonda de perfuração da segunda modalidade possui volume adicional de alta capacidade de pressão ao operar uma broca DTHH. Os inventores preveem que isso fornecerá o volume de ar comprimido para permitir o desempenho do DTHH em pressões superiores ao que está convencionalmente disponível nas sondas de DTHH. Isso pode ser usado para suportar conjuntos DTHH que operam a pressões até ou acima de 35 bar e/ou consumo superior a 1500 cfm / 42 m^3/min

[0144] A modelagem por computador do uso do sistema da presente invenção calculou um número reduzido de sistemas de perfuração individuais ao concluir a perfuração de poços de grande diâmetro em resistências de rocha mais duras / maiores > 200pma. Isso é conseguido através da capacidade do equipamento de perfuração de múltiplos fins para permitir uma mudança simples do método de perfuração de RD para DTHH para poços de grande diâmetro (> 200 mm) na mesma plataforma de sonda de perfuração. A técnica atual de capacidade de extração suficiente para concluir os poços de grande diâmetro RD não tem a capacidade da fonte de energia de alta pressão para executar a perfuração DTHH de poços de grande diâmetro (> 200 mm) economicamente, ou de todo. Consequentemente, através da redução no número de sondas de perfuração capazes de perfurar o mesmo diâmetro de poço em rocha dura usando DTHH que atualmente é perfurado em formações de rocha mais macias / menos duras, o usuário é capaz de obter um gasto total de capital reduzido em sondas de perfuração mais economia nas despesas operacionais de um modo geral.

[0145] Aqueles versados na técnica compreenderão que a presente invenção aqui descrita é suscetível a variações e modificações diferentes daquelas especificamente descritas. A presente invenção inclui todas essas variações e modificações. A presente invenção também inclui todas as etapas, características, formulações e compostos referidos ou indicados na especificação, individual ou coletivamente e toda e qualquer combinação ou quaisquer duas ou mais das etapas ou características.

Claims (11)

REIVINDICAÇÕES

1. A sistema de perfuração de múltiplos fins, o sistema de perfuração de múltiplos fins, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende: uma sonda de perfuração adaptada para acionar um conjunto de perfuração; duas ou mais fontes de energia em comunicação seletiva com o conjunto de perfuração, em que pelo menos uma das duas ou mais fontes de energia é uma fonte de energia de alta pressão e pelo menos uma das duas ou mais fontes de energia é uma fonte de energia de baixa pressão ou uma segunda fonte de energia de alta pressão, em que a sonda de perfuração é adaptada para receber de modo intercambiável pelo menos conjuntos de perfuração giratórios e conjuntos de perfuração de martelo de fundo do poço.

2. Sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que o fluido é um gás, cada uma das duas ou mais fontes de energia será um aparelho compressor.

3. Sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com a reivindicação 2, CARACTERIZADO pelo fato de que as uma ou mais fontes de energia de alta pressão são cada uma das quais capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com uma pressão de pelo menos 10 Bar.

4. Sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com as reivindicações 2 ou 3, CARACTERIZADO pelo fato de que a fonte de energia de baixa pressão é capaz de proporcionar um fornecimento de ar comprimido com um volume de pelo menos 15 m³/min a uma pressão máxima de 10 bar.

5. sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de perfuração de múltiplos fins adicionalmente compreende pelo menos um motor para acionar as duas ou mais fontes de energia.

6. Sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que a sonda de perfuração é adicionalmente adaptada para receber de modo intercambiável conjuntos de perfuração giratória assistida por percussão.

7. Sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que as duas ou mais fontes de energia operam independentemente.

8. Sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o conjunto de perfuração é adaptado para ser permutado de modo seletivo entre comunicação com cada fonte de energia independentemente ou duas ou mais fontes de energia simultaneamente.

9. Sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que pelo menos um motor aciona independentemente cada fonte de energia.

10. Sistema de perfuração de múltiplos fins, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, CARACTERIZADO pelo fato de que o sistema de perfuração de múltiplos fins é montado em uma plataforma de sonda móvel.

11. Método de perfuração, o método CARACTERIZADO pelo fato de que compreende o uso do sistema de perfuração de múltiplos fins de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10.