BRPI0710196A2 - manipulador para um item alongado, meios de manipulação de item alongado e de haste da perfuração, sistema de perfuração, e, métodos para instalar comprimentos de uma haste da perfuração em uma coluna de perfuração associada com um mastro de perfuração, e para remover um comprimento de haste da perfuração de uma coluna de perfuração associada com um mastro de perfuração - Google Patents
manipulador para um item alongado, meios de manipulação de item alongado e de haste da perfuração, sistema de perfuração, e, métodos para instalar comprimentos de uma haste da perfuração em uma coluna de perfuração associada com um mastro de perfuração, e para remover um comprimento de haste da perfuração de uma coluna de perfuração associada com um mastro de perfuração Download PDFInfo
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Abstract
<B>MANIPULADOR PARA UM ITEM ALONGADO, MEIOS DE MANIPULAçãO DE ITEM ALONGADO E DE HASTE DA PERFURAçãO, SISTEMA DE PERFURAçãO, E, METODOS PARA INSTALAR COMPRIMENTOS DE UMA HASTE DA PERFURAçãO EM UMA COLUNA DE PERFURAçAO ASSOCIADA COM UM MASTRO DE PERFURAçãO, E PARA REMOVER UM COMPRIMENTO DE HASTE DA PERFURAçãO DE UMA COLUNA DE PERFURAçãO ASSOCIADA COM UM MASTRO DE PERFURAçãO.<D> E descrito um meio de manipulação de item alongado compreendendo uma base (11) adaptada para ser fixada em uma instalação, um suporte do elemento alongado (13) tendo um primeiro eixo, o suporte do elemento alongado compreendendo um meio de encaixe (19) adaptado para encaixar um item alongado e suportar o item alongado de maneira tal que ele fique paralelo ao primeiro eixo e para mover o item alongado para encaixe com o suporte do elemento alongado, em que o suporte do elemento alongado é suportado da base para ser rotacionável em tomo de um segundo eixo que cruza o primeiro eixo por meio do que o item alongado, quando suportado do suporte do elemento alongado, pode mover-se entre uma posição vertical e uma posição substancialmente horizontal, a base sendo móvel na instalação entre uma primeira posição localizada em uma posição ereta desejada do item alongado e uma ou mais posições fora da primeira posição, o dito suporte do elemento alongado.
Description
"Μ ANIPUL ADOR PARA UM ITEM ALONGADO, MEIOS DEMANIPULAÇÃO DE ITEM ALONGADO E DE HASTE DAPERFURAÇÃO, SISTEMA DE PERFURAÇÃO, E, MÉTODOS PARAINSTALAR COMPRIMENTOS DE UMA HASTE DA PERFURAÇÃO EMUMA COLUNA DE PERFURAÇÃO ASSOCIADA COM UM MASTRODE PERFURAÇÃO, E PARA REMOVER UM COMPRIMENTO DEHASTE DA PERFURAÇÃO DE UMA COLUNA DE PERFURAÇÃOASSOCIADA COM UM MASTRO DE PERFURAÇÃO"
Campo da Invenção
A presente invenção diz respeito a um dispositivo demanipulação para itens alongados tais como comprimentos de hastes debroca, postes, tubos e similares.
Em toda a especificação, o termo "haste da broca" deveráincluir todas formas de elementos alongados usados em perfuração, instalaçãoe manutenção de furos de sondagem e poços no terreno e incluirão hastes,tubos, canos e revestimentos que são providos em comprimentos e sãointerconectados para ser usados no furo de sondagem.
Fundamentos da Invenção
Uma aplicação particular da invenção diz respeito a umacessório que pode ser usado com plataformas de perfuração que devem serusados em furos de sondagem de perfuração. Tais plataformas de perfuraçãoem geral compreendem um mastro vertical que tem uma cabeça de brocamontada nele, onde a cabeça de broca é capaz de mover-se ao longo domastro e a cabeça de broca é provida com dispositivo que pode receber eencaixar a extremidade superior de uma coluna de perfuração e pode aplicaruma força rotacional na coluna de perfuração para fazer com que ela giredentro do furo de sondagem, por meio do que tal rotação resulta na ação decorte pela broca de perfuração montada na extremidade inferior da coluna deperfuração. A coluna de perfuração compreende diversos comprimentos dehaste de perfuração que são conectados extremidade a extremidade, e onde ocomprimento de haste da broca em geral é praticamente igual à altura domastro. É usual que cada comprimento do comprimento de haste da brocapossa ser até um comprimento da ordem de seis metros. Durante umaoperação de perfuração, quando a cabeça da broca atinge a extremidadeinferior do mastro, a coluna de perfuração fica retida de forma presa e acabeça da broca é desconectada da coluna de perfuração. Um novocomprimento de haste da broca é então levantado para a posição a fim de quea extremidade superior do novo comprimento encaixe na cabeça da broca e aextremidade inferior do novo comprimento encaixe na extremidade superiorda coluna de perfuração. Uma vez que o novo comprimento de haste da brocatenha sido instalado, a operação de perfuração pode recomeçar até que acabeça da broca novamente chegue na extremidade inferior do mastro.Durante as atividades de perfuração de furos de sondagem profundos quepodem estender-se por centenas de metros, é necessário localizar novoscomprimentos de haste da broca em uma coluna de perfuração em intervalosmuito regulares.
E usual que a plataforma de perfuração seja montada no chasside um veículo motorizado, tal como um caminhão ou vagão, e que oscomprimentos das hastes da broca sejam montados em uma zona dearmazenamento, de maneira tal que eles fiquem dispostos horizontalmente emum arranjo empilhado ao lado do mastro de perfuração no mesmo veículo, ou,alternativamente, em um veículo estacionado longitudinalmente à plataformade perfuração, ou no terreno perto da plataforma de perfuração.
O método usual para levantar um novo comprimento de hasteda broca do depósito até o mastro compreende montar um suporte ao longo docomprimento de haste da broca conectando esse suporte em um cabosuportado por um guindaste localizado na extremidade superior do mastro eem seguida levantar o comprimento de haste da broca para a posição. Istoexige manipulação por um elemento da equipe da plataforma de perfuraçãoque precisa suportar e guiar a extremidade mais inferior do comprimento dehaste da broca à medida que o comprimento de haste da broca vai sendolevantado para a posição. Por causa da natureza dos canteiros de perfuração,esta ação pode ser bastante perigosa. Além do mais, durante a elevação dahaste da broca da perfuração, sabe-se que a parte superior do comprimento dehaste da broca colide em alguma obstrução no mastro da broca, que faz comque a extremidade inferior mova-se de uma maneira imprevisível, que poderesultar em lesão no membro da equipe. Além do mais, este processo existecoordenação conjunta do membro da equipe que guia a extremidade e o outromembro da equipe que controla o guindaste.
Similarmente, durante a elevação de uma coluna deperfuração, torna-se necessário remover regularmente comprimentos dashastes da broca de uma coluna de perfuração e localizar esses comprimentosna zona de armazenamento situada perto do mastro, que pode ser tantolocalizada no mesmo veículo da plataforma de perfuração quanto em algumveículo adjacente, ou no terreno perto da plataforma de perfuração. Isto podetambém criar perigo para o pessoal que precisa manipular e armazenar oscomprimentos de haste da broca.
No passado, arranjos alternativos foram propostos para amanipulação das hastes de brocas e exemplos de tais estão descritos emAU693382 e US6298927.
A discussão em toda esta especificação dos fundamentos e datecnologia anterior da invenção visam apenas facilitar o entendimento dapresente invenção. Deve-se perceber que a discussão não é umreconhecimento ou admissão de que qualquer material referido foi parte doconhecimento geral comum na Austrália ou no mundo da data de prioridadedo pedido.
E um objetivo desta invenção prover um meio de suportar emanipular item alongado, tais como comprimentos de haste da broca, entre aárea de armazenamento desses itens e a posição ereta que pode reduzir aprobabilidade de lesão no pessoal.
E também um objetivo da invenção melhorar a eficiência damanipulação da haste da broca.
Descrição da Invenção
Em toda a especificação e reivindicações, a menos que ocontexto exija de outra forma, a palavra "compreender" ou variações taiscomo "compreende" ou "que compreende" deve ser entendida de forma aimplicar a inclusão de um número interior declarado ou um grupo de númerosinteiros, mas não a exclusão de qualquer outro número inteiro ou grupo denúmeros inteiros.
De acordo com um aspecto, a invenção baseia-se em ummanipulador para um item alongado, compreendendo: um braço que éadaptado para ser suportado em uma extremidade, a outra extremidade dobraço provendo um suporte do elemento alongado para receber um itemalongado e movê-lo axialmente de uma primeira posição ao longo de umprimeiro eixo geométrico que é paralelo ao item alongado para encaixe com osuporte do elemento alongado: o suporte do elemento alongado sendorotacionável no braço radial em torno de um segundo eixo geométrico que étransversal ao primeiro eixo geométrico para permitir que o item alongadomova-se para uma posição ereta; e a extremidade do braço sendo montadapara permitir o movimento do elemento alongado em torno de um terceiroeixo geométrico para uma segunda posição.
De acordo com um outro aspecto, a invenção baseia-se em umdispositivo de manipulaçãos de item alongado compreendendo uma baseadaptada para ser fixada em um acessório de fixação, um suporte do elementoalongado tendo um primeiro eixo geométrico, o suporte do elemento alongadocompreendendo um dispositivo de encaixe adaptado para encaixar um itemalongado e suportar o item alongado de maneira tal que ele fique paralelo aoprimeiro eixo geométrico e mover o item alongado para encaixe com osuporte do elemento alongado, em que o suporte do elemento alongado ésuportado da base para ser rotacionável em torno de um segundo eixogeométrico que é transversal ao primeiro eixo geométrico, por meio do que oitem alongado, quando suportado do suporte do elemento alongado, podemover-se entre uma posição vertical e uma posição substancialmentehorizontal, a base sendo móvel no acessório de fixação entre uma primeiraposição localizada em uma posição ereta desejada do item alongado e uma oumais posições fora da primeira posição, o dito suporte do elemento alongado.
De acordo com um recurso preferido da invenção, o acessóriode fixação compreende uma plataforma de perfuração que tem um mastro deperfuração que é associado com uma coluna de perfuração localizada em umfuro de sondagem e o item alongado compreende um comprimento de hasteda broca e em que o eixo geométrico vertical é substancialmente paralelo aoeixo geométrico da coluna de perfuração.
De acordo com um outro aspecto, a invenção baseia-se em umdispositivo de manipulação da haste da broca que, em uso, deve ser montadaem uma plataforma de perfuração adjacente a um mastro de perfuração que éassociado com uma coluna de perfuração localizada em um furo desondagem, o dispositivo de manipulação compreendendo uma base adaptadapara ser suportada pela plataforma de perfuração e um suporte do elementoalongado que tem um primeiro eixo geométrico e que tem um dispositivo deencaixe que é adaptado para encaixar um comprimento de haste da broca demaneira tal que o comprimento de haste da broca fique paralelo ao primeiroeixo geométrico e mover o comprimento de haste da broca longitudinalmentepara dentro e para fora do encaixe com o suporte do elemento alongado, osuporte do elemento alongado sendo suportado da base para ser rotacionávelem torno de um segundo eixo geométrico transversal ao primeiro eixogeométrico, por meio do que um comprimento de haste da broca, quandosuportado do suporte do elemento alongado, pode mover-se entre umaposição vertical e uma posição substancialmente horizontal, em que o eixogeométrico vertical é substancialmente paralelo ao eixo geométrico da colunade perfuração, a base sendo móvel em relação à plataforma de perfuraçãoquando o comprimento de haste da broca está na posição ereta entre umaprimeira posição, na qual o comprimento de haste da broca está emalinhamento substancial com a coluna de perfuração, e uma ou mais posiçõesfora da primeira posição.
De acordo com um outro aspecto, a invenção baseia-se em umsistema de perfuração compreendendo um mastro de perfuração que deve serassociado com a coluna de perfuração localizada em um furo de sondagem eum dispositivo de manipulação da haste da broca que, em uso, deve sermontado adjacente ao mastro de perfuração, o dispositivo de manipulaçãocompreendendo: uma base adaptada para ser suportada pela plataforma deperfuração; e um suporte do elemento alongado que tem um primeiro eixogeométrico e que tem um dispositivo de encaixe que é adaptado para encaixarum comprimento de haste da broca de maneira tal que o comprimento dehaste da broca fique paralelo ao primeiro eixo geométrico e mover ocomprimento de haste da broca longitudinalmente para dentro e para fora doencaixe com o suporte do elemento alongado; o suporte do elemento alongadosendo suportado da base para ser rotacionável em torno de um segundo eixogeométrico transversal ao primeiro eixo geométrico, por meio do que umcomprimento de haste da broca, quando suportado do suporte do elementoalongado, pode mover-se entre uma posição vertical e uma posiçãosubstancialmente horizontal; em que o eixo geométrico vertical ésubstancialmente paralelo ao eixo geométrico da coluna de perfuração; a basesendo móvel em relação ao mastro de perfuração quando o comprimento dehaste da broca está na posição ereta entre uma primeira posição na qual ocomprimento de haste da broca está em alinhamento substancial com a colunade perfuração e uma ou mais posições fora da primeira posição.
De acordo com um recurso preferido da invenção, o suporte doelemento alongado compreende um conjunto de elementos de fixação que émóvel para poder se encaixar fixadamente no comprimento de haste da brocae ser desencaixado do comprimento de haste da broca.
De acordo com um recurso preferido da invenção, o suporte doelemento alongado compreende adicionalmente uma extensão alongada, odispositivo de encaixe sendo montado na extensão para ser móvel ao longo daextensão na direção a favor e contra os elementos de fixação para causar omovimento do item alongado para encaixe com o suporte do elementoalongado respectivamente.
De acordo com um recurso preferido da invenção, o elementode encaixe inclui um dispositivo de fixação para permitir ao elemento deencaixe encaixar fixadamente o item alongado.
De acordo com um recurso preferido da invenção, o suporte doelemento alongado é rotacionável na base em torno do primeiro eixogeométrico, e o eixo geométrico central do comprimento de haste da brocaquando encaixado pelo suporte do elemento alongado fica espaçado doprimeiro eixo geométrico.
De acordo com um recurso preferido adicional da invenção, abase compreende um braço radial que suporta o suporte do elemento alongadoem direção a uma extremidade e que é adaptado para ser suportado na suaoutra extremidade pela plataforma de perfuração para ser rotacionável emtorno de um terceiro eixo geométrico que é substancialmente paralelo àcoluna de perfuração, em que a rotação do braço radial em torno do terceiroeixo geométrico causa o movimento do comprimento de haste da broca entrea primeira posição e uma ou mais posições sem ser a primeira posição.
De acordo com um outro aspecto, a invenção baseia-se em ummétodo de instalar comprimentos de uma haste da broca em uma coluna deperfuração associada com um mastro de perfuração compreendendo proverum manipulador que encaixa um comprimento de haste da broca localizadoperto do mastro de perfuração, encaixar o comprimento de haste da brocaintermediário ao seu comprimento, mover o comprimento de haste da brocaaxialmente de maneira tal que uma parte de extremidade fique encaixada porum suporte do elemento alongado, encaixar o suporte do elemento alongadocom a extremidade inferior, girar o comprimento de haste da broca em tornode um eixo geométrico que é transversal ao eixo geométrico do comprimentode haste da broca para uma posição ereta que é substancialmente paralela àcoluna de perfuração, mover o comprimento de haste da broca para umaposição na qual ele fica alinhado com a coluna de perfuração e localizar ocomprimento de haste da broca na coluna de perfuração.
De acordo com um outro aspecto, a invenção baseia-se em ummétodo de remover um comprimento de haste da broca de uma coluna deperfuração associada com um mastro de perfuração compreendendo proverum manipulador com um suporte do elemento alongado que encaixa ocomprimento mais superior da haste da broca da coluna de perfuração emuma posição voltada para a extremidade inferior do comprimento de haste dabroca, mover o comprimento de haste da broca para uma posição na qual elefica fora da coluna de perfuração e fica localizada adjacente a uma posiçãodesejada para o comprimento de haste da broca, girar o comprimento de hasteda broca em torno de um eixo geométrico que é transversal ao eixogeométrico do comprimento de haste da broca para uma posiçãosubstancialmente horizontal ao lado do mastro de perfuração, mover ocomprimento de haste da broca axialmente para fora de encaixe com o suportedo elemento alongado e desencaixar o comprimento de haste da broca domanipulador.
A invenção será mais bem entendida sob a luz da descriçãoseguinte de uma modalidade específica.
Descrição Resumida dos Desenhos
A descrição é feita com referência aos desenhos anexos, dos
quais:
A figura 1 é uma vista isométrica do manipulador da haste deacordo com a primeira modalidade associada com um mastro de perfuraçãono momento em que a haste foi inicialmente encaixada pelo dispositivo deencaixe;
A figura 2 é uma vista isométrica correspondente à figura 1,mostrando o dispositivo de encaixe no seu movimento ao longo do suporte doelemento alongado;
A figura 3 é uma vista isométrica correspondente às figuras 1 e2, mostrando o comprimento de haste da broca na sua posição final no suportedo elemento alongado;
A figura 4 é uma vista isométrica correspondente aos desenhosanteriores, ilustrando a haste sendo levantada do recipiente dearmazenamento;
A figura 5 é uma vista isométrica correspondente às ilustraçõesanteriores, ilustrando o comprimento de haste da broca quando levantada parasua posição ereta;
A figura 6 é uma vista isométrica, ilustrando o suporte doelemento alongado sendo pivotado em torno do braço radial em torno dosegundo eixo geométrico;
A figura 7 é uma vista isométrica superior da primeiramodalidade, ilustrando o braço radial em uma posição intermediária entresuas posições de carregamento e sua posição final;
A figura 8 é uma vista isométrica correspondente à figura 7,ilustrando o braço radial e a haste da broca na sua posição final no mastro deperfuração.Descrição Detalhada da Modalidade Específica
A modalidade está voltada para um dispositivo demanipulação de haste da broca que pode ser incorporado em uma plataformade perfuração, tanto como um acessório de fixação quanto como uma parteintegral da plataforma de perfuração. Tais plataformas de perfuração em geralcompreendem um mastro vertical 10 que estende-se para cima de uma mesade guia 12 (ver figuras 7 e 8) e que tem uma cabeça de acionamento (nãomostrada) que é móvel ao longo do mastro entre uma posição inferioradjacente à mesa de guia e uma posição levantada em direção à extremidadelivre do mastro. O mastro é pivotável na sua montagem em torno de um eixogeométrico transversal que é substancialmente contido no plano da mesa deguia. O movimento pivô do mastro é controlado e permite que o mastro adoteuma variedade de posições eretas que podem incluir a posição horizontal ouvertical para permitir que um furo de sondagem seja perfurado em qualquerângulo desejado.
A plataforma de perfuração é da modalidade que tipicamentedeve ser montada em um veículo (não mostrado). Em outras modalidades, aplataforma de perfuração pode ser transportada por um veículo e em seguidadeixada em uma posição estacionária quando desacoplada do veículo.Também em outras modalidades a plataforma de perfuração pode serconfigurada para ser portátil por si, por exemplo, da mesma maneira daplataforma de perfuração Mini Sonic®.
A cabeça de perfuração é provida com dispositivos que podemreceber e encaixar a extremidade superior da coluna de perfuração (nãomostrada) e podem aplicar uma força rotacional na coluna de perfuração parafazer com que ela gire dentro do furo de sondagem, por meio do que talrotação resulta na ação de corte pela broca de perfuração montada naextremidade inferior da coluna de perfuração. Além do mais, a cabeça deperfuração pode ter dispositivo para aplicar uma força descendente na colunade perfuração e é associada com uma fonte de ar comprimido para prover arcomprimido na broca de perfuração para facilitar a folga de penetração dasaparas do furo de sondagem e a operação de marteletes operados por fluidosque podem ser associados com a broca ou coluna de perfuração. Igualmente,em alguns casos, a cabeça da broca pode opcionalmente aplicar energiavibracional para processos de perfuração sônica, como é conhecido natecnologia.
A coluna de perfuração compreende diversos comprimentos dehaste da broca 21 que são conectados extremidade a extremidade, e onde ocomprimento de qualquer haste da broca individual é em geral, no máximo,igual à altura do mastro (por exemplo, aproximadamente seis metros).Durante uma operação de perfuração, quando a cabeça da broca atinge aextremidade inferior do mastro, a coluna de perfuração é retida no mastro e acabeça de acionamento é desconectada da coluna de perfuração para serlevantada até a extremidade superior do mastro. Um novo comprimento dehaste da broca é então levantado para a posição a fim de que a extremidadesuperior da haste da broca seguinte encaixe na cabeça da broca e aextremidade inferior da haste da broca fique livre. A cabeça da broca entãomove a haste da broca seguinte para baixo para encaixar a extremidadesuperior da coluna de perfuração. Uma vez que a haste da broca seguintetenha sido instalada, a operação de perfuração pode recomeçar até que acabeça da broca novamente atinja a extremidade inferior do mastro. Duranteatividades de perfuração de furos de sondagem profundos que podemestender-se por centenas de metros, é necessário localizar novoscomprimentos de haste da broca em uma coluna de perfuração em intervalosmuito regulares. E usual, que a plataforma de perfuração seja provida comuma zona de armazenamento 23 que pode acomodar os comprimentos dehaste da broca que vão ser usados, de maneira tal que eles fiquem dispostoshorizontalmente em um arranjo empilhado ao lado do mastro de perfuraçãono mesmo veículo ou, alternativamente, em um veículo estacionadolongitudinalmente à plataforma de perfuração, ou no terreno ao lado daplataforma de perfuração.
No passado, o método usual para levantar um novocomprimento de haste da broca do depósito para o mastro compreende montarum suporte em uma posição intermediária ao longo do comprimento de hasteda broca que conecta esse suporte em um cabo suportado por um guindastelocalizado na extremidade superior do mastro e em seguida levantar ocomprimento de haste da broca para a posição. Isto exige intervenção manualextensiva por um elemento do pessoal da plataforma de perfuração, queprecisa suportar e guiar a extremidade mais inferior do comprimento de hasteda broca à medida que o comprimento de haste da broca vai sendo levantadopara a posição. Além do mais, este processo exige coordenação conjunta doelemento da equipe que guia a extremidade e o outro elemento da equipe quecontrola o guindaste. No processo inverso de remoção dos comprimentos dehaste da broca, quantidades similares de mão de obra são necessárias paracontrolar a combinação da haste da broca e o cabo do guindaste. E algumasvezes durante a elevação da coluna de perfuração, torna-se necessárioremover regularmente os comprimentos de haste da broca da coluna deperfuração e localizar esses comprimentos em uma prateleira dearmazenamento vertical localizado ao lado do mastro que pode ser tantolocalizada no mesmo veículo quanto na plataforma de perfuração, ou emalgum outro veículo adjacente, ou no terreno ao lado da plataforma deperfuração.
E um objetivo do dispositivo de manipulação de haste da brocade acordo com as modalidades aqui descrita permitir que hastes de brocasejam pegas de uma zona de armazenamento 23 localizada em proximidadeimediata com o mastro da plataforma de perfuração e distribuídos na posiçãoem alinhamento com a coluna de perfuração localizada no furo de sondagemsem a necessidade de um elemento da equipe manipular e suportar a haste dabroca no seu movimento entre a zona de armazenamento 23 e a coluna deperfuração, e sem o uso de um cabo de guindaste. O dispositivo demanipulação de haste da broca de acordo com as modalidades aqui descritaspermite que, uma vez que o comprimento de haste da broca esteja na posição,a cabeça de acionamento que suporta a extremidade superior da coluna deperfuração pode ser encaixada na extremidade superior do comprimento dehaste da broca para permitir que o comprimento de haste da broca então sejaabaixado para encaixe com a extremidade superior da coluna de perfuração.
O dispositivo de manipulação da haste da broca de acordo coma modalidade ilustrada compreende um braço radial lie um suporte doelemento alongado 13. O suporte do elemento alongado 13 tem um primeiroeixo geométrico X e uma extensão alongada 17. A extensão alongada estende-se até um lado do suporte do elemento alongado 13 e é substancialmentecoincidente com o primeiro eixo geométrico X. O suporte do elementoalongado compreende um mecanismo de retenção, tal como um par degrampos 15, que pode ser espaçado longitudinalmente ao longo de um eixogeométrico paralelo ao primeiro eixo geométrico, e cada grampo compreendeum par de elementos de fixação que são móveis na direção a favor e contraum do outro de maneira tal que eles encaixem e retenham as paredes lateraisde um comprimento de haste da broca, e por meio do que, quando umcomprimento de haste da broca é suportado do suporte do elemento alongado13, ele seja suportado para ficar paralelo e espaçado lateralmente do primeiroeixo geométrico X.
O suporte do elemento alongado 13 também inclui umelemento de encaixe 19 que é suportado de forma deslizante no elemento deextensão 17 para ser móvel em uma direção paralela ao primeiro eixogeométrico X. O elemento de encaixe 19 compreende um mecanismo deretenção adicional, tal como um grampo, que é operável para permitir que eleseletivamente encaixe e retenha um comprimento de haste da broca.
O suporte do elemento alongado 13 é montado em umaextremidade do braço radial Ilea outra extremidade do braço radial émontada no mastro de perfuração, ou adjacente a ele. O suporte do elementoalongado é rotacionável no braço radial em torno de um segundo eixogeométrico Y que é transversal ao primeiro eixo geométrico e quecompreende um eixo geométrico longitudinal do braço radial. A extremidadedo braço radial 11 é também capaz de movimento pivô em relação àplataforma de perfuração em torno de um terceiro eixo geométrico Z que ésubstancialmente paralelo ao eixo geométrico do mastro de perfuração eassim à coluna de perfuração. A faixa de movimento pivô do braço radial emtorno deste terceiro eixo geométrico na plataforma de perfuração éaproximadamente 270°.
Um primeiro acionamento mecânico é provido entre o braçoradial Ileo suporte do elemento alongado 13 para permitir rotação dosuporte do elemento alongado 13 em torno do primeiro eixo geométrico e umsegundo acionamento mecânico é provido entre o braço radial Ileo suportedo elemento alongado 13 para causar rotação do suporte do elementoalongado 13 em torno do segundo eixo geométrico, ao passo que um terceiroacionamento mecânico é provido para permitir a rotação do braço radial emtorno do terceiro eixo geométrico. O acionamento mecânico pode ter qualquerforma de acionamento, e pode incluir uma fonte de acionamento hidráulica,pneumática, elétrica, mecânica ou similares.
O dispositivo de manipulação da haste do pistão de acordocom a modalidade deve encaixar comprimentos de haste da broca 21 que sãoacomodados na zona de armazenamento 23 que fica localizada em um lado domastro de perfuração 10. A zona de armazenamento 23 pode ser acomodadasobre o veículo 20 que suporta a plataforma de perfuração ou sobre um outroveículo 20, ou suportado sobre o terreno ou qualquer outra estrutura adequadaem proximidade imediata com o mastro de perfuração 10.
A zona de armazenamento 23 é definida por qualquer tipoconhecido de mecanismo de armazenamento, tal como um conjunto deelementos em forma de U espaçados longitudinalmente 25. O conjunto deelementos em forma de U espaçados longitudinalmente 25 pode girar emtorno de um eixo geométrico que fica localizado abaixo dos elementos emforma de U e que é paralelo ao eixo geométrico longitudinal doscomprimentos da haste acomodados na zona de agente de modificação dareologia e paralelos ao primeiro eixo geométrico X quando o suporte doelemento alongado fica localizado próximo à zona de armazenamento e aextensão sobrepõe os comprimentos de haste da broca nele. O suportepivotável permite que o conjunto de elementos em forma de U seja tombadopara fazer com que os comprimentos de haste da broca fiquem posicionadosprontos para encaixe com o suporte do elemento alongado 13.
Em operação, o dispositivo de manipulação da haste da brocade acordo com a modalidade ilustrada pode encaixar um comprimento dehaste da broca 21 na zona de armazenamento 23, localizar o comprimento dehaste da broca no suporte do elemento alongado 13, levantar o comprimentode haste da broca da zona de armazenamento 23 e em seguida mover-se para aposição no mastro 10 de maneira tal que ele fique em alinhamento como acoluna de perfuração mostrada na figura 8. Para realizar esta ação, o braçoradial 11 é forçado inicialmente a girar de uma posição próxima ao mastro 10em torno do terceiro eixo geométrico Z até que o suporte alongado fiquedisposto adjacente a uma extremidade dos comprimentos de haste da brocalocalizados na zona de armazenamento 23.
O suporte do elemento alongado é então impelido a girar emtorno do segundo eixo geométrico Y de maneira tal que o primeiro eixogeométrico X do suporte do elemento alongado 13 fique substancialmenteparalelo aos eixos geométricos longitudinais dos comprimentos das hastes debroca 21 armazenados na zona de armazenamento 23. O suporte do elementoalongado é então impelido a girar em torno do primeiro eixo geométrico X demaneira tal que a extensão alongada 17 fique disposta bem próxima aoscomprimentos das hastes de broca na zona de armazenamento.
O dispositivo de encaixe 19 é então impelido a mover-selongitudinalmente ao longo da extensão alongada 17 em direção àextremidade externa da extensão alongada 17 e o grampo adicional dodispositivo de encaixe 19 é ativado para ficar encaixado com umcomprimento de haste da broca 21.
O elemento de encaixe 19 move-se então longitudinalmente aolongo da extensão longitudinal 17 na direção do suporte do elementoalongado 13, mostrado nas figuras 2 e 3, de maneira tal que o comprimento dehaste da broca 21 entre em encaixe com os elementos de fixação encaixadosno comprimento de haste da broca 21, mostrado na figura 3.
Uma vez que o comprimento de haste da broca 21 estejaencaixado pelo suporte do elemento alongado 13, ele é impelido a girar emtorno do segundo eixo geométrico Y para fazer com que o comprimento dehaste da broca 21 seja levantado de sua posição substancialmente paralela nazona de armazenamento 23, mostrado na figura 4. Em seguida, ele move-sefinalmente para uma posição ereta, mostrada na figura 5, na qual ele ficalocalizado em uma posição substancialmente vertical ao lado do mastro 10 esubstancialmente paralela ao mastro 10.
Conforme representado nas diferentes posições nas figuras 5 e6, o suporte do elemento alongado 13 (e a haste da broca retida) é entãoimpelido a rotacionar no braço radial 11 em torno do primeiro eixogeométrico X. Por causa do deslocamento transversal do primeiro eixogeométrico X do eixo geométrico central do comprimento de haste da broca21, o comprimento de haste da broca 21 é impelido a girar em torno de umaextremidade do braço radial 11 para ficar localizado em uma posição na qualele pode ser facilmente localizado em alinhamento com a coluna deperfuração.
O braço radial 11 é então impelido a girar em torno do terceiroeixo geométrico Y, mostrado nas figuras 7 e 8, para colocar o comprimentode haste da broca 21 em alinhamento com a coluna de perfuração. Nestaposição final, a cabeça de acionamento (não mostrada) da plataforma deperfuração pode ser encaixada na extremidade superior do comprimento dehaste da broca 21 para permitir que ela seja encaixada em uma coluna deperfuração que fica localizada na base do mastro. No encaixe do comprimentode haste da broca 21 com a coluna de perfuração, o encaixe de fixação pormeio de grampos 15 pode ser bambeado para permitir que o comprimento dehaste da broca 21 mova-se deslizavelmente através dos elementos de fixação15, sendo ainda limitados aí de forma tal que mantenham o alinhamento docomprimento de haste da broca 21 no seu movimento para um encaixe com acoluna de perfuração.
A fim de remover um comprimento de haste da broca 21 deuma coluna de perfuração, o braço radial 11 é inicialmente impelido a girar nomastro 10 em torno do terceiro eixo geométrico Z até que o grampo 15 fiqueem encaixe com o comprimento de haste da broca. Os grampos são entãoencaixados no comprimento de haste da broca. O braço radial 11 é entãoimpelido a girar no mastro 10 em torno do terceiro eixo geométrico Z paracolocar a extremidade externa do braço radial próxima à zona dearmazenamento 23.
O suporte do elemento alongado 13 é impelido a girar no braçoradial 11 em torno do primeiro eixo geométrico X de maneira tal que ocomprimento de haste da broca suportado aí fique localizado mais próximo dazona de armazenamento 23. O suporte do elemento alongado 13 é entãoimpelido a girar no braço radial 11 em torno do segundo eixo geométrico Yaté que o comprimento de haste da broca fique localizado acima e paraleloaos comprimentos de haste da broca já acomodados na zona dearmazenamento.
O elemento de encaixe 19 move-se então ao longo doelemento de extensão 17 e seu grampo adicional encaixa-se no comprimentode haste da broca enquanto o grampo 15 é desencaixado dele. Com omovimento do elemento de encaixe 19 ao longo do elemento de extensão 17para fora do braço radial, o comprimento de haste da broca fica localizadodiretamente acima dos comprimentos de haste da broca acomodados na zonade armazenamento e, mediante liberação do grampo adicional, o comprimentode haste da broca é depositado na zona de armazenamento 23.
Deve-se perceber que é um recurso da presente invenção que azona de armazenamento 23 possa ser acomodada sobre um corpo decaminhão 20, reboque ou um veículo similar que pode ficar localizado emqualquer posição na faixa de movimento de 2700 do braço radial no mastro 10.
A presente invenção não deve ser limitada no escopo pelamodalidade específica aqui descrita. A modalidade tem o propósito deexemplificação apenas. Recursos e métodos funcionalmente equivalentesestão claramente de acordo com o escopo da invenção aqui descrita.
Claims (21)
1. Manipulador para um item alongado, caracterizado pelo fatode que compreende:um braço que é adaptado para ser suportado em umaextremidade;a outra extremidade do braço provendo um suporte doelemento alongado para receber um item alongado e movê-lo axialmente deuma primeira posição ao longo de um primeiro eixo que é paralelo ao itemalongado para encaixe com o suporte do elemento alongado;o suporte do elemento alongado sendo rotacionável no braçoradial em torno de um segundo eixo que é transversal ao primeiro eixo parapermitir que o item alongado mova-se para uma posição ereta; ea uma extremidade do braço sendo montada para permitir omovimento do elemento alongado em torno de um terceiro eixo para umasegunda posição.
2. Meio de manipulação de item alongado, caracterizado pelofato de que compreende uma base adaptada para ser fixada em umainstalação;um suporte do elemento alongado que tem um primeiro eixo;o suporte do elemento alongado compreendendo um meio deencaixe adaptado para encaixar um item alongado e suportar o item alongadode maneira tal que ele fique paralelo ao primeiro eixo e para mover o itemalongado para encaixe com o suporte do elemento alongado;em que o suporte do elemento alongado é suportado da basepara ser rotacionável em torno de um segundo eixo que é transversal aoprimeiro eixo, por meio do que o item alongado, quando suportado do suportedo elemento alongado, pode mover-se entre uma posição vertical e umaposição substancialmente horizontal;a base sendo móvel na instalação entre uma primeira posiçãolocalizada em uma posição ereta desejada do item alongado e uma ou maisposições afastadas da primeira posição, o dito suporte do elemento alongado.
3. Meio de manipulação de item alongado de acordo com areivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a instalação compreende umequipamento de perfuração que tem um mastro de perfuração que é associadocom uma coluna de perfuração localizada em um furo de sondagem e o itemalongado compreende um comprimento da haste da perfuração e em que oeixo vertical é substancialmente paralelo ao eixo da coluna de perfuração.
4. Meio de manipulação de haste da perfuração que, em uso, épara ser montado adjacente a um mastro de perfuração que é associado comuma coluna de perfuração localizada em um furo de sondagem, caracterizadopelo fato de que compreende:uma base adaptada para ser suportada pelo equipamento deperfuração; eum suporte do elemento alongado que tem um primeiro eixo eque tem um meio de encaixe que é adaptado para encaixar um comprimentoda haste da perfuração de maneira tal que o comprimento da haste daperfuração fique paralelo ao primeiro eixo e mover o comprimento da hasteda perfuração longitudinalmente na direção a favor e contra o encaixe com osuporte do elemento alongado;o suporte do elemento alongado sendo suportado da base paraser rotacionável em torno de um segundo eixo transversal ao primeiro eixo,por meio do que um comprimento da haste da perfuração, quando suportadodo suporte do elemento alongado, pode mover-se entre uma posição vertical euma posição substancialmente horizontal;em que o eixo vertical é substancialmente paralelo ao eixo dacoluna de perfuração;a base sendo móvel em relação ao mastro de perfuraçãoquando o comprimento da haste da perfuração está na posição ereta entre umaprimeira posição na qual o comprimento da haste da perfuração está emalinhamento substancial com a coluna de perfuração e uma ou mais posiçõesafastadas da primeira posição.
5. Meio de manipulação da haste da perfuração de acordo coma reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o suporte do elementoalongado compreende um conjunto de elementos de fixação que é móvel parapoder encaixar fixadamente o comprimento da haste da perfuração e poderdesencaixar do comprimento da haste da perfuração.
6. Meio de manipulação de haste da perfuração de acordo coma reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que o suporte do elementoalongado compreende adicionalmente uma extensão alongada, o meio deencaixe sendo montado na extensão para ser móvel ao longo da extensão a nadireção a favor e na direção contra os elementos de fixação para fazer comque o movimento do item alongado encaixe com o suporte do elementoalongado, respectivamente.
7. Meio de manipulação de haste da perfuração de acordo coma reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o elemento de encaixe incluium meio de fixação para permitir que o elemento de encaixe, encaixefixadamante o item alongado.
8. Meio de manipulação de haste da perfuração de acordo comqualquer uma das reivindicações 4 a 7, caracterizado pelo fato de que osuporte do elemento alongado é rotacionável na base em torno do primeiroeixo e em que o eixo central do comprimento da haste da perfuração, quandoencaixado pelo suporte do elemento alongado, fica espaçado do primeiro eixo.
9. Meio de manipulação de haste da perfuração de acordo comqualquer uma das reivindicações 4 a 8, caracterizado pelo fato de que a basecompreende um braço radial que suporta o suporte do elemento alongado emdireção a uma extremidade e que é adaptado para ser suportado na sua outraextremidade para ser rotacionável em torno de um terceiro eixo que ésubstancialmente paralelo à coluna de perfuração, em que a rotação do braçoradial em torno do terceiro eixo causa o movimento do comprimento da hasteda perfuração entre a primeira posição e uma ou mais posições afastadas daprimeira posição.
10. Sistema de perfuração, caracterizado pelo fato decompreender um mastro de perfuração que deve ser associado com a colunade perfuração localizada em um furo de sondagem e um meio de manipulaçãoda haste da perfuração que, em uso, deve ser montado adjacente ao mastro deperfuração, em que o meio de manipulação compreende:uma base adaptada para ser suportada pelo equipamento deperfuração; eum suporte do elemento alongado que tem um primeiro eixo eque tem um meio de encaixe que é adaptado para encaixar um comprimentoda haste da perfuração de maneira tal que o comprimento da haste daperfuração fique paralelo ao primeiro eixo e mover o comprimento da hasteda perfuração longitudinalmente para dentro e para fora do encaixe com osuporte do elemento alongado;o suporte do elemento alongado sendo suportado da base paraser rotacionável em torno de um segundo eixo transversal ao primeiro eixo,por meio do que um comprimento da haste da perfuração, quando suportadodo suporte do elemento alongado, pode mover-se entre uma posição vertical euma posição substancialmente horizontal;em que o eixo vertical é substancialmente paralelo ao eixo dacoluna de perfuração;a base sendo móvel em relação ao mastro de perfuraçãoquando o comprimento da haste da perfuração está na posição ereta entre umaprimeira posição na qual o comprimento da haste da perfuração está emalinhamento substancial com a coluna de perfuração e uma ou mais posiçõesafastadas da primeira posição.
11. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 10,caracterizado pelo fato de que o suporte do elemento alongado compreendeum conjunto de elementos de fixação que é móvel para poder encaixarfixadamente o comprimento da haste da perfuração e ser desencaixado docomprimento da haste da perfuração.
12. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 11,caracterizado pelo fato de que o suporte do elemento alongado compreendeadicionalmente uma extensão alongada, o meio de encaixe sendo montado naextensão para ser móvel ao longo da extensão na direção a favor e contra oselementos de fixação para causar o movimento do item alongado para encaixecom o suporte do elemento alongado, respectivamente.
13. Sistema de perfuração de acordo com a reivindicação 12,caracterizado pelo fato de que o elemento de encaixe inclui um meio defixação para permitir que o elemento de encaixe, encaixe fixadamente o itemalongado.
14. Sistema de perfuração de acordo com qualquer uma dasreivindicações 10 a 13, caracterizado pelo fato de que o suporte do elementoalongado é rotacionável na base em torno do primeiro eixo e em que o eixocentral do comprimento da haste da perfuração, quando encaixado pelosuporte do elemento alongado, fica espaçado do primeiro eixo.
15. Sistema de perfuração de acordo com qualquer uma dasreivindicações 10 a 14, caracterizado pelo fato de que, a base compreende umbraço radial que suporta o suporte do elemento alongado em direção a umaextremidade e que é adaptado para ser suportado na sua outra extremidadepara ser rotacionável em torno de um terceiro eixo que é substancialmenteparalelo à coluna de perfuração, em que a rotação do braço radial em torno doterceiro eixo causa o movimento do comprimento da haste da perfuração entrea primeira posição e uma ou mais posições afastadas da primeira posição.
16. Método para instalar comprimentos de uma haste daperfuração em uma coluna de perfuração associada com um mastro deperfuração, caracterizado pelo fato de que compreende prover ummanipulador que encaixa um comprimento da haste da perfuração localizadaao lado do mastro de perfuração, encaixando o comprimento da haste daperfuração intermediário ao seu comprimento, mover o comprimento da hasteda perfuração axialmente de maneira tal que uma porção de extremidade fiqueencaixada por um suporte do elemento alongado, encaixar o suporte doelemento alongado com a extremidade inferior, girar o comprimento da hasteda perfuração em torno de um eixo que é transversal ao eixo do comprimentoda haste da perfuração para uma posição ereta que é substancialmente paralelaà coluna de perfuração, mover o comprimento da haste da perfuração parauma posição na qual ela fica alinhada com a coluna de perfuração e localizaro comprimento da haste da perfuração na coluna de perfuração.
17. Método para remover um comprimento de haste daperfuração de uma coluna de perfuração associada com um mastro deperfuração, caracterizado pelo fato de que compreende prover ummanipulador que tem um suporte do elemento alongado que encaixa ocomprimento mais superior da haste da perfuração da coluna de perfuraçãoem uma posição voltada para a extremidade inferior do comprimento da hasteda perfuração, mover o comprimento da haste da perfuração para uma posiçãona qual ela fica afastada da coluna de perfuração e fique localizada adjacentea uma posição desejada do comprimento da haste da perfuração, girar ocomprimento da haste da perfuração em torno de um eixo que é transversal aoeixo do comprimento da haste da perfuração para uma posiçãosubstancialmente horizontal ao lado do mastro de perfuração, mover ocomprimento da haste da perfuração axialmente para fora de encaixe com osuporte do elemento alongado e desencaixar o comprimento da haste daperfuração do manipulador.
18. Meio de manipulação de haste da perfuração, caracterizadopelo fato de que é substancialmente da maneira aqui descrita com referênciaaos desenhos anexos.
19. Sistema de perfuração, caracterizado pelo fato de que ésubstancialmente da maneira aqui descrita com referência aos desenhosanexos.
20. Método para instalar comprimentos de uma haste daperfuração em uma coluna de perfuração associada com um mastro deperfuração, caracterizado pelo fato de que é substancialmente da maneira aquidescrita com referência aos desenhos anexos.
21. Método para remover um comprimento de haste daperfuração de uma coluna de perfuração associada com um mastro deperfuração, caracterizado pelo fato de que é substancialmente da maneira aquidescrita com referência aos desenhos anexos.
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