BRPI1006152B1 - luva de fundo de poço não rotativa e método de redução de torque - Google Patents

Abstract

luva não rotativa de furo aberto e conjunto a presente invenção refere-se a uma luva de fundo de poço não rotativa adaptada para perfuração de furo aberto e/ou centralização de revestimento. a luva inclui um corpo tubular feito de plástico duro com lâminas helicoidais formadas integralmente posicionadas em torno de sua superfície externa e uma configuração de superfície interna que permite a circulação do fluido de perfuração para a formação de um suporte de fluido não rotativo entre a luva e o tubo de perfuração ou revestimento. as lâminas helicoidais reduzem o torque de deslizamento e rotação enquanto perfura, com obstrução mínima ao fluido de perfuração que passa através do furo não revestido entre as lâminas. em uma modalidade, os aperfeiçoamentos são fornecidos durante a saída do revestimento quando na perfuração em ambientes de furo aberto. em outra modalidade, os aperfeiçoamentos são fornecidos na resistência da luva à carga de compressão.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para LUVA DE FUNDO DE POÇO NÃO ROTATIVA E MÉTODO DE REDUÇÃO DE TORQUE.

Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se à produção de gás e óleo, e mais particularmente, aos aperfeiçoamentos em perfuração de poço aberto com tubo de perfuração e em centralização de revestimento. Ambas as aplicações de perfuração são aperfeiçoadas mediante o uso da presente invenção de protetores de tubo de perfuração não rotativos projetados especialmente aplicados ao tubo ou revestimento de perfuração rotativo.

Antecedentes [002] (a) Protetor de Tubo de Perfuração Não Rotativo de Poço

Aberto: recentemente nova tecnologia de perfuração e fratura tem permitido o desenvolvimento não convencional para produção de gás e óleo. Exemplos de desenvolvimentos importantes no campo incluem o Baaken play em Dakota do Norte, o Marcellus play na Pensilvânia, e o Haynesville play no leste do Texas e Luisiana. Essas grandes oportunidades de desenvolvimento têm gerado a necessidade por novas tecnologias para o desenvolvimento desses recursos nesses tipos de poços.

[003] Uma característica dessas formações e outras formações, especialmente em terra, é que as zonas produtoras podem ser relativamente rasas (1524 metros a 3657,6 metros (5000 a 12000 pés)) e podem ser relativamente finas em sua espessura (30,48 a 60,96 metros (10 a 200 pés)). Essas formações finas são frequentemente exploradas pelo uso de perfis de poço horizontal, depois de alcançarem a profundidade da zona produtora. Quando as formações são relativamente firmes, o furo é frequentemente não envolvido completamente. Dessa forma, uma sapata de revestimento será localizada perto da

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2/39 seção de construção (região onde a orientação do furo de poço muda de vertical para horizontal). A entrada e saída do revestimento com o tubo ou revestimento de perfuração estão sujeitas a problemas de alto torque, arrasto, e flambagem.

[004] Outro problema similar com relação à perfuração de horizontais ocorre em poços multilaterais. Nesses poços, múltiplos poços de desvios são perfurados a partir de um furo de poço primário. Novamente, o tubo de perfuração corre através do trilho lateral; ou em alguns casos, revestimentos ranhurados são instalados com os problemas frequentes de alto torque, arrasto e flambagem.

[005] Outro desenvolvimento recente na tecnologia de perfuração é o uso de um volume de fluido de perfuração sem propante única para perfurar múltiplos poços direcionais para a produção a partir de um reservatório com um mínimo de custo e impacto ambiental. Esses poços geralmente possuem profundidades de configuração de revestimento de superfície rasas. Sendo direcional por natureza, os mesmos podem gerar torque de perfuração alto, exigindo equipamento maior e mais dispendioso ou poços mais rasos que podem resultar em acesso incompleto ao reservatório.

[006] Uma parte essencial da perfuração e finalização desses poços é a perfuração com o tubo de perfuração, e, subsequentemente, a passagem do revestimento para dentro do furo e a cimentação do revestimento no lugar. Uma variação disso, que pode ser utilizada em poços mais rasos e poços desviados de ângulo baixo, é se perfurar o revestimento e então retrair o conjunto de perfuração e cimentar o revestimento no lugar.

[007] Para cada método, um problema comum é que o torque na coluna de perfuração pode se tornar tão excessivo que o torque necessário seja superior ao acionamento superior (ou equipamento rotativo) e pode exceder as capacidades do equipamento. Além disso, o

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3/39 processo de deslizamento da coluna de perfuração no fundo de poço durante a perfuração, com ou sem um motor, pode ser significativo devido à alta fricção entre (1) o tubo e revestimento de perfuração, ou (2) o tubo de perfuração e a formação de furo aberto, ou (3) o revestimento e a formação, ou (4) o revestimento dentro do revestimento.

[008] (b) Centralizador de Revestimento: A centralização do revestimento é de importância para os poços de óleo e gás visto que a centralização adequada do revestimento dentro do furo resulta em cimentação aperfeiçoada do revestimento e, dessa forma, integridade de pressão e segurança. Os centralizadores também são importantes para permitir o uso de revestimentos terminais ranhurados para evitar a obstrução da partição, reduzir o arrasto durante a instalação, e limitar a aderência diferencial do revestimento à formação durante a instalação.

[009] Historicamente, muitas tentativas diferentes foram feitas para se satisfazer às múltiplas exigências por centralização adequada de revestimento, mas as mesmas falharam visto que apenas uma ou duas exigências de desempenho foram satisfeitas em projetos anteriores. Essas exigências incluem a necessidade de se manter o revestimento no centro do furo, permitindo que o cimento seja igualmente distribuído em torno do revestimento. Essa centralização é difícil devido à configuração do furo de poço e problemas de perfuração comuns. Por exemplo, em poços não verticais, tal como poços de alcance estendido ou poços horizontais, o peso do revestimento força o revestimento para o lado baixo do furo; sem centralização, o revestimento se apoiará no lado inferior do furo e impedirá a cimentação adequada. Adicionalmente, determinadas curvaturas de perfuração ocorrem na trajetória do furo causadas por variações na dureza e orientação de pedras; chamadas comumente de pernas de cão e podem resultar no contato entre o revestimento e a parede do furo de forma não concêntrica.

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4/39 [0010] Além disso, parte da centralização de revestimento é a passagem eficiente do cimento além do centralizador na direção da superfície. Se o centralizador preencher uma parte significativa do anel entre o revestimento e o furo de poço, o resultado é a restrição do fluxo de cimento, exigindo, assim, um maior bombeamento, mas mais frequentemente a cobertura incompleta de cimento.

[0011] Outro problema comum ocorre quando se passa um revestimento terminal de revestimento menor através de uma saída de revestimento sem uma cunha de desvio no lugar. Para essas aplicações, a falha dos centralizadores passados nos revestimentos terminais através de saídas de revestimento pode resultar em perda de tempo precioso devido à finalização e fresagem de peças (peças de recuperação) de centralizadores a fim de se obter a função adequada do poço. Esse problema significativo é associado com a transição através da borda afiada do revestimento e dentro do furo aberto.

[0012] Outro problema com o uso de centralizadores de revestimento ocorre quando na utilização do revestimento para operações de perfuração. Essa técnica utiliza o revestimento e especialmente conjuntos de furo inferior e acionamento superior (BHAs) para perfurar com o revestimento, então recuperar o BHA, e cimentar o revestimento. A perfuração com o revestimento pode produzir economia de tempo e custo significativa. No entanto, um problema comum é que os centralizadores de revestimento entram em contato com a parede do furo e revestimento, resultando substancialmente em um torque aumentado, algumas vezes em ou perto das limitações do equipamento de superfície ou revestimento.

[0013] (c) Protetores de Tubo de Perfuração Não Rotativo da Técnica Anterior: Os protetores de tubo de perfuração não rotativos (NRDPPs) foram utilizados para reduzir o torque entre o tubo de perfuração e o revestimento. (Vide patentes U.S. 5.692.563; 5.803.193;

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6.250.405; 6.378.633 e 7.055.631 cedidas para Western Well Tool, Inc.). Essas patentes descrevem projetos particulares das luvas protetoras de tubo de perfuração e conjuntos relacionados possuindo características que reduzem o torque, reduzem a fricção de deslizamento, e auxiliam no aumento de cargas de flambagem de coluna de perfuração quando estrategicamente localizadas no tubo de perfuração.

[0014] No entanto, esses projetos são tipicamente limitados a aplicações de furo envolvido, não aplicações de furo aberto. Um problema pode ocorrer com os projetos da técnica anterior na transição de revestimento para furo aberto. Em algumas aplicações, o final do revestimento pode possuir decrementos que resultam em uma grande diferença diamétrica do furo para o revestimento, produzindo um risco que pode apanhar o protetor de tubulação de perfuração não rotativo. Isso pode danificar um ou mais conjuntos NRDPP, e pode resultar em tempo de preparação perdido. Além disso, em transições de revestimento, o final do revestimento pode ter uma borda afiada resultando do processo de fresagem; aqui, novamente, um risco que pode resultar em rebarbação do NRDPP na transição e danos à luva e conjunto de NRDPP, possivelmente resultando em tempo de preparo perdido e custos associados. Adicionalmente, quando no furo aberto a natureza abrasiva da formação em NRDPPs de materiais tradicionais pode resultar em desgaste excessivo. Além disso, muitos materiais utilizados nos NRDPPs fazem pouco para reduzir o arrasto entre o tubo de perfuração e o revestimento, sendo vantajoso se ter projetos para se reduzir o arrasto.

[0015] (d) Centralizadores de Revestimento da Técnica Anterior:

Os centralizadores de revestimento têm sido utilizados no passado, mas com sucesso limitado. Os mesmos incluem os centralizadores descritos nas patentes U.S. 5.908.072 de Hawkins, 6.435.275 de Kirk et al., 6.666.267 de Charlton, e na publicação do pedido U.S. US

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2009/0242193 de Thornton. Cada um desses centralizadores tem deficiências significativas.

[0016] Especificamente, Hawkins '072 ensina um centralizador tubular de construção unitária com lâminas de projeção radial. O centralizador contém um furo cilíndrico possuindo uma superfície de suporte que cria um encaixe justo em torno do revestimento. O centralizador pode ser unido ao revestimento. A superfície de suporte de contato descrita em Hawkins pode ter coeficientes de fricção de 0,30 com esse encaixe justo em torno do revestimento, aumentando, assim, substancialmente o torque quando da rotação e passagem do revestimento para dentro de um poço.

[0017] Kirk et al. '275 ensina um centralizador que possui um encaixe com espaço em torno do revestimento; mas o encaixe com espaço em contato com as superfícies de suporte que produzem os coeficientes de fricção de 0,3 para plásticos típicos, resultam em um torque significativamente maior na superfície.

[0018] Charlton '267 ensina uma luva de centralizador tubular de construção unitária com um encaixe com espaço e sulcos ID que afunilam em profundidade longitudinalmente, também não ideais, visto que não produzem ou permitem uma superfície de suporte de baixa fricção que reduza o torque na superfície.

[0019] Thronton '193 ensina um centralizador também possuindo um encaixe com espaço em torno do revestimento para produzir a superfície de suporte de contato que funciona como um suporte de impulsão ou um suporte articulado durante o uso. O centralizador também contém uma luva externa polimérica, com um revestimento terminal interno ou seções de extremidade tubular de um material mais rígido, juntamente com um revestimento de disulfito de tungstênio para reduzir a fricção. O desempenho atribuído ao centralizador não é suportado por medidas com base no uso simulando ambientes de fundo

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[0020] Em suma, a técnica atual para centralizadores de revestimento utilizados para perfuração, ou para simplesmente se passar o revestimento, não soluciona totalmente os problemas combinados de alto torque, alta fricção por deslizamento, resistência a danos quando passando por obstáculos, e maximização de fluxo de fluido além do centralizador.

Sumário da Invenção [0021] De forma breve, uma modalidade da invenção compreende uma luva de fundo de poço não rotativa adaptada para perfuração de furo aberto e/ou centralização de revestimento. A luva inclui um corpo tubular feito de plástico duro com lâminas helicoidais formadas integralmente posicionadas em torno de sua superfície externa. Uma superfície interna da luva permite a circulação de fluido de perfuração para formar um suporte de fluido não rotativo entre a luva e o tubo ou revestimento de perfuração. A construção da luva não rotativa reduz o deslizamento e o torque rotativo enquanto perfura, com obstrução mínima ao fluido de perfuração ou cimento que passa através do furo não revestido entre as lâminas helicoidais.

[0022] Outra modalidade da invenção compreende uma luva de fundo de poço não rotativa adaptada para perfuração de poço aberto e/ou centralização de revestimento em um furo de poço, onde a luva de fundo de poço compreende um corpo tubular possuindo uma superfície interna adaptada para cercar o tubo ou revestimento de perfuração, a superfície interna possuindo sulcos de extensão axial e espaçados circunferencialmente posicionados entre regiões de superfície de suporte substancialmente planas para contatar a superfície externa do tubo de perfuração ou revestimento. Os sulcos axiais permitem que o fluido de perfuração circule através dos mesmos para formar um suporte de fluido não rotativo mediante a circulação de fluido entre o cor

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8/39 po tubular e o tubo de perfuração ou revestimento. O corpo tubular também inclui uma pluralidade de lâminas helicoidais integralmente formadas com e se projetando a partir de uma superfície externa do corpo tubular. As lâminas helicoidais possuem superfícies externas adaptadas para contatar o furo de poço, as lâminas fornecendo um percurso de fluxo para a passagem de fluido entre as lâminas, o percurso de fluxo passando através do furo de poço entre as extremidades superior e inferior do corpo tubular.

[0023] Outras modalidades da invenção incluem:

- o corpo tubular é feito de um polietileno de peso molecular ultra alto moldado, que, em uma modalidade, possui um peso molecular superior a cerca de dois milhões.

- As lâminas helicoidais possuem uma inclinação constante e uma altura e espessura de lâmina que fornecem um mínimo de duas lâminas posicionadas para contatar uma saída do revestimento.

- O corpo tubular compreende um revestimento terminal interno formando o dito suporte de fluido e uma seção externa tubular feita de um material polimérico moldado formado integralmente com as lâminas helicoidais. O revestimento terminal interno é unido à seção externa tubular. Em uma modalidade, o revestimento terminal é feito de um material contendo borracha possuindo uma dureza Shore A de cerca de 55 a cerca de 75, e a seção externa tubular é feita de um polietileno de peso molecular ultra alto.

- O corpo tubular inclui uma estrutura de gaiola de reforço de aço tratável com calor possuindo uma espessura de pelo menos cerca de 1,778 mm (0,070 polegada) embutida em e circundando de forma circunferencial o corpo tubular da luva.

- O corpo tubular moldado compreende um material de polietileno de peso molecular ultra alto e o corpo tubular possui uma resistência à carga de compressão média de pelo menos cerca de

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177,93 kN (40.000 toneladas).

- A luva possui um coeficiente de fricção deslizante (quando deslizando e girando em um fluido de perfuração) e um coeficiente de fricção rotativo (quando deslizando e girando no fluido de perfuração) de cerca de 0,10 ou menos.

[0024] Esses e outros aspectos da invenção serão mais completamente compreendidos por referência à descrição detalhada a seguir e aos desenhos em anexo.

Breve Descrição dos Desenhos [0025] A figura 1a é uma vista lateral esquemática ilustrando um furo de poço possuindo um aparelho de perfuração utilizando um conjunto protetor de tubo de perfuração não rotativo de furo aberto de acordo com uma modalidade dessa invenção;

[0026] a figura 1b é uma vista em elevação lateral esquemática ilustrando uma modalidade de um conjunto de protetor de tubo de perfuração em uso na figura 1;

[0027] as figuras 2a e 2b são vistas em perspectiva ilustrando um centralizador de revestimento aperfeiçoado ou luva de protetor de tubo de perfuração de furo aberto de acordo com os princípios dessa invenção;

[0028] as figuras 3a e 3b são vistas em perspectiva ilustrando uma configuração de lâmina não ideal para lâminas em um centralizador de revestimento ou luva protetora com um número inadequado de lâminas;

[0029] as figuras 4a e 4b são vistas em perspectiva ilustrando uma configuração de lâmina não ideal para um centralizador de revestimento ou luva protetora com lâminas excessivas;

[0030] as figuras 5a e 5b são vistas em perspectiva ilustrando uma configuração ideal de lâmina para um centralizador de revestimento ou luva protetora para um revestimento ou tubo de perfuração;

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10/39 [0031] a figura 6 é uma vista transversal esquemática ilustrando parâmetros para um centralizador de revestimento ou luva protetora de tubo de perfuração não rotativo de furo aberto de acordo com essa invenção;

[0032] a figura 7 é uma vista em perspectiva ilustrando um centralizador de revestimento otimizado ou luva protetora de tubo de perfuração não rotativo de furo aberto com lâminas de inclinação variável;

[0033] a figura 8a é uma vista em perspectiva ilustrando uma luva protetora de tubo de perfuração não rotativo de furo aberto;

[0034] a figura 8b é uma vista em elevação ilustrando um projeto de articulação de gaiola ideal;

[0035] a figura 8c é uma vista em perspectiva ilustrando uma gaiola de reforço para a luva protetora;

[0036] a figura 9 é uma vista em perspectiva ilustrando um conjunto de colar de batente protetor de tubo de perfuração de furo aberto;

[0037] a figura 10 é uma vista em perspectiva ilustrando um conjunto protetor de tubo de perfuração de furo aberto em um segmento de tubo de perfuração;

[0038] a figura 11 é uma vista transversal ilustrando a configuração interna e os sulcos axiais contidos em uma luva protetora não rotativa;

[0039] a figura 12 é uma vista em perspectiva da luva ilustrada na figura 11;

[0040] a figura 13 é uma vista em perspectiva ilustrando materiais de tampa de extremidade, lâmina e revestimento terminal utilizados em um centralizador de revestimento;

[0041] a figura 14 é uma vista transversal de um conjunto centralizador que inclui o centralizador da figura 13;

[0042] a figura 15 é uma vista transversal longitudinal tirada na linha 15-15 da figura 14.

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Descrição Detalhada [0043] (a) Aparelho de Perfuração de Furo de Poço Aberto: A figura 1a ilustra uma modalidade da invenção na qual um conjunto protetor de tubo de perfuração não rotativo de furo aberto é utilizado em um aparelho de perfuração de furo de poço aberto. O sistema de furo aberto inclui uma armação de perfuração 20 a partir da qual um furo de poço 22 é perfurado em uma formação subterrânea. O furo de poço perto do topo possui uma seção geralmente vertical 24 que desvia em uma seção de perna de cão geralmente horizontal 26 descendo pelo fundo de poço. As seções alongadas do tubo de perfuração 28 formam uma coluna de perfuração que passa através do furo não revestido. Uma broca de perfuração 30 no fundo perfura o furo de poço. Múltiplos comprimentos de revestimento de furo de poço 32 são posicionados entre o furo não revestido e a coluna de perfuração. O revestimento é cimentado no lugar entre o furo de poço e o revestimento. O furo de poço pode ser perfurado em seções seguidas pelo envolvimento de cada seção perfurada do furo, e então repetido por perfuração adicional de fundo de poço e envolvimento do furo não revestido. Uma sapata de revestimento 34 pode ser utilizada no fundo de uma seção de envolvimento, tal como onde o furo não revestido desvia de geralmente vertical para geralmente horizontal. A seção de furo aberto geralmente horizontal 26 do furo de poço se estende além da seção envolvida do furo de poço.

[0044] A coluna de perfuração pode sofrer problemas de alto torque, arrasto e flambagem ao longo da seção de furo aberto do tubo de perfuração, ao longo da seção de perna de cão ou curva, e na entrada e saída do revestimento.

[0045] Múltiplos comprimentos de luvas protetoras de tubo de perfuração não rotativas 36 (e seus conjuntos relacionados), de acordo com essa invenção, são posicionados na coluna de perfuração entre

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12/39 juntas de ferramenta para reduzir a fricção que pode ser desenvolvida do contato entre a coluna de perfuração e o revestimento ou o furo de poço aberto. Uma seção da cobertura de furo envolvido fornecida pelas luvas protetoras de tubo de perfuração 36 é ilustrada em 38. Uma seção de cobertura de furo aberto é ilustrada em 40. As luvas protetoras de tubo de perfuração reduzem tais problemas de alto torque, arrasto e flambagem, como descrito em maiores detalhes abaixo. As luvas protetoras de tubo de perfuração 36 são ilustradas na figura 1b, juntamente com as seções de colar de batente 42. Esse conjunto é descrito em maiores detalhes abaixo.

[0046] Em adição à presente invenção como ilustrado nas figuras

1a e 1b, o conjunto de perfuração de furo aberto possui aplicação em outros sistemas de perfuração tal como centralização de revestimento quando na perfuração com revestimento, por exemplo. Ambas as aplicações de perfuração são aperfeiçoadas pelo protetor de tubo de perfuração não rotativo ou centralizadores descritos aqui.

[0047] (b) Critérios de Projeto de Centralizador de Revestimento e

Protetor de Furo Aberto: Os objetivos do projeto geral para o centralizador de revestimento e/ou luvas protetoras de furo aberto dessa invenção possuem os seguintes critérios de desempenho:

[0048] (1) Corpo de Centralizador de Revestimento ou Luva Protetora de Furo Aberto Não Entram em Contato com a Formação ou Revestimento: a geometria das lâminas do centralizador e luva protetora de furo aberto é espaçada de modo que apenas as lâminas (e não o corpo tubular) entrem em contato com a formação durante a passagem do revestimento quando da saída do revestimento. O contato apenas das lâminas é necessário tanto no eixo geométrico circunferencial quanto no eixo geométrico longitudinal, reduzindo, assim ou impedindo danos decorrentes do contato das superfícies projetadas.

[0049] (2) Lâminas do Centralizador e Luvas Protetoras de Furo

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Aberto Fornecem pelo Menos Dois Pontos de Contato: as lâminas são orientadas de modo que durante a rotação lenta pelo menos duas lâminas estejam em contato com a saída do revestimento ou formação. [0050] (3) Centralizador ou Comprimento de Luva Protetora de Furo Aberto: o centralizador possui um comprimento suficiente e altura de modo que o acoplamento do revestimento sendo instalado pode passar facilmente uma saída de revestimento externo sem contato, ou de forma similar, o tubo de perfuração pode passar por um revestimento externo. O centralizador e a luva protetora de tubo de perfuração também possuem comprimento suficiente para permitir uma redução substancial na fricção entre o revestimento e a formação, o tubo de perfuração e o revestimento, o centralizador e o revestimento, e a luva protetora e o tubo de perfuração, através do uso de características e materiais descritos abaixo.

[0051] (4) Propriedades de Material Centralizador de Revestimento: As propriedades de material do centralizador incluem resistência a lamas de perfuração, fluidos de finalização e produtos comuns ao furo de poço. O centralizador possui resistência ao rasgo suficiente para resistir às cargas de cisalhamento e rasgo resultantes e cargas de compressão (através de saídas de revestimento ou através de formações) que excedem as cargas laterais esperadas normais (2,23 kN a 44,48 kN (500 a 10.000 libras)). Ele possui um coeficiente de fricção suficientemente baixo para resultar no coeficiente de fricção entre o centralizador e a formação e entre o centralizador e o revestimento, sendo inferior aos coeficientes de fricção entre o revestimento e a formação apenas (tipicamente COF = 0,2 a 0,5).

[0052] (c) Construção do Centralizador de Revestimento: as figuras 2a e 2b ilustram um centralizador de revestimento aperfeiçoado 40 de acordo com uma modalidade dessa invenção. O centralizador 41 inclui (1) um suporte de fluido interno 42 com múltiplas partes planas

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14/39 retangulares 44 (não afuniladas) que podem consistir em um material macio tal como borracha, ou um uretano macio; o suporte de fluido podendo ser um revestimento terminal de borracha ou uretano, ou na alternativa, o suporte de fluido pode ser construído a partir de um polietileno de peso molecular ultra alto, como descrito abaixo; (2) um reforço de gaiola interna (descrito abaixo) feito de aço com múltiplas perfurações para permitir que o material do centralizador se comunique com ambos os lados da gaiola; (3) uma ou mais articulações (descritas abaixo) com pinos associados feitos de aço de alta resistência ou aço inoxidável; alternativamente, o centralizador pode ter um reforço de metal contínuo que não inclui uma articulação; e (4) um corpo moldado 46 feito de plástico, preferivelmente Polietileno de Peso Molecular Ultra alto (UHMWPE), com múltiplas lâminas helicoidais moldadas integralmente 48 no exterior do centralizador. As lâminas possuem espaçamento específico de aplicação, ângulo helicoidal, altura e largura de lâmina e propriedades de material determinados por exigências de aplicação, como descrito abaixo.

[0053] Vários tipos de colares batentes 42 (vide figura 1b) são utilizados para manter o centralizador de revestimento no lugar perto do acoplamento. Essa invenção pode ou não utilizar colares nas aplicações de campo dependendo das condições de furo, além das considerações de custo de instalação. Um exemplo de um colar adequado para as aplicações de furo aberto é descrito abaixo. Além disso, um anel simples (não ilustrado) com parafusos pode ser utilizado como um colar batente em algumas aplicações.

[0054] (d) Características de Projeto de Luva Protetora de Furo

Aberto e Centralizador de Revestimento: o centralizador de revestimento e a luva protetora de furo aberto possuem características específicas para fornecer: (1) centralização ideal para o furo, (2) baixa fricção entre o centralizador ou luva e a formação e/ou revestimento ou

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15/39 tubo de perfuração, (3) rotação mais fácil do revestimento pela redução do torque necessário para virar o revestimento, (4) construção robusta que resiste a danos durante a passagem, especificamente saída dos revestimentos terminais de revestimento e (5) grande capacidade de fluxo entre o poço e o revestimento, ou tubo de perfuração e revestimento, levando-se em consideração as características mencionadas acima.

[0055] As figuras 3a e 3b ilustram um centralizador de revestimento (ou luva protetora) 50 com um espaçamento de lâmina não otimizado. Nesse exemplo, existem seis a sete lâminas helicoidais 52, com o espaçamento de lâmina 54 excedendo a largura das lâminas. Isso ilustra um número inadequado de lâminas. Durante o uso, quando o centralizador (ou luva protetora) está deslizando além da formação, ou quando saindo de um revestimento externo, isso resulta no corpo de centralizador de revestimento entrar em contato com a formação ou revestimento, resultando em um potencial para danos ao centralizador durante a instalação (possivelmente resultando em viagens de pesca ou fresagem dentro do poço).

[0056] As figuras 4a e 4b ilustram um centralizador de revestimento (ou luva protetora) 56 possuindo espaçamento de lâmina estreita não otimizado resultando de lâminas excessivas 58, de modo que quando a área anular entre o centralizador e a formação é restrita, resulte em uma tarefa de cimentação ruim para o revestimento.

[0057] As figuras 5a e 5b ilustram um centralizador de revestimento (ou luva protetora) 60 dessa invenção com espaçamento otimizado entre as lâminas 62. As lâminas são geralmente helicoidais e de altura e largura geralmente uniformes, se estendendo geralmente em paralelo com espaçamento essencialmente uniforme em 64 entre as lâminas. Na modalidade ilustrada, a luva protetora de tubo de perfuração é adaptada para uso em um tubo de perfuração de 114,3 mm (4,5 pole

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16/39 gadas) de diâmetro. Nessa modalidade, o corpo 66 da luva é impedido de entrar em contato com a formação ou saída do revestimento. Como descrito em maiores detalhes abaixo, a largura e altura da lâmina são otimizadas para maximizar o cimento ou fluido que flui. O corpo 66 da luva (ou centralizador) também possui propriedades de material suficientes (descritas abaixo) para resistir a cargas de compressão típicas nas lâminas, que, do contrário, resultariam em deformação permanente.

[0058] Avaliação analítica dos fatores ambientais e geométricos sofridos pelos centralizadores de revestimentos tem revelado relações significativas para a estrutura de lâmina. Os parâmetros de construção específicos de lâmina de centralizador são o número de lâminas (N), altura (h), largura (w), espessura de luva (t) e raio (Rc). Esses parâmetros geométricos são baseados na resistência à compressão (Sc) e resistência ao rasgo do material do corpo da luva. Vários desses parâmetros são apresentados no centralizador 68 ilustrado na figura 6, que também ilustra uma configuração de centralizador ideal (ou luva protetora de tubo de perfuração) que inclui as lâminas externas helicoidais 70 e o suporte de fluido interno consistindo em sulcos axiais 72 entre as partes planas axiais paralelas 74. Os sulcos 72 possuem uma profundidade geralmente uniforme de extremidade para extremidade e as partes planas 74 possuem uma largura geralmente uniforme de extremidade para extremidade. Em uma modalidade, o suporte de fluido é formado por um revestimento terminal interno unido ao corpo da luva. O revestimento terminal e seu suporte de fluido são descritos em maiores detalhes abaixo. A figura 6 ilustra também partes de uma estrutura de gaiola de reforço interna 76 embutida na luva. A gaiola nessa modalidade inclui articulações 78 e pinos de articulação 80.

[0059] Para se maximizar o número de lâminas e minimizar a restrição de fluxo, a derivação do número ideal de lâminas é baseada na

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17/39 largura mínima desejada das lâminas. Essa é uma função das propriedades de resistência a rasgo do material. O projeto está preferivelmente dentro de um fator de segurança moderado para impedir a falha sob condições de perfuração normais.

[0060] De acordo com a invenção, para um centralizador de revestimento (ou luva protetora de tubo de perfuração de furo aberto) com lâminas de inclinação constante, e considerando o eixo geométrico circunferencial da ferramenta dentro do revestimento ou furo, a relação ilustrada abaixo na equação (1) define o número mínimo de lâminas necessárias em uma luva que impedirá que o corpo de luva entre em contato com o revestimento, furo de poço aberto, ou uma saída de revestimento, impedindo, assim, ou reduzindo o rasgo ou agarre do centralizador ou luva:

Eq. (1): N= π/cos'¹

Rç + t + h (número mínimo de lâminas para garantir que não haja contato enquanto sai de um revestimento) [0061] A equação (1) é solucionada de forma interativa. Para o exemplo de uma luva com 114,3 mm (4,5 polegadas) de diâmetro (R_c) com lâminas de 6,698 mm (0,275 polegada) de altura (h), o número ideal (N) de lâminas no corpo do centralizador para impedir o contato é igual a 8. Para esse exemplo, menos lâminas resulta em um potencial para o centralizador de revestimento ser pendurado e danificado quando saindo do revestimento ou ser apanhado pela formação e danificar o corpo do centralizador. Um número maior de lâminas do mesmo tamanho pode resultar em uma maior restrição de fluxo, e cimentação ruim em torno do centralizador.

[0062] Adicionalmente, a largura e o ângulo da hélice das lâminas são compatíveis com o objetivo de a superfície externa da lâmina estar

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18/39 sempre em contato com o furo ou revestimento de forma longitudinal, mantendo, assim, a distância máxima e reduzindo a vibração durante a rotação. Para que essa exigência seja alcançada quando a luva protetora ou centralizador está movendo para o fundo de poço, o espaço entre as lâminas sendo igual à largura das laminas ou menor. Especificamente, para maximizar o fluxo de fluidos, a razão do espaçamento entre as lâminas para a largura de lâmina é de cerca de 1:1. A equação (2) fornece o número ideal de lâminas para satisfazer esses critérios:

Eq. (2); N = K(Rc+t+h)/w [0063] Como um exemplo, um espaçamento que é inferior à largura das lâminas não deve resultar em mais de uma ou duas lâminas adicionais em comparação com uma luva possuindo um número igual de lâminas e espaçamentos de lâmina. Os objetivos devem manter o stand-off constante, suprir uma área de fluxo angular e limitar as restrições de fluxo. Em uma modalidade, para uma luva não rotativa de acordo com essa invenção (uma unidade de teste referida aqui como US-500), Rc= 65,087 mm (2,5625 polegadas), t = 19,05 mm (0,75 polegada), h = 8,572 mm (0,3375 polegada), e w = 29,464 mm (1,16 polegada), a unidade de teste contém 10 lâminas. A largura de lâmina é baseada em propriedades de material, e pode variar, e o número de lâminas pode variar, mas é determinado com o objetivo de maximizar o número de lâminas e minimizar a queda de pressão. Em outra modalidade, para um centralizador de revestimento de 244,475 mm (9-5/8 polegadas) que normalmente passaria por um furo de 311,15 mm (121/4 polegadas), o centralizador teria um diâmetro externo de 292,1 mm (11-1/2 polegadas), uma espessura de parede (t) = 12,7 mm cm (0,5 polegada), Rc = 123,825 mm (4,875 polegadas), t = 19,05 mm (0,75 polegada), largura de lâmina (w) = 38,1 mm (1,5 polegada), número de lâminas (N) = 12 e altura de lâmina = 9,525 mm (0,375 polegada).

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19/39 [0064] Testes empíricos foram conduzidos com um instrumento de teste que simula o tubo de perfuração possuindo um protetor não rotativo (com superfícies de suporte de fluido internas) que gira no tubo de perfuração no revestimento preenchido com lama enquanto desliza pelo fundo de poço com cargas laterais especificadas. Esse teste mostrou que a luva possui uma rotação lenta durante seu movimento descendo pelo fundo de poço. Por exemplo, a observação ilustrada para um tubo de perfuração de 127 mm (5 polegadas) de diâmetro na lama de perfuração em um revestimento de 244,475 mm (9-5/8 polegadas) de diâmetro, enquanto deslizando para o fundo de poço e com a rotação de tubo de perfuração a 120 rpm, a luva do protetor de tubo de perfuração não rotativo girará aproximadamente a 4 a 6 revoluções por minuto. Isso é, para aproximadamente cada 20 a 30 revoluções do tubo de perfuração a luva protetora gira uma revolução. Portanto, para um centralizador de revestimento ou luva protetora de tubo de perfuração não rotativa dessa invenção, um contato contínuo pode ser produzido entre a luva e o revestimento ou saída do revestimento. Com lâminas longitudinais retas, à medida que a lâmina gira, existe um contato descontínuo à medida que a luva pula entre as laminas; isso é observado empiricamente com o som audível e vibrações dentro do instrumento de teste. Portanto, durante o deslizamento e rotação do tubo de perfuração no revestimento, ou revestimento com centralizador no revestimento, ou furo aberto, um formato em espiral das lâminas é preferível, visto que permite um movimento mais contínuo da luva, reduzindo, assim, a vibração da coluna de perfuração ou revestimento. E, pela redução da variação de carga no centralizador de revestimento ou luva, a vida de desgaste é aumentada e o torque de revestimento ou coluna de perfuração (observado na superfície) é reduzido.

[0065] O formato em espiral que é mais eficiente é acionado por parâmetros de operação antecipados. Primeiro, o ângulo entre os cen

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20/39 tros de lâmina é uma função do número de lâminas. Em segundo lugar, quando uma lâmina com uma inclinação constante ao longo de seu comprimento com relação à luva ou eixo geométrico central de centralizador, o formato em espiral pode ser parcialmente definido pelo ângulo em arco que uma lâmina cria ao longo do comprimento da luva ou centralizador. A fim de manter o objetivo de sempre ter pelo menos uma lâmina em contato com o stand-off máximo, o espaçamento de lâmina e o ângulo de arco ao longo de seu comprimento (quando em inclinação constante) para as lâminas podem ser como ilustrado nas equações (3) e (4):

Eq. (3): ângulo entre os centros da lâmina = 360 graus/N

Eq. (4): ângulo em arco para uma única lâmina ao longo de seu comprimento em inclinação constante = (360 w)/K(Rc+t+h) [0066] Para o exemplo fornecido anteriormente para uma luva de

38,1 mm (1,5 polegadas) com 8 das lâminas de 6,985 mm (0,275 polegadas) de altura, o ângulo do arco das lâminas é de cerca de 57,15 cm. O arco também deve corresponder às restrições físicas de fabricação, que incluem a presença de uma ou mais articulações no centralizador ou luva protetora. Especificamente, as articulações são localizadas entre as lâminas e são, dessa forma, protegidas contra danos. [0067] Alternativamente, é vantajoso se reduzir o número de lâminas enquanto se mantém um mínimo de duas lâminas em contato com o furo ou formação. Isso pode ser realizado permitindo-se um arco ou inclinação variável das lâminas ao longo de seu comprimento. As vantagens da transição suave para dentro e para fora das saídas ou sapatas de revestimento e a travessia para dentro do furo aberto sem rebarbação, mas mantendo um grande fluxo e reduzindo a Densidade de Circulação Equivalente (ECD) podem ser alcançadas com essa invenção. A figura 7 ilustra tal modalidade alternativa compreendendo um centralizador de revestimento otimizado (ou luva protetora de tubo de perfuração não rotativa)

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21/39 com lâminas de inclinação variável 82.

[0068] A construção de lâmina também envolve o processo de fabricação para a luva ou centralizador. Para processos de moldagem tipicamente despejados, as lâminas correm longitudinalmente; visto que lâminas em espiral podem ser difíceis de remover do molde após a fabricação. As lâminas longitudinais são mais facilmente extraídas com uma elevação vertical. No entanto, a moldagem por compressão dos segmentos da luva ou centralizador permite o uso de lâminas de formato helicoidal ou curvado. Dessa forma, um processo de moldagem por compressão facilita o uso de lâminas curvas nessa invenção.

[0069] O comprimento do centralizador ou luva está relacionado com a quantidade de suporte de carga lateral necessária para a aplicação em particular e o desgaste antecipado da luva. Para ambos o centralizador e a luva protetora, as extremidades desgastarão com o uso à medida que a luva entra em contato com o colar ou acoplamento do revestimento. A adição de comprimento para acomodar o desgaste é uma consideração. O comprimento necessário também é afetado pela área de superfície interna, dureza de superfície interna, viscosidade de fluido, revoluções por minuto, e distância entre o centralizador e o revestimento, ou entre a luva protetora de tubo de perfuração e o tubo de perfuração.

[0070] Adicionalmente, o centralizador e a luva protetora incorporam o uso de um suporte de fluido no interior do centralizador ou luva protetora de tubo de perfuração. Com referência à modalidade na figura 6, o suporte de fluido consiste em áreas planas espaçadas e dimensionadas especificamente 74 que correm axialmente ao longo do ID da luva, com sulcos de percurso axial intermitente (substancialmente de extensão longitudinal) 72 entre as superfícies planas. As partes planas 74 possuem largura constante ao longo de seu comprimento. As partes planas não se afunilam dentro de ou ao longo do interior do centra

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22/39 lizador ou luva. A superfície interna pode compreender um revestimento terminal no qual as superfícies internas das partes planas são feitas de um material com baixa maciez tal como um elastômero termoplástico ou plástico macio. A dureza preferida do revestimento terminal é de aproximadamente 55 Shore A a aproximadamente 75 Shore A, mais preferivelmente, de cerca de 60 a cerca de 70 Shore A. Os sulcos 72 no revestimento terminal podem possuir um furo circularmente curvo e possuem aproximadamente 3,175 mm (1/8 polegada) de profundidade. (Os sulcos possuem profundidade substancialmente uniforme de extremidade para extremidade). Os fundos curvos permitem que os resíduos ou recortes passem através do centralizador de revestimento ou luva protetora sem criar uma superfície abrasiva que possa desgastar o revestimento ou tubo de perfuração. Quando a geometria acima é adequadamente aplicada, experiências mostram que uma luva protetora com um comprimento de 254 mm (10 polegadas) de partes planas e sulcos pode fornecer 6,67 kN a 31,14 kN (1500 a 7000 libras) de carga lateral sem desmontar e também produzem um coeficiente de fricção rotativa de 0,03 a 0,05. (Isso é inferior a 10% do coeficiente de fricção do revestimento de aço na formação rochosa e menos de 25% do coeficiente de fricção do revestimento de aço sendo passado através de um revestimento de aço maior). Quando aplicada em locais críticos ao longo do cordão de revestimento ou tubo de perfuração, a geometria acima pode resultar em uma redução de torque de 10 a 30% quando girando o revestimento ou tubo de perfuração, e uma redução de torque (arrasto) de 10 a 20% quando deslizando o revestimento ou tubo de perfuração, em comparação com a viabilidade de se alcançar a profundidade de configuração de revestimento-alvo ou profundidade-alvo de perfuração, com os efeitos de custo vantajosos associados.

[0071] Alternativamente, para a parte interna do centralizador de revestimento ou luva protetora de tubo de perfuração, uma superfície

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23/39 de suporte de fluido feita de um material polimérico pode ser utilizada. Em uma modalidade, um interior de polietileno de UHMW moldado por compressão pode ser utilizado para formar o suporte de fluido. (Nesse caso a luva tem construção unitária sem qualquer revestimento terminal separado). Em uma modalidade, essa construção é particularmente útil para um centralizador de revestimento. Visto que a dureza de UHMWPE é geralmente superior a 55 ou 60 Shore A, a capacidade do suporte de fluido é reduzida. No entanto, mediante a sobrecarga do suporte de fluido, isso é, quando as cargas laterais são superiores ao gradiente de pressão do suporte de fluido sobre sua área operacional, polietileno UHMW de baixa fricção permite um coeficiente de fricção de aproximadamente 0,15 entre o revestimento e o centralizador de revestimento ou entre o tubo de perfuração e a luva protetora de tubo de perfuração. Esse projeto alternativo é útil quando as cargas laterais não são bem definidas, tal como quando a pesquisa de poço é realizada em intervalos de 30,48 metros (100 pés) em formações altamente desviadas. Nesse tipo de aplicação a curvatura do poço, a severidade da perna de cão, podem ser tão altas quando 50% em erro, de modo que a capacidade de sobrecarga adicional no centralizador de revestimento e luva protetora seja útil para tolerar cargas laterais não antecipadas.

[0072] Quanto ao encaixe do centralizador ou luva protetora no revestimento ou tubo de perfuração, a distância diamétrica entre o revestimento e o ID do centralizador, ou entre o ID da luva e o tubo de perfuração, não é um encaixe com espaço, ou um encaixe fechado em torno do OD do revestimento ou tubo de perfuração, qualquer um dos quais é tipicamente utilizado para um projeto de suporte de contato. Em vez disso, a distância diamétrica, de acordo com essa invenção, permite o desenvolvimento adequado de um perfil de pressão de fluido que produz uma função de suporte de fluido durante o uso. Por exem

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24/39 plo, a distância diamétrica (entre o OD do revestimento ou tubo de perfuração e as partes planas contidas no suporte de fluido) é aproximadamente 3,175 mm (0,125 polegadas) maior do que o diâmetro do revestimento ou tubo de perfuração de 127 mm (5 polegadas). Isso, em combinação com os sulcos axiais, produz a função de supo rte de fluido.

[0073] Os diâmetros da luva nas extremidades são tais que quando a luva protetora é desviada contra o tubo de perfuração sob carga, as extremidades da luva no lado oposto da carga não se estendem além do raio externo do colar batente. Por exemplo, uma luva para um tubo de perfuração de 127, mm (5 polegadas) possui um ID de 130,175 mm (5,125 polegadas). Considerando-se esse encaixe solto, o OD da luva na interface entre colar e luva deve ser 3,175 mm (0,125 polegadas) menor do que o OD do colar. Em outras palavras, o espaço do diâmetro adicional projetado para o ID da luva deve ser esse tanto menor do que o OD do colar nas interfaces entre colar/luva. Isso pode auxiliar na criação de uma transição suave da carga do colar para a luva.

[0074] Sair de um revestimento pode ser uma tarefa difícil para um centralizador ou protetor de furo aberto, devido à borda afiada na extremidade do revestimento; essa borda pode danificar os centralizadores e os protetores de furo aberto cortando ou agarrando nas superfícies durante o uso. Para operações de perfuração a taxa de penetração pode ser de 3,048 a 45,72 metros/hora (10 a 150 pés/hora), e para a passagem do revestimento pode ser de cerca de 30,48 metros/minuto (100 pés/minuto). Portanto, quando atravessando uma saída de revestimento, um centralizador de 0,3048 metros (1 pé) ou luva NRDPP sofrerá suas cargas mais altas por apenas poucos segundos, com o benefício de reduzir o perigo de danos em potencial.

[0075] A resistência à compressão e a resistência ao cisalhamento

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25/39 do material para o centralizador ou luva são de importância em sua influência na saída do revestimento. Especificamente, a resistência ao cisalhamento da luva ou centralizador determina a resistência ao corte da luva. O afunilamento longitudinal das lâminas é determinado pelo dobro da largura da lâmina, a resistência ao cisalhamento da lâmina ou centralizador, e as cargas antecipadas.

[0076] Além disso, a espessura do corpo do centralizador de revestimento ou luva protetora depende da aplicação em particular. Por exemplo, para o centralizador de revestimento, o corpo de centralizador pode ser fino e comparável com a espessura de acoplamento de revestimento. Para o conjunto de luva protetora, o corpo protetor pode ser relativamente mais espesso para permitir um maior diâmetro geral da luva para fornecimento de bom stand-off a partir do revestimento ou furo, mas retendo a robustez substancial.

[0077] (e) Características da Luva Protetora de Tubo de Perfuração Não Rotativa: Com referência às figuras 8a a 8c, a construção da luva NRDPP de furo aberto inclui as seguintes características para um desempenho e operação ideais:

[0078] (1) suporte de fluido interno 84 formado como um revestimento terminal interno, com múltiplas partes planas retangulares (não afuniladas) 86 consistindo em um material macio (tal como borracha, ou uretano macio). A superfície de suporte de fluido possui uma dureza inferior à dureza da luva externa.

[0079] (2) Reforço de gaiola interna 88 de aço com múltiplas perfurações 90 para permitir que o material de luva se comunique com ambos os lados da gaiola. A gaiola é preferivelmente feita de aço inoxidável possuindo uma espessura mínima de cerca de 1,651 a 1,778 mm (0,065 a 0,07 polegadas). Em uma modalidade a gaiola é feita de aço inoxidável 4-10 de 1,905 mm (0,075 polegada) tratável com calor. O uso desse material permite o tratamento com calor da gaiola a uma

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26/39 intensidade maior do que uma gaiola de liga de aço utilizada em uma luva da técnica anterior (referida como SS-500 e descrita nos dados de teste de exemplo abaixo). O uso desse material fornece aperfeiçoamentos significativos na capacidade de carga axial, isso é, resistência à compressão aumentada à falha e vida de fatiga aumentada. Adicionalmente, o material de gaiola mais espesso, em comparação com o uso SS-500 da liga de aço de 1,016 mm (0,040 polegada) acomoda cargas maiores, como ilustrado abaixo.

[0080] (3) Pelo menos uma articulação 92 com pinos associados

94, cada articulação feita de aço de alta resistência ou aço inoxidável. Em uma modalidade, o material de articulação compreende aço inoxidável 4-10 de 1,905 mm (0,075 polegada).

[0081] (4) Corpo moldado 96 de um material polimérico, preferivelmente polietileno de peso molecular ultra alto moldado por compressão.

[0082] (5) Comprimento estendido 98 nas extremidades da luva para aumentar a vida de desgaste.

[0083] (6) Portas 100 nas extremidades da luva para enxaguar os resíduos, ajudar no resfriamento e ajudar a manter o suporte de fluido enquanto gira.

[0084] (7) Número e orientação ideais das lâminas helicoidais 102 (descrias previamente).

[0085] (8) Pino de baixo perfil 104 com característica de retenção, tal como um anel em O ou mola de entalhe circunferencial.

[0086] (9) Afunilamento raso nas lâminas em 105 levando até a região de contato de lâmina, preferivelmente inferior a 20 graus.

[0087] (10) Construção de articulação de gaiola ideal 106 (articulação de perfil em forma de gota) para reduzir a fatiga quando sob carga. Cada articulação envolve a borda da gaiola e é afixada à gaiola por rebites 107. Esse projeto de articulação funciona sob a carga em ten

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27/39 são pura, que reduz a tensão de dobra quando carregada, com o projeto de articulação SS-500 da técnica anterior.

[0088] (f) Propriedades de Material: A invenção utiliza preferivelmente um polietileno de peso molecular ultra alto (UHMWPE) para a luva ou material centralizador. O UHMWPE compreende uma longa corrente de polietileno com pesos moleculares normalmente entre 2 milhões e 6 milhões, com n na estrutura química (abaixo) superior a 100.000 unidades de monômero por molécula.

Η H

estrutura química do polietileno [0089] O comprimento da corrente longa e a química totalmente saturada imprimem propriedades singulares ao UHMWPE desejado, incluindo resistência ao inchaço ou degradação em água ou hidrocarbonos tal como fluidos de perfuração com base em petróleo. O UHMWPE também possui propriedades de baixa fricção e longo desgaste, similares às do politetrafluoroetileno (PTFE) ou Telfon, exceto com maior resistência e vida de desgaste. O UHMWPE também fornece esses benefícios de desempenho com um custo de material relativamente baixo. Em uma modalidade, o material UHMWPE preferido possui uma dureza Shore de pelo menos 40 Shore D, mais preferivelmente 50 Shore D, que fornece uma resistência à carga aperfeiçoada e rigidez durante o uso. O UHMWPE também possui um COF significativamente menor (aproximadamente 0,12 para a luva protetora de tubo de perfuração US-500 descrita no exemplo abaixo) X 0,25 a 0,30 para a luva de poliuretano da técnica anterior (referida como SS-500) quando deslizando em aço no fluido de perfuração.

[0090] Devido à química e estrutura de cadeia longa, o UHMWPE não funde e flui como termoplásticos tradicionais, de modo que não seja moldado por injeção. Também não pode ser fundido como determinados náilons, ou outros plásticos de assentamento térmico como

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28/39 epóxi, poliéster ou resinas de poliuretano. Em vez disso, o UHMWPE é moldado por compressão ou extrudado por êmbolo. A moldagem por compressão permite o formato quase de rede intrincado e dimensionamento de partes acabadas, incluindo projetos complexos tal como lâminas de formato helicoidal no exterior da luva protetora e estruturas de centralizador. Além disso, visto que UHMWPE é moldado por compressão a partir de um material de base em pó, o polímero base pode ser modificado utilizando-se aditivos tais como calor e estabilizadores UV, agentes de redução de fricção e reforços de fibra. Os refo rços de fibra podem incluir vidro, fibras de polietileno (tal como Dyneema ou Spectra), fibras de poliamida/poli-imida, tal como Kevlar, e fibras de carbono. Esses aditivos podem ser utilizados individualmente ou coletivamente para modificar e aperfeiçoar a resistência, rigidez, desgaste, fricção e propriedades de alta temperatura, sem precisar refazer ou modificar as ferramentas de produção. Além disso, UHMWPE pode ser reticulado através do uso de radiação de alta energia, que pode ser utilizado para alterar a estrutura química, criando ligações adicionais entre as cadeias para fornecer resistência ao desgaste adicional e maior desempenho de temperatura.

[0091] Visto que UHMWPE é submetido à moldagem por compressão, o processo facilita a fabricação de insertos de borracha moldada (elastoméricos) para um suporte de fluido aperfeiçoado. Especificamente, o elastômero pode ser pré-moldado e parcialmente curado em preparação para a fabricação da luva ou centralizador. Quando o UHMWPE é moldado (com calor e temperatura) o processo facilita a cura da borracha e a criação de uma união química forte entre o UHMWPE e a borracha. Dessa forma, o processo de moldagem final produz um produto acabado com uma união por adesivo fo rte entre os componentes, produzindo um produto mais forte e mais robusto.

[0092] Todas as propriedades mencionadas acima e os métodos

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29/39 de fabricação resultam no UHMWPE fornecendo uma combinação quase ideal de propriedades para uso no centralizador de revestimento e projetos de protetor não rotativo.

[0093] (g) Projeto de Colar: a figura 9 ilustra uma modalidade de um colar 108 para a luva protetora de tubo de perfuração não rotativo de furo aberto. O colar fornece as seguintes funções:

[0094] (1) Transporta a carga axial do tubo de perfuração através dos protetores para o revestimento ou furo de poço. É capaz de supo rtar altas cargas axiais antes de deslizar ou danificar.

[0095] (2) É fácil e rápido de instalar para reduzir qualquer tempo não produtivo na armação de perfuração.

[0096] (3) É perfurável no caso de um colar ser perdido no fundo de poço.

[0097] (4) O colar protege e fornece uma borda dianteira para a luva, e também protege os componentes estruturais críticos do colar.

[0098] (5) O colar fornece uma superfície de desgaste para permitir que a luva gire contra o colar por um período de tempo prolongado sem comprometer a função do colar ou da luva.

[0099] (6) O colar é forte o suficiente para transmitir a carga axial necessária e ainda é flexível o suficiente para permitir que o tubo de perfuração dobre sem causar concentrações de tensão de dobra excessivas dentro do tubo de perfuração.

[00100] A figura 9 ilustra a modalidade preferida do colar 108. Para se alcançar a combinação acima de funções, o colar 108 possui várias características:

[00101] (a) o exterior do colar possui uma geometria circunferencialmente elevada que pode incluir saliências paralelas circunferenciais elevadas 110 espaçadas axialmente em torno do colar. As saliências protegem a luva e os parafusos 112 enquanto reduzem a rigidez longitudinal do colar. Os parafusos 112 são contidos dentro de regiões com

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30/39 recesso 113 para engatar acessórios rosqueados com recessos (não ilustrados) no lado oposto de um eixo geométrico articulado 114.

[00102] (b) O colar possui um afunilamento de ocultação raso 116 ao longo de sua borda dianteira para permitir que o tubo de perfuração e o protetor percorram sobre obstruções com uma carga axial mínima transferida para o protetor.

[00103] (c) O colar possui uma superfície de desgaste 118 ao longo da seção inferior do colar.

[00104] (d) O colar é articulado ao longo do eixo geométrico reto

114. Os parafusos 112 que permitem instalação e remoção rápidas e fáceis.

[00105] (e) O ID do colar contém sulcos flexíveis de extensão axial circunferencialmente espaçados 119 que aperfeiçoam a fixação rígida do colar ao tubo de perfuração ou OD de revestimento.

[00106] (h) Conjunto Protetor de Tubo de Perfuração Não Rotativo de Furo Aberto: as várias características do projeto descritas acima são implementadas em componentes de um colar e luva para um conjunto protetor de tubo de perfuração não rotativo de furo aberto. A figura 10 ilustra uma modalidade de um conjunto protetor de tubo de perfuração não rotativo de furo aberto 120 possuindo colares batentes superior e inferior 122 e 124 (similares ao colar 108 descrito anteriormente) e uma luva protetora de tubo de perfuração 126 (similar à luva 96 descrita anteriormente) instalada em uma seção de um tubo de perfuração 128.

[00107] (i) Característica antirrotação: Como descrito anteriormente, a luva protetora não rotativa utiliza uma geometria interna e uma superfície interna mais macia para criar um suporte de fluido de baixa fricção enquanto o tubo de perfuração ou revestimento está girando. A superfície interna de baixo durômetro pode ser feita de um material possuindo um maior coeficiente de fricção (COF) do que o corpo de

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31/39 baixa fricção da luva. Mediante a rotação inicial, a resistência friccional entre o tubo tubular e o revestimento e superfície interna da luva pode ser maior do que a resistência entre o exterior de baixa fricção da luva e furo de poço. Isso pode fazer com que a luva protetora gire. As figuras 11 e 12 ilustram uma característica antirrotação incorporada a uma luva protetora de tubo de perfuração 130. Para auxiliar o protetor em seu funcionamento ideal, um ou mais sulcos axiais 132 podem ser incorporados à superfície do OD da luva para fornecer resistência mecânica para garantir que o protetor não gire. Os sulcos 132 são suficientemente largos para criar uma força de reação grande o suficiente para reagir contra uma rotação tubular no interior da luva. Os sulcos 132 são formados no OD da luva em adição aos sulcos helicoidais 134 entre as lâminas helicoidais adjacentes 136. A fórmula para se calcular a largura mínima de sulco que impedirá a rotação da luva mediante a rotação tubular inicial é ilustrada na equação (5):

Eq. (5): Wmin=2(COF*r-COFo*R) [00108] em que Wmin = Largura Mínima de Sulco, r = Raio Interno, R = Raio Externo, COFi = COF de Superfície Interna, e COFo = COF de superfície externa.

[00109] (j) Materiais de Lâmina e Tampa de Extremidade: quando se consideram diferentes tipos de carregamento em cada superfície do centralizador de revestimento, um material específico pode ser escolhido para cada tipo de desgaste sofrido nas várias superfícies. As figuras 13 a 15 ilustram um conjunto centralizador de revestimento 138 que inclui o corpo centralizador 140, as lâminas helicoidais elevadas 142, o revestimento terminal interno 144 que forma o suporte de fluido, e os segmentos de tampa de extremidade 146. As seções de OD com sulcos antirrotação são ilustradas em 148. As partes planas internas 150 para o suporte de fluido são ilustradas no revestimento terminal interno, e os sulcos axiais 152 são ilustrados entre as seções de su

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32/39 porte planas do revestimento terminal.

[00110] Como mais bem ilustrado nas figuras 14 e 15, o conjunto centralizador de revestimento 138 inclui colares batentes 154 em extremidades opostas do corpo centralizador. Cada colar batente inclui sulcos flexíveis de colar batente de extensão axial e circunferencialmente espaçados 156 se estendendo em paralelo um ao outro ao longo do ID do colar. As articulações de colar batente são ilustradas em 158. Na modalidade ilustrada um reforço de luva estrutural cilíndrica contínua (não articulada) 160 é embutido no corpo da luva entre sua superfície OD 162 e sua superfície ID 164. O revestimento terminal 144 para a superfície interna de suporte de fluido é ilustrado unido à superfície ID 164 na figura 15. A modalidade do centralizador contínuo não articulado pode ser utilizada quando na perfuração com revestimento, quando passando o revestimento para o fundo de poço, ou quando centralizando o revestimento em um furo durante as operações de cimentação.

[00111] Um revestimento terminal interno de baixo durômetro é adequado para a criação de um suporte de fluido e, dessa forma, reduz o desgaste causado pela rotação do tubo de perfuração ou revestimento. Para o revestimento terminal interno, o material pode ser borracha macia, uretano macio, ou plástico de dureza baixa similar. Um material duro e macio é desejado para a superfície de desgaste de tampa de extremidade do centralizador que encontra o conjunto de colar e fornece desgaste mecânico gradual. Para os materiais de tampa de extremidade, um plástico duro e um material polimérico de baixa fricção, tal como Polietileno de Peso Molecular Ultra alto, é um material adequado. Alternativamente, o revestimento terminal interno e as peças de extremidade podem ser feitos a partir de um material polimérico despejado, tal como um poliuretano de dureza macia à média. Nessa modalidade, o uretano pode ser despejado sobre o corpo da

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33/39 luva ou centralizador, fornecendo, assim, o revestimento terminal interno, e sobre as extremidades em contato com o colar de revestimento ou colar batente, e também sobre as lâminas e sulcos entre as lâminas, ajudando, assim, a manter o revestimento plástico no lugar. Adicionalmente, furos podem ser localizados nas extremidades do corpo para permitir que o revestimento plástico flua ou seja pressionado no lugar, fornecendo um meio para se unir adicionalmente as partes de extremidade e/ou revestimento terminal. As partes de extremidade são dimensionadas para fazer contato com o acoplamento de revestimento que age como um batente para a unidade quando passando o elemento tubular para o fundo de poço.

[00112] As lâminas elevadas do centralizador de revestimento que entram em contato com o revestimento de poço e formações de furo aberto são preferivelmente feitas de um material macio , porém resistente, que apresenta uma menor tendência à fratura. Em uma modalidade, as lâminas ou componentes de lamina são feitos de metal com ou sem face dura para obter uma robustez aumentada. Vários tipos de face dura incluem carbeto de tungstênio que é pulverizado po r chama ou aplicado como insertos individuais. Outros revestimentos incluem cerâmicas resistentes a desgaste que são pulverizadas ou utilizadas como insertos. Em outra modalidade, as lâminas são revestidas com um material forte de baixa fricção tal como Polietileno de Peso Molecular Ultra alto. As lâminas possuem um tamanho e um formato para reduzir a queda de pressão através do centralizador quando o cimento ou lama de perfuração passa pelo centralizador em seu caminho para o fundo de poço, reduzindo, assim, o risco de danos à formação.

[00113] Adicionalmente, nessa modalidade, o corpo do centralizador ou luva pode ser feito de metal incluindo, mas não limitado a aço, zinco ou alumínio. Adicionalmente, o corpo de metal pode ser enrolado e soldado, fundido, forjado e usinado, ou pode passar por outro pro

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34/39 cessamento de metal. A espessura do corpo é determinada basicamente pela carga axial antecipada que pode ser de 22,24 kN a 222,41 kN (5.000 a 50.000 libras) por centralizador. Adicionalmente, o corpo pode ser feito totalmente de um plástico rígido, tal como um plástico fenólico ou plástico duro similar, ou plástico reforçado, ou um material elastomérico. O corpo pode ser equipado com ou sem uma articulação para instalação; o uso de uma articulação permite a instalação no piso da armação. Apesar de a instalação sem uma articulação poder ser mais lenta, ela oferece os benefícios de custo reduzido e resistência estrutural aumentada. Dependendo do material utilizado no corpo do centralizador ou luva, e seu coeficiente de fricção relativo para o revestimento ou formação, a superfície externa do corpo pode ter sulcos antirrotação se o corpo de luva possuir um coeficiente baixo de fricção. Alternativamente, os sulcos axiais antirrotação não serão necessários com os materiais de corpo de luva possuindo um COF superior a aproximadamente 0,12.

[00114] Dessa forma, o centralizador de revestimento dessa invenção fornece os seguintes benefícios para a passagem do revestimento: (1) redução de torque quando girando o revestimento para dentro do furo ou com a perfuração de revestimento, (2) redução de arrasto e, dessa forma, permissão para que maiores comprimentos de revestimento sejam colocados no furo, (3) tarefas de cimentação aperfeiçoadas visto que o revestimento é centralizado no furo e permite que o cimento cerque completamente o revestimento, aumentando, dessa forma, a integridade de pressão do poço, e (4) aumento de carga de flambagem com localização adequada, permitindo, assim, que maiores comprimentos de revestimento sejam passados e com maior segurança.

Exemplo:

[00115] Testes de desempenho foram conduzidos com um instru

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35/39 mento de teste que simula o desempenho em ambientes de fundo de poço. Os testes conduzidos com o instrumento de teste compararam o desempenho da luva dessa invenção com uma luva protetora de tubo de perfuração da técnica anterior. Os testes de desempenho também foram comparados entre a invenção e uma junta de ferramenta de tubo de perfuração operada na ausência de uma luva protetora de tubo de perfuração.

[00116] O instrumento de teste testou o desempenho de uma luva em um tubo de perfuração que gira em um revestimento preenchido com lama enquanto desliza para o fundo de poço com cargas laterais especificadas, com o tubo de perfuração girando a 120 rpm. Um revestimento terminal de cimento foi utilizado para simular a fricção que desenvolve em um ambiente de perfuração de furo aberto.

[00117] COF deslizante (quando desliza e gira) e COF rotativo (quando desliza e gira) foram medidos para comparar o desempenho (redução de torque e arrasto) de uma luva correspondendo à essa invenção (referido como US-500) com uma luva protetora de tubo de perfuração da técnica anterior (referida como SS-500). As condições de teste foram idênticas: mesmo instrumento de teste, carga, rpm, e fluido de perfuração.

[00118] Um tubo de perfuração de 127 mm (5 polegadas) de diâmetro foi girado no interior da luva US-500 durante o teste. O ID efetivo da luva foi de 130,175 mm (5,125 polegadas). A luva continha 10 lâminas helicoidais na superfície deslizante externa e foi feita de UHMWPE moldado por compressão com um revestimento terminal de suporte de fluido não rotativo feito de Borracha de Butadieno Nitrila (NBR) possuindo uma dureza Shore A de 70 a 75. A dureza da luva UHMWPE moldada foi de 50 Shore D. A luva SS-500 foi testada da mesma forma. Essa luva foi feita de poliuretano moldado com uma dureza muito inferior (92 Shore A). A luva não continha qualquer lâmina helicoidal,

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36/39 mas, ao invés disso, sulcos OD axiais, insertos UHMWPE nas superfícies deslizantes externas, e um revestimento terminal de suporte de fluido de NBR com uma dureza Shore A de 60 a 70. Cada luva de teste continha uma gaiola de reforço interna e estrutura articulada, apesar de a unidade de teste US-500 conter duas estruturas articuladas e a unidade de teste SS-500 ser articulada ao longo de um lado. A unidade de teste US-500 continha a estrutura de gaiola interna aperfeiçoada (descrita previamente) com a espessura de corpo de gaiola de 1,905 mm (0,075 polegada) de aço inoxidável tratável com calor. A espessura do corpo de gaiola da unidade de teste SS-500 era de 1,016 mm (0,040 polegada) de liga de aço tratável com calor. A unidade de teste US-500 continha um projeto de abertura da técnica anterior. Ambas as luvas foram testadas com colares batentes em ambas as extremidades da luva.

[00119] COF deslizante foi medido entre a superfície externa da luva e o poço (revestimento ou furo aberto). Esse é um cálculo matemático da fricção axial dividida pela carga radial.

[00120] COF rotativo foi uma medida de fricção cumulativa devido à rotação: a soma da fricção na interface entre o corpo de tubo e o interior da luva protetora de tubo de perfuração e na interface entre o colar batente e o protetor de tubo de perfuração.

[00121] Os dados de testes comparativos foram como se segue para rotação e deslizamento em um ambiente de furo envolvido:

SS-500 US-500

COF deslizante 0,19 0,05

COF rotativo 0,10 0,08 [00122] Em suma, os dados de teste ilustraram um aperfeiçoamento de 70% na redução de torque na fricção por deslizamento e um aperfeiçoamento de 20% na redução de torque por COF rotativo para a unidade de teste US-500 em comparação com a unidade de teste

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SS-500 da técnica anterior.

[00123] Em uma comparação de teste similar a luva US-500 com uma junta de ferramenta com casing-friendly hard-banding, a unidade de teste US-500 sofreu uma redução de torque de 76% no furo envolvido e uma redução de torque de 69% com um revestimento terminal de cimento.

[00124] Os testes de compressão de luva realizados no instrumento de teste mediram a carga de compressão axial X o deslocamento para comparar a resistência da luva de teste à falha por compressão. Os resultados de teste mostraram uma falha média na carga de compressão de 124,55 kN (28.000 libras) para a unidade de teste SS-500 e de 200,17 kN (45.000 libras) para a unidade de teste US-500, um aumento de 61% na capacidade de carga axial.

[00125] Testes de campo indicaram que o desgaste final para a luva US-500 é inferior, quando comparada com a luva SS-500.

[00126] (k) Sumário da Luva Protetora de Tubo de Perfuração Não

Rotativa de Furo Aberto e Centralizador de Revestimento: o seguinte resume algumas das características da luva protetora de tubo de perfuração não rotativa de furo aberto e centralizador de revestimento: [00127] (1) materiais: a luva NRDPP ou lâminas de centralizador são construídas basicamente de Polietileno de Peso Molecular Ultraalto (UHMW) moldado por compressão com metal (preferivelmente reforço de aço) e um revestimento terminal interno macio (preferivelmente de elastômero ou plástico de baixa dureza) que é moldado e unido ao corpo tubular da luva ou centralizador.

[00128] Adicionalmente, um reforço é unido à luva ou centralizador. O reforço é feito de aço ou aço inoxidável.

[00129] (2) Suporte de Fluido: A superfície interna da luva ou revestimento terminal é projetada com partes planas não afuniladas e sulcos de percurso axial e a superfície interna é feita de material macio, tal

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38/39 como elastômero, para permitir o desenvolvimento de um suporte de fluido através de uma faixa de rotações de tubo de perfuração ou revestimento de 10 rpm e mais.

[00130] (3) Fixação de Revestimento terminal Interno: o revestimento terminal interno pode ser unido quimicamente ou unido mecanicamente ou ambos ao corpo da luva ou centralizador.

[00131] (4) Número de Lâmina de Centralizador/Luva: o número de laminas é otimizado para permitir o seguinte:

a. o mínimo de duas lâminas para contato do furo em uma saída de revestimento circunferencialmente e longitudinalmente;

b. a manutenção do stand-off máximo e vibração reduzida enquanto gira.

c. a maximização do fluxo de fluido além da luva.

[00132] (5) Largura de Lâmina: a largura de lâmina é otimizada para permitir o suporte máximo e para resistir ao corte ou cisalhamento ao mínimo de duas lâminas na luva quando deslizando através das superfícies afiadas.

[00133] (6). Perfil de Luva: A luva/centralizador de revestimento é otimizada para resistir a danos quando atravessando de forma afiada além de fornecer um contato uniforme quando deslizando em superfícies macias. Isso pode ser alcançado pela modalidade preferida de um afunilamento longo, que fornece resistência ao corte nas bordas e ajuda o suporte de fluido a permanecer uniformemente carregado.

[00134] (7) Conjunto de Luva Geral: Quando a instalação rápida no tubo de perfuração é exigida, a luva é equipada com articulações e pinos. Os pinos são especialmente projetados para resistirem ao movimento para fora da articulação. Alternativamente, quando da instalação de revestimentos, articulações podem ou não ser incorporadas dependendo da exigência de instalação de campo, tal como instalação no tubo do centralizador ou instalação quando da passagem para denPetição 870190067149, de 16/07/2019, pág. 41/53

39/39 tro do furo. O conjunto de protetores de tubo de perfuração utilizará tipicamente um colar projetado especialmente para manter o mesmo na localização desejada na coluna de perfuração. Para o centralizador de revestimento, os vários tipos de colares podem ou não ser utilizados para manter o colar em um local específico no revestimento. [00135] (8) Conjuntos de Colares: Os conjuntos de colares são especialmente projetados para fornecer proteção substancial da luva, ajudando, assim, a impedir danos à luva ou centralizador quando atravessam as saídas de revestimento, sapatas de revestimento ou resíduos de fundo de poço. Os conjuntos de colar são especialmente equipados com seções de tensão aliviada para permitir a flexão do colar. Essa característica reduz a tensão no tubo de perfuração ou revestimento e, dessa forma, o colar não degrada a vida de fatiga dos revestimentos ou do tubo de perfuração.

[00136] (9) Combinações das Características de Projeto: O projeto utiliza uma combinação de uma ou mais dessas características em uma modalidade para NRDPP ou centralizadores de revestimento.

[00137] Em suma, as características de projetos para o centralizador de revestimento como descrito aqui também são aplicáveis a uma luva protetora de tubo de perfuração não rotativa de furo aberto e viceversa.

Claims (18)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Luva de fundo de poço não rotativa (41, 68) adaptada para perfuração de furo aberto e/ou centralização em um revestimento ou em um revestimento em um furo de poço (22), a luva de fundo de poço (36, 41) compreendendo:

   um corpo tubular (46) feito de um material polimérico moldado e possuindo uma superfície interna adaptada para cercar um tubo de perfuração (28) ou revestimento (32), a superfície interna do corpo tubular possuindo sulcos de extensão axial circunferencialmente espaçados (72) posicionados entre regiões de superfície de suporte substancialmente planas (44, 74) para contatar a superfície externa do tubo de perfuração ou revestimento, os sulcos axiais (72, 156) permitindo que o fluido de perfuração circule através dos mesmos para formar um suporte de fluido não rotativo (42) mediante a circulação de fluido entre o corpo tubular e o tubo de perfuração ou revestimento, caracterizada pelo fato de que:

   o corpo tubular possui uma pluralidade de lâminas helicoidais (48, 70) formadas integralmente com o corpo tubular polimérico e se projetando a partir de uma superfície externa do corpo tubular, as lâminas helicoidais possuindo superfícies externas adaptadas para contatar com o revestimento ou um furo aberto perfurado na formação abaixo de uma saída de revestimento, as lâminas proporcionando um percurso de fluxo para a passagem de fluido entre as lâminas, o percurso de fluxo passando através do furo de poço entre as extremidades superior e inferior do corpo tubular, em que as lâminas helicoidais possuem uma altura de lâmina (h) e uma largura média de lâmina (w) de modo que durante a rotação da luva um mínimo de duas lâminas seja posicionado para entrar em contato com a saída de revestimento, as lâminas (48, 70) possuem um espaçamento geralmente paralelo e helicoidal (64) possuindo uma distância média entre as lâ

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2. 2/7 minas que é substancialmente igual à largura média (w) das lâminas helicoidais.

   2. Luva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o corpo tubular (46, 140) compreende um revestimento terminal interno (144) formando as regiões de superfície planas (74, 154) e sulcos axiais (72, 156) do dito suporte de fluido (42) e uma seção externa tubular feita de um material polimérico mo ldado formado integralmente com as ditas lâminas helicoidais (48, 142), o revestimento terminal interno unido à seção externa tubular, o revestimento terminal interno possuindo uma dureza inferior à dureza da seção externa tubular, em que o revestimento terminal interno é feito de um elastômero termoplástico, um plástico macio, ou material contendo borracha possuindo uma dureza Shore A de cerca de 55 a cerca de 75, e em que a seção externa tubular é feita de polietileno de peso molecular ultra alto.
3. 3. Luva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o corpo tubular (46) ainda inclui uma estrutura de gaiola reforçada (76) de aço tratável com calor possuindo uma espessura de pelo menos cerca de 1,651 mm (0,065 polegada) embutida em e circundando de forma circunferencial o corpo tubular da luva.
4. 4. Luva, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o corpo tubular (46) moldado compreende polietileno de peso molecular ultra alto e o corpo tubular possui uma resistência à carga de compressão média de pelo menos cerca de 177,93 kN (40.000 libras).
5. 5. Luva, de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que o corpo tubular contém pelo menos uma estrutura articulada (78, 80) afixada à gaiola de reforço (76) e feita de aço tratável com calor da mesma espessura mínima que a gaiola.
6. 6. Luva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada

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   3/7 pelo fato de que a luva (41, 68) possui um coeficiente de fricção deslizante (quando deslizando e girando em um fluido de perfuração) e um coeficiente de fricção rotativo (quando deslizando e girando no fluido de perfuração) de 0,10 ou menos.
7. 7. Luva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as lâminas helicoidais (62) se estendem geralmente em paralelo uma à outra com um espaçamento helicoidal e paralelo de intervenção (64) possuindo uma largura média substancialmente igual a não mais do que a largura média da lâmina (w).
8. 8. Luva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o corpo tubular (130) da luva co ntém sulcos antirrotação (134) em sua superfície externa.
9. 9. Luva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o número (N) de lâminas (48, 70) no corpo tubular (46) é igual a:

   N=K(Rc+t+h)/w em que:

   Rc = raio da luva t = espessura da luva h = altura da lâmina w = largura média da lâmina
10. 10. Luva, de acordo com a reivindicação 9, caracterizada pelo fato de que as lâminas helicoidais (48, 70) possuem um ângulo de arco igual a:

    (360 w) 7i(Kc+t + h).
11. 11. Luva, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que:

    (a) a luva (41, 68) é feita de polietileno de peso molecular

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    4/7 ultra alto, (b) a luva inclui uma gaiola de aço tratável por calor (76) possuindo uma espessura de pelo menos 1,651 mm (0,065 polegada), (c) as lâminas (48, 70) se estendem geralmente em paralelo uma à outra com um espaçamento geralmente uniforme entre as mesmas, e (d) o número (N) de lâminas helicoidais na luva é igual a:

    N = K(Rc+t+h)/w em que:

    Rc = raio da luva t = espessura da luva h = altura da lâmina w = largura média da lâmina.
12. 12. Método de redução de torque quando na perfuração em um ambiente de furo aberto, o método incluindo a perfuração de um furo não revestido (22) com um tubo de perfuração rotativo (28), o tubo de perfuração, possuindo instalada no mesmo pelo menos uma luva de fundo de poço não rotativa possuindo um corpo tubular (46) disposto em torno do tubo de perfuração, o corpo tubular feito de um material polimérico moldado, a superfície interna do corpo tubular possuindo uma combinação de sulcos axiais (72, 156) e regiões axiais de intervenção substancialmente planas (44, 74) formando um suporte de fluido não rotativo (42) em torno do tubo de perfuração, caracterizado pelo fato de que o corpo tubular possui uma pluralidade de lâminas helicoidais (48, 70) formadas integralmente com o corpo tubular polimérico e se projetando a partir da superfície externa do corpo tubular, o método incluindo a perfuração de um furo aberto com o tubo de perfuração enquanto circula o fluido através do furo não revestido, os sulcos axiais da luva permitindo que o fluido circule através dos mesmos para proporcionar um suporte de fluido não rotativo entre a luva e o

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    5/7 tubo de perfuração, as lâminas helicoidais possuindo superfícies externas adaptadas para entrarem em contato com o furo aberto enquanto proporcionam um percurso de fluxo através do furo aberto e além das lâminas helicoidais, em que o furo não revestido inclui um revestimento (32) e o furo aberto (26) é perfurado na formação abaixo de uma saída de revestimento, e em que as lâminas helicoidais possuem uma altura de lâmina (h) e uma largura média de lâmina (w) de modo que durante a rotação da luva um mínimo de duas lâminas seja posicionado para entrar em contato com a saída do revestimento , as lâminas (48, 70) possuem um espaçamento geralmente paralelo e helicoidal (64) possuindo uma distância média entre as lâminas que é substancialmente igual à largura média (w) das lâminas helicoidais.
13. 13. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o corpo tubular compreende um revestimento terminal interno (144) formando as regiões de superfície planas (74, 154) e sulcos axiais (72, 156) do dito suporte de fluido (42) e uma seção externa tubular feita de um material polimérico moldado fo rmado integralmente com as ditas lâminas helicoidais (48, 142), o revestimento terminal interno sendo unido à seção externa tubular, o revestimento terminal interno possuindo uma dureza inferior à dureza da seção externa tubular.
14. 14. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o corpo tubular (46) inclui uma estrutura de gaiola de reforço embutida (76) de aço tratável com calor possuindo uma espessura de pelo menos 1,651 mm (0,065 polegada).
15. 15. Método, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que o revestimento terminal interno (144) é feito de um elastômero termoplástico, plástico macio ou material contendo borracha possuindo uma dureza Shore A de cerca de 55 a cerca de 75, e em que a seção externa tubular é feita de polietileno de peso molecu

    Petição 870190067149, de 16/07/2019, pág. 47/53

    6/7 lar ultra-alto.
16. 16. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que o número (N) de lâminas (48, 70) do corpo tubular (46) é igual a:

    N = n(Rc+t+h)/w em que:

    Rc = raio da luva t = espessura da luva h = altura da lâmina w = largura média da lâmina.
17. 17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que as lâminas helicoidais (48, 70) possuem um ângulo em arco igual a:

    ..... (360 w) n(R^+t + h).
18. 18. Método, de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que:

    (a) a luva (41, 68) é feita de polietileno de peso molecular ultra-alto;

    (b) a luva inclui uma gaiola de aço tratável com calor (76) possuindo uma espessura de pelo menos 1,651 mm (0,065 polegada).

    (c) as lâminas (48, 70) se estendem geralmente em paralelo uma à outra com um espaçamento geralmente uniforme entre as mesmas, e (d) o número (N) de lâminas helicoidais na luva é igual a:

    N = K(Rc+t+h)/w em que:

    Rc = raio da luva t = espessura da luva

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    7/7 h = altura da lâmina w = largura média da lâmina.