BRPI0710493A2 - ferramenta de direção - Google Patents

Abstract

<B>FERRAMENTA DE DIREçãO<D>. A presente invenção refere-se a uma ferramenta de direção para uso na perfuração de um poço, compreendendo um alojamento tubular, um dispositivo de atuação da ferramenta sustentado de forma móvel no interior do alojamento, uma pluralidade de dispositivos de direção atuados de modo hidráulico espaçados de modo circunferencial em torno do alojamento e um sistema de controle hidráulico interposto entre o dispositivo de atuação da ferramenta e os dispositivos de direção, para converter um movimento de atuação do dispositivo de atuação da ferramenta na atuação independente dos dispositivos de direção.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "FERRAMEN-TA DE DIREÇÃO".Campo da Técnica

Uma ferramenta de direção para uso na perfuração de um poço.

Antecedentes da Invenção

Na perfuração vertical, um objetivo típico é perfurar um poçoconsistentemente vertical de maneira a minimizar o número e a magnitudede desvios involuntários do poço do sentido vertical. Na perfuração direcio-nal, um objetivo típico é perfurar um poço ao longo de um trajeto ou trajetospré-determinados para alcançar o alvo na subsuperfície de maneira a mini-mizar o número e a magnitude dos desvios involuntários e outras alteraçõesinvoluntárias do poço.

Em qualquer caso é desejável possuir habilidade para controlara direção de sondagem enquanto se perfura, já que a existência de mudan-ças de direção involuntárias dificulta a perfuração e a conclusão, podendoelevar o tempo necessário à perfuração e à conclusão do poço.

As mudanças de direção involuntárias em um poço podem de-correr das ditas causas, como as características da formação a ser perfura-da, as características da coluna de perfuração ou aos fenômenos como mar-cha da broca e torque reativo. O poço resultante pode exibir curvatura ouespiralamento, pode incluir pernas de cão e/ou rasgos de chaveta, e podeprovocar o aumento de resistência e torque na coluna de perfuração, falhasda coluna de perfuração e problemas de produção. O poço pode tambémperder o alvo da subsuperfície pretendida.

Diversas opções estão disponíveis para fornecer a capacidadede direção para a ferramenta de perfuração durante a perfuração na tentati-va de assegurar retidão e/ou a direção desejada do poço.

Nas aplicações de perfuração direcionais, uma primeira opção éfixar um motor de perfuração curvo ou de alojamento curvo poço abaixo atéo final da coluna de perfuração como uma ferramenta de direção. Quando adireção é exigida (como, por exemplo, para corrigir os efeitos de uma mu-dança de direção involuntária), a coluna de perfuração pode ser impedida degirar, e o motor de perfuração pode ser apontado na direção desejada e ope-rado para perfuração e direcionamento em um modo de "perfuração desli-zante". Quando o direcionamento não é necessário, a coluna de perfuraçãoe o motor de perfuração podem ser girados juntos em um modo de "perfura-ção rotativa". Uma vantagem da primeira opção é a relativa simplicidade.Uma desvantagem desta primeira opção é que o direcionamento só é possí-vel no modo de perfuração deslizante. A segunda desvantagem a esta pri-meira opção é que a retidão do poço no modo de perfuração rotativa podeser comprometida pela presença do motor de perfuração curvo.

Uma segunda opção para o direcionamento nas aplicações deperfuração direcional é o uso de um sistema de perfuração "rotativo passívelde orientação" como ferramenta de direção. Em um sistema de perfuraçãorotativo passível de orientação, a coluna de perfuração pode ser girada en-quanto a ferramenta de direção está sendo direcionada, sendo apontada ou sendo impulsionada na direção desejada, de modo direto ou indireto, pelodispositivo de direção ou dispositivos de direção. Um sistema de perfuraçãorotativo passível de orientação pode incluir um componente que não é rotati-vo em relação à coluna de perfuração, a fim de fornecer um ponto de refe-rência para a direção desejada e um local de montagem para o dispositivoou dispositivos de direção. Como alternativa, um sistema de perfuração rota-tivo passível de orientação pode apresentar "rotação plena".

Uma vantagem dos sistemas de perfuração rotativo passíveisde orientação é o fato de que podem fornecer uma relativa precisão de dire-cionamento. Uma desvantagem dos sistemas de perfuração rotativo passí- veis de orientação é que tendem a ser aparelhos relativamente caros e com-plexos, devido em parte à necessidade de se determinar as orientações edireções em três dimensões para as aplicações de perfuração direcional.

A Patente US N° 5.168.941 (Krueger et al) descreve um siste-ma de perfuração que inclui uma bandeja com elementos de transmissão de força retráteis e extensíveis que são atuados em resposta aos dados de po-sição emitidos pelos sensores. Os elementos de transmissão de força e oselementos de pressão são atuados de modo hidráulico por meio de válvulasde controle operadas eletricamente, usando fluido de perfuração como ofluido hidráulico. A pressão de atuação é gerada pela criação de regimes defluidos de perfuração de alta e baixa pressão durante o uso de estrangulado-res, seja na ferramenta ou no poço.

A Patente US 5.603.386 (Webster) descreve um sistema deperfuração que inclui uma bandeja com lâminas estabilizadoras extensíveise retráteis. O sistema pode ser usado para controle vertical do poço. Quandousado nas aplicações de controle vertical do poço, as lâminas estabilizado-ras são atuadas de modo hidráulico em resposta ao movimento dos senso-res de rolamentos de esfera que formam um enlace em um "solenóide hi-dráulico", quando a ferramenta se desvia da vertical. Um sistema de válvulaspiloto é atuado pelo solenóide hidráulico a fim de estender ou retrair as lâmi-nas estabilizadoras. A pressão de atuação é gerada por meio de uma bom-ba.

Para as aplicações de perfuração vertical, inúmeras opções pa-ra as ferramentas de direção na técnica anterior para o fornecimento de umafotopolímero durante a perfuração vertical de um poço.

A Patente US N° 2.075.064 (Schumacher et al) descreve umaferramenta de direção para uso na perfuração rotativa que inclui um pêndulosuspenso livre montado em um tambor, uma placa de fechamento posicio-nada na extremidade inferior do pêndulo, e uma pluralidade de portas deliberação associadas à placa de fechamento. Em operação, o desvio da co-luna de perfuração da vertical resulta no bloqueio da porta de liberação adja-cente até o lado baixo do poço, e como conseqüência, o fluido de perfuraçãoque escoa através do tambor é, de preferência, direcionado em oposição aolado elevado do poço para exercer uma força de modo a direcionar a colunade perfuração de volta ao sentido vertical.

A Patente US N° 2.153.680 (Schumacher et al) descreve umaferramenta de direção para uso na perfuração rotativa em que uma plurali-dade de passagens de liberação é associada aos anéis de vedação localiza-dos na superfície externa de um pêndulo montado em um tambor. Em ope-ração, o desvio da coluna de perfuração da vertical resulta que, os anéis devedação vedam as passagens de liberação adjacentes ao lado baixo do po-ço, o que faz com que o fluido de liberação que passa através do tamborseja direcionado em oposição ao lado alto do poço para exercer uma forçade modo a direcionar a coluna de perfuração de volta ao sentido vertical.

A Patente US N0 3.141.512 (Gaskell et al) descreve uma ferra-menta de direção para uso na perfuração deslizante em que um pêndulo emum invólucro é associado com uma pluralidade de potenciômetros. Em ope-ração, o desvio da coluna de perfuração da vertical induz a geração de si-nais de controle pelos potenciômetros, os quais, por sua vez, atuam umaválvula de controle eletro-hidráulico, o que resulta na energização de um oumais pistões localizados no invólucro, e articula uma seção inferior do invó-lucro em relação a uma seção superior do invólucro, para alinhar a seçãoinferior do invólucro com o pêndulo. Os pistões são atuados de modo hidráu-lico usando óleo como fluido hidráulico, sendo esse óleo pressurizado poruma bomba.

A Patente US N0 3.243.001 (Vincent) descreve uma ferramentade direção para uso na perfuração rotativa que inclui um pêndulo em um alo-jamento com um anel em sua extremidade mais baixa, o qual opera paraexpor de modo seletivo ou bloquear uma pluralidade de portas que estãolocalizadas adjacente à extremidade inferior do pêndulo durante a passagemdo fluido de perfuração através do alojamento. As portas se comunicam comuma pluralidade de condutos e pistões, e cada conduto é fornecido com umorifício para fornecer uma queda de pressão no conduto. Em operação, odesvio da coluna de perfuração da vertical induz ao bloqueio da porta ouportas adjacentes ao lado alto do poço pelo anel, e a expor a porta ou portasadjacentes ao lado baixo do poço. A exposição da porta ou portas no ladobaixo do poço resulta na atuação do fluido de perfuração do pistão associa-do com a porta que, por sua vez, faz com que o pistão exerça uma força nainterior do alojamento de modo a articular a coluna de perfuração em relaçãoao alojamento, afastando-se do lado baixo do poço.

A Patente US N0 3.637.032 (Jeter) e a Patente US N0 Re.29.526 (Jeter) descreve uma ferramenta de direção para uso na perfuraçãorotativa que inclui um inclinômetro de pêndulo e um compasso como meiossensores de direção, os quais são montados em um alojamento e juntos gi-ram em relação à coluna de perfuração na velocidade da coluna de perfura-ção e em sentido oposto, a fim de manter os meios sensores de direçãosubstancialmente não rotativos em relação à terra. Em operação, o desvioda coluna de perfuração, seja na vertical, seja no azimute, resulta na atua-ção de um ou mais mecanismos de válvulas, induzindo a inflação seletiva debalões pelo fluido de perfuração e a extensão de estrias para exercer umaforça lateral no broca de perfuração de modo a pressionar a coluna de perfu-ração de volta ao curso.

A Patente US N0 5.314.030 (Peterson et al) descreve uma fer-ramenta de direção para uso na perfuração rotativa que inclui um pêndulooscilante que é montado em um eixo de perfuração rotativo. O pêndulo écontido, de modo que só pode oscilar em um único plano. Em operação, odesvio da coluna de perfuração da vertical resulta em desvio semelhante dopêndulo oscilante. A relação da amplitude e da fase das oscilações do pên-dulo em relação à posição angular do eixo de perfuração é percebida por umtransdutor para produzir sinais de controle. Os sinais de controle são usadospara regular os jatos de fluidos oriundos do broca de perfuração, fornecendofluxo preferencial para guiar o broca de perfuração de volta para o curso ver-tical.

O sistema de perfuração AutoTrak (TM)1 desenvolvido por Ba-ker Hughes INTEQ, é um sistema de direcionamento automatizado para usona perfuração deslizante para poços de perfuração vertical. Espera-se que osistema AutoTrak (TM), portanto, seja usado em associação a um motor deperfuração. O sistema AutoTrak (TM) inclui três calços estabilizadores retrá-teis e extensíveis, inclinômetros, microprocessadores e bombas hidráulicasinternas. Em operação, o desvio da coluna de perfuração de uma orientaçãodesejada é percebido pelos inclinômetros e resulta na ativação das bombashidráulicas. Os sinais provenientes dos inclinômetros são fornecidos aos mi-croprocessadores, os quais calculam a força necessária para se superar odesvio. As bombas hidráulicas, em seguida, transmitem uma força de exten-são a um ou mais calços estabilizadores a fim de direcionar a coluna de per-furação de volta à orientação desejada. O sistema de perfuração VertiTrak(TM)1 também desenvolvido por Baker Hughes INTEQ, é um sistema de di-recionamento automatizado para uso na perfuração rotativa para perfurarpoços verticais. O sistema PowerDrive (TM) é um sistema plenamente rotati-vo passível de orientação. O sistema PowerDrive (TM) inclui uma unidade deinclinação com calços extensíveis e retráteis. A unidade de inclinação giracom a coluna de perfuração. A extensão e a retração dos calços são sincro-nizadas com a rotação da coluna de perfuração, de modo que os calços se-jam estendidos e retraídos em uma orientação rotativa consistente. A exten-são e a retração dos calços são controladas pela unidade de controle, a qualcontém sensores e dispositivos eletrônicos com fonte de alimentação auto-mática. A unidade de controle é uma "plataforma estabilizada por rolo", aqual mantém uma orientação constante girando em relação à coluna de per-furação. O sistema de perfuração PowerV (TM), também desenvolvida pelaSchlumberger, é uma versão do sistema PowerDrive (TM) que foi adaptadopara uso nas aplicações de perfuração verticais.

Ainda permanece a necessidade de uma ferramenta de direçãoque seja de construção e manutenção relativamente fácil, e que seja de sim-pies operação. Permanece a necessidade de uma ferramenta de direçãoque não exija sensores elétricos ou válvulas de operação elétrica a fim derealizar a função de direcionamento. Ainda permanece a necessidade deuma ferramenta de direção que possa ser adaptada para uso em perfuraçãorotativa ou perfuração deslizante.

Sumário da Invenção

A presente invenção é uma ferramenta de direção para uso emum poço. A ferramenta de direção é uma ferramenta que não exige sensoreselétricos ou válvulas de operação elétrica.

A ferramenta de direção pode ser usada para perfurar poçosverticais ou poços não verticais. Em uma modalidade preferencial, a ferra-menta de direção é configurada para uso na perfuração de poços verticais.

Pretende-se que a ferramenta de direção seja incorporada emuma coluna de perfuração. A ferramenta de direção pode ser incorporadaem diversas configurações distintas, dependendo da aplicação da perfuração.

Em uma primeira configuração, a ferramenta de direção é adap-tada para ser configurada como um componente de um motor de perfuração,a fim de fornecer capacidade de direcionamento ao motor de perfuração. Emuma segunda configuração, a ferramenta de direção é adaptada como umcomponente de um sistema de perfuração rotativo passível de orientação dotipo em que o mecanismo de direcionamento é conectado de modo rotativo àcoluna de perfuração. Em uma terceira configuração, a ferramenta de dire-ção é adaptada como componente de um sistema de perfuração plenamenterotativo passível de orientação do tipo em que um mecanismo de perfuraçãoé conectado à coluna de perfuração, de modo que o mecanismo de perfura-ção gira com a coluna de perfuração. Nas modalidades preferenciais, a fer-ramenta de direção é adaptada para ser configurada como um componentede um motor de perfuração.

Em todas as configurações da ferramenta de direção, a ferra-menta de direção compreende um alojamento tubular, um dispositivo de atu-ação da ferramenta, uma pluralidade de dispositivos de direção atuados demodo hidráulico e um sistema de controle hidráulico interposto entre o dis-positivo de atuação da ferramenta e os dispositivos de direção.

Em um aspecto mais específico, a invenção é uma ferramentade direção para uso na perfuração de um poço, compreendendo:

(a) um alojamento tubular, sendo que o alojamento possui umaparte interna, uma parte externa e que define o orifício do alojamento;

(b) um dispositivo de atuação da ferramenta sustentado de for-ma móvel no interior do alojamento, sendo que o dispositivo de atuação daferramenta é capaz de um movimento de atuação em relação ao alojamento;

(c) uma pluralidade de dispositivos de direção atuados de modohidráulico espaçados de modo circunferencial em torno da parte externa doalojamento, sendo que os dispositivos de direção são atuáveis de modo in-dependente entre a posição retraída e a posição estendida como resultadodo movimento de atuação do dispositivo de atuação da ferramenta; e

(d) um sistema de controle hidráulico contido no interior do alo-jamento e interposto de modo operável entre o dispositivo de atuação daferramenta e os dispositivos de direção, para converter o movimento de atu-ação do dispositivo de atuação da ferramenta na atuação independente dosdispositivos de direção entre a posição retraída e a posição estendida.

A ferramenta de direção pode usar qualquer líquido adequadocomo fluido hidráulico no sistema de controle hidráulico. Por exemplo, a fer-ramenta de direção pode usar fluido de perfuração como fluido hidráulico.

Entretanto, preferencialmente, a ferramenta de direção é aindacomposta por um fluido hidráulico que não seja o fluido de perfuração parauso no sistema de controle hidráulico e, preferencialmente, o fluido hidráulicoé isolado dos outros fluidos de modo que o sistema de controle hidráulico éum "sistema fechado".

O fluido hidráulico pode compreender qualquer fluido natural ousintético adequado, o que é conhecido na técnica por "fluido hidráulico", eque é capaz de suportar o ambiente ao qual a ferramenta de direção podeestar submetida. O fluido hidráulico pode incluir aditivos como inibidores decorrosão, etc.

Nas modalidades preferenciais, o fluido hidráulico é compostopor um fluido que é conhecido na técnica por "óleo hidráulico". Um óleo hi-dráulico adequado pode ser derivado de hidrocarbonetos sintetizados ounaturais. Por exemplo, um óleo hidráulico selecionado a partir Série 600 doMobil SCH (TM) de lubrificantes, os quais são formulados a partir de fluidossintéticos a base de hidrocarboneto e sem cera, podem ser adequados parauso como óleo hidráulico na ferramenta de direção.

O sistema de controle hidráulico usa um fluido hidráulico comuma pressão relativamente baixa, e um fluido hidráulico com uma pressãorelativamente alta a fim de atuar os dispositivos de direção entre a posiçãoretraída e a posição estendida. Como resultado, o sistema de controle hi-dráulico, preferencialmente, compreende uma fonte de fluido hidráulico depressão relativamente baixa e uma fonte de fluido hidráulico com uma pres-são relativamente alta. As fontes podem ser independentes ou podem estarassociadas entre si.

Preferencialmente, o sistema de controle hidráulico compreen-de um dispositivo de pressurização para pressurizar o fluido hidráulico paraproporcionar um suprimento de fluido hidráulico pressurizado como fonte dofluido hidráulico com uma pressão relativamente alta.

O dispositivo de pressurização pode compreender qualquer es-trutura, dispositivo ou aparelho adequado que seja capaz de pressurizar ofluido hidráulico. Por exemplo, o dispositivo de pressurização pode compre-ender um dispositivo que usa uma pressão ambiente nas adjacências daferramenta de direção para pressurizar a ferramenta de direção. Como alter-nativa, o dispositivo de pressurização pode ser compreendido por uma bom-ba.

Se o dispositivo de pressurização compreender uma bomba,qualquer tipo de bomba pode ser usada. A bomba pode ser configurada co-mo um componente da ferramenta de direção ou a bomba pode estar locali-zada em situação remota a partir da ferramenta de direção. Preferencialmen-te, a bomba é configurada como um componente da ferramenta de direção.

A bomba pode ser alimentada por qualquer fonte de energiaadequada. Por exemplo, a bomba pode ser alimentada eletricamente, ali-mentada por fluido, ou a bomba pode ser alimentada pelo movimento relati-vo entre os componentes da ferramenta de direção e/ou coluna de perfura-ção.

Preferencialmente, a bomba está localizada parcialmente ou to-talmente no interior do alojamento ou está, de outra forma, associada ao alo-jamento.

Em algumas modalidades preferenciais ou configurações, a fer-ramenta de direção pode compreender um eixo que se estende através doorifício do alojamento. O eixo pode estar compreendido ou pode estar conec-tado com um comprimento de uma coluna de perfuração ou com o eixo detransmissão do motor. O eixo pode definir um orifício do eixo para conduzir ofluido de perfuração através da ferramenta de direção.O eixo pode ser capaz de um movimento de perfuração em re-lação ao alojamento. O movimento de perfuração pode ser um movimentorotativo ou um movimento de alternância.

Nas modalidades ou configurações da ferramenta de direçãoque estão compreendidas por um eixo, a bomba pode estar associada com oalojamento e o eixo, e a bomba pode ser alimentada pelo movimento de per-furação do eixo em relação ao alojamento. Quando o movimento de perfura-ção do eixo for um rotativo, a bomba pode compreender uma bomba rotativaadequada. Quando o movimento de perfuração do eixo for um movimento dealternância, a bomba pode compreender uma bomba de pistão adequada.

A bomba pode estar associada a um alojamento è ao eixo damesma maneira. Por exemplo, a bomba pode compreender uma bomba deanel que está associada ao alojamento, e o eixo, de tal modo que os com-ponentes da bomba estão conectados com o alojamento e o eixo, e de modoque os componentes da bomba também estão localizados em um anel deferramenta formado entre o alojamento e o eixo.

Se a bomba for uma bomba rotativa, uma bomba rotativa pode,por exemplo, compreender uma bomba de motor ou uma bomba de placaoscilante. Nas modalidades preferenciais, a bomba pode compreender umabomba de placa oscilante que está associada com o alojamento e o eixo.

Qualquer tipo adequado de bomba de placa oscilante pode serusada na ferramenta de direção. Preferencialmente, no entanto, a bomba deplaca oscilante compreende uma bomba de placa oscilante que tenha sidoespecialmente projetada para uso na ferramenta de direção.

Uma bomba de placa oscilante típica compreende uma placaoscilante e um cilindro. A placa oscilante possui um perfil angulado. O cilin-dro contém uma bandeja de conjuntos de pistão que estão espaçados demodo circunferente em torno do cilindro. Cada um dos conjuntos de pistãocompreende um pistão e de uma superfície atuadora alternante que estáassociada ao pistão. A placa oscilante e o cilindro giram entre si a fim depromover a alternância seqüencial dos pistões enquanto as superfícies atu-adoras seguem o perfil angulado da placa oscilante. Em uma típica bombade placa oscilante, as superfícies atuadoras e a placa oscilante giram entresi.

A bomba de placa oscilante preferencial para uso na ferramentade direção consiste ainda de uma placa estacionária que é articulável e rota-tiva, articulada à placa oscilante, preferencialmente com uma montagem derolamento entre a placa oscilante e a placa estacionária.

A placa estacionária é configurada de modo que a placa osci-lante gira em torno da placa estacionária, e de tal modo que as superfíciesatuadoras e a placa estacionária não girem entre si. Como resultado, as su-perfícies atuadoras dos conjuntos de pistão são necessárias essencialmenteapenas para alternar em relação à placa estacionária, e não são necessáriaspara seguir o perfil angulado da placa oscilante.

A placa estacionária pode compreender uma pluralidade de su-perfícies de engate que são adaptadas para engatar as superfícies atuado-ras dos conjuntos de pistão. As superfícies de engate podem compreenderpequenas covas ou depressões durante a rotação da placa oscilante e a al-ternância das superfícies atuadoras em relação à placa estacionária.

O sistema de controle hidráulico pode compreender qualquerestrutura, dispositivo ou aparelho que seja capaz de fornecer comunicaçãode modo independente e seletivo dos dispositivos de direção com o fluidohidráulico pressurizado. O sistema de controle hidráulico pode, portanto,compreender um aparelho adequado de válvula para fornecer a comunica-ção exigida. O aparelho de válvula pode compreender um mecanismo deválvula simples que opera em associação com todos os dispositivos de dire-ção, ou pode compreender uma pluralidade de mecanismos de válvula quecada um opera em associação com um ou mais dispositivos de direção.

Preferencialmente, o sistema de controle hidráulico compreen-de uma pluralidade de mecanismos de válvula, em que cada um dos meca-nismos de válvula está associado com o dispositivo de atuação da ferramen-ta e com um dos dispositivos de direção, e em que cada um dos mecanis-mos de válvula é capaz de fornecer de modo seletivo uma comunicação en-tre seu respectivo dispositivo de direção e o fluido hidráulico pressurizadocomo resultado do movimento de atuação do dispositivo de atuação da fer-ramenta.

Os mecanismos de válvula são operados de modo mecânicocomo resultado do movimento de atuação do dispositivo de atuação da fer-ramenta, de modo que a energia elétrica não é necessária à operação dosmecanismos de válvula. Como resultado, cada um dos mecanismos de vál-vula compreende um atuador de válvula mecânica para o mecanismo deválvula, de forma que um atuador de válvula mecânica está associado comcada um dos dispositivos de direção.

Os atuadores de válvula mecânica podem compreender umaestrutura, dispositivo ou aparelho mecânico, que é compatível com o disposi-tivo de atuação da ferramenta, e que é capaz de permitir aos mecanismosde válvula fornecer uma comunicação seletiva com o fluido hidráulico pres-surizado como resultado do movimento de atuação do dispositivo de atuaçãoda ferramenta. Como primeiro exemplo não limitante, os atuadores de válvu-la mecânica podem compreender botões ou trincos que podem ser movidospelo dispositivo de atuação da ferramenta. Como segundo exemplo não limi-tante, os atuadores de válvula mecânica podem compreender alavancas quepodem ser movidas pelo dispositivo de atuação da ferramenta.

Em todas as modalidades de atuadores de válvula mecânica,os atuadores de válvula mecânica devem ser capazes de ser movidos pelodispositivo de atuação da ferramenta. Mais particularmente, uma força atua-dora está associada com o movimento de atuação do dispositivo de atuaçãoda ferramenta, cuja força de atuação deve ser suficiente para provocar omovimento dos atuadores de válvula mecânica.

Preferencialmente, os atuadores de válvula mecânica estão lo-calizados no interior do alojamento. Os atuadores de válvula mecânica estãoespaçados de modo circunferencial em torno do alojamento e estão localiza-dos adjacentes ao dispositivo de atuação da ferramenta, de tal modo quepodem ser movidos pelo movimento de atuação do dispositivo de atuação daferramenta.

Nas modalidades preferenciais, os atuadores de válvula mecâ-nica compreendem alavancas de atuação podem apresentar qualquer forma-to ou tamanho que seja compatível com o dispositivo de atuação da ferra-menta e o alojamento.

As alavancas de atuação compreendem um ponto de articula-ção, de tal sorte que as alavancas de atuação se articulam em torno do pon-to de articulação em resposta ao movimento de atuação do dispositivo deatuação da ferramenta. Preferencialmente, as alavancas de atuação estãosubstancialmente equilibradas em torno do ponto de articulação, de modoque a força centrifuga gerada durante a rotação da ferramenta de direçãonão tende a causar a articulação das alavancas de atuação.

Os atuadores de válvula mecânica são, preferencialmente, con-figurados de modo que sejam capazes de se movimentar por meio do dispo-sitivo de atuação da ferramenta entre uma primeira posição de atuação euma segunda posição de atuação. Ainda mais, nas modalidades preferenci-ais, a ferramenta de direção é configurada de tal modo que cada um dosdispositivos de direção é atuado até uma posição retraída quando seu res-pectivo atuador de válvula mecânica está na primeira posição de atuação, ede modo que cada um dos dispositivos de direção é atuado até a posiçãoestendida quando seu respectivo atuador de válvula mecânica está na se-gunda posição de atuação.

O sistema de controle hidráulico pode ainda compreender umreservatório para o fluido hidráulico. Preferencialmente, o reservatório possuiuma pressão de reservatório que é inferior à pressão do fluido hidráulicopressurizado. Preferencialmente, o sistema de controle hidráulico é configu-rado de modo que o dispositivo de pressurização extraia o fluido hidráulicodo reservatório a fim de fornecer o suprimento do fluido hidráulico pressuri-zado.

A ferramenta de direção pode ser configurada para que cadaum dos dispositivos de direção esteja em comunicação apenas com o reser-vatório quando seu respectivo atuador de válvula mecânica está na primeiraposição de atuação, e a ferramenta de direção pode ser configurada paraque cada um dos dispositivos de direção esteja em comunicação apenascom o fluido hidráulico pressurizado quando seu respectivo atuador de vál-vula mecânica está na segunda posição de atuação. Esta configuração for-nece um sistema hidráulico de "ação simples" em que os dispositivos de di-reção são atuados de modo ativo em uma direção, e são atuados de modopassivo em outra direção.

Como alternativa, a ferramenta de direção pode ser configuradade modo que cada um dos dispositivos de direção esteja em comunicaçãocom o reservatório e o fluido hidráulico pressurizado quando o atuador deválvula mecânica está na primeira posição de atuação e na segunda posiçãode atuação. Essa configuração fornece um sistema hidráulico de "dupla a-ção", em que os dispositivos de direção são atuados de forma ativa nas du-as direções.

Cada um dos mecanismos de válvula pode ainda compreenderqualquer tipo adequado de válvula. Se a ferramenta de direção for configu-rada como um sistema hidráulico de ação dupla, uma válvula simples ouuma combinação de válvulas com três portas pode ser usada para fornecero roteamento hidráulico necessário entre o fluido hidráulico pressurizado, oreservatório e o dispositivo de direção. Se a ferramenta de direção for confi-gurada como um sistema hidráulico de dupla ação, então a válvula simplesou uma combinação de válvulas com quatro portas pode ser usada para for-necer o roteamento hidráulico necessário entre o fluido hidráulico pressuri-zado, o reservatório e o dispositivo de direção.

Em algumas modalidades preferenciais, o mecanismo de válvu-la pode compreender uma válvula vaivém simples ou uma válvula de fusosimples que faz a alternância entre assentar de encontro a uma porta defluido hidráulico pressurizado e uma porta do reservatório em resposta aomovimento do atuador de válvula mecânica, enquanto mantém sempre acomunicação com o dispositivo de direção através da porta de dispositivo dedireção. Essa configuração é particularmente adequada para uso no forne-cimento de um sistema hidráulico de ação simples.

Em uma modalidade preferencial específica, o mecanismo deválvula pode compreender uma válvula de fuso simples que faz a alternânciaentre as posições nas quais as diferentes combinações de pares de portasestão em comunicação entre si em resposta ao movimento do atuador deválvula mecânica. Nessa modalidade, quando o atuador de válvula mecânicaestá na primeira posição de atuação, uma porta de fluido hidráulico pressuri- zado pode estar em comunicação com a primeira porta do dispositivo de di-reção, enquanto uma porta do reservatório pode estar em comunicação comuma segunda porta do dispositivo de direção. Ademais, nessa modalidade,quando o atuador de válvula mecânica está na segunda posição de atuação,a porta do fluido hidráulico pressurizado pode estar em comunicação com a segunda porta do dispositivo de direção, enquanto a porta do reservatóriopode estar em comunicação com a primeira porta do dispositivo de direção.

O sistema de controle hidráulico pode consistir ainda de uma oumais válvulas de descarga que estão associadas com o dispositivo de pres-surização e que fornece comunicação seletiva com o reservatório no caso de a pressão do fluido hidráulico pressurizado exceder um limiar de pressão emdecorrência de resistência ou bloqueio entre o dispositivo de pressurização eos dispositivos de direção. Nas modalidades preferenciais, uma primeira vál-vula de descarga de pressão é configurada para fornecer comunicação como reservatório em um segundo pressão limiar.

O dispositivo de atuação da ferramenta pode compreenderqualquer estrutura, dispositivo ou aparelho que seja capaz de permitir aosmecanismos de válvula fornecer uma comunicação seletiva como o fluidohidráulico pressurizado como resultado do movimento de atuação do dispo-sitivo de atuação da ferramenta. Quando os mecanismos de válvula consisti- rem de atuadores de válvula mecânica, o dispositivo de atuação da ferra-menta é compatível com os atuadores de válvula.

Como primeiro exemplo não limitante, o dispositivo de atuaçãoda ferramenta pode compreender um giroscópio que gera o movimento deatuação em relação ao alojamento em resposta a uma mudança na orienta- ção do alojamento, enquanto o giroscópio exerce uma força inercial paramanter sua orientação. Como segundo exemplo não limitante, o dispositivode atuação da ferramenta pode compreender um peso que gera o movimen-to de atuação em relação ao alojamento, movendo-se ao longo de uma viaem resposta à mudança na orientação do alojamento. Como terceiro exem-plo não limitante, o dispositivo de atuação da ferramenta pode compreenderum pêndulo que é sustentado de modo articulado pelo alojamento e que ge-ra o movimento de atuação em relação ao alojamento em resposta à mu-dança na orientação do alojamento, enquanto o pêndulo se articula paramanter uma orientação vertical.

Em todas as modalidades do dispositivo de atuação da ferra-menta, o movimento de afastamento do alojamento da orientação almejadaresulta no movimento de atuação do dispositivo de atuação da ferramenta,cujo movimento de atuação é convertido pelo sistema de controle hidráulicopara a atuação independente dos dispositivos de direção, a fim de deslocaro alojamento de volta para a direção da orientação almejada.

Em algumas modalidades do dispositivo de atuação da ferra-menta, o movimento de atuação pode ser induzido por uma força gravitacio-nal em resposta à mudança da orientação do alojamento em relação à gra-vidade. Em outras modalidades do dispositivo de atuação da ferramenta, omovimento de atuação pode ser uma força inercial em resposta a uma mu-dança na orientação do alojamento em relação a uma orientação almejada.Ainda em outras modalidades do dispositivo de atuação da ferramenta, omovimento de atuação pode ser induzido por uma força magnética em res-posta a uma mudança na orientação do alojamento em relação a um campomagnético.

Independente da modalidade do dispositivo de atuação da fer-ramenta, a orientação almejada do alojamento pode ser uma orientação ver-tical ou pode ser alguma outra orientação. Quando o dispositivo de atuaçãoda ferramenta fornecer o movimento de atuação em resposta a uma forçagravitacional, o dispositivo de atuação da ferramenta deve ser orientado naferramenta de direção em relação à orientação almejada, de tal modo que odesvio da orientação almejada pode ser percebido pelo dispositivo de atua-ção da ferramenta a fim de fornecer o movimento de atuação.

Nas modalidades preferenciais, a "distância" entre a primeiraposição de atuação e a segunda posição de atuação dos atuadores de vál-vula mecânica representa o valor do desvio do alojamento que irá acionar aatuação dos dispositivos de direção. Por exemplo, nas modalidades prefe-renciais, um desvio do alojamento da orientação almejada de cerca de 0,183graus resultará no movimento dos atuadores de válvula mecânica entre aprimeira posição de atuação e a segunda posição de atuação. A distânciaentre a primeira posição de atuação e a segunda posição de atuação pode,portanto, ser selecionada para fornecer um valor limiar de desvio, acima doqual ocorrerá a correção do desvio.

Nas modalidades preferenciais, o dispositivo de atuação da fer-ramenta compreende um pêndulo que é sustentado de modo articulado nointerior do alojamento, de modo que o movimento de atuação do pêndulo éum movimento articulado em relação ao alojamento que mantém a orienta-ção vertical do pêndulo. O movimento de articulação do pêndulo desloca osatuadores de válvula mecânica a fim de operar o aparelho de válvula.

O pêndulo consiste, preferencialmente, de um elemento tubularque está localizado no interior do alojamento de tal modo que o pêndulo cir-cunda o orifício do alojamento.

O pêndulo compreende uma extremidade proximal e de umaextremidade distai. Preferencialmente, a extremidade proximal do pêndulo ésustentada de modo articulado no alojamento, e preferencialmente os atua-dores de válvula mecânica estão localizados adjacentes à extremidade distaido pêndulo.

Conforme mencionado, uma força de atuação está associadaao movimento de atuação do dispositivo de atuação da ferramenta, cuja for-ça de atuação deve ser suficiente para causar a atuação independente dosdispositivos de direção, como através do movimento dos atuadores de válvu-la mecânica.

Como resultado, o pêndulo é preferencialmente configurado demodo que a magnitude da força de atuação seja otimizada para o tipo sele-cionado de atuador de válvula mecânica. Para a maioria dos atuadores deválvula mecânica, o centro de gravidade do pêndulo está localizado prefe-rencialmente mais próximo à extremidade distai do pêndulo do que da ex-tremidade proximal do pêndulo. O centro de gravidade do pêndulo pode serdeterminado pelo formato e/ou construção do pêndulo. Como alternativa ouem complemento, um ou mais pesos podem ser adicionados ao pêndulo afim de elevar seu peso, e para posicionar o centro de gravidade do pêndulona direção da extremidade distai do pêndulo.

Nas modalidades preferenciais, o pêndulo compreende ao me-nos um anel de peso para adicionar peso ao pêndulo. Preferencialmente, osanéis de peso estão localizados mais próximos à extremidade distai do pên-dulo do que da extremidade proximal do pêndulo. Os anéis de peso podemcompreender qualquer material adequado, mas nas modalidades preferenci-ais, os anéis de peso compreendem uma matéria de densidade relativa co-mo carbureto, de modo que os anéis de peso compreendam anéis de carbu-reto.

O pêndulo pode ser sustentado de modo articulado no aloja-mento de qualquer modo. Como primeiro exemplo não limitante, o pêndulopode ser sustentado de modo articulado no alojamento por uma bola ou jun-ta de soquete. Como segundo exemplo não limitante, o pêndulo pode sersustentado de modo articulado no alojamento por uma dobradiça simples, demodo que o pêndulo pode ser articulado em um plano simples (limitandoassim as capacidades de direcionamento da ferramenta de direção). Comoterceiro exemplo não limitante, o pêndulo pode ser sustentado de modo arti-culado no alojamento por duas dobradiças orientadas em planos perpendicu-lares, geralmente mencionadas como junta universal.

Nas modalidades preferenciais, o pêndulo é sustentado no alo-jamento por uma junta universal.

Preferencialmente, o movimento de articulação do pêndulo éamortecido. O movimento de articulação do pêndulo pode amortecido dealguma forma. Preferencialmente, o pêndulo é sustentado no alojamento emum meio viscoso, de modo que o movimento de articulação do pêndulo estásujeito ao amortecimento viscoso. As propriedades do meio viscoso e a ex-tensão do amortecimento viscoso podem ser controladas pela escolha deum fluido adequado como meio viscoso.

O meio viscoso pode compreender qualquer fluido que possafornecer uma quantidade apropriada de amortecimento viscoso, e que sejacapaz de suportar o ambiente ao qual a ferramenta de direção pode estarsubmetida. Por exemplo, o meio viscoso pode compreender um fluido hi-dráulico adequado.

Nas modalidades preferenciais, o meio viscoso compreende umfluido que é conhecido na técnica como "óleo hidráulico". Um óleo hidráulicoadequado pode ser derivado de hidrocarbonetos naturais ou sintéticos. Porexemplo, um óleo hidráulico selecionado a partir da Série 600 do Mobil SCH(TM) de lubrificantes, os quais são formulados a partir de fluidos sintéticos abase de hidrocarboneto e sem cera, pode ser adequado para uso como meioviscoso.

O meio viscoso também pode compreender um fluido que ésemelhante ao fluido hidráulico que é usado no sistema de controle hidráuli-co, ou pode compreender um fluido que não é semelhante ao fluido hidráuli-co, o qual é usado no sistema de controle hidráulico. Tipicamente, o meioviscoso compreenderá um fluido que possui uma viscosidade mais elevadado que o fluido hidráulico que é usado no sistema de controle hidráulico.

A ferramenta de direção preferencialmente compreende aindauma câmara de pêndulo para conter o pêndulo e o meio viscoso. Se o mes-mo fluido for usado como meio viscoso, e como o fluido hidráulico que é u-sado no sistema de controle hidráulico, a câmara do pêndulo pode se comu-nicar com o sistema de controle hidráulico.

Entretanto, preferencialmente, a câmara do pêndulo está isola-da do sistema de controle hidráulico, de modo que o meio viscoso está iso-lado do fluido hidráulico que é usado no sistema de controle hidráulico.

O pêndulo é preferencialmente sustentado no interior do aloja-mento, de modo que o eixo geométrico do pêndulo esteja alinhado com aorientação almejada do alojamento. Como primeiro exemplo, quando a ori-entação almejada do alojamento for uma orientação vertical, o pêndulo épreferencialmente sustentado no interior do alojamento, de tal modo que oeixo geométrico do pêndulo esteja paralelo ao eixo geométrico do alojamen-to, quando o alojamento está na orientação vertical. Como segundo exem-plo, quando a orientação do alojamento não estiver na orientação vertical, opêndulo é preferencialmente sustentado no interior do alojamento, de tal5 modo que o eixo geométrico do pêndulo não esteja paralelo ao eixo geomé-trico do alojamento, quando o alojamento está na orientação vertical, e simalinhado com a orientação almejada do pêndulo.

Como alternativa ou em complemento, quando a orientação al-mejada do alojamento não for uma orientação vertical, os atuadores de vál-

vula mecânica podem ser configurados de tal modo que todos estejam naprimeira posição de atuação, ou todos estejam na segunda posição de atua-ção, quando o alojamento estiver orientado na orientação almejada, e talmodo que se deslocam até a outra posição quando a orientação do aloja-mento se desviar da orientação almejada.

O sistema de controle hidráulico compreende preferencialmenteum mecanismo de balanceamento da pressão do fluido hidráulico paratransmitir ao fluido hidráulico uma primeira pressão ambiente. A primeirapressão ambiente é preferencialmente uma pressão na primeira posição debalanceamento da pressão na parte externa do alojamento.

De forma análoga, a ferramenta de direção compreende aindaum mecanismo de balanceamento da pressão do meio viscoso para transmi-tir ao meio viscoso uma segunda pressão ambiente. A segunda pressão am-biente é preferencialmente uma pressão na segunda posição de balancea-mento da pressão na parte externa do alojamento.

O mecanismo de balanceamento da pressão do fluido hidráulice o mecanismo de balanceamento da pressão do meio viscoso podem, indi-vidualmente, compreender qualquer estrutura, dispositivo ou aparelho ade-quado que seja capaz de transmitir as pressões ambientes ao fluido hidráuli-co e ao meio viscoso, respectivamente.

A primeira pressão ambiente e a segunda pressão ambientepodem ser a mesma pressão, ou podem ser pressões diferentes. A primeiraposição de balanceamento da pressão e a segunda posição de balancea-mento da pressão podem ser as mesmas posições na parte externa do alo-jamento, ou podem ser posições diferentes.

Se a câmara do pêndulo se comunicar com o sistema de con-trole hidráulico, se a primeira pressão ambiente for projetada para ser amesma da segunda pressão ambiente, ou se a primeira posição de balance-amento da pressão for a mesma que a segunda posição de balanceamentoda pressão, um único mecanismo de balanceamento da pressão pode serusado como mecanismo de balanceamento da pressão do fluido hidráulico,e mecanismo de balanceamento da pressão do meio viscoso.

Entretanto, preferencialmente, a câmara do pêndulo não secomunica com o sistema de controle hidráulico, preferencialmente a primeirapressão ambiente não é igual à segunda pressão ambiente, e preferencial-mente a primeira posição de balanceamento da pressão não é igual à se-gunda posição de balanceamento da pressão.

Mais particularmente, o alojamento possui uma extremidadesuperior e uma extremidade inferior, e os dispositivos de direção estão loca-lizados entre a extremidade superior e a extremidade inferior do alojamento.

Nas modalidades preferenciais, a primeira posição de balance-amento da pressão está preferencialmente entre os dispositivos de direção ea extremidade inferior do alojamento, e a segunda posição de balanceamen-to da pressão está preferencialmente entre a extremidade superior do aloja-mento e os dispositivos de direção. Ainda mais, nas modalidades preferenci-ais, o sistema de controle hidráulico compreende ainda uma válvula de des-carga de emergência que está conectada entre o sistema de controle hidráu-lico e a câmara do pêndulo, de tal modo que o sistema de controle hidráulicose comunica com a câmara do pêndulo quando a válvula de descarga deemergência está na posição aberta, liberando desta forma o fluido hidráulicoproveniente do sistema de controle hidráulico na câmara do pêndulo. Essaconfiguração permite que o fluido hidráulico proveniente do sistema de con-trole hidráulico seja esvaziado na câmara do pêndulo, caso os dispositivosde direção vedem "pack off" um poço durante o uso da ferramenta de dire-ção, já que a câmara do pêndulo irá, em determinadas circunstâncias, serbalanceada até uma pressão mais baixa do que a do sistema de controlehidráulico.

A ferramenta de direção é configurada para atuar os dispositi-vos de direção a fim de preservar a orientação almejada do alojamento daferramenta de direção. A esse respeito, os dispositivos de direção podem serconfigurados para serem estendidos ou retraídos com o objetivo de manter aorientação almejada.

Por exemplo, os dispositivos de direção podem ser configura-dos para serem atuados até a posição retraída quando o alojamento estiverna orientação almejada. Nessa configuração, o desvio do alojamento da ori-entação almejada fará com que o dispositivo de atuação gere o movimentode atuação, cujo movimento de atuação será convertido pelo sistema decontrole hidráulico para atuar um ou mais dos dispositivos de direção até aposição estendida a fim de impulsionar o alojamento de volta na direção daorientação almejada.

Como alternativa, os dispositivos de direção podem ser configu-rados para serem atuados até a posição estendida quando o alojamento es-tiver na orientação almejada. Nessa configuração, o desvio do alojamento daorientação almejada fará com que o dispositivo de atuação gere o movimen-to de atuação, cujo movimento de atuação será convertido pelo sistema decontrole hidráulico para atuar um ou mais dos dispositivos de direção até aposição retraída a fim de permitir que o alojamento retorne para a direção daorientação almejada.

O número de dispositivos de direção que são atuados para cor-rigir o desvio do alojamento em relação à orientação almejada depende dadireção do desvio e do número de dispositivos de direção que são fornecidosna ferramenta de direção. No mínimo são necessários três dispositivos dedireção para fornecer capacidade de direcionamento à ferramenta dé dire-ção em todas as direções. O número máximo de dispositivos de direção aser fornecido na ferramenta de direção depende do tamanho e da configura-ção da ferramenta de direção. Preferencialmente, a ferramenta de direçãocompreende três ou quatro dispositivos de direção. Nas modalidades prefe-renciais, a ferramenta de direção compreende quatro dispositivos de direçãoque estão espaçados de modo circunferencial entre si por noventa graus.

Nas modalidades preferenciais, os dispositivos de direção sãoconfigurados para serem atuados até a posição retraída quando o alojamen-to está na orientação almejada, e para ser atuado até a posição estendidaapenas quando necessário para corrigir o desvio do alojamento em relação àorientação almejada. Ademais, nas modalidades preferenciais, a ferramentade direção é configurada de modo que cada um dos atuadores de válvulamecânica esteja na primeira posição de atuação quando o alojamento estána orientação almejada, e de modo que os atuadores de válvula mecânicasejam seletivamente deslocados até a segunda posição de atuação pelodispositivo de atuação da ferramenta em resposta ao desvio do alojamentoem relação à orientação almejada.

Como resultado, nas modalidades preferenciais onde o disposi-tivo de atuação da ferramenta compreende um pêndulo ou algum outro dis-positivo dependente da gravidade, os dispositivos de direção e seus respec-tivos atuadores de válvula mecânica são preferencialmente balanceadosentre si substancialmente a 180 graus, o que significa que as linhas de cen-tro dos dispositivos de direção e as linhas de centro de seus respectivos a-tuadores de válvula mecânica são preferencialmente balanceados entre sisubstancialmente a 180 graus.

Essa configuração permitirá que o pêndulo ou outro dispositivodependente da gravidade forneça um movimento de atuação na direção do"lado baixo" da ferramenta de direção, e permitirá que o dispositivo ou dis-positivos de direção no "lado alto" da ferramenta de direção atue até a posi-ção estendida para afastar o pêndulo do lado alto.

O aparelho de válvula pode ainda compreender um dispositivode polarização para polarizar os atuadores de válvula mecânica na direçãoda primeira posição de atuação. Mais particularmente, cada um dos meca-nismos de válvula pode ainda compreender um dispositivo de polarização domecanismo de válvula para polarizar seu respectivo atuador de válvula me-cânica na direção da primeira posição de atuação. Os dispositivos de polari-zação do mecanismo de válvula podem compreender qualquer estrutura,dispositivo ou aparelho. Nas modalidades preferenciais, os dispositivos depolarização do mecanismo de válvula compreendem molas.

O aparelho de válvula pode ainda compreender um mecanismode amortecimento do atuador mecânico para amortecer o movimento dosatuadores de válvula mecânica. Mais particularmente, cada um dos meca-nismos de válvula pode compreender um mecanismo de amortecimento doatuador mecânico para amortecer o movimento de seu respectivo atuador deválvula mecânica. Os mecanismos de amortecimento do atuador mecânicopodem compreender qualquer estrutura, dispositivo ou aparelho que sejacapaz de fornecer o amortecimento desejado.

Preferencialmente cada mecanismo de amortecimento do atua-dor mecânico compreende um dispositivo de medição de fluido que está co-nectado de modo funcional ao atuador de válvula mecânica. Nas modalida-des preferenciais, o dispositivo de medição de fluido compreende:

(a) um cilindro de amortecimento;

(b) um pistão de medição contido de modo alternado no cilindrode amortecimento, de modo que o cilindro de amortecimento está divididoem uma primeira câmara e uma segunda câmara; e

(c) um trajeto de fluxo restrito entre a primeira câmara e a se-gunda câmara para permitir um fluxo restrito de um fluido entre a primeiracâmara e a segunda câmara enquanto o pistão se alterna em relação aocilindro de amortecimento como resultado do movimento do atuador de vál-vula mecânica.

Os dispositivos de direção podem compreender qualquer estru-tura, dispositivo ou aparelho que seja capaz de ser atuado de modo hidráuli-co entre a posição retraída e a posição estendida. Preferencialmente cadaum dos dispositivos de direção compreende ao menos um pistão de direçãoque é atuável entre a posição retraída e a posição estendida. Mais preferen-cialmente, cada um dos dispositivos de direção compreende uma pluralidadede pistões de direção que são atuáveis de forma simultânea entre a posiçãoretraída e a posição estendida.O número de pistões de direção pode ser selecionado para for-necer uma força desejada do dispositivo de direção para impulsionar o alo-jamento, desde que o número de pistões de direção seja diretamente pro-porcional à força do dispositivo de direção. Nas modalidades preferenciais,cada um dos dispositivos de direção compreende quatro pistões de direção.

Os dispositivos de direção podem ser configurados de modoque os pistões façam contato direto com a parede do poço. Entretanto, pre-ferencialmente, cada um dos dispositivos de direção compreende ainda umalâmina de direção que é conectada aos pistões de direção e que se esten- dem e retraem com os pistões de direção.

As lâminas de direção podem compreender qualquer dispositi-vo, estrutura ou aparelho. Preferencialmente, os dispositivos de direção sãoconfigurados de modo que as lâminas de direção possam ser substituídassem desmontar a ferramenta de direção.

Nas modalidades preferenciais, cada uma das lâminas de dire-ção está conectada com cada um de seus respectivos pistões de direção pormeio de uma ou mais cavilhas que são acessíveis a partir da parte externada ferramenta de direção. Ainda mais, nas modalidades preferenciais, cadauma das lâminas de direção é retida em uma cavidade da lâmina de direção na parte externa do alojamento pelos elementos de bloqueio da lâmina queestão localizados nas duas extremidades da lâmina de direção. Cada umdos elementos de bloqueio da lâmina está conectado ao alojamento pormeio de uma ou mais cavilhas que são acessíveis a partir da parte externada ferramenta de direção. Essa configuração permite que as lâminas de di- reção sejam substituídas sem desmontar a ferramenta de direção.

As lâminas de direção podem ser removidas e substituídas de-vido ao desgaste ou para manutenção. Além disso, as lâminas de direçãopodem ser removidas e substituídas por lâminas de direção de tamanho dife-rente de modo a acomodar sondas de diferentes tamanhos de poço usando a ferramenta de direção.

O peso das lâminas de direção é preferencialmente minimizado.Como resultado, as lâminas de direção podem ser formadas por uma estru-tura de favo de mel ou alguma estrutura de armação semelhante que incluaespaços vazios. As lâminas de direção também podem ser construídas aomenos em parte por um material adequado de peso relativamente leve comoo alumínio.

Se as lâminas de direção forem construídas por um materialcomo alumínio, uma cobertura para a lâmina de direção pode ser fornecidasobre a estrutura de alumínio a fim de aperfeiçoar a resistência ao desgasteda lâmina de direção. A cobertura da lâmina de direção pode ser formadapor um material adequado como aço, ou pode ser tratada, como por meio deendurecimento superficial (hardfacing), para aumentar a resistência ao des-gaste da cobertura da lâmina de direção. Preferencialmente a espessura dalâmina de direção é minimizada a fim de minimizar ainda mais o peso totalda lâmina de direção.

Cada um dos dispositivos de direção compreende ainda, prefe-rencialmente, um mecanismo de balanceamento do dispositivo de direçãopara balancear o dispositivo de direção na direção da posição em que estáquando o alojamento está na orientação almejada. Por exemplo, se o dispo-sitivo de direção está na posição retraída quando o alojamento está na orien-tação almejada, então o dispositivo de direção é preferencialmente balance-ado na direção da posição retraída. Como alternativa, se o dispositivo dedireção está na posição estendida quando o alojamento está na orientaçãoalmejada, então o dispositivo de direção é preferencialmente balanceado nadireção da posição estendida.

Como resultado, nas modalidades preferenciais cada um dosdispositivos de direção compreende ainda um mecanismo de balanceamentodo dispositivo de direção para balancear o dispositivo de direção na direçãoda posição retraída. O mecanismo de balanceamento do dispositivo de dire-ção pode compreender qualquer estrutura, dispositivo ou aparelho que sejacapaz de fornecer a função de balanceamento. O mecanismo de balancea-mento do dispositivo de direção pode ser associado aos pistões de direçãoe/ou lâmina de direção. Nas modalidades preferenciais, o mecanismo debalanceamento do dispositivo de direção compreende uma pluralidade demolas que estão associadas entre si com os pistões de direção.

A ferramenta de direção pode ainda compreender um estabili-zador para intensificar a operação da ferramenta de direção. Preferencial-mente o estabilizador está associado ao alojamento. O estabilizador podeestar localizado em qualquer posição adequada em relação aos dispositivosde direção. Preferencialmente o estabilizador está localizado entre a extre-midade superior do alojamento e os dispositivos de direção.

O estabilizador pode compreender uma pluralidade de lâminasestabilizadoras espaçadas de modo circunferencial em torno da parte exter-na do alojamento. As lâminas estabilizadoras podem ser removíveis, casoem que as lâminas estabilizadoras podem ser conectadas à ferramenta dedireção de qualquer modo apropriado. Preferencialmente as lâminas estabi-lizadoras são removíveis sem a desmontagem da ferramenta de direção.

As lâminas estabilizadoras podem ser conectadas ao alojamen-to usando elementos de bloqueio de lâmina, de modo semelhante à formaque as lâminas de direção estão conectadas ao alojamento.

Entretanto, preferencialmente, cada uma das lâminas estabili-zadoras é retida na cavidade da lâmina estabilizadora no alojamento pormeio de um anel de retenção do estabilizador, e a combinação de um corteinferior formado na lâmina estabilizadora e um corte superior formado nacavidade da lâmina estabilizadora. A lâmina estabilizadora é inserida na ca-vidade da lâmina estabilizadora, de modo que o corte inferior engata no cor-te superior da cavidade da lâmina estabilizadora, e em seguida o anel deretenção do estabilizador é apertado para prender a lâmina estabilizadora nacavidade da lâmina estabilizadora. A lâmina estabilizadora pode ser removi-da da ferramenta de direção afrouxando-se o anel de retenção do estabiliza-dor, e em seguida retirando o corte inferior na lâmina estabilizadora do cortesuperior da cavidade da lâmina estabilizadora.

Nas modalidades preferenciais, o sistema de controle hidráulicopode ser configurado para minimizar a extensão até a qual os dispositivos dedireção são atuados para a posição estendida, a menos que seja exigidopara a correção do desvio do alojamento da orientação almejada, minimi-zando dessa forma o desgaste dos dispositivos de direção, minimizando aresistência da coluna de perfuração e minimizando a probabilidade de a fer-ramenta de direção ficar presa no poço.

Esse resultado pode ser obtido fornecendo que os dispositivosde direção sejam atuados até a posição estendida mais lentamente do quesão atuados até a posição retraída. Em algumas modalidades, isso é possí-vel fornecendo um taxa de fluxo do fluido hidráulico pressurizado até os dis-positivos de direção enquanto são atuados até a posição estendida que éinferior ao taxa de fluxo do fluido hidráulico pressurizado proveniente dosdispositivos de direção enquanto são atuados até a posição retraída.

O taxa de fluxo do fluido hidráulico pressurizado até os disposi-tivos de direção pode ser limitado controlando a taxa de bombeamento dodispositivo de pressurização. Nas modalidades preferenciais, a taxa debombeamento da bomba de placa oscilante pode ser controlada ajustando operfil angulado da placa oscilante, ou ajustando o tamanho e/ou número deconjuntos de pistão. Limitando o taxa de fluxo do fluido hidráulico pressuri-zado até os dispositivos de direção é efetivo no sentido de minimizar a atua-ção inadvertida dos dispositivos de direção até a posição estendida quandoo sistema de controle hidráulico é um sistema hidráulico de atuação simples.

A taxa de escoamento do fluido hidráulico pressurizado entre odispositivo de pressurização e os dispositivos de direção pode ser controladarestringindo o trajeto de fluxo entre o dispositivo de pressurização e os me-canismos de válvula, limitando sua área ou fornecendo um dispositivo restri-tivo de fluxo no trajeto do fluxo. A restrição da taxa de escoamento do fluidohidráulico pressurizado entre o dispositivo de pressurização e os dispositivosde direção é eficaz na minimização da atuação inadvertida dos dispositivosde direção até a posição estendida quando o sistema de controle hidráulicoé um sistema hidráulico de ação simples.

A taxa de escoamento do fluido hidráulico pressurizado até eproveniente dos dispositivos de direção também pode ser controlada com oauxílio dos mecanismos de polarização do dispositivo de direção, os quais,nas modalidades preferenciais, polarizam os dispositivos de direção na dire-ção da posição retraída. O efeito da polarização dos mecanismos de polari-zação do dispositivo de direção e/ou qualquer força externa que possa serexercida sobre os dispositivos de direção efetivamente se opõem à atuaçãodos dispositivos de direção até a posição estendida, e efetivamente auxilia aatuação dos dispositivos de direção até a posição retraída. O efeito da pola-rização pode, portanto, induzir a atuação dos dispositivos de direção até aposição estendida mais lentamente do que são atuados até a posição retraí-da.

Nas modalidades preferenciais, quando a ferramenta de dire-ção é adaptada para ser conectada ao motor de perfuração, o sistema decontrole hidráulico pode ainda ser configurado para minimizar a extensão atéa qual os dispositivos de direção são atuados para a posição estendidaquando a coluna de perfuração, e consequentemente o alojamento da fer-ramenta de direção, está sendo girado durante a perfuração rotativa, mesmoquando o alojamento não está na orientação almejada.

Esse resultado pode ser obtido fornecendo que, durante cadarotação do alojamento, a extensão até a qual os dispositivos de direção sãoatuados para a posição estendida seja inferior do que a extensão até a qualos dispositivos de direção são atuados para a posição retraída. Por exemplo,esse resultado pode ser obtido fornecendo que, durante cada rotação doalojamento, a quantidade de fluido hidráulico que é transmitido aos dispositi-vos de direção para estender os dispositivos de direção seja inferior do quea quantidade de fluido hidráulico que é transmitida dos dispositivos de dire-ção para retrair os dispositivos de direção.

Esse resultado também pode ser obtido fornecendo que osdispositivos de direção sejam atuados até a posição estendida mais lenta-mente do que são atuados até a posição retraída. Conforme discutido acima,os mecanismos de polarização do dispositivo de direção, e/ou qualquer forçaexterna que possa ser exercida sobre os dispositivos de direção, podem au-xiliar a obtenção desse resultado, promovendo a oposição efetiva da atua-ção dos dispositivos de direção até a posição estendida, e auxiliando de mo-do efetivo a atuação dos dispositivos de direção até a posição retraída.A atuação inadvertida dos dispositivos de direção até a posiçãoestendida durante a rotação da coluna de perfuração pode, portanto, ser mi-nimizada usando as mesmas técnicas como as descritas acima para minimi-zar em geral a atuação inadvertida dos dispositivos de direção até a posiçãoestendida.

Além disso, a atuação inadvertida dos dispositivos de direçãoaté a posição estendida durante a rotação da coluna de perfuração nas mo-dalidades preferenciais pode ser minimizada assegurando que os atuadoresde válvula mecânica estejam na segunda posição de atuação por um perío-do de tempo menor durante uma rotação da coluna de perfuração do quequando estão na primeira posição de atuação durante uma rotação da colu-na de perfuração. Isso pode ser obtido fornecendo que os atuadores de vál-vula mecânica sejam deslocados até a primeira posição a menos de 180graus durante uma rotação da coluna de perfuração. Isso, por sua vez, podeser obtido fornecendo que cada um dos atuadores de válvula mecânica seestenda circunferencialmente em torno do alojamento a menos de 180graus.

Conforme mencionado, a ferramenta de direção pode ser usadaem diversas configurações diferentes.

Em uma primeira configuração, a ferramenta de direção é adap-tada para ser configurada como um componente de um motor de perfuraçãoa fim de fornecer capacidade de direcionamento ao motor de perfuração.Nessa configuração, o motor de perfuração, preferencialmente, possui umalojamento do motor e um eixo de transmissão do motor. A ferramenta dedireção está preferencialmente localizada abaixo da seção de alimentaçãodo motor de perfuração. O alojamento da ferramenta de direção é conectadoao alojamento do motor, seja de modo integrado ou como um peça ou com-ponente separado. O eixo de transmissão do motor se estende através doorifício do alojamento. A porção do eixo de transmissão do motor que se es-tende através do orifício do alojamento pode ser formada integralmente noeixo de transmissão do motor que se estende a partir da seção de alimenta-ção, ou pode ser uma peça ou componente separado que é conectado aoeixo de transmissão do motor como uma extensão do mesmo. Uma broca deperfuração pode ser conectada ao eixo de transmissão do motor adjacente àextremidade inferior da ferramenta de direção. Nessa primeira configuração,o eixo de transmissão do motor pode ser fornecido com um orifício no eixo,de modo que o fluido de perfuração pode ser passado através da ferramentade direção.

Em uma segunda configuração, a ferramenta de direção é a-daptada como um componente de um sistema de perfuração rotativo passí-vel de orientação do tipo em que um mecanismo de direcionamento é conec-tado de forma rotativa à coluna de perfuração. Nessa segunda configuração,a coluna de perfuração se estende através do orifício do alojamento e o alo-jamento é conectado à coluna de perfuração, de modo que a coluna de per-furação pode girar em relação ao alojamento. O alojamento pode estar co-nectado à coluna de perfuração usando rolamentos adequados. Nessa se-gunda configuração, o fluido de perfuração pode ser passado através da co-luna de perfuração a fim de circular o fluido de perfuração através da ferra-menta de direção.

A ferramenta de direção nesta segunda configuração pode ain-da compreender um dispositivo de engate no poço associado ao alojamentopara engatar no poço, a fim de impedir que a ferramenta de direção gire nopoço quando a coluna de perfuração é girada. O dispositivo de engate nopoço pode compreender uma pluralidade de elementos de engate no poçoque são espaçados de modo circunferencial em torno da parte externa doalojamento. Os elementos de engate no poço podem ser carregados por mo-la, de modo que são capazes de manter o engate no poço se o tamanho dopoço variar.

Em uma terceira configuração, a ferramenta de direção é adap-tada como um componente de um sistema rotativo de perfuração passível deorientação do tipo em que um mecanismo de direcionamento é conectadocom uma coluna de perfuração, de modo que o mecanismo de perfuraçãogira com a coluna de perfuração. Nessa terceira configuração, o dispositivode atuação da ferramenta, os dispositivos de direção e o sistema de controlehidráulico são configurados de modo que os dispositivos de direção sejamcapazes de atuar entre a posição retraída e a posição estendida em sincro-nização com a rotação da coluna de perfuração, fazendo com que os dispo-sitivos de direção sejam atuados substancialmente na mesma posição derotação durante a rotação da coluna de perfuração, a fim de deslocar o alo-jamento de volta para a direção da orientação almejada. Nessa terceira con-figuração, o fluido de perfuração pode ser passado através do orifício do alo-jamento para que o fluido de perfuração circule através da ferramenta dedireção.

Em todas as configurações da ferramenta de direção, a colunade perfuração pode compreender qualquer equipamento de perfuração e deferramentas de direção adequadas para que sejam usadas em associaçãocom a ferramenta de direção.

Breve Descrição dos Desenhos

Neste momento as modalidades da invenção serão descritascom referência aos desenhos anexos em que:

As Figuras 1 (a) a 1 (c) são desenhos esquemáticos de uma por-ção de uma coluna de perfuração retratando três configurações distintas deuma ferramenta de direção, de acordo com a invenção.

A Figura 2 é uma vista da extremidade de uma ferramenta dedireção, de acordo com uma modalidade preferencial da invenção, corres-pondente à Figura 1(a), observando a partir da extremidade superior do alo-jamento da ferramenta de direção na direção da extremidade inferior do alo-jamento da ferramenta de direção.

As Figuras 3(a) a 3(h) são desenhos da montagem em seçãolongitudinal de uma ferramenta de direção da Figura 2 tomada ao longo dalinha de seção 111-III, em que a Figura 3(b) até à Figura 3(h) são continua-ções da Figura 3(a) até a 3(g), respectivamente.

As Figuras 4(a) a 4(c) são desenhos da montagem em seçãolongitudinal parcial de uma ferramenta de direção da Figura 2 tomada aolongo da linha de seção IV-IV, em que a Figura 4(b) é uma continuação daFigura 4(a) e a Figura 4(c) é uma continuação da Figura 4(b).A Figura 5 é uma vista da extremidade dos componentes dosistema de controle hidráulico para a ferramenta de direção da Figura 2.

A Figura 6 é um desenho da montagem em seção longitudinaldos componentes do sistema de controle hidráulico para a ferramenta dedireção da Figura 2, tomada ao longo da linha da seção Vl-Vl da Figura 5.

A Figura 7 é um desenho da montagem em seção longitudinaldos componentes do sistema de controle hidráulico para a ferramenta dedireção da Figura 2, tomada ao longo da linha da seção Vll-Vll da Figura 5.

A Figura 8 é um desenho da montagem em seção longitudinaldos componentes do sistema de controle hidráulico para a ferramenta dedireção da Figura 2, tomada ao longo da linha da seção VIII-VMI da Figura 5.

A Figura 9 é um desenho da montagem em seção longitudinaldos componentes do sistema de controle hidráulico para a ferramenta dedireção da Figura 2, tomada ao longo da linha da seção IX-IX da Figura 5.

A Figura 10 é um desenho da montagem em seção longitudinaldos componentes do sistema de controle hidráulico para a ferramenta dedireção da Figura 2, tomada ao longo da linha da seção X-X da Figura 5.

A Figura 11 é um desenho da montagem em seção longitudinaldos componentes do sistema de controle hidráulico para a ferramenta dedireção da Figura 2, tomada ao longo da linha da seção Xl-Xl da Figura 5.

A Figura 12 é um desenho da montagem em seção longitudinaldos componentes do sistema de controle hidráulico para a ferramenta dedireção da Figura 2, tomada ao longo da linha da seção Xll-Xll da Figura 5.

A Figura 13 é um desenho esquemático dos componentes dosistema de controle hidráulico da ferramenta de direção da Figura 2, em queo sistema de controle hidráulico é um sistema hidráulico de atuação simples.

A Figura 14 é um desenho esquemático dos componentes deuma modalidade alternativa de um sistema de controle hidráulico da ferra-menta de direção da Figura 2, em que o sistema de controle hidráulico é umsistema hidráulico de atuação dupla.

A Figura 15 é uma vista lateral esquemática de uma bomba deplaca oscilante para a ferramenta de direção da Figura 2.A Figura 16 é uma vista pictórica parcial de uma bomba de pla-ca oscilante para a ferramenta de direção da Figura 2.

A Figura 17 é uma vista pictórica de fundo do núcleo de alumí-nio de uma das lâminas de direção para a ferramenta de direção da Figura2.

A Figura 18 é uma vista pictórica de topo do núcleo de alumíniode uma das lâminas de direção para a ferramenta de direção da Figura 2.

A Figura 19 é uma vista pictórica de topo das coberturas da lâ-mina de direção para a ferramenta de direção da Figura 2.

Descrição Detalhada

Com referência à Figura 1, a ferramenta de direção (20), de a-cordo com a invenção, é retratada em três configurações diferentes exempli-ficativas incorporadas à coluna de perfuração (22). Em todas as três configu-rações exemplificativas, uma broca de perfuração (24) é localizada na ex-tremidade distai da coluna de perfuração (22).

Na Figura 1(a), a ferramenta de direção (20) é configurada co-mo um componente de um motor de perfuração (26) dotado de um aloja-mento de motor (28) e um eixo de transmissão do motor (30). Essa configu-ração é descrita em detalhe abaixo como uma modalidade preferencial dainvenção.

Na Figura 1 (b), a ferramenta de direção (20) é configurada co-mo um componente de um sistema de perfuração rotativo passível de orien-tação (32) do tipo em que um mecanismo de direcionamento é conectado deforma rotativa à coluna de perfuração (22). Nessa configuração, a coluna deperfuração (22) se estende através da ferramenta de direção (20), e a ferra-menta de direção (20) inclui um dispositivo de engate no poço (34) par im-pedir que a ferramenta de direção (20) gire no poço (não mostrado) quandoa coluna de perfuração (22) é girada.

Na Figura 1(c), a ferramenta de direção (20) é configurada co-mo um componente de um sistema de perfuração plenamente rotativo pas-sível de orientação (32) do tipo em que um mecanismo de direcionamento éconectado à coluna de perfuração (22), de modo que o mecanismo de dire-cionamento gira com a coluna de perfuração (22). Nessa configuração, aferramenta de direção (20) é conectada de forma fixa à coluna de perfuração(22).

Os princípios da invenção são aplicáveis a todas as configura-ções da ferramenta de direção (20). Uma modalidade preferencial da inven-ção em que a ferramenta de direção (20) é configurada como um componen-te de um motor de perfuração (26) é descrita agora. Na modalidade prefe-rencial, a ferramenta de direção (20) é configurada para manter o motor deperfuração (26) em orientação vertical como orientação almejada. Em outras palavras, a modalidade preferencial da ferramenta de direção (20) é configu-rada como uma ferramenta de direção vertical.

Na modalidade preferencial, o motor de perfuração (26) com-preende um motor rotativo, de modo que o eixo de transmissão do motor(30) gira em relação ao alojamento do motor (28) durante a operação do mo-tor de perfuração (26).

Com referência à Figura 3 e à Figura 4, são fornecidas vistasem seção longitudinal de uma ferramenta de direção (20) configurada comoum componente de um motor de perfuração (26), tomadas ao longo das li-nhas de seção indicadas na Figura 2. Conforme descrito na Figura 3 e naFigura 4, a ferramenta de direção (20) é incorporada ao motor de perfuração(26) abaixo da seção de transmissão (não mostrado) do motor de perfuração(26).

A ferramenta de direção compreende um alojamento tubular(36), um dispositivo de atuação da ferramenta (38), uma pluralidade de dis-positivos de direção atuados hidraulicamente (40) e um sistema de controlehidráulico (42). O alojamento (36) possui uma extremidade superior (44) euma extremidade inferior (46).

A extremidade superior (44) do alojamento (36) é adaptada pa-ra fornecer uma continuação do alojamento do motor (28). O alojamento (36)pode compreender uma peça única, mas na modalidade preferencial, o alo-jamento (36) pode compreender uma pluralidade de seções conectadas jun-tas. O alojamento (36) pode ser formado por um alojamento do motor (28) oupode de outra forma ser conectado ao alojamento do motor (28).

Na Figura 3, a extremidade superior (44) do alojamento (36) éretratado como fornecendo uma conexão rosqueada ao alojamento do motor(28). O alojamento do motor (28) não é retratado na Figura 3.

O alojamento (36) possui uma parte interna (48) e uma externa(50), e define um orifício do alojamento (52). Um eixo (54) se estende atra-vés do orifício do alojamento (52) a partir da extremidade superior (44) até aextremidade inferior (46) do alojamento (36). O eixo (54) é adaptado parafornecer uma continuação inferior do eixo de transmissão do motor (30).O eixo (54) pode ser formado pelo eixo de transmissão do motor (30) ou po-de ser conectado de outra forma ao eixo de transmissão do motor (30).

Na Figura 3, o eixo (54) na extremidade superior (44) do aloja-mento (36) é retratado como fornecendo uma conexão rosqueada ao eixo detransmissão do motor (30). O eixo de transmissão do motor (30) não é retra-tado na Figura 3.

O eixo (54) se estende a partir da extremidade inferior (46) doalojamento (36). Uma broca de perfuração (24) é conectada ao eixo (54) ad-jacente à extremidade inferior (46) do alojamento (36).

O eixo (54) define um orifício do eixo (55) para conduzir o fluidode perfuração (não mostrado) através da ferramenta de direção (20). Umapequena quantidade de fluido de perfuração também pode passar através doorifício do alojamento (52) a fim de fornecer lubrificação para alguns compo-nentes da ferramenta de direção (20). Partes do interior (48) do alojamento(36) estão isoladas do exterior (50) do alojamento (36) e do orifício do aloja-mento (52) através de vedações posicionadas ao longo do comprimento doalojamento (36).

O interior (48) do alojamento (36) define dois compartimentosque também são isolados entre si. Um primeiro compartimento (56) contémo dispositivo de atuação da ferramenta (38). Um segundo compartimentocontém o sistema de controle hidráulico (42).

O dispositivo de atuação da ferramenta (38) compreende umpêndulo (60). O primeiro compartimento (56) compreende, portanto, umacâmara do pêndulo (62). Uma extremidade distai (64) do pêndulo (60) é sus-tentada de modo articulado no interior (48) do alojamento (36) por uma juntauniversal (66) que compreende duas dobradiças localizadas em planos per-pendiculares. O pêndulo (60) se articula em torno da junta universal (66) afim de fornecer um movimento articulado, como um movimento de atuação,para atuar os dispositivos de direção (40).

Na modalidade preferencial, o pêndulo (82) é sustentado demodo concêntrico no alojamento (36), de modo que o eixo geométrico dopêndulo (36) esteja paralelo ao eixo geométrico do alojamento (36), quandoo alojamento (36) está em orientação vertical.

O pêndulo (60) compreende um elemento tubular que está con-tido no interior (48) do alojamento, de modo que circunda o orifício do aloja-mento (52). Uma pluralidade de anéis de carbureto (68) é montada no pên-dulo (60) adjacente à extremidade distai (70) do pêndulo. Os anéis de carbu-reto (68) fornecem peso adicional para que o pêndulo (60) alterne seu centrode gravidade na direção da extremidade distai (70), e para aumentar a forçade atuação que é associada ao movimento articulado do pêndulo (60).

A câmara do pêndulo (62) é preenchida por um meio viscoso(não mostrado) que fornece o amortecimento viscoso do movimento articu-lado do pêndulo (60). Na modalidade preferencial, o meio viscoso compre-ende um óleo hidráulico de viscosidade relativamente elevada, como, porexemplo, o lubrificante Mobil (TM) SHC 639.

A finalidade do sistema de controle hidráulico (42) é converter omovimento de atuação do pêndulo (60) a uma atuação independente dosdispositivos de direção (40) entre a posição retraída e a posição estendida.O sistema de controle hidráulico (42) compreende um dispositivo de pressu-rização (72), um reservatório (74) e uma pluralidade de mecanismos de vál-vula (76).

A ferramenta de direção (20) compreende ainda um fluido hi-dráulico (não mostrado) para uso no sistema de controle hidráulico (42) a fimde atuar os dispositivos de direção (40). Na modalidade preferencial, o fluidohidráulico compreende um óleo hidráulico de viscosidade relativamente ele-vada como, por exemplo, Mobil (TM) SHC 624.

Os detalhes os aspectos do sistema de controle hidráulico (42),inclusive do dispositivo de pressurização (72), do reservatório (74) e dosmecanismos de válvula (76) estão retratados na Figura 3. Detalhes comple-mentares dos aspectos do sistema de controle hidráulico (42) também sãoretratados nas Figuras 6 a 12, as quais fornecem vistas em seção longitudi-nal obtidas ao longo das linhas de seção indicadas na Figura 5.

O número de mecanismos de válvula (76) é igual ao número dedispositivos de direção (40), de modo que cada um dos mecanismos de vál-vula (76) está associado ao pêndulo (60) e com um dos dispositivos de dire-ção (40).

Na modalidade preferencial, a ferramenta de direção (20) incluiquatro dispositivos de direção (40) e, assim, inclui também quatro mecanis-mos de válvula (76). Os quatro dispositivos de direção (40) estão espaçadosde forma circunferencial e uniforme em torno do exterior do alojamento (36),de modo que suas linhas centrais são separadas por noventa graus.

Com referência à Figura 3 e à Figura 6, cada um dos mecanis-mos de válvula (76) compreende uma válvula (78) e um atuador de válvulamecânica (80). Cada um dos atuadores de válvula mecânica (80) compreen-de uma alavanca de atuação (82). As alavancas de atuação (82) estão loca-lizadas no interior (48) do alojamento (36), de modo que suas linhas centraissão espaçadas por noventa graus, e estão localizadas adjacentes à extremi-dade distai (70) do pêndulo (60), de forma a serem deslocadas pelo movi-mento de articulação do pêndulo (70).

Muito embora as linhas centrais das alavancas de atuação (82)estejam separadas por noventa graus, cada uma das alavancas de atuação(82) se estende circunferencialmente em torno do interior do alojamento (36)por cerca de sessenta graus, resultando que o espaço de cerca de trintagraus separa as bordas periféricas das alavancas de atuação (82) na moda-lidade preferencial.

Com referência à Figura 3 e à Figura 6, as alavancas de atua-ção (82) se articulam em torno de um ponto de articulação (84). Na modali-dade preferencial, as alavancas de atuação (82) são construídas de alumíniopara reduzir seu peso e para minimizar as forças centrífugas que são gera-das pelas alavancas de atuação (82) durante a rotação da ferramenta dedireção (20). As alavancas de atuação (82) também incluem um contrapeso(86), de modo que as alavancas de atuação (82) são substancialmente ba-lanceadas em torno do ponto de articulação (84), reduzindo desta forma atendência das alavancas de atuação (82) de se articularem durante a rota-ção da ferramenta de direção (20).

As alavancas de atuação (82) são capazes de serem desloca-das pelo pêndulo (70) entre a primeira posição de atuação e a segunda po-sição de atuação. Quando as alavancas de atuação (82) estão na primeiraposição de atuação, seus respectivos dispositivos de direção (40) são atua-dos para a posição retraída. Quando as alavancas de atuação (82) estão nasegunda posição de atuação, seus respectivos dispositivos de direção (40)são atuados para a posição estendida.

Quando o alojamento (36) está na orientação vertical, resultaque o pêndulo (70) é orientado, de modo que o eixo geométrico está paraleloao eixo geométrico do alojamento (36), as alavancas de atuação (82) estãotodas na primeira posição de atuação. Como conseqüência, quando o alo-jamento (36) está em orientação vertical, todos os dispositivos de direção(40) são atuados até a posição retraída.

Quando o alojamento (36) está em uma orientação que se des-via da orientação vertical, resultando que o pêndulo (70) seja orientado demodo que seu eixo geométrico não fique paralelo ao eixo geométrico do alo-jamento (36), uma ou duas alavancas de atuação (82) são deslocadas daprimeira posição de atuação na direção da segunda posição de atuação. Emconseqüência, quando o alojamento (36) está em orientação que se desviada orientação vertical, um ou dois dos dispositivos de direção (40) são atua-dos até a posição retraída.

Na modalidade preferencial, um desvio do alojamento (36) deao menos cerca de 0,183 graus da orientação vertical, resultará que uma ouduas das alavancas de atuação (82) sejam deslocadas até a segunda posi-ção de atuação, causando assim a atuação plena da ferramenta de direção(20).

Os dispositivos de direção (40) e seus respectivos atuadores deválvula mecânica (80) estão circunferencialmente equilibrados entre si atra-vés, substancialmente, de 180 graus, com relação às linhas centrais dosdispositivos de direção (40) e os atuadores de válvula mecânica (80).

O movimento de uma das alavancas de atuação (82) da primei-ra posição de atuação na direção da segunda posição de atuação resulta naoperação de sua respectiva válvula (78) a fim de promover a comunicaçãoentre o dispositivo de pressurização (72) e o dispositivo de direção (40) queestá associado ao mecanismo de válvula (76) particular.

Na modalidade preferencial, o sistema de controle hidráulico éum sistema hidráulico de "atuação simples" que inclui apenas um único traje-to de comunicação entre a válvula (78) e seu respectivo dispositivo de dire-ção (40). Como resultado, os dispositivos de direção (40) na modalidade pre-ferencial do sistema de controle hidráulico (42) são ativamente atuados até aposição estendida, mas são passivamente atuados para retornarem à posi-ção retraída.

Conforme retratado na Figura 3 e na Figura 6, cada válvula (78)é uma válvula de vaivém simples que inclui um corpo de válvula (98) que sealterna entre assentar de encontro à porta (100) do fluido hidráulico pressuri-zado e uma porta do reservatório (102) em resposta ao movimento do atua-dor de válvula mecânica (80). Quando o atuador de válvula mecânica (80)está na primeira posição de atuação, o corpo da válvula (98) assenta de en-contro à porta (100) do fluido hidráulico pressurizado, de modo que o dispo-sitivo de direção (40) se comunica, via uma porta (104) do dispositivo de di-reção, apenas com o reservatório (74) via porta (102) do reservatório. Quan-do o atuador de válvula mecânica (80) está na segunda posição de atuação,o corpo da válvula (98) assenta de encontro à porta (102) do reservatório, demodo que o dispositivo de direção (40) se comunica, via porta (104) do dis-positivo de direção, apenas com o dispositivo de pressurização (72) via porta(100) do fluido hidráulico pressurizado. Quando o atuador de válvula mecâ-nica (80) está entre a primeira posição de atuação e a segunda posição deatuação, o corpo da válvula (98) não assenta de encontro a qualquer porta(100, 102), resultando que o dispositivo de direção (40) se comunica via por-ta (104) do dispositivo de direção tanto com o reservatório (74) quanto com odispositivo de pressurização (72).

Sulcos ou canais nos componentes do alojamento (36) forne-cem condutos entre as portas (100,102 e 104) e o dispositivo de pressuriza-ção (72), o reservatório (74) e os dispositivos de direção, respectivamente.

O sistema de controle hidráulico (42) da modalidade preferenci-al é retratado esquematicamente na Figura 13. Na Figura 14, uma modalida-de alternativa do sistema de controle hidráulico (42) é retratada de formaesquemática.

Na modalidade alternativa do sistema de controle hidráulico(42) retratado na Figura 14, o sistema de controle hidráulico (42) é um sis-tema hidráulico de "dupla ação" que inclui dois trajetos entre a válvula (78) eseu respectivo dispositivo de direção (40). Como resultado, os dispositivosde direção (40) na modalidade alternativa do sistema de controle hidráulico(42) são atuados de modo ativo para a posição estendida e para a posiçãoretraída.

Na modalidade alternativa do sistema de controle hidráulico(42) retratado na Figura 14, cada válvula (78) compreende, preferencialmen-te, uma válvula com quatro portas, como uma válvula de fuso simples, emque o corpo da válvula (98) se alterna em diferentes posições em que dife-rentes combinações de pares de portas estão em comunicação entre si emresposta ao movimento do atuador de válvula mecânica (80).

Na modalidade alternativa, quando o atuador de válvula mecâ-nica (80) está na primeira posição de atuação, o dispositivo de direção (40)se comunica via uma primeira porta (110) do dispositivo de direção com oreservatório (74) via porta (112) do reservatório, e o dispositivo de direção(40) se comunica via uma segunda porta (114) do dispositivo de direção como dispositivo de pressurização (72) via uma porta (116) do fluido hidráulicopressurizado. Quando o atuador de válvula mecânica (80) está na segundaposição de atuação, o dispositivo de direção (40) se comunica via uma pri-meira porta (110) do dispositivo de direção com o dispositivo de pressuriza-ção (72) via porta (116) do fluido hidráulico pressurizado, e o dispositivo dedireção (40) se comunica via uma segunda porta (114) do dispositivo de di-reção com o reservatório (74) via uma porta (112) do reservatório.

Sulcos ou canais nos componentes do alojamento (36) forne-cem condutos entre as portas (110, 114) e os dispositivos de direção (40), eentre as portas (112, 116) e o reservatório (74) e o dispositivo de pressuriza-ção (72), respectivamente.

Em todas as modalidades do sistema de controle hidráulico(42), cada uma das válvulas (78) compreende, preferencialmente, um dispo-sitivo que não depende da pressão para sua operação. Por exemplo, umaválvula vaivém, em que as extremidades do corpo da válvula engatam nasportas a fim de assentar o corpo da válvula, pode ser vantajosa em funçãode sua simplicidade. Entretanto, uma válvula vaivém também é dependenteda pressão para sua operação, porque as pressões na porta (100) do fluidohidráulico pressurizado e na porta (102) do reservatório atuam sobre o corpoda válvula (98) em direções que são paralelas ao movimento de alternânciado corpo da válvula (98).

Em contraste, uma válvula de fuso, em que as portas são dis-postas ao longo dos lados do corpo da válvula, e o corpo da válvula incluium ou mais sulcos ou rebaixos que permitem a passagem do fluido atravésdo corpo da válvula, não depende da pressão para sua operação, porque aspressões na porta (100) do fluido hidráulico pressurizado e na porta (102) doreservatório atuam sobre o corpo da válvula (98) em direções que são per-pendiculares ao movimento de alternância do corpo da válvula (98). Comoresultado, apesar das válvulas vaivém serem retratadas como as válvulas(78) na modalidade preferencial, as válvulas de fuso podem ser mais prefe-renciais, se a dependência de pressão das válvulas (78) tiver que ser evitada.

Com referência à Figura 3 e á Figura 6, cada um dos mecanis-mos de válvula (76) compreende ainda um dispositivo de inclinação do me-canismo de válvula (120) para inclinar o atuador de válvula mecânica (80) nadireção da primeira posição de atuação. Na modalidade preferencial, o dis-positivo de inclinação do mecanismo de válvula (120) compreende uma mola(122) que é associada à válvula de fuso.

Com referência à Figura 3 e à Figura 6, cada um dos meca-nismos de válvula (76) compreende ainda um mecanismo de amortecimentodo atuador mecânico (130) para amortecer o movimento do atuador de vál-vula mecânica (80). Na modalidade preferencial, o mecanismo de amorteci-mento do atuador mecânico (130) compreende um dispositivo de mediçãode fluido (132) que é conectado de modo funcional ao atuador de válvulamecânica (80). O dispositivo de medição de fluido (132) compreende umcilindro de amortecimento (134) e um pistão de medição (136) contido deforma alternada em uma primeira câmara (138) e uma segunda câmara(140). O pistão de medição (136) é subdimensionado em relação ao cilindrode amortecimento (134), de modo que um trajeto de fluxo restrito (142) éfornecido entre a primeira câmara (138) e a segunda câmara (140), enquan-to o pistão de medição (136) se alterna em relação ao cilindro de amorteci-mento (134) como resultado do movimento do atuador de válvula mecânica(80).

O dispositivo de pressurização (72) retira o fluido hidráulico doreservatório (74) a fim de promover o suprimento de fluido hidráulico pressu-rizado. Como resultado, o reservatório (74) é projetado para ter uma pressãode reservatório mais baixa que a pressão do fluido hidráulico pressurizadoque é fornecido pelo dispositivo de pressurização (72).

Na modalidade preferencial, o dispositivo de pressurização (72)compreende uma bomba (150) de placa oscilante. Com referência à Figura 3e 4 e às Figuras 15 e 16, a bomba (150) da placa oscilante compreende umaplaca oscilante (152) e um cilindro (154) que estão associados ao eixo (54) eao alojamento (36), respectivamente.

A placa oscilante (152) está conectada ao eixo (54), de modoque a placa oscilante (152) gira com o eixo (54). Conforme retratado nasFiguras 3 e 4 e na Figura 16, a placa oscilante (152) está conectada de for-ma fixa ao eixo (54), de modo que a placa oscilante (152) se desloca axial-mente ao eixo (54). Mais preferencialmente, entretanto, a placa oscilante(152) é conectada ao eixo (54) usando ranhuras (não mostrado), de modoque a placa oscilante (152) possa se deslocar axialmente em relação ao eixo(152) a fim de compensar o desgaste na ferramenta de direção (20), o quepode fazer com que o eixo (54) se desloque axialmente em relação ao cilin-dro (154).

O cilindro é fixado ao alojamento (36), de modo que a placa os-cilante (152) gire em relação ao cilindro (154) na medida em que o eixo (54)gira. O cilindro (154) compreende uma bandeja de conjuntos de pistão (156)que estão espaçados de modo circunferencial em torno do cilindro (154).Cada um dos conjuntos de pistão (156) compreende um pistão (158) e umasuperfície atuadora altemável (160) que é associada ao pistão (158) paracausar a alternância do pistão (158).

Com referência às Figuras 3 e 4 e às Figuras 6 e 7, cada umdos pistões (158) está contido em uma câmara de bombeamento (162), demodo que o pistão (158) pode sofrer alternância na câmara de bombeamen-to (162) a fim de pressurizar o fluido hidráulico, e fornecer o fluido hidráulicopressurizado. Uma mola (163) é fornecida na câmara de bombeamento(162) para inclinar o pistão (158) e a superfície atuadora (160) na direção daplaca oscilante (152).

A bomba (150) da placa oscilante compreende ainda uma en-trada da bomba (164) que se comunica com o reservatório (74), e uma saídada bomba (166) que se comunica com a válvula (78) via porta (100) do fluidohidráulico pressurizado. Um filtro (168) é fornecido na saída da bomba (166)para filtrar o fluido hidráulico que é fornecido pela bomba de placa oscilante(150) à porta de fluido hidráulico pressurizado (100). A entrada da bomba(164) e a saída da bomba (166) são fornecidas com válvulas de retenção(170), as quais são inclinadas na direção de uma posição assentada pormeio de molas.

Com referências às Figuras 3 e 4 e às Figuras 15 e 16, a placaoscilante (152) compreende um perfil angulado. A bomba (150) da placa os-cilante compreende ainda uma placa estacionária (172) que é conectada demodo articulado e rotativo por um rolamento (174) ao perfil angulado na pla-ca oscilante (152). A placa estacionária (172) é conectada ao alojamento(36), de modo que a placa estacionária (174) não gira em relação ao aloja-mento(36).

A placa estacionária (174) define uma pluralidade de superfíciesde engate (176) para engatar as superfícies atuadoras (160) enquanto assuperfícies atuadoras (160) são inclinadas na direção da placa estacionária(174). Na modalidade preferencial, as superfícies de engate (176) compre-endem pequenas covas ou depressões que são complementares às superfí-cies atuadoras (160).

Durante a rotação da placa oscilante (152) com o eixo (54), aplaca estacionária (172) não gira, porém se articula enquanto acompanha operfil angulado da placa oscilante (152). As superfícies atuadoras (160) per-manecem engatadas nas superfícies de engate (176) na placa estacionária,fazendo com que os pistões (158) executem o movimento de alternância nascâmaras de bombeamento (162), e dessa forma, fazendo com que o fluidohidráulico seja retirado do reservatório (74) e pressurizado pela bomba (150)da placa oscilante para fornecer o fluido hidráulico pressurizado.

A placa oscilante (152), a placa estacionária (172) e o rolamen-to (174) são Iubrificados pelo fluido de perfuração que passa através do orifí-cio do alojamento (52) entre o alojamento (36) e o eixo (54).

Com referência à Figura 7 e à Figura 8, o sistema de controlehidráulico (42) compreende ainda uma primeira válvula de descarga dapressão (180) que é ajustada usando uma primeira mola de inclinação (182)no primeiro limiar de pressão, e uma segunda válvula de descarga da pres-são (184) que é ajustada usando uma segunda mola de inclinação (186) emum segundo limiar de pressão. As válvulas de descarga de pressão (180,182) estão localizadas entre a bomba (150) da placa oscilante e as válvulas(78), e se comunicam com o reservatório (74) quando suas pressões limia-res são ultrapassadas em decorrência da resistência excessiva ou do blo-queio entre a bomba (150) da placa oscilante e os dispositivos de direção(40). Na modalidade preferencial, as válvulas de descarga da pressão (180,182) são ajustadas em uma pressão de cerca de 850 psi (ou cerca de 5860kPa) e cerca de 1250 psi (ou cerca de 8620 kPa).

Com referência à Figura 4, na modalidade preferencial cada umdos dispositivos de direção (40) compreende quatro pistões de direção (190)que se comunicam de modo hidráulico entre si, de modo que os pistões dedireção (190) são atuáveis de forma simultânea a fim de atuar o dispositivode direção (40) entre a posição retraída e a posição estendida.

Com referência às Figuras 3 e 4 e às Figuras 6 a 12, na moda-lidade preferencial os pistões de direção (190) são conectados hidraulica-mente com a válvula (78) via um conduto que compreende sulcos ou canaisformados no alojamento (36).

Com referência à Figura 4, cada um dos pistões de direção(190) é contido em um cilindro de pistão de direção (192), de modo que ospistões de direção são conectados hidraulicamente com a válvula (78) viacilindros de pistão de direção (192). Uma vez que o sistema de controle hi-dráulico (42) na modalidade preferencial compreende um sistema de contro-le de ação simples, apenas um lado dos pistões de direção (190) é hidrauli-camente conectado à válvula (78).

Conseqüentemente, o movimento de um dos atuadores de vál-vula mecânica (80) proveniente da primeira posição de atuação para a se-gunda posição de atuação resulta na comunicação de seus respectivos pis-tões de direção (190) com o fluido hidráulico pressurizado via cilindros dopistão de direção (192), os quais por sua vez fazem com que os pistões dedireção (190) se estendam para fora a partir do alojamento (36), enquanto oscilindros do pistão de direção (192) preenchem com o fluido hidráulico pres-surizado oriundo da bomba (150) da placa oscilante. De modo inverso, omovimento do atuador de válvula mecânica (80) proveniente da segundaposição de atuação para a primeira posição de atuação resulta na comuni-cação dos pistões de direção (190) com o reservatório (74), o qual por suavez faz com que os pistões de direção (190) se retraiam para dentro na dire-ção do alojamento (36), enquanto o fluido hidráulico pressurizado drena doscilindros de pistão de direção (192) de volta para o reservatório (74).

Na modalidade preferencial, e com referência à Figura 4, cadaum dos dispositivos de direção (40) compreende um mecanismo de inclina-ção do dispositivo de direção (194), que inclina os dispositivos de direção(40) na direção da posição retraída. Cada mecanismo de inclinação do dis-positivo de direção (194) compreende mola de inclinação do dispositivo dedireção (196), as quais são contidas nos cilindros de pistão de direção (192)e que engatam nos pistões de direção (190) para impulsioná-los para dentro.

Com referência à Figura 14, na modalidade alternativa em queo sistema de controle hidráulico (42) é um sistema hidráulico de dupla ação,ambos os lados dos pistões de direção (190) são conectados hidraulicamen-te à válvula (78) via condutos separados que compreendem sulcos ou canaisno alojamento (36).

Conseqüentemente, o movimento de um dos atuadores de vál-vula mecânica (80) proveniente da primeira posição de atuação para a se-gunda posição de atuação faz com que os pistões de direção (190) se es-tendam para fora a partir do alojamento (36), enquanto os cilindros do pistãode direção (192) em um primeiro lado dos pistões de direção (190) são pre-enchidos pelo fluido hidráulico pressurizado oriundo da bomba (150) da pla-ca oscilante, e os cilindros do pistão de direção (192) em um segundo ladodos pistões de direção (190) drenam o fluido hidráulico pressurizado de voltaao reservatório (74). De modo inverso, o movimento do atuador de válvulamecânica (80) proveniente da segunda posição de atuação para a primeiraposição de atuação reverte o processo, de modo que os cilindros do pistãode direção (192) no primeiro lado dos cilindros do pistão de direção (190)drenam o fluido hidráulico pressurizado de volta ao reservatório (74), en-quanto os cilindros do pistão de direção (192) no segundo lado dos pistõesde direção (190) são preenchidos pelo fluido hidráulico pressurizado prove-niente da bomba (150) da placa oscilante.

Na modalidade preferencial, cada um dos dispositivos de dire-ção (40) compreende ainda uma lâmina de direção (198). Com referência àsFiguras 17 a 19, cada uma das lâminas de direção (198) compreende umnúcleo de lâmina de direção (200) contendo uma estrutura de favo de mel, econstruída de alumínio, e cada uma das lâminas de direção (198) compre-ende ainda uma cobertura de lâmina de direção (202) construída de aço comendurecimento superficial (hardfacing). A cobertura de lâmina de direção(202) se encaixa sobre o núcleo de lâmina de direção (202) a fim de protegero núcleo de lâmina de direção (202).

O núcleo de lâmina de direção (200) e a cobertura de lâmina dedireção (202) estão conectadas a cada um dos pistões de direção (190) porcavilhas que são acessíveis a partir do exterior (50) do alojamento (36) semdesmontar a ferramenta de direção (20).

As lâminas de direção (198) são retidas na cavidade da lâminade direção (204) que é formada no exterior (50) do alojamento (36) por doiselementos de bloqueio da lâmina de direção (206), os quais se localizam nasduas extremidades da lâmina de direção (198). Cada um dos elementos debloqueio da lâmina (206) está conectado ao alojamento por uma cavilha queé acessível a partir do exterior (50) do alojamento (36) sem desmontar a fer-ramenta de direção (20).

Com referência à Figura 3, o sistema de controle hidráulico (42)compreende ainda um mecanismo de balanceamento da pressão do fluidohidráulico (220) para transmitir a primeira pressão ambiente ao fluido hidráu-lico na primeira posição de balanceamento da pressão (222) no exterior (50)do alojamento (36). O mecanismo de balanceamento da pressão do fluidohidráulico (220) compreende um pistão de balanceamento do fluido hidráuli-co (224) contido em um cilindro de balanceamento do fluido hidráulico (226).A porta de balanceamento do fluido hidráulico (228) está localizada no exte-rior (50) do alojamento (36) na primeira posição de balanceamento da pres-são (222).

Também com referência à Figura 3, a ferramenta de direção(20) também compreende um mecanismo de balanceamento da pressão domeio viscoso (230) para transmitir uma segunda pressão ambiente ao meioviscoso contendo a câmara do pêndulo (62) em uma segunda posição debalanceamento da pressão (232) no exterior (50) do alojamento (36). O me-canismo de balanceamento da pressão do meio viscoso (230) compreendeum pistão (158) de balanceamento do meio viscoso (234) contido em umcilindro de balanceamento do meio viscoso (236). Uma porta de balancea-mento do meio viscoso (238) está localizada no exterior (50) do alojamento(36) na primeira posição de balanceamento da pressão (232).

Na modalidade preferencial, a primeira posição de balancea-mento da pressão (222) e, portanto, a porta (228) de balanceamento do flui-do hidráulico estão localizadas entre os dispositivos de direção (40) e a ex-tremidade inferior (46) do alojamento (36). A segunda posição de balancea-mento da pressão (232) e, portanto, a porta de balanceamento do meio vis-coso (238) estão localizadas entre a extremidade superior (44) do alojamen-to (36) e os dispositivos de direção (40).

A primeira pressão ambiente na primeira posição de balancea-mento da pressão (222) é provavelmente maior do que a segunda pressãodo ambiente na segunda posição de balanceamento da pressão (232) duran-te a operação da ferramenta de direção (20). Em acréscimo, caso os disposi-tivos de direção (40) vedem um orifício durante o uso da ferramenta de dire-ção, um grande aumento de pressão pode ocorrer na primeira posição debalanceamento da pressão (222).

Na modalidade preferencial, o sistema de controle hidráulicocompreende ainda, uma válvula de descarga de emergência (24) que estáconectada entre o sistema de controle hidráulico (42) e a câmara do pêndulo(62), de tal modo que o sistema de controle hidráulico (42) se comunica coma câmara do pêndulo (62) quando a válvula de descarga de emergência(240) está na posição aberta, liberando desta forma uma quantidade de flui-do hidráulico proveniente do sistema de controle hidráulico (42) para a câ-mara do pêndulo (62). Na modalidade preferencial, a válvula de descarga deemergência (240) é ajustada para cerca de 2000 psi ou cerca de 13.800kPa.

Com referência à Figura 3, na modalidade preferencial, a ferra-menta de direção (20) compreende ainda um estabilizador (250) no exterior(50) do alojamento (36). Na modalidade preferencial, o estabilizador (250)está localizado entre a extremidade superior (44) do alojamento (36) e osdispositivos de direção (40).

O estabilizador (250) compreende uma pluralidade de lâminasestabilizadoras (252) espaçadas de modo circunferencial em torno do exteri-or (50) do alojamento (36). As lâminas estabilizadoras (252) são removíveisdo alojamento (36) sem desmontar a ferramenta de direção (20).

Cada uma das lâminas estabilizadoras (252) é retida em umacavidade de lâmina estabilizadora (254) no exterior (50) do alojamento (36)por meio de um anel de retenção do estabilizador (256), o qual está posicio-nado em uma extremidade da lâmina estabilizadora (252). Cada uma daslâminas estabilizadoras (252) é ainda retida cavidade de lâmina estabilizado-ra (254) por meio de uma combinação, na outra extremidade da lâmina es-tabilizadora (252), de um corte inferior (258) formado na lâmina estabilizado-ra (252) e um corte superior (260) formado na cavidade de lâmina estabiliza-dora (254).

As lâminas estabilizadoras (252) são instaladas na ferramentade direção (20) inserindo primeiro cada uma das lâminas estabilizadoras(252) em suas respectivas cavidades de lâmina estabilizadora (254), de mo-do que os cortes inferiores (258) engatem nos cortes superiores (260), e emseguida o anel de retenção do estabilizador é apertado sobre todas as lâmi-nas estabilizadoras (252) para manter as lâminas estabilizadoras (252) nacavidade de lâmina estabilizadora (254).

Com referência à Figura 3, a ferramenta de direção (2) compre-ende ainda uma montagem de rolamento de propulsão (270) para transmitircargas axiais da broca de perfuração (24) e o eixo (54) para o alojamento(36), de modo que as cargas axiais não passam através do rotor (não mos-trado) do motor de perfuração (26). Nas modalidades da ferramenta de dire-ção (20) em que a ferramenta de direção (20) é adaptada para ser conecta-da ao motor de perfuração (26) como uma ferramenta ou componente isola-do, a montagem de rolamento de propulsão (270) pode ser fornecida pelomotor de perfuração (26). A montagem de rolamento de propulsão (270) éIubrificada pelo fluido de perfuração que passa através do orifício do aloja-mento (52) entre o alojamento (36) e o eixo (54).

Com referência à Figura 3, a ferramenta de direção (20) com-preende ainda um rolamento radial superior (272), um rolamento radial in-termediário (274) e um rolamento radial inferior (276) para sustentar radial-mente o eixo (54) no interior do alojamento (36). Na modalidade preferencial,os rolamentos radiais (272, 274, 276) são relativamente rolamentos bem a-justados que permitem um movimento radial bastante restrito do eixo (54)em relação ao alojamento (36), maximizando dessa forma a eficiência dosdispositivos de direção (40) na impulsão do alojamento (36) de volta para a direção da orientação almejada, quando os dispositivos de direção são atua-dos para a posição estendida. Os rolamentos radiais (272, 274, 276) sãoIubrificados pelo fluido de perfuração que passa através do orifício do aloja-mento (52).

A fim de promover um fluxo adequado de fluido de perfuração após os rolamentos radiais (272, 274, 276), os rolamentos radiais compre-endem estrias helicoidais (não mostrado) que fornecem canais helicoidaispara que o fluido de perfuração atravesse, enquanto ainda fornece um con-tato estreito entre os rolamentos (272, 274, 276) e o eixo (54). O desenhohelicoidal das estrias assegura o contato entre os rolamentos (272, 274, 276) e o eixo (54), independente das posições relativas do eixo (54) e dos rola-mentos (272, 274, 276), já que as estrias se deslocam de modo seqüencial econtínuo para fazer e desfazer o contato com o eixo (54).

Na modalidade preferencial, as superfícies correspondentesdos rolamentos radiais (272, 274, 276) compreendem luvas de carbureto deencaixe por pressão que também são substituíveis. Na modalidade prefe-rencial, as estrias helicoidais são configuradas como hélices de passo para aesquerda a fim de impedir que os contaminantes contidos no fluido de perfu-ração se enrasquem nas estrias durante a rotação do eixo (54), causandodessa forma o torque ou dano à ferramenta de direção (20) ou a corrosão do eixo (54).

No uso da modalidade preferencial, a ferramenta de direção(20) é incorporada na coluna de perfuração (22), de modo que a ferramentade direção (20) está entre a seção de alimentação (não mostrado) do motorde perfuração (26) e a broca de perfuração (24).

Na modalidade preferencial, a coluna de perfuração (22), inclu-sive a ferramenta de direção (20) e o motor de perfuração (26), não são tipi-camente girados durante a perfuração. Ao contrário, a broca de perfuração(24) é girada pelo motor de perfuração (26).

O eixo geométrico do pêndulo (60) permanecerá em posiçãosubstancialmente paralela ao eixo geométrico do alojamento (36), enquantoo alojamento (36) permanecer em orientação vertical como a orientação al-mejada. Como resultado, as quatro alavancas de atuação (82) permanecemna primeira posição de atuação e os dispositivos de direção (40) permane-cem na posição retraída.

O menor movimento de articulação do pêndulo (60) devido àvibração ou desvios transientes do alojamento (36) é amortecido pelo meioviscoso contido na câmara do pêndulo (62) e pelo mecanismo de amorteci-mento do atuador mecânico (130).

Se o alojamento (36) iniciar um desvio da orientação vertical, opêndulo (60) se articulará na câmara do pêndulo (62), fornecendo desta for-ma um movimento de atuação na direção do movimento de articulação. Omovimento de atuação é acompanhado por uma força de atuação em decor-rência do peso do pêndulo (60).

A extremidade distai (70) do pêndulo (60) engatará uma ou du-as das alavancas de atuação (82), e o movimento de atuação deslocará asalavancas de atuação (82) engatadas da primeira posição de atuação nadireção da segunda posição de atuação, uma vez que a força de atuação ésuficiente para superar a resistência do movimento das alavancas de atua-ção (82) engatadas em decorrência da fricção e/ou devido ao dispositivo deinclinação do mecanismo de válvula (120).

Na modalidade preferencial, as superfícies correspondentesdos rolamentos radiais (272, 274, 276) compreendem luvas de carbureto deencaixe por pressão que fornecem uma longa vida útil e que também sãosubstituídas com facilidade. Na modalidade preferencial, as estrias helicoi-dais são configuradas como hélices de passo para a esquerda a fim de im-pedir que os contaminantes contidos no fluido de perfuração se enrasquemnas estrias durante a rotação do eixo (54), causando dessa forma o torqueou dano à ferramenta de direção (20) ou a corrosão do eixo (54).

No uso da modalidade preferencial, a ferramenta de direção(20) é incorporada na coluna de perfuração (22), de modo que a ferramentade direção (20) está entre a seção de alimentação (não mostrado) do motorde perfuração (26) e a broca de perfuração (24).

Na modalidade preferencial, a coluna de perfuração (22), inclu-sive a ferramenta de direção (20) e o motor de perfuração (26), não são tipi-camente girados durante a perfuração. Ao contrário, a broca de perfuração(24) é girada pelo motor de perfuração (26).

O eixo geométrico do pêndulo (60) permanecerá em posiçãosubstancialmente paralela ao eixo geométrico do alojamento (36), enquantoo alojamento (36) permanecer em orientação vertical como a orientação al-mejada. Como resultado, as quatro alavancas de atuação (82) permanecemna primeira posição de atuação e os dispositivos de direção (40) permane-cem na posição retraída.

O menor movimento de articulação do pêndulo (60) devido àvibração ou desvios transientes do alojamento (36) é amortecido pelo meioviscoso contido na câmara do pêndulo (62) e pelo mecanismo de amorteci-mento do atuador mecânico (130).

Se o alojamento (36) iniciar um desvio da orientação vertical, opêndulo (60) se articulará na câmara do pêndulo (62), fornecendo desta for-ma um movimento de atuação na direção do movimento de articulação. Omovimento de atuação é acompanhado por uma força de atuação em decor-rência do peso do pêndulo (60).

A extremidade distai (70) do pêndulo (60) engatará uma ou du-as das alavancas de atuação (82), e o movimento de atuação deslocará asalavancas de atuação (82) engatadas da primeira posição de atuação nadireção da segunda posição de atuação, uma vez que a força de atuação ésuficiente para superar a resistência do movimento das alavancas de atua-ção (82) engatadas em decorrência da fricção e/ou devido ao dispositivo deinclinação do mecanismo de válvula (120).

O movimento das alavancas de atuação (82) engatadas na di-reção da segunda posição de atuação causará a operação das válvulas (78)que estão associadas às alavancas de atuação (82) engatadas.

Na modalidade preferencial, conforme retratado na Figura 3 ena Figura 6, onde as válvulas (78) são válvulas vaivém, os corpos das válvu-las (98) permanecerão assentados nas portas (100) de fluido hidráulicopressurizado enquanto as alavancas de atuação (82) engatadas permanece-rem na primeira posição de atuação, resultando que Os dispositivos de dire-ção (40) associados às alavancas de atuação (82) engatadas estão em co-municação apenas com o reservatório (74). O leve movimento das alavan-cas de atuação (82) engatadas na direção da segunda posição de atuaçãoirá desfazer o assentamento dos corpos da válvula (98) das portas de fluidohidráulico pressurizado (100), estabelecendo assim alguma comunicaçãoentre o fluido hidráulico pressurizado fornecido pela bomba (150) da placaoscilante e os dispositivos de direção (40), enquanto mantêm alguma comu-nicação entre o reservatório (74) e os dispositivos de direção (40). O movi-mento de articulação do pêndulo (60), o qual reflete um desvio do alojamen-to (36) da orientação vertical de cerca de 0,183 graus ou mais, fornecerá ummovimento de atuação que é suficiente para deslocar as alavancas de atua-ção (82) engatadas para a segunda posição de atuação. Na segunda posi-ção de atuação, os corpos da válvula (98) da válvula vaivém assentarão nasportas do reservatório (102) das válvulas (78), eliminando dessa forma acomunicação entre o reservatório (74) e os dispositivos de direção (40), en-quanto estabelece a comunicação plena entre o fluido hidráulico pressuriza-do fornecido pela bomba (150) da placa oscilante e os dispositivos de dire-ção (40).

Os dispositivos de direção (40) serão atuados até a posição es-tendida devido à comunicação entre o fluido hidráulico pressurizado forneci-do pela bomba (150) da placa oscilante e os dispositivos de direção (40). Namodalidade preferencial, onde as válvulas (74) são válvulas vaivém, os dis-positivos de direção (40) serão atuados até a posição estendida enquanto asalavancas de atuação (82) são deslocadas para mais perto da segunda po-sição de atuação, enquanto a comunicação entre o fluido hidráulico pressuri-zado e os dispositivos de direção (40) se torna proporcionalmente maior, e acomunicação entre o reservatório (74) e os dispositivos de direção (40) setorna proporcionalmente menor, devido ao movimento dos corpos da válvula(98) entre a porta (100) de fluido hidráulico pressurizado e a porta (102) doreservatório.

Quando as alavancas de atuação (82) engatadas estão relati-vãmente próximas à primeira posição de atuação, os dispositivos de direção(40) podem permanecer na posição retraída. Quando as alavancas de atua-ção (82) engatadas estão relativamente próximas à segunda posição de atu-ação, os dispositivos de direção (40) podem ser atuados até a posição es-tendida de modo relativamente rápido. A atuação dos dispositivos de direção(40) até a posição estendida será oposta pela forças de inclinação forneci-das pelos mecanismos de inclinação do dispositivo de direção (194) e porqualquer força externa que possa ser exercida sobre os dispositivos de dire-ção (40) pelo poço ou alguma outra fonte.

A bomba (150) da placa oscilante opera de modo contínuo en-quanto o eixo (54) estiver girando devido à operação do motor de perfuração(26). Como resultado, onde a taxa de bombeamento da bomba (150) da pla-ca oscilante superar a extensão até a qual o fluido hidráulico pressurizadopode ser comunicado aos dispositivos de direção (40), o fluido hidráulicopressurizado é devolvido ao reservatório (74) via uma ou duas válvulas dedescarga da pressão (180, 184).

As alavancas de atuação (82) engatadas e seus respectivosdispositivos de direção (40) são equilibrados por substancialmente 180graus. Como resultado, a articulação do pêndulo (60) na direção do "ladobaixo" da ferramenta de direção (20) resultará na atuação dos dispositivosde direção (40) no "lado alto" da ferramenta de direção até a posição esten-dida a fim de que impulsionar o alojamento (36) de volta para a direção daorientação vertical.Enquanto o alojamento (36) se desloca de volta para a orienta-ção vertical, o pêndulo (60) se articula de volta para a posição onde o eixogeométrico do pêndulo (60) é substancialmente paralelo ao eixo geométricodo alojamento (36). Um movimento de atuação do pêndulo (60), portanto, égerado, o que permite que as alavancas de atuação (82) engatadas se des-loquem de volta na direção da primeira posição de atuação.

Na medida em que as alavancas de atuação (82) engatadas sedeslocam de volta para a primeira posição de atuação, a comunicação entreo fluido hidráulico pressurizado e os dispositivos de direção (40) diminui, e acomunicação entre o reservatório (74) e os dispositivos de direção (40) éestabelecida e/ou aumentada. Na medida em que as alavancas de atuação(82) engatadas se deslocam para mais perto da primeira posição de atua-ção, os dispositivos de direção (40) serão atuados até a posição retraída,auxiliados pela força de inclinação do mecanismo de inclinação do dispositi-vo de direção (194) e por qualquer força externa exercida sobre os dispositi-vos de direção (40).

Como resultado, pode ser observado que a ferramenta de dire-ção (20) na modalidade preferencial é configurada de modo que a atuaçãoinadvertida dos dispositivos de direção (40) até a posição estendida é mini-mizada, em decorrência do efeito de amortecimento do meio viscoso da câ-mara do pêndulo (62), ao efeito de amortecimento do mecanismo de amor-tecimento do atuador mecânico (130), os efeitos de inclinação dos mecanis-mos de inclinação do dispositivo de direção (194) e à configuração das ala-vancas de atuação (82) e das válvulas (74), cuja configuração limita de mo-do efetivo a atuação dos dispositivos de direção (40) até a posição estendi-da, exceto se as alavancas de atuação (82) forem movidas significativamen-te na direção da segunda posição de atuação.

Caso a coluna de perfuração (22) seja girada a fim de executaruma perfuração rotativa com a coluna de perfuração (22), os dispositivos dedireção (40) serão impedidos de atuar ou se deslocar até a posição estendi-da devido ao seu peso reduzido (o que limita as forças centrífugas), devidoaos efeitos de inclinação dos mecanismos de inclinação do dispositivo dedireção (194), e devido ao peso relativamente leve e ao balanceamentosubstancial das alavancas de atuação (82).

Além disso, na modalidade preferencial, cada uma das alavan-cas de atuação (82) se estende de modo circunferencial em torno do interiordo alojamento (36) por cerca de sessenta graus, resultando que um espaçode cerca de trinta graus separa as bordas periféricas das alavancas de atua-ção (82). Como resultado, durante a rotação da coluna de perfuração (22)durante a perfuração rotativa, as alavancas de atuação (82) estão na segun-da posição de atuação para menos da metade de cada rotação da coluna deperfuração (22), independente da orientação do alojamento (36). Os disposi-tivos de direção (40), portanto, têm mais oportunidade de se deslocar até aposição retraída do que até a posição estendida durante a rotação da colunade perfuração (22).

Com referência à Figura 1 b, em uma segunda configuração, aferramenta de direção (20) é adaptada como componente de um sistema deperfuração rotativo passível de orientação (32). Nesta segunda configuração,o alojamento (36) (36) pode ser conectado com uma coluna de perfuração(22) com rolamentos adequados (não mostrado), de modo que a coluna deperfuração (22) fornece o eixo (54). O dispositivo de pressurização (72) podecompreender a bomba (150) da placa oscilante, que pode estar associada àcoluna de perfuração (22) e o alojamento (36) de forma semelhante à moda-lidade preferencial. Como alternativa, o dispositivo de pressurização (72)pode compreender de um tipo diferente de bomba ou pode compreender umsistema para usar a pressão do fluido de perfuração a fim de atuar os dispo-sitivos de direção (40).

Na segunda configuração, o dispositivo de engate do poço (34)pode estar associado ao alojamento (36) a fim de impedir que o alojamento(36) gire com a coluna de perfuração (22) como a coluna de perfuração (22)durante a perfuração. Na segunda configuração, o fluido de perfuração podeser passado através da coluna de perfuração (22) a fim de circular o fluidode perfuração através da ferramenta de direção (20), e pode permitir queuma pequena quantidade de fluido de perfuração passe entre a coluna deperfuração (22) e o alojamento (36) a fim de Iubrificar os componentes daferramenta de direção (20).

A segunda configuração da ferramenta de direção (20) pode deoutra forma ser configurada e operada de maneira semelhante à ferramenta de direção (20) descrita na modalidade preferencial.

Com referência à Figura 1 (c), na terceira configuração, a ferra-menta de direção (20) é adaptada como um componente de um sistema deperfuração rotativo passível de orientação (32) do tipo em que um mecanis-mo de direção é conectado à coluna de perfuração (22), de modo que o me- canismo de direção gira com a coluna de perfuração (22) durante a perfura-ção rotativa.

Nessa terceira configuração, o dispositivo de atuação da ferra-menta (38), os dispositivos de direção (40) e o sistema de controle hidráulico(42) são configurados de modo que os dispositivos de direção (40) são ca- pazes de atuar entre a posição retraída e a posição estendida em sincroniacom a rotação da coluna de perfuração (22), de modo que os dispositivos dedireção (40) são atuados substancialmente na mesma posição de rotaçãodurante a rotação da coluna de perfuração (22) a fim de deslocar o aloja-mento (36) de volta para a direção da orientação almejada.

Nessa terceira configuração, um eixo (54) pode ou não ser for-necido para a ferramenta de direção (20). Um eixo (54) pode ser fornecidopor um motor de perfuração (não mostrado) que é incorporado na coluna deperfuração (22) ou por um elemento (não mostrado) que está contido no in-terior do orifício do alojamento (52). A finalidade do eixo (54) pode ser forne- cer um movimento rotativo para alimentar uma bomba de forma semelhanteà descrita na modalidade preferencial. Como alternativa, o dispositivo depressurização (72) pode compreender um tipo diferente de bomba, ou podecompreender um sistema para usar a pressão do fluido hidráulico para atuaros dispositivos de direção (40).

O fluido de perfuração pode ser passado através do orifício doalojamento (52) a fim de circular o fluido de perfuração através da ferramen-ta de direção (20). Como alternativa ou em complemento, se um eixo (54) forfornecido na ferramenta de direção (20), o fluido de perfuração pode ser pas-sado através do orifício do eixo (55).

Na terceira configuração, pode ser necessário fornecer modifi-cações à modalidade preferencial da ferramenta de direção (20), de modoque os dispositivos de direção (40) sejam capazes de serem atuados demodo rápido o bastante para fornecer a sincronia com a rotação da colunade perfuração (22). Como primeiro exemplo, os efeitos de amortecimento domeio viscoso na câmara do pêndulo (62) e o mecanismo de amortecimentodo atuador mecânico (130) podem ser reduzidos. Como segundo exemplo,as taxas de escoamento do fluido hidráulico para e proveniente dos disposi-tivos de direção (40) podem ser incrementadas aumentando o tamanho doscondutos entre o dispositivo de pressurização (72), o reservatório (74) e osdispositivos de direção (40). Como terceiro exemplo, a taxa de bombeamen-to do dispositivo de pressurização (72) pode ser incrementada. Como quartoexemplo, um sistema hidráulico de ação dupla pode ser utilizado. Comoquinto exemplo, um dispositivo de atuação da ferramenta (38) que possuiuma freqüência natural mais curta do que a do pêndulo (60) da modalidadepreferencial pode ser usado.

Finalmente, em qualquer uma das configurações da ferramentade direção (20), a ferramenta de direção (20) pode fornecer uma orientaçãovertical como a orientação almejada, ou pode fornecer alguma outra orienta-ção como a orientação almejada. Se a orientação almejada não for uma ori-entação vertical, a orientação do dispositivo de atuação da ferramenta (38)no alojamento (36) pode ser alterada para refletir a orientação almejada.Como alternativa ou em complemento, os atuadores de válvula mecânica(80) podem ser configurados de modo que a primeira posição de atuação e asegunda posição de atuação sejam fornecidas com referência à orientaçãoalmejada.

Se a orientação almejada não for uma orientação vertical, a fer-ramenta de direção (20) ou a coluna de perfuração (22) pode ainda compre-ender um sistema de pesquisa (não mostrado) para determinar a orientaçãoda ferramenta de direção (20) em relação à orientação referencial, de manei-ra tal que a orientação almejada da ferramenta de direção (20) possua umareferência.

Ademais, em qualquer das configurações da ferramenta de di-reção (20), a coluna de perfuração (22) pode ainda compreender qualquerequipamento de perfuração e ferramentas de direção adequados para usoem associação com a coluna de perfuração (22) e/ou em associação comqualquer um dos componentes da coluna de perfuração (22), inclusive a fer-ramenta de direção (20).

Claims (54)

1. Ferramenta de direção para uso na perfuração de um poço,caracterizada pelo fato de que compreende:(a) um alojamento tubular, sendo que o alojamento possui umaparte interna, uma parte externa e que define o orifício do alojamento;(b) um dispositivo de atuação da ferramenta sustentado de for-ma móvel no interior do alojamento, sendo que o dispositivo de atuação daferramenta é capaz de um movimento de atuação em relação ao alojamento;(c) uma pluralidade de dispositivos de direção atuados de modohidráulico espaçados de modo circunferencial em torno da parte externa doalojamento, sendo que os dispositivos de direção são atuáveis de modo in-dependente entre a posição retraída e a posição estendida como resultadodo movimento de atuação do dispositivo de atuação da ferramenta; e(d) um sistema de controle hidráulico contido no interior do alo-jamento e interposto de modo operável entre o dispositivo de atuação daferramenta e os dispositivos de direção, para converter o movimento de atu-ação do dispositivo de atuação da ferramenta na atuação independente dosdispositivos de direção entre a posição retraída e a posição estendida.

2. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 1, ca-racterizada ainda pelo fato de que compreende um fluido hidráulico para usono sistema de controle hidráulico a fim de atuar os dispositivos de direção,em que o fluido hidráulico é isolado dos demais fluidos.

3. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizada pelo fato de que o fluido hidráulico compreende um óleo hidráuli-co.

4. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 2, ca-racterizada pelo fato de que o sistema de controle hidráulico compreende umdispositivo de pressurização para pressurizar o fluido hidráulico para forne-cer um suprimento de fluido hidráulico pressurizado.

5. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4, ca-racterizada pelo fato de que a ferramenta de direção é configurada de modoque cada um dos dispositivos de direção seja atuado até uma posiçãoretraída quando o alojamento estiver na orientação almejada.

6. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4, ca-racterizada ainda pelo fato de que compreende um eixo que se estende a-través do orifício do alojamento, sendo o eixo capaz de um movimento deperfuração em relação ao alojamento.

7. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 6, ca-racterizada pelo fato de que o eixo define um orifício do eixo para conduzir ofluido de perfuração através da ferramenta de direção.

8. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 7, ca-racterizada pelo fato de que o dispositivo de pressurização compreende umabomba, e em que a bomba está associada ao alojamento e ao eixo.

9. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 8, ca-racterizada pelo fato de que o movimento de perfuração do eixo é um movi-mento rotativo, e em que a bomba compreende uma bomba da placa osci-lante.

10. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que o sistema de controle hidráulico compreendeuma pluralidade de mecanismos de válvula, em que cada um dos mecanis-mos de válvula está associado ao dispositivo de atuação da ferramenta ecom um dos dispositivos de direção, e em que cada um dos mecanismos deválvula é capaz de fornecer seletivamente a comunicação de seu respectivodispositivo de direção com o fluido hidráulico pressurizado, como resultadodo movimento de atuação do dispositivo de atuação da ferramenta.

11. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 10,caracterizada pelo fato de que cada um dos mecanismos de válvula com-preende um atuador de válvula mecânica para o mecanismo de válvula, emque os atuadores de válvula mecânica estão localizados no interior do alo-jamento, em que os atuadores de válvula mecânica estão espaçados demodo circunferencial em torno do interior do alojamento, e em que os atua-dores de válvula mecânica estão localizados adjacentes ao dispositivo deatuação da ferramenta, de tal modo que podem ser movidos pelo movimentode atuação do dispositivo de atuação da ferramenta.

12. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 11,caracterizada pelo fato de que os atuadores de válvula mecânica são capa-zes de se movimentar por meio do dispositivo de atuação da ferramenta en-tre uma primeira posição de atuação e uma segunda posição de atuação, eem que a ferramenta de direção é configurada de tal modo que cada um dosdispositivos de direção é atuado até uma posição retraída quando seu res-pectivo atuador de válvula mecânica está na primeira posição de atuação, ede modo que cada um dos dispositivos de direção é atuado até a posiçãoestendida quando seu respectivo atuador de válvula mecânica está na se-gunda posição de atuação.

13. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 10,caracterizada pelo fato de que o sistema de controle hidráulico compreendeainda um reservatório para o fluido hidráulico em que o reservatório possuiuma pressão de reservatório que é inferior à pressão do fluido hidráulicopressurizado.

14. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 13,caracterizada pelo fato de que cada um dos dispositivos de direção está emcomunicação apenas com o reservatório quando seu respectivo atuador deválvula mecânica está na primeira posição de atuação, e em que cada umdos dispositivos de direção está em comunicação apenas com o fluido hi-dráulico pressurizado quando seu respectivo atuador de válvula mecânicaestá na segunda posição de atuação.

15. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 13,caracterizada pelo fato de que o dispositivo de pressurização extrai o fluidohidráulico do reservatório a fim de fornecer o suprimento de fluido hidráulicopressurizado.

16. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 13,caracterizada pelo fato de que a ferramenta de direção é configurada demodo que cada uma dos atuadores de válvula mecânica está na primeiraposição de atuação quando o alojamento está na orientação almejada.

17. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 16,caracterizada pelo fato de que cada um dos mecanismos de válvula com-preende ainda um dispositivo de inclinação do mecanismo de válvula parainclinar o atuador de válvula mecânica na direção da primeira posição deatuação.

18. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato de que cada um dos mecanismos de válvula podeainda compreender um mecanismo de amortecimento do atuador mecânicopara amortecer o movimento dos atuadores de válvula mecânica.

19. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 18,caracterizada pelo fato de que o mecanismo de amortecimento do atuadormecânico compreende um dispositivo de medição de fluido conectado demodo operável ao atuador de válvula mecânica.

20. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 19,caracterizada pelo fato de que o dispositivo de medição de fluido compreen-de:(a) um cilindro de amortecimento;(b) um pistão de medição contido de modo alternado no cilindrode amortecimento, de modo que o cilindro de amortecimento está divididoem uma primeira câmara e uma segunda câmara; e(c) um trajeto de fluxo restrito entre a primeira câmara e a se-gunda câmara para permitir um fluxo restrito de um fluido entre a primeiracâmara e a segunda câmara, enquanto o pistão se alterna em relação aocilindro de amortecimento como resultado do movimento do atuador de vál-vula mecânica.

21. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato de que cada um dos atuadores de válvula mecânicacompreende uma alavanca de atuação.

22. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 21,caracterizada pelo fato de que cada uma das alavancas de atuação compre-ende um ponto de articulação e em que cada uma das alavancas de atuaçãoestá substancialmente balanceada em torno do ponto de articulação.

23. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 12,caracterizada pelo fato de que cada um dos dispositivos de direção e seusrespectivos atuadores de válvula mecânica estão equilibrados de modo cir-cunferencial entre si por substancialmente 180 graus.

24. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que o dispositivo de atuação da ferramenta com-preende um pêndulo que é sustentado de modo articulado no interior do alo-jamento, e em que o movimento de atuação do pêndulo é um movimentoarticulado em relação ao alojamento a fim de manter a orientação vertical dopêndulo.

25. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que o pêndulo compreende um elemento tubularque está localizado no interior do alojamento de tal modo que o pêndulo cir-cunda o orifício do alojamento.

26. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 25,caracterizada pelo fato de que o pêndulo é sustentado de modo articuladono alojamento por uma junta universal.

27. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 26,caracterizada pelo fato de que o pêndulo está contido no alojamento em ummeio viscoso, de modo que o movimento de articulação do pêndulo está su-jeito ao amortecimento viscoso.

28. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 27,caracterizada ainda pelo fato de que compreende uma câmara do pêndulopara conter o pêndulo e o meio viscoso.

29. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 28,caracterizada pelo fato de que o meio viscoso compreende um óleo hidráuli-co.

30. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 28,caracterizada pelo fato de que a câmara do pêndulo está isolada do sistemade controle hidráulico, de modo que o meio viscoso está isolado do fluidohidráulico.

31. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 30,caracterizada pelo fato de que o sistema de controle hidráulico compreendeum mecanismo de balanceamento da pressão do fluido hidráulico paratransmitir ao fluido hidráulico uma primeira pressão ambiente na primeiraposição de balanceamento da pressão na parte externa do alojamento.

32. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 31,caracterizada pelo fato de que compreende ainda um mecanismo de balan-ceamento da pressão do meio viscoso para transmitir ao meio viscoso umasegunda pressão ambiente na segunda posição de balanceamento da pres-são na parte externa do alojamento.

33. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 32,caracterizada pelo fato de que o alojamento possui uma extremidade superi-or e uma extremidade inferior, e em que a segunda posição de balancea-mento da pressão está entre a extremidade superior do alojamento e os dis-positivos de direção.

34. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 33,caracterizada pelo fato de que a primeira posição de balanceamento dapressão está entre os dispositivos de direção e a extremidade inferior da fer-ramenta de direção.

35. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 34,caracterizada pelo fato de que o sistema de controle hidráulico compreendeainda uma válvula de descarga de emergência, e em que o sistema de con-trole hidráulico se comunica com a câmara do pêndulo, quando a válvula dedescarga de emergência está na posição aberta, liberando desta forma ofluido hidráulico na câmara do pêndulo.

36. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 24,caracterizada pelo fato de que o pêndulo compreende uma extremidade pro-ximal e uma extremidade distai, em que a extremidade proximal do pênduloé sustentada de modo articulado no alojamento, e em que os atuadores deválvula mecânica estão localizados adjacentes à extremidade distai do pên-dulo.

37. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 36,caracterizada pelo fato de que o pêndulo possui um centro de gravidade, eem que o centro de gravidade do pêndulo está localizado mais próximo àextremidade distai do pêndulo do que da extremidade proximal do pêndulo.

38. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 37,caracterizada pelo fato de que o pêndulo compreende ao menos um anel depeso para adicionar peso ao pêndulo, e em que os anéis de peso estão loca-lizados mais próximos à extremidade distai do pêndulo do que da extremida-de proximal do pêndulo.

39. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 38,caracterizada pelo fato de que os anéis de peso compreendem anéis de car-bureto.

40. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 36,caracterizada pelo fato de que cada um dos atuadores de válvula mecânicacompreende uma alavanca de atuação.

41. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 40,caracterizada pelo fato de que as alavancas de atuação compreendem umponto de articulação, e em que cada uma das alavancas de atuação é subs-tancialmente balanceada em torno do ponto de articulação.

42. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 24,caracterizada pelo fato de que os dispositivos de direção e seus respectivosatuadores de válvula mecânica são circunferencialmente balanceados entresi substancialmente a 180 graus.

43. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que a ferramenta de direção compreende quatrodispositivos de direção que estão espaçados de modo circunferencial entresi por noventa graus.

44. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que cada um dos dispositivos de direção compre-ende ao menos um pistão de direção que é atuável entre a posição retraídae a posição estendida.

45. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 44,caracterizada pelo fato de que cada um dos dispositivos de direção compre-ende uma pluralidade de pistões de direção que são atuáveis de forma si-multânea entre a posição retraída e a posição estendida.

46. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 45,caracterizada pelo fato de que cada um dos dispositivos de direção compre-ende ainda uma lâmina de direção conectada aos pistões de direção.

47. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 46,caracterizada pelo fato de que cada um dos dispositivos de direção compre-ende ainda um mecanismo de inclinação do dispositivo de direção, que incli-na o dispositivo de direção na direção da posição retraída.

48. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 46,caracterizada pelo fato de que as lâminas de direção podem ser substituídassem desmontar a ferramenta de direção.

49. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que o alojamento possui uma extremidade superi-or e uma extremidade inferior, em que a ferramenta de direção compreendeainda um estabilizador associado ao alojamento, e em que o estabilizadorestá localizado entre a extremidade superior do alojamento e os dispositivosde direção.

50. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que o estabilizador compreende uma pluralidadede lâminas estabilizadoras, e em que as lâminas estabilizadoras podem sersubstituídas sem desmontagem da ferramenta de direção.

51. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que a ferramenta de direção é adaptada para serconfigurada como um componente de um motor de perfuração dotado de umalojamento do motor e um eixo de transmissão do motor, de modo que oalojamento da ferramenta de direção está conectado ao alojamento do mo-tor, e de modo que o eixo de transmissão do motor se estende através doorifício do alojamento.

52. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que a ferramenta de direção é adaptada de talmodo que uma coluna de perfuração pode se estender através do orifício doalojamento, e de tal modo que o alojamento da ferramenta de direção podeser conectada de forma rotativa à coluna de perfuração.

53. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 52,caracterizada pelo fato de que compreende ainda um dispositivo de engateno poço associado ao alojamento para engatar no poço, a fim de impedirque a ferramenta de direção gire no poço quando a coluna de perfuração égirada.

54. Ferramenta de direção, de acordo com a reivindicação 4,caracterizada pelo fato de que a ferramenta de direção é adaptada de talmodo que o alojamento da ferramenta de direção pode ser conectado demodo fixo à coluna de perfuração, de tal forma que o alojamento da ferra-menta de direção gira quando a coluna de perfuração é girada.