MX2013000020A - Aparato vibratorio radial. - Google Patents

Abstract

Un aparato vibratorio para un montaje en el fondo de un pozo comprende primero y segundo montajes, teniendo cada uno de los montajes arreglos magnéticos alrededor de un eje común, donde una alimentación de fluido u otro medio de accionamiento adecuado produce una rotación relativa entre los montajes, rotación relativa la cual genera una vibración que da como resultado interacciones entre los arreglos magnéticos, produciendo por lo tanto movimiento rectilíneo oscilante de los montajes a lo largo del o paralelo al eje común.

Description

APARATO VIBRATORIO RADIAL CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con un aparato vibratorio y/o de martilleo adecuado para usarse en el fondo de un pozo en una sarta de perforación.

Los ejemplos de uso de ese aparato incluyen, pero no se limitan a, aparatos para usarse en el fondo de un pozo, por ejemplo, martillos, agitadores, tuberías de perforación continuas, liberación de sartas de perforación atascadas, etc. El uso en el fondo del pozo puede ser en cualquier lugar de la sarta.

La presente invención reconoce la ventaja que es proporcionada a la perforación dado que tiene una acción vibratoria o de martilleo colocada como parte de la sarta de perforación (en cualquier lugar en la sarta de perforación - el extremo inferior, la parte media, el extremo inferior, etc. -incluyendo combinaciones) y que tiene parte de la misma sincronizada con la sarta de perforación.

La presente invención contempla la colocación de dos arreglos magnéticos en cualquier número de configuraciones, usando una amplia variedad de formas de imán, para proporcionar el efecto deseado, por lo que, bajo la entrada rotacional del primer arreglo, el segundo. arreglo se hace oscilar axialmente dentro del alojamiento de la herramienta (generalmente tubular) .

En agujeros poco profundos, donde existe muy poca presión en el agujero, pude ser ventajoso contener el movimiento axial dentro de una cámara atmosférica. En agujeros muy profundos, donde la presión del agujero sea significativa (en efecto, esta puede ser de muchos miles de PSI) el uso de sellos dinámicos convencionales para evitar el ingreso de fluido de perforación (el cual contiene arena, partículas de roca, etc.) en la herramienta y la pérdida de sustentación consecuente del arreglo que se mueve axialmente es un desafío significativo.

En nuestra PCT/NZ2005/000329 (publicada como WO2006/065155) describimos el uso de un portalazadera, en cada extremo, arreglos magnéticos, cada uno para interactuar fuera de fase con un arreglo magnético complementario dedicado cuando la lanzadera gira, haciendo por lo tanto que la vibración sea generada axialmente con relación al lanzamiento de la lanzadera con respecto a los arreglos complementarios.

En nuestra PCT/NZ2008/000217 (publicada como WO2009/028964 ) describimos el uso de esas interacciones a lo largo de los extremos de los arreglos magnéticos en el aparato de martilleo de una gran variedad de tipos.

El contenido total de las especificaciones mencionadas anteriormente es incluido por lo tanto como referencia.

La presente invención contempla arreglos magnéticos de polos mezclados, cada uno de los cuales interactúa con los otros arreglos dirigidos hacia dentro y dirigidos hacia fuera de los montajes más hacia fuera y más hacia dentro al menos sustancialmente concéntricos, respectivamente, capaces de girar mutuamente (por ejemplo, como un estator y un rotor) en una forma donde pueden ser logrados movimientos como se describe de manera sustancial aquí posteriormente.

Un objetivo adicional o alternativo es proporcionar un aparato del tipo donde puede existir contenido liquido o intrusión de liquido en algunos o al menos algunos de los espacios entre los arreglos magnéticos de los arreglos dirigidos hacia dentro y dirigidos hacia fuera de los montajes más hacia fuera y más hacia dentro al menos sustancialmente concéntricos, respectivos, capaces de girar mutuamente (por ejemplo, uno de los cuales puede ser considerado el estator y el otro puede ser considerado el rotor, o viceversa) .

Un objetivo más o alternativo es proporcionar un montaje que tiene un tubo de un material permeable al campo magnético (por ejemplo, inconel, titanio) alrededor de arreglos de imanes que se extienden axialmente alrededor de un rotor que se pretende actúe en conjunto con un campo de imanes circundantes fuera del tubo y sin girar con el rotor (es decir de un estator) .

Un objetivo más o alternativo es retransmitir sobre la dislocación axial, causada por la rotación relativa de arreglos dirigidos hacia dentro y dirigidos hacia fuera de los montajes más hacia fuera y más hacia dentro al menos sustancialmente concéntricos, respectivamente capaces de girar mutuamente, para generar una salida vibratoria a pesar de la existencia de un liquido interpuesto entre los arreglos.

Un objetivo más o alternativo es retransmitir sobre la dislocación axial, causada por la rotación de arreglos dirigidos hacia dentro y dirigidos hacia fuera de los montajes más hacia fuera y más hacia dentro al menos sustancialmente concéntricos, respectivamente, capaces de girar mutuamente, para generar una salida vibratoria a pesar de la existencia un material de alta resistividad eléctrica (por ejemplo, inconel, titanio, plásticos, composiciones de fibra de carbono, o similares) , interpuestos o que se interpongan como una cubierta o soporte de uno u otro o ambos arreglos.

La presente invención tiene como un objetivo más o alternativo proporcionar un aparato capaz de proporcionar una salida vibratoria la cual puede lograr la salida con menos partes que aquellos descritos en las especificaciones de patente mencionadas anteriormente.

Un objetivo más o alternativo es proporcionar dos arreglos magnéticos interactuantes de un receptor de accionamiento y un dispositivo de salida vibratorio donde los arreglos dirigidos hacia dentro y dirigidos hacia fuera de los montajes más hacia fuera y más hacia dentro al menos sustancialmente concéntricos respectivos son capaces de girar mutuamente.

Un objetivo más o alternativo es proporcionar dos arreglos magnéticos interactuantes de una unidad de recepción y un dispositivo de salida vibratorio donde los arreglos dirigidos hacia dentro y dirigidos hacia fuera de los montajes más hacia fuera y más hacia dentro al menos sustancialmente concéntricos, respectivamente hacen girar mutuamente la pluralidad de uno o ambos arreglos alternos (o escalonados o variables) tanto circunferencialmente como paralelamente a sus ejes rotacionales relativos.

Un objetivo más de la presente invención es proporcionar un aparato vibratorio al menos parcialmente lleno con fluido capaz de operar en el fondo de un pozo o en otra parte con una diferencia de presión reducida entre el medio ambiente y al menos algunas zonas al interior del aparato. Esa diferencia reducida, por ejemplo de un martillo en el fondo del pozo, obvia la necesidad del sellado a alta presión de una superficie móvil.

Un objetivo más o alternativo de la presente invención es proporcionar un aparato vibratorio que puede ser operado en el fondo de un pozo o en otra parte, el1 cual tiene una instalación mediante la cual puede ser afinado fácilmente por frecuencia en una variedad de formas diferentes .

Un objetivo más o alternativo de la presente invención es proporcionar un aparato vibratorio o aparato de martilleo o aparato oscilante que puede operar efectivamente con tolerancias de fabricación reducidas.

Un objetivo más o alternativo de la presente invención es proporcionar un aparato vibratorio o aparato de martilleo o aparato oscilante que tiene un estator y un rotor que pueden hacer que se muevan de manera oscilante uno con respecto al otro, siendo el accionamiento en al menos una dirección resultado de los arreglos magnéticos que interactúan al menos sustancialmente concéntricos, soportados por cada eje longitudinal común hacia fuera [el cual es el eje rotacional del rotor con relación al estator (o viceversa) ] . El objetivo es preferiblemente también proporcionar la afinación de la salida vibratoria por uno o más medios, como, a manera de ejemplo únicamente, la elección de un miembro para proporcionar un impacto al final de una carrera o proporcionar un limite para la compresión de fluido al final de una carrera.

Un objetivo más o alternativo de la presente invención es proporcionar un aparato vibratorio que puede ser operado en el fondo de un pozo donde exista una trayectoria de flujo a través de un arreglo magnético que contenga un rotor con un fluido que pueda pasar a una zona más hacia abajo del pozo (por ejemplo, hacia fuera de o hacia una herramienta en el fondo del pozo) . Otro objeto es, opcionalmente, hacer que ese fluido después de haber impulsado un PDM, el cual hace girar el rotor con relación a un estator [el cual contiene un arreglo de imanes interactuantes] produzca el lanzamiento como consecuencia de la rotación relativa, alimentando adicionalmente el fondo del pozo.

Un objetivo más o alternativo es proporcionar un flujo separado a través del liquido o fluido (por ejemplo lodo de perforación) y tener un liquido cautivo (por ejemplo un aceite) en un aparato vibratorio para resistir la presión extrema (por ejemplo, en el fondo del pozo) .

Un objetivo más o alternativo de la presente invención es proporcionar un aparato vibratorio donde un estator (con un arreglo magnético) es la "lanzadera" con relación a ambos de (1) un alojamiento, un alojamiento de trépano, una herramienta, un alojamiento de herramienta, o similares y (2) un rotor (con un arreglo magnético) , y es la acción del estator directa o indirectamente sobre al menos una zona de impacto del alojamiento, alojamiento de trépano1, herramienta, alojamiento' de herramienta, o similares la que genera la vibración. Por ejemplo, el aparato puede ser un agitador en el fondo de un pozo o parte de un sistema de tubería de perforación continua.

Un objetivo más o alternativo es transmitir sobre un rotor soportado sobre un arreglo magnético a un estator soportado por el arreglo magnético e interacciones, sobre una zona de interacción anular de la extensión axial de la superposición de arreglos interactuantes próximos, para mover el estator con relación al rotor en direcciones axiales .

Un objetivo más o alternativo es usar esas interacciones como se describen aquí y/o proporcionar arreglos internos y/o externos, rotores, estatores y/o aparatos auxiliares como se describe aquí.

En muchas herramientas para fondo de pozos usadas en ambientes de agujeros o perforaciones a alta presión, cualquier cámara atmosférica es aquella donde sea posible evitar el desafío de sellado de la diferencia de presión expuesta anteriormente. Sin embargo otras herramientas con dinámica (componentes móviles) son de alguna manera; 1. Sujetas a la presión total del agujero por un fluido (lodo de perforación) y están diseñadas para sobrevivir en este ambiente viscoso -abrasivo (por ejemplo, cojinetes lubricados con ' lodo -o arietes accionados con lodo) . 2. 0 el uso de un fluido limpio como el agua (o similar) confinado en una cavidad.

Un objetivo más o alternativo es tener una cavidad llena de fluido, con componentes que se muevan dinámicamente -en un ambiente limpio o sellado.

Un objetivo más o alternativo es minimizar el arrastre de fluido a través del cuerpo de los componentes móviles (arreglo magnético que oscila axialmente) . Para lograr este objetivo es deseable; 1) Tener el arreglo magnético diseñado y montado en una forma óptima (por ejemplo, alineación radial) 2) Tener una porción dispuesta para permitir que el arreglo magnético que oscile actualmente se mueva a través de la columna de fluido con un arrastre mínimo.

Creemos que con esas características es probable que la resistencia reduzca dramáticamente el desempeño de la herramienta o en el peor de los casos atasque hidráulicamente el arreglo magnético que oscila hidráulicamente .

Un objetivo más o alternativo es proporcionar pistones (uno o varios) que compensen la presión.

En la práctica, aunque se hacen todos los esfuerzos por llenar la cavidad del arreglo magnético al 100% con fluido limpio (sin aire atrapado dentro dé la herramienta) , en un cierto grado esta es una tarea imposible y los pistones que compensan la presión dentro del alojamiento de la herramienta pueden resolver cualquier ineficiencia en el llenado.

En la práctica, cualquier aire que sea atrapado dentro de la herramienta será sometido a la presión del agujero. Cuando las burbujas de aire (esencialmente) colapsen bajo la presión del agujero, el pistón de compensación forzará el fluido limpio hacia las cavidades reemplazando el volumen de aire desplazado con fluido limpio.

Por lo tanto proponemos que sea usado un fluido (sustancialmente) no compresible de baja viscosidad para llenar las cavidades internas de la herramienta, siendo el resultado que aunque el fluido disminuya el desempeño de la herramienta en algún grado, eliminará los desafíos de sellado de la diferencia de presión, y se requerirá únicamente un sello del tipo de "limpiaparabrisas" convencionales para evitar que el fluido de perforación entre a la herramienta.

Otros métodos menos deseables para tratar este problema son también; precargar la cámara atmosférica en la superficie con un gas presurizado para igualar parcialmente (o totalmente) la presión del agujero de manera anticipada. - o utilizar el accionamiento de imán esclavizado descrito en nuestra PCT/NZ2011/000057.

Un objetivo más o alternativo es resolver la reacción de interrupción/arranque descrita aquí posteriormente .

Un desarrollo de una herramienta para este objetivo se enfoca sobre el accionamiento de entrada-entre el PDM (u a otra entrada rotacional-como una conexión mecánica desde la superficie) y el martillo magnético. Una de las características únicas del martillo magnético es que genera una reacción de desbaste dentro del mecanismo de accionamiento -es decir que existe una reacción de torsión inducida magnéticamente cuando el arreglo magnético activado rotacionalmente se hace girar "lejos" del arreglo magnético restringido rotacionalmente. En este punto el requerimiento de torsión puede ser significativo. Sin embargo después de unos cuantos grados de movimiento rotacional, el arreglo accionado rotacionalmente acelera entonces hacia el siguiente (polo opuesto) sobre el arreglo restringido rotacionalmente.

Esta acción genera una reacción del tipo de interrupción/arranque en el accionamiento de entrada (PDM- conexión mecánica) , lo cual puede ser útil por las siguientes razones; 1. Atasca momentáneamente la entrada giratoria, afectando por lo tanto negativamente la acción de impacto- no permitiendo por lo tanto que el martillo avance a través de la formación hasta su potencial máximo. 2. Puede causar daño por fatiga al dispositivo de entrada . 3. Puede causar una resonancia torsional indeseable dentro del mecanismo de accionamiento (muy probablemente si es accionado mecánicamente desde la superficie) .

Por lo tanto proponemos que, 1. Un volante mecánico longitudinal estaría alojado entre el accionamiento de entrada (PDM, etc.) y el martillo magnético, o 2. Un volante magnético alojado entre el accionamiento de entrada (PDM, etc.) y el martillo magnético.

El dispositivo preferiblemente (pero no necesariamente) sería usado en conjunto con el martillo magnético. El dispositivo preferiblemente sería alojado dentro de un alojamiento cilindrico.

El volante mecánico, preferiblemente incorporaría una masa giratoria dentro del cuerpo, preferiblemente con una trayectoria de fluido ininterrumpida (para lodo de perforación, etc.) (preferiblemente) a través del volante, para permitir el flujo ininterrumpido hacia el martillo y el trépano.

El volante magnético podría tener un miembro longitudinal giratorio con imanes unidos (incluidos) con polos alternados, esos imanes cuando giran reacciona con cualquiera de; • arreglos magnéticos fijos (los cuales no se mueven axialmente-o rotacionalmente, excepto cuando lo hacen en conjunto con el alojamiento externo) -esos arreglos están 180 grados fuera de fase con los arreglos magnéticos dentro del martillo magnético o, • reaccionan contra los rebordes metálicos dentro del cuerpo circundante -esos rebordes proporcionarían alguna atracción magnética mientras que los recortes entre ellos no.

Cualquier tipo de mecanismo serviría para suavizar el efecto de desbaste genere el martillo magnético y hacer disminuir cualquier efecto negativo.

Otra ventaja de esta herramienta es que el mecanismo de liberación de fluido de perforación es de una naturaleza uniforme y sin restricciones -lo cual limita la caída de presión a través de la herramienta. Esto es importante para maximizar la potencia del fluido hidráulico disponible para el trépano u otra herramienta en el fondo del pozo para limpiar el agujero.

Un aspecto de la invención es un aparato vibratorio de un montaje, capaz de, en uso, proporcionar una salida vibratoria, ya sea en la parte superior o en la parte inferior del pozo, que comprende o incluye el primero y segundo montajes que pueden hacerse que tengan una rotación relativa alrededor de un eje rotacional ("eje común") y como consecuencia asuman una vibración que produzca un movimiento rectilíneo mutuamente oscilante entre los montajes a lo largo de o paralelamente al eje común; donde el primero y segundo montajes tienen cada uno arreglos magnéticos concéntricos en el eje común, aunque alrededor del eje común longitudinalmente al eje común; y en donde las interacciones entre los arreglos magnéticos a través del espacio anular que se extiende longitudinalmente entre ellos, como consecuencia de la rotación relativa, proporciona un accionamiento relativo longitudinalmente del eje común para hacer que la vibración produzca un movimiento rectilíneo oscilante.

Preferiblemente cada arreglo magnético es de imanes, imanes cada uno de los cuales disponen o presenta uno solo de sus polos de manera al menos sustancialmente radial a, o hacia, el espacio anular.

Preferiblemente las interacciones a través de la cara anular que se extiende longitudinalmente son de imanes individuales de cada arreglo, cada uno de los cuales presenta uno solo de sus polos.

Preferiblemente las interacciones a través del espacio anular que se extiende longitudinalmente entre los arreglos magnéticos desde los imanes, cada uno de los cuales tiene al menos un polo presentado de manera sustancialmente radial a, o hacia, el espacio anular, para interactuar de manera proximal a través del espacio anular.

Preferiblemente cada imán de un tipo de polo que se presenta como un solo polo para interactuar de manera proximal a través del espacio anular es de un sitio helicoidal de esos tipos de polos de imanes en su arreglo.

Preferiblemente el espacio anular que se extiende longitudinalmente incluye un fluido.

Opcionalmente el fluido es un liquido.

Preferiblemente una alimentación de fluido u otro dispositivo de accionamiento adecuado para el aparato vibratorio que sea capaz de producir la rotación relativa.

Preferiblemente la alimentación de fluido puede pasar a través del aparato vibratorio.

Preferiblemente el fluido alimentado a un PDM, turbina u otro dispositivo de accionamiento adecuado hace girar el más interno del primero y segundo montajes dado que puede pasar a través del más interno del primero y segundo montajes, estando el más externo de los montajes separado, o de otro modo sin girar con relación a un armazón externo de una sarta de perforación del cual el aparato vibratorio sea parte, para producir la rotación relativa alrededor del eje común.

Preferiblemente el primero y segundo montajes están encerrados en una cámara común.

Preferiblemente la cámara común incluye un liquido.

Opcionalmente se proporciona un dispositivo de accionamiento de arrastre magnético en uno u otro de los montajes, estando ese montaje particular en el recinto que también incluye el otro montaje.

Opcionalmente el primero y segundo montajes están cada uno en una cámara cerrada separada y una o ambas de las cámaras incluye un liquido.

Preferiblemente existe un volante que incluye una entrada de accionamiento rotacional en uno del primero y segundo montajes.

Preferiblemente el volante es un volante mecánico o magnético, un volante magnético en el sentido de que suaviza el efecto de desbaste que en otras circunstancias podría ocurrir.

Preferiblemente el volante se encuentra entre un accionamiento y uno del primero y segundo montajes.

Preferiblemente el dispositivo de accionamiento es un dispositivo de accionamiento . de PD / de turbina/mecánico o eléctrico.

Preferiblemente un líquido interpuesto entre los montajes ayuda, o ayudará a resistir la presión del ambiente en el fondo del pozo.

Preferiblemente el aparato vibratorio es un aparato de martilleo.

Opcionalmente el aparato es usado en conjunto con cualquiera de una o más de las siguientes aplicaciones en el fondo del pozo • Válvulas de desplazamiento • Tapones de ajuste • Tamices de ajuste • Control de arena en tamices • Fresado • Remoción de incrustaciones • Cementado • Muestreo del núcleo • Perforación • Terminado de herramientas clavadas • Aplicaciones de líneas alámbricas • Vibración/oscilación a la sarta de perforación y/o su sarta de perforación unida.

En otro aspecto la invención es un aparato vibratorio como se definió anteriormente cuando se usa en la parte superior de un pozo de un montaje en el fondo del pozo.

En otro aspecto la invención es un aparato vibratorio, ya sea en la parte superior o en la parte inferior del pozo, para ser operado como parte de una sarta de perforación, aparato el cual comprende o incluye un revestimiento alargado. un montaje alargado externo colocado de manera sustancialmente coaxial dentro del revestimiento y restringido contra la rotación, pero no el movimiento rectilíneo longitudinal oscilante, con respecto al revestimiento, teniendo el montaje alargado externo un arreglo de imanes coaxial y longitudinalmente con relación al montaje alargado externo, teniendo cada imán del arreglo un solo polo, ya sea de polos mezclados o no mezclados en el arreglo, orientados hacia dentro, un montaje alargado interno colocado al menos sustancialmente de manera coaxial dentro del montaje alargado externo, estando el montaje alargado interno adaptado para conducir un fluido longitudinalmente de al menos parte del aparato vibratorio y proporcionar un arreglo de imanes coaxial y longitudinalmente, del montaje alargado interno, y al menos sustancialmente dentro, pero separado de, aunque coaxialmente al arreglo del montaje alargado externo, teniendo los imanes del montaje alargado interno cada uno un solo polo, ya sea de polos mezclados o no mezclados en el arreglo, orientados hacia fuera; donde el montaje alargado interno o externo gira bajo la acción de un dispositivo de accionamiento para girar con relación al otro montaje alargado, para producir por lo tanto, un movimiento rectilíneo oscilante relativo entre los montajes alargados interno y externo como resultado de interacciones magnéticas múltiples a través de la separación anular alargada entre los arreglos magnéticos; y donde la rotación relativa y los montajes alargados interno y externo y el movimiento rectilíneo oscilante consecuente proporciona una salida vibratoria del aparato vibratorio; y donde el dispositivo de accionamiento acciona una entrada del cilindro para producir, de manera directa o indirecta, la rotación relativa de los montajes alargados interno y externo, aunque el fluido sea excluido de la separación anular alargada, no obstante esa separación puede contener otro fluido.

Preferiblemente la invención del aparato cuando opera en el fondo del pozo como parte de la sarta de perforación .

Preferiblemente cada imán de un tipo de polo que presenta un solo polo para interactuar proximalmente a través del espacio anular es uno de un sitio helicoidal de esos tipos de polo de imanes en el arreglo.

Preferiblemente el movimiento oscilante es con impacto. En otro aspecto la invención es un aparato vibratorio de montaje en el fondo de un pozo, adecuado para un montaje en el fondo del pozo, capaz de, en uso, proporcionar una salida vibratoria en el fondo del pozo, que comprende o incluye primero y segundo montajes capaces de tener una rotación relativa alrededor de un eje rotacional ("eje común") y como consecuencia asumir una vibración que produzca un movimiento rectilíneo oscilante a lo largo de o paralelo al eje común; donde el primero y segundo montajes tienen cada uno arreglos magnéticos en el eje común, aunque alrededor del eje común y longitudinalmente al eje común; y donde es las interacciones entre los arreglos magnéticos a través del espacio anular que se extiende longitudinalmente entre ellos, es consecuencia de la rotación relativa la que proporciona el accionamiento relativo longitudinalmente del eje común.

Preferiblemente una alimentación de fluido al aparato vibratorio es capaz de producir la rotación relativa.

Preferiblemente la alimentación de fluido puede pasar a través del aparato vibratorio.

Preferiblemente existe o puede existir una alimentación de fluido a un PDM, turbina o equivalente para hacer girar el más interno del primero y segundo montajes al pasar a través del más interno de primero y segundo montajes, estando el más externo de los montajes separado, o en otras circunstancias sin girar con relación a un revestimiento externo de una sarta de perforación de la cual el aparato vibratorio es parte para producir la rotación relativa alrededor del eje común.

Opcionalmente el primero y segundo montajes están encerrados en una cámara común.

Preferiblemente la cámara común incluye un liquido .

Opcionalmente se proporciona un dispositivo de accionamiento de arrastre magnético en otro de los montajes, estando ese montaje particular en un recinto, el cual también incluye el otro montaje.

Opcionalmente el primero y segundo montajes están cada uno en una cámara cerrada y separada y al menos una y preferiblemente ambas de las cámara incluyen un liquido.

Preferiblemente, existe un volante que incluye la entrada de accionamiento rotacional en uno del primero y segundo montajes.

Opcionalmente el volante es un volante mecánico o magnético, un volante magnético en el sentido de que podría ocurrir la suavización el efecto de desbaste en otras circunstancias .

Opcionalmente el volante se encuentra entre un PDM y uno del primero y segundo montajes.

Preferiblemente en el aparato un liquido interpuesto entre los montajes ayuda, o ayudará a resistir la presión del ambiente en el fondo del pozo.

Opcionalmente, el aparato vibratorio es un aparato de martilleo.

En otro aspecto la invención es un aparato vibratorio y/o de martilleo adecuado para usarse en el fondo de un pozo [por ejemplo, como parte de una sarta de perforación, etc., como se mencionó anteriormente], el aparato comprende o incluye un montaje de revestimiento alargado alineado con el eje hacia el fondo del pozo, opcionalmente una herramienta en el extremo del montaje de revestimiento, un primer arreglo magnético colocado para girar cuando el montaje de revestimiento se haga girar, un segundo arreglo magnético soportado para girar con relación al primer arreglo magnético, para proporcionar un movimiento oscilante axial relativo como consecuencia de los arreglos magnéticos interactuantes, opcionalmente el movimiento relativo proporciona impactos en una zona de impacto interna al montaje de revestimiento, opcionalmente un muelle de recuperación de energía para ayudar a revertir el movimiento, un accionamiento de un pdm u otra entrada, teniendo el accionamiento opcionalmente uno o ambos de (i) un elemento de volante y/o (ii) imanes para actuar sobre otros imanes o al menos materiales ferromagnéticos para suavizar cualquier efecto de desbaste sustancial.

Otro aspecto la invención es un aparato vibratorio que depende de la rotación relativa entre soportes para interactuar al menos sustancialmente con los arreglos magnéticos concéntricos para producir un movimiento rectilíneo relativo que puede ser producido como una salida vibratoria (por ejemplo una salida de martilleo u oscilante) ; existiendo un dispositivo de accionamiento para hacer que esa rotación relativa y el aparato (por ejemplo, puede ser el aparato en sí) reciba la energía cinética de algo del movimiento rectilíneo y de este modo la salida vibratoria.

Opcionalmente se aplica uno o más de los siguientes -el ambiente del arreglo magnético es un ambiente fluido -el ambiente fluido tiene por objeto reducir el arrastre los sellos del tipo de "limpiaparabrisas" sellan entre el ambiente fluido y el fluido del ambiente de perforación - el dispositivo de accionamiento es mejorado para incluir características de volante - el dispositivo de accionamiento puede ser un dispositivo de accionamiento magnético esclavizado para permitir la entrada de un sistema magnético que está esclavizado a este, pero en un ambiente diferente, de modo que el sistema magnético esclavizado proporcione una rotación mecánica de uno de los arreglos magnéticos relación al otro. - las interacciones magnéticas fuera de fase a aquellas de los arreglos magnéticos proporcionan [ya sea de imán a imán o de imán a material ferromagnético] una suavización del efecto de desbaste.

Otro aspecto la invención es un aparato vibratorio que depende de la rotación relativa entre los soportes para interactuar con los arreglos magnéticos al menos sustancialmente concéntricos, un arreglo de cada soporte, para producir un movimiento rectilíneo relativo capaz de ser producido como una salida vibratoria (por ejemplo, una salida de martilleo u oscilante) ; existe un dispositivo de accionamiento para hacer que esa rotación relativa y el aparato (por ejemplo, este ser el aparato en si) reciba la energía cinética de al menos algo del movimiento rectilíneo y de este modo la salida vibratoria.

En otro aspecto la invención es un aparato vibratorio que comprende o incluye un aparato para recibir vibraciones (aquí posteriormente el "montaje" del alojamiento sin importar su forma o función puesto que puede ser una herramienta, un trépano, un yunque, una envolvente, un montaje basado en el revestimiento de la sarta de perforación, un alojamiento de trépano, un alojamiento herramienta, etc., un montaje más hacia fuera capaz de oscilar con respecto a al menos parte del montaje del alojamiento para proporcionar vibración (por impacto al final de una carrera, o cada carrera, o pasar de otro modo al menos algo de su energía cinética) al montaje del alojamiento, el montaje más hacia dentro del montaje del alojamiento e interno al montaje más externo que puede ser accionado para girar con relación a ambos del montaje más externo y el montaje del alojamiento; donde cada uno del montaje más hacia fuera y el montaje más hacia dentro tienen ambos el eje de rotación relativo y al menos a lo largo más hacia fuera del eje, un arreglo interactuante de imanes adaptados, tras la rotación relativa para interactuar, un arreglo con el otro, para producir oscilación.

Opcionalmente se aplican uno o más de los siguientes -el ambiente del arreglo magnético es un ambiente fluido - el ambiente fluido tiene como propósito reducir el arrastre los sellos del tipo de "limpiaparabrisas" sellan entre el ambiente fluido y el fluido del ambiente de perforación - el dispositivo de accionamiento es mejorado para incluir características de volante - el dispositivo de accionamiento puede ser un dispositivo de accionamiento magnético esclavizado para permitir la entrada de un sistema magnético que al que este esté esclavizado, pero en un ambiente sellado diferente, de modo que el sistema magnético esclavizado proporcione una rotación mecánica de un arreglo magnético con relación al otro; - las interacciones magnéticas fuera de fase a aquellas del arreglo magnético proporcionan [ya sea de imán a imán o de imán a material ferromagnético] una suavización del efecto de desbaste.

En otro aspecto la invención es un aparato vibratorio que comprende o incluye un aparato para recibir vibración (aquí posteriormente un "montaje de alojamiento" sin importar su forma o función puesto que puede ser un montaje basado en el revestimiento de la sarta de perforación, un alojamiento de trépano, un alojamiento herramienta, etc.,) un montaje de estator capaz de oscilar con respecto a al menos parte del montaje del alojamiento para proporcionar vibración (por impacto al final de una carrera, o cada carrera, o pasar de otro modo al menos algo de su energía cinética) en el montaje del alojamiento, un montaje del rotor dentro del montaje del alojamiento e interno al montaje del estator capaz de ser accionado para girar con relación a ambos del montaje del estator y el montaje del alo amiento; donde cada uno del montaje del estator y el montaje del rotor tiene sobre una zona anular, ambos alrededor del eje del motor y a lo largo y hacia fuera del eje del rotor, un arreglo interactuante de imanes adaptados, de la rotación relativa del montaje del rotor y el montaje del estator, para interactuar, un arreglo con el otro, para producir oscilación.

En un otro aspecto la invención es un aparato vibratorio capaz de proporcionar una salida vibratoria, el aparato comprende o incluye primero y segundo montajes que pueden, por medio de una rotación relativa, alrededor de un eje rotacional asumir una vibración que produzca el movimiento axial relativo oscilante que puede ser producido (por ejemplo en parte del aparato o de otro modo) ; donde el primero y segundo montajes tienen cada uno un arreglo magnético en el eje común y alrededor del eje común y longitudinal común; y donde las interacciones entre los arreglos magnéticos como consecuencia de la rotación relativa proporcionan un dispositivo de accionamiento relativo longitudinal al eje común.

Otro aspecto más de la invención es un aparato vibratorio capaz de proporcionar una salida vibratoria, que comprende o incluye primero y segundo montajes que puede hacerse (por ejemplo preferiblemente por una alimentación de fluido (por ejemplo a un PD ) ] que tengan una rotación relativa alrededor de un eje rotacional ("eje común") y en consecuencia asuman una vibración que produzca un movimiento rectilíneo a lo largo de o paralelo al eje común; donde el primero y segundo montajes tienen cada uno arreglos magnéticos en el eje común alrededor del eje común y longitudinales al eje común; y donde las interacciones entre los arreglos magnéticos son consecuencia de la rotación relativa que proporciona un dispositivo de accionamiento relativo longitudinal al eje común.

En otro aspecto más la invención es un montaje de martilleo o aparato de martilleo en el fondo de un pozo que tiene un estator, un rotor y al menos un alojamiento de la parte (por ejemplo un montaje de alojamiento como se definió anteriormente) para ambos del estator y el rotor; donde el estator depende de o puede (i) moverse de manera oscilante en el alojamiento y (ii) hacerse que se mueva axialmente con relación al eje de oscilación, al menos en un dirección axial, para proporcionar un efecto de martilleo u oscilante a o sobre el alojamiento [o una estructura que dependa del mismo] ; y donde la oscilación del estator con relación al alojamiento es consecuencia de la rotación relativa del rotor y la rotación relativa del eje del estator, teniendo cada uno su arreglo tanto longitudinalmente a la rotación relativa del eje como abarcando el eje rotacional, y siendo capaz de interactuar con el otro arreglo para proporcionar oscilación en la rotación relativa.

En otro aspecto la invención es un aparato vibratorio que depende de un estator en forma de un esclavo, circundante o equivalente de un rotor; donde el estator puede moverse de manera oscilante y puede hacerse que se mueva de manera axial con relación al eje de oscilación, al menos en una dirección axial, para proporcionar un efecto de martilleo, un efecto oscilante u otro efecto de salida vibratoria como consecuencia de la rotación relativa del arreglo magnético dirigido hacia dentro al menos sustancialmente coaxial y el arreglo magnético dirigido hacia fuera, alrededor de sus ejes del estator y rotor, respectivamente.

En otro aspecto más la invención es un montaje de martillo o agitador en el fondo del pozo que depende del efecto de martilleo u oscilante de la rotación relativa entre arreglos magnéticos al menos sustancialmente coaxiales, cada uno de los cuales se extiende como un arreglo mutuamente concéntrico longitudinal de pero fuera del eje rotacional relativo, existiendo (i) un arreglo magnético de martillo, siendo ese martillo un estator que puede oscilar dentro de la sarta de perforación, y (ii) un arreglo magnético de un rotor dentro del estator, para proporcionar un accionamiento longitudinal del martillo.

En otro aspecto, la invención es un aparato vibratorio de un tipo capaz de producir vibración como consecuencia de la oscilación axial relativa entre un estator y un rotor, comprendiendo o incluyendo el aparato un estator divido para oscilar dentro de al menos un revestimiento o alojamiento parcial como consecuencia de la rotación relativa entre un rotor y el estator sobre un eje rotacional al menos sustancialmente paralelo al sitio de oscilación; en donde (I) como el estator, existe al menos (a) un elemento que rodea el rotor (b) imanes de estator soportados directa o indirectamente como parte del elemento circundante y arreglado tanto longitudinal como circunferencialmente alrededor del rotor, (II) como el rotor, existen al menos (i) un dispositivo de accionamiento giratorio montado en un eje que se extiende a través de la zona de los imanes del estator, siendo el dispositivo de accionamiento capaz de producir la rotación relativa entre el rotor y el estator, y (ii) imanes de rotor soportados como parte del montaje del eje y arreglados tanto longitudinal como al menos de manera sustancialmente circunferencial.

La invención en otro aspecto es el uso de un arreglo magnético sustancialmente periférico protegido o no protegido de un rotor montado de manera giratoria para accionar, axialmente al eje rotacional, un estator que tiene un arreglo magnético circundante complementario para proporcionar por lo tanto (con o sin golpeo por el estator o una extensión del mismo) una salida vibratoria, de martilleo y/o oscilante generalmente o al aparato con relación al cual gira el rotor.

En otro aspecto la invención es un rotor, y/o un estator y/o un aparato para acomodar tanto el rotor y como el estator, todo el aparato vibratorio como se describe aquí .

En otro aspecto la invención es un aparato vibratorio que comprende o incluye un miembro o montaje externo, un miembro o montaje intermedio capaz de oscilar al interior de y con relación al miembro o montaje externo y pasar energía cinética de su movimiento de lanzamiento longitudinal a su carrera hacia el miembro o montaje externo, y un miembro o montaje interno capaz de girar sobre un eje rotacional que surge de su asociación con el miembro o montaje externo y bajo un dispositivo de accionamiento, como el eje rotacional que pasa a través del miembro o montaje intermedio; donde cada uno de los miembros y/o montaje (montajes) intermedio e interno (por ejemplo un estator y rotor respectivamente) tiene arreglos magnéticos sustancialmente concéntricos que se extienden longitudinalmente con respecto al eje rotacional; y donde la rotación relativa de los arreglos produce el movimiento oscilante del miembro o montaje intermedio con relación a los miembros y/o montajes (montajes internos y externos) .

En los aspectos mencionados anteriormente preferiblemente el arreglo es tal que el miembro intermedio o estator con un arreglo magnético puede oscilar en una dirección longitudinal de una zona de interacción sustancialmente tubular.

Preferiblemente el miembro intermedio es un estator y actúa como un martillo que golpea sobre una zona de impacto preferiblemente soportada por el miembro o montaje externo o el alojamiento. Podría ser al contrario- (el estator podría hacerse girar y el rotor podría hacerse volar) .

Preferiblemente la zona de impacto es definida por una estructura que puede variar para limitar la posible carrera en al menos la dirección que cause un impacto.

Preferiblemente existe una placa de interrupción en el otro extremo de la carrera. Opcionalmente un extremo de la placa de interrupción proporcionada en la carrera hacia arriba puede tener un mecanismo de rebobinado insertado (es decir entre el estator y esa placa de interrupción) como se describe sustancialmente aquí.

Preferiblemente el miembro o montaje interno como el rotor o el montaje que hace las veces de rotor soporta sobre una zona anular longitudinal al eje rotacional del rotor un arreglo de imanes permanentes.

Cada uno de los dos arreglos puede ser de la misma polaridad pero arreglados de tal manera para proporcionar un movimiento sustancialmente como se describe aquí posteriormente con referencia a los dibujos.

En algunos aspectos pueden ser usados polos mezclados. Cualquiera que sea la forma o arreglo de la polaridad dentro de cada arreglo magnético y/o entre los arreglos magnéticos, preferiblemente el arreglo magnético es tal que existe un accionamiento axial referido aquí (por ejemplo con referencia a los dibujos) como si surgiera simplemente de la rotación relativa.

Un arreglo simple puede ser que por cada arreglo exista una alternancia de polaridad tanto circunferencial como paralela al eje de rotación relativa. Esto puede proporcionar la intersección de los sitios helicoidales de imanes de N polos individuales interpuestos por sitios helicoidales igualmente intersectados de imanes de polo S individuales. Por supuesto los arreglos híbridos también pueden funcionar como los arreglos de diferentes totales.

Como se mencionó los imanes permanentes utilizados pueden ser de cualquier de tipo descrito en las especificaciones de patentes mencionadas anteriormente.

Preferiblemente el rotor o arreglo magnético del miembro interno es rodeado al menos por un revestimiento tubular de otro tipo de material que no evite la interacción entre los dos arreglos magnéticos. Un ejemplo es un tubo de metal como de inconel o titanio. Existen otros ejemplos incluyendo una extensa gama de materiales no metálicos, asi como otras aleaciones.

Preferiblemente el aparato vibratorio es uno que tiene al menos uno de dos sistemas de fluidos adaptados (i) un sistema para mantener cautivo un liquido contenido (aunque puede requerirse que se mueva) por ejemplo, desplazamiento de liquido alrededor y (ii) un sistema que permita un flujo a través del liquido (por ejemplo liquido de accionamiento PDM, y/o lodo de perforación) .

Preferiblemente el rotor o miembro o montaje interno tiene ejes y existe un pasaje a través del eje geométrico del eje por el que el fluido puede pasar a través del montaje del rotor (por ejemplo en el caso de una herramienta en el fondo de un pozo de un PDM que pueda hacer girar el eje directa o indirectamente) y de ahí hacia abajo o hacia fuera, un trépano o herramienta cortada por un revestimiento tubular el cual es el miembro externo o parte del montaje de alojamiento.

Existen o pueden existir dos sistemas de fluido independientes de la presente invención.

Existe una trayectoria de fluido de un sistema fluido proporcionada a través del centro del rotor, por ejemplo de un fluido suministrado desde el exterior (por ejemplo, podría ser usado lodo de perforación para impulsar un PDM que fluya hacia abajo hacia el trépano o herramienta para desplazar cortes mientras opere, etc.).

El segundo sistema de fluido proporciona una trayectoria de desplazamiento de fluido para un liquido cautivo o contenido (por ejemplo un petróleo ligero o composición acuosa) . Este líquido contenido es desplazado alrededor de y entre los arreglos magnéticos por la actividad de los arreglos magnéticos (por ejemplo con relación al lanzamiento y movimiento rotacional) .

El líquido cautivo puede simplemente lubricar entre los arreglos magnéticos relativamente giratorios, o entre una cubierta de un arreglo y el otro arreglo, o entre una cubierta de cada arreglo.

Puede proporcionarse una trayectoria de desplazamiento para mantener el líquido cautivo para bloquear los movimientos axiales relativos.

El experto en la técnica apreciará como un ambiente cargado con un liquido en lugar de contenido gaseoso desafia menos a cualquier sello de lo que pueda desearse para el mecanismo. La interacción magnética es hacia fuera y hacia dentro a través de una zona anular que se extiende longitudinalmente, protegida por protecciones no magnéticas. Cualquier presencia de liquido en esa zona no es significativamente dañina para la acción de lanzamiento. Se proporciona una perforación suficiente para permitir una carrera suficiente y una transferencia efectiva de energía cinética, puede ser utilizada cualquier trayectoria de flujo adecuada, etc. Además pueden tomarse medidas para asegurar que exista alguna lubricación entre el arreglo magnético externo y el arreglo magnético protegido del rotor para reducir la diferencia de presión o proporcionar cualquiera de las ventajas descritas aquí posteriormente .

Opcionalmente se aplica uno o más de los siguientes - el ambiente de los arreglos magnéticos es un ambiente fluido - el ambiente fluido tiene como propósito reducir el arrastre los sellos del tipo de "limpiaparabrisas" sellan entre el ambiente fluido y el fluido del ambiente de perforación el dispositivo de accionamiento es mejorado para incluir características de volante - el dispositivo de accionamiento puede ser un dispositivo de accionamiento magnético esclavizado para permitir la entrada de un sistema magnético al cual está esclavizado este, pero en un ambiente sellado diferente, el sistema magnético esclavizado proporciona una rotación mecánica de los arreglos magnéticos con relación a otros; - las interacciones magnéticas fuera de fase a aquellas de los arreglos magnéticos proporcionan [ya sea imán a imán o de imán a material ferromagnético] una suavización del efecto de desbaste.

Un dispositivo de la presente invención puede ser colocado encima y no debajo de la fuente de energía rotacional.

Un dispositivo de la presente invención puede ser usado (pero sin limitarse a) en conjunto con las siguientes aplicaciones en el fondo de un pozo; Válvulas de desplazamiento Tapones de ajuste Tamices de ajuste Control de arena en los tamices Fresado Remoción de incrustaciones Cementado Muestreo del núcleo Perforación Terminado de herramientas clavadas Aplicaciones de líneas alámbricas Vibración/oscilación hacia la cadena de perforación y/o herramientas conectadas a la sarta de perforación.

Un dispositivo de la presente invención puede ser tal que la fuente de energía tenga una salida rotacional doble permitiendo por lo tanto que el dispositivo vibratorio sea ubicado encima de la fuente de energía rotacional rotación alguna otra herramienta (por ejemplo, un trepando/herramienta de fresado, etc.) sea colocada debajo de la fuente de energía.

Como se usan aquí los términos "arreglo magnético" o "arreglos de imanes" (o variaciones de aquellos términos) incluyen cualquier material magnético permanente arreglado como imanes al menos sustancialmente discretos o como una línea (fusionada o de otro tipo) de imanes oblicuas al eje común del rotor/estator.

Los materiales pueden ser seleccionados de imanes permanentes (particularmente imanes del tipo de tierras raras de alta densidad magnética, por ejemplo imanes de neodimio, como aquellos de NdFeB, pueden ser estables a 190 °C y magnéticos de samario-cobalto (FmCo) los cuales pueden ser usados hasta 400°C) .

Pueden ser usadas otras formas de imanes incluyendo aquellas de imanes que puedan ser desarrolladas en el futuro.

Pueden ser usadas muchas otras disposiciones de arreglos del mismo polo, de polos diferentes o polos mezclados por uno otro, o ambos, del estator y el rotor.

Como se usa aquí el término "(s)" después de un singular significa una o ambas de las formas singulares o plural.

Como se usa aquí, el término "y/o" significa "y" o "o". En algunas circunstancias puede significar ambos.

También puede decirse que esta invención consiste ampliamente de las partes, elementos y características referidas o indicadas en la especificación de la solicitud, individual o colectivamente, y cualquiera o todas la combinaciones de cualquiera o más de las partes, elementos o características, y donde sean mencionados enteros específicos aquí que tengan equivalentes conocidos en la técnica con los cuales se relacione esta invención, aquellos equivalentes se consideran incorporados aquí como si se expusieran individualmente.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Ahora será descrita una forma preferida de la presente invención con referencia a las Figuras acompañantes en las cuales La figura 1 muestra como referencia un aparato de en el fondo del pozo, un ejemplo de uso únicamente, en corte a través del eje común longitudinal de rotación relativa (a) el rotor y (b) el montaje del rotor/estator separado del alojamiento de la herramienta, un eje del rotor puede hacerse girar con relación al estator el alojamiento para proporcionar por lo tanto una rotación relativa entre los arreglos de imanes que pueden interactuar, y como consecuencia, producir el movimiento axial relativo.

La Figura 1A muestra una trayectoria de flujo, con mayor detalle, de la región "B" de la figura 1, Las Figuras 2A a 2B muestran respectivamente, como si estuvieran arregladas alrededor de un conjunto debajo de un cilindro (y sin protección sobre los imanes) hileras opcionalmente oblicuas de imanes discretos que pueden ser arregladas, si se desea, en conjuntos opcionales sobre el rotor, y una mitad cortada únicamente de lo que se muestra en la Figura 2A respaldada por una vista interna de la lanzadera seccionada, que muestra disposición óptima de los imanes discretos de la lanzadera (opcionalmente en cualquier arreglo complementario o efectivo) , Las figuras 3A a 3E muestran {como una explicación en dos dimensiones en oposición a tres dimensiones) cómo un arreglo magnético soportado durante la rotación interactúa con el otro arreglo magnético soportado por lo que, cuando se aplanan ocasionalmente hacia dos dimensiones, como se muestra, asume un movimiento sustancialmente sinusoidal de un arreglo con relación al otro, Las Figuras 4A a 4E en una forma similar a la de las figuras 3A a 3E, muestran cómo los arreglos pueden ser modificados para afectar el desempeño como se describe aqui posteriormente, y La Figura 5 muestra (como dos partes) un montaje preferido que incorpora las características de la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Las figuras 2A a 4E dan una descripción simple de las diferentes polaridades. Por ejemplo los imanes con una sola raya transversal pueden ser considerados como los polos S y los imanes con dos rayas transversales como los polos N, o viceversa.

Una forma preferida de la presente invención se muestra en las figuras 1 y 5 donde existe un componente de alojamiento o revestimiento del tipo tubular 1 (por ejemplo del tipo de la sarta de perforación) adaptado para contener el miembro de alojamiento de la herramienta alineado 2, el cual a su vez opcionalmente puede contener una herramienta 3. La herramienta mostrada como 3 es un trépano que puede ser colocado en cualquier forma conocida.

Soportado por el cuerpo o alojamiento externo 1 y separado con relación a este se encuentra el cuerpo de un estator 4. Este cuerpo 4 contiene imanes de estator 5 del arreglo externo.

Esta lanzadera como estator (es decir que no se pretende que gire con relación al otro miembro 1) puede oscilar de izquierda a derecha con respecto a la figura 1, impactando por lo tanto sobre un miembro con extremo 6 con la cara de impacto 7 de la lanzadera de estator 4. En la otra dirección, preferiblemente no existe impacto sobre, por ejemplo, el tome extremo superior 8. A este respecto preferiblemente existe un contrarrebobinador como se describe en nuestra PCT/NZ2011/000084.

Se apreciará que la presente invención no necesita utilizar este contrarrebobinador para operar de modo que el impacto de la lanzadera sea directamente sobre un tope extremo que pueda ser proporcionado en lugar del contrarrebobinador. En modalidades adicionales se apreciará que el choque del impacto proporcionado por la lanzadera puede ser justo encima del orificio o justo debajo del pozo .

Como puede observarse, un PDM (no mostrado) impulsar la región extrema superior (directa o indirectamente) del rotor con el eje 10 para permitir por lo tanto que el fluido entre en 11 y pase hacia abajo vía la porción 12 a través del trépano y hacia fuera del trépano en 13.

Puede disponerse que el rotor sea formado en gran medida de un solo material. El rotor incluye los arreglos magnéticos internos mostrados como 1 .

Preferiblemente es proporcionado un miembro tubular de, por ejemplo, un material permeable al campo magnético (por ejemplo inconel u otros) 16 para asegurar la integridad del arreglo magnético giratorio del rotor.

Como puede observarse, sin embargo pueden existir orificios múltiples para permitir que el fluido fluya a través, entre el estator y el cuerpo externo. A este respecto obsérvese la trayectoria de flujo mostrada en la figura 1A como 17.

En los dibujos considérense las polaridades como diferentes de acuerdo al rayado transversal de los imanes en cada uno de los arreglos. Considérese una cubierta transparente al flujo magnético de cada uno, una para girar con el montaje interno y una para girar con el montaje externo. Considérese una cámara (por ejemplo, la cámara anular) o una película (película anular) de un líquido (por ejemplo, petróleo o aceite) entre las cubiertas y con cualquier líquido reunido en cada región extrema siendo capaz de moverse (chapotear) [por ejemplo, vía una trayectoria] para no bloquear la oscilación antes una salida vibratoria.

También considérese el revestimiento del arreglo externo sobre su exterior (por ejemplo, con un material que contenga el campo magnético, por ejemplo ferroso) y similar en cualquier parte también para evitar trayectorias de flujo magnético.

Se espera que exista una reducción sustancial (por ejemplo, en la modalidad descrita en la reducción de hasta el 80%) requerida para montar la presente invención sobre aquellos martillos de nuestras especificaciones de patente anteriores con un submontaje de dos partes esperado haciendo simple su colocación del montaje. Con menos partes, la presente invención será más barata de fabricar y montar con un incremento subsecuente en la conflabilidad debido a la disminución del número de partes y submontajes.

Debido a que la sección de martillo de la presente invención, tiene la capacidad de ser inundada con un fluido cautivo de modo que se logre igualar la presión con el ambiente en el fondo del pozo en el cual una modalidad preferida de la presente invención operará, se espera que no exista un limite potencial para la presión a la que el martillo pueda operar. En la práctica, se contempla que el factor limitante al cual el martillo pueda operar, será determinado por el material del cual sea construido el martillo.

Las opciones para los arreglos magnéticos interactuantes incluyen: los arreglos magnéticos interactuantes son colocados concéntricamente (como por ejemplo con arreglos cilindricos sustancialmente internos y externos) para interactuar sobre la separación radial, o - los arreglos magnéticos interactuantes son colocados sobre el mismo circulo (pero separados axialmente) para interactuar sobre la separación axial, los arreglos magnéticos interactuantes no necesitan girar 360 grados para lograr un efecto de lanzamiento, también se contempló una rotación parcial para lograr el lanzamiento requerido, el mismo lanzamiento podría ser logrado arreglando lo arreglos magnéticos interactuantes en varias combinaciones o patrones.

Para esa interacción del arreglo interno y externo, la frecuencia y amplitud de lanzamiento puede ser alterada por cualquiera de uno o más de los siguientes [ya sea en combinación o no (por ejemplo, del martillo con su arreglo magnético con relación a otro arreglo magnético) ] : - si los arreglos magnéticos no son cambiados, más energía de entrada para incrementar la diferencia en la rotación relativa reduce la amplitud de movimiento relativo axial en favor de un incremento de la frecuencia del movimiento, y/o - si el arreglo magnético incrementa la potencia, puede existir un incremento en la amplitud del movimiento relativo axial a la misma frecuencia de movimiento, y/o - si se desea extender la duración axial de cada interacción magnética (por ejemplo por algún agrupamiento de imanes de la misma polaridad sobre zonas que se extiendan axialmente) , esto puede efectuarse incrementando la amplitud de movimiento axial relativo.

A manera de ejemplo las figuras 3A a 3E muestran para ambos arreglos interno y externo regularmente en el conjunto de polos, siendo el doble rayado transversal, digamos, N y el rayado simple transversal, siendo S.

A manera de ejemplo las figuras 4A a 4E, usando la misma descripción de N más oscura/S más clara, muestran apareamientos de NN y SS sobre ambas arreglos en la dirección axial.

Como consecuencia los arreglos de imanes se arreglan radialmente dentro de la sección de martillo de la presente invención, el martillo es más mecánicamente robusto y el diámetro efectivo del martillo se redujo significativamente. Esto conduce a un número de ventajas sobre nuestros martillos anteriores incluyendo: un martillo más pequeño con las salida de potencia equivalente a través de un incremento en la densidad de potencia por metro lineal para cualquier sección transversal fija, y - la tolerancia de fabricación se ha reducido significativamente .

El aparato puede ser utilizado como un dispositivo vibratorio (por ejemplo, no necesariamente como un martillo en una herramienta) .

El aparato puede proporcionar vibraciones para un tipo de bobina continua en el fondo del pozo y otra aplicación.

Los usos adicionales de la presente invención incluyen : - liberar equipo atascado en el fondo del pozo, - Perforación, - Vibración/oscilación de la sarta de perforación o herramientas conectada a la sarta de perforación, - Generación de impacto sísmico, - Minimización de la fricción en aplicaciones de alcance extendido en el fondo del pozo, - Aplicaciones de cementado en el fondo del pozo, con vibración - Tamices de pozo para impactar grava debido al flujo único a través del diseño.

Cuando se use con o en una sarta de perforación y/o una bobina continua el dispositivo vibratorio puede ser colocado en cualquier parte en la bobina de la sarta de perforación, con la opción de ser proporcionadas unidades múltiples .

Se apreciará que en la fabricación de la presente invención, los imanes pueden ser colocados en un material amortiguador, como un gel, dentro de un orificio perforado en la lanzadera y cuerpos de revestimiento, evitando de este modo la colisión de los imanes y permitiendo el reemplazo posterior de imanes debido a rupturas.

La presente invención puede ser afinada en cuanto a su frecuencia por cualquiera de o una combinación de los espacios en los extremos, y/o alterando la liberación de lodo desde las bombas de superficie.

La figura 5 muestra una variación del aparato donde existe un montaje de revestimiento 17 (siendo la zona 18 la parte superior común de la figura 5 hasta la parte inferior de la figura 5) .

En este arreglo existe muelle de recuperación de energía 19 encima de los arreglos magnéticos interactuantes 20 y 21, cada uno interactuando como se describió anteriormente para las otras modalidades.

Preferiblemente el arreglo magnético externo es un montaje 22 conectado al montaje de revestimiento pero capaz de oscilar (por ejemplo aproximadamente 16 mm) para proporcionar un efecto en la zona de impacto 23.

La herramienta 24 puede ser cualquier herramienta preferiblemente alimentada por lodo de perforación via el conducto central 25. Ese lodo de perforación encima de la sarta de perforación puede ya haber sido usado para impulsar un pdm.

Las interacciones del arreglo magnético son en un liquido de bajo arrastre para permitir un mejor sellado. Los orificios de 26 pueden permitir que el liquido chapotee lo suficiente para evitar el bloqueo.

Pueden ser usados otros fluidos (por ejemplo liquido o fluido que compense la presión de baja viscosidad 27) . Los cojinetes y/o muelles (usados para aislar los cojinetes contra el impacto o choque) mostrados como 29 y 28 respectivamente pueden estar en un ambiente lleno de aceite lubricante 30 rodeado por pistones compensadores de presión 31.

El aparato descrito brevemente en lo anterior puede ser usado en un número diferente de aplicaciones-y especialmente las siguientes herramientas en el fondo del pozo-pero algunos expertos en la técnica apreciarán que los siguientes ejemplos son una lista no exhaustiva.

En una primera aplicación, el arreglo matriz magnético parcialmente oscilante puede impactar contra el cuerpo de la herramienta -transmitiendo por lo tanto un choque de alta energía al trépano. Este tipo de impacto ha mostrado ser benéfico cuando se perforan formaciones rocosas, donde el impacto es de fuerza suficiente para hacer que la roca falle.

El trépano usado en este tipo de aplicación puede ser un trépano descrito de "martillo" de cuerpo fijo o preferiblemente un trépano híbrido de la solicitud de patente NZ 588092/589004 (US61/344883) .

Esta herramienta preferiblemente será clocada en el extremo inferior de la sarta de perforación-aunque existen situaciones donde puede ser usado al inicio de la sarta de perforación (como un martillo superior que aplique impacto al trépano-vía una longitud de la sarta de perforación) . De manera alternativa podría ser usado un trépano dentro de la sarta de perforación y usado como una herramienta de choque (tijeras de perforación) para ayudar a la remoción del tubo o revestimiento atascado.

Esta herramienta puede ser usada en conjunto con el volante previamente mencionado.

Otro ejemplo de cómo puede ser usado el aparato magnético es de acuerdo con nuestro sistema de artillo de muestreo de núcleo recuperable de linea alámbrica véase la ¦PCT/NZ2011/000056) por lo que el martillo puede ser de naturaleza magnética. El trépano usado en este tipo de aplicación puede ser trépano de núcleo de diamante de cuerpo fijo o preferiblemente un trépano híbrido (véase la NZ588092/589004 como se refirió anteriormente) .

Esta herramienta es usada preferiblemente en el extremo inferior de una sarta de perforación.

Esta herramienta puede ser utilizada en conjunto con el volante previamente mencionado.

En otro ejemplo más de cómo puede ser usado este aparato magnético es uno similar al dispositivo de martilleo previamente mencionado para penetrar roca -sin embargo en este ejemplo existe dos entradas mecánicas.

Dos varillas de perforación (una dentro de la otra) se hacen girar (preferiblemente) de manera independiente entre sí desde un aparato de accionamiento montado en la superficie. La varilla interna es usada para hacer girar el arreglo magnético accionado rotacionalmente -haciendo que el segundo arreglo magnético que se mueve axialmente martillee contra el cuerpo de la herramienta y el trépano, el segundo arreglo magnético que oscila axialmente se hace girar de manera sincronizada con la varilla de perforación externa. La rotación de la varilla de perforación externa también controla la fuerza aplicada al trépano y es usada para controlar la velocidad rotacional del trépano, requerida para permitir que el trépano gire y martillee roca fresca.

El trépano usado en este tipo de aplicación puede ser un trépano del tipo de "martillo" de cuerpo fijo o preferiblemente una trépano híbrido (véase la NZ588092/589004 como se refirió anteriormente) , o cualquier tipo de trépano compatible como un trépano de cono giratorio.

Esta herramienta es usada preferiblemente en el extremo inferior de una sarta de perforación.

Esta herramienta puede ser usada en conjunto con el volante previamente mencionado.

Todos los ejemplos mencionados anteriormente de este dispositivo tienen algunos o todos de los siguientes atributos; 1. Preferiblemente usados con un fluido de baja viscosidad para minimizar problemas de sellado de diferencia de presión alta. 2. Pueden usar cualquier arreglo magnético que induzca un movimiento oscilante axial, cuando sean "excitados" por un arreglo magnético giratorio -en realidad pueden ser usados imanes de cualquier forma. 3. El término imán -preferiblemente se refiere a cualquier imán que use los llamados componentes de tierras raras, pero también podrían ser superconductores. 4. Pueden usar un mecanismo de recopilación (por ejemplo, muelle) para minimizar el choque indeseable y para reutilizar la energía cinética que en otra circunstancias podría perderse. 5. Todos pueden/o no tener las trayectorias de fluido descritas anteriormente, lo que permite que los arreglos magnéticos que se mueven axialmente oscilen a través de la película de fluido con pérdidas de fuerza mínimas . 6. Todos pueden/o no usar pistones de compensación de presión. 7. Todos los imanes mantenidos, dentro de ambos grupos giratorios de imanes y los arreglos magnéticos que giren axialmente están preferiblemente "alojados" dentro de materiales de alta resistividad eléctrica (por ejemplo, Inconel, Monel, titanio, acero inoxidable austenítico, fibra de carburo, etc.) 8. Una entrada giratoria adecuada (por ejemplo, PDM, turbina de perforación-eléctrica, neumática, hidráulica o de otro tipo) es proporcionada para hacer girar el arreglo magnético activado rotacionalmente . 9. Todos preferiblemente tienen al menos uno de los arreglos magnéticos girando de manera sincronizada con la sarta de perforación. 10. Todos requieren preferiblemente una conexión dividida (o similar) que conecten de manera sincronizada el arreglo magnético oscilante axialmente al cuerpo externo (y por extensión a la sarta de perforación) y permita que ocurra la acción oscilante bajo la influencia del arreglo magnética rotacional. 11. Todos los dispositivos anteriores pueden ser usados con un volante mecánico o magnético.

Claims (26)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato vibratorio de un montaje, capaz de, en uso, proporcionar una salida vibratoria ya sea en la parte superior de un pozo, o en el fondo de un pozo, el aparato se caracteriza porque comprende o incluye primero y segundo montajes capaces de tener una rotación relativa alrededor de un eje rotacional ("eje común") y como consecuencia asumir una vibración que produzca un movimiento rectilíneo oscilante mutuamente entre los montajes a lo largo de o paralelos al eje común; donde el primero y segundo montajes tienen cada uno arreglos magnéticos concéntricos en el eje común aunque alrededor del eje común longitudinalmente al eje común; donde el primero y segundo montajes tienen en común entre ellos, sobre al menos su movimiento rectilíneo relativo de arreglos magnéticos superpuestos, un espacio que se extiende longitudinalmente alrededor del arreglo magnético del montaje más interno y hacia dentro del arreglo magnético del montaje más externo; es la interacción de los arreglos magnéticos a través del espacio anular que se extiende longitudinalmente entre ellos, como consecuencia de la rotación relativa, la que proporciona un accionamiento relativo longitudinalmente al eje común para producir la vibración que causa el movimiento rectilíneo oscilante .

2. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cada arreglo magnético es de imanes, imanes los cuales disponen o presentan uno solo de sus polos de manera al menos sustancialmente radial a, o hacia, el espacio anular.

3. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque las interacciones a través de la cara anular que se extiende longitudinalmente es de imanes individuales de cada arreglo, cada uno de los cuales presenta uno solo de sus polos .

4. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las interacciones a través del espacio anular que se extiende longitudinalmente entre los arreglos magnéticos es de imanes, cada uno de los cuales tiene al menos un polo presentado de manera sustancialmente radial a, o hacia, el espacio anular, para interactuar de manera proximal a través del espacio anular.

5. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque cada imán de un tipo de polo que presenta un solo polo para interactuar de manera proximal a través del espacio anular es de un sitio helicoidal de ese tipo de polos de imanes en su arreglo.

6. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el espacio anular que se extiende longitudinalmente incluye un fluido.

7. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el fluido es un liquido.

8. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque una alimentación de fluido u otro accionamiento adecuado al aparato vibratorio es capaz de producir la rotación relativa.

9. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la alimentación de fluido puede pasar a través del aparato vibratorio.

10. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 8 o 9, caracterizado porque una alimentación de fluido hacia un PDM, turbina u otro accionamiento adecuado hace girar la parte más interna del primero y segundo montajes, de modo que puede pasar a través del más interno del primero y segundo montajes, estando el montaje más externo dividido a, o en otras circunstancias no giratorio con relación a, un revestimiento externo de una sarta de perforación de la cual el aparato vibratorio es parte para producir la rotación relativa alrededor del eje común .

11. El aparato vibratorio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el primero y segundo montajes están encerrados en una -cámara común.

12. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la cámara común incluye un líquido.

13. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 11 o 12, caracterizado porque está provisto con un dispositivo de accionamiento de arrastre magnético para uno u otro de los montajes, estando ese montaje particular en un recinto el cual también incluye el otro montaje .

1 . El aparato vibratorio de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el primero y segundo montajes están cada uno en una cámara cerrada separada y una o ambas de las cámaras incluye un líquido.

15. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque tiene un volante que incluye entrada de accionamiento rotacional para uno del primero y segundo montajes.

16. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el volante es un volante mecánico o magnético, un volante magnético en el sentido de que suaviza el efecto de desbaste que en otras circunstancias podría ocurrir.

17. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado porque el volante se encuentra entre un dispositivo de accionamiento y uno del primero y segundo montajes.

18. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el dispositivo de accionamiento es un hacinamiento PDM/de turbina/mecánico o eléctrico.

19. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el liquido interpuesto entre los montajes ayuda, o ayudará a resistir la presión ambiente en el fondo del pozo.

20. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque es un aparato de martilleo .

21. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque es usado en conjunto con cualquiera de una de las siguientes aplicaciones en el fondo del pozo • Válvulas de desplazamiento • Tapones de ajuste • Tamices de ajuste • Control de arena en los tamices • Fresado • Remoción de incrustaciones • Cementado • Muestreo del núcleo • Perforación • Terminado de herramientas clavadas • Aplicaciones de linea alámbrica • Vibración/oscilación a la sarta de perforación y/o su sarta de perforación unida.

22. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se usa en la parte superior del pozo de un montaje o en el fondo del pozo.

23. Un aparato vibratorio, ya sea en la parte superior o en la parte inferior del pozo, para ser operado como parte de una sarta de perforación, aparato el cual se caracteriza porque comprende o incluye un revestimiento alargado un montaje alargado externo colocado de manera sustancialmente coaxial dentro del revestimiento y restringido contra la rotación, pero sin movimiento rectilíneo longitudinal oscilante, con respecto al revestimiento, teniendo el montaje alargado externo un arreglo de imanes coaxial y longitudinalmente al montaje alargado externo, teniendo cada imán del arreglo un solo polo, ya sea de polos mezclados o no mezclados en el arreglo, orientados hacia dentro, un montaje alargado interno dispuesto al menos de manera sustancialmente coaxial dentro del montaje alargado externo, estando el montaje alargado interno adaptado para conducir un fluido longitudinalmente en al menos parte del aparato vibratorio y proporcionar un arreglo de imanes coaxialmente, y longitudinalmente, al montaje alargado interno, y al menos sustancialmente con, pero separado de, aunque coaxialmente, del arreglo del montaje alargado externo, teniendo los imanes del montaje alargado interno cada uno un solo polo, ya sea de polos mezclados o no mezclados en el arreglo, orientados hacia dentro; donde el montaje alargado interno o externo gira bajo la acción de un dispositivo de accionamiento para girar con relación al otro montaje alargado para producir por lo tanto un movimiento rectilíneo oscilante relativo entre los montajes alargados interno y externo como resultado de interacciones magnéticas múltiples a través de la separación anular alargada y que se extiende longitudinalmente entre los arreglos magnéticos; y donde la rotación relativa y los montajes alargados interno y externo y el movimiento rectilíneo recíproco en consecuencia proporciona una salida vibratoria del aparato vibratorio; y donde el dispositivo de accionamiento acciona una entrada de fluido para producir de manera directa o indirecta la rotación relativa de los montajes alargados interno y externo aunque el fluido es excluido de la separación anular alargada, no obstante esa separación puede contener otro fluido.

24. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque opera en el fondo del pozo como parte de la sarta de perforación.

25. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 23 o 24, caracterizado porque cada imán de un tipo de polo que presenta un solo polo para xnteractuar proximalmente a través del espacio anular se encuentra sobre un sitio helicoidal de esos tipos de polos de imanes en su arreglo.

26. El aparato vibratorio de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el movimiento reciproco es con impactos.