BRPI1012640B1 - elemento de coluna de perfuração - Google Patents

Abstract

"elemento de coluna de perfuração". a invenção refere-se a um elemento de coluna de perfuração (1) que compreende um tubo principal (2) com extremidades de conexão (4, 6) e meios de proteção para pelo menos um fio. 5 os meios de proteção estendem- se dentro de um furo central (8) do tubo principal (2). o tubo principal (2) apresenta um primeiro furo (14) em uma das ditas extremidades de conexão (4) e um segundo furo (15) na outra extremidade de conexão (6), ambos os furos se comunicam com o furo central (8). os meios de proteção compreendem um tubo guia (10) disposto para alojar dito fio, sendo que ambas as extremidades das quais (10) são respectivamente dispostas dentro do primeiro furo (14) e do segundo furo (16). meios de retenção são dispostos em pelo menos um do primeiro furo (14) e do segundo furo (16) para a respectiva extremidade do tubo guia (10). os meios de retenção são proje tados de forma a evitar que dita respectiva extremidade do tubo guia se mova em relação a dito um do primeiro furo e do segundo furo (16), de acordo com pelo menos uma direção longitudinal de dito furo.

Description

A presente invenção refere-se à perfuração de poços de petróleo e de gás, e, mais particularmente, aos tubos de perfuração que são dotados de dispositivos e ferramentas para transmitir informação ao longo das colunas de perfuração de poços.

Na indústria de perfuração de poço, uma sonda é usada para dar suporte às ferramentas de poço de forma a perfurar um poço na terra. Diversas ferramentas no poço formam pelo menos uma porção da coluna de perfuração.

Em operação, um fluido de perfuração é tipicamente abastecido sob pressão na sonda através da coluna de perfuração. A coluna de perfuração pode ser girada pela sonda para girar uma broca de perfuração montada na extremidade inferior da coluna de perfuração.

O fluido de perfuração pressurizado é circulado em direção à extremidade inferior da coluna de perfuração em um furo do mesmo e de volta em direção à superfície do lado de fora da coluna de perfuração a fim de fornecer a ação de lavagem para levar os detritos de perfuração de terra para a superfície.

A rotação da broca de perfuração pode alternativamente ser fornecida através de outras ferramentas de poço, como motores de perfuração ou turbinas de perfuração localizadas adjacentes à broca de perfuração.

Outras ferramentas de poço incluem tubo de perfuração e instrumentação de poço como as ferramentas de perfilagem durante a perfuração e pacotes de sensores. Outras ferramentas de poço úteis incluem estabilizadores, alargadores abridores de furo (hole openers), comandos, tubo de perfuração pesado, subconjuntos, alargadores subescareadores (underreamers), sistemas direcionáveis rotativos, percursores de perfuração e amortecedores de vibrações de perfurações, que são bem conhecidos na indústria de perfuração. Na indústria de perfuração em poço, diversos sensores são usados para tomar um número de medições como formações geológicas no poço, situação de ferramentas no poço ou condições operacionais,

Petição 870190048198, de 23/05/2019, pág. 6/14

2/28 por exemplo.

Os dados de medição são úteis para operadores e engenheiros localizados na superfície. As medições podem ser tomadas em diversos pontos ao longo da coluna de perfuração. Os dados de medição podem ser 5 usados para determinar parâmetros de perfuração, como a direção de perfuração, velocidade de penetração, e similares, para acessar com precisão um reservatório que comporta petróleo, gás ou outro mineral.

Os dados de medição devem ser transmitidos para a superfície terrestre.

Sistemas de medição sem interromper a perfuração (MWD) e perfilagem durante a perfuração (LWD) devem fornecer informação em tempo real das condições próximas à broca de perfuração. Informação em tempo real ajuda a tomar decisões durante o processo de perfuração.

Um padrão industrial antigo para transmissão de dados entre um fundo de poço e localização de superfície é a telemetria de pulso de lama, em que a coluna de perfuração é usada para transmitir ondas moduladas acústicas na coluna de perfuração. A taxa de tal transmissão de dados é geralmente menos do que 10 bits/segundo.

É também sabido armazenar dados coletados através de siste20 mas MWD/LWD em uma memória de fundo de poço. Dados coletados podem ser descarregados a partir da memória de fundo de poço na extremidade de um bit executado. Este atraso reduz o valor dos dados coletados já que estes dados não fornecem informação em tempo real. Também há um risco significativo de perda de dados, devido ao fato de a memória poder ser 25 danificada no poço e a ferramenta MWD/LWD pode ser perdida no poço.

Como métodos tradicionais de transmissão têm taxas de dados muito baixas e não são seguras, foi proposto, em meados do século vinte, rotear um fio em conexões de tubos de perfuração interconectadas. Acopladores indutores acoplados por corrente podem ser usados em tubo de perfu30 ração com fio. Os acopladores podem ser montados próximos às faces de vedação de tubos de perfuração. Outra publicação está relacionada em particular às soluções para transmissão de dados ao longo do comprimento axi

3/28 al de uma junta de tubulação de fundo de poço.

O pedido de patente n° U.S. 2006/0225926 descreve um sistema para transmitir sinais, mais particularmente um tubo de perfuração adaptado para carregar dados entre um ou mais sítios de fundo de poço em um poço e 5 a superfície.

Entretanto, um elemento de tubo de perfuração equipado com um cabo de aço de transmissão é altamente sensível ao esforço, desgaste, vibrações e abrasões dentro do poço. Em operação, o tubo de perfuração pode ser dobrado, comprimido e/ou estendido axialmente. Adicionalmente, 10 em operação, o tubo de perfuração é cruzado pela lama de perfuração sob pressão, sendo a pressão da lama uma função da densidade da lama e da altura da lama acima.

O pedido de patente n° U.S. 6.717.501 apresenta uma capa tu' bular reta para proteger um fio coaxial dentro do furo central do elemento de tubo de perfuração. Dita capa é feita de material orgânico como PEEK (polié1 ter éter cetona) e é anexado no furo central através de um polímero. Esta capa tubular reta fornece somente uma pouca resistência às cargas mecânicas nos fios. Em outros casos uma capa que é fornecida estende-se em formato helicoidal ao longo do furo central, conforme apresentado no pedido 20 de patente n° U.S. 7 017 667.

O pedido de patente n° U.S. 2006/0225926 apresenta uma capa metálica disposta em relação à superfície interna do elemento de perfuração. Fios são encerrados entre dita capa e a superfície interna do elemento de perfuração. O uso de tal capa envolve a implementação de um custoso e25 quipamento de hidroformação. Além disso, a extremidade da capa não garante uma vedação à lama pressurizada sob cargas de serviço.

A capa protege os fios óticos ou elétricos, particularmente dentro do furo central, contra desgaste e abrasões. Mas, a capa, como tal, é quase ineficaz em proteger o fio de esforço e vibrações, particularmente porque a 30 capa é feita de um material orgânico como PEER. Além disso, a própria capa pode ser danificada pelo esforço e vibrações.

Um objetivo desta invenção é o de fornecer um elemento de co

4/28 luna de perfuração com fio aprimorado, tendo em vista o que apresentado previamente.

Um objeto desta invenção é um elemento de coluna de perfuração que compreende um tubo principal com extremidades de conexão e 5 meios de proteção para pelo menos um fio, sendo que ditos meios de proteção estende-se dentro de um furo central do tubo principal, o tubo principal apresenta um primeiro furo em uma das ditas extremidades de conexão e um segundo furo na outra extremidade de conexão, ambos os furos comunicam-se com o furo central, sendo que os meios de proteção compreendem 10 um tubo guia disposto para alojar dito fio, ambas as extremidades do tubo guia sendo respectivamente dispostas dentro do primeiro furo e do segundo furo, meios de retenção sendo dispostos em pelo menos um do primeiro furo e do segundo furo para a respectiva extremidade do tubo guia, e ditos meios de retenção sendo projetados de forma a evitar que dita respectiva extremi15 dade do tubo guia mova-se em relação a dito um do primeiro furo e do segundo furo, de acordo com pelo menos uma direção longitudinal de dito furo.

A requerente tem projetado um elemento de perfuração com fio que compreende um tubo principal com extremidades de conexão e um tubo guia que se destina a alojar pelo menos um fio ótico ou elétrico. O tubo guia 20 estende-se dentro de um furo central do tubo principal a partir de um primeiro furo em uma de ditas extremidades de conexão a um segundo furo na outra extremidade de conexão. O tubo guia pode ser feito de metal. Graças aos meios de retenção, o tubo guia pode ser protendido em tração ou compressão longitudinal com efeitos benéficos.

Tal tubo guia retido também evita o deslocamento das extremidades de tubo guia sob as cargas submetidas ao tubo de perfuração e assim evita danos aos acopladores dispostos em extremidades de conexão para transmitir informação elétrica e/ou ótica a partir de um tubo de perfuração para um tubo de perfuração adjacente.

Os meios de retenção podem ser dispostos de forma a evitar que o tubo guia mova-se em ambas as direções longitudinais de dito furo.

Os meios de retenção podem incluir pelo menos uma superfície

5/28 em contiguidade com o tubo guia. A superfície em contiguidade tipicamente estende-se radialmente, com respeito o eixo geométrico do tubo, no primeiro ou segundo furo correspondente. A superfície em contiguidade pode ser uma superfície do ombro do furo ou uma superfície de extremidade de um 5 membro adicional, como um membro de interrupção, localizado dentro do furo. Meios de fixação podem ser fornecidos no furo para evitar que o membro adicional realize qualquer deslocamento longitudinal em relação ao furo. Os meios de fixação podem incluir acoplamento por atrito entre uma superfície externa do membro adicional e uma superfície interna do furo. O acopla10 mento por atrito pode ser obtido através de uma expansão do diâmetro do membro adicional. Meios de fixação para o tubo guia, como um retentor mecânico (por exemplo, um retentor de rosca/porca que coopera com uma extremidade longitudinal do tubo guia), podem ser fornecidos dentro da concavidade, que pode ser na forma de uma bolsa.

O primeiro ou segundo furo pode terminar em uma superfície inferior de um sulco anular que se destina a receber um elemento anular correspondente (que pode ser uma camada condutora) de um dispositivo de acoplamento para transmitir sinais a outro elemento de coluna de perfuração. O membro adicional pode ser disposto como um elemento de fixação 20 para o elemento anular correspondente que passa através de uma abertura no elemento anular.

Em uma modalidade, a superfície em contiguidade pode cooperar com uma superfície de extremidade do tubo guia de forma a agir como um meio de retenção, sendo a superfície de extremidade tipicamente radial 25 com respeito ao eixo geométrico do tubo.

Em outra modalidade, a superfície em contiguidade coopera com uma porção radialmente expandida do tubo guia de forma a agir como um meio de retenção.

Em uma modalidade alternativa, a superfície em contiguidade, 30 que pode ser na forma de uma superfície de assento anular, é uma superfície interna de um membro adicional, como um anel anular, através do que o tubo guia passa. Este membro adicional é tipicamente localizado dentro de

6/28 uma concavidade interna, como uma bolsa, que é aberta no furo central, e o furo pode passar através de ou terminar na concavidade interna.

Os meios de retenção podem compreender pelo menos uma porção de retenção do furo na forma de uma porção longitudinal deste furo que tem dimensões em seção transversal maiores do que uma porção principal do furo. A porção de retenção pode cooperar com uma porção radialmente expandida do tubo guia. Em uma modalidade possível, a porção de retenção opcionalmente inclui pelo menos uma concavidade, como um sulco radial, que é aberta no furo central e tem uma profundidade maior do que o diâmetro da porção principal do furo. A concavidade pode ser preenchida com material metálico ou sintético.

Em uma modalidade possível, os meios de retenção podem compreender um acoplamento por atrito disposto entre a superfície interna de uma porção longitudinal do furo e a superfície externa de uma porção longitudinal do tubo guia. Os meios de retenção podem criar uma vedação entre o tubo guia e a extremidade de conexão correspondente.

Em uma modalidade possível, o furo pode incluir uma porção longitudinal que é formada como um sulco longitudinal aberto na superfície interna do furo central.

Em uma modalidade possível, o furo pode terminar em uma face terminal da extremidade de conexão correspondente e o tubo guia pode apresentar uma porção terminal longitudinal que é projetada como um flange que está em contiguidade com dita face terminal.

Em uma modalidade possível, o tubo guia pode alojar um dito alojamento de tubo guia adicional pelo menos um fio e pode compreender meios de comunicação para lama entre superfícies periféricas interna e externa do tubo guia. O tubo guia adicional é tipicamente disposto de tal maneira que o mesmo é livre para mover com respeito ao tubo guia na direção longitudinal do mesmo.

Em uma modalidade alternativa, o tubo guia pode ser alojado em uma capa tubular que é vedada nas extremidades de conexão e disposta de tal maneira que a mesma é livre para mover-se com respeito a ditas extre

7/28 midades de conexão.

Tal elemento de coluna de perfuração pode ser projetado como um tubo de perfuração, tubo de perfuração pesado ou comando, por exemplo.

A invenção também trata de tal elemento de coluna de perfuração que compreende um tubo guia.

A invenção será mais bem entendida e tornar-se-á totalmente evidente a partir da descrição a seguir, e desenhos. Estes desenhos retratam somente modalidades típicas não limitantes.

A figura 1 é uma vista em planta de um tubo de perfuração com fio.

A figura 2 é uma vista em corte do tubo de perfuração com fio mostrada na figura 1, tirada ao longo de uma linha II a II.

A figura 3 é uma vista em seção transversal que mostra uma modalidade alternativa do tubo de perfuração com fio da figura 1.

A figura 4 é uma vista em perspectiva que mostra uma modalidade alternativa do tubo de perfuração com fio da figura 1.

A figura 5 é uma vista em corte longitudinal que mostra uma parte V do tubo de perfuração com fio da figura 1, de acordo com uma primeira modalidade.

A figura 6 é análoga à figura 5, de acordo com uma modalidade alternativa.

As figuras 7 e 8 são vistas em corte longitudinal que mostra parcialmente a parte da conexão da figura 5, de acordo com uma segunda modalidade.

A figura 9 é uma vista em corte longitudinal que mostra parcialmente a parte da conexão da figura 5, de acordo com uma terceira modalidade.

A figura 10 é análoga à figura 9, de acordo com uma modalidade alternativa.

A figura 11 é análoga à figura 9 de acordo com uma quarta modalidade.

8/28

A figura 12 é análoga à figura 9 de acordo com uma quinta modalidade.

A figura 13 é análoga à figura 9 de acordo com uma sexta modalidade.

A figura 14 é análoga à figura 9 de acordo com uma sétima modalidade.

A figura 15 é análoga à figura 9 de acordo com uma oitava modalidade.

A figura 16 é análoga à figura 9 de acordo com uma nona modalidade.

A figura 17 é análoga à figura 9 de acordo com uma décima modalidade.

A figura 18 é análoga à figura 9 de acordo com uma décima primeira modalidade.

A figura 19 é análoga à figura 9 de acordo com uma décima segunda modalidade.

A figura 20 é uma vista parcial e em corte de um tubo guia de acordo com um desenvolvimento adicional de uma invenção.

A figura 21 é uma modalidade alternativa da figura 20.

A figura 22 é um diagrama que mostra os esforços submetidos através de um tubo guia não vedado retido em tração em comparação à sua curva limite.

A figura 23 é análoga à figura 22 para um tubo guia vedado.

Deverá ser prontamente entendido que os componentes em geral descritos e ilustrados nas figuras no presente documento, podem ser dispostos e projetados em uma ampla variedade de configurações diferentes. A descrição seguinte, mais detalhada, de dispositivos da presente invenção, conforme representada nas figuras, não se destina a limitar o escopo da invenção conforme reivindicado, mas é meramente representativa de diversas modalidades selecionadas da invenção e podem opcionalmente servir como uma contribuição da definição da invenção.

As figuras 1 e 2 mostram um tubo de perfuração com fio 1 que

9/28 compreende um tubo principal alongado 2. Em ambas as extremidades do mesmo, o tubo principal alongado 2 respectivamente apresenta uma primeira parte da conexão 4 e uma segunda parte da conexão 6 para conectar tubos de perfuração adjacentes na coluna de perfuração.

O pedido de patente n° U.S. 2006/0225926 descreve uma sonda e coluna de perfuração. O conteúdo do pedido de patente n° U.S. 2006/0225926, e mais particularmente a descrição da sonda e da coluna de perfuração, é incorporada no mesmo a título de referência.

No presente documento, a primeira parte da conexão 4 e a se10 gunda parte da conexão 6 são configuradas como partes complementares, isto é, a primeira parte da conexão 4 é adaptada para conectar-se com a segunda parte da conexão 6 de um tubo de perfuração com fio similar e adjacente 1 na coluna de perfuração, e vice versa.

Tanto a primeira parte da conexão 4 e a segunda parte da cone15 xão 6 são respectivamente fornecidas com um acoplador indutivo para transmissão de dados a partir de um tubo de perfuração com fio 1 para um tubo de perfuração adjacente 1 na coluna de perfuração. Por exemplo, os pedidos de patente n° U.S. 6.641.434, n° U.S. 6 670 880 e n° U.S. 4 605 268 descrevem um acoplador indutivo em uma junta de perfuração com fio.

O conteúdo do pedido de patente n° U.S. 6.641.434, n° U.S. 6

670 880 e n° U.S. 4 605 268, e mais particularmente a descrição de dito acoplador indutivo, é incorporado no presente documento a título de referência.

A primeira parte da conexão 4 e a segunda parte da conexão 6 25 são também conhecidas como conexões do tubo de perfuração 1. O tubo principal 2 tem um furo central 8, que estende-se longitudinalmente a partir de uma extremidade do tubo principal 2 para a outra extremidade do mesmo.

O tubo de perfuração 1 é fornecido com um tubo guia 10, ou conduto, na forma de um membro oco e alongado que principalmente esten30 de-se dentro do furo central 8, a partir da primeira parte da conexão 4 para a segunda parte da conexão 6. Aqui, o tubo guia é feito de metal, mas outros materiais podem também ser adequados. O tubo guia 10 é maleável.

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O tubo guia 10 se destina a alojar livremente um ou mais fios ou cabos elétricos. Por exemplo, tais fios ou cabos podem ser usados para conectar os acopladores indutores, que são dispostos em ambas as extremidades do tubo de perfuração 1.

Neste documento, o tubo guia 10 repousa em contato com a superfície interna 12 do furo central 8, pelo qual o tubo guia 10 é protegido de qualquer efeito danoso dos fluidos de perfuração fluindo através do furo central 8.

O tubo guia 10 pode ser ligado na superfície interna 12 do furo central 8, por exemplo, através de soldagem ou adesivamente ligados.

O próprio tubo guia 10 pode também ser protegido dos fluidos de perfuração (lama de perfuração) sob pressão, ou outras substâncias ou objetos, que passam através do furo central 8.

A figura 3 mostra que o tubo guia 10 pode ser incorporado em uma camada protetora 13 fornecida na superfície interna 12 do furo central 8. A camada protetora 13 é feita de um material protetor, como uma resina de epóxi por exemplo.

Na modalidade das figuras 1 e 2, o tubo guia 10 estende-se de maneira substancialmente reta no furo central 8. A figura 4 mostra que o tubo guia 10 pode alternativamente ser formado de acordo com qualquer formato em particular. Neste documento, o tubo guia 10 estende-se in um padrão em hélice, ou espiral, portanto aprimorando sua confiabilidade contra cargas de dobramento, tração ou compressão durante operações de perfuração. Mais detalhes sobre tal disposição pode ser encontrada no pedido de patente n° U.S. 7 017 667 ou no Pedido de patente n° FR 08/05376 depositado em 30 de setembro de 2008 no nome da presente requerente.

A primeira parte da conexão 4 e a segunda parte da conexão 6 respectivamente apresentam um primeiro furo 14 e um segundo furo 16, que são dispostos através de uma parede do tubo principal 2.

O primeiro furo 14 conecta o furo central 8 em uma primeira face terminal 18 do tubo de perfuração 1, que é localizado próximo à extremidade correspondente do furo central 8. Em outras palavras, o primeiro furo 14

11/28 termina dentro do furo central 8 em uma extremidade, e na primeira face terminal 18 na outra extremidade.

O segundo furo 16 conecta o furo central 8 a uma segunda face terminal 20 do tubo de perfuração 1, que é localizado próximo a extremidade correspondente do furo central 8. A segunda face terminal 20 é localizada a uma posição mediana da segunda parte da conexão 6.

O tubo guia 10 é parcialmente alojado tanto no primeiro furo 14 quanto no segundo furo 16. Ou seja, o diâmetro interno do primeiro furo 14 (respectivamente ao segundo furo 16) corresponde, pelo menos parcialmente, ao diâmetro externo de uma primeira porção de extremidade 22 (respectivamente a segunda extremidade porção 24) do tubo guia 10.

Por diâmetro correspondente, entende-se que o diâmetro interno do primeiro furo 14, por exemplo, é suficiente para permitir que a primeira porção de extremidade 22 do tubo guia 10 passe livremente através do primeiro furo 14.

Neste documento, o tubo guia 10 tem um diâmetro externo que é substancialmente o mesmo em todo seu comprimento. Este diâmetro externo constante será designado como diâmetro externo nominal do tubo guia 10.

Cada um do primeiro furo 14 e do segundo furo 16 geralmente estende-se em uma maneira longitudinal com respeito ao tubo principal 2. Neste documento, cada um do primeiro furo 14 e do segundo furo 16 apresentam um eixo geométrico longitudinal que é substancialmente paralelo ao eixo geométrico longitudinal do tubo principal 2.

A figura 5 é uma vista detalhada da primeira parte da conexão 4 de acordo com a primeira modalidade da invenção.

A primeira face terminal 18 do tubo de perfuração 1 apresenta um sulco anular 28 que estende-se coaxialmente com respeito ao eixo geométrico longitudinal do furo central 8 e é aberto em dita primeira face terminal 18.

Este sulco anular 28 pode se destinar a receber uma camada anular 29 de material altamente condutivo e uma bobina anular, por exem

12/28 pio, conforme apresentado no pedido de patente n° U.S. 6 641 454 a ser usado para transmissão de dados entre tubos de perfuração adjacentes, conforme apresentado no pedido de patente n° U.S. 6 641 434 ou n° U.S. 4 605 268. Neste documento, a camada condutora apresenta uma seção transversal em forma de U. Alternativamente, o sulco anular 28 pode se destinar a receber um rebaixo eletricamente isolante magneticamente condutor em forma de U (MCEI) e uma bobina condutora para o mesmo propósito conforme apresentado no pedido de patente n° U.S. 6 670 880.

O primeiro furo 14 apresenta uma porção principal 30, que termina no furo central 8, e a porção terminal 32, que termina na primeira face terminal 18 e é adjacente à porção principal 30. A porção terminal 32 pode também ser considerada como um furo adicional que se estende do primeiro furo 14.

O eixo geométrico longitudinal do primeiro furo 14 é excentralizado com respeito ao sulco anular 28. A porção terminal 32 do primeiro furo 14 intersecciona o sulco anular 28.

A porção principal 30 do primeiro furo 14 apresenta um diâmetro interno que é parcamente maior do que o diâmetro externo nominal do tubo guia 10. Assim, o tubo guia pode mover-se livremente dentro da porção principal 30, pelo qual o tubo guia 10 pode ser facilmente introduzido no primeiro furo 14.

Alternativamente, o primeiro furo 14 apresenta um diâmetro interno que corresponde ao diâmetro externo nominal do tubo guia 10 substancialmente sobre todo o comprimento do mesmo.

A porção terminal 32 do primeiro furo 14 apresenta um diâmetro que é menor do que a largura do sulco anular 28 ou da lacuna entre ambos os ramais do U da camada condutora 29 se tal camada 29 é fornecida.

A porção terminal 32 do primeiro furo 14 também apresenta um diâmetro interno maior do que o diâmetro interno da porção principal 30, pelo menos próximo a porção terminal, de forma que a superfície do ombro 36 seja formada na interface entre a porção principal 30 e a porção terminal 32 do primeiro furo 14.

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A porção do tubo guia 10 que corresponde to à porção terminal 32, isto é, a porção terminal 38 do tubo guia 10, apresenta um diâmetro externo maior do que o diâmetro nominal do tubo guia 10. A superfície do ombro 36 age como uma superfície em contiguidade para a porção terminal 38 do tubo guia 10. Evita-se que o tubo guia 10 mova-se na direção longitudinal, em direção ao furo central 8. A porção terminal 32 do primeiro furo 14 age neste documento como uma porção de retenção, permitindo que se préesforce longitudinalmente em tração o tubo guia. Pré-tensionar um tubo guia reto em tração é útil para evitar que o tubo guia entorte se a linha geradora do tubo de perfuração ao longo do qual o tubo guia repousa sofra compressão. O cambamento é particularmente prejudicial quando o tubo guia não é anexado à superfície do furo central na porção central do tubo de perfuração: o tubo guia pode então se projetar de dentro do furo central, aumentar a queda da pressão da lama e ser danificado por ferramentas que descem pela coluna de perfuração.

Neste documento, a porção terminal 38 do tubo guia 10 é projetada como uma porção de expansão do tubo guia 10 com respeito ao diâmetro externo nominal do último.

O tubo guia 10 pode ser inserido no primeiro furo 14, a partir da primeira face terminal 18 ou a partir do furo central 8, com o diâmetro externo nominal do mesmo. Então, a porção terminal 38 do tubo guia 10 pode ser radialmente e plasticamente expandido. Tal expansão diametral pode ser fabricada usando um expansor de tubo, ou por bojamento.

Conforme mostrado na figura 6, um elemento de fixação 37 pode ser introduzido na parte terminal 38 do tubo guia 10 a fim de tanto expandir a parte terminal 38 quanto manter uma pressão de contato entre a periferia externa da parte terminal 38 e a superfície interna da parte terminal 32 do primeiro furo 14. Um elemento de fixação exemplificativo 37 apresenta um formato oco e cilíndrico.

Deve-se notar que o uso de um tubo guia é particularmente benéfico, pois o mesmo pode ser facilmente expandido através de ferramentas dispostas dentro e acionadas em uma localidade específica. As figuras 7 e 8

14/28 mostram uma segunda modalidade da invenção.

Entre sua porção principal 30 e porção terminal 32, o primeiro furo 14 apresenta longitudinalmente uma porção intermediária 34 que tem um diâmetro maior do que ambas a porção principal 30 e a porção terminal 32.

Assim, o primeiro furo 14 apresenta uma (primeira) superfície do ombro 36 na interface entre sua porção principal 30 e porção intermediária 34, e uma (segunda) superfície do ombro 42 na interface entre sua porção intermediária 34 e porção terminal 32.

Neste documento, a porção principal 30 e a porção terminal 32 do primeiro furo 14 apresentam diâmetros substancialmente iguais. Por exemplo, o primeiro furo 14 apresenta um diâmetro, isto é, diâmetro nominal, que é substancialmente constante sobre seu comprimento exceto ao longo da porção intermediária 34.

Correspondendo à porção intermediária 34 do primeiro furo 14, o tubo guia 10 apresenta longitudinalmente uma porção intermediária 44 que tem um diâmetro externo maior do que seu diâmetro externo nominal, de forma que a primeira superfície do ombro 36 e a segunda superfície do ombro 42 do primeiro furo 14 agem respectivamente como superfícies em contiguidade para esta porção intermediária 44 do tubo guia 10. E a porção intermediária 34 do primeiro furo 14 age como uma porção de retenção para o tubo guia 10.

Em tal configuração, evita-se que o tubo guia mova-se em ambas as direções longitudinais, isto é, em direção à primeira face terminal 18 assim como em direção ao furo central 8. Nesta modalidade, o tubo guia pode ser protendido, tanto em tração ou compressão longitudinal, graças à porção de retenção.

Pré-tensionar em tração é particularmente útil para um tubo guia reto 10 devido às razões descritas acima no presente documento em conjunção com a primeira modalidade.

Pré-tensionar em compressão é particularmente útil para um tubo guia helicoidal 10 a fim de fazer com que o tubo guia 10 repouse em relação à superfície interna 12 do furo central 8 na porção longitudinal mediana

15/28 do tubo de perfuração 1. Tal força sobre tubo guia 10 minimiza a queda de pressão da lama de perfuração no furo central 8 e evita danos por ferramentas que descem através da coluna de perfuração.

Graças à segunda superfície do ombro 42, evita-se que o tubo guia 10 mova-se em direção a qualquer dispositivo de acoplamento alojado dentro do sulco 28. Danos do dispositivo de acoplamento, portanto, são também evitados.

A porção (de retenção) intermediária 44 pode ser feita ao expandir plasticamente o tubo guia 10 em uma direção radial, por exemplo, durante uma operação de bojamento, conforme mostrado na figura 7. Isto é tipicamente feito após a inserção de um tubo guia 10 que tem um diâmetro nominal ao longo de todo seu comprimento no primeiro furo 14.

Uma operação de rosqueamento, carretilhamento e/ou brasagem pode ser executada na superfície interna 34 da porção intermediária 44 do primeiro furo 14. Isto aumenta a retenção do tubo guia 10 no primeiro furo 14.

A figura 8 ilustra um método de expansão exemplificativo para formar a porção intermediária 44 do tubo guia 10, através do uso de uma ferramenta de expansão 45. A ferramenta de expansão 45 compreende uma porção de elastômero cilíndrico 45A disposta entre duas porções de metal 45B e 45C. Devido às forças que agem nas porções de metal, a porção de elastômero cilíndrico 45A encolhe axialmente e expande radialmente.

Quando a ferramenta de expansão 45 é inserida dentro o tubo guia 10, na porção intermediária 44 a ser formada, ditas forças resultam na expansão do tubo guia 10 em uma porção de retenção 34.

Como uma alternativa a este método de expansão, produtos químicos podem ser usados para expandir o tubo guia 10 em uma porção de retenção 34.

A porção de retenção 34 pode ser localizada próxima à extremidade do primeiro furo 14 mas não o é necessário.

A figura 9 mostra uma terceira modalidade da invenção. O primeiro furo 14 apresenta uma porção terminal 32 que tem um diâmetro maior

16/28 do que sua porção principal 30. Assim, o primeiro furo 14 apresenta uma primeira superfície do ombro 36, que é disposta na interface entre sua porção terminal 32 e porção principal 30.

O tubo guia 10 apresenta uma porção terminal 38 que tem um diâmetro externo maior do que seu diâmetro externo nominal para contiguidade na primeira superfície do ombro 36. A porção terminal 38 do tubo guia pode ser fabricada como uma porção longitudinal expandida do tubo guia 10.

Um membro de interrupção 46 para o tubo guia 10 é alojado dentro da porção terminal 32 do primeiro furo 14. Neste documento, este 10 membro de interrupção 46 forma uma superfície em contiguidade 48 para uma face de extremidade 50 do tubo guia 10. O membro de interrupção 46 pode ser projetado como uma parte oca e cilíndrica que tem um diâmetro externo que corresponde ao diâmetro interno da porção terminal 32 do primeiro furo 14.

Preferencialmente, a porção terminal 32 do primeiro furo 14 termina na face terminal 18 do tubo de perfuração 1. Neste caso, o membro de interrupção 46 pode ser inserido no primeiro furo 14 a partir desta superfície terminal 18.

O membro de interrupção 46 é fixado na porção terminal 32 do 20 primeiro furo 14, pelo menos na direção longitudinal.

Por exemplo, o membro de interrupção 46 é preso por meio de um acoplamento por atrito entre sua periferia externa superfície e a superfície interna da porção terminal 32 do primeiro furo 14. Este acoplamento por atrito pode ser fabricado ao expandir radialmente e plasticamente o membro 25 de interrupção 46, por exemplo, através de bojamento. Alternativamente, o membro de interrupção 46 pode também ser ligado na superfície interna da porção terminal 32 do primeiro furo 14.

O comprimento do membro de interrupção 46 é preferencialmente escolhido com base na força de acoplamento necessária. Esta força de 30 acoplamento pode ser avaliada com relação à força de compressão/flexão/tração esperada no tubo de perfuração 1.

Nesta modalidade, a porção terminal 32 do primeiro furo 14 age

17/28 como uma porção de retenção para o tubo guia 10. Evita-se que o tubo guia 10 se mova em ambas as direções longitudinais, isto é, em direção à primeira face terminal 18 e em direção ao furo central 8. Este permite que o tubo guia 10 seja longitudinalmente protendido em tração ou compressão. Um desenvolvimento particular desta terceira modalidade é mostrado na figura 10.

Neste documento, a porção terminal 32 do primeiro furo 14 termina dentro do sulco anular de extremidade retentor 28.

O membro de interrupção 46 é projetado como um elemento de preensão para a camada condutora 29 localizada dentro do sulco de retenção 28.

Por exemplo, este membro de interrupção 46 compreende um flange 54, ou colar, com um diâmetro externo maior do que o diâmetro interno da porção terminal 32 do primeiro furo 14, de forma que o flange 54 prenda a camada condutora 29 em relação à superfície inferior 31 do sulco 28 conforme o membro de interrupção 46 passa através de uma abertura correspondente na camada condutora 29.

O mesmo pode ser feito com um elemento MCEI anular em forma de U.

O membro de interrupção 46 pode ser expandido ou ligado à superfície interna da porção terminal 32 do primeiro furo 14.

A figura 11 mostra uma quarta modalidade da invenção.

A porção terminal 32 do primeiro furo 14 apresenta um diâmetro menor do que a porção principal 30. O diâmetro da porção terminal 32 é menor do que o diâmetro externo nominal do tubo guia 10.

Assim, o primeiro furo 14 apresenta uma superfície do ombro 36 que é localizada na interface entre sua porção principal 30 e porção terminal 32.

A superfície do ombro 36 age como uma superfície em contiguidade para a superfície terminal 50 do tubo guia 10.

O tubo guia 10 não é alojado na porção terminal 32 do primeiro furo 14, pois o tubo guia 10 apresenta um diâmetro externo nominal maior do

18/28 que o diâmetro interno de dita porção terminal 32. Neste documento, o tubo guia 10 não precisa de qualquer porção expandida.

Nesta modalidade, a porção terminal 32 do primeiro furo 14 age como uma porção de retenção para o tubo guia 10. Evita-se que o tubo guia 10 se mova na direção longitudinal em direção à primeira face terminal 18 do tubo de perfuração 1. Ao evitar que o tubo guia 10 mova-se e danifique qualquer dispositivo de acoplamento localizado no sulco 28 e/ou qualquer conector elétrico localizado entre os fios alojados no tubo guia 10 e dito dispositivo de acoplamento. Adicionalmente, é possível pré-tensionar o tubo guia 10 em compressão longitudinal.

A figura 12 mostra uma quinta modalidade da invenção.

O primeiro furo 14 apresenta um diâmetro que é substancialmente constante sobre seu comprimento. Ou seja, o primeiro furo 14 não tem nem a porção principal 30 e nem a porção terminal 32, ou, em outras palavras, a porção principal 30 e a porção terminal 32 apresentam diâmetros iguais.

Um membro de interrupção 58, similar ao membro de interrupção 46, é alojado dentro do primeiro furo 14, entre a superfície terminal 50 do tubo guia 10 e a face terminal 18, ou o sulco 28, a fim de agir como uma superfície em contiguidade para o tubo guia 10.

Nesta modalidade, evita-se que o tubo guia 10 se mova na direção longitudinal em direção à primeira face terminal 18 do tubo de perfuração 1. Adicionalmente, é possível pré-tensionar o tubo guia 10 em compressão longitudinal. O membro de interrupção 58 pode ser expandido ou ligado na superfície interna do primeiro furo 14. Um acoplamento por atrito entre o membro de interrupção 58 e a superfície interna do primeiro furo 14 pode alternativamente ser fornecido.

A figura 13 mostra uma sexta modalidade da invenção.

O primeiro furo 14 apresenta longitudinalmente a porção principal 30 e a porção terminal 32 conectadas entre si através da porção intermediária 34.

A porção terminal 32 do primeiro furo 14 apresenta um diâmetro

19/28 maior do que a porção principal 30, pelo menos próximo a esta porção terminal 32. A porção principal 30 pode apresentar o mesmo diâmetro interno por sobre todo seu comprimento, mas não o é necessário.

A porção intermediária 34 do primeiro furo 14 é projetada como uma porção afunilada que conecta a porção terminal 32 na porção principal 30. O tubo guia 10 apresenta longitudinalmente a porção terminal 38 que tem um diâmetro maior do que o diâmetro nominal e uma porção intermediária conectam a porção terminal 38 no resto do tubo guia 10 e que corresponde à porção intermediária 34 do primeiro furo 14. A porção intermediária do tubo guia 10 é radialmente e plasticamente expandida.

Uma cunha afunilada 61 pode ser localizada dentro do tubo guia 10 na porção intermediária do mesmo a fim de aprimorar a retenção do tubo guia 10, particularmente em um estado de tração apertada.

A porção intermediária 34 é somente opcional.

A cunha afunilada 61 pode ser inserida com uma velocidade de rotação relativamente alta de forma a desempenhar uma soldagem por fricção.

A cunha afunilada 61 é usada na fabricação de uma vedação de metal entre o tubo guia 10 e o primeiro furo 14.

Diversas cunhas afuniladas 61 podem ser usadas ao mesmo tempo em conjunção com diversas porções longitudinais que tem diâmetros diferentes na porção terminal 38 a fim de reforçar a retenção, protendido e/ou a vedação do tubo guia 10.

A figura 14 mostra uma sétima modalidade da invenção.

O primeiro furo 14 apresenta longitudinalmente uma porção intermediária 34 que conecta sua porção terminal 32 à sua porção principal 30. Neste documento, o diâmetro interno da porção terminal 32 e o diâmetro interno da porção principal 30 próxima à porção intermediária 34 são os mesmos, isto é, o diâmetro nominal do primeiro furo 14.

Esta porção intermediária 34 apresenta longitudinalmente diversas porções de retenção63 que tem um diâmetro interno maior do que o resto da porção intermediária 34, isto, é o diâmetro nominal da porção interme

20/28 diária 34.

Neste documento, o diâmetro nominal da porção intermediária 34 e o diâmetro nominal do primeiro furo 14 são os mesmos.

As porções de retenção 63 são projetadas como sulcos que são radialmente usinados na superfície interna 12 do furo central 8, por exemplo através de torneamento, entalhamento ou moagem.

O tubo guia 10 apresenta longitudinalmente uma porção intermediária para conectar sua primeira porção terminal 38 à sua porção principal. A porção intermediária do tubo guia 10 corresponde à porção intermediária 34 do primeiro furo 14. A porção intermediária do tubo guia 10 apresenta porções radialmente e plasticamente expandidas que correspondem às porções de retenção63 do primeiro furo 14.

Opcionalmente, os sulcos que formam as porções de retenção 63 do primeiro furo 14 podem ser preenchidos com materiais metálicos fundidos ou materiais sintéticos a fim de que ambos protejam o tubo guia 10 e aprimorem a retenção, protendido e/ou vedação do tubo guia 10 dentro o primeiro furo 14.

Afigura 15 mostra uma oitava modalidade da invenção.

A porção intermediária 34 do primeiro furo 14 apresenta uma bolsa 65 que é aberta no furo central 8 do tubo de perfuração 1 e disposta na superfície interna 12 deste furo central 8. Neste documento, a bolsa 65 apresenta uma forma paralelepipedal, mas outras formas podem ser projetadas, como a cilíndrica por exemplo.

A porção intermediária do tubo guia 10, que corresponde à porção intermediária 34 do primeiro furo 14, apresenta uma porção expandida radialmente e plasticamente 75. Uma primeira face de contiguidade 71 para o tubo guia 10 é assim disposta em uma extremidade longitudinal da bolsa 65 enquanto que uma segunda face de contiguidade 72 para o tubo guia 10 é disposta na outra extremidade longitudinal da bolsa 65.

Em outras palavras, a bolsa 65 age como uma porção de retenção para o tubo guia 10, o que evita que este tubo guia 10 se mova em ambas as direções longitudinais. Adicionalmente, é possível pré-tensionar o

21/28 tubo guia 10 em tração ou compressão.

Opcionalmente, um retentor adicional 67 pode ser usado para aprimorar a retenção e/ou protendido do tubo guia 10. Um retentor adicional 67 exemplificativo compreende dois anéis anulares 69. Cada anel anular 69 está em contiguidade com uma da primeira face de contiguidade 71 e segunda face de contiguidade 72.

O tubo guia 10 passa através de cada um dos anéis anulares 69. Cada anel anular 69 apresenta uma superfície de assento anular 73 para o tubo guia 10.

Cada superfície de assento anular 73 é projetada como uma porção afunilada que pode cooperar com uma porção de transição do tubo guia 10 que é localizada entre sua porção expandida 75 e o resto do mesmo.

O elemento retentor 67 pode também compreender uma camisa externa 77 pode conectar o anéis anulares 69 entre si.

Opcionalmente, a lacuna entre a camisa externa 77 e o tubo guia 10 pode ser preenchida com material fundido ou com material sintético para vedação.

A figura 16 mostra uma nona modalidade da invenção.

Assim como na oitava modalidade, a porção intermediária 34 do primeiro furo 14 compreende uma bolsa 65 que é disposta na superfície interna 12 do furo central 8.

Neste documento, a primeira porção terminal 38 do tubo guia 10 é alojada na porção principal 30 do primeiro furo 14, próximo à bolsa 65.

Um retentor mecânico 79 é localizado dentro da bolsa 65 para manter o tubo guia 10, por exemplo, em um estado de tração apertada.

Um retentor mecânico 79 exemplificativo é um sistema de rosca/porca. A porca de dito sistema de rosca/porca aplica-se em relação a uma da primeira face de contiguidade 71 e a segunda face de contiguidade 72 que está próxima à porção principal 30 do primeiro furo 14. A rosca do sistema de rosca/porca aplica um esforço de tração no tubo guia 10.

Alternativamente, o elemento retentor mecânico 79 pode ser projetado como um extensor.

22/28

Opcionalmente, a bolsa 65 pode ser protegida por uma camisa. Afigura 17 mostra uma décima modalidade da invenção.

Neste documento, o primeiro furo 14 é, pelo menos parcialmente, projetado como um sulco disposto na superfície interna 12 do furo central 8.

O tubo guia 10 é alojado dentro de dito sulco e fixado na superfície interna do mesmo, por exemplo, através de soldagem.

O tubo guia pode ser fixado em um estado protendido longitudinal, em tração ou em compressão.

O sulco termina na primeira face terminal 18 do tubo principal 2.

A figura 18 mostra uma décima primeira modalidade da invenção.

A porção principal do primeiro furo 14 é projetada como um sulco 81 que é disposto na superfície interna 12 do furo central 8 e é tipicamente longitudinal.

O primeiro furo 14 apresenta longitudinalmente uma porção intermediária que conecta sua porção principal e porção terminal 32 entre si. A porção intermediária do primeiro furo 14 é projetada como uma bolsa 85 disposta na superfície interna 12 do furo central 8.

Neste documento, a porção terminal 32 do primeiro furo 14 termina dentro do sulco de extremidade 28.

A porção principal do tubo guia 10 é alojada dentro da porção principal 81, longitudinalmente sulcada, e fixada na superfície interna do mesmo, pelo menos parcialmente, por exemplo, através de soldagem. O tubo guia 10 pode ser retido em um estado protendido de tração ou compressão. A bolsa 85 pode ser protegida através de uma camisa.

A seção do sulco pode ser plana, por exemplo, fabricada através de moagem, ou redonda, por exemplo, usinada através de torneamento. A porção terminal 32 do primeiro furo 14 pode ser usinada através de uma operação de perfuração profunda, por exemplo, com o uso de broca canhão, a partir do sulco acoplador 28.

Como uma modalidade alternativa, nenhuma bolsa é disposta

23/28 entre o sulco 81 do primeiro furo 14 e a porção terminal 32 deste primeiro furo 14.

O tubo guia 10 pode adicionalmente ser retido dentro da porção terminal 32 do primeiro furo 14, por exemplo, através de estampagem ou 5 soldagem.

No caso de o sulco apresentar um formato circular, que é concêntrico com o furo central 8, o sulco 81 pode ser usinado através de retroperfuração.

A figura 19 mostra uma décima segunda modalidade da inven10 ção.

A primeira porção terminal 38 do tubo guia 10 é retida em uma porção terminal 32 do primeiro furo 14.

A primeira porção terminal 38 do tubo guia 10 compreende uma parte de flange 91 que forma uma superfície em contiguidade para o tubo 15 guia 10. A parte de flange 91 evita que o tubo guia 10 se mova na direção longitudinal em direção à segunda parte da conexão 6. O tubo guia 10 pode ser retido em um estado protendido (tração) longitudinal.

A parte de flange 91 pode ser fundida na primeira face terminal 18 do tubo de perfuração, adicionalmente permitindo protensão longitudinal 20 do tubo guia em compressão. Nesta modalidade, aços inoxidáveis são preferencialmente usados.

Opcionalmente, componentes mecânicos podem ser usados a fim de aumentar o desempenho da soldagem, por exemplo, uma cunha inserida dentro o tubo guia 10. De acordo com as modalidades descritas acima, 25 evita-se que o tubo guia 10 se mova na direção longitudinal em direção ao furo central 8 e/ou em direção à primeira 18 ou segunda 20 face terminal do tubo de perfuração 1. Resulta-se, assim, que o tubo guia 10 é submetido a esforços longitudinais de compressão e/ou tração. Em outras palavras, cargas de tração, compressão e/ou dobramento exercidas no tubo de perfura30 ção 1 resultam em compressão e/ou esforços de tração no tubo guia 10.

Graças aos meios de retenção, pelo menos algum esforço no tubo principal resulta em um esforço correspondente do tubo guia 10, que

24/28 deve ser resistido através de um projeto adequado de meios de retenção.

Quando o tubo guia 10 é vedado na primeira parte da conexão 4 e na segunda parte da conexão 6, que poderiam ser fornecidos em conjunção com a maior parte das modalidades neste documento acima, o tubo guia 10 tem, em adição, que ser submetido à pressão da lama em sua superfície externa, especialmente para uma porção no tubo guia que não é alojada em um do primeiro furo 14 e do segundo furo 16.

Quando o tubo guia 10 não é vedado na primeira parte da conexão 4 e na segunda parte da conexão 6, aproximadamente a mesma pressão será exercida tanto na superfície interior quanto na exterior do tubo guia 10. O resultado é que o tubo guia 10 não tem que ser submetido à pressão da lama neste caso.

A figura 22 representa os esforços resultantes submetidos através do tubo guia 10 respectivamente quando uma pressão diferencial baixa é exercida no mesmo. As cargas de tração e compressão são postas em abscissas (positiva para tração) e a pressão diferencial em ordenadas (positiva para pressão interna). A curva limite para rendimento do tubo guia 10 é também mostrada na figura 22. A curva limite apresenta uma forma de elipse de acordo com a teoria de esforço equivalente de Von Mises. A figura 23 é análoga à figura 22 para pressões diferenciais altas.

Em ambos os casos, o tubo guia tem sido protendido em tração longitudinal antes de ser submetido às cargas de serviço do tubo de perfuração e pressão da lama.

Na figura 22, os pontos representativos de esforço repousam no eixo geométrico das abscissas: nenhuma pressão diferencial ao longo do tubo guia. Os pontos representativos de esforço estão dentro da elipse de Von Mises.

Na figura 23, os pontos representativos de esforço podem ser localizados do lado de fora da elipse de Von Mises, isto é, há um risco de ruptura do tubo guia 10.

No caso de pressão diferencial alta, pode ser necessário que se atualize o material do tubo guia 10, por exemplo, de aço de baixo teor de

25/28 carbono (limite elástico de 235 MPA) para Inconel 825 (limite elástico de 1.000 MPA).

A figura 20 mostra uma décima terceira modalidade da invenção.

O tubo guia 10 é retido, preferencialmente em ambos os lados dos tubos, de acordo com uma das modalidades anteriores. Assim, evita-se que o tubo guia 10 se mova de acordo com ambas as direções longitudinais. Preferencialmente, o tubo guia 10 é mantido em uma tração conforme indicado pelas setas 95.

O tubo guia 10 aloja um tubo guia adicional 93 que se destina a alojar os fios transmissores de dados.

O tubo guia adicional 93 não é nem retido nem preso em suas extremidades, para que o mesmo seja livre para mover-se de acordo com ambas as direções longitudinais dentro do tubo guia 10, que é retido com respeito à primeira 4 e segunda 6 extremidades de conexão.

Neste documento, o tubo guia 10 é mantido, ou retido, através de qualquer um dos meios previamente apresentados sem vedação, de forma que a pressão da lama age no tubo guia adicional 93, conforme indicado pelas setas espessas na figura 20.

O tubo guia adicional 93 é disposto de tal maneira que o mesmo é apertado à lama graças ao sistema de vedação 94. O sistema de vedação 94 pode ser um anel de vedação resiliente em material elastomérico.

Isto resulta no desacoplamento das influências de pressão de dobramento, conforme os esforços de dobramento agem principalmente no tubo guia 10 enquanto que a pressão da lama age no tubo guia adicional 93.

O mesmo resulta em um projeto facilitado do tubo de perfuração com fio 1: as dimensões e material do tubo guia 10 são selecionados de tal maneira que o tubo guia 10 resiste a esforços axiais (tração e compressão) enquanto que as dimensões e material do tubo guia adicional 93 são somente selecionados de tal maneira que o tubo guia adicional 93 resista ao colapso através da pressão da lama. Em outras palavras, o tubo guia 10 e o tubo guia adicional 93 podem ser aprimorados separadamente.

Opcionalmente, o tubo guia 10 pode ser fornecido com furos pa

26/28 ra se ter certeza de que o tubo guia 10 é submetido à pressão diferencial baixa entre sua superfície interna e externa.

Como uma variação da modalidade da figura 20, o tubo guia adicional 93 e os fios contidos podem ser fabricados como um cabo blindado 5 coaxial peculiar.

A figura 21 mostra uma modalidade alternativa adicional.

Neste documento, o tubo guia 10 aloja os fios transmissores de dados e é mantido, ou retido, em ambas as extremidades do tubo de perfuração 1, conforme indicado pelas setas 98 por meio de uma das modalida10 des apresentadas acima.

O tubo guia 10 é alojado em uma capa adicional 96 que é livre para se mover com respeito ao tubo de perfuração 1 em ambas as direções longitudinais. A capa adicional 96 é submetida à pressão (lama) externa e resiste à última graças ao sistema de vedação 97. O resultado é que o tubo 15 guia 10 não é submetida a esta pressão externa.

Esta modalidade alternativa também permite o desacoplamento de efeitos de cargas longitudinais e pressão da lama no sistema de proteção do fio.

Na modalidade apresentada acima, meios de retenção são for20 necidos no primeiro furo 14 que evita que o tubo guia 10 se mova em uma ou ambas as direções longitudinais.

O segundo furo 16 pode, em troca, incluir qualquer um dos meios de retenção apresentados acima. Preferencialmente, os mesmos meios de retenção são fornecidos tanto no primeiro furo 14 quanto no segundo furo 25 16, assim como operação de fabricação similar pode ser executada na primeira parte da conexão 4 e na segunda parte da conexão 6.

Para pedidos de patente muito particulares, o segundo furo 16 pode também não incluir qualquer meio de retenção.

Evita-se que o tubo guia 10 se mova na direção longitudinal que 30 é importante quando o tubo de perfuração é dobrado ou axialmente comprimido ou estendido.

Em tubos de perfuração nos quais o tubo guia 10 (geralmente

Λ

27/28 estendendo-se de maneira reta ao longo do furo central) é ligado à superfície interna do furo central, e/ou incorporado em uma camada de revestimento, a invenção permite que se mantenha (protendido) o tubo guia em tração antes de aplicar os meios de ligação ou a camada de revestimento para forçar o 5 tubo guia a estender-se em relação à superfície interna do tubo principal.

Qualquer carga no tubo principal 2, em particular compressão e/ou tração, resultará assim em um esforço correspondente no tubo guia 10 que será menor do que no caso de um tubo guia livre (não ligado à superfície interna do tubo principal), tornando o projeto de meios de retenção menos crítico.

A invenção também evita que qualquer compressão do tubo de perfuração resulte em danos na camada condutora ou outros meios do dispositivo de acoplamento dentro sulco 28, ou qualquer outro elemento condutor, via extremidade do tubo guia 10.

Em tubos de perfuração nos quais o tubo guia estende-se dire15 tamente ao longo do furo central e não é ligado à superfície interna do furo central 8, o tubo guia 10 é protendido (tracionado) a fim de evitar qualquer protuberância do tubo guia 10 no furo central e/ou qualquer dano na camada condutora 29, no caso de compressão do tubo guia, e/ou de dobramento do mesmo. A invenção pode também ser usada a fim de fornecer o tubo guia 10 com dita protensão.

No caso de um tubo guia que se estende em formato helicoidal, um protendido de compressão seria more adequado para forçar o tubo guia em relação ao furo central 8 do tubo principal 2.

Em algumas das modalidades apresentadas acima, os meios de retenção prendem o tubo guia no primeiro furo, particularmente quando um acoplamento por atrito é usado. Deve-se entender que tal aprisionamento não é necessário para se obter algumas vantagens da invenção.

Embora a invenção tenha sido descrita com respeito a um número limitado de modalidades, aqueles versados na técnica, tendo se benefici30 ado do que foi aqui apresentado, notará que outras modalidades podem ser delineadas que não divergem do escopo da invenção. Por exemplo:

- A extremidade do tubo guia pode ser localizada em qualquer

28/28 posição longitudinal dentro do primeiro/segundo furo.

- O primeiro/segundo furo pode ter um padrão mais complexo do que o que foi descrito, tanto geralmente (o furo pode estender-se de uma maneira que não é paralela ao eixo geométrico do furo central) quanto precisamente (o furo pode ter diversas porções adjacentes a partir do furo central 8 até o sulco anular 28). Ver, por exemplo, o pedido de patente n° FR 08/05376.

- O primeiro/segundo furo pode terminar em outra localização além do sulco anular 28, que deve ser considerado como opcional, ver também, por exemplo, pedido de patente n° FR 08/05376.

- O tubo guia pode se estender no furo central 8 seguindo padrões diferentes.

- A camada protetora pode ser aplicada no tubo guia na superfície interna do furo central 8. Diferentes meios de ligação podem ser alternativamente usados, como soldagem ou união adesiva.

- O primeiro furo 14 e o segundo furo 16, e respectivamente a primeira extremidade 22 do tubo guia 10 e a segunda extremidade 24 do tubo guia 10 podem ser dispostos de acordo com diferentes modalidades, conforme apresentado acima.

- A invenção não é restrita ao tubo de perfuração,mas pode também ser aplicada em um tubo de perfuração pesado, um comando ou qualquer outro componente de coluna de perfuração.

Claims (4)

1. Elemento de coluna de perfuração (1) que compreende um tubo principal (2) com extremidades de conexão (4, 6) e meios de proteção para pelo menos um fio, sendo que ditos meios de proteção se estendem

5 dentro de um furo central (8) do tubo principal (2), o tubo principal (2) apresenta um primeiro furo (14) em uma das ditas extremidades de conexão (4) e um segundo furo (16) na outra extremidade de conexão (6), ambos os furos comunicam-se com o furo central (8), em que os meios de proteção compreendem um tubo guia (10) disposto para alojar o dito fio, sendo que 10 ambas as extremidades do tubo guia (10) são respectivamente dispostas dentro do primeiro furo (14) e do segundo furo (16), sendo que os meios de retenção são dispostos em pelo menos um do primeiro furo (14) e do segundo furo (16) para a respectiva extremidade do tubo guia (10), e que ditos meios de retenção são projetados de forma a evitar que dita respectiva ex15 tremidade do tubo guia (10) se mova em relação a dito um do primeiro furo (14) e do segundo furo (16), de acordo com pelo menos uma direção longitudinal de dito furo caracterizado pelo fato de que o tubo guia (10) é alojado em uma capa adicional (96) que é selada às extremidades de conexão e disposta de maneira que é livre para se mover em relação às ditas extremi20 dades de conexão.

2. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que ditos meios de retenção são dispostos de forma a evitar que o tubo guia (10) se mova em ambas as direções longitudinais de dito furo (14,16).

25 3. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que ditos meios de retenção compreendem pelo menos uma superfície em contiguidade (36,42,48) para o tubo guia (10), dita superfície em contiguidade se estende radialmente em dito furo (14,16).

30 4. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que dita superfície em contiguidade (36,42,48) coopera com uma superfície de extremidade radial (50) do tubo

Petição 870190048198, de 23/05/2019, pág. 7/14

2/4 guia (10).

5. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 e 4, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma superfície em contiguidade (36,42,48) coopera com uma porção radialmente expandida (44) do tubo guia (10).

6. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma superfície em contiguidade (36,42) é disposta como uma superfície do ombro de dito furo (14,16).

7. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma superfície em contiguidade (48) é disposta como uma superfície de extremidade de um membro adicional (46,58) localizado dentro de dito furo (14.16) , sendo que meios de fixação são fornecidos em dito furo (14,16), que são adaptados para evitar que dito membro adicional faça qualquer deslocamento longitudinal em relação a dito furo (14,16).

8. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que os meios de fixação para dito membro adicional (46,58) compreendem um acoplamento por atrito entre uma superfície externa do membro adicional e uma superfície interna de dito furo (14.16) .

9. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que dito acoplamento por atrito é derivado de uma expansão do diâmetro de dito membro adicional (46,58).

10. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 7 a 9, caracterizado pelo fato de que dito furo (14, 16) termina em uma superfície inferior (31) de um sulco anular (28), que se destina a receber um elemento anular correspondente (29) de um dispositivo de acoplamento para transmitir sinais para outro elemento de coluna de perfuração, sendo que o membro adicional é disposto como um elemento de fixação para o elemento anular correspondente (29) que passa através de uma abertura em dito elemento anular.

Petição 870190048198, de 23/05/2019, pág. 8/14

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11. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizado pelo fato de que dita pelo menos uma superfície em contiguidade (73) é projetada como uma superfície interna de um membro adicional (69), através do qual o tubo guia (10) passa.

12. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o membro adicional (69) é localizado dentro de uma concavidade interna (65) que é aberta no furo central (8), dito furo (14,16) que passa através ou termina na concavidade interna.

13. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que os meios de retenção compreendem pelo menos uma porção de retenção (34) de dito furo (14,16) na forma de uma porção longitudinal deste furo que tem dimensões em seção transversal maiores do que a porção principal (32) do furo (14,16).

14. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 13, caracterizado pelo fato de que dita porção de retenção (34) coopera com uma porção radialmente expandida (44) do tubo guia (10).

15. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações 13 e 14, caracterizado pelo fato de que dita porção de retenção (34) compreende pelo menos uma concavidade (63) que é aberta no furo central (8) e tem uma profundidade maior do que o diâmetro da porção principal (32) do furo (14,16).

16. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a dita pelo menos uma concavidade é preenchida com material metálico ou sintético.

17. Elemento de coluna de perfuração de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 a 16, caracterizado pelo fato de que meios de fixação (79) para o tubo guia (10) são fornecidos dentro da concavidade (65).

18. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que ditos meios de fixação compreendem um retentor de parafuso/porca que coopera com uma extremidade lon

Petição 870190048198, de 23/05/2019, pág. 9/14

4/4 gitudinal do tubo guia (10).

19. Elemento de coluna de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ditos meios de retenção compreendem um acoplamento por atrito disposto entre a superfície interna da porção longitudinal de dito furo (14,16) e a superfície externa da porção longitudinal do tubo guia (10).

20. Elemento de coluna de perfuração, de acordo qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que dito furo (14,16) compreende uma porção longitudinal que é formada como um sulco longitudinal (81) aberto na superfície interna (12) do furo central (8).

21. Elemento de coluna de perfuração, como definido em de acordo qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato deque o furo (14, 16) termina em uma face terminal da extremidade de conexão correspondente e o tubo guia (10) apresenta uma porção terminal longitudinal que é projetada como um flange (91) que está em contiguidade em dita face terminal.

22. Elemento de coluna de perfuração, de acordo qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que ditos meios de retenção criam uma vedação entre o tubo guia e a extremidade de conexão correspondente.

23. Elemento de coluna de perfuração, de acordo qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tubo guia (10) aloja um tubo guia adicional (93) que aloja pelo menos dito um fio e compreende meios de comunicação para lama entre as superfícies periféricas interna e externa do tubo guia e do tubo guia adicional (93) é disposta de tal maneira que a mesma é livre para se mover com respeito ao tubo guia (10) na direção longitudinal do mesmo.

24. Elemento de coluna de perfuração, de acordo qualquer uma das reivindicações precedentes, caracterizado pelo fato de que o tubo guia é retido em um estado protendido, em tração ou compressão longitudinal.