BRPI1106810A2

BRPI1106810A2 - controlador elÉtrico para ferramentas de antiparada para conjuntos de perfuraÇço de fundo de poÇo

Info

Publication number: BRPI1106810A2
Application number: BRPI1106810-8A
Authority: BR
Inventors: Philip Wayne Mock
Original assignee: Wwt International Inc
Priority date: 2010-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2013-03-05
Also published as: US20120097451A1; AU2011239215A1; GB201117589D0; GB2484801A; SA111320856B1; GB2484801B; CA2755165A1; CA2755165C

Abstract

CONTROLADOR ELÉTRICO PARA FERRAMENTAS DE ANTIPARADA PARA CONJUNTOS DE PERFURAÇçO DE FUNDO DE POÇO. A presente invenção refere-se a uma ferramenta antiparada em um conjunto de perfuração de poço de óleo que controla reciprocidade da broca de perfuração por um controlador elétrico que altera o peso sobre a broxa (WOB) dependendo da pressão do fundo de poço medida ou torque no motor de fundo de poço. O controlador elétrico recebe limites predeterminados de pressão de trabalho altos e baixos para o motor de fundo de poço e ativa um sistema de válvula hidráulica para manter a broca de perfuração girando através da manutenção do WOB durante operações de perfuração normais, aumentando o WOB se a pressão detectada de trabalho indicar que o carregamento ou torque da broca de perfuração é indesejavelmente baixo, e reverter o WOB retraindo a broca de perfuração se a pressão de trabalho excessiva ou torque é detectado.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CONTROLA- DOR ELÉTRICO PARA FERRAMENTAS DE ANTIPARADA PARA CON- JUNTOS DE PERFURAÇÃO DE FUNDO DE POÇO".

Referência Cruzada a Pedido(s) de Patente Relacionado(s) Este pedido de patente reivindica prioridade para o Pedido de

Patente Provisório U.S. N0 61/405.066, depositado em 20 de outubro de 2010, que é aqui incorporado por referência. Antecedentes

A presente invenção refere-se a uma melhora nos controladores de ferramentas antiparada, e mais especificamente é um controlador elétrico para operar uma ferramenta antiparada (AST) para controle do peso sobre a broca durante operações de perfuração.

Perfuração de tubulações enroladas requer o uso de um motor de deslocamento positivo (PMD) de fundo de poço para girar a broca de per- furação. Durante as operações de perfuração, o PDM descarregado gira em uma RPM constante e alcança uma pressão do motor "freespiri", o que diz respeito à taxa de fluxo de fluido. Como a brocà de perfuração se encontra com o fundo do furo e a força é transferida para a broca, referido como peso sobre a broca (WOB), o motor vai detectar um aumento no torque. Este au- mento no torque é um resultado da resistência aumentada para girar na RPM constante (assumindo uma taxa de fluxo constante). Por sua vez, o PDM requer uma pressão adicional para transformar o motor em uma RPM constante enquanto sob resistência aumentada. Se a resistência aumenta para uma condição que proíbe o PDM de girar (isto é WOB excessivo), uma paralisação do motor é encontrada. Durante uma paralisação do motor, o motor para de girar, o trajeto do fluido no fundo de poço é severamente res- trito, e a pressão da bomba de superfície aumenta dramaticamente. Este evento pode eventualmente causar uma falha do motor, o que requer o pro- cesso de perfuração de ser parado, e o tubo flexível ser fadigado por repeti- ção à medida que a broca é puxada para fora do fundo e volta para o buraco para começar a perfuração novamente. Uma ferramenta antiparada (AST) é descrita na Publicação de Patente dos Estados Unidos N0 2009/0173540 para Mock1 e outros.

Uma ferramenta de fundo de poço que monitora a pressão do motor e reduz nitidamente a ocorrência de paralisação do motor aumentará a eficiência de perfuração geral por: (1) aumento da taxa média de penetração. Isso é obtido pela re-

dução das ocorrências de separação do fundo a cada paralisação do motor.

(2) diminuição dos danos ao PDMs através de repetidas parali- sações do motor, desse modo diminuindo a ocorrência de falha no fundo de poço.

(3) diminuição dos ciclos de fadiga nas tubulações enroladas. Is-

so aumenta o número de poços que uma série de tubulações enroladas po- de atender.

Pela obtenção de uma operação de perfuração mais eficiente, os operadores podem aumentar substancialmente as economias de custo de perfuração de um poço.

A presente invenção fornece um controlador elétrico para uma ferramenta antiparada que controla o WOB durante operações de perfura- ção, resultantes na eficiência de perfuração geral aperfeiçoada. Sumário da Invenção Em suma, a invenção compreende um controlador elétrico para

uma ferramenta antiparada para uso em um conjunto de fundo de poço perto do fundo da tubulação adjacente de um motor de deslocamento positivo (PDM) e a broca de perfuração. Em uma modalidade, a tubulação compre- ende um tubo flexível, ainda que a invenção também possa ser usada nas aplicações de perfuração giratória. O controlador elétrico controla a força aplicada para a broca de perfuração durante a perfuração para prevenir a broca de perfuração de travar sob a carga. Uma faixa de pressão de trabalho do PDM é detectada durante o uso por um sistema de controle de válvula hidráulica e é usada como uma entrada para o controlador. O controlador altera o peso sobre a broca (WOB) se a pressão do fundo de poço for além de qualquer fim de uma faixa de pressão de trabalho do sistema predetermi- nado. O controlador mantém a broca de perfuração girando por (1) manter o WOB durante a operação de perfuração normal, (2) aumentar o WOB se a pressão de trabalho do PDM detectada indicar que o carregamento da broca de perfuração é baixo, e (3) reduzir o WOB o que reduz a contrapressão do PDM para retrair a broca de perfuração a partir do fundo se a pressão de trabalho excessiva for detectada devido ao torque aumentado no PDM.

A ferramenta antiparada geralmente compreende um ou mais ci- lindros hidráulicos para aplicação de uma força axial qualquer em uma dire- ção dianteira ou uma direção reversa. O controlador elétrico compreende um sistema de válvulas eletrônicas e hidráulicas adaptado para controlar a força do pistão em qualquer das direções dianteira ou reversa. Um estágio ativo da ferramenta antiparada reage ao PDM produzindo pressões de fundo de poço baixas (por exemplo, abaixo de uma baixa pressão predeterminada) por acionamento de um ou mais dos pistões na direção do fundo de poço para aumentar o WOB que aumenta a contrapressão do PDM. Quando o PDM estiver operando dentro de sua faixa de pressão operacional normal, o controlador bloqueia os pistões em um modo passivo, em que os pistões são selados e a ferramenta antiparada transfere a força a partir da tubulação pa- ra a broca de perfuração. Se o controlador detectar uma pressão alta prede- terminada ou maior devido a alto torque no PDM, o sistema de válvula inver- te o fluxo hidráulico para os pistões, o que reduz o WOB a forçar a broca de perfuração para longe do fundo para reduzir à contrapressão do PDM.

Uma modalidade da invenção compreende um método antipara- da para controle de operações de perfuração em um conjunto de fundo de poço que inclui uma tubulação que se estende no fundo de poço, uma broca de perfuração continuada na tubulação, um motor de deslocamento positivo (PDM) para a rotação da broca de perfuração, e uma ferramenta antiparada adjacente ao PDM. O método compreende detectar a pressão no PDM, for- necer uma faixa de pressões operacionais para o PDM definido por limites altos e baixos das pressões operacionais, e operar a ferramenta antiparada em: (1) um estágio ativo para aumentar as forças WOB na direção do fundo de poço quando o limite baixo da pressão operacional é detectado, (2) um estágio reverso para fornecer uma força WOB na direção reversa quando o limite alto da pressão operacional é detectado, e (3) um estágio passivo op- cional em que a ferramenta antiparada é bloqueada para transferir WOB di- retamente a partir da tubulação para a broca de perfuração quando o PDM estiver operando dentro dos limites de sua faixa de pressão operacional normal.

Outra modalidade da invenção compreende uma ferramenta an- tiparada operada por mola adaptada para o uso em um conjunto de fundo de poço que compreende uma tubulação para se estender no fundo de poço, uma broca de perfuração feita sobre a tubulação, e um motor de desloca- mento positivo (PDM) adjacente à broca de perfuração para a rotação da broca de perfuração durante operações de perfuração. Uma ferramenta anti- parada operada por mola é feita sobre a tubulação e posicionada adjacente ao PDM para prevenir o travamento do PDM devido às cargas excessivas na broca de perfuração. A ferramenta antiparada operada por mola compreende em pelo menos um pistão em um cilindro tendo uma área de pistão dianteiro e uma área de pistão reverso, e um controlador elétrico compreendendo um sistema de válvula eletrônico e um hidráulico para controlar a operação do pistão. A área de pistão dianteiro recebe o fluido hidráulico para produzir uma força na direção do fundo de poço. A área de pistão reverso contém uma mola de carga adaptada para aplicar uma força de mola para cima no pistão. O controlador elétrico ajusta o WOB em resposta ao PDM detectado definir a pressão operacional. O controlador insere uma faixa desejada das pressões operacionais para o PDM, incluindo um limite superior e um limite inferior. O controlador opera um sistema de válvula para: (1) fornecer fluido hidráulico à área de pistão dianteira para aumentar a força WOB na direção do fundo de poço quando a pressão operacional no PDM ultrapassar o limite inferior; isso comprime a mola de carga à medida que o cilindro se move na direção de fundo de poço; (2) ventilar o volume do pistão na área de pistão dianteiro de modo que a mola comprimida irá empurrar a ferramenta para cima do poço, para reduzir o WOB quando a pressão operacional no PDM exceder o limite superior; e (3) bloquear opcionalmente o pistão em um es- tado passivo quando o PDM for operacional dentro de sua faixa de pressão operacional normal.

Outra modalidade compreende uma ferramenta antiparada aper- feiçoada que produz um movimento translacional controlado da broca de perfuração que aumenta a eficiência da perfuração. A ferramenta antiparada controla a força aplicada para a broca de perfuração durante a perfuração para prevenir a broca de perfuração de travar sob a carga. A ferramenta an- tiparada compreende um ou mais cilindros hidráulicos para aplicar uma força axial em qualquer uma direção dianteira ou reversa, e um controlador elétri- co adaptado para controlar a força aplicada por um ou mais cilindros hidráu- Iicos à broca de perfuração em resposta à pressão de trabalho detectada do motor de acionamento durante operações de perfuração. O controlador compreende um sistema para o ajuste do WOB quando a pressão de traba- lho excede qualquer fim de uma faixa de pressão de trabalho do motor de acionamento. O sistema inclui (1) um estágio passivo para manutenção do WOB quando a pressão de trabalho estiver dentro de uma faixa operacional normal predeterminada, (2) um estágio ativo para aplicar a pressão a um ou mais cilindros para aumentar o WOB quando a pressão de trabalho detecta- da estiver abaixo de um limite predeterminado, e (3) um estágio reverso para a pressão reversa a um ou mais cilindros para reduzir o WOB e desse modo retrair a broca de perfuração a partir do fundo quando a pressão de trabalho detectada estiver acima de um limite predeterminado. A ferramenta é nor- malmente controlada para se aplicar o WOB em pressões dentro de uma ampla e desejada faixa de pressões. Quando atingindo uma pressão antipa- rada predeterminada, a ferramenta é invertida para reduzir o WOB e não se resume aplicando o WOB sobre uma faixa ampla predeterminada do declive de contrapressão do PDM.

Em outra modalidade, a ferramenta pode se aplicar ao WOB du- rante a ampla faixa de pressões operacionais através de pelo menos dois estágios, um onde a pressão é aumentada até uma pressão operacional de- sejada determinada, e então muda a ferramenta para uma posição bloquea- da àquela pressão e superior até um limite antiparada predeterminado, em que o fluxo para os pistões é invertido para levantar a broca de perfuração. Os dois estágios podem ser operados como estágios ativo /reverso como poço.

Este e outros aspectos da invenção, incluindo modalidades adi- cionais, serão mais totalmente entendidos referindo-se à seguinte descrição detalhada e aos desenhos que seguem. Breve Descrição dos Desenhos

A figura 1 é uma vista esquemática mostrando um conjunto de fundo de poço contendo uma ferramenta antiparada de acordo com princí- pios desta invenção;

figura 2 mostra uma vista de seção transversal de uma modali-

dade de uma ferramenta antiparada hidráulica operada;

figura 3 é uma vista elevacional mostrando uma modalidade adi- cional de uma ferramenta antiparada;

figura 4 é uma vista de seção transversal mostrando a ferramen- ta antiparada da figura 3 junto com uma vista esquemática de um controla- dor aperfeiçoado;

figura 5 mostra uma vista de seção transversal de outra modali- dade alternativa da ferramenta antiparada operada por mola;

figura 6 é uma vista de seção transversal de uma ferramenta an- tiparada controlada eletricamente que inclui válvulas-piloto de 2 posições e 4 modos com uma válvula de controle de pressão de acordo com princípios desta invenção;

figura 7 mostra uma modalidade alternativa da ferramenta anti- parada controlada eletricamente que inclui uma válvula de 3 posições e 4 vias; e

figura 8 mostra uma vista de seção transversal da AST controla- da eletricamente, que inclui um pacote eletrônico e um motor de fundo de poço elétrico contido na AST. Descrição Detalhada

A figura 1 é um diagrama esquemático ilustrando um sistema de

perfuração de tubulações enroladas 10 para perfuração de um furo de poço em uma formação subterrânea 12. O sistema de perfuração de tubulações enroladas pode incluir uma bobina de tubulações enroladas 14, um guia de tubulação de tubo flexível 16, um injetor de tubulação 18, um tubo flexível 20, um conector de tubulações enroladas 21, e uma broca de perfuração 22 no fundo do furo do poço. A figura 1 também mostra uma cabine de controle 24, um pacote de energia 26, e um alinhamento de outras ferramentas BHA em 27. Um trator (não mostrado), como descrito na Patente dos Estados Unidos N0 7,343,982, pode ser usado para mover o equipamento de fundo de poço dentro do buraco. A patente '982 é incorporada aqui em sua totali- dade por esta referência. Durante a perfuração, o equipamento de fundo de poço inclui um motor de fundo de poço 28, tal como um motor de desloca- mento positivo (PDM), para girar a broca de perfuração. Uma ferramenta antiparada (AST) 30, de acordo com princípios desta invenção, é posiciona- da perto do fundo das tubulações enroladas, a montante a partir do motor de fundo de poço e a broca de perfuração. Em uma modalidade, a contrapres- são hidráulica produzida dentro das tubulações enroladas é medida na su- perfície. O torque produzido na broca de perfuração durante a operação de perfuração está diretamente relacionado à contrapressão. Como um resulta- do, medições hidráulicas de contrapressão podem ser detectadas e usadas como entradas para um sistema de controle hidráulico de válvula contido na ferramenta antiparada .

A ferramenta antiparada 30 incorpora o uso de uma série de ci- lindros hidráulicos e apenas três válvulas de pressão acionadas para contro- lar o peso aplicado sobre a broca (WOB) durante a perfuração. Esta ferra- menta produzirá virtualmente um tempo real, o sensor de pressão do fundo de poço do motor que irá alterar o WOB para manter uma taxa de perfuração relativamente constante da penetração, e fornecer realimentação para o o- perador de tubulações enroladas para ajustar as taxas injetoras das tubula- ções enroladas para combinar a pressão do PDM.

A invenção usa a faixa de pressão de trabalho do motor de fun- do de poço de deslocamento positivo 28 para alterar o WOB se a pressão do fundo de poço ultrapassar qualquer fim da faixa de trabalho. Durante as ope- rações de perfuração, o AST controla o WOB através do uso de três opera- ções distintas: WOB ativo, WOB passivo e reverso.

A figura 2 ilustra uma modalidade da ferramenta antiparada 30 que inclui uma série de cilindros hidráulicos alinhados axialmente com pis- tões separados que definem áreas de pistão A1 e A2, A3A e A3B, e A3C e A3D. A seção de torque da ferramenta é mostrada em 35. A figura 2 também mostra esquematicamente um controlador hidráulico 34 contido na ferramen- ta antiparada. O controlador inclui uma válvula redutora de pressão 36, uma válvula reversa 38, e uma válvula de ventilação 40. O fluido de controle hi- dráulico passa através de um filtro 42. Na descrição a seguir, os pontos ou valores de determinados da

pressão específica operacional são relacionados por faixas operativas para equipamentos de tubulações enroladas. O uso da ferramenta antiparada nas operações de perfuração giratória, por exemplo, implicaria o uso de pontos determinados de válvula de controle ou faixas de pressão operacionais dife- rentes.

O primeiro estágio da ferramenta antiparada hidráulica é ativado quando o PDM descarregado produz baixa pressão de fundo de poço. Por exemplo, se o PDM produz uma contrapressão de 1,38 MPa (200 psi) (ajus- tável às exigências para motor específico), a ferramenta antiparada estará no estágio WOB ativo. Isso faz com que a pressão seja fornecida para todos os pistões que irão produzir uma força na direção do fundo de poço (Α1, A3A e possivelmente A3C). À medida que WOB é aplicado, a reação normal é para o PDM gerar mais pressão. À medida que a ferramenta antiparada de- tecta o aumento na pressão para 1,72 MPa (250 psi)_ (ajustável às exigên- cias para motor específicas), a válvula redutora de pressão 36 desligará o fluxo adicional para os pistões e bloqueará hidraulicamente os pistões no estágio WOB passivo.

No estágio WOB passivo, a ferramenta antiparada transfere a força a partir da tubulação para a broca. A ferramenta está agindo com um membro rígido e está monitoramento a contrapressão do PDM. A válvula redutora de pressão 36 está fechada e está selando o fluido nos pistões (A3A e possivelmente A3C) que produzem uma força na direção de fundo de poço. Toda a pressão resultante a partir do WOB será contida nos volumes de pistão selados.

Durante o estágio final da ferramenta antiparada, a contrapres- são devido ao alto torque no PDM aciona a válvula reversa 38 e a válvula de ventilação 40 para reduzir o WOB. Uma vez que a pressão de volta atinge 6,89 MPa (1.000 psi) (ajustável às exigências para motor específicas), a vál- vula reversa 38 muda o fluxo do fluido para os pistões que produzem força em uma direção acima do poço (A2, A3B, A3D). No mesmo tempo, a válvula de ventilação 40 ventila o lado oposto desses pistões. Isso permite que a ferramenta para viajar acima do poço, reduzindo o WOB e desse modo re- duzindo a contrapressão do PDMÀ medida que a contrapressão do PDM cai abaixo da regulagem da válvula reversa (incluindo histerese), a válvula re- versa 38 irá mudar de volta para sua posição original.

A ferramenta antiparada foi projetada para estar na posição to- talmente estendida em pressões baixas. Esta inclinação permite que a fer- ramenta tenha o comprimento total do curso disponível para retrair tanto quanto necessário até a contrapressão do PDM reduzir abaixo do limite infe- rior da válvula de ventilação. A ferramenta antiparada então tentará esten- der-se totalmente, mas a pressão pode aumentar para a regulagem da vál- vula de controle da pressão ou superior e limitar a expansão. Portanto, o comprimento longo do curso permitirá que diversas etapas de retração antes do comprimento do curso sejam usadas para cima. O operador de tubula- ções enroladas pode ajustar a velocidade de entrada das tubulações enrola- das dentro do buraco para prevenir a ferramenta antiparada de retrair total- mente. O operador verá uma mudança na pressão da bomba com cada re- tração para sinalizar a necessidade de reduzir a velocidade de entrada das tubulações enroladas.

A ferramenta antiparada opera como um sistema de circuito a- berto. O fluido de perfuração a partir da superfície é bombeado para baixo do furo na tubulação através da ferramenta, para o motor girar a broca de perfuração. A maioria do fluido de fluxo no sistema é usada para a condução da broca de perfuração. Uma pequena quantidade do fluido é usada para o controlador e é jateada para fora dos lados e no anel durante o uso.

A ferramenta antiparada inclui chavetas em uma seção de for- que 44 que contém uma caixa de ranhura externa e chavetas contidas inter- namente na caixa do pistão. As chavetas permitem que o BHA mantenha sua orientação relativa ao motor e a broca de perfuração, sem a indesejada torção, As chavetas permitem que a ferramenta seja usada com o BHA ori- entável. Os BHAs orientáveis podem ser controlados para perfurar o furo para uma localização desejada, enquanto mudando a direção do furo en- quanto perfurando para obter esse objetivo. As chavetas permitem que o PDM e a broca mantenham o alinhamento com as ferramentas de orientação que estariam acima do poço da ferramenta antiparada. A carga de torque é transferida a partir do PDM através das caixas externas e através da ranhura da ferramenta antiparada para as ferramentas acima do poço da ferramenta antiparada. Os eixos internos não veem o carregamento direto devido ao torque. A seção de ranhura funciona em ambas a expansão e a retração da ferramenta antiparada.

As figuras 3 e 4 mostram uma ferramenta antiparada 30' aperfei- çoada que produz um movimento translacional controlado de três estágios para a broca de perfuração que aumenta a eficiência da perfuração. Essa modalidade ilustrada inclui uma série de cilindros hidráuli-

cos alinhados axialmente com pistões que cooperam para formar áreas de pistão S1, A1 e A2, e A3A e A3B. A seção de torque da ferramenta é mos- trada em 44 junto com um controlador hidráulico contido na ferramenta anti- parada e mostrado esquematicamente em 46. O controlador inclui uma vál- vula de controle da pressão 48, uma válvula-piloto 50, uma válvula de se- qüência 52, e uma válvula de ventilação 54. Um filtro para o controlador hi- dráulico é mostrado em 56.

Em uma modalidade, o controlador tem os três estágios da ope- ração: (1) ativo, (2) passivo, e (3) de retração. As válvulas de controle conti- das na área controladora da ferramenta são mostradas esquematicamente na figura 4: linhas de pressão são mostradas como linhas sólidas, Iinhas- piloto são mostradas como linhas tracejadas, e linhas de escape são mos- tradas em linhas pontilhadas. Nas descrições seguintes, as faixas de pres- são são usadas como exemplos apenas; elas são ajustáveis às exigências para motor específicas.

O estágio ativo aplica força descendente à broca de perfuração com base na contrapressão do motor a partir do motor de deslocamento po- sitivo. Se a pressão é menor que 2,76 MPa (400 psi), por exemplo, os pis- tões hidráulicos aplicam uma força descendente que gera mais contrapres- são do PDM. A válvula de ventilação 54 do controlador é aberta e fornece um sinal-piloto para a válvula-piloto 50. Se a pressão atingir 2,76 MPa (400 psi), a válvula de ventilação 54 fecha e ventila a linha-piloto para a válvula- piloto 50. Mas a válvula-piloto com retenção permanece na posição, e a con- trapressão do PDM é detectada pela válvula de controle da pressão 48. Os pistões aplicam a força descendente até pressão do fundo de poço detecta- da atingir 4,48 MPa (650 psi), por exemplo, o que representa uma pressão de trabalho desejada.

A válvula de controle da pressão então muda a ferramenta anti- parada para o modo passivo quando a pressão detectada atinge a pressão de perfuração desejada de 4,48 MPa (650 psi), por exemplo. Aqui a válvula de controle da pressão 48 desliga o fluxo para os pistões e bloqueia hidrauli- camente os pistões no modo WOB passivo. A válvula de controle da pressão 48 é fechada e nenhuma pressão é enviada aos pistões. Os pistões são se- lados, e a força existente é transferida à broca de perfuração. A pressão do motor não é aumentada. A pressão do fundo de poço continua a ser monito- rada no modo passivo através da válvula de ventilação 54 e da válvula de seqüência 52, que monitora a mudança de pressão nas tubulações enrola- das. O estado passivo continua até a contrapressão detectada atingir 5,52 MPa (800 psi), por exemplo.

Uma vez que a pressão do fundo de poço atinge o nível 5,52 MPa (800 psi), a ferramenta antiparada muda para o modo reverso. Isto é, se o torque do PDM aumenta, isto causa um aumento na contrapressão. A paralisação do motor é impedida pela detecção e reação da contrapressão em um nível abaixo da paralisação do motor, por exemplo, 5,52 MPa (800 psi), ou outra pressão abaixo daquela em que a paralisação pode ocorrer.

Quando a pressão detectada atinge 5,52 MPa (800 psi), a válvu- la de seqüência 52 normalmente fechada é aberta, enviando um sinal-piloto para a válvula-piloto 50 que inverte o fluxo do fluido hidráulico para os pis- tões produzirem uma força na direção acima do poço, para reduzir o WOB.

À medida que as contrapressões caem abaixo de 5,52 MPa (800 psi), o sinal-piloto a partir da válvula de seqüência 52 para a válvula-piloto 50 é fechado. A válvula de seqüência 52 descarrega o sinal-piloto, e isso conti- nua até a pressão detectada do PDM cair para 2,76 MPa (400 psi), onde a válvula de ventilação 54 abre e envia um sinal-piloto para a válvula-piloto 50 para a mudança de volta para o modo ativo, pelo fornecimento da pressão do fluido aos pistões para estender e aplicar a força descendente para au- mentar o WOB.

Assim, nesta modalidade, a ferramenta é normalmente controla- da para aplicar o WOB quando perfurando a pressões dentro de uma faixa ampla desejada de pressões. Estas podem ser a partir de 2,76 a 5,52 MPa (400 a 800 psi), por exemplo. Quando atingindo uma pressão antiparada predeterminada, tal como 5,52 MPa (800 psi)), o que seria um nível seguro abaixo da pressão em que a paralisação na verdade ocorra, a ferramenta é invertida e não resume a aplicação WOB sobre uma faixa ampla predetermi- nada da queda de pressão, antes resumindo as operações do WOB ativo. Essa ampla faixa da queda de pressão pode ser a partir de cerca de 200 a cerca de 13,79 MPa (2.000 psi). Na modalidade ilustrada, a faixa da queda de pressão é 2,76 MPa (400 psi) (5,52 a 2,76 MPa (de 800 a 400 psi)), antes do WOB ser reassumido.

A ferramenta aplica WOB durante a faixa ampla desejada de pressões operacionais através de dois estágios, um estágio onde a pressão é aumentada até uma pressão operacional desejada selecionada, por exem- plo, 4,48 MPa (650 psi), e então muda para o segundo estágio da posição bloqueada em que a pressão e mais acima até um antiparada limite, diga-se de 5,52 MPa (800 psi) ser alcançado, antes da reversão do fluxo para os pistões e elevação da broca de perfuração. Uma característica fundamental da ferramenta antiparada é a Cí- nica entrada necessária para a ferramenta operar. A ferramenta apenas ne- cessita detectar e responder à contrapressão produzida pelo PDM. Estabe- lecida outra maneira, a ferramenta antiparada opera em pontos determina- dos de pressão de trabalho constantes (ainda que ajustáveis). Os pontos de fixação fixos podem estar bem sintonizados para controlar os limites em que as válvulas de controle abertas e fechadas, e como um resultado, taxa de penetração da broca de perfuração, sejam mais uniformes.

Uma modalidade alternativa da invenção compreende um méto- do bifásico de antiparada para controlar operações de perfuração em um conjunto de fundo de poço, que inclui a tubulação que se estende no fundo de poço, a broca de perfuração feita na tubulação, o motor de deslocamento positivo (PDM) para girar a broca de perfuração, e a ferramenta antiparada adjacente do PDM. Esse método compreende a detecção de pressão no PDM, o fornecimento de uma faixa de pressões operacionais para o PDM definido por limites altos e baixos das pressões operacionais, e a operação da ferramenta antiparada em: (1) um estágio ativo aumentando as forças WOB na direção do fundo de poço quando o limite baixo da pressão opera- cional é detectado, e (2) um estágio reverso fornecendo uma força na dire- ção reversa, reduzindo o WOB, quando o limite alto da pressão operacional é detectado.

Esse método bifásico antiparada pode ser efetuado pelo ajuste da regulagem da válvula de seqüência 52 igual ou menor que a válvula de controle da pressão 48, mais ainda acima da regulagem da válvula de venti- lação 54.

A ferramenta antiparada também pode ser operada pelo método bifásico, combinada com uma faixa passiva que opera (como descrito acima) entre uma pequena faixa de regulagens de pressão.

Diferentes ajustes de orifício de podem ser usados para controle da velocidade em que a ferramenta responde. Na figura 2, o orifício não é mostrado. O orifício pode estar sobre o escapamento da válvula reversa 38.

Ainda que o esquema na figura 4 retrate um único orifício 55, aqueles versados na técnica iriam compreender que a válvula duas posições / quatro vias contém duas portas de escapamento. Cada uma das portas descarrega uma área de pistão diferente, qualquer área de pistão para pro- duzir força de fundo de poço (estender) ou força acima do poço (retrair).

Empregando os limites altos e baixos das pressões operacionais, os tama- nhos dos orifícios podem ser calculados para restringir a taxa de fluxo volu- métrico do fluido escapado através à válvula e desse modo o controle da velocidade em que a ferramenta se estende ou se retrai. A expansão e a retração da ferramenta podem ser controladas individualmente pelos tama- nhos de orifícios diferentes.

Como uma alternativa, o WOB pode ser controlado por uma combinação das regulagens de válvula de controle e ajustes para tamanhos do orifício.

EXEMPLO

As seguintes especificações ilustram uma modalidade da ferra-

menta antiparada:

Descrição Característica Ferramenta OD 76,2 mm (3,00 in) Ferramenta ID 19,05 mm (75 in) Comprimento - Estendido 2,47 m (8,1 ft) Comprimento - Recolhido 2,25 m (7,4 ft) Curso 228,6 mm (9 in ) Tempo máximo 148,88 0C (300 0F) Resistência à Tração 222,4 N (50.000 Ibs) Torque do Motor Máximo 2,71 N.m (2.000 ft-lbs) Pernas de Cão Máxima 25°/30,48 m (25°/100 ft) Conjunto de Ferramentas 2 3/8 PAC

O projeto é flexível em que as regulagens de pressão e tamanho do orifício podem ser mudadas para fino ajuste da ferramenta. Se uma mu- dança muito maior do WOB for necessária, então o eixo pode ser substituído

para permitir instalação de pistões adicionais. # dos Pistões Área de Fundo de poço Total (sq. in.) Regulagem da Vál- vula de controle da pressão (psi) WOB máximo a partir do AST (Ibs) 1 30,97 cm2 (4,8) 4,48 MPa (650) 13,59 N (3,055) 2 50,97 cm2 (7,9) 4,48 MPa (650) 22,84 N (5,135) 3 70,97 cm2 (11,0) 4,48 MPa (650) 31,80 N (7,150)

Os cilindros e válvulas da ferramenta antiparada podem ser fa-

bricados a partir de vários materiais resistentes à corrosão incluindo carbo- neto de tungstênio, Inconel, níquel de alta resistência e liga de aço tal como MP35, berílio-cobre, e similares.

Exemplos de melhorias fornecidas pela ferramenta antiparada

são:

(1) WOB ativo : A ferramenta irá tentar retornar à posição esten- dida totalmente quando a pressão cai abaixo de 4,48 MPa (650 psi). Se uma paralisação do motor ocorreu e o AST puxou a broca fora do fundo, o está-

gio WOB ativo produzirá um WOB mínimo e impulsionará a broca de fundo de poço até a pressão do PDM exceder 4,48 MPa (650 psi).

(2) WOB passivo: Desliga o estágio WOB ativo e permite que as tubulações enroladas transfiram o WOB para a broca. Previne excessivo WOB que pode ser desenvolvido à medida que a pressão do PDM aumenta

e atua sobre os pistões produzindo força de fundo de poço de.

(3) Reverso: Reduz o WOB para prevenir as paralisações dos

motores.

(4) Seção de torque irá transferir torque através do AST nas tu- bulações enroladas.

Uma ferramenta de fundo de poço que monitora a pressão do

motor e reduz nitidamente a ocorrência de paralisação do motor irá aumen- tar a eficiência de perfuração geral por:

(1) aumento da taxa média de penetração. Isso é obtido pela re- dução das ocorrências de separação do fundo para as paralisações do mo-

tor.

(2) diminuição dos danos aos PDMs através de repetidas parali- sações do motor, desse modo diminuindo as ocorrências de falha no fundo de poço.

(3) diminuição dos ciclos de fadiga nas tubulações enroladas. O aumento do número de poços que uma série de tubulação enrolada pode atender.

A figura 5 ilustra uma ferramenta antiparada operada por mola

130 de acordo com essa invenção. Na descrição a seguir, valores de pres- são do motor são exemplos apenas; eles são dependentes e ajustáveis às exigências para motor específicas.

A modalidade da figura 5 inclui uma série de cilindros hidráulicos alinhados axialmente com pistões separados que definem áreas de pistão A1 e A2, A3A e A3B, e A3C e A3D. A seção de torque da ferramenta é mos- trada em 35. A área de pistão A3B contém uma mola de compressão que aplica uma força da mola F1 e uma área de pistão A3D que contém uma mola de compressão que aplica uma força da mola F2. A figura 2 também mostra esquematicamente um controlador 34 contido na ferramenta antipa- rada. O controlador inclui uma válvula redutora de pressão 136 e uma válvu- la de ventilação 138. O fluido hidráulico passa através de um filtro 140.

Na descrição a seguir, pontos ou valores de determinados de pressões operacionais específicos são relacionados para faixas operativas para equipamento de tubulações enroladas. O uso da ferramenta antiparada na operação de perfuração giratória, por exemplo, implicaria o uso de faixas operacionais de pressão diferentes ou pontos de ajuste de válvula de contro- le.

O primeiro estágio da ferramenta antiparada 130 de mola opera- da é ativado quando o PDM descarregado produz baixas pressões de fundo de poço. Por exemplo, se o PDM 20 produz uma retropressão de 1,38 MPa (200 psi), a ferramenta de mola operada estará no estágio WOB ativo. Isso faz com que a pressão seja fornecida para todos os pistões que produzirão uma força na direção do fundo de poço (Α1, A3A e possivelmente A3C). Isso irá comprimir e carregar as molas com uma força da mola F1 e F2. Como o WOB é aplicado, a reação normal é para o PDM para gerar maior pressão. Como a ferramenta detecta o aumento na pressão para 1,72 MPa (250 psi) (ajustável às exigências para motor específicas), a válvula redutora de pres- são 136 desligará o fluxo adicional para os pistões e bloqueará hidraulica- mente os pistões no estágio WOB passivo.

No estágio WOB passivo, a ferramenta de mola operada transfe- re a força a partir da bobina para a broca. A ferramenta está agindo como um membro rígido e está simplesmente monitorando a contrapressão do PDM . A válvula redutora de pressão 136 está fechada e está selando o flui- do nos pistões (A3A e possivelmente A3C) que produz uma força na direção de fundo de poço. Toda a pressão resultante a partir do WOB está contida nos volumes de pistão selados.

Durante o estágio final da ferramenta de mola operada, a pres- são de volta devido a alto torque no PDM aciona a válvula de ventilação 138 para puxar a broca de fora do fundo. Uma vez que a pressão de volta atinge 6,89 MPa (1.000 psi) (ajustável às exigências para motor específicas), a vál- vula de ventilação 138 descarrega os volumes A3A e A3C do pistão. As for- ças resultantes F1 e F2 do comprimido de molas irão empurrar a ferramenta acima do poço, reduzindo o WOB e desse modo reduzindo a contrapressão do PDM. À medida que a contrapressão do PDM cai abaixo da regulagem da válvula de ventilação (incluindo histerese), a ferramenta irá mudar de volta para um de seus outros estágios da operação.

As figuras 1 a 5 ilustram dois projetos AST tendo controladores hidráulicos, contudo a figura 6 mostra uma modalidade alternativa AST ele- tricamente controlada 58 tendo uma válvula-piloto 60 de 2-posições, 4 vias com a válvula de controle da pressão 62. Um controlador elétrico poderia ser incorporado às modalidades de AST mostradas nas figuras 1 a 5. A modali- dade, como mostrado na figura 6, é baseada no uso da faixa de pressão de trabalho de um motor de fundo de poço de deslocamento positivo (PDM) 28 para alterar o peso sobre a broca (WOB) se a pressão do fundo de poço ul- trapassar qualquer fim da faixa de trabalho do PDM. Alternativamente, essa modalidade pode usar a faixa de energia de trabalho de um motor de fundo de poço elétrico 64 para alterar o WOB se o consumo de energia ultrapassar qualquer o fim da faixa de trabalho do motor. Durante operações de perfura- ção, a ferramenta antiparada (AST) 58 irá controlar o WOB através do uso de três operações distintas; WOB ativo, WOB passivo, e a Bottom Off.

O primeiro estágio do AST é ativado quando o PDM descarrega- do produz baixas pressões de fundo de poço. Por exemplo, se o PDM e os jatos de broca de perfuração produzem uma contrapressão de 2,07 MPa (300 psi), o AST estará no estágio WOB ativo. Isso significa que a pressão será fornecida para todos os pistões no AST que irão produzir uma força na direção do fundo de poço (A1, A3A). Como o WOB é aplicado, a reação normal é para o PDM gerar pressão maior. Quando a pressão atingir 400 psi, por exemplo, os pacotes eletrônicos 66, que recebem uma pressão de entrada relacionada a partir de um transdutor de pressão (P) 68, sinalizarão o motor 64 para mudar a válvula-piloto (PV) 60. A PV é uma válvula a bobina acionada por motor, de duas posições, e de quatro vias. O PV controla se o AST irá estender ou contrair. À medida que o AST detecta o aumento na pressão para 4,48 MPa (650 psi) (ajustável às exigências para motor especí- ficas), a válvula de controle da pressão (PCV) 62 desligará fluxo adicional para os pistões e bloqueará hidraulicamente os pistões no AST no estágio WOB passivo.

No estágio WOB passivo, o AST simplesmente transfere a força a partir da bobina de tubulação para a broca de perfuração. O AST está a- gindo como um membro rígido e está simplesmente monitorando a contra- pressão do PDM. O PCV está fechado e está selando o fluido nos pistões (A1, A3A) que produzem uma força na direção de fundo de poço. Toda a pressão resultante a partir do WOB será contida nos volumes de pistão se- lados.

Durante o estágio final do AST, a contrapressão devido ao alto torque nos sinais do PDM dos pacotes eletrônicos 66 através do transdutor de pressão 68 para mudar a válvula-piloto 60 e puxar a broca para fora do fundo. Uma vez que a contrapressão atinge 5,52 MPa (800 psi) (regulagem Bottom Off, ajustável às exigências para motor específicas), o transdutor de pressão /pacote eletrônico irá sinalizar o motor de fundo de poço elétrico 64 para mudar a posição de PV. Isso muda o fluxo do fluido para os pistões AST que produzem força na direção acima do poço (A2, A3B). Isso permite que a ferramenta viaje acima do poço, reduzindo o WOB e desse modo re- duzindo a contrapressão do PDM. Quando a pressão cai abaixo da regula- gem do WOB ativo (400 psi), o transdutor de pressão /pacote eletrônico irá sinalizar o motor de fundo de poço elétrico para mudar as posições de PV. Uma vez que o PV muda de volta para sua posição original, o AST retornará para o estágio WOB ativo. Os pacotes eletrônicos 74 recebem a entrada de pressão a partir do transdutor de pressão (P) 76 e sinais do motor 72 para mudança da válvula-piloto 70. A figura 7 mostra a válvula-piloto 70 de 3 posições e 4 vias. A

modalidade alternativa, mostrada na figura 7, é baseada no uso de uma úni- ca válvula para controle do AST. A válvula-piloto 70 é uma válvula dirigida por motor 72 distribuída de três posições e quatro vias. A posição central da válvula-piloto gera o bloqueio hidráulico necessário para o estágio WOB passivo.

A figura 8 ilustra uma vista do perfil de um AST 58 eletricamente controlado que inclui um transdutor de torque 78 (ou método de detecção alternativa), pacote eletrônico 66 e uma válvula-piloto 60 dirigida por motor elétrico 64 dentro da caixa. Exemplo

Especificações para uma modalidade AST ilustrada nas figuras 6-8: Descrição Característica Ferramenta OD 76,2 mm (3,00 in) Ferramenta ID .19,05 mm (75 in) Comprimento - Estendido 2,47 m (8,1 ft) Comprimento - Recolhido 2,25 m (7,4 ft) Curso 228,6 mm (9 in ) Tempo máximo 148,88 oC (300 0F) Resistência à Tração 222,4 N (50.000 Ibs) Torque do motor máximo 2,71 N.m (2.000 ft-lbs) Pernas de cão máxima 25°/30,48 m (25°/100 ft) Conjunto de Ferramentas 2 3/8 PAC

O projeto de um AST eletricamente controlado é flexível em que os ajustes de pressão podem ser mudados para ajuste fino do AST. Ajustes de pressão programáveis podem ser mudados na superfície ou enquanto em operação. Técnicas atuais de comunicação disponíveis incluem telemetria de pulso de lama, fibra ótica e canalização.

Se um grande aumento no WOB é necessário, então o eixo do

AST pode ser substituído para permitir a instalação de pisl ões adicionais. # dos Pistões Área de Fundo de poço Total (sq. in.) Regulagem da Válvula de controle da pressão (psi) WOB máximo a partir do AST (Ibs) 1 30,97 cm2 (4,8) 4,48 MPa (650) 13,59 N (3,055) 2 50,97 cm2 (7,9) 4,48 MPa (650) 22,84 N (5,135) 3 70,97 cm2 (11,0) 4,48 MPa (650) 31,80 N (7,150)

Características e Benefícios:

Os seguintes ilustram características de um AST eietricamente

controlado:

* WOB ativo: a ferramenta irá tentar retornar à posição estendida

totalmente quando a pressão cair abaixo de 4,48 MPa (650 psi). Se uma pa- ralisação do motor tiver ocorrido e o AST tiver puxado a broca para fora da parte inferior, o estágio do WOB ativo produzirá um WOB mínimo e o impul- so da broca de fundo de poço até a pressão do PDM exceder 4,48 MPa (650 psi).

* WOB passivo: desliga o estágio do WOB ativo e permite que as tubulações enroladas transfiram WOB para a broca. Previne excessivo WOB que pode ser desenvolvido à medida que a pressão do PDM aumenta e atua sobre os pistões produzindo força de fundo de poço.

* Parte inferior de fora: puxa a broca para fora do fundo para

prevenir paralisações do motor.

* Seção de torque irá transferir o torque através do AST nas tu- bulações enroladas.

A ferramenta de fundo de poço monitora a pressão do motor e reduz nitidamente a ocorrência da paralisação do motor para, desse modo, aumentar a eficiência de perfuração geral por:

* aumento da taxa média de penetração (ROP). Isso é obtido pe- Ia redução das ocorrências de separação do fundo para paralisações dos motores.

* Diminuição de danos para PDMs através de repetidas paralisa- ções dos motores, desse modo diminuindo a ocorrência da falha no fundo de

poço.

* Diminuição dos ciclos de fadiga nas tubulações enroladas. Isso aumenta o número de poços que uma série de tubulações enroladas pode atender.

Pela obtenção de uma maior operação de perfuração eficiente,

os operadores podem substancialmente aumentar as economias de custos da perfuração de um poço. Operação de Métodos Alternativos:

No lugar de um transdutor de pressão absoluto, o AST pode de- tectar:

* pressão diferencial entre anel e furo usando um Transdutor de

Pressão Diferencial

* carga transferida através da ferramenta ou do Peso em Broca (WOB) usando uma Célula de Carga

* torque transferido através da ferramenta usando um Transdutor

de Torque

* desaceleração rotacional usando um Acelerômetro de Torção

Se o sistema está conectado a um motor elétrico no lugar de um

motor hidráulico, o AST pode detectar:

* mudanças na voltagem

* mudanças na corrente elétrica

O sistema AST em si pode ser acionado hidraulicamente, acio- nado eletricamente, acionado por bateria, assistido mecanicamente, ou qualquer combinação.

Ainda que a invenção tenha sido descrita em conexão com per-

furação de poço de óleo e uso com um tubo flexível, a invenção tem outras aplicações, incluindo: tubulação articulada, ou perfuração giratória; em ope- rações além de perfuração, onde é útil retrair uma ferramenta em pressões altas; ou onde ajustes para a broca de perfuração são feitos para manter contato com a formação ou para pegar a broca completamente fora da for- mação. Ainda que a invenção tenha sido descrita com referência a uma bro- ca de perfuração usada na perfuração de poços de óleo nas formações sub- terrâneas, a invenção também pode ser usada com outra ferramenta de in- dução de pressão tais como ferramentas de jateamento de alta pressão.

Os cilindros e válvulas de ferramentas antiparada podem ser fa- bricados a partir de vários materiais resistentes à corrosão incluindo carbo- neto de tungstênio, inconel, níquel de alta resistência e liga de aço tal como MP35, berílio-cobre, e similares.

Claims

1. Ferramenta antiparada operada por mola adaptada para uso em um conjunto de fundo de poço, compreendendo uma tubulação para ex- tensão do fundo de poço; uma broca de perfuração feita sobre a tubulação; e um motor de acionamento adjacente da broca de perfuração para a rotação da broca de perfuração durante operações de perfuração; a ferramenta anti- parada operada por mola feita sobre a tubulação e posicionada adjacente do motor para prevenção de trava do motor devido a cargas excessivas sobre a broca de perfuração, a ferramenta antiparada incluindo em pelo menos um pistão em um cilindro tendo uma área de pistão dianteira e uma área de pis- tão reversa, e um controlador elétrico que sinaliza um sistema de válvula hidráulica para controle da operação do pistão, a área de pistão dianteiro recebendo fluido hidráulico para produzir uma força na direção de fundo de poço, a área de pistão reverso contendo uma mola de carga adaptada para se aplicar uma força de mola para cima sobre o pistão, o controlador elétrico detectando a pressão operacional do motor de acionamento e regulando uma faixa desejada de pressões operacionais para o motor, incluindo um limite superior e um limite inferior, o controlador elétrico adaptado para: (1) fornecer fluido hidráulico para a área de pistão dianteiro para aumentar a força na direção do fundo de poço para aumentar o peso sobre a broca (WOB) quando a pressão operacional no motor ultrapassar o limite inferior, desse modo comprimindo a mola de carga à medida que o cilindro se move na direção de fundo de poço; (2) ventilar o volume do pistão na área de pis- tão dianteira para que a mola comprimida possa estender para empurrar a ferramenta acima do poço para retrair a broca de perfuração, para diminuir o WOB quando a pressão operacional no motor exceder o limite superior; e (3) bloquear opcionalmente o pistão em um estado passivo quando o motor está operando dentro de sua faixa de pressão operacional normal sob a in- clinação da mola.

2. Aparelho como definido na reivindicação 1, em que o contro- lador elétrico compreende um pacote eletrônico que recebe uma entrada relacionada à pressão a partir de um transdutor para sinalizar um motor a mudar o sistema de válvula hidráulica.

3. Aparelho como definido na reivindicação 1, em que o sistema de válvula hidráulica inclui uma válvula-piloto e uma válvula de controle de pressão.

4. Aparelho de acordo com a reivindicação 3, em que a válvula- piloto é uma válvula de a bobina de duas posições e quatro vias acionada por motor.

5. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, em que o sistema de válvula hidráulica é uma válvula-piloto de três posições e quatro vias.

6. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, em que o transdu- tor é um transdutor de torque.

7. Aparelho de acordo com a reivindicação 2, em que o motor é um motor elétrico.

8. Aparelho como definido na reivindicação 1, em que o contro- Iador elétrico compreende um pacote eletrônico que recebe uma entrada de pressão diferencial entre um anel de perfuração e um furo de poço a partir de um transdutor de pressão diferencial para sinalizar um motor a mudar o sistema de válvula hidráulica.

9. Aparelho como definido na reivindicação 1, em que o contro- Iador elétrico compreende um pacote eletrônico que recebe uma carga trans- ferida através da entrada da ferramenta antiparada ou uma entrada de WOB a partir de uma célula de carga para sinalizar um motor a mudar o sistema de válvula hidráulica.

10. Aparelho como definido na reivindicação 1, em que o contro- Iador elétrico compreende um pacote eletrônico que recebe uma entrada de desaceleração rotacional a partir de um acelerômetro de torção para sinali- zar um motor a mudar o sistema de válvula hidráulica.

11. Aparelho como definido na reivindicação 1, em que o contro- lador elétrico compreende um pacote eletrônico que recebe uma mudança na entrada de voltagem para sinalizar um motor elétrico a mudar o sistema de válvula hidráulica.

12. Aparelho como definido na reivindicação 1, em que o contro- Iador elétrico compreende um pacote eletrônico que recebe uma mudança na entrada de corrente elétrica para sinalizar um motor elétrico a mudar o sistema de válvula hidráulica.

13. Método antiparada para controle das operações de perfura- ção em um conjunto de fundo de poço, que inclui uma tubulação que esten- de no fundo de poço, uma broca de perfuração feita sobre a tubulação, um motor de acionamento para girar a broca de perfuração, e uma ferramenta antiparada operada por mola adjacente do motor, o método compreendendo detecção de pressão eletricamente no motor, fornecimento de uma faixa de pressões operacionais para o motor definido por limites altos e baixos de pressões operacionais, e operação da ferramenta antiparada em: (1) um es- tágio ativo aumentando as forças WOB na direção do fundo de poço apli- cando pressão para a ferramenta antiparada contra a inclinação de uma mo- la de compressão no mesmo, quando o limite baixo da pressão operacional é detectado, (2) um estágio reverso para fornecimento de uma força WOB na direção reversa através da inclinação da mola de compressão, quando o limite alto da pressão operacional é detectado, e (3) um estágio passivo op- cional em que a ferramenta antiparada é bloqueada para transferir WOB di- retamente a partir da tubulação para a broca de perfuração, quando o motor de acionamento é operacional dentro dos limites de sua faixa de pressão operacional normal.

14. Método de acordo com a reivindicação 13, em que a pressão detectada eletricamente é por um pacote eletrônico recebendo uma entrada a partir de um transdutor.

15. Método de acordo com a reivindicação 13, em que a ferra- menta antiparada é operada no estágio ativo, estágio reverso e estágio pas- sivo por um sistema de válvula hidráulica responsivo a um sinal a partir de um controlador elétrico.

16. Conjunto de fundo de poço adaptado para operações de per- furação antiparada, o conjunto de fundo de poço incluindo uma broca de per- furação, um motor de acionamento para a rotação da broca de perfuração, uma tubulação para fornecimento de fluido de perfuração para o motor de acionamento, e uma ferramenta antiparada posicionada entre a tubulação e o motor de acionamento para controle da força aplicada à broca de perfura- ção durante as operações de perfuração, para desse modo prevenir a broca de perfuração de travar sob a carga, a ferramenta antiparada compreenden- do: uma caixa externa, uma passagem interna estendendo-se através da caixa para transmissão do fluido de perfuração a partir da tubulação para o motor de acionamento para a rotação da broca de perfuração, um controlador de cicrcuito aberto contido na caixa externa, o controlador de circuito aberto compreendendo: um conjunto de pistão deslizavelmente disposto na caixa exter- na, a referida passagem interna estendendo-se através do conjunto de pis- tão, o conjunto de pistão compreendendo um ou mais cilindros hi- dráulicos, cada um tendo um pistão aqui para aplicar forças axiais em qual- quer da direção do fundo de poço ou a direção reversa para ajustar o peso sobre a broca (WOB) enquanto perfurando, um sistema de válvula de controle hidráulico contido na caixa ex- terna com uma entrada para receber um fornecimento do fluido de controle hidráulico a partir do fluido de perfuração na passagem interna, para forne- cimento do fluido de controle hidráulico ao conjunto de pistão para controlar o WOB, e um pacote eletrônico contido na caixa externa para controle do sistema de controle de válvula hidráulica, o sistema de válvula de controle hidráulico incluindo: um ponto de fixação ajustável primeiro para indicar um limite in- ferior desejado para a pressão de trabalho hidráulico do fluido de perfuração na tubulação, e um segundo ponto de fixação ajustável para indicar um limite superior desejado para a pressão de trabalho hidráulico do fluido de perfura- ção na tubulação, os primeiro e segundo pontos de fixação representando uma faixa de pressão de trabalho desejada para o motor de acionamento, um conjunto de válvulas de estágio ativo para detecção da pres- são de trabalho na tubulação e fornecimento do fluido de controle hidráulico para um ou mais dos cilindros contidos no conjunto de pistão para se aplicar uma força axial na direção do fundo de poço para aumentar o WOB quando a pressão de trabalho detectada estiver abaixo do primeiro ponto de fixação, um conjunto de válvulas de estágio passivo para detecção da pressão de trabalho na tubulação e parada do fluido de controle hidráulico fornecido ao conjunto de pistão para bloquear hidraulicamente o conjunto de pistão em um estado passivo para manutenção do WOB quando a pressão de trabalho detectada está dentro da faixa de pressão de trabalho desejada do motor de acionamento, e um conjunto de válvulas de estágio reverso para detecção da pressão de trabalho na tubulação e reversão do fluxo do fluido de controle hidráulico fornecido para um ou mais dos cilindros contidos no conjunto de pistão para se aplicar uma força axial na direção reversa para retrair a broca de perfuração para diminuir o WOB quando a pressão detectada do trabalho atingir ou exceder o segundo ponto de fixação.

17. Conjunto de acordo com a reivindicação 16, em que o pacote eletrônico que recebe uma entrada relacionada à pressão a partir de um transdutor na caixa externa para sinalizar um motor de válvula na caixa ex- terna a mudar o sistema de válvula de controle hidráulico.

18. Conjunto de acordo com a reivindicação 16, em que o con- junto de válvulas de estágio ativo, o conjunto de válvulas de estágio passivo e o conjunto de válvulas de estágio reverso compreendem uma válvula-piloto e uma válvula de controle de pressão.

19. Conjunto de acordo com a reivindicação 18, em que a válvu- la-piloto é uma válvula de cilindo de duas posições e quatro vias.

20. Conjunto de acordo com a reivindicação 18, em que o siste- ma de de válvula controle hidráulico é uma válvula-piloto de três posições e quatro vias.

21. Conjunto de acordo com a reivindicação 17, em que o trans- dutor é um transdutor de torque.

22. Conjunto de acordo com a reivindicação 17, em que o motor de válvula é um motor elétrico.

23. Conjunto de acordo com a reivindicação 16, em que o pacote eletrônico recebe uma entrada de pressão diferencial entre um anel de per- furação e um furo de poço a partir de um transdutor de pressão diferencial para sinalizar um motor a mudar o sistema de válvula hidráulica.

24. Conjunto de acordo com a reivindicação 16, em que o pacote eletrônico recebe uma carga transferida através da entrada da ferramenta antiparada ou uma entrada WOB a partir de uma célula de carga para sinali- zar um motor a mudar o sistema de válvula hidráulica.

25. Conjunto de acordo com a reivindicação 16, em que o pacote eletrônico recebe uma entrada de desaceleração rotacional a partir de um acelerômetro de torção para sinalizar um motor a mudar o sistema de válvu- la hidráulica.

26. Conjunto de acordo com a reivindicação 16, em que o pacote eletrônico recebe uma mudança na entrada da voltagem para sinalizar um motor elétrico a mudar o sistema de válvula hidráulica.

27. Conjunto de acordo com a reivindicação 16, em que o pacote eletrônico recebe uma mudança na entrada da corrente elétrica para sinali- zar um motor elétrico a mudar o sistema de válvula hidráulica.