BR112020023453A2 - Ferramentas de perfuração de terra que têm lâminas fixas e estruturas de corte rotativas de tamanhos variados e métodos relativos - Google Patents
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Abstract
a presente invenção refere-se a uma ferramenta de perfuração de terra que inclui um corpo, uma pluralidade de lâminas presa no corpo e estendendo para pelo menos uma região de nariz da ferramenta de perfuração de terra, um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas acoplado no corpo, e um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas acoplado no corpo. o primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas inclui uma primeira perna e uma primeira estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na primeira perna. um primeiro perfil de corte da primeira estrutura de corte rotativa estende pelo menos de uma região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e pelo menos parcialmente através de uma região de cone da ferramenta de perfuração de terra. o segundo conjunto de estruturas de corte rotativas inclui uma segunda perna e uma segunda estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na segunda perna. um segundo perfil de corte da segunda estrutura de corte rotativa estende somente da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e para um limite mais interno de uma região de nariz da ferramenta de perfuração de terra.
Description
Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FER-
[001] Este pedido reivindica o benefício da data de depósito do Pedido de Patente dos Estados Unidos Número de Série 15/807.853, depositado em 09 de Novembro de 2017, para "FERRAMENTAS DE PERFURAÇÃO DE TERRA QUE TÊM LÂMINAS FIXAS E ESTRUTU- RAS DE CORTE ROTATIVAS DE TAMANHOS VARIADOS E MÉTO- DOS RELATIVOS".
[002] Esta descrição refere-se geralmente a ferramentas de per- furação de terra que têm estruturas de corte rotativas. Esta descrição também refere-se a ferramenta de perfuração de terra que têm lâmi- nas com elementos de corte fixos, assim como estruturas de corte ro- tativas montadas no seu corpo.
[003] Os poços de óleo e gás (furos de poços) são usualmente perfurados com uma coluna de perfuração. A coluna de perfuração inclui um membro tubular que tem um conjunto de perfuração que in- clui uma única broca de perfuração em sua extremidade inferior. O conjunto de perfuração pode também incluir dispositivos e sensores que proveem informações relativas a uma variedade de parâmetros relativos às operações de perfuração ("parâmetros de perfuração"), comportamento do conjunto de perfuração ("parâmetros de conjunto de perfuração") e parâmetros relativos às formações penetradas pelo furo de poço ("parâmetros de formação"). Uma broca e/ou alargador de perfuração preso na extremidade inferior do conjunto de perfuração é girado girando a coluna de perfuração da plataforma de perfuração e/ou por um motor de perfuração (também referido como um "motor de lama ") no conjunto de fundo de poço ("BHA") para remover o material de formação para perfurar o furo de poço.
[004] Algumas modalidades da presente descrição incluem fer- ramentas de perfuração de terra. As ferramentas de perfuração de ter- ra podem incluir um corpo, uma pluralidade de lâminas que projeta do corpo e estende pelo menos de uma região de calibre da ferramenta de perfuração de terra para a região de nariz da ferramenta de perfu- ração de terra, um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas acoplado no corpo e um segundo conjunto de estruturas de corte rota- tivas acoplado no corpo. O primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas pode incluir uma primeira perna que estende do corpo da fer- ramenta de perfuração de terra e uma primeira estrutura de corte rota- tiva acoplada rotativa na primeira perna, em que um primeiro perfil de corte da primeira estrutura de corte rotativa estende pelo menos da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e pelo menos parcialmente através de uma região de cone da ferramenta de perfu- ração de terra. O segundo conjunto de estruturas de corte rotativas pode incluir uma segunda perna que estende do corpo da ferramenta de perfuração de terra e uma segunda estrutura de corte rotativa aco- plada rotativa na segunda perna, em que um segundo perfil de corte da segunda estrutura de corte rotativa estende somente da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e para um limite mais in- terno de uma região de nariz da ferramenta de perfuração de terra.
[005] Em modalidades adicionais, a ferramenta de perfuração de terra pode incluir um corpo, uma pluralidade de lâminas que projeta do corpo e estende pelo menos de uma região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e para uma região de nariz da ferramenta de perfuração de terra, um primeiro conjunto de estruturas de corte rotati-
vas acoplado no corpo e um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas acoplado no corpo. O primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas pode incluir uma primeira perna e uma primeira estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na primeira perna, em que a primeira estrutura de corte rotativa tem um primeiro comprimento longitudinal. O segundo conjunto de estruturas de corte rotativas pode incluir uma segunda perna e uma segunda estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na segunda perna, em que a segunda estrutura de corte rotati- va tem um segundo comprimento longitudinal, e em que uma razão do primeiro comprimento longitudinal da primeira estrutura de corte rotati- va e o segundo comprimento longitudinal está dentro de uma faixa de aproximadamente 1,2 e aproximadamente 1,6.
[006] Algumas modalidades da presente descrição incluem um método de formar uma ferramenta de perfuração de terra. O método pode incluir formar um corpo da ferramenta de perfuração de terra que compreende uma pluralidade de lâminas, acoplar uma primeira estru- tura de corte rotativa a uma primeira perna de um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra, a primeira estrutura de corte rotativa tendo um primeiro comprimento longitudinal; e acoplar uma segunda estrutura de corte rotativa a uma segunda perna de um segundo conjunto de estruturas de corte rotati- vas da ferramenta de perfuração de terra, a segunda estrutura de corte rotativa tendo um segundo comprimento longitudinal, em que uma ra- zão do primeiro comprimento longitudinal da primeira estrutura de cor- te rotativa e o segundo comprimento longitudinal está dentro de uma faixa de aproximadamente 1,2 e aproximadamente 1,6.
[007] Para uma compreensão detalhada da presente descrição, referência deve ser feita à descrição detalhada seguinte, feita em con- junto com os desenhos acompanhantes, nos quais elementos iguais geralmente foram designados com números iguais, e em que:
[008] Figura 1 é um diagrama esquemático de um sistema de fu- ro de poço que compreende uma coluna de perfuração que inclui uma ferramenta de perfuração de terra de acordo com uma ou mais moda- lidades da presente descrição;
[009] Figura 2 é uma vista em perspectiva de fundo de uma fer- ramenta de perfuração de terra de acordo com uma ou mais modali- dades da presente descrição;
[0010] Figura 3 é uma vista de fundo de uma ferramenta de perfu- ração de terra de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição;
[0011] Figura 4 é uma vista lateral de estruturas de corte rotativas de uma ferramenta de perfuração de terra de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição;
[0012] Figura 5 é uma vista em seção transversal esquemática parcial de um perfil de corte de uma estrutura de corte rotativa de acordo com uma modalidade da presente descrição;
[0013] Figura 6 é uma representação esquemática de localizações de contato de elementos de corte de uma estrutura de corte rotativa de uma ferramenta de perfuração de terra com uma formação através de toda uma rotação da ferramenta de perfuração de terra;
[0014] Figura 7 é uma vista em perspectiva de fundo de uma fer- ramenta de perfuração de terra de acordo com uma ou mais modali- dades da presente descrição;
[0015] Figura 8 é uma vista em seção transversal esquemática de um perfil de corte de uma lâmina de uma ferramenta de perfuração de terra de acordo com uma modalidade da presente descrição,
[0016] Figura 9 é um gráfico que mostra taxas de trabalho de ele- mentos de corte de uma ferramenta de perfuração de terra de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição,
[0017] Figura 10 é um gráfico que mostra percentagens de dese- quilíbrio de uma ferramenta de perfuração de terra de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição; e
[0018] Figura 11 é um gráfico que mostra raspadores traseiros e raspadores laterais de elementos de corte de uma ferramenta de per- furação de terra de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição. MODO(S) PARA EXECUTAR A INVENÇÃO
[0019] As ilustrações aqui apresentadas não são vistas reais de qualquer broca de perfuração, cortador de rolo, ou qualquer seu com- ponente, mas são meramente representações idealizadas, as quais são empregadas para descrever a presente invenção.
[0020] Como aqui utilizados, os termos "broca" e "ferramenta de perfuração de terra" cada um significam e incluem ferramentas de per- furação de terra para formar, alargar, ou formar e alargar um furo de poço. Exemplos não limitantes de brocas incluem brocas de cortador fixo (arrasto), brocas de núcleo de cortador fixo, brocas excêntricas de cortador fixo, brocas bicêntricas de cortador fixo, alargadores de corta- dor fixo, alargadores expansíveis com lâminas que suportam cortado- res fixos, e brocas híbridas que incluem tanto cortadores fixos quanto estruturas de corte rotativas (cones de rolos).
[0021] Como aqui utilizado, o termo '' estrutura de corte "significa e inclui qualquer elemento que está configurado para utilização em uma ferramenta de perfuração de terra e para remover material de forma- ção da formação dentro de um furo de poço durante a operação da ferramenta de perfuração de terra. Como exemplos não limitantes, as estruturas de corte incluem estruturas de corte rotativas, comumente referidas na técnica como "cones de rolos" ou "cones rolantes".
[0022] Como aqui utilizado, o termo "elementos de corte" significa e inclui, por exemplo, elementos de corte superabrasivos (por exem-
plo, compacto diamante policristalino ou "PDC") empregados como elementos de corte fixos, assim como insertos de carbureto de tungs- tênio e insertos superabrasivos empregados como elementos de corte montados em estruturas de corte rotativas, tais como cones de rolos.
[0023] Como aqui utilizado, qualquer termo relacional, tal como "primeiro", "segundo", "topo", "fundo", etc. é utilizado para clareza e conveniência em compreender a descrição e os desenhos que acom- panhantes, e não conota ou depende de qualquer preferência ou or- dem específica, exceto onde o contexto claramente indique de outro modo. Por exemplo, estes termos podem referir a uma orientação de elementos de uma ferramenta de perfuração de terra quando disposta dentro de um furo de poço em um modo convencional. Mais ainda, es- tes termos podem referir a uma orientação de elementos de uma fer- ramenta de perfuração de terra quando como ilustrado nos desenhos.
[0024] Como aqui utilizado, o termo "substancialmente" em refe- rência a um dado parâmetro, propriedade, ou condição significa e in- clui a um grau que alguém versado na técnica compreenderia que o dado parâmetro, propriedade, ou condição é atendido com um peque- no grau de variância, tal como dentro de tolerâncias de fabricação aceitáveis. Por exemplo, um parâmetro que é substancialmente aten- dido pode ser pelo menos aproximadamente 90% atendido, pelo me- nos aproximadamente 95% atendido, ou mesmo pelo menos aproxi- madamente 99% atendido.
[0025] Algumas modalidades da presente descrição incluem uma ferramenta de perfuração de terra híbrida que tem tanto lâminas quan- to estruturas de corte rotativas. Especificamente, a ferramenta de per- furação de terra pode incluir uma pluralidade de lâminas, um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas, e um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas.
[0026] Em algumas modalidades, uma primeira estrutura de corte rotativa do primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas pode es- tender de uma região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e pelo menos parcialmente através de uma região de cone da ferra- menta de perfuração de terra. Em outras palavras, a primeira estrutura de corte rotativa pode estender até uma linha de centro da ferramenta, ou "para o centro". Mais ainda, uma segunda estrutura de corte rotati- va do segundo conjunto de estruturas de corte rotativas pode estender da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e somente até uma localização próxima de um limite mais interno de uma região de nariz da ferramenta de perfuração de terra. Em uma ou mais moda- lidades, da pluralidade de lâminas, pelo menos duas lâminas podem estender para o centro, pelo menos uma lâmina pode estender através da região de nariz da ferramenta de perfuração de terra, e pelo menos duas lâminas podem estender através de uma região de ressalto da ferramenta de perfuração de terra.
[0027] Uma ou mais modalidades da presente descrição incluem uma ferramenta de perfuração de terra híbrida que tem uma primeira estrutura de corte rotativa que tem um primeiro comprimento longitudi- nal e uma segunda estrutura de corte rotativa que tem um segundo comprimento longitudinal. O primeiro comprimento longitudinal da pri- meira estrutura de corte rotativa pode ser maior do que o segundo comprimento longitudinal da segunda estrutura de corte rotativa. Por exemplo, uma razão do primeiro comprimento longitudinal L1 para o segundo comprimento longitudinal L2 pode ser aproximadamente 1,4. Mais ainda, a primeira estrutura de corte rotativa pode ser maior por volume do que a segunda estrutura de corte rotativa por volume. Por exemplo, a primeira estrutura de corte rotativa pode ser aproximada- mente 8% maior do que a segunda estrutura de corte rotativa por vo- lume.
[0028] A Figura 1 é um diagrama esquemático de um exemplo de um sistema de perfuração 100 que pode utilizar os aparelhos e méto- dos aqui descritos para perfurar furos de poço. Figura 1 mostra um fu- ro de poço 102 que inclui uma seção superior 104 com um revestimen- to 106 instalado na mesma e uma seção inferior 108 que está sendo perfurada com uma coluna de perfuração 110. A coluna de perfuração 110 pode incluir um membro tubular 112 que carrega um conjunto de perfuração 114 em sua extremidade inferior. O membro tubular 112 pode ser composto unindo seções de tubo de perfuração ou pode ser uma coluna de tubulação espiralada. A broca de perfuração 116 pode estar presa na extremidade inferior do conjunto de perfuração 114 pa- ra perfurar o furo de poço 102 de um diâmetro selecionado em uma formação 118.
[0029] A coluna de perfuração 110 pode estender para uma plata- forma 120 na superfície 122. A plataforma 120 mostrada é uma plata- forma terrestre 120 para facilidade de explicação. No entanto, os apa- relhos e métodos descritos igualmente se aplicam quando uma plata- forma offshore 120 é utilizada para perfurar furos de poço sob a água. Uma mesa rotativa 124 ou um acionamento de topo pode está acopla- do na coluna de perfuração 110 e pode ser utilizado para girar a colu- na de perfuração 110 e girar o conjunto de perfuração 114, e assim a broca de perfuração 116 para perfurar o furo de poço 102. Um motor de perfuração 126 pode ser provido no conjunto de perfuração 114 pa- ra girar a broca de perfuração 116. O motor de perfuração 126 pode ser utilizado sozinho para girar a broca de perfuração 116 ou para so- brepor a rotação da broca de perfuração 116 pela coluna de perfura- ção 110. A plataforma 120 pode também incluir um equipamento con- vencional, tal como um mecanismo para adicionar seções adicionais ao membro tubular 112 conforme o furo de poço 102 é perfurado. Uma unidade de controle de superfície 128, a qual pode ser uma unidade baseada em computador, pode ser colocada na superfície 122 para receber e processar os dados de fundo de poço transmitidos pelos sensores 140 na broca de perfuração 116 e sensores 140 no conjunto de perfuração 114, e para controlar operações selecionadas dos vários dispositivos e sensores 140 no conjunto de perfuração 114. Os senso- res 140 podem incluir um ou mais de sensores 140 que determinam aceleração, peso sobre broca, torque, pressão, posições de elemento de corte, taxa de penetração, inclinação, formação / litologia de azimu- te, etc. Em algumas modalidades, a unidade de controle de superfície 128 pode incluir um processador 130 e um dispositivo de armazena- mento de dados 132 (ou um meio legível por computador) para arma- zenar dados, algoritmos, e programas de computador 134. O dispositi- vo de armazenamento de dados 132 pode ser qualquer dispositivo adequado, incluindo, mas não limitado a uma memória somente de leitura (ROM), uma memória de acesso randômico (RAM), uma memó- ria instantânea, uma fita magnética, um disco rígido e um disco ótico. Durante a perfuração, um fluido de perfuração de uma sua fonte 136 pode ser bombeado sob pressão através do membro tubular 112, o qual descarrega no fundo da broca de perfuração 116 e retorna para a superfície 122 através de um espaço anular (também referido como o "espaço anular") entre a coluna de perfuração 110 e uma parede late- ral interna 138 do furo de poço 102.
[0030] O conjunto de perfuração 114 pode incluir ainda um ou mais sensores de fundo de poço 140 (coletivamente designados pelo número 140). Os sensores 140 podem incluir qualquer número e tipo de sensores 140, incluindo, mas não limitado a, sensores geralmente conhecidos como os sensores de medição durante a perfuração (MWD) ou os sensores de perfilagem durante a perfuração (LWD), e sensores 140 que proveem informações relativas ao comportamento do conjunto de perfuração 114, tal como rotação de broca de perfura- ção (revoluções por minuto ou "RPM"), face de ferramenta, pressão,
vibração, turbilhão, dobramento, e atrito. O conjunto de perfuração 114 pode ainda incluir uma unidade de controlador 142 que controla a ope- ração de um ou mais dispositivos e sensores 140 no conjunto de per- furação 114. Por exemplo, a unidade de controlador 142 pode estar disposta dentro da broca de perfuração 116 (por exemplo, dentro de uma haste e/ou coroa de um corpo de broca da broca de perfuração 116). A unidade de controlador 142 pode incluir, entre outras coisas, circuitos para processar os sinais do sensor 140, um processador 144 (tal como um microprocessador) para processar os sinais digitalizados, um dispositivo de armazenamento de dados 146 (tal como uma memó- ria de estado sólido), e um programa de computador 148. O processa- dor 144 pode processar os sinais digitalizados, e controlar dispositivos e sensores de fundo de poço 140, e comunicar informações de dados com a unidade de controle de superfície 128 através de uma unidade de telemetria bidirecional 150.
[0031] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de fundo de uma ferramenta de perfuração de terra 200 que pode ser utilizada com o conjunto de perfuração 114 da Figura 1 de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição. A ferramenta de perfuração de terra 200 pode compreender uma broca de perfuração que tem uma pluralidade de estruturas de corte rotativas na forma de cones de rolos e uma ou mais lâminas. Por exemplo, a ferramenta de perfuração de terra 200 pode ser uma broca híbrida (por exemplo, uma broca de per- furação que tem tanto cones de rolos quanto lâminas) como mostrado na Figura 2. Mais ainda, a ferramenta de perfuração de terra 200 pode incluir qualquer outra broca de perfuração ou ferramenta de perfuração de terra adequada 200 que tem a pluralidade de estruturas de corte rotativas e uma ou mais lâminas para utilização em perfurar e/ou alar- gar um furo de poço 102 em uma formação 118 (Figura 1).
[0032] A ferramenta de perfuração de terra 200 pode compreender um corpo 202 que inclui um pino 206, uma haste 208, e uma coroa
210. Em algumas modalidades, a maior parte do corpo 202 pode ser construída de aço, ou de um material composto de cerâmica-metal que inclui partículas de material duro (por exemplo, carbureto de tungstê- nio) cementado dentro de um material de matriz de metal. O corpo 202 da ferramenta de perfuração de terra 200 pode ter um centro axial 204 que define um eixo geométrico longitudinal central 205 que pode ge- ralmente coincidir com um eixo geométrico rotacional da ferramenta de perfuração de terra 200. O eixo geométrico longitudinal central 205 do corpo 202 pode estender em uma direção daqui em diante referida como uma "direção axial".
[0033] O corpo 202 pode ser conectável a uma coluna de perfura- ção 110 (Figura 1). Por exemplo, o pino 206 do corpo 202 pode ter uma extremidade afinada que tem roscas na mesma para conectar a ferramenta de perfuração de terra 200 a uma extremidade de caixa de um conjunto de perfuração 114 (Figura 1). A haste 208 pode incluir uma seção reta de diâmetro constante que está fixamente conectada na coroa 210 em uma junta. Em algumas modalidades, a coroa 210 pode incluir uma pluralidade de conjuntos de estruturas de corte rotati- vas 212 e uma pluralidade de lâminas 214.
[0034] Cada lâmina 214 da pluralidade de lâminas 214 da ferra- menta de perfuração de terra 200 pode incluir uma pluralidade de ele- mentos de corte 230 fixa nesta. A pluralidade de elementos de corte 230 de cada lâmina 214 pode estar localizada em uma fila ao longo de um perfil da lâmina 214 mais próxima de uma face rotacionalmente dianteira 232 da lâmina 214. Em algumas modalidades, uma pluralida- de de elementos de corte 220 de uma pluralidade de estruturas de cor- te rotativas 218 (por exemplo, cortadores de rolos) e a pluralidade de elementos de corte 230 da pluralidade de lâminas 214 pode incluir elementos de corte de compacto de diamante policristalino (PDC).
Mais ainda, a pluralidade de elementos de corte 220 da pluralidade de estruturas de corte rotativas 218 e a pluralidade de elementos de corte 230 da pluralidade de lâminas 214 pode incluir quaisquer configura- ções e materiais de elementos de corte adequados para perfurar e/ou alargar furos de poço.
[0035] A pluralidade de conjuntos de estruturas de corte rotativas 212 pode incluir uma pluralidade de pernas 216 e uma pluralidade de estruturas de corte rotativas 218, cada uma respectivamente montada a uma perna 216. A pluralidade de pernas 216 pode estender de uma extremidade do corpo 202 oposta ao pino 206 e pode estender na di- reção axial. Uma pluralidade de lâminas 214 pode também estender da extremidade do corpo 202 oposta ao pino 206 e pode estender em ambas as direções axial e radial. Cada lâmina 214 pode ter múltiplas regiões de perfil que estendem radialmente como conhecido na técni- ca (cone, nariz, ressalto, e calibre). Em algumas modalidades, duas ou mais lâminas 214 da pluralidade de lâminas 214 podem estar localiza- das entre pernas adjacentes 216 da pluralidade de pernas 216. Em algumas modalidades, a pluralidade de conjuntos de estruturas de cor- te rotativas 212 pode não incluir uma pluralidade de pernas 216, mas pode ser montada direcionada para a coroa 210 no corpo 202 da fer- ramenta de perfuração de terra 200.
[0036] Cursos de fluido 234 podem ser formados entre lâminas adjacentes 214 da pluralidade de lâminas 214 e podem ser providos com fluido de perfuração por aberturas localizadas na extremidade de passagens que conduzem a um plenum de fluido interno que estende através do corpo 202 da haste tubular 208 na extremidade superior da ferramenta de perfuração de terra 200. Bocais 238 podem estar presos dentro das aberturas para melhorar a direção de fluxo de fluido e con- trolar a taxa de fluxo do fluido de perfuração. Os cursos de fluido 234 estendem para fendas de detrito 240 que estendem axialmente ao longo do lado longitudinal da ferramenta de perfuração de terra 200 entre as lâminas 214 da pluralidade de lâminas 214.
[0037] A Figura 3 é uma vista de topo da ferramenta de perfuração de terra 200 da Figura 2. Como é conhecido na técnica, a ferramenta de perfuração de terra 200 (por exemplo, as lâminas 214 da ferramen- ta de perfuração de terra 200) pode incluir uma região de cone 306, uma região de nariz 308, uma região de ressalto 310, e uma região de calibre 312. Em algumas modalidades, a pluralidade de lâminas 214 pode incluir cinco lâminas. Em algumas modalidades, pelo menos du- as lâminas 350a, 350b das cinco lâminas podem estender da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para a região de ressalto 310 da ferramenta de perfuração de terra 200. Mais ainda, perfis de corte (por exemplo, a pluralidade de elementos de corte 230) das duas lâminas 350a 350b pode estender da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para a região de ressalto 310 da ferramenta de perfuração de terra 200. Mais ainda, uma lâmina 352 das cinco lâminas pode estender da região de calibre 312 da fer- ramenta de perfuração de terra 200 para uma extensão radialmente interna da região de nariz 308 da ferramenta de perfuração de terra
200. Um perfil de corte de uma lâmina 352 pode estender da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para a região de nariz 308 da ferramenta de perfuração de terra 200. Mais ainda, duas lâminas adicionais 354a, 354b das cinco lâminas podem estender da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para pelo menos a região de cone 306 da ferramenta de perfuração de terra
200. Mais ainda, os perfis de corte das lâminas adicionais 354a, 354b podem estender da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para pelo menos a região de cone 306 da ferramenta de perfuração de terra 200. Em outras palavras, cada lâmina das duas lâminas adicionais 354a, 354b pode incluir elementos de corte 230 dispostos através de toda a região de cone 306, a região de nariz 308, região de ressalto 310 e a região de calibre 312 da ferramenta de per- furação de terra 200. Em vista do acima, a ferramenta de perfuração de terra 200 pode incluir pelo menos duas lâminas que estendem para o centro da ferramenta de perfuração de terra 200.
[0038] Em alguns casos, as cinco lâminas podem incluir dois con- juntos de lâminas conectadas 316, 318. Por exemplo, as cinco lâminas podem incluir um primeiro conjunto de lâminas conectadas 316 (daqui em diante "primeiro conjunto de lâminas") e o segundo conjunto de lâminas conectadas 318 (daqui em diante "segundo conjunto de lâmi- nas"). Em algumas modalidades, o primeiro conjunto de lâminas 316 pode incluir pelo menos três lâminas, e o segundo conjunto de lâminas 318 pode incluir pelo menos duas lâminas. Mais ainda, em algumas modalidades, o primeiro e segundo conjuntos de lâminas 316, 318 po- dem estar dispostos sobre lados laterais opostos da ferramenta de perfuração de terra 200.
[0039] Em algumas modalidades, o primeiro conjunto de lâminas 316 pode ser conectado junto através de uma primeira porção de co- nector 320a (por exemplo, uma membrana entre o conjunto de lâmi- nas) e uma segunda porção de conector 320b. Em uma ou mais mo- dalidades, a primeira porção de conector 320a pode conectar as ex- tremidades de duas das lâminas do primeiro conjunto de lâminas 316 mais próximas da região de nariz 308 da ferramenta de perfuração de terra 200. Especificamente, a primeira porção de conector 320a pode estender entre as duas lâminas do primeiro conjunto de lâminas 316, de modo que as duas lâminas formem uma forma geralmente em V. Em algumas modalidades, a segunda porção de conector 320b pode conectar as extremidades das duas lâminas do primeiro conjunto de lâminas 316 com uma extremidade de outra lâmina do primeiro conjun- to de lâminas 316 mais próxima da região de cone 306 da ferramenta de perfuração de terra 200. Por exemplo, a segunda porção de conec- tor 320b pode estender entre as duas lâminas do primeiro conjunto de lâminas 316 e a outra lâmina de modo que o primeiro conjunto de lâ- minas 316 forme uma forma geralmente em V maior.
[0040] Em uma ou mais modalidades, o primeiro conjunto de lâmi- nas 316 pode incluir uma primeira lâmina (por exemplo, lâmina 354a) que estende da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para o eixo geométrico longitudinal central 205 da ferramenta de perfuração de terra 200, um perfil de corte da primeira lâmina pode estender da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para a região de cone 306 da ferramenta de perfuração de terra
200. Mais ainda, o primeiro conjunto de lâminas 316 pode incluir uma segunda lâmina (por exemplo, lâmina 352) que estende da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para a região de nariz 308 da ferramenta de perfuração de terra 200, e um perfil de cor- te da segunda lâmina pode estender da região de calibre 312 da fer- ramenta de perfuração de terra 200 para a região de nariz 308 da fer- ramenta de perfuração de terra 200. Mais ainda, o primeiro conjunto de lâminas 316 pode incluir uma terceira lâmina (por exemplo, lâmina 350b) que estende da região de calibre 312 da ferramenta de perfura- ção de terra 200 para a região de ressalto 310 da ferramenta de perfu- ração de terra 200, e um perfil de corte da terceira lâmina pode esten- der da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para a região de ressalto 310 da ferramenta de perfuração de terra
200.
[0041] O segundo conjunto de lâminas 318 pode ser conectado junto através de uma terceira porção de conector 322. Em algumas modalidades, a terceira porção de conector 322 pode conectar as ex- tremidades do segundo conjunto de lâminas 318 mais próximas da re- gião de cone 306 da ferramenta de perfuração de terra 200. Especifi-
camente, a terceira porção de conector 322 pode estender entre as lâminas do segundo conjunto de lâminas 318 de modo que o segundo conjunto de lâminas 318 formem uma forma geralmente em V. Em al- gumas modalidades, o primeiro e segundo conjuntos de lâminas 316, 318 podem ser apontados um na direção do outro lateralmente através da ferramenta de perfuração de terra 200. Por exemplo, as pontas das formas em V formadas pelo primeiro e segundo conjuntos de lâminas 316, 318 podem geneticamente apontar uma na direção da outra. Mais ainda, em algumas modalidades, o primeiro conjunto de lâminas 316 pode estar conectado no segundo conjunto de lâminas 318 através de uma quarta porção de conector 323 que estende através do centro axial 204 do corpo 202 da ferramenta de perfuração de terra 200.
[0042] Em uma ou mais modalidades, o segundo conjunto de lâ- minas 318 pode incluir uma quarta lâmina (por exemplo, lâmina 354b) que estende da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para o eixo geométrico longitudinal central 205 da ferramenta de perfuração de terra 200, e um perfil de corte da quarta lâmina pode estender da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para a região de cone 306 da ferramenta de perfuração de terra
200. Também, o segundo conjunto de lâminas 318 pode incluir uma quinta lâmina (por exemplo, lâmina 350a) que estende da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 para a região de ressalto 310 da ferramenta de perfuração de terra 200 e um perfil de corte da quinta lâmina pode estender da região de calibre 312 da fer- ramenta de perfuração de terra 200 para a região de ressalto 310 da ferramenta de perfuração de terra 200.
[0043] Referindo às Figuras 2 e 3 juntas, em uma ou mais modali- dades, a pluralidade de conjuntos de estruturas de corte rotativas 212 pode incluir um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas 212a e um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas 212b. Mais ainda, o primeiro e segundo conjuntos de estruturas de corte rotativas 212a, 212b podem estar dispostos angularmente entre o primeiro e segundo conjuntos de lâminas 316, 318 e pelo menos geralmente so- bre lados laterais opostos da ferramenta de perfuração de terra 200. Em outras palavras, cada um do primeiro e do segundo conjuntos de estruturas de corte rotativas 212a, 212b pode ser disposto entre o pri- meiro e segundo conjuntos das lâminas 316, 318 ao longo de uma di- reção de rotacional da ferramenta de perfuração de terra 200. O pri- meiro conjunto de estruturas de corte rotativas 212a pode incluir uma primeira estrutura de corte rotativa 218a montada rotativa na primeira perna 216a do primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas 212a. O segundo conjunto de estruturas de corte rotativas 212b pode incluir uma segunda estrutura de corte rotativa 218b montada rotativa na se- gunda perna 216b do segundo conjunto de estruturas de corte rotati- vas 212b. Por exemplo, cada uma da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b pode ser montada a uma respectiva perna 216a, 216b com um ou mais de um mancal de munhão e mancal de elemento de rolamento. Muitos tais sistemas de mancal são conheci- dos na técnica e podem ser empregados em modalidades da presente descrição.
[0044] Cada uma da primeira e segunda estruturas de corte rotati- vas 218a, 218b pode ter uma pluralidade de elementos de corte 220 disposta na mesma, tais elementos de corte comumente referidos na técnica como "insertos". Em algumas modalidades, a pluralidade de elementos de corte 220 de cada uma da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b pode ser dispostas em filas geralmente circunferenciais sobre respectivas superfícies externas 222a, 222b da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b. Em ou- tras modalidades, os elementos de corte 220 podem ser dispostos em uma configuração pelo menos substancialmente randômica sobre as respectivas superfícies externas 222a, 222b da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b. Em algumas modalidades, os elementos de corte 220 podem compreender insertos pré-formados que são montados por interferência em aberturas formadas em cada uma da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b. Em outras modalidades, os elementos de corte 220 da primeira e se- gunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ser na forma de dentes integralmente formados com o material de cada uma da primei- ra e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b. Os elementos de corte 220, se na forma de insertos recebidos em aberturas em uma estrutura de corte rotativa 218, podem ser formados de carbureto de tungstênio, e opcionalmente ter uma superfície mais distante de dia- mante policristalino, nitreto de boro cúbico, ou qualquer outro material resistente ao desgaste e/ou abrasivo ou superabrasivo.
[0045] Em algumas modalidades, a primeira estrutura de corte ro- tativa 218a pode ter uma forma geralmente cônica, com uma extremi- dade de base 224a (por exemplo, extremidade larga e extremidade radialmente mais externa 224a) da forma cônica sendo montada na primeira perna 216a e uma extremidade afinada 226 (por exemplo, ex- tremidade radialmente mais interna 226) sendo mais próxima (por exemplo, pelo menos substancialmente apontada na direção) do cen- tro axial 204 do corpo 202 da ferramenta de perfuração de terra 200. A primeira estrutura de corte rotativa 218a pode definir um primeiro perfil de corte que estende da região de calibre 312 da ferramenta de perfu- ração de terra 200 para a região de cone 306 da ferramenta de perfu- ração de terra 200. Em uma ou mais modalidades, o primeiro perfil de corte pode estender da região de calibre 312 da ferramenta de perfu- ração de terra 200 para uma localização mais próxima do centro axial 204 da ferramenta de perfuração de terra 200. Posto de outro modo, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode estender para o centro.
Em algumas modalidades, uma distância entre o centro axial 204 e a extremidade afinada 226 da primeira estrutura de corte rotativa 218a pode estar dentro de uma faixa de aproximadamente 0,0% a aproxi- madamente 10,0% do diâmetro externo total da ferramenta de perfura- ção de terra 200. Em modalidades adicionais, a distância entre o cen- tro axial 204 e a extremidade afinada 226 da primeira estrutura de cor- te rotativa 218a pode estar dentro de uma faixa de aproximadamente 0,0% a aproximadamente 5,0% do diâmetro externo total da ferramen- ta de perfuração de terra 200. Em modalidades adicionais, a distância entre o centro axial 204 e a extremidade afinada 226 da primeira estru- tura de corte rotativa 218a pode estar dentro de uma faixa de aproxi- madamente 0,0% a aproximadamente 2,5% de um diâmetro externo total da ferramenta de perfuração de terra 200. Em Algumas modali- dades, a distância entre o centro axial 204 e a extremidade afinada 226 da primeira estrutura de corte rotativa 218a pode variar enquanto a primeira estrutura de corte rotativa 218a gira. Por exemplo, em al- guns pontos de rotação, a distância pode ser aproximadamente 10,0% do diâmetro externo total da ferramenta de perfuração de terra 200 e em outros pontos a distância pode ser aproximadamente 2,5% do di- âmetro externo total da ferramenta de perfuração de terra 200.
[0046] Em uma ou mais modalidades, a segunda estrutura de cor- te rotativa 218b pode ter uma forma geralmente trococônica (por exemplo, uma forma cônica truncada), com uma extremidade de base 224b (por exemplo, extremidade larga e extremidade radialmente mais externa 224b) da forma troncocônica sendo montada na segunda per- na 216b de uma extremidade truncada 227 (por exemplo, extremidade radialmente mais interna 227) sendo próxima de um limite mais interno da região de nariz 308 da ferramenta de perfuração de terra 200. A segunda estrutura de corte rotativa 218b pode definir um segundo per- fil de corte que estende da região de calibre 312 da ferramenta de per-
furação de terra 200 para uma localização mais próxima do limite mais interno da região de nariz 308 da ferramenta de perfuração de terra
200. Em outras palavras, a segunda estrutura de corte rotativa 218b pode não estender para o centro. Em outras modalidades, cada uma da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b pode não ter uma forma cônica geral ou forma troncocônica mas pode ter qualquer forma apropriada para as estruturas de corte rotativas.
[0047] Tendo pelo menos um perfil de corte (por exemplo, o pri- meiro perfil de corte) da primeira e segunda estruturas de corte rotati- vas 218a, 218b estendendo para uma localização mais próxima de ou no centro axial 204 do corpo 202 da ferramenta de perfuração de terra 200 (isto é, para o centro), a ferramenta de perfuração de terra 200 pode prover vantagens sobre as ferramentas de perfuração de terra convencionais. Por exemplo, como a ferramenta de perfuração de ter- ra 200 provê uma estrutura de corte rotativa para o centro, a ferramen- ta de perfuração de terra 200 pode pelo menos parcialmente reduzir e/ou impedir desgastes que são comuns com as ferramentas de perfu- ração de terra convencionais. Como aqui utilizado, o termo "desgaste" pode referir a quando elementos de corte fixos de uma broca de perfu- ração próximos do centro axial 204 da broca de perfuração (por exem- plo, dentro de região de cone 306) desgastam (por exemplo, são dani- ficados e/ou rompidos) antes (por exemplo, significativamente antes) de elementos de corte mais distantes do centro axial 204 da broca de perfuração (por exemplo, dentro das regiões de nariz, ressalto, e cali- bre). As brocas de perfuração que experimentam desgastes devem ser reparadas e/ou substituídas antes de continuar com as operações de perfuração. Reduzindo e/ou impedindo desgastes, a ferramenta de perfuração de terra 200 da presente descrição pode permitir que os elementos de corte através de toda a ferramenta de perfuração de ter- ra 200 desgastem substancialmente na mesma taxa. Como um resul-
tado, a ferramenta de perfuração de terra 200 pode reduzir o desgaste por tempo de cada elemento de corte, pode aumentar a vida útil de elementos de corte e da ferramenta de perfuração de terra 100, pode prover uma perfuração mais consistente e pode reduzir os custos de reparo e substituição.
[0048] Cada uma da primeira e segunda estruturas de corte rotati- vas 218a, 218b pode ter um respectivo eixo geométrico rotacional 228a, 228b (por exemplo, eixo geométrico longitudinal) ao redor do que a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b po- dem girar durante a utilização da ferramenta de perfuração de terra 200 em uma operação de perfuração. Em algumas formas, o eixo ge- ométrico rotacional 228a, 228b de cada uma da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b pode intersectar o centro axial 204 da ferramenta de perfuração de terra 200. Em outras modalida- des, o eixo geométrico rotacional 228a, 228b de uma ou mais da pri- meira e segunda de estruturas de corte rotativas 218a, 218b pode es- tar deslocado do centro axial 204 da ferramenta de perfuração de terra
200. Por exemplo, o eixo geométrico rotacional 228a, 228b de uma ou mais da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b pode ser deslocado lateralmente (por exemplo, angularmente inclina- do) de modo que o eixo geométrico rotacional 228a, 228b das uma ou mais da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b não intersecta o centro axial 204 da ferramenta de perfuração de terra
200. Em algumas modalidades, a extremidade radialmente mais inter- na 227 (isto é, a extremidade truncada 227) da segunda estrutura de corte rotativa 218b pode ser radialmente espaçada do centro axial 204 da ferramenta de perfuração de terra 200.
[0049] Em algumas modalidades, a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ser angularmente espaçadas uma da outra ao redor do eixo geométrico longitudinal central 205 da ferramenta de perfuração de terra 200. Por exemplo, o primeiro eixo geométrico rotacional 228a da primeira estrutura de corte rotativa 218a pode ser circunferencialmente angularmente espaçado do segundo eixo geométrico rotacional 228b da segunda estrutura de corte rotativa 218b por aproximadamente 75º a aproximadamente 180º. Em algumas modalidades, a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ser angularmente espaçadas uma da outra por um ângulo agudo. Por exemplo, em algumas modalidades, a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ser angularmente es- paçadas uma da outra por aproximadamente 120º. Em outras modali- dades, a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ser angularmente espaçadas uma da outra por aproximada- mente 160º. Em outras modalidades, a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ser angularmente espaçadas uma da outra por aproximadamente 180º. Apesar de específicos graus de separação de eixos geométricos rotacionais (isto é, número de graus) serem aqui descritos, alguém versado na técnica reconheceria que a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b po- dem ser angularmente espaçadas uma da outra por qualquer quanti- dade adequada.
[0050] Referindo ainda às Figuras 2 e 3, pelo menos uma lâmina das cinco lâminas pode incluir insertos 326 (por exemplo, insertos de carbureto de tungstênio) dispostos mais próximos da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200. Os insertos 326 podem arrastar elementos de corte 230 de uma respectiva lâmina 214 em uma direção de rotação da ferramenta de perfuração de terra 200. Em algumas modalidades, os insertos podem incluir insertos, tais como os insertos descritos na Patente US 9.316.058 para Bilen emitida em 19 de abril de 2016, a descrição da qual está aqui incorporado em sua totalidade por referência. Em uma ou mais modalidades, os insertos
326 de cada lâmina do primeiro conjunto de cinco lâminas podem ser configurados para acoplar simultaneamente em uma profundidade de corte ("DOC") dentro de uma faixa de aproximadamente 0,381 cm (0,150 polegadas) a aproximadamente 0,445 cm (0,175 polegadas). Por exemplo, os insertos 326 de cada lâmina do primeiro conjunto de cinco lâminas podem ser configurados para acoplar simultaneamente em uma DOC de aproximadamente 0,422 cm (0,166 polegadas). Mais ainda, os inseridos 326 podem ser deslocados da região de calibre 312 da ferramenta de perfuração de terra 200 por aproximadamente 15,24 cm (0,60 polegada). Em alguns casos, os insertos 326 podem aperfeiçoar uma durabilidade de regiões de ressalto 310 das lâminas
214.
[0051] Em algumas modalidades, uma borda dianteira de uma lâ- mina dianteira do primeiro conjunto de lâminas 316 e uma borda tra- seira de uma lâmina traseira do segundo conjunto de lâminas 318 po- dem definir um cordal que estende angularmente de um ângulo dentro da faixa de aproximadamente 180º e aproximadamente 220º. Por exemplo, a borda dianteira da lâmina dianteira do primeiro conjunto de lâminas 316 e a borda traseira da lâmina traseira do segundo conjunto de lâminas 318 pode definir um cordal que estende angularmente de um ângulo aproximadamente 200º. O cordal pode prover estabilidade para a ferramenta de perfuração de terra 200. Por exemplo, o cordal pode pelo menos parcialmente impedir que a ferramenta de perfuração de terra 200 fique fora do centro.
[0052] A Figura 4 é uma vista lateral da primeira estrutura de corte rotativa 218a da ferramenta de perfuração de terra 200 e da segunda estrutura de corte rotativa 218b da ferramenta de perfuração de terra 200 de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição. Como acima mencionado, tanto a primeira quanto a segunda estrutu- ras de corte rotativas 218a, 218b podem ter uma pluralidade de ele-
mentos de corte 220 disposta sobre estas. Mais ainda, a pluralidade de elementos de corte 220 de cada uma da primeira e segunda estru- turas de corte rotativas 218a, 218b pode estar disposta em filas geral- mente circunferenciais sobre respectivas superfícies externas 222a, 222b da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b.
[0053] Mais ainda, como acima notado, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode ter uma forma cônica geral que tem a extre- midade de base 224a (extremidade radialmente mais externa 224a quando montada na ferramenta de perfuração de terra 200) e a extre- midade afinada oposta 226 (por exemplo, a extremidade radialmente mais interna 226 quando montada na ferramenta de perfuração de ter- ra 200). Mais ainda, a segunda estrutura de corte rotativa 218b pode ter uma forma cônica truncada geral que tem a extremidade de base 224b (extremidade radialmente mais externa 224b quando montada na ferramenta de perfuração de terra 200) e a extremidade truncada oposta 227 (por exemplo, extremidade radialmente mais interna 227 quando montada na ferramenta de perfuração de terra 200).
[0054] Em algumas modalidades, a pluralidade de elementos de corte 220 pode projetar da primeira e segunda estruturas de corte rota- tivas 218a, 218b uma distância dentro de uma faixa de aproximada- mente 0,572 cm (0,225 polegadas) e aproximadamente 0,762 cm (0,300 polegadas). Por exemplo, em alguns casos, uma ou mais da pluralidade de elementos de corte 220 podem projetar uma distância de aproximadamente 0,658 cm (0,259 polegadas), e uma ou mais da pluralidade de elementos de corte 220 podem projetar uma distância de aproximadamente 0,716 cm (0,282 cm polegadas). Como um exemplo não limitante, os elementos de corte 220 próximos das ex- tremidades da base 224a, 224b da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem projetar uma distância de aproxima- damente 0,658 cm (0,259 polegadas), e outros elementos de corte 220 da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem projetar uma distância de aproximadamente 0,716 cm (0,282 polega- das).
[0055] Mais ainda, em uma ou mais modalidades, a pluralidade de elementos de corte 220 pode ter raios de nariz dentro de uma faixa de aproximadamente 0,254 cm (0,100 polegadas) e aproximadamente 0,508 cm (0,200 polegadas). Por exemplo, os elementos de corte 220 próximos das extremidades de base 224a, 224b da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ter raios de nariz de aproximadamente 0,396 cm (0,156 polegadas). Além disso, os outros elementos de corte 220 da primeira e segunda estruturas de corte ro- tativas 218a, 218b podem ter raios de nariz de aproximadamente 0,318 cm (0,125 polegadas).
[0056] Em algumas modalidades, uma ou mais filas de elementos de corte 220 da primeira estrutura de corte rotativa 218a podem ser rebaixadas em relação a outras filas de elementos de corte 220. Por exemplo, cada elemento de corte 220 de uma respectiva fila de ele- mentos de corte 220 pode estar disposto dentro de um rebaixo 402. Em alguns casos, uma fila de elementos de corte 220 mais próxima da base ou extremidade de "calcanhar" 224a da primeira estrutura de cor- te rotativa 218a pode ser rebaixada em relação a outras filas de ele- mentos de corte 220. Além disso, a segunda estrutura de corte rotativa 218b pode também incluir uma ou mais filas rebaixadas de elementos de corte 220. Mais ainda, em alguns casos, cada elemento de corte 220 da pluralidade de elementos de corte 220 tanto da primeira quanto da segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b pode ter uma forma geralmente cônica. Por exemplo, a pluralidade de elementos de corte 220 tanto da primeira quanto da segunda estruturas de corte ro- tativas 218a, 218b pode não incluir formas de cunha.
[0057] Em alguns casos, uma fila de elementos de corte 220 mais próxima da extremidade de base 224a da primeira estrutura de corte rotativa 218a pode incluir entre 12 e 14 elementos de corte (por exem- plo, 13 elementos de corte). Mais ainda, uma fila de elementos de cor- te 220 mais próxima da extremidade de base 224b da segunda estru- tura de corte rotativa 218b pode incluir entre 10 e 12 elementos de cor- te (por exemplo, 11 elementos de corte).
[0058] Em uma ou mais modalidades, a extremidade de base 224a, 224b tanto da primeira quanto da segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b pode incluir uma respectiva superfície troncocôni- ca 404a, 404b. Mais ainda, tanto a primeira quanto a segunda estrutu- ras de corte rotativas 218a, 218b podem incluir uma pluralidade de in- sertos de impacto 406 disposta sobre suas respectivas superfícies troncocônicas 404a, 404b (por exemplo, inseridos em uma porção da primeira ou segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b definindo a superfície troncocônica 404a, 404b).
[0059] Mais ainda, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode ter um comprimento longitudinal maior do que a segunda estrutura de corte rotativa 218b ao longo dos eixos geométricos rotacionais 228a, 228b da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b. Por exemplo, em algumas modalidades, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode ter um primeiro comprimento longitudinal L1 dentro de uma faixa de aproximadamente 8,13 cm (3,2 polegadas) e aproxi- madamente 9,4 cm (3,7 polegadas), e a segunda estrutura de corte rotativa 218b pode ter um segundo comprimento longitudinal L2 dentro de uma faixa de aproximadamente 5,84 cm (2,3 polegadas) e aproxi- madamente 6,86 cm (2,7 polegadas). Por exemplo, a primeira estrutu- ra de corte rotativa 218a pode ter um primeiro comprimento longitudi- nal L1 de aproximadamente 8,89 cm (3,5 polegadas), e a segunda es- trutura de corte rotativa 218b pode ter um segundo comprimento longi- tudinal L2 de aproximadamente 6,35 cm (2,5 polegadas). Em alguns casos, uma razão do primeiro comprimento longitudinal L1 para o se- gundo comprimento longitudinal pode estar dentro de uma faixa de aproximadamente 1,2 a aproximadamente 1,6. Por exemplo, a razão do primeiro comprimento longitudinal L1 para o segundo comprimento longitudinal pode ser aproximadamente 1,4. O primeiro comprimento longitudinal maior L1 da primeira estrutura de corte rotativa 218a pode permitir que a primeira estrutura de corte rotativa 218a estenda para uma localização mais próxima do centro axial 204 da ferramenta de perfuração de terra 200 (por exemplo, pode permitir que a primeira es- trutura de corte rotativa 218a estenda para o centro).
[0060] Mais ainda, em algumas modalidades, uma razão do pri- meiro comprimento longitudinal L1 e um diâmetro externo da ferramen- ta de perfuração de terra 200 pode estar dentro de uma faixa de apro- ximadamente 0,40 e aproximadamente 0,50. Por exemplo, a razão do primeiro comprimento longitudinal L1 e o diâmetro externo da ferra- menta de perfuração de terra 200 pode ser aproximadamente 0,41. Mais ainda, em algumas modalidades, uma razão do segundo com- primento longitudinal L2 e do diâmetro externo da ferramenta de perfu- ração de terra 200 pode estar dentro de uma faixa de aproximadamen- te 0,25 e aproximadamente 0,35. Por exemplo, a razão do segundo comprimento longitudinal L2 e o diâmetro externo da ferramenta de perfuração de terra 200 pode ser aproximadamente 0,30.
[0061] Mais ainda, tanto a primeira quanto a segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ter uma largura dentro de uma faixa de aproximadamente 10,16 cm (4,0 polegadas) a aproximada- mente 12,7 cm (5,0 polegadas). Por exemplo, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode ter uma largura W1 de aproximadamente 11,18 cm (4,4 polegadas), e a segunda estrutura de corte rotativa 218b pode ter uma largura W2 de aproximadamente 11,43 cm (4,5 polega- das). Mais ainda, a superfície troncocônica 404a, 404b de uma respec-
tiva estrutura de corte rotativa da primeira e segunda estruturas de cor- te rotativas 218a, 218b podem definir um ângulo com um plano orto- gonal ao eixo geométrico rotacional de uma respectiva estrutura de corte rotativa. Em algumas modalidades, o ângulo pode estar dentro de uma faixa de aproximadamente 25º e aproximadamente 35º. Por exemplo, o ângulo pode ser aproximadamente 31º. Além disso, as extremidades de base 224a, 224b tanto da primeira quanto da segun- da estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ter um diâmetro D dentro de uma faixa de aproximadamente 7,11 cm (2,8 polegadas) e aproximadamente 9,14 cm (3,6 polegadas). Por exemplo, as extremi- dades de base 224a, 224b podem ter um diâmetro de aproximada- mente 8,13 cm (3,2 polegadas). Em algumas modalidades, tanto a primeira quanto a segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem ser acopladas a uma respectiva perna 216 (Figura 2) da ferra- menta de perfuração de terra 200 através de um mancal de polegada (por exemplo, um mancal de munhão e/ou mancal de elemento de ro- lamento) que tem um tamanho dentro de uma faixa de 5,72 cm (2,25 polegadas) e aproximadamente 8,26 cm (3,25 polegadas).
[0062] Em uma ou mais modalidades, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode ser aproximadamente 5% a aproximadamente 10% maior do que a segunda estrutura de corte rotativa 218b por volume. Em modalidades adicionais, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode ser aproximadamente 7% a aproximadamente 9% maior do que a segunda estrutura de corte rotativa 218b por volume. Por exemplo, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode ser aproximadamente 8% maior do que a segunda estrutura de corte rotativa 218b por volu- me.
[0063] Em vista do acima, a primeira e segunda estruturas de cor- te rotativas 218a, 218b da presente descrição podem prover vanta- gens sobre as estruturas de corte rotativas convencionais. Por exem-
plo, as estruturas de corte rotativas da presente descrição podem exi- bir uma razão de rolagem dentro de uma faixa de aproximadamente 1,55 e aproximadamente 1,70 quando utilizadas em uma ferramenta de perfuração de terra (por exemplo, a ferramenta de perfuração de terra 200). Por exemplo, as estruturas de corte rotativas da presente descrição podem exibir uma razão de rolagem de aproximadamente 1,63. Como aqui utilizado, o termo "razão de rolagem" pode referir a um número de vezes que uma estrutura de corte rotativa gira em rela- ção a uma rotação total de uma ferramenta de perfuração de terra so- bre a qual a estrutura de corte rotativa está sendo utilizada.
[0064] Reduzir a razão de rolagem pode reduzir o desgaste sobre os elementos de corte 220 da estrutura de corte rotativa 10 e pode aumentar uma vida útil dos elementos de corte 220 e, como um resul- tado, da estrutura de corte rotativa.
[0065] Referindo às Figuras 3 e 4 juntas, em uma operação de perfuração, como será compreendido por alguém versado na técnica, a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem remover material (por exemplo, romper o material) de uma formação de modo a perfurar e/ou alargar furos de poço. Em algumas modalida- des, de um volume total de material removido pela primeira e segunda estrutura de corte rotativas 218a, 218b, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode remover entre aproximadamente 55% e 65% do material e a segunda estrutura de corte rotativa 218b pode remover entre aproximadamente 35% e 45% do material. Como um exemplo não limitante, a primeira estrutura de corte rotativa 218a pode remover aproximadamente 60% do material e a segunda estrutura de corte ro- tativa 218b pode remover aproximadamente 40% do material
[0066] Mais ainda, durante a operação, a primeira e segunda es- truturas de corte rotativas 218a, 218b podem exibir taxas de remoção aumentadas em relação a baixas profundidades de corte (DOC). Por exemplo, por um lado, em uma DOC de aproximadamente 0,127 cm (0,050 polegadas), a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem remover aproximadamente 8,5% de um volume to- tal de material removido pela ferramenta de perfuração de terra 200. Por outro lado, em uma DOC de aproximadamente 0,18 cm (0,007 po- legadas), a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b podem remover aproximadamente 29,5% de um volume total de material removido pela ferramenta de perfuração de terra 200. Assim, em profundidades de corte relativamente baixas, a ferramenta de per- furação de terra 200 da presente descrição pode prover vantagens so- bre as ferramentas de perfuração de terra convencionais. Por exem- plo, removendo uma percentagem mais alta de um volume total de material removido pela ferramenta de perfuração de terra 200, a fer- ramenta de perfuração de terra 200 da presente descrição pode redu- zir o desgaste sobre a lâminas 214 e os elementos de corte 230 das lâminas 214 da ferramenta de perfuração de terra 200. Consequente- mente, a ferramenta de perfuração de terra 200 da presente descrição pode aumentar as vidas úteis dos elementos de corte 230 e lâminas 214 e, como um resultado, da ferramenta de perfuração de terra 200. Assim, a ferramenta de perfuração de terra 200 da presente descrição pode requerer menos manutenção e pode levar a economias de custo.
[0067] A Figura 5 mostra uma vista esquemática de um perfil de corte 500 definido pela primeira e segunda estruturas de corte rotati- vas 218a, 218b de uma ferramenta de perfuração de terra (por exem- plo, ferramenta de perfuração de terra 200) de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição. Em algumas modalidades, dentro de um raio de aproximadamente 2,54 cm 1 (polegada) do eixo geométrico longitudinal central 205 (Figura 2) da ferramenta de perfu- ração de terra 200 (Figura 2), o perfil de corte 500 pode incluir dois elementos de corte 220. Dentro de um raio de aproximadamente 2,54 cm (1 polegada) a aproximadamente 5,08 cm (2 polegadas) do eixo geométrico longitudinal central 205 (Figura 2), o perfil de corte 500 po- de incluir dois elementos de corte 220. Dentro de um raio de aproxi- madamente 5,08 cm (2 polegadas) a aproximadamente 7,62 cm (3 po- legadas) do eixo geométrico longitudinal central 205 (Figura 2), o perfil de corte 500 pode incluir quatro elementos de corte 220. Dentro de um raio de aproximadamente 7,62 cm (3 polegadas) a aproximadamente 10,16 cm (4 polegadas) do eixo geométrico longitudinal central 205 (Figura 2), o perfil de corte 500 pode incluir quatro elementos de corte
230.
[0068] A Figura 6 mostra uma representação esquemática de loca- lizações de contato 602 onde os elementos de corte 220 (Figuras 2 e 3) da primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b (Fi- guras 2 e 3) podem contactar uma formação 118 (Figura 1) durante uma única rotação da ferramenta de perfuração de terra 200 (Figura 3) em comparação com uma representação esquemática de localizações de contato 602 onde os elementos de corte de estruturas de corte rota- tivas de uma ferramenta de perfuração de terra híbrida convencional contactam uma formação 118 (Figura 1) durante uma única rotação da ferramenta de perfuração de terra. Como mostrado na Figura 6, a fer- ramenta de perfuração de terra 200 (Figura 3) da presente descrição pode prover uma densidade mais alta de localizações de contato 602 fora de um diâmetro de 11,43 cm (4,5 polegadas) centrado aproxima- damente no centro axial 204 (Figura 3) da ferramenta de perfuração de terra 200 em comparação com a ferramenta de perfuração de terra híbrida convencional. Mais ainda, a ferramenta de perfuração de terra 200 (Figura 3) da presente descrição pode prover localizações de con- tato 602 dentro do diâmetro de 11,43 cm (4,5 polegadas) onde na fer- ramenta de perfuração de terra híbrida convencional não provê locali- zações de contato 602. Como será compreendido por alguém versado na técnica, provendo uma densidade mais alta total de localizações de contato 602 e localizações de contato 602 dentro do diâmetro de 11,43 cm (4,5 polegadas), a ferramenta de perfuração de terra 200 pode prover uma capacidade de perfuração aperfeiçoada em comparação com as ferramentas de perfuração de terra híbridas convencionais. Por exemplo, a ferramenta de perfuração de terra 200 (Figura 3) pode re- mover mais material do que a ferramenta de perfuração de terra con- vencional. Mais ainda, a ferramenta de perfuração de terra 200 (Figura 3) pode reduzir uma carga de trabalho sobre os elementos de corte 230 (Figura 3) das lâminas 214 (Figura 3), o que, como discutido aci- ma, pode reduzir o desgaste sobre os elementos de corte 230 (Figura 3) das lâminas 214 (Figura 3) e pode aumentar a vida útil da ferramen- ta de perfuração de terra 200 (Figura 3).
[0069] A Figura 7 é uma vista de fundo de um corpo de broca e lâminas de uma ferramenta de perfuração de terra 200 de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição. Os elementos de corte 230 das lâminas e a primeira e segunda estruturas de corte rota- tivas 218a, 218b da ferramenta de perfuração de terra 200 são remo- vidos para melhor mostrar a estrutura do corpo 202 e o posicionamen- to das lâminas 214 da ferramenta de perfuração de terra 200. Para propósitos da presente descrição, as lâminas da ferramenta de perfu- ração de terra 200 apresentadas na Figura 7 serão numeradas e des- critas com referências àqueles números de modo a facilitar a descrição de certos aspectos da ferramenta de perfuração de terra 200. Por exemplo, a ferramenta de perfuração de terra 200 pode incluir cinco lâminas numeradas.
[0070] Com referência à Figura 7, a lâmina Nº 1 pode incluir uma lâmina do segundo conjunto de lâminas 318 e, como apresentado na Figura 7, pode ser orientada em uma posição geralmente de 3 horas. Movendo no sentido horário ao redor da ferramenta de perfuração de terra 200, a lâmina Nº 2 pode incluir uma próxima lâmina rotacional- mente adjacente (por exemplo, uma segunda lâmina do segundo con- junto de lâminas 318) à lâmina Nº 1. Além disso, a lâmina Nº 3 pode incluir uma próxima lâmina rotacionalmente adjacente (por exemplo, uma primeira lâmina do primeiro conjunto de lâminas 316) na direção horário. Mais ainda, a lâmina Nº 4 pode incluir uma próxima lâmina rotacionalmente adjacente (por exemplo, uma segunda lâmina do pri- meiro conjunto de lâminas 316) na direção horária. Do mesmo modo, a lâmina Nº 5 pode incluir uma próxima lâmina rotacionalmente adjacen- te na direção horário e outra lâmina do segundo conjunto de lâminas conectadas 318.
[0071] Em algumas modalidades, cada lâmina das cinco lâminas pode estar espaçada uma da outra angularmente ao redor do eixo ge- ométrico longitudinal central 205 da ferramenta de perfuração de terra 200 por certos ângulos. Por exemplo, um plano 702 que estende radi- almente para fora do eixo geométrico longitudinal central 205 e que intersecta uma face dianteira da lâmina Nº 1 (daqui em diante referido como "plano dianteiro") pode estar circunferencialmente angularmente espaçado de um plano dianteiro 704 da lâmina Nº 2 por aproximada- mente 35º a aproximadamente 40º. Por exemplo, em algumas modali- dades, a lâmina Nº 1 e lâmina Nº 2 podem estar angularmente espa- çadas uma da outra por aproximadamente 39º. Além, disso, o plano dianteiro 704 da lâmina Nº 2 pode estar circunferencialmente angular- mente espaçado do primeiro eixo geométrico rotacional 228a da pri- meira estrutura de corte rotativa 218a (Figura 3) por aproximadamente 50º a aproximadamente 70º. Por exemplo, o plano dianteiro 704 da lâmina Nº 2 e o primeiro eixo geométrico rotacional 228a da primeira estrutura de corte rotativa 218a (Figura 3) podem estar angularmente espaçados um do outro por aproximadamente 60º. Também, o primei- ro eixo geométrico rotacional 228a da primeira estrutura de corte rota-
tiva 218a (Figura 3) pode estar circunferencialmente angularmente es- paçado de um plano dianteiro 706 da lâmina Nº 3 por aproximadamen- te 40º a aproximadamente 60º. Especificamente, em algumas modali- dades, o primeiro eixo geométrico rotacional 228a da primeira estrutu- ra de corte rotativa 218a (Figura 3) e o plano dianteiro 706 da lâmina Nº 3 podem estar angularmente espaçados um do outro por aproxima- damente 54º. Mais ainda, o plano dianteiro 706 da lâmina Nº 3 pode estar circunferencialmente angularmente espaçado de um plano dian- teiro 708 da lâmina Nº 4 por aproximadamente 40º a aproximadamente 60º. Por exemplo, em algumas modalidades, o plano dianteiro 706 da lâmina Nº 3 e o plano dianteiro 708 da lâmina Nº 4 podem estar angu- larmente espaçados um do outro por aproximadamente 48º. Mais ain- da, o plano dianteiro 708 da lâmina Nº 4 pode estar circunferencial- mente angularmente espaçado do plano dianteiro 710 da lâmina Nº 5 por aproximadamente 35º a aproximadamente 50º.
[0072] Por exemplo, em algumas modalidades o plano dianteiro 708 da lâmina Nº 4 e o plano dianteiro 710 da lâmina Nº 5 podem estar angularmente espaçados um do outro por aproximadamente 42º. Do mesmo modo, o plano dianteiro 710 da lâmina Nº 5 pode estar circun- ferencialmente angularmente espaçado do segundo eixo geométrico rotacional 228b da segunda estrutura de corte rotativa 218b (Figura 3) por aproximadamente 40º a aproximadamente 60º. Por exemplo, em algumas modalidades, o plano dianteiro 710 da lâmina Nº 5 e o se- gundo eixo geométrico rotacional 228b da segunda estrutura de corte rotativa 218b (Figura 3) podem estar angularmente espaçados um do outro por aproximadamente 56º. Apesar de graus de separação espe- cíficos de planos dianteiros (isto é, número de graus) serem aqui des- critos, alguém versado na técnica reconheceria que as lâminas Nº 1-5 e a primeira e segunda estruturas de corte rotativas 218a, 218b (Figu- ra 3) podem estar angularmente espaçados uns dos outros por qual-
quer quantidade adequada.
[0073] A Figura 8 é uma representação esquemática de um perfil de corte 800 que pode ser definido por elementos de corte 230 (Figura 3) das lâminas 214 (Figura 3) de uma ferramenta de perfuração de ter- ra 200 (Figura 3) quando em operação. Referindo às Figuras 3 e 8 jun- tas, em comparação com as ferramentas de perfuração de terra con- vencionais, uma densidade de cortador pode ser aumentada nas regi- ões de ressalto e calibre 310, 312 da ferramenta de perfuração de ter- ra 200. Em algumas modalidades, dentro de um raio de aproximada- mente 2,54 cm (1 polegada) do eixo geométrico longitudinal central 205 da ferramenta de perfuração de terra 200 o perfil de corte 800 po- de incluir dois elementos de corte 230. Dentro de um raio de aproxi- madamente 2,54 cm (1 polegada) até aproximadamente 5,08 cm (2 polegadas) do eixo geométrico longitudinal central 205, o perfil de cor- te 800 pode incluir quatro elementos de corte 230. Dentro de um raio de aproximadamente 5,08 cm (2 polegadas) a aproximadamente 7,62 cm (3 polegadas) do eixo geométrico longitudinal central 205, o perfil de corte 800 pode incluir quatro elementos de corte 230. Dentro de um raio de aproximadamente 7,62 cm (3 polegadas) a aproximadamente 10,16 cm (4 polegadas) do eixo geométrico longitudinal central 205, o perfil de corte 800 pode inclui oito elementos de corte 230.
[0074] A Figura 9 é um gráfico 900 que mostra taxas de trabalho (W) de elementos de corte de uma ferramenta de perfuração de terra (por exemplo, ferramenta de perfuração de terra 200) da presente descrição em comparação com taxas de trabalho de elementos de cor- te de ferramentas de perfuração de terra convencionais. Como mos- trado no gráfico 900, os elementos de corte localizados mais próximos do eixo geométrico longitudinal central da ferramenta de perfuração de terra (isto é, localizados dentro dos respectivos cone e região de nariz de uma lâmina) podem estar sujeitos a uma menor taxa de trabalho do que em outras regiões da lâmina. Mais ainda, diversos elementos de corte localizados mais distantes do eixo geométrico longitudinal da fer- ramenta de perfuração de terra (isto é, localizados na região de ressal- to ou calibre da lâmina) podem estar sujeitos a taxas de trabalho mais baixas do que os elementos de corte em outras regiões da lâmina e quando comparado com elementos de corte de lâminas convencionais. Tais taxas de trabalho mais baixas podem ser devidas à primeira es- trutura de corte rotativa estendendo para e múltiplas lâminas de uma pluralidade de lâminas 214 estendendo para cada uma da região de cone (por exemplo, centro) da região de nariz e da região ressalto da ferramenta de perfuração de terra
[0075] Mais ainda, como mostrado no gráfico 900, a ferramenta de perfuração de terra (por exemplo, a ferramenta de perfuração de terra 200 (Figura 2)) da presente descrição pode não exibir nenhum pico crescente ou desvios ascendentes significativos de uma tendência as- cendente geral de taxas de trabalho dos elementos de corte. Ao con- trário, as ferramentas de perfuração de terra convencionais tipicamen- te exibem elementos de corte que estão sujeitos a taxas de trabalho significativamente mais altas (por exemplo, picos em taxas de traba- lho) em comparação com os elementos de corte circundantes. Evitan- do tais picos e/ou desvios significativos em taxas de trabalho, a ferra- menta de perfuração de terra da presente descrição pode reduzir o desgaste sobre os elementos de corte e como tal, pode aumentar as vidas úteis de elementos de corte. Consequentemente, a ferramenta de perfuração de terra da presente descrição pode levar a economias de custo e uma ferramenta de perfuração de terra mais durável
[0076] A Figura 10 é um gráfico 1000 que mostra percentagens de desequilíbrio de uma ferramenta de perfuração de terra (por exemplo, ferramenta de perfuração de terra 200 (Figura 2)) da presente descri- ção em comparação com percentagens de desequilíbrio de ferramen-
tas de perfuração de terra convencionais. Por exemplo, as percenta- gens de desequilíbrio podem referir a forças desequilibradas experi- mentadas por uma ferramenta de perfuração de terra durante a opera- ção que resultam de distribuição não simétrica de forças de perfura- ção. Como mostrado na Figura 10, quando em operação, a ferramenta de perfuração de terra da presente descrição pode experimentar per- centagens de desequilíbrio dentro de uma faixa de aproximadamente 2,5% e aproximadamente 3,5% enquanto as ferramentas de perfura- ção de terra convencional experimentam percentagens de desequilí- brio dentro de uma faixa de aproximadamente 4,8% para aproxima- damente 9,5%.
[0077] Reduzindo as percentagens de desequilíbrio, a ferramenta de perfuração de terra da presente descrição pode prover uma perfu- ração mais confiável. Mais ainda, reduzir as percentagens de desequi- líbrio pode resultar em vidas úteis aumentadas de ferramentas de per- furação de terra. Mais ainda, reduzir as percentagens de desequilíbrio pode reduzir o desgaste desequilibrado sobre as ferramentas de perfu- ração de terra e os elementos de corte.
[0078] A Figura 11 é um gráfico 1100 que mostra os raspadores traseiros e raspadores laterais efetivos de elementos de corte das lâ- minas da ferramenta de perfuração de terra de acordo com uma ou mais modalidades da presente descrição. Por exemplo, como mostra- do no gráfico 1100, em algumas modalidades, o raspador traseiro dos elementos de corte da ferramenta de perfuração de terra pode ser pelo menos substancialmente uniforme fora de uma região de cone da fer- ramenta de perfuração de terra 200 (Figura 2). Mais ainda, o raspador lateral dos elementos de corte pode gradualmente diminuir quando atingido uma região ressalto e calibre da ferramenta de perfuração de terra. Em algumas modalidades, o raspador lateral e o raspador trasei- ro dos elementos de corte podem ser otimizados para aumentar a in-
tegridade e durabilidade da ferramenta de perfuração de terra
[0079] Referindo às Figuras 2 e 3 novamente, apesar da ferramen- ta de perfuração de terra 200 ser mostrada com cinco lâminas e duas estruturas de corte rotativas, a descrição não está assim limitada. Ao invés, a ferramenta de perfuração de terra 200 pode incluir menos ou mais lâminas, e a ferramenta de perfuração de terra 200 pode incluir menos ou mais estruturas de corte rotativas.
[0080] Modalidades exemplares não limitantes adicionais da des- crição estão abaixo descritas.
[0081] Modalidade 1: Uma ferramenta de perfuração de terra, que compreende: um corpo; uma pluralidade de lâminas que projeta do corpo, cada lâmina estendendo de uma região de calibre da ferramen- ta de perfuração de terra para pelo menos uma região de nariz da fer- ramenta de perfuração de terra; um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas acoplado no corpo e compreendendo: uma primeira perna que estende do corpo da ferramenta de perfuração de terra; e uma primeira estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na primeira perna, em que um primeiro perfil de corte da primeira estrutura de cor- te rotativa estende da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e pelo menos parcialmente através de uma região de cone da ferramenta de perfuração de terra; um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas acoplado no corpo e compreendendo: uma segunda perna que estende do corpo da ferramenta de perfuração de terra; e uma segunda estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na segunda perna, em que um segundo perfil de corte da segunda estrutura de corte rotativa estende da região de calibre da ferramenta de perfura- ção de terra e somente para uma localização mais próxima de um limi- te mais interno da região de nariz da ferramenta de perfuração de ter- ra.
[0082] Modalidade 2: A ferramenta de perfuração de terra da Mo-
dalidade 1, em que a pluralidade de lâminas compreende cinco lâmi- nas.
[0083] Modalidade 3: A ferramenta de perfuração de terra da Mo- dalidade 2, em que três lâminas das cinco lâminas estão dispostas en- tre o primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas e o segundo conjunto de estruturas de corte rotativas sobre um primeiro lado lateral do corpo da ferramenta de perfuração de terra, e em que duas lâminas das cinco lâminas estão dispostas entre o primeiro e segundo conjun- tos de estruturas de corte rotativas sobre um segundo lado lateral oposto do corpo da ferramenta de perfuração de terra.
[0084] Modalidade 4: A ferramenta de perfuração de terra de qual- quer das Modalidades 1 até 3, em que um primeiro eixo geométrico rotacional da primeira estrutura de corte rotativa do primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas define um ângulo agudo com um se- gundo eixo geométrico rotacional da segunda estrutura de corte rotati- va do segundo conjunto de estruturas de corte rotativas.
[0085] Modalidade 5: A ferramenta de perfuração de terra de qual- quer das Modalidades 1 até 4, em que a pluralidade de lâminas com- preende: um primeiro conjunto de lâminas que estão conectadas jun- tas através de uma primeira e segunda porções de conector; e um se- gundo conjunto de lâminas que estão conectadas juntas através de uma terceira porção de conector.
[0086] Modalidade 6: A ferramenta de perfuração de terra da Mo- dalidade 5, em que o primeiro conjunto de lâminas está conectado no segundo conjunto de lâminas através de uma quarta porção de conec- tor que estende através de um centro axial do corpo da ferramenta de perfuração de terra.
[0087] Modalidade 7: A ferramenta de perfuração de terra de qual- quer das Modalidades 5 ou 6, em que uma borda dianteira de uma lâ- mina dianteira do primeiro conjunto de lâminas e uma borda traseira de uma lâmina traseira do segundo conjunto de lâminas define um cordal que estende angularmente por um ângulo dentro de uma faixa de aproximadamente 180º e aproximadamente 220º.
[0088] Modalidade 8: A ferramenta de perfuração de terra de qual- quer das Modalidades 1 até 7, em que pelo menos duas lâminas da pluralidade de lâminas estendem da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra para um centro axial do corpo
[0089] Modalidade 9: A ferramenta de perfuração de terra de qual- quer das Modalidades 1 até 8, ainda compreendendo uma pluralidade de elementos de corte presa dentro de cada lâmina da ferramenta de perfuração de terra.
[0090] Modalidade 10: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 1 até 9, em que a primeira estrutura de cor- te rotativa do primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas com- preende uma forma geralmente cônica, e em que a segunda estrutura de corte rotativa do segundo conjunto de estruturas de corte rotativas compreende uma forma trococônica geral.
[0091] Modalidade 11: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidade 1 até 10, em que a primeira estrutura de cor- te rotativa tem um primeiro comprimento longitudinal, em que a segun- da estrutura de corte rotativa tem um segundo comprimento longitudi- nal, e em que uma razão do primeiro comprimento longitudinal da pri- meira estrutura de corte rotativa e do segundo comprimento longitudi- nal está dentro de uma faixa de aproximadamente 1,2 e aproximada- mente 1,6.
[0092] Modalidade 12: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 1 até 11, em que a primeira estrutura de corte rotativa é aproximadamente 5% a aproximadamente 10% maior do que a segunda estrutura de corte rotativa por volume.
[0093] Modalidade 13: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 1 até 12 em que uma primeira distância pa- ra um elemento de corte radialmente mais interno da primeira estrutura de corte rotativa é menor do que uma segunda distância para um ter- ceiro elemento de corte radialmente mais interno da pluralidade de lâ- minas.
[0094] Modalidade 14: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 1 até 13 ainda compreendendo insertos presos nas regiões de calibre de pelo menos uma lâmina da pluralida- de de lâminas da ferramenta de perfuração de terra e arrastando uma pluralidade de elementos de corte da pelo menos uma lâmina em uma direção de rotação da ferramenta de perfuração de terra.
[0095] Modalidade 15: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 1 até 14, ainda compreendendo uma ou mais fendas de detrito definidas entre lâminas adjacentes da pluralida- de de lâminas.
[0096] Modalidade 16: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 1 até 15, em que cada estrutura de corte rotativa de cada um do primeiro conjunto de estruturas de corte rotati- vas e o segundo conjunto de estruturas de corte rotativas exibe uma razão de rolagem em relação a cada rotação da ferramenta de perfu- ração de terra de aproximadamente 1,63.
[0097] Modalidade 17: Um método de formar uma ferramenta de perfuração de terra que compreende: formar um corpo da ferramenta de perfuração de terra que compreende uma pluralidade de lâminas; acoplar uma primeira estrutura de corte rotativa a uma primeira perna de um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra, a primeira estrutura de corte rotativa tendo um primeiro comprimento longitudinal; e acoplar uma segunda estrutura de corte rotativa a uma segunda perna de um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra, a segunda estrutura de corte rotativa tendo um segundo comprimento longitudinal, em que uma razão do primeiro comprimento longitudinal da primeira estrutura de corte rotativa e do segundo comprimento lon- gitudinal da segunda estrutura de corte rotativa está dentro de uma faixa de aproximadamente 1,2 e aproximadamente 1,6.
[0098] Modalidade 18: O método da Modalidade 17, em que o acoplamento de uma primeira estrutura de corte rotativa a uma primei- ra perna de um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra compreende acoplar a primeira es- trutura de corte rotativa na ferramenta de perfuração de terra de modo que um perfil de corte da primeira estrutura de corte rotativa estende de uma região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e pelo menos parcialmente através de uma região de cone da ferramenta de perfuração de terra.
[0099] Modalidade 19: O método de qualquer das Modalidades 17 ou 18, em que acoplar uma segunda estrutura de corte rotativa a uma segunda perna de um segundo conjunto de estruturas de corte rotati- vas da ferramenta de perfuração de terra compreende acoplar a se- gunda estrutura de corte rotativa na ferramenta de perfuração de terra de modo que em que um perfil de corte da segunda estrutura de corte rotativa estende da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e somente até uma localização mais próxima de um limite mais interno da região de nariz da ferramenta de perfuração de terra
[00100] Modalidade 20: O método de qualquer das Modalidades 17 até 19, em que acoplar uma primeira estrutura de corte rotativa a uma primeira perna de um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra compreende acoplar uma estru- tura de corte rotativa que tem uma forma geralmente cônica na primei- ra perna; e em que acoplar uma segunda estrutura de corte rotativa a uma segunda perna de um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra compreende acoplar uma estrutura de corte rotativa que tem uma forma geralmente tronco- cônica na segunda perna.
[00101] Modalidade 21: Ferramenta de perfuração de terra, que compreende: um corpo; uma pluralidade de lâminas que projeta do corpo, cada lâmina estendendo de uma região de calibre da ferramen- ta de perfuração de terra para pelo menos uma região de nariz da fer- ramenta de perfuração de terra; um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas acoplado no corpo e compreendendo: uma primeira perna; e uma primeira estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na primeira perna, em que a primeira estrutura de corte rotativa tem um primeiro comprimento longitudinal; um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas acoplado no corpo e compreendendo: uma segunda perna; e uma segunda estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na segunda perna, em que a segunda estrutura de corte rotativa tem um segundo comprimento longitudinal, e em que uma razão do primeiro comprimento longitudinal da primeira estrutura de corte rotativa e do segundo comprimento longitudinal está dentro de uma faixa de apro- ximadamente 1,2 e aproximadamente 1,6.
[00102] Modalidade 22: A ferramenta de perfuração de terra da Mo- dalidade 21, em que a primeira estrutura de corte rotativa é aproxima- damente 5% a aproximadamente 10% maior do que a segunda estru- tura de corte rotativa por volume.
[00103] Modalidade 23: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 21 e 22 em que uma primeira distância pa- ra um elemento de corte radialmente mais interno da primeira estrutura de corte rotativa é menor do que uma segunda distância para um ter- ceiro elemento de corte radialmente mais interno da pluralidade de lâ- minas.
[00104] Modalidade 24: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 21 até 23, em que uma pluralidade de lâmi- nas compreende: um primeiro conjunto de lâminas que está conectado junto através de uma primeira e segunda porções de conector; e um segundo conjunto de lâminas que está conectado junto através de uma terceira porção de conector.
[00105] Modalidade 25: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 21 até 24, em que uma borda dianteira de uma lâmina dianteira do primeiro conjunto de lâminas e uma borda tra- seira de uma lâmina traseira do segundo conjunto de lâminas define um cordal que estende angularmente por um ângulo dentro de uma faixa de aproximadamente 180º e aproximadamente 220º.
[00106] Modalidade 26: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 21 até 25, ainda compreendendo insertos presos nas regiões de calibre de pelo menos uma lâmina da pluralida- de de lâminas da ferramenta de perfuração de terra e arrastando uma pluralidade de elementos de corte da pelo menos uma lâmina em uma direção de rotação da ferramenta de perfuração de terra
[00107] Modalidade 27: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 21 até 26, ainda compreendendo uma ou mais fendas de detrito definidas entre lâminas adjacentes da pluralida- de de lâminas.
[00108] Modalidade 28: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 21 até 27, em que um primeiro perfil de cor- te da primeira estrutura de corte rotativa estende da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e pelo menos parcialmente atra- vés de uma região de cone da ferramenta de perfuração de terra, e em que um segundo perfil de corte da segunda estrutura de corte rotativa estende da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e somente até uma região de nariz da ferramenta de perfuração de terra
[00109] Modalidade 29: A ferramenta de perfuração de terra de qualquer das Modalidades 21 até 28, em que cada estrutura de corte rotativa de cada um do primeiro conjunto de estruturas de corte rotati- vas e do segundo conjunto de estruturas de corte rotativas exibe uma razão de rolagem em relação a cada rotação da ferramenta de perfu- ração de terra de aproximadamente 1,63.
[00110] As modalidades da descrição acima descritas e ilustradas nos desenhos acompanhantes não limitam o escopo da descrição, o qual é abrangido pelo escopo das reivindicações anexas e seus equi- valentes legais. Quaisquer modalidades equivalentes estão dentro do escopo desta descrição. Realmente, várias modificações da descrição, além daquelas aqui mostradas e descritas, tais como combinações úteis alternativas dos elementos descritos, ficarão aparentes para aqueles versados na técnica da descrição. Tais modificações e moda- lidades também caem dentro do escopo das reivindicações anexas e equivalentes.
Claims (20)
1. Ferramenta de perfuração de terra, caracterizada pelo fato de compreender: um corpo; uma pluralidade de lâminas que projeta do corpo, cada lâ- mina estendendo de uma região de calibre da ferramenta de perfura- ção de terra para pelo menos uma região de nariz da ferramenta de perfuração de terra; um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas aco- plado no corpo e compreendendo: a primeira perna que estende do corpo da ferramenta de perfuração de terra; e uma primeira estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na primeira perna, em que um primeiro perfil de corte da primeira es- trutura de corte rotativa estende da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e pelo menos parcialmente através de uma região de cone da ferramenta de perfuração de terra; um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas aco- plado no corpo e compreendendo: uma segunda perna que estende do corpo da ferramenta de perfuração de terra; e uma segunda estrutura de corte rotativa acoplada rotativa na segunda perna, em que um segundo perfil de corte da segunda es- trutura de corte rotativa estende da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e somente até uma localização próxima de um limi- te mais interno da região de nariz da ferramenta de perfuração de ter- ra.
2. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de lâminas compreende cinco lâminas.
3. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 2, caracterizada pelo fato de que três lâminas das cinco lâminas estão dispostas entre o primeiro conjunto de estruturas de cor- te rotativas e o segundo conjunto de estruturas de corte rotativas sobre um primeiro lado lateral do corpo da ferramenta de perfuração de terra, e em que duas lâminas das cinco lâminas estão dispostas entre o pri- meiro e segundo conjuntos de estruturas de corte rotativas sobre um segundo lado lateral oposto do corpo da ferramenta de perfuração de terra.
4. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que um primeiro eixo geomé- trico rotacional da primeira estrutura de corte rotativa do primeiro con- junto de estruturas de corte rotativas define um ângulo agudo com um segundo eixo geométrico rotacional da segunda estrutura de corte ro- tativa do segundo conjunto de estruturas de corte rotativas.
5. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que a pluralidade de lâminas compreende: um primeiro conjunto de lâminas que estão conectadas jun- tas através de uma primeira e segunda porções de conector; e um segundo conjunto de lâminas que estão conectadas jun- tas através de uma terceira porção de conector.
6. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 5, caracterizada pelo fato de que o primeiro conjunto de lâminas está conectado no segundo conjunto de lâminas através de uma quarta porção de conector que estende através de um centro axi- al do corpo da ferramenta de perfuração de terra
7. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 5, caracterizada pelo fato de que uma borda dianteira de uma lâmina dianteira do primeiro conjunto de lâminas e uma borda tra-
seira de uma lâmina traseira do segundo conjunto de lâminas define um cordal que estende angularmente por um ângulo dentro de uma faixa de aproximadamente 180o e aproximadamente 220º.
8. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que pelo menos duas lâminas da pluralidade de lâminas estendem da região de calibre da ferramen- ta de perfuração de terra para um centro axial do corpo.
9. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de ainda compreender uma plura- lidade de elementos de corte presa dentro de cada lâmina da ferra- menta de perfuração de terra.
10. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com a rei- vindicação 1, caracterizada pelo fato de que a primeira estrutura de corte rotativa do primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas compreende uma forma geralmente cônica, e em que a segunda estru- tura de corte rotativa do segundo conjunto de estruturas de corte rota- tivas compreende uma forma trococônica geral.
11. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com qual- quer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que: a primeira estrutura de corte rotativa tem um primeiro com- primento longitudinal; a segunda estrutura de corte rotativa tem um segundo comprimento longitudinal; e uma razão do primeiro comprimento longitudinal da primeira estrutura de corte rotativa e do segundo comprimento longitudinal está dentro de uma faixa de aproximadamente 1,2 e aproximadamente 1,6.
12. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com qual- quer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a primeira estrutura de corte rotativa é aproximadamente 5% a aproxi- madamente 10% maior do que a segunda estrutura de corte rotativa por volume.
13. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com qual- quer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que uma primeira distância para um elemento de corte radialmente mais interno da primeira estrutura de corte rotativa é menor do que uma se- gunda distância para um terceiro elemento de corte radialmente mais interno da pluralidade de lâminas.
14. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com qual- quer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de ainda compreender insertos presos a região de calibres de pelo menos uma lâmina da pluralidade de lâminas da ferramenta de perfuração de terra e arrastando uma pluralidade de elementos de corte da pelo menos uma lâmina em uma direção de rotação da ferramenta de perfuração de terra.
15. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com qual- quer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de ainda compreender uma ou mais fendas de detrito definidas entre lâminas adjacentes da pluralidade de lâminas.
16. Ferramenta de perfuração de terra de acordo com qual- quer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que cada estrutura de corte rotativa de cada um do primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas e do segundo conjunto de estruturas de corte rotativas exibe uma razão de rolamento em relação a cada rota- ção da ferramenta de perfuração de terra de aproximadamente 1,63.
17. Método de formar uma ferramenta de perfuração de ter- ra, caracterizado pelo fato de compreender: formar um corpo da ferramenta de perfuração de terra que compreende uma pluralidade de lâminas; acoplar uma primeira estrutura de corte rotativa a uma pri- meira perna de um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra, a primeira estrutura de corte ro- tativa tendo um primeiro comprimento longitudinal; e acoplar uma segunda estrutura de corte rotativa a uma se- gunda perna de um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra, a segunda estrutura de corte rotativa tendo um segundo comprimento longitudinal, em que uma ra- zão do primeiro comprimento longitudinal da primeira estrutura de cor- te rotativa e do segundo comprimento longitudinal da segunda estrutu- ra de corte rotativa está dentro de uma faixa de aproximadamente 1,2 e aproximadamente 1,6.
18. Método de acordo com a reivindicação 17, caracteriza- do pelo fato de que acoplar a primeira estrutura de corte rotativa a uma primeira perna de um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra compreende acoplar a primeira estrutura de corte rotativa na ferramenta de perfuração de terra de modo que um perfil de corte da primeira estrutura de corte rotativa es- tende de uma região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e pelo menos parcialmente através de uma região de cone da ferramen- ta de perfuração de terra
19. Método de acordo com a reivindicação 17, caracteriza- do pelo fato de que acoplar uma segunda estrutura de corte rotativa a uma segunda perna de um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra compreende acoplar a segunda estrutura de corte rotativa na ferramenta de perfuração de terra de modo que um perfil de corte da segunda estrutura de corte rotativa estende da região de calibre da ferramenta de perfuração de terra e somente até uma localização mais próxima de um limite mais interno da região de nariz da ferramenta de perfuração de terra
20. Método de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 17 a 19, caracterizado pelo fato de que:
acoplar uma primeira estrutura de corte rotativa a uma pri- meira perna de um primeiro conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra compreende acoplar uma estru- tura de corte rotativa que tem uma forma geralmente cônica na primei- ra perna; e acoplar uma segunda estrutura de corte rotativa a uma se- gunda perna de um segundo conjunto de estruturas de corte rotativas da ferramenta de perfuração de terra compreende acoplar uma estru- tura de corte rotativa que tem uma forma geralmente troncocônica na segunda perna.
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