BRPI0611929A2 - sistema de limpeza para remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido e de um fluido recirculante de um furo do poço, e método de remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido - Google Patents

Abstract

SISTEMA DE LIMPEZA PARA REMOçãO DE DETRITOS METáLICOS DE UM ESCOAMENTO DE FLUIDO E DE UM FLUIDO RECIRCULANTE DE UM FURO DO POçO, E MéTODO DE REMOçãO DE DETRITOS METáLICOS DE UM ESCOAMENTO DE FLUIDO. Um sistema e um método de limpeza para remoção de detritos metálicos de um escoamento de fluido, tal como um escoamento de lama de perfuração circulante, empregam uma ou mais unidades magnéticas posicionadas na rota do fluido, para coleta de partículas metálicas do escoamento. A unidade magnética tem um número de ímã removível em uma manga não magnética. Quando o núcleo é removido, as partículas metálicas atraidas são deixadas cair da manga, sob ação da gravidade, para facilitar a coleta e disposição delas. Um defletor de fluido é posicionado a montante de cada unidade magnética, protegendo a unidade magnética do impacto direto pelo forte escoamento. As unidades magnéticas são deixadas pivotar de lado a lado e ajustar as suas posições no escoamento.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invençãopara "SISTEMA DE LIMPEZA PARA REMOÇÃO DEDETRITOS METÁLICOS DE UM ESCOAMENTO DEFLUIDO E DE UM FLUIDO RECIRCULANTE DE UMFURO DO POÇO, E MÉTODO DE REMOÇÃO DEDETRITOS METÁLICOS DE UM ESCOAMENTO DE FLUIDO"

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

A presente invenção se refere a um sistema e aum método para a remoção de detritos metálicos de uma rotanormal de um escoamento de fluido, tal como o escoamento defluido recirculado gerado durante operações de perfuração /completamento.

A operação de perfuração ou completamentoresulta em detritos metálicos gerados no furo do poço. Os detritossão suspensos no fluido de perfuração altamente viscoso, ou outrofluido recirculado, e devem ser removidos periodicamente do furodo poço, para aperfeiçoar a produção do poço e evitar dano aoequipamento operando dentro do furo do poço, tais como bombase assemelhados. O fluido de perfuração carreia com ele pedaçosde aparas metálicas, que são particularmente perigosas para aoperação de equipamento, durante as operações decompletamento e produção.

Convencionalmente, o fluido de perfuração ébombeado para a superfície, limpo e recirculado de volta para ofuro do poço. Sacudidores de argila xistosa e equipamentossimilares são freqüentemente usados para remover pedaçosgrandes de formação, pedaços metálicos e outros desses objetos.

O fluido de perfuração é depois transferido para um poço de lama,para escoar ao longo de um fosso, que pode ser de umcomprimento de 30,5 metros (100 pés). O poço de lama permiteque as partículas menores se sedimentem no fundo, enquanto queo fluido de perfuração, então relativamente livre de detritos, sejabombeado de volta para o piso no qual o maquinário estálocalizado por bombas,

Para solucionar o problema de detritosmetálicos, a técnica convencional proporciona o uso de váriosímãs no fosso, para interceptar o escoamento de fluido pelo fossoe capturar tantos objetos metálicos quanto possível. No entanto,os imãs para coleta são difíceis de manter no escoamento defluido viscoso, e o metal coletado neles é de difícil remoção.

A presente invenção considera a eliminação dasdificuldades associadas com a técnica anterior e a provisão de umsistema, uma ferramenta e um métodos de limpeza de detritosmetálicos, que podem ser usados para a remoção de detritosmetálicos de lama de perfuração e de outros fluidos recirculantessimilares.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

É, portanto, um objeto da presente invençãoproporcionar um sistema de limpeza de detritos metálicos, quepermite a retenção de detritos metálicos nos fluidos de circulação,antes que os fluidos recirculantes sejam retornados para o furo dopoço.

E outro objeto da presente invençãoproporcionar um método de limpeza de detritos metálicos paracaptura de detritos metálicos no escoamento de fluxo recirculante.

Esses e outros objetos da presente invenção sãoatingidos por uma provisão de um sistema para a remoção dedetritos metálicos de um escoamento de fluido, que compreendepelo menos uma unidade magnética, compreendendo uma mangavazada e um núcleo magnético removível posicionado na manga.A unidade magnética é colocada na rota normal do escoamento defluido, de modo que o fluido contate a manga e os detritosmetálicos se sedimentem na parte externa da manga. Uma vez queo operador detecta suficiente acúmulo de partículas metálicas namanga, ele remove a unidade magnética da rota de fluido e tira anúcleo magnético. Os detritos metálicos caem por gravidade damanga não magnética e podem ser coletados para descarte. Aunidade magnética pode ser então reposicionada na rota deescoamento de fluido, para coleta adicional de detritos metálicos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Vai-se fazer agora referência aos desenhos, nosquais as partes similares são designadas por números similares eem que:

a Figura 1 é uma vista esquemática ilustrando acirculação de fluido do e para um furo de poço;a Figura IA é uma vista detalhada esquemáticade uma linha de fluido recirculado, mostrando uma pluralidade dedefletores de fluido posicionados nela;

a Figura 2 é uma vista detalhada da unidademagnética de limpeza de acordo com a presente invenção;

a Figura 3 é uma vista detalhada mostrando umnúcleo magnético posicionado na manga não magnética;

a Figura 4 é uma vista de topo da manga vazadacom o núcleo magnético removido;

a Figura 5 é uma vista detalhada ilustrando aposição de um elemento detector de fluido e um eixo pivotantefixado em uma placa de base;

a Figura 6 é uma vista lateral ilustrando oelemento detector de fluido e a unidade magnética da presenteinvenção, com o cabo removido;

a Figura 7 é uma vista esquemática ilustrando aposição do elemento detector de fluido relativa à unidademagnética, de modo que uma área de captura seja formada entreeles;

a Figura 8 é uma vista lateral esquemáticailustrando a posição da pluralidade de unidades magnéticas eelementos detectores de fluido em um fosso de retorno de fluido;

a Figura 9 é uma vista de topo esquemáticailustrando o sistema de limpeza da presente invenção, utilizandouma pluralidade de unidades de ferramentas magnéticasposicionadas dentro de um fosso de retorno de fluido;a Figura 10 é uma vista esquemática ilustrandoo posicionamento das unidades de ferramentas magnéticas,usando uma diferente seleção de posicionamento das unidadesmagnéticas na placa de base;

a Figura 11 é uma vista esquemática ilustrandoainda uma outra variação na colocação das unidades magnéticas;

a Figura 12 é uma vista esquemática ilustrandoainda mais uma variação na colocação da unidade magnética nofosso de retorno;

a Figura 13 ilustra uma unidade magnética comos detritos metálicos sedimentados na manga vazada; e

a Figura 14 ilustra a fácil remoção dos detritosmetálicos da manga vazada do núcleo magnético.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA CONCRETIZAÇÃO PREFERIDA

Voltando agora aos desenhos em mais detalhes,o número 10 designa o sistema de limpeza de detritos metálicosde acordo com a presente invenção. Como se pode ver melhor naFigura 1, o sistema 10 pode ser posicionado em um ou mais locaisem um fosso de retorno de fluido 12, que se estende entre umdispositivo de limpeza superficial, por exemplo, um sacudidor deargila xistosa 14 e uma área de coleta de fluido circulante, talcomo um poço de lama 16. O fluido circulante, tal como a lamade perfuração, é transferido para o sacudidor de argila xistosa porum conduto 18 de um furo do poço (não mostrado). O sacudidorde argila xistosa 14 compreende tipicamente uma tela, pela qualpedaços grandes de formação, aparas metálicas e assemelhadoscaem por gravidade em um recipiente posicionado abaixo da tela.

A lama de perfuração ou outro fluido recirculado, então livre depedaços relativamente grandes de detritos, é deixada escoar para ofosso de retorno de fluido 12, que é ligeiramente inclinado parapermitir que o fluido escoe para o poço de lama 16, no qual osdetritos mais pesados se sedimentam no fundo, enquanto que ofluido circulante mais leve é bombeado por uma ou mais bombas20 para uma linha de retorno 22, para transferência para o piso demaquinário (não mostrado). O sistema de limpeza 10 da presenteinvenção é posicionado na rota normal do escoamento de fluido,tal como a linha de fluido recirculante, mostradaesquematicamente na Figura IA. O fluido recirculado 24 escoa aolongo do fundo 26 do fosso de retorno 12.

Cada sistema 10 compreende uma pluralidadede unidades magnéticas 30, cada uma delas dotada com umelemento defletor de fluido correspondente 32, que é posicionadoa montante da unidade magnética 30. O elemento defletor deescoamento de fluido 32 compreende um corpo sólido vertical 34,que tem, de preferência, suas dimensões externas pelo menosligeiramente maiores do que as dimensões externas da unidademagnética 30. O elemento defletor 30 tem, genericamente, umaseção transversal em forma de V, e é mostrado compreendendoum par de partes fixas angularmente 36 e 38. As partes 36 e 38podem ser conectadas conjuntamente a um ângulo agudo, ou a umângulo obtuso, dependendo do projeto particular selecionado pelousuário. O elemento defletor redireciona o escoamento de fluido eimpede o impacto direto do fluido na unidade magnética 30protegida. O modelo do escoamento de fluido é mostrado pelassetas 31 nos desenhos. Em conseqüência do posicionamento doselementos defletores 32 na rota direta do escoamento de fluido, avelocidade do escoamento é reduzida, e uma pluralidade de áreasturbulentas são criadas nas bordas das partes defletoras 36 e 38.Ao mesmo tempo, as áreas de escoamento de velocidade reduzidasão criadas entre os lados a jusante 40, 42 do elemento defletor32. O defletor 32 redireciona o movimento do fluido e tambémcria um efeito "de remoinho". Isso impede a descarga dos detritoscapturados na unidade magnética 30, sob a força forte doescoamento de fluido. Além disso, o defletor de fluido 32 criaruma pluralidade de áreas de captura 44, permitindo que detritosadicionais sejam removidos do escoamento do fluido deperfuração pelo fosso 12. As ferramentas magnéticas 30 sãoposicionadas dentro das zonas menos turbulentas, parcialmenteprotegidas pelos defletores 32.

Cada um dos conjuntos de ímãs 30 compreendeum inserto de ímã, ou núcleo 50, configurado paraposicionamento removível dentro de uma manga vazada 52. Amanga 52 é formada de um material não magnético, por exemplo,aço inoxidável, enquanto que o inserto de ímã 50 é feito demateriais de elementos de terras-raras. O inserto 50 compreendeuma extremidade superior 54 e uma extremidade inferior 56, cadauma delas dotada com um corte tendo roscas internas 58. Umcabo 60 tem uma haste 62 dotado com roscas externascorrespondentes às roscas 58 em ambas as extremidades doinserto 50. No caso no qual uma das roscas fique danificada, a orientação doinserto 50 pode ser revertida, e o cabo 60 pode ser acoplado comqualquer uma das extremidades do inserto magnético 50.

Um colar em forma de anel 64 é fixadoadjacente à parte de topo da manga 52. O colar 64 tem umdiâmetro maior do que a parte externa da manga 52, cujafinalidade vai ser explicada em mais detalhes abaixo. Uma mangapivotante 66 é fixada firmemente na manga 52 e se estende emuma relação tangencial para a superfície externa da manga 52. Amanga pivotante 66 é adaptada para montagem em um eixopivotante vertical 70. Um batente pivotante 72 é fixado adjacenteà parte inferior do eixo pivotante 70, transversalmente a um eixonormal do eixo pivotante 70. Quando montado no eixo pivotante70, a manga vazada 52, juntamente com a manga pivotante 66, édeixada pivotar em torno de um eixo vertical definido pelo eixo70, nas direções mostradas pelas setas 80 nos desenhos. Omovimento pivotante limitado da manga 62 permite que o campomagnético, criado pelo inserto magnético 50, atravesse uma áreamaior dentro do escoamento de fluido e colete mais detritosmetálicos. O núcleo 50 e a manga 52 são projetados paraoscilarem dentro do escoamento de fluido, para maximizar oprocesso de coleta de detritos.

O eixo pivotante 70 e os defletores de fluido 32são firmemente fixados em uma placa de base 90, que suporta umou mais defletores de fluido 32 e um ou mais eixos pivotantes 70nela. As mangas 52, 66, e com os insertos magnéticos 50, podemser facilmente removidas da placa de base 90, quando necessário,durante a operação do presente sistema.

Em operação, o usuário posiciona a placa debase 90, com uma ferramenta magnética de limpeza na rota defluido normal do fluido recirculado, tal como, por exemplo, ofosso 12. A placa de base 90 se apóia no fundo, com as unidadesmagnéticas 30 e os elementos defletores 32 se estendendoascendentemente, como mostrado esquematicamente na Figura 1.

O escoamento de fluido é deixado escoar depois da unidademagnética, na direção mostrada pelas setas 92 na Figura 9,movimentando-se em torno dos elementos defletores 32, enquantoque o núcleo magnético atrai os detritos metálicos do escoamentode fluido e faz que se sedimentem nas partes externas da mangavazada 52 e da manga pivotante 66. O operador monitora oacúmulo de partículas metálicas e, uma vez que se tenhadeterminado que a quantidade de detritos metálicos atraídos estáse aproximando de um limite crítico, o operador desliza a mangapivotante 66 do eixo pivotante 70 e remove as mangas 52, 66,juntamente com o núcleo magnético 50 da placa de base 90. Aunidade 30 é então posicionada em um recipiente designadoesquematicamente pelo número 94 na Figura 14, que ésuficientemente grande para acomodar a unidade 30. O operadorentão remove o núcleo 50 por levantamento dele pelo cabo 60.

Uma vez que o núcleo magnético 52 é removido, o campomagnético para de agir nos detritos metálicos 86, e estes caem porgravidade no fundo do recipiente 94. O colar anular 64 impedeque os detritos 96 sigam o movimento do campo magnéticogerado pelo inserto 50 e impede que os detritos metálicos 96 semovimentem além dos limites definidos pelo anel 64. Uma vezque as mangas 52 e 66 fiquem livres dos detritos, as mangas 52,66 são levantadas do recipiente 94, o inserto magnético 50 éreinserido na manga 52 e a unidade fica pronta para serposicionada de novo no eixo pivotante 70. Os detritos 96 podemser recuperados no recipiente e analisados por conveniência dooperador ou dispostos em uma maneira ambientalmente segura.

A presente invenção proporciona um sistema eum método de remoção de detritos metálicos eficientes e de fáciloperação. Em comparação com os métodos convencionais deremoção de detritos metálicos, que são intensos em tempo e emmão-de-obra, o inserto magnético removível propicia a remoçãosegura e fácil de metal acumulado de fora da manga e areutilização imediata da unidade, sem a necessidade para limpezacomplexa por lavagem sob pressão, raspagem ou outros dessesmeios, que são atualmente usados industrialmente.

Muitas mudanças e modificações podem serfeitas no projeto da presente invenção, sem afastar-se do seuespírito. Portanto, os requerentes solicitam que os seus direitosreferentes à presente invenção sejam apenas limitados peloâmbito das reivindicações em anexo.

Claims (23)

1. Sistema de limpeza para remoção de detritosmetálicos de um escoamento de fluido, caracterizado pelo fatode que compreende pelo menos uma unidade magnéticaconfigurada para posicionamento em uma rota do fluido, a ditapelo menos uma unidade magnética compreendendo uma mangavazada e um núcleo magnético removível configurado paraposicionamento na dita luva.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que compreende ainda um elementodefletor de fluido, posicionado a montante da dita pelo menosuma unidade magnética, o dito elemento defletor de fluidomodificando o escoamento de fluido adjacente à dita pelo menosuma unidade de ferramenta magnética.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que pelo menos um elemento defletorde fluido compreende um corpo sólido se estendendotransversalmente a um escoamento de fluido normal.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 3,caracterizado pelo fato de que o dito corpo sólido tem,genericamente, uma seção transversal em forma de V, o ditocorpo tendo dimensões da seções transversais pelo menosligeiramente maiores do que as dimensões das seções transversaisda dita pelo menos uma unidade magnética.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que o dito pelo menos um elementodefletor de fluido é posicionado a uma distância da dita pelomenos uma unidade magnética, de modo que uma área de coletapara detritos metálicos é criada entre o dito pelo menos umelemento defletor de fluido e a dita pelo menos uma unidademagnética.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma unidademagnética é adaptada para movimento pivotante em torno de umeixo vertical.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 2,caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma unidademagnética compreende ainda um eixo vertical e uma mangapivotante montável no dito eixo, a dita manga pivotante sendofixada na dita manga vazada.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 7,caracterizado pelo fato de que compreende ainda uma placa debase, e em que o dito elemento defletor de fluido e o dito eixovertical são fixados na dita base.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 8,caracterizado pelo fato de que o dito eixo vertical conduz umbatente de manga pivotante, para permitir que um fundo da ditamanta pivotante se apóie no dito batente acima da dita placa debase.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dito núcleo magnéticocompreende um cabo, fixado desprendidamente em umaextremidade do dito núcleo magnético, para facilitar a remoção dodito núcleo magnético da dita manga, em caso de necessidade.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a dita manga vazada é dotada comum meio para impedir um movimento ascendente dos detritosmetálicos na dita manga vazada, quando o dito núcleo magnéticoé removido da dita manga vazada.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que o dito meio para impedir omovimento ascendente dos detritos metálicos compreende umelemento em forma de anel fixado em uma extremidade superiorda manga vazada, as dimensões externas do elemento em formade anel sendo pelo menos ligeiramente superiores às dimensõesexternas da dita manga vazada.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o dito núcleo magnético é dotadocom um corte rosqueado internamente em cada uma das suasextremidades.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 13,caracterizado pelo fato de que o dito núcleo magnético é dotadocom um cabo desprendível, configurado para acoplamento porrosca com uma extremidade selecionada do núcleo magnético.

15. Sistema de limpeza para remoção de detritosmetálicos se um fluido recirculante de furo de poço,caracterizado pelo fato de que compreende: uma placa de base;uma pluralidade de unidades magnéticasconfiguras para posicionamento em uma rota de fluidorecirculante, cada uma das ditas unidades magnéticascompreendendo uma manga vazada não magnética e um núcleomagnético removível configurado para posicionamento na ditamanga; eum elemento defletor de fluido posicionado amontante de cada uma das ditas unidades magnéticas, paradesviar o impacto direto do fluido recirculante em uma respectivaunidade magnética.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que cada um dos ditos elementosdefletores de fluido compreende um corpo de forma genérica emV se estendendo transversalmente a um escoamento de fluidonormal do fluido recirculante, o dito elemento defletor de fluidocriando uma área de retenção de detritos metálicos, entre oelemento defletor de fluido e a respectiva unidade magnética.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que cada uma das ditas unidadesmagnéticas compreende ainda um eixo vertical e uma mangapivotante montável pivotante e desprendidamente no dito eixo, adita manga pivotante sendo fixada na dita manga vazada, e o ditoeixo vertical sendo fixado firmemente na dita placa de base.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que a dita manga vazada conduz umelemento de forma anular de diâmetro ampliado, fixado em umaextremidade superior dela, o dito elemento de forma anularimpedindo um movimento ascendente dos detritos metálicossedimentados na manga vazada, quando o núcleo magnético estásendo removido da dita manga vazada.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 15,caracterizado pelo fato de que o dito núcleo magnético é dotadocom um cabo, acoplável desprendidamente com uma extremidadedo núcleo magnético, para facilitar a remoção do dito núcleo dadita manga vazada,

20. Método de remoção de detritos metálicos deum escoamento de fluido, caracterizado pelo fato de quecompreende as seguintes etapas:proporcionar pelo menos uma unidademagnética compreendendo uma manga vazada não magnética eum núcleo magnético posicionado desprendidamente na ditamanga vazada;posicionar a dita pelo menos uma unidademagnética em uma rota normal do escoamento de fluido;permitir que o fluido contate a manga vazada ese sedimente na parte externa da manga vazada, sob ação da forçamagnética gerada pelo dito núcleo magnético;remover a dita pelo menos uma unidademagnética da rota do escoamento de fluido, ao detectar-seacúmulo dos detritos metálicos na manga vazada; e remover onúcleo magnético da manga vazada e permitir que os detritosmetálicos caiam sob ação da gravidade da parte externa da ditamanga vazada.

21. Método, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato de que compreende ainda as etapas deproporcionar um eixo pivotante e uma manga pivotante fixada nadita manga vazada, e posicionar a manga pivotante no ditoescoamento, facilitando, desse modo, o movimento pivotante dadita pelo menos uma unidade magnética na rota do escoamento defluido.

22. Método, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato de que o núcleo magnético é dotado comum cabo, fixado em uma das suas extremidades, o dito cabofacilitando a remoção do dito núcleo magnético da dita mangavazada.

23. Método, de acordo com a reivindicação 20,caracterizado pelo fato de que compreende ainda a etapa deproporcionar um elemento de forma anular fixado em umaextremidade superior da manga vazada, o dito elemento de formaanular impedindo um movimento ascendente dos detritosmetálicos, quando o núcleo magnético está sendo removido damanga vazada.