PT81120B - Processo aperfeicoado para o endurecimento superficial das unioes das hastes de perfuracao e hastes assim obtidas - Google Patents

Description

A presente invenção refere-se a um processo aperfeiçoado que permite obter um endurecimento superficial eficaz, sem asperezas abrasivas, das uniões das hastes de perfuração. A invenção refere-se também a haste de perfuração assim obtida.

Sabe-se que, para efectuar a abertura de poços, se utilizam ferramentas de corte montadas na extremidade inferior de uma serie de hastes de perfuração unidas em serie umas às outras por forma a atingir o comprimento desejado.

Cada uma das referidas hastes e, portanto, constituída por um corpo cilindrico de aço provido, nas suas extremidades, com, respectivamente, uma união macho com rosca exterior e uma união fêmea com rosca interior correspondente.

Dado que a superfície exterior das uniões da haste ficam necessariamente salientes em relação ao corpo da haste propriamente dita, ao qual são ligadas por meio de um estreitamento, são elas que entram em primeiro lugar em contacto -com a superfície interior do poço e ficam, portanto, sujeitas a uma fricção contra o terreno, ou contra o tubo de revestimento (casmg), nos troços em que este esteja presente no poço.

A rotação prolongada da sonda no interior do poço produz, / A* «w por isso, um consumo continuo, por abrasao, das uniões da haste, z z o que reduz de maneira intolerável a vida da própria haste querelo seu elevado custo, tem uma incidência notável na economia global da operação de perfuração.

No estado actual da técnica o inconveniente atras referido é geralmente evitado por meio do endurecimento superficial da união fêmea da haste que e a mais critica relativamente a uma pez da de espessura por abrasão. Mais especificamente, e endurecida

apenas uma faixa da referida união com um comprimento de cerca de 60 a 80 mm, compreendida entre a zona de secção decrescente interessada pela rosca, isso porque a zona roscada não pode ser t£ cada visto ser necessário manter uma certa macieza para permitir a fixação segura, da chave de manobra, enquanto a zona de secção decrescente não interessa para o endurecimento.

processo de endurecimento actualmente utilizado consia. te na aplicação por fusão, sobre a faixa referida, de um endurez z cedor, por exemplo carboneto de tungsténio, reduzido a particu^{z z z} T\ las minúsculas de forma irregular ou também esferica. De facto, com a fusão, o material excipiente no qual e misturado o tungsténio amalgama-se com o aço fundido da superficie da união e o z material endurecedor fica assim incorporado ao longo da superficie exterior da faixa da própria união.

Mas um tal processo conhecido nao esta isento de graves z

inconvenientes na medida em que a superficie assim obtida, por muito minusculcs que sejam os elementos endurecedores, resulta z

ser muito durável mas, pelo facto de ser fortemente abrasiva, danifica o revestimento (”casingⁿ) do poço de sondagem com o qual coopera.

Z Z z

Ora, como so uma parte mínima do poço de sondagem esta normalmente desprovida de revestimento e, portanto, a maior z

parte do poço esta efectivamente revestida e, consequentemente, sujeita à acção prejudicial da união endurecida por este procesz z so, compreende-se facilmente que este ultimo inconveniente e ain-

da mais grave que o mencionado anteriormente, visto que primeiraz mente tinha-se um desgaste excessivo das hastes que, apos uma vida muito curta, eram postas fora de serviço sem no entanto causarem danos ao poço; agora, pelo contrário, ficam bem salvaguardadas as uniões, que passam a ter uma vida relativamente longa, mas arruina-se de maneira irreparável o revestimento (casing”) do poço que, por ser um elemento permanente do mesmo, não deve, pelo contrário, de modo nenhum sofrer qualquer tipo de rotura ou desgaste.

objecto da presente invenção e precisamente o de obviar os referidos inconvenientes e proporcionar, portanto, um processo de endurecimento superficial da referida faixa da união fêmea da haste de perfuração que, não criando qualquer aspereza abrasiva, não seja prejudicial para o revestimento do poço de perfuração.

Essencialmente, isso consegue-se utilizando radiações z

coerentes emitidas por geradores de CO^, também conhecidos pela designação de raios laser, para criar um fluxo de energia sobre a referida faixa da união para provocar o seu aquecimento, ja nao ate a temperatura de fusão, mas sim ate a temperatura de austenitização, em apenas um estrato superficial pelicular com uma espessura da ordem de 1 mm da referida faixa. De facto, dada a quantidade limitada de calor necessária para este fim, este calor sera transmitido por condução aos estratos subjacentes mais frios de maneira tao rapida que o estrato superficial assim traz z z tado da faixa passara da estrutura austenitica para a martensitica e tomar-se portanto duríssimo (aço temperado). As vantagens

Z «w de um tipo de endurecimento deste genero sao imediatamente evidentes, quer no que respeita ao resultado obtido, quer na maneira prática da sua obtenção e ainda no custo. De facto, consez guem-se durezas excepcionais e exactamente nos pontos especifi-4-

cos desejados, dado que o raio laser e uma radiaçao electromagnetica facilmente controlável e comandável segundo as leis da ópti

ca; por outro lado, não há necessidade de materiais endurecedores caros, como o carboneto de tungsténio, nem de aparelhagem complexa, como a necessária para a trituração,fusão e transferência dos refa ridos materiais, dado que agora a aplicação do tratamento obter-se-á com um simples movimento recíproco entre a união e o raio foc,a

ÍWZ lizado, e o raio laser nao funciona sob vacuo nem gera produtos ou gases de combustão como, pelo contrario, se verifica na trans_Λz ferencia do carboneto de tungsténio.

Verificou-se depois que, para um resultado mais eficaz do zx tratamento, e necessário que a faixa a endurecer superficialmente na união fêmea da haste de perfuração seja polida por meio de escovamento ou areamento, antes da aplicação, para facilitar a absorção da energia do raio laser, e que seja previamente aquecida indutivamente para evitar o aparecimento de fendas, que são pontos de escorvamento de roturas, na zona de passagem entre o estrato superficial tratado e o interior da faixa da união que e essencialmente a estrutura não tocada.

Em resumo, o processo para o endurecimento superficial da faixa da união fêmea da haste de aço de perfuração, estando a referida faixa compreendida entre a zona afectada pela rosca interior da união e a zona estreitada de ligação da união ao corpo

Z Z M cilíndrico da haste, e caracterizado segundo a presente invenção, pelo facto de compreender as fases de polir a referida faixa por meio de escovamento e/ou areamento, pre-aquecer indutivamente a referida faixa e, finalmente, aquecer ate a temperatura de austenitização um estrato pelicular superficial da referida faixa, com a espessura da ordem de 1 mm, por meio de um fluxo incidente de energia gerado por radiações coerentes emitidas por um ge-5

rador laser de CO_?. Finalmente, devido ao facto de a referida faixa assim temperada da união fêmea da haste de perfuração, alem de duríssima, se tornar também muito frágil, a fim de redz. zir ao minimo o perigo de formações de fendas e de se tomar as. sim a união mais resistente às diversas solicitações de funcionamento, segundo uma forma de realização preferida da presente invenção o endurecimento da referida faixa pelo processo meneioZ «w nado antes e feito nao em toda a faixa mas em tiras alternadas paralelas de maneira a compensar a pequeníssima elasticidade das zonas ou tiras endurecidas com a elasticidade não atacada das tiras intermédias não endurecidas.

Explica-se a seguir com mais pormenor a invenção com referência ao desenho anexo que ilustra uma forma preferida de rea lizaçao pratica dada a titulo meramente exemplíficativo e nao limitativo, na medida em que podem introduzir-se variantes técnicas ou construtivas sem se sair do âmbito da presente invenção.

A figura unica do referido desenho representa uma vista, parcialmente em corte, de uma haste de perfuração realizada segundo a presente invenção.

Com referência à figura, (1) indica o corpo cilíndrico de aço de uma haste de perfuração cuja extremidade inferior se liga, por meio de uma zona estreitada de ligação (2), com uma união macho (3) provida de rosca exterior (4), enquanto a extremidade superior se liga, por meio da zona estreitada (5), com uma união fêmea (6) provida de rosca interior (7).

A faixa (F) da referida união fêmea (6), compreendida entre a zona afectada pela rosca interior (7) e a zona estreitada de ligação (5) e endurecida segundo as tiras alternadas paralelas (8_a) (três tiras na figura) por meio de um raio laser, por

meio do qual é aquecido ate à temperatura de austenitização um estrato pelicular das referidas tiras (8^) com a espessura da ordem de 1 mm.

Anteríormente à acção do laser, as referidas tiras (8_i) são polidas por escovamento e/ou areamento e depois pre-aqueciz das indutivamente e o tratamento com o laser nas tiras e conseguido por meio de um movimento alternado entre a união e o raio laser obtido com meios conhecidos que permitam rodar e deslocar em translação de maneira adequada a união ao longo do seu eixo, mantendo fixo o raio laser, ou mantendo fixo a união e comuni cando ao raio laser deslocamentos correspondentes, com rotações e translações apropriadas das superfícies reflectoras.

Claims (2)

1. Reivindicações

   1. - Processo para o endurecimento superficial da faixa da união fêmea da haste de aço de perfuração, estando a referida faixa compreendida entre a zona afectada pela rosca interior da união e a zona estreitada de ligação da união ao corpo cilíndrico da haste, caracterizado pelo facto de compreender as fases que consistem em polir a referida faixa mediante escovação e/ou areamento, pré-aquecer indutivamente a referida faixa e, finalmente, levar ã temperatura de austenitização um estrato pelicular superficial da referida faixa, com uma espessura da ordem de 1 mm, por meio de um fluxo incidente de energia gerado pela radiação coerente emitida por um gerador laser de CO^.
2. 2. - Haste de aço de perfuração que compreende um corpo cilíndrico provido, nas extremidades, respectivamente com uma união macho com rosca exterior e coo 11® união fêmea com roeca interior correspondente, sendo as referidas uniões ligadas ao referido corpo por zonas estreitadas de concordância, caracterizada pelo facto de a faixa da referida união fêmea compreendida entre a zona interessada pela referida rosca interior da união fêmea e a referida zona estreitada de concordância apresentar tiras alternadas paralelas endurecidas pelo processo segundo a reivindicação 1.

   Lisboa, 12 de Setembro de 1985

   Processo aperfeiçoado para o endurecimento superficial das uniões das hastes de perfuração e hastes assim obtidas

   A invenção refere-se a um processo de endurecimento superficial da faixa da união fêmea de uma haste de aço de perfuração, estando a referida faixa compreendida entre a zona roscada da união e a zona fusiforme ou estreitada de ligação da união ao corpo cilíndrico da haste, obtido mediante polimento da referida faixa por escovação e/ou areamento, pré-aquecendo indutivamente a faixa e finalmente levando até à temperatura de austenitização um estrato pelicular superficial da referida faixa, por meio de um raio laser.