BRPI0916810B1 - broca de perfuração terrestre - Google Patents
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Abstract
BROCA DE PERFURAÇÃO TERRESTRE Uma broca de perfuração terrestre (11) compreendendo um corpo de broca (13) configurado na sua extensão superior para conexão em uma coluna de perfuração e descrita. Um número selecionado de lâminas fixas (19) se estende para baixo do corpo de broca (13) e um número selecionado de cortadores rolantes (21, 23) é montado para rotação no corpo de broca. Uma pluralidade de elementos de corte de cortador rolante fica disposta em cada cortador rolante e uma pluralidade de elementos de corte de lâmina fixa fica disposta em cada lâmina fixas (19) excede o número selecionado de cortadores rolantes (21, 23) por pelo menos um.
Description
[0001] A presente invenção refere-se em geral a brocas de perfuração terrestre e, em particular, a uma broca tendo uma combinação de cortadores rolantes e fixos e elementos de corte.
[0002] O sucesso da perfuração rotativa possibilitou a descoberta de reservatórios profundos de petróleo e gás e a produção de enormes quantidades de petróleo. A broca de rocha rotativa foi uma invenção importante que tornou possível o sucesso da perfuração rotativa. Somente formações terrosas moles podiam ser penetradas comercialmente com a broca de arrasto anterior e ferramentas de perfuração de impacto a cabo, mas a broca de rocha de dois cones, inventada por Howard R. Hughers, Pat. U.S. No. 930.759, perfurou uma rocha de capeamento no campo Spindletop, perto de Beaumont, Texas com facilidade relativa. Essa invenção venerável, dentro da primeira década do último século, pôde perfurar uma fração insuficiente da profundidade e velocidade da broca de rocha rotativa moderna. A broca original de Hughes perfurava por horas, a broca moderna perfura por dias. As brocas modernas, algumas vezes, perfuram por milhares de pés ao invés de meramente uns poucos pés. Muitos avanços contribuíram para as melhores impressionantes nas brocas de rocha rotativas.
[0003] Na perfuração de poços em formações terrosas usando brocas de cones, brocas de rocha tendo um, dois ou três cortadores rolantes montados de maneira giratória sobre eles são utilizadas. A broca é presa na extremidade inferior de uma coluna de perfuração que é girada da superfície ou por um motor ou turbina dentro do poço. Os cortadores montados na broca rolam e deslizam sobre o fundo do poço à medida que a coluna de perfuração é girada, dessa maneira engatando e desintegrando o material da formação a ser removido. Os cortadores rolantes são fornecidos com elementos de corte ou dentes que são forçados para penetrar e arrancar o fundo do poço pelo peso da coluna de perfuração. Os cascalhos do fundo e lados do poço são lavados pelo fluido de perfuração que é bombeado para baixo da superfície através da coluna de perfuração rotativa oca e são transportados em suspensão no fluido de perfuração para a superfície.
[0004] Brocas de cortadores rolantes dominaram a perfuração do petróleo durante a maior parte do século 20. Com os aperfeiçoamentos na tecnologia do diamante sintético que ocorreram nos anos 70 e 80, a broca de cortador fixo ou de “arrasto” se tornou popular novamente na última parte do século 20. Brocas de cortador fixo modernas são frequentemente citadas como brocas “diamantadas” ou de “PDC” (compacta diamantada policristalina) e estão muito distantes das brocas de cortador fixo originais dos séculos 19 e início do 20. As brocas diamantadas ou de PDC transportam elementos de corte compreendendo camadas compactas diamantadas policristalinas ou “mesas” formadas sobre e unidas a um substrato de sustentação, convencionalmente de carbeto de tungstênio cimentado, os elementos de corte sendo dispostos em localizações selecionadas nas lâminas ou outras estruturas no corpo da broca com as mesas diamantadas viradas geralmente na direção da rotação da broca. Brocas diamantadas têm uma vantagem sobre as brocas de cortadores rolantes por serem muito mais agressivas e, portanto perfurar muito mais rápido no peso aplicado na broca (WOB) equivalente. Além disso, elas não têm partes móveis, o que torna o seu projeto menos complexo e mais robusto. A mecânica e a dinâmica da perfuração das brocas diamantadas são diferentes dessas das brocas de cortadores rolantes precisamente porque elas são mais agressivas e geram mais torque. Durante as operações de perfuração, as brocas diamantadas são usadas em uma maneira similar a essa para as brocas de cortadores rolantes, as brocas diamantadas também sendo giradas contra uma formação sendo perfurada sob o peso aplicado na broca para remover o material da formação. Os elementos de corte diamantados são continuamente engatados quando eles raspam o material da formação, enquanto os elementos de corte dos cortadores rolantes recortam a formação intermitentemente com pouco ou nenhum movimento relativo (raspagem) entre o elemento de corte e a formação. Cada uma das brocas de cortadores rolantes e diamantada tem aplicações particulares para as quais elas são mais adequadas do que a outra; é provável que nenhum tipo de broca suplante completamente a outra no futuro previsível.
[0005] Na técnica anterior, algumas brocas de perfuração terrestre usam uma combinação de um ou mais cortadores rolantes e uma ou mais lâminas fixas. Algumas dessas brocas do tipo de combinação são citadas como brocas híbridas. Projetos prévios de brocas híbridas, tal como é descrito na Patente U.S. No. 4.343.371 para Baker, III e Patente U.S. No. 4.444.281 para Schumacher têm números iguais de lâminas fixas e cortadores rolantes em disposições essencialmente simétricas. Nessas brocas, os cortadores rolantes fazem a maior parte do corte da formação, especialmente no centro do furo ou broca.
[0006] Em WOB leve e maior RPM, as brocas de cortador fixo ou de arrasto algumas vezes sofrem de uma condição indesejável conhecida como “giro da broca”. Nessa condição, a broca gira temporariamente ao redor de um eixo geométrico que não coincide com o centro geométrico da broca em tal maneira que a broca tende a oscilar ou “girar para trás” ao redor do poço. Esse giro para trás faz com que o centro de rotação mude dramaticamente à medida que a broca gira ao redor do poço. Assim, elementos de corte PDC individuais percorrem para o lado e para trás e são submetidos a altas cargas em uma direção para a qual eles não são planejados. Isso pode causar a quebra e destruição prematura dos elementos de corte. Vários meios e métodos foram planejados para combater essa condição no que são tipicamente chamadas brocas “antigiro”. Exemplos de brocas antigiro são encontrados nas Patentes geralmente atribuídas U.S. Nos. 5.873.422 e 5.979.576 para Hansen e outros e na Patente U.S. No. 4.932.484 para Warren e outros, atribuídas para Amoco.
[0007] Nas brocas de cortadores rolantes, uma condição similar chamada “funcionamento fora do centro” ou giro para frente ocorre quando o próprio eixo geométrico da broca gira em um círculo concêntrico ao redor do centro do poço. Isso é típico nas aplicações de perfuração nas quais o material sendo perfurado está se comportando plasticamente e o movimento lateral da broca é facilitado devido à carência de estabilização, leve profundidade do corte, alta RPM e pequeno peso na broca. Outro fator que encoraja o funcionamento fora do centro da broca é a limpeza inadequada do fundo do poço, o que leva a uma camada de cascalho fino no fundo do poço, que age como um lubrificante entre a broca e o material de formação tornando o deslocamento lateral da broca mais fácil. O funcionamento fora do centro não é quase tão destrutivo para os elementos de corte ou estrutura de corte da broca de cortadores rolantes como o giro é para a broca de cortador fixo. O funcionamento fora do centro nas brocas de cortadores rolantes é ainda indesejável porque a broca perfura vagarosamente e cria um poço superdimensionado ou fora de medida no qual a broca é mais difícil de estabilizar e tende a “andar”, de modo que o poço se desvia da vertical em maneiras indesejáveis. Um exemplo de um projeto de cortadores rolantes que trata o funcionamento fora do centro é encontrado na Patente U.S. No. 5.695.018 geralmente atribuída para Pessier e Isbell.
[0008] Nenhuma das técnicas anteriores reconhece ou trata das tendências dinâmicas de funcionamento fora de centro ou de “giro” da broca híbrida com sua combinação de cortadores rolantes e lâminas fixas. Dessa maneira, uma broca aperfeiçoada de perfuração terrestre híbrida com desempenho de perfuração otimizado seria desejável.
[0009] É um objetivo geral da presente invenção proporcionar uma broca aperfeiçoada de perfuração terrestre dinamicamente estável da variedade híbrida. Esses e outros objetivos da presente invenção são atingidos proporcionando uma broca de perfuração terrestre compreendendo um corpo de broca configurado na sua extensão superior para conexão em uma coluna de perfuração. Um número selecionado de lâminas fixas se estende para baixo do corpo da broca e um número selecionado de cortadores rolantes é montado para rotação no corpo da broca. Uma pluralidade de elementos de corte de cortadores rolantes pode ser disposta em cada cortador rolante e uma pluralidade de elementos de corte de lâmina fixa é disposta em cada lâmina fixa. O número selecionado de lâminas fixas excede o número selecionado de cortadores rolantes por pelo menos um.
[00010] De acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, as lâminas fixas e os cortadores rolantes são distribuídos ao redor de 360 graus da circunferência do corpo da broca e a maior parte dos elementos de corte de lâmina fixa fica contida dentro de 180 graus da circunferência do corpo da broca.
[00011] De acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, pelo menos um dos elementos de corte de cortador fixo fica localizado próximo ao eixo geométrico central do corpo da broca para desintegrar a formação no centro axial. Porém, um elemento de corte de cortador fixo de corte central não é necessário de acordo com a presente invenção.
[00012] De acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, 2/3 dos elementos de corte de lâmina fixa ficam contidos dentro de 180 graus da circunferência do corpo da broca.
[00013] De acordo com uma modalidade ilustrativa da presente invenção, pelo menos dois do número selecionado de lâminas fixas ficam adjacentes um ao outro sem um cortador rolante interveniente.
[00014] Outros objetivos, aspectos e vantagens da presente invenção se tornarão evidentes com referência às figuras e descrição detalhada.
[00015] De modo que a maneira na qual os aspectos e vantagens da presente invenção, que ficarão evidentes, seja atingida e possa ser entendida em mais detalhes, uma descrição mais particular das modalidades da invenção como brevemente resumida acima pode ser obtida por referência às suas modalidades que são ilustradas nos desenhos anexos que formam uma parte desse relatório descritivo. É para ser observado, entretanto, que os desenhos ilustram somente algumas modalidades da invenção e, portanto, não devem ser considerados como limitando o seu escopo já que a invenção pode admitir outras modalidades igualmente efetivas.
[00016] A figura 1 é uma vista em projeção da broca de perfuração terrestre híbrida de acordo com a modalidade preferida da presente invenção.
[00017] A figura 2 é uma vista plana inferior da modalidade da broca de perfuração terrestre híbrida da figura 1.
[00018] A figura 3 é uma vista em perspectiva inferior de uma modalidade ilustrativa da broca de perfuração terrestre híbrida construída de acordo com a presente invenção.
[00019] Com referência às figuras 1 e 2, uma broca de perfuração terrestre 11 de acordo com uma modalidade preferida da presente invenção é descrita. A broca 11 compreende um corpo de broca 13 tendo um eixo geométrico longitudinal central 15 que define um centro axial do corpo da broca 13. Na modalidade ilustrada, o corpo da broca 13 é de aço, mas poderia também ser formado de material de matriz com reforços de aço ou de um material de carbeto sinterizado. O corpo da broca 13 inclui uma haste na sua extremidade superior ou traseira que é rosqueada ou de outra forma configurada para fixação em uma coluna de perfuração oca (não mostrada), que gira a broca 11 e fornece o fluido de perfuração pressurizado para a broca e a formação sendo perfurada.
[00020] A superfície radialmente mais externa do corpo da broca 13 é conhecida como a superfície de calibre e corresponde com o calibre ou diâmetro do poço (mostrado em tracejado na figura 2) perfurado pela broca 11. Pelo menos uma (duas são mostradas) perna de broca 17 se estende para baixo do corpo da broca 13 na direção axial. O corpo da broca 13 também tem uma pluralidade (por exemplo, três mostradas) de lâminas fixas 19 que se estendem para baixo na direção axial. As pernas da broca 17 e as lâminas fixas 19 são distribuídas ao redor de 360 graus da circunferência do corpo da broca em localizações especificadas. Como discutido em mais detalhes abaixo, o número e a localização das lâminas fixas 19 (e o número de cortadores fixos sobre elas), exercem uma função importante nos aspectos de estabilização ou antigiro da broca construída de acordo com a presente invenção.
[00021] Um cortador rolante 21, 23 é montado em um mancal vedado que é parte de cada perna da broca 17. Mancais de elemento rolante vedados ou não vedados podem ser utilizados ao invés do mancal vedado. De acordo com a modalidade ilustrada, o eixo geométrico rotacional de cada cortador rolante 21, 23 intercepta o centro axial 15 da broca e, portanto, cortadores rolantes 21 não têm inclinação ou ângulo e nenhum deslocamento (figuras 2 e 3). Alternativamente, os cortadores rolantes 21, 23 podem ser produzidos com ângulo de inclinação e/ou deslocamento para induzir o deslizamento dos cortadores rolantes 21, 23 quando eles rolam sobre o fundo do poço.
[00022] Pelo menos um (uma pluralidade é ilustrada) inserto de corte de cortadores rolantes ou elementos 25 é disposto nos cortadores rolantes 21, 23 em fileiras geralmente circunferenciais. Elementos de corte de cortadores rolantes 25 não precisam ser dispostos em fileiras, mas ao invés disso poderiam ser colocados “aleatoriamente” em cada cortador rolante 21, 23. Além do mais, os elementos de corte de cortadores rolantes podem adotar a forma de um ou mais discos ou “anéis de corte de serra”, o que também se situaria dentro do significado do termo elementos de corte de cortadores rolantes. Cortadores rolantes 21, 23 em combinação com lâminas fixas 19 reduzem a vibração em peso aplicado na broca (WOB) constante comparado com as brocas de cortador fixo. Ademais, o cortador ou cortadores rolantes 21, 23 servem para limitar a profundidade do corte dos elementos de corte nas lâminas fixas 19. Esses propósitos podem também ser realizados com cortadores rolantes que são inteiramente desprovidos de elementos de corte de cortadores rolantes 25, quer insertos ou dentes ou outros elementos.
[00023] Insertos de carbeto de tungstênio, presos por ajuste de interferência (ou solda forte) nos furos no cortador rolante 21, 23 são mostrados, mas um cortador de dente de aço ou fresado tendo elementos de corte revestidos (25) integralmente formados com e projetando do cortador rolante poderiam ser usados em certas aplicações e o termo “elementos de corte de cortadores rolantes” como usado aqui abrange tais dentes. Os insertos ou elementos de corte podem ser em formato de formão como mostrado, cônicos, redondos ou ovóides ou outras formas e combinações de formas dependendo da aplicação. Elementos de corte de cortadores rolantes 25 podem também ser formados de, ou revestidos com, materiais superabrasivos ou superduros, tais como diamante policristalino, nitreto de boro cúbico e assim por diante.
[00024] Além disso, uma pluralidade de elementos de corte fixos ou de lâmina fixa 31 é disposta em uma fileira e presa em cada uma das lâminas fixas 19 nas suas bordas dianteiras (dianteira sendo definida na direção de rotação da broca 11). Cada um dos elementos de corte de lâmina fixa 31 compreende uma camada ou mesa diamantada policristalina em uma face rotativamente dianteira de um substrato de sustentação, a camada ou mesa diamantada produzindo uma face de corte tendo uma borda de corte em uma periferia da mesma para engatar a formação.
[00025] Uma pluralidade de cortadores sobressalentes 35 está presente em cada lâmina 19. Cortadores sobressalentes 35 são opcionais e servem primariamente para proteger as lâminas 19 contra o desgaste nas superfícies atrás da borda dianteira de cada lâmina. Cortadores sobressalentes podem também ter influência na estabilidade e dinâmica de uma broca 11, mas o efeito é mínimo em comparação com os elementos de corte fixos primários 31 na borda dianteira de cada lâmina 19. Assim, para os propósitos desse pedido, cortadores sobressalentes 35 ou quaisquer outros cortadores fixos ou elementos de corte não presentes na borda dianteira de cada lâmina não são “contados” com o propósito de induzir uma força de desequilíbrio lateral para resistir à tendência de giro para trás da broca, como discutido em mais detalhes abaixo.
[00026] Uma pluralidade de elementos resistentes ao desgaste 37 está presente na superfície de calibre na periferia mais externa de cada lâmina 19 (figura 1). Esses elementos 37 podem ser insertos de carbeto de tungstênio ou de outro metal duro de topo plano ou topo arredondado ajustado por interferência ou por solda forte em aberturas nas bases de calibre de cada lâmina 19. A função primária desses elementos 37 é passiva e é resistir ao desgaste da lâmina 19. Em algumas aplicações, pode ser desejável colocar elementos de corte ativos na base do calibre, tal como elementos de topo plano superduros (diamante policristalino) com uma borda chanfrada para corte com cisalhamento da parede lateral do poço sendo perfurado. Em outras aplicações, pode ser benéfico aplicar revestimento duro com metal duro soldado, tal como carbeto de tungstênio.
[00027] O número de pernas da broca 17 e lâminas fixas 19 é pelo menos um e de acordo com uma modalidade da invenção, o número de lâminas fixas excede o número de pernas da broca 17 (e os cortadores rolantes associados) por pelo menos um. Tipicamente, se existem mais lâminas 19 do que cortadores rolantes 21, 23 (e mais do que um de cada), a distribuição das lâminas exige que pelo menos duas das lâminas 19 e seus elementos de corte fixos associados 31 sejam distribuídos em uma metade ou dentro de 180 graus da circunferência da broca. A despeito disso, de acordo com a presente invenção, o número e a distribuição (ao redor da circunferência de 360 graus do corpo da broca 13) das lâminas fixas 19 (e dos elementos de corte fixos 31) são selecionados, de modo que os elementos de corte fixos 31 fiquem concentrados em uma área da broca. Isso induz uma força de desequilíbrio lateral na broca durante a operação de perfuração e tende a resistir à tendência da broca girar para trás, assim evitando as forças destrutivas em ou nos elementos de corte fixos 31 associados com essa condição. Ademais, a presença dos cortadores rolantes tende a introduzir o funcionamento fora do centro ou o giro para frente, o que também neutraliza a tendência para o giro para trás destrutivo.
[00028] Especificamente, de acordo com a presente invenção, o número e a distribuição das lâminas fixas 19 são selecionados, tal que pelo menos uma maior parte (mais do que metade e preferivelmente mais próximo de dois terços (2/3)) dos elementos de corte fixos 31 nas lâminas fixas fica concentrada em uma metade ou seção de 180 graus da circunferência da broca 11. Ademais, a assimetria na disposição da lâmina e do cortador e o desequilíbrio nas forças de corte podem ser aumentados se o número de lâminas fixas 19 (e elementos de corte associados 31) excede o número de cortadores rolantes 21, 23. Além do mais, o maior número de lâminas fixas 19 permite um maior número e redundância de elementos de corte fixos 31. Isso reduz a carga unitária em cada elemento de corte 31 e assim melhora a sua durabilidade e tempo de serviço.
[00029] De acordo com esses parâmetros, a modalidade preferida ilustrada nas figuras 1 e 2 tem três lâminas fixas 19 e duas (uma a menos) pernas de broca 17 e cortadores rolantes 21, 23. Duas das lâminas fixas 19 estão relativamente próximas (aproximadamente 70 graus) e não têm perna de broca ou cortadores rolantes entre elas. A terceira lâmina fixa 19 é espaçada aproximadamente por 140 graus de cada uma das outras duas lâminas fixas. Cada lâmina fixa 19 tem oito ou nove elementos de corte fixos 31, de modo que existe um total entre 24 e 27 elementos de corte fixos 31 totais. Dessa maneira, na modalidade preferida ilustrada nas figuras 1 e 2, entre 16 e 19 cortadores fixos (dentre os 24 a 27 totais), ficam localizados dentro de uma metade ou 180 graus da circunferência da broca 11. Novamente, cortadores sobressalentes 35 ou quaisquer outros cortadores não na borda dianteira das lâminas 19 não são contados para finalidades desse cálculo.
[00030] A figura 3 ilustra ainda outra modalidade de uma broca 111 de acordo com a presente invenção que é altamente assimétrica por ter o número de lâminas 119 (três) excedendo o número de pernas 117 e cortador 121 (um) por dois. Assim, duas das três lâminas 110 e a maioria associada (aproximadamente 2/3) de elementos de corte fixos 131 estão dentro de 180 graus da circunferência. Nessa modalidade, todas as lâminas fixas 119 são angularmente separadas e contidas dentro de aproximadamente 220 graus, duas delas sem uma perna interveniente 117 e cortador 121. Essa modalidade conta com ambos o espaçamento angular das lâminas 119 e um número maior de lâminas (relativa aos cortadores) para induzir a assimetria e a força de desequilíbrio resultante.
[00031] De acordo com as modalidades ilustradas, pelo menos um dos elementos de corte fixos 31 em pelo menos uma das lâminas fica localizado para cortar no centro axial da broca (tipicamente coincidindo com o centro axial do poço). Entretanto, a estabilidade dinâmica da configuração não é dependente do corte no centro do poço com um elemento de corte fixo 31 e essa configuração é ilustrativa somente. Em qualquer eventualidade, devido à configuração híbrida da broca, os elementos de corte de cortadores rolantes 25, 125 e os elementos de corte de lâmina fixa 31, 131 combinam para definir uma superfície de corte comum ou congruente no bico e porções de ombro do perfil da broca. Os elementos de corte de cortadores rolantes 25, 125 esmagam e pré-fraturam a formação no bico altamente estressado e seções de ombro do poço, facilitando a carga nos elementos de corte fixos.
[00032] Ademais, a assimetria introduzida pelo confinamento da maior parte das lâminas fixas 19, 119 e elementos de corte fixos 31, 131 associados em uma metade (180 graus) ou menos da circunferência da broca, que pode ser combinado com o número desigual de lâminas fixas 19, 119 e cortadores rolantes 21, 23, 121, produz uma força de desequilíbrio que coopera com a tendência para o giro para frente dos cortadores rolantes 21, 23, 121 para neutralizar a tendência da broca de girar para trás e a destruição associada ou dano aos elementos de corte fixos 31, 131.
[00033] A invenção tem várias vantagens e inclui a assimetria de lâminas e cortadores rolantes e o desequilíbrio das forças de corte, que tende a evitar ou suprimir a vibração síncrona e o giro para trás destrutivo. O maior número de lâminas ainda melhora a durabilidade da estrutura de corte PDC dominante com maior densidade do elemento de corte e redundância.
[00034] Embora a invenção tenha sido mostrada ou descrita em somente algumas das suas formas, deve ser evidente para aqueles versados na técnica que ela não é assim limitada, mas é suscetível a várias mudanças sem se afastar do escopo da invenção como a seguir reivindicada e seus equivalentes legais.
Claims (21)
- Broca de perfuração terrestre (11), que compreende:
um corpo de broca (13) tendo um eixo geométrico longitudinal central (15) que define o centro axial do corpo de broca (13) e configurado na sua extremidade superior para conexão em uma coluna de perfuração,
um número selecionado de lâminas fixas (19, 119) estendidas para baixo a partir da broca na direção axial,
um número selecionado de cortadores rolantes (21, 23, 121) montados para rotação no corpo de broca (13) e
uma pluralidade de elementos de corte de lâmina fixa (31, 131) dispostos em cada lâmina fixa (19, 119),
em que o número selecionado de lâminas fixas (19, 119) excede o número selecionado de cortadores rolantes (21, 23, 121) por pelo menos um, e
em que pelo menos um dos elementos de corte de lâmina fixa (31, 131) em pelo menos uma das lâminas fixas (19, 119) fica localizado para cortar no centro axial da broca;
caracterizada pelo fato de as lâminas fixas (19, 119) e os cortadores rolantes (21, 23, 121) estarem dispostos de forma assimétrica. - Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as lâminas fixas (19, 119)) e os cortadores rolantes (21, 23, 121) são distribuídos ao redor de 360 graus da circunferência do corpo de broca (13) e a maior parte dos elementos de corte de lâmina fixa em uma borda rotativamente dianteira de cada lâmina fica contida dentro de 180 graus da circunferência do corpo da broca.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que ainda compreende:
uma pluralidade de elementos de corte de cortador rolante dispostos em cada cortador rolante. - Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que os elementos de corte de lâmina fixa e os elementos de corte de cortador rolante combinam durante a operação de perfuração para definir uma superfície de corte congruente no bico e seções de ombro do poço sendo perfurado.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que 2/3 dos elementos de corte de lâmina fixa estão contidos dentro de 180 graus da circunferência do corpo de broca.
- Broca de perfuração terrestre (11), que compreende:
um corpo de broca (13) tendo um eixo geométrico longitudinal central (15) que define o centro axial do corpo de broca (13) e configurado na sua extremidade superior para conexão em uma coluna de perfuração,
uma pluralidade de lâminas fixas (19, 119) estendidas para baixo a partir da broca na direção axial,
pelo menos um cortador rolante (21, 23, 121) montado para rotação no corpo de broca (13) e
uma pluralidade de elementos de corte de lâmina fixa (31, 131) dispostos em uma borda rotativamente dianteira de cada lâmina fixa (19, 119),
em que pelo menos um dos elementos de corte de lâmina fixa (31, 131) em pelo menos uma das lâminas fixas (19, 119) fica localizado para cortar no centro axial da broca; e
caracterizada pelo fato de as lâminas fixas (19, 119) e os cortadores rolantes (21, 23, 121) serem distribuídos assimetricamente em torno de 360 graus de circunferência do corpo da broca (13) e a maioria dos elementos de corte de lâmina fixa (31, 131 ) estarem contidos dentro de 180 graus da circunferência do corpo da broca (13). - Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que o número selecionado de lâminas fixas (19, 119) excede o número selecionado de cortadores rolantes (21,23, 121) por pelo menos um.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que ainda compreende:
uma pluralidade de elementos de corte de cortador rolante dispostos em cada cortador rolante. - Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que 2/3 dos elementos de corte de lâmina fixa estão contidos dentro de 180 graus da circunferência do corpo de broca.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que pelo menos duas da pluralidade de lâminas fixas (19, 119) ficam adjacentes entre si sem um cortador rolante interveniente.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que os elementos de corte de lâmina fixa e os elementos de corte de cortador rolante combinam durante a operação de perfuração para definir uma superfície de corte congruente no bico e seções de ombro do poço sendo perfurado.
- Broca de perfuração terrestre (11), que compreende:
um corpo de broca (13) tendo um eixo geométrico longitudinal central que define o centro axial do corpo de broca (13) e configurado na sua extremidade superior para conexão em uma coluna de perfuração,
uma pluralidade de lâminas fixas (19, 119) estendidas para baixo a partir da broca na direção axial,
pelo menos um cortador rolante (21, 23, 121) montado para rotação no corpo de broca (13), existindo pelo menos uma lâmina fixa (19, 119) a mais do que cortador rolante (21,23, 121),
uma pluralidade de elementos de corte de cortador rolante (25, 125) dispostos em cada cortador rolante (21,23, 121); e
uma pluralidade de elementos de corte de lâmina fixa (31, 131) dispostos em uma borda rotativamente dianteira de cada lâmina fixa (19, 119),
em que pelo menos um dos elementos de corte de lâmina fixa (31, 131) em pelo menos uma das lâminas fixas (19, 119) fica localizado para cortar no centro axial (15) da broca; e
caracterizada pelo fato de as lâminas fixas (19, 119) e o cortador rotativo (21, 23, 121) serem distribuídos assimetricamente em torno de 360 graus de circunferência do corpo da broca (13) e a maioria dos elementos de corte de lâmina fixa (31, 131 ) estarem contidos dentro de 180 graus da circunferência do corpo da broca (13). - Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que o número selecionado de lâminas fixas (19, 119) excede o número selecionado de cortadores rolantes (21,23) por pelo menos um.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que os elementos de corte de lâmina fixa e os elementos de corte de cortador rolante combinam durante a operação de perfuração para definir uma superfície de corte congruente.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que pelo menos duas da pluralidade de lâminas fixas (19, 119) ficam adjacentes entre si sem um cortador rolante interveniente.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 12, caracterizada pelo fato de que 2/3 dos elementos de corte de lâmina fixa estão contidos dentro de 180 graus da circunferência do corpo de broca.
- Broca de perfuração terrestre (11), que compreende:
um corpo de broca (13) tendo um eixo geométrico longitudinal central que define o centro axial do corpo de broca (13) e configurado na sua extremidade superior para conexão em uma coluna de perfuração,
uma pluralidade de lâminas fixas (19, 119) estendidas para baixo a partir da broca na direção axial,
pelo menos um cortador rolante (21, 23, 121) montado para rotação no corpo de broca (13),
uma pluralidade de elementos de corte de lâmina fixa (31, 131) dispostos em cada lâmina fixa (19, 119),
em que pelo menos um dos elementos de corte de lâmina fixa (31, 131) em pelo menos uma das lâminas fixas (19, 119) fica localizado para cortar no centro axial (15) da broca; e
caracterizada pelo fato de as lâminas fixas (19, 119) e os cortadores rolantes (21, 23, 121) serem distribuídos assimetricamente em torno de 360 graus de circunferência do corpo da broca (13), duas das lâminas fixas (19, 119) sendo adjacentes a uma outra a um espaçamento de cerca de 70 graus e sem perna de broca interveniente ou cortador rolante (21,23, 121) entre eles. - Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que o número de lâminas fixas (19, 119) excede o número de cortadores rolantes (21, 23, 121) por pelo menos um.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que ainda compreende:
uma pluralidade de elementos de corte de cortador rolante dispostos em cada cortador rolante. - Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que os elementos de corte de lâmina fixa e os elementos de corte de cortador rolante combinam durante a operação de perfuração para definir uma superfície de corte congruente.
- Broca de perfuração terrestre (11), de acordo com a reivindicação 17, caracterizada pelo fato de que 2/3 dos elementos de corte de lâmina fixa ficam contidos dentro de 180 graus da circunferência do corpo de broca.
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