ITPC20130015A1 - VERTICALITY CONTROL SYSTEM APPLIED TO THE PERFORATION OF THE GROUND, WHICH IS PERFORMED THROUGH A CLASSIC METHOD TO AUCTIONS, HEAVY AUCTIONS, STABILIZERS AND CHISEL OR BY THROUGH THE FINAL COATING TUBE AND THE CHISEL. - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE dell’invenzione industriale avente per TITOLO: DESCRIPTION of the industrial invention with TITLE:
Sistema di controllo della verticalità applicato alla perforazione del terreno, che viene eseguita tramite metodo classico ad aste, aste pesanti, stabilizzatori e scalpello oppure tramite il tubo di rivestimento definitivo e lo scalpello. Verticality control system applied to the drilling of the ground, which is carried out using the classic method with rods, heavy rods, stabilizers and chisel or through the final lining tube and the chisel.
Più specificatamente l'invenzione si riferisce ad un sistema che, stabilito a priori la massima deviazione dalla verticalità consentita, corregge l'inclinazione dello scalpello intanto che ruota per fare il foro, agendo su uno dei pattini laterali estendibili indipendentemente, posti sopra lo scalpello, per correggere la deviazione se risultasse necessario,, appoggiandosi alla parete del foro forato e spingendo nella direzione appropriata. More specifically, the invention refers to a system which, having established the maximum deviation from the allowed verticality a priori, corrects the inclination of the bit while it rotates to make the hole, by acting on one of the independently extendable side skids, placed above the bit, to correct the deviation if necessary, by leaning against the wall of the drilled hole and pushing in the appropriate direction.
l'obbiettivo di questo nuovo sistema è stato quello di fare un'attrezzatura semplice, che non debba essere collegata alla superficie con cavi per ricevere o trasmettere le informazioni, che possa essere preimpostata prima di scendere in perforazione secondo dei gradi di deviazione massimi consentiti, che possa riportare lo scalpello in verticale anche durante la rotazione della batteria di perforazione, o che possa essere fatto deviare dalla verticale in perforazione deviata, se richiesto, che permetta di fare le correzioni senza cavo, e non per ultimo che il recuperato dello stesso dal pozzo, avvenga con la massima tranqullità, quando si è finito di perforare e si proceda alla cementificazione, senza dover estrarre il tubo di rivestimento nel caso in cui si perfori il pozzo con quello. the goal of this new system was to make a simple equipment, which does not have to be connected to the surface with cables to receive or transmit information, which can be preset before going into drilling according to the maximum allowed degrees of deviation, that can return the bit vertically even during the rotation of the drill string, or that can be made to deviate from the vertical in deviated drilling, if required, which allows corrections to be made without cable, and last but not least that the recovery of the same from the well, take place with the utmost tranquility, when you have finished drilling and proceed with concreting, without having to extract the casing pipe in case you drill the well with it.
Tale sistema permette anche di poter perforare inserendo un carotiere per prelievo carote della formazione attraversata, per analizzarle in superfice, e che possa essere estratto anch’esso tramite un sistema wireline (argano da 5000 kg posto in superfice con cavo e con sistema di aggancio in profondità). This system also allows you to drill by inserting a core barrel to take cores from the formation crossed, to analyze them on the surface, and which can also be extracted through a wireline system (5000 kg winch placed on the surface with cable and with hooking system in depth).
Utilizzando qs metodo e perforando direttamente con il tubo di rivestimento, si può anche fare il carotaggio elettronico per l’analisi delle formazioni, che consiste nell’ estrazione di alcuni segmenti di tubo lasciando quindi scoperto un tratto di foro, quindi si inserisce la sonda dentro il passaggio del carotiere che è stato estratto si va di fronte al foro aperto e si fa l’analisi della formazione; finita l’operazione, si estrae l’attrezzatura di carotaggio, si riinserisce il carotiere, si aggiungono i tubi estratti in precedenza e si ricomincia a perforare. Using this method and drilling directly with the casing tube, it is also possible to carry out electronic coring for the analysis of the formations, which consists in the extraction of some segments of the tube thus leaving a section of the hole uncovered, then inserting the probe inside. the passage of the core barrel that has been extracted goes in front of the open hole and the analysis of the formation is carried out; once the operation is finished, the coring equipment is removed, the core barrel is reinserted, the previously extracted tubes are added and drilling starts again.
Un elemento molto importante di questo sistema, riguarda la collocazione dei sensori di inclinazione e posizione rispetto all'azimut, del computer, del sensore di pressione, delle batterie di alimentazione, della turbina di ricarica delle batterie e di altra eventuale attrezzatura richiesta A very important element of this system concerns the location of the inclination and position sensors with respect to the azimuth, the computer, the pressure sensor, the power supply batteries, the battery charging turbine and any other equipment required.
Tutta questa attrezzatura è montata dentro ai diversi pattini del sistema a fondo foro che poi serviranno anche per fare le correzioni di rotta; questi pattini sono tra loro collegati da cavi adatti per le comunicazioni delle informazioni: il sistema, vorrei sottolineare, che assolutamente non è collegato con cavi alla superficie per la trasmissione dei dati. All this equipment is mounted inside the various pads of the down hole system which will then also be used to make course corrections; these skids are connected to each other by cables suitable for information communications: the system, I would like to emphasize, is absolutely not connected with cables to the surface for data transmission.
Altro elemento fondamentale e importante è l'applicazione di questo sistema nel caso di perforazione del pozzo direttamente con il tubo di rivestimento: questo sistema permette di applicare la spinta sullo scalpello direttamente dalla superficie (pulì down System) invece di dare peso sullo scalpello con le aste pesanti come si fa attualmente Another fundamental and important element is the application of this system in the case of drilling the well directly with the casing: this system allows you to apply the thrust on the bit directly from the surface (pulì down System) instead of giving weight on the bit with the heavy rods as is currently done
Una volta che l'attrezzatura, con i pattini, i sensori, il computer, il sensore di pressione, le batterie di alimentazione e il sistema di ricarica delle stesse, lo scalpello e il corpo del sistema, si è raggiunto sia lo scopo che il diametro voluto, vengono estratti attraverso l'interno del tubo e recuperati prima di cementare la colonna, Once the equipment, with the skids, the sensors, the computer, the pressure sensor, the supply batteries and the recharging system of the same, the chisel and the body of the system, both the purpose and the desired diameter, are extracted through the inside of the tube and recovered before cementing the column,
il recupero può avvenire anche in caso di malfunzionamento senza dover estrarre tutta la colonna di tubi. recovery can also take place in the event of a malfunction without having to extract the entire column of pipes.
Nel caso di perforazione con le aste il sistema viene recuperato quando le stesse vengo estratte prima di tubare il foro e cementare. In the case of drilling with the rods, the system is recovered when the rods are extracted before piping the hole and cementing.
Altro elemento importante è il sistema di posizionamento dei pattini. Essi sono posizionati qualche decina di centimetri sopra lo scalpello, azionati ciascuno da un motore elettrico e vite senza fine che, attivato, spinge fuori in modo indipendente ciascuno dei pattini secondo la richiesta del computer di fondo foro. In alternativa può essere usato un sistema idraulico o altro sistema adatto a spingere il pattino in posizione. Another important element is the skates positioning system. They are positioned a few tens of centimeters above the chisel, each driven by an electric motor and worm screw which, when activated, independently pushes out each of the runners according to the request of the downhole computer. Alternatively, a hydraulic system or other suitable system can be used to push the pad into position.
Altro elemento importante è la posizione del sistema di pattini con tutte le attrezzature che è montato su cuscinetti, permettendo al sistema di sensori e pattini di ruotare o stare fermo a seconda della operazione in altro punto importante è il modo per poter dare istruzioni al computer collocato in fondo alla superficie senza utilizzare cavi. Another important element is the position of the skates system with all the equipment which is mounted on bearings, allowing the sensor and skid system to rotate or stand still depending on the operation.Other important point is the way to be able to give instructions to the computer placed. at the bottom of the surface without using cables.
Tale sistema utilizza delle cadute di pressione controllate generate dal computer di superficie nella colonna di liquido che, lette dal sensore di pressione del computer a fondo foro le traduce in istruzioni per lo spostamento dei pattini nella direzione voluta. This system uses controlled pressure drops generated by the surface computer in the liquid column which, when read by the pressure sensor of the down hole computer, translates them into instructions for moving the pads in the desired direction.
Altro punto è la possibilità, aumentando il numero di pattini, collocare direttamente i sensori di carotaggio elettronico dentro gli stessi pattini e fare una lettura in tempo reale delle caratteristiche della formazione attraversata dallo scalpello senza essere contaminata dal fango di perforazione, e trasmettere i dati in superficie senza cavo. Another point is the possibility, by increasing the number of shoes, to place the electronic core sensors directly inside the same shoes and to make a real-time reading of the characteristics of the formation crossed by the bit without being contaminated by the drilling mud, and to transmit the data in surface without cable.
I principi sovra evidenziati risultano più comprensibili, apparenti ed evidenziati, anche se non vincolanti o limitativi o esclusivi, in modo indicativo ma non limitativo nei disegni seguenti dove: The principles highlighted above are more understandable, apparent and highlighted, even if not binding or limiting or exclusive, in an indicative but not limiting way in the following drawings where:
il disegno N° 1 e uno schema di funzionamento generale che mostra la vista dell'apparato a cui si riferisce la presente invenzione drawing N ° 1 is a general operating diagram showing the view of the apparatus to which the present invention refers
con riferimento al disegno, il sistema inventato comprende in una struttura composta, i seguenti elementi principali: with reference to the drawing, the invented system comprises the following main elements in a composite structure:
un corpo (10) alla cui estremità è montata una corona di perforazione (2), calettato femmina per farvi scorrere dentro un corpo calettato maschio (11) di acciaio amagnetico, di diametro inferiore al diametro interno del corpo calettato femmina, che permette quindi di estrarre il corpo calettato con il collo di pescaggio maschio(1) quando non serve più per perforare quel diametro; un sistema di pattini (5, 6, 7, 8, 9, 12) fissato a un corpo cilindrico (11) montato su cuscinetti (14) alle due estremità; ciascuno pattino motorizzato da un motore elettrico (7), motori che agiscono su un meccanismo che fa uscire o rientrare i pattini nel loro alloggiamento su ordine del computer; dentro questi pattini sono alloggiati gli strumenti che permettono di eseguire l'operazione di correzione dell'inclinazione che sono: un inclinometro ed un magnetometro(8, 9), un computer dotato di memoria(6), un sensore di pressione (4), le batterie di alimentazione del sistema (5), altri strumenti aggiuntivi (15) montate sul retro dell’attrezzo e non visibili sul disegno assieme al sistema di ricarica delle batterie che sfrutta il flusso del fango (12). a body (10) at the end of which a drilling crown (2) is mounted, female keyed to make a nonmagnetic steel male keyed body (11) slide inside it, with a diameter smaller than the internal diameter of the female keyed body, which therefore allows extract the keyed body with the male pick-up neck (1) when it is no longer needed to drill that diameter; a system of shoes (5, 6, 7, 8, 9, 12) fixed to a cylindrical body (11) mounted on bearings (14) at the two ends; each runner is powered by an electric motor (7), motors which act on a mechanism which causes the runners to come out or re-enter their housing by order of the computer; inside these skids are housed the tools that allow you to perform the tilt correction operation which are: an inclinometer and a magnetometer (8, 9), a computer with memory (6), a pressure sensor (4), the power supply batteries of the system (5), other additional tools (15) mounted on the rear of the tool and not visible on the drawing together with the battery recharging system that exploits the mud flow (12).
Nel corpo calettato maschio è inserita una valvola pulsatrice (3) comandata dal computer di fondo che trasmette, quando desiderato, le informazioni in superficie o ne riceve le istruzioni quando necessario. All' estremità inferiore del corpo calettato maschio è avvitato uno scalpello di perforazione (16), che può avere denti di perforazione su tutta la superficie o essere forato al centro per poter alloggiare il carotiere estraibile o far passare le attrezzature di carotaggio elettronico quando necessario. A pulsing valve (3) controlled by the background computer is inserted in the male keyed body, which transmits, when desired, the information on the surface or receives its instructions when necessary. A drilling chisel (16) is screwed to the lower end of the male keyed body, which can have drilling teeth on the entire surface or be drilled in the center to be able to house the removable core barrel or to pass the electronic core drilling equipment when necessary.
Sistema di funzionamento perforando direttamente con il tubo di rivestimento Operation system by drilling directly with the casing tube
In modo più specifico, facendo l’esempio di quando si perfora il pozzo direttamente con il tubo di rivestimento il sistema funziona così: More specifically, using the example of when drilling the well directly with the casing pipe, the system works as follows:
si inserisce nella clampa sul piano di lavoro il primo tubo di rivestimento (10) che è stato modificato con una calettatura femmina nella parte terminale; in fondo a questo tubo è montata una corona di perforazione (2). the first casing tube (10) is inserted into the clamp on the work surface and has been modified with a female keying in the terminal part; at the bottom of this tube there is a drilling crown (2).
All'interno di questo tubo si inserisce il corpo calettato maschio amagnetico (11) con i pattini su cui sono montati gli strumenti (4, 5, 6, 7, 8, 9, 12,13,15) all'interno di uno dei quali, (nel computer fondo foro), è stato registrato il grado massimo di inclinazione ammesso per il sistema (0-1° per esempio). Si avvita quindi lo scalpello (16), e si comincia a perforare. The non-magnetic male keyed body (11) with the shoes on which the instruments (4, 5, 6, 7, 8, 9, 12,13,15) are mounted inside one of the which, (in the downhole computer), the maximum degree of inclination allowed for the system has been recorded (0-1 ° for example). The chisel (16) is then screwed, and drilling begins.
perforata la lunghezza del tubo, si ferma la rotazione e si stacca la pompa del fango. once the length of the pipe is drilled, the rotation stops and the mud pump disconnects.
In quel momento il sensore di pressione (4), non leggendo alcuna pressione (perchè quando si aggiunge l'altro tubo le pompe devono essere fermate) ordina automaticamente al computer (6) di leggere e registrare le informazioni che il magnetometro (8) e l'inclinometro (9) stanno registrando in quel momento. Se l'inclinazione è inferiore a quella stabilita, il sistema non interviene, si aggiunge un altro tubo e si va avanti a perforare. At that moment the pressure sensor (4), not reading any pressure (because when the other tube is added, the pumps must be stopped) automatically orders the computer (6) to read and record the information that the magnetometer (8) and the inclinometer (9) are recording at that moment. If the inclination is less than the established one, the system does not intervene, another pipe is added and you go on to drill.
Se invece il grado di inclinazione eccede quello stabilito in partenza, il computer ordina a quel pattino (alternativamente che è nella direzione adatta alla deviazione (lo sa grazie al magnetometro (8) di aprirsi e spingere contro la parete del foro forato per andare nella direzione voluta. Nel frattempo l'altro tubo è stato avvitato e la perforazione può riprendere. Tutti i pattini in questo momento sono fermi rispetto al corpo che ruota perchè uno di questi sta spingendo ed è bloccato contro la parete; i cuscinetti a tenuta stagna lasciano ruotare il corpo centrale con avvitato lo scalpello, ma intanto i sensori continuano a registrare. Quando, perforando, l'inclinometro (9) registra un grado di inclinazione inferiore a quello ammesso si ritrae e a questo punto, non più trattenuto dalla parete, tutti i pattini cominciano a ruotare assieme al corpo calettato senza più intervenire. Alla successiva aggiunta dell'altro tubo di perforazione la procedura si ripete nello stesso modo. If, on the other hand, the degree of inclination exceeds that established at the start, the computer orders that skate (alternatively that it is in the direction suitable for the deviation (it knows thanks to the magnetometer (8) to open and push against the wall of the drilled hole to go in the direction In the meantime, the other tube has been screwed in and the drilling can resume. All the shoes are now stationary with respect to the rotating body because one of these is pushing and is blocked against the wall; the watertight bearings allow it to rotate the central body with the chisel screwed on, but in the meantime the sensors continue to register. When, by drilling, the inclinometer (9) registers a degree of inclination lower than that allowed, it retracts and at this point, no longer held by the wall, all the shoes they begin to rotate together with the keyed body without further intervening.When the other drilling tube is added the procedure is repeated in the same way.
Volendo fare un intervento durante la perforazione, è sufficiente fermare la rotazione e le pompe per un breve periodo (10 secondi) e il sistema interviene automaticamente. If you want to make an intervention during the drilling, it is sufficient to stop the rotation and the pumps for a short period (10 seconds) and the system intervenes automatically.
Il computer di fondo (6) riceve l'energia per tutte le operazioni dal pacco di batterie (5) che sono montate su uno o più pattini. Esse sono ricaricate automaticamente da un generatore di corrente (12) che può essere anche una dinamo combinata con una piccola turbina a pale sempre assemblata nei pattini, che viene fatta girare dal flusso del fango durante la perforazione, generando in questo modo la corrente necessaria a ricaricare le batterie. The background computer (6) receives the energy for all operations from the battery pack (5) which are mounted on one or more runners. They are automatically recharged by a current generator (12) which can also be a dynamo combined with a small blade turbine always assembled in the skids, which is rotated by the flow of mud during drilling, thus generating the current necessary to recharge the batteries.
Arrivati alla profondità desiderata, sopra le formazioni produttive per esempio, si ferma la perforazione e con il gancio di pescaggio Arriving at the desired depth, above the productive formations for example, the drilling stops and with the draft hook
appropriato, manovrato dall’argano di superficie di capacità appropriata, si scende all'interno del tubo di perforazione e si va ad agganciare il corpo maschio amagnetico calettato sul collo di pescaggio(l) con attaccati i pattini e tutti i sensori e lo scalpello centrale, estraendolo fino alla superficie. appropriate, maneuvered by the surface winch of appropriate capacity, go down inside the drilling tube and hook the non-magnetic male body keyed on the pick-up neck (l) with the shoes and all the sensors and the central chisel attached , pulling it out to the surface.
Si fa quindi la cementazione dello spazio anulare che risulta tra il diametro esterno del tubo e il diametro del foro forato, si aspetta che il cemento si indurisca e si ricomincia a perforare con un tubo di diametro inferiore ma con lo stesso procedimento e lo stesso tipo di attrezzatura di diametro inferiore. The annular space is then cemented between the external diameter of the pipe and the diameter of the drilled hole, the cement is expected to harden and starts drilling again with a smaller diameter pipe but with the same procedure and the same type. of smaller diameter equipment.
Qualora fosse richiesto prelevare una carota di materiale perforato è sufficiente inserire un carotiere con il cavo collegato all’argano di servizio dentro il tubo da perforare e dentro il corpo amagnetico calettato maschio per poter incamerare una carota della formazione durante la perforazione. E prelevare tale tubo con la carota con l'attrezzatura di pescaggio simile alla precedente portandola in superficie. Si inserisce un nuovo tubo vuoto, If it is required to take a core of perforated material, simply insert a core barrel with the cable connected to the service winch inside the pipe to be drilled and inside the non-magnetic body keyed male to be able to take a core of the formation during drilling. And take this tube with the core with the pick-up equipment similar to the previous one, bringing it to the surface. A new empty tube is inserted,
per iniziare a perforare, e si preleva il tubo pieno; tale operazione può durare anche per tutta la lunghezza perforata. to start drilling, and the full tube is removed; this operation can also last for the entire perforated length.
il sensore di pressione (4) viene anche utilizzato per ricevere le istruzioni dalla superficie e inviarle al computer che si trova posizionato sul fondo del foro. E’ sufficiente che in superficie sia posizionato un trasduttore di pressione collegato ad un pulsatore di pressione sulla linea del fango. the pressure sensor (4) is also used to receive instructions from the surface and send them to the computer located at the bottom of the hole. It is sufficient that a pressure transducer connected to a pressure pulsator on the mud line is positioned on the surface.
Al computer di superficie vengono trasferite le istruzioni e questo, generando e modulando le pulsazioni di pressione nel tubo di mandata, trasmette le istruzioni, attraverso la colonna del fango, al sensore di pressione montato sul computer posizionato sul fondo del foro. The instructions are transferred to the surface computer and this, generating and modulating the pressure pulsations in the delivery pipe, transmits the instructions, through the mud column, to the pressure sensor mounted on the computer located at the bottom of the hole.
A questo punto il computer di fondo agendo sui pattini opportuni spinge lo scalpello fuori dalla verticale quando è necessario per esempio, fare pozzi deviati. At this point the bottom computer, acting on the appropriate skids, pushes the bit out of the vertical when it is necessary, for example, to make deviated wells.
Nello stesso modo, qualora il computer di fondo debba trasmettere le informazioni che vengono dai sensori di fondo foro al computer di superficie, esso agisce sulla valvola pulsatrice che aprendosi e chiudendosi a comando, mette in contatto l’interno del tubo con l’esterno creando delle cadute di pressione (perché il fango non passa più attraverso gli ugelli dello scalpello che strozzano il flusso del fango). Tali cadute di pressione modulate e spaziate nel tempo possono trasmettere un numero importante di informazioni in superficie dove l’altro computer, programmato per leggerle le trasforma in dati a disposizione dell’operatore. Oppure agendo su una valvola modulabile posta all’interno del tubo, si strozza il flusso stesso, creando aumenti programmati e modulati di pressione ottenendo lo stesso risultato. In the same way, if the bottom computer has to transmit the information coming from the bottom hole sensors to the surface computer, it acts on the pulsating valve which, opening and closing on command, puts the inside of the pipe in contact with the outside, creating pressure drops (because the mud no longer passes through the chisel nozzles which choke the flow of mud). These modulated and spaced pressure drops over time can transmit an important number of information on the surface where the other computer, programmed to read it, transforms it into data available to the operator. Or by acting on a modulating valve located inside the tube, the flow itself is throttled, creating programmed and modulated pressure increases, obtaining the same result.
Sistema di funzionamento perforando con aste, aste pesanti, stabilizzatori e scalpello Operation system by drilling with rods, heavy rods, stabilizers and chisel
Nell’altro modo, perforando con le aste e lo scalpello, il sistema funziona nello stesso modo e con la stessa procedura con una sola differenza: che quando si arriva alla profondità desiderata si devono estrarre le aste, le aste pesanti, gli stabilizzatori, tutto il sistema di correttore di verticalità e lo scalpello che comunque si deve tirare fuori per mettere giù i tubi di rivestimento. Ma la correzione della verticalità avviene nello stesso identico modo In the other way, by drilling with the rods and the chisel, the system works in the same way and with the same procedure with only one difference: that when you reach the desired depth you have to extract the rods, the heavy rods, the stabilizers, everything the verticality corrector system and the chisel that you still have to pull out to put down the cladding tubes. But the correction of verticality occurs in the exact same way
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- 2013-04-18 IT IT000015A patent/ITPC20130015A1/en unknown
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