BR102019014391A2 - Tenaz de poço - Google Patents

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Martin Helms
Bjoern Thiemann
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Weatherford Technology Holdings, Llc
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    • E21B19/16Connecting or disconnecting pipe couplings or joints
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Abstract

tenaz de poço um tenaz inclui um anel de engrenagem acionado por um conjunto de motor, o anel de engrenagem apresentando uma pluralidade de rampas formadas em uma superfície interna e uma placa de fricção do freio rotacionalmente independente do anel de engrenagem, a placa de fricção do freio tendo um conjunto de fixação para interagir com as rampas, de modo a prender um tubular. também é incluída um conjunto de freio para impedir a rotação da placa de fricção do freio, o conjunto de freio incluindo uma cinta de freio ajustável para aplicação de atrito na placa de fricção do freio e, pelo menos, uma pastilha de freio fabricada de material de frenagem disposta em uma superfície externa na área de contato com a cinta de freio, para reduzir o atrito entre a placa de fricção do freio e a cinta de freio. em uma modalidade, o material de frenagem é o bronze.

Description

TENAZ DE POÇO
ANTECEDENTES
Campo [0001] As modalidades descritas no presente documento se referem, de modo geral, a um tenaz para utilização em um poço.
Descrição da Técnica Correlata [0002] Os tenazes de poço são bem conhecidos na técnica para fabricação e rompimento das conexões roscadas entre tubulares, conforme as cordas são montadas ou desmontadas para uso em um poço. Normalmente, um tenaz de apoio ou inferior mantém um tubular que se estende do poço, enquanto um tenaz superior fixo e, em seguida, gira um novo tubular para fora da corda. Na maioria dos casos, o tenaz superior inclui um mecanismo para fixação do tubular e, em seguida, em uma etapa separada, gira o tubular para realizar rosqueamento ou desbaste. Durante a etapa de fixação, uma parte rotativa do conjunto deve ser mantida no lugar, enquanto o conjunto de aperto opera. Posteriormente, ambas as porções são giradas como uma unidade durante a operação de rosqueamento. Existe a necessidade de um conjunto de frenagem melhorado para reter temporariamente a parte rotativa durante a etapa de fixação.
SUMÁRIO [0003] A presente revelação geralmente se refere a um tenaz de poço. Em uma modalidade o tenaz inclui um anel de engrenagem acionado por um conjunto de motor, o anel de engrenagem tendo uma pluralidade de rampas formadas em uma superfície interna e uma placa de fricção do freio rotacionalmente independente do anel de engrenagem, a placa
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2/11 de fricção do freio apresentando um conjunto de fixação para interação com as rampas para fixação de um tubular. Em uma primeira posição do anel de engrenagem em relação à placa de fricção do freio, o conjunto de fixação está aberto e em uma segunda posição o conjunto fixa o tubular. Também está incluído um conjunto de freio para impedir a rotação da placa de fricção do freio, o conjunto de freio incluindo uma cinta de freio ajustável para aplicação de atrito à placa de fricção do freio e pelo menos uma pastilha de freio fabricada de material de frenagem disposta sobre uma superfície externa na área de contato com a cinta de freio, de modo a reduzir o atrito entre a placa de fricção do freio e a cinta de freio. Em uma modalidade, o material de frenagem é o bronze.
BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0004] De modo que a maneira pela qual as características citadas acima da presente descrição possam ser entendidas em detalhes, uma descrição mais particular da revelação, resumida acima, pode ser obtida com referência às modalidades, algumas das quais são ilustradas nos desenhos anexos. Deve ser observado, no entanto, que os desenhos anexos ilustram apenas modalidades típicas desta revelação e não são, portanto, considerados como limitativos do seu âmbito, uma vez que a revelação pode admitir outras modalidades igualmente eficazes.
[0005] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um tenaz de poço.
[0006] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma porção do tenaz incluindo uma placa de fricção do freio rotativa, um conjunto de fixação rotativo com a mesma e
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3/11 separadamente um anel de engrenagem rotativo.
[0007] A Figura 3 é uma vista superior do conjunto da Figura 2 mostrando elementos de fixação que fazem parte do conjunto de fixação.
[0008] A Figura 4 é uma vista em perspectiva do anel de engrenagem mostrando uma pluralidade de rampas formadas em uma superfície interna da mesma.
[0009] A Figura 5 é uma vista em perspectiva do conjunto de fixação ilustrando um par duplo de rodas em um primeiro lado e uma única roda em um segundo lado.
[0010] A Figura 6 é uma vista superior parcialmente em corte, tomada através de uma roda do par duplo de rodas.
[0011] A Figura 7 é uma vista superior parcialmente em corte, tomada através da roda única.
[0012] A Figura 8 é uma vista superior parcialmente em corte, tomada através da roda única e mostrando o conjunto de fixação acionado em torno de um tubular.
[0013] A Figura 9 é uma vista superior, parcialmente em corte, tomada através da roda única e mostrando o elemento tubular tendo sido rodado no sentido horário para obter uma ligação do poço entre tubulares.
[0014] As Figuras 10 e 11 são vistas superiores de um elemento de frenagem ilustrando o seu funcionamento em jogo (set) com uma cinta de freio para impedir a rotação da placa de fricção do freio.
[0015] A Figura 12 é uma vista em perspectiva de uma placa de fricção do freio ilustrando a localização das pastilhas de freio ao longo de um perímetro exterior da mesma.
DESCRIÇÃO DETALHADA
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4/11
[0016] A Figura 1 é uma vista em perspectiva de um
tenaz de poço. O tenaz tem duas funções: ele fixa um
tubular (não mostrado) usando um conjunto de fixação
geralmente mostrado como 110 e depois disso, ele gira o
tubular em relação a uma base tubular abaixo, para obter ou romper uma conexão roscada entre eles. Uma porta 120, mostrada em uma posição fechada, permite que o tubular seja inserido no conjunto de fixação 110 do tenaz 100. Um conjunto de motor hidráulico geralmente mostrado como 130 gira um anel de engrenagem (não visível) que é responsável pela rotação do tubular, quando é realizada uma conexão. Separadamente, uma gaiola ou placa de fricção do freio 140 gira de forma independente do anel de engrenagem. Na modalidade mostrada, o conjunto de fixação 110 está associado à placa de fricção do freio rotativa 140 e gira com o mesmo. Separadamente, rampas voltadas para dentro (não visíveis) são formadas em uma superfície interna do anel de engrenagem. Para fixar um tubular com o tenaz 100, é necessário fixar rotacionalmente a placa de fricção do freio 140 com seu conjunto de fixação 110, enquanto girando o anel de engrenagem para impulsionar as rampas do anel de engrenagem sob uma pluralidade de rodas associadas ao conjunto de fixação 110. A ação das rodas e rampas atua para fechar os elementos de fixação 112, 115 em torno do tubular. Com o tubular fixado, tanto o anel de engrenagem como a placa de fricção do freio 140 giram juntos para obter (ou quebrar) uma conexão.
[0017] A Figura 2 é uma vista em perspectiva de uma porção do tenaz 100 incluindo a placa de fricção do freio rotativo 140, o conjunto de fixação 110 girável com o mesmo
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5/11 e um anel de engrenagem 150 girável separadamente. O anel de engrenagem inclui dentes formados em um perímetro do mesmo para engate com dentes correspondentes associados ao conjunto do motor 130 (Figura 1). A Figura 2 também mostra um conjunto de frenagem para a placa de fricção do freio, a fim de interromper sua rotação durante a porção de fixação da operação. O conjunto de ruptura, como será descrito em mais detalhes no presente documento, inclui uma cinta de freio 160 que pode ser apertada, proporcionando assim atrito entre a cinta 160 e a placa de fricção do freio 140. O aperto ocorre em cada extremidade da cinta com elementos de freio acionados por pistão 165a, 165b.
[0018] A Figura 3 é uma vista superior do conjunto da Figura 2 mostrando os elementos de fixação 112, 115 que são uma parte do conjunto de fixação 110. Conforme ilustrado, os elementos de fixação podem ser acionados na direção ou afastados da linha central de um tubular.
[0019] A Figura 4 é uma vista em perspectiva do anel de engrenagem 150 mostrando uma pluralidade de rampas 205a, 210a, 215b formadas em uma superfície interna do mesmo, opostas a uma abertura ou garganta do anel. As rampas superior e inferior 205a, 210a são construídas e dispostas para operar com um jogo de rodas duplas 305, 310 (Figura 5) de modo a acionar um elemento de fixação 115 do conjunto de fixação 110, quando está sendo feita uma conexão roscada. A rampa central 215b, como é evidente por sua direção, é construída e disposta para acionar uma única roda 315 associada ao elemento de fixação 112, quando uma ligação entre os tubulares está sendo rompida. Um grupo oposto de rampas, duas das quais 215a, 205b são visíveis na Figura 4
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6/11 são responsáveis por um arranjo reverso em que um segundo jogo de rampas duplas (rampa superior 205b é visível) opera com as rodas duplas 305, 310 para romper uma conexão e uma segunda rampa única 215a opera com a roda única 315 quando é feita uma conexão.
[0020] A Figura 5 é uma vista em perspectiva do conjunto de fixação 110 ilustrando o par duplo de rodas 305, 310 em um primeiro lado e a roda única 315 em um segundo lado. O conjunto de fixação 110 é constituído por dois elementos de fixação 112, 115, cada um operando como um deslizamento com uma superfície interna tendo uma forma côncava para coincidir com a superfície externa do tubular a ser fixado pelo tenaz 100. Como ilustrado, o conjunto de fixação 110 utiliza a roda individual 315 associada a um elemento de fixação 112 e o jogo de duas rodas 305, 310 operando com um segundo elemento de fixação 115. Em funcionamento, as rodas (juntamente com a placa de fricção do freio 140) permanecem rotativamente fixas, enquanto o anel de engrenagem 150 com suas várias rampas gira para uma posição em que cada roda tenha subido uma rampa. O resultado é uma ação de aperto forçando os elementos de fixação 112, 115 em contato com o tubular a serem fixados. A natureza de realizar ou interromper a operação determina qual jogo de rampas é utilizado pelas rodas à medida que o tubular é fixado.
[0021] A Figura 6 é uma vista superior parcialmente em corte, tomada através de uma roda 305 do par duplo de rodas 305, 310 e a Figura 7 é uma vista superior parcialmente em corte, tomada através da roda única 315. Em ambas as Figuras, o mecanismo de fixação é desativado, significando
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7/11 que as rodas e rampas não estão em contato umas com as outras, como indicado pela posição aberta dos elementos de fixação 112, 155 em cada Figura. Por exemplo, na Figura 6, a roda superior 305 do par de rodas 305, 310 é visível acima da rampa 215a, que é concebida para operar em jogo com a roda única 315, quando uma conexão está sendo interrompida. Similarmente na Figura 7, no lado esquerdo da Figura, a roda única 315 é visível com a rampa inferior 210b abaixo dela.
[0022] A Figura 8 é uma vista de cima parcialmente em corte, tomada através da roda única 315 e mostrando o conjunto de fixação 110 acionado em torno de um tubular 400. Mais especificamente, a Figura 8 é uma vista de corte superior do conjunto mostrado nas Figuras 7 e 8 com a vista feita através da roda única 315. Contudo, na Figura 8 o anel de engrenagem 150 com os seus jogos de rampas foi girado no sentido horário, enquanto a placa de fricção do freio 140 e o conjunto de fixação 110 foram mantidos rotativamente na mesma orientação que estão nas Figuras 7 e 8. O resultado é que as rampas mudaram de localização em relação às rodas 305, 310, 315 de uma maneira pela qual as rodas montaram as rampas 215a, 205a, 210a que são projetadas para serem utilizadas no acionamento do mecanismo de fixação, a fim de obter uma conexão. Como as rodas foram acionadas pelas rampas, o mecanismo de fixação 110 é acionado e o tubular 400 é fixado.
[0023] A Figura 9 é uma vista de topo parcialmente em corte, tomada através da roda única 315 e mostrando o elemento tubular 400 tendo sido girado no sentido horário para obtenção de uma conexão do poço entre tubulares.
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Comparando as Figuras 8 e 9, na Figura 9, toda a unidade de tenaz incluindo o anel de engrenagem 150 e a placa de fricção do freio 140 foram girados como uma unidade. Desta maneira, o tubular 400 retido pela porção superior do tenaz 100 é girado em relação a um tubular fixado por uma porção inferior (não mostrada), de modo a obter uma conexão roscada. Será apreciado que a operação pode ser invertida, usando as mesmas rodas, porém operando em outro jogo de rampas com formações reversas. Desta maneira, o conjunto de tenaz pode ser usado para estabelecer ou romper uma conexão roscada entre tubulares.
[0024] Como descrito acima, de modo a acionar o conjunto de fixação 110, a placa de fricção do freio 140 e o conjunto de fixação precisam ser fixados rotativamente ou pelo menos rotativamente limitados em relação ao anel de engrenagem, enquanto o anel de engrenagem 150 com as suas rampas viradas para dentro rodam para um localização em que as rampas interagem com as rodas do conjunto de fixação para fechar os elementos de fixação 112, 115 em torno de um tubular 400. Em seguida, a roda dentada 150 e a placa de fricção do freio 140 giram juntas para obter ou romper uma conexão roscada. Em uma modalidade, a rotação da placa de fricção do freio 140 é impedida com o uso de uma cinta de freio 160 que é fixada em torno de uma superfície exterior da placa, a fim de impedir a sua rotação. A cinta de freio 160 e os elementos de frenagem 165a, b são mostrados nas Figuras 2 e 3. Como mostrado, a cinta 160 prolonga-se em torno de um perímetro exterior da placa 140 e é mantida em cada extremidade por um dos elementos de frenagem. Com a manutenção da cinta em cada extremidade, os elementos de
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9/11 frenagem podem fixar a cinta 160 ao impelir cada extremidade para a porta 120 do conjunto, removendo essencialmente a folga na cinta e aumentando desse modo o seu atrito com o lado da placa de fricção do freio 140. Na modalidade, os elementos de frenagem incluem cada, um êmbolo que impele uma extremidade correspondente da cinta de freio 160 de modo a apertá-la.
[0025] As Figuras 10 e 11 são vistas superiores mostrando o funcionamento de um dos elementos de frenagem 165b e a sua relação com a placa de fricção do freio 140. Na Figura 10 o freio é não acionado como mostrado por um intervalo 146 formado entre a cinta e uma borda exterior de uma pastilha de freio 145, disposta em torno de uma borda exterior da placa. A Figura 11 é uma vista semelhante, no entanto, na Figura 11 a cinta de freio foi apertada como é evidente pela ausência do intervalo 146 na Figura. A seta 149 ilustra a direção de uma força colocada sobre a cinta para apertá-la.
[0026] Um novo aspecto da invenção se refere as pastilhas de freio e sua localização em relação à cinta de freio e placa de fricção do freio. Nos dispositivos do estado da técnica, a fricção e o calor gerado entre a cinta apertada e a placa de fricção do freio criam desgaste e podem causar falhas em todo o conjunto de tenaz, essencialmente desligando as operações no local de um poço. Nos dispositivos do estado da técnica, o material de frenagem incluindo materiais não metálicos, semimetálicos e cerâmicos tem sido utilizado em uma superfície interior da cinta de freio, de modo a efetuar a frenagem entre a cinta e a placa de fricção do freio. De modo a prolongar a vida
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10/11 útil da cinta de freio e reduzir o atrito e o calor resultante entre as superfícies, a graxa é aplicada na interseção da cinta e da placa. A adição de graxa reduz o calor e o desgaste, mas deve ser substituída regularmente, exigindo um tempo precioso no sítio do trabalho. Além disso, com ou sem graxa, a flexão da cinta quando esta é apertada ou afrouxada pode fazer com que o material do freio se separe da cinta. Em uma modalidade da presente invenção, estes problemas e outros são superados colocandose as pastilhas de freio fabricadas de material que reduz a ruptura e fricção não na cinta, porém no perímetro externo da placa de fricção do freio onde há contato com a cinta.
[0027] A Figura 12 é uma vista em perspectiva da placa de fricção do freio tendo aberturas 142 em torno de seu perímetro para fixação de pastilhas de freio. Uma pastilha de freio exemplar 145 é mostrada Figura. Quando da fixação das pastilhas de freio com fixadores em torno do perímetro, é proporcionada uma superfície de frenagem de uma maneira em que o material é protegido da flexão da cinta de freio. Além disso, as peças podem ser substituídas em qualquer área onde tenha ocorrido desgaste excessivo sem substituir a cinta inteira ou uma cinta grande do material de frenagem. Em um exemplo, as pastilhas de freio são construídas principalmente de bronze ou bronze sinterizado. O bronze é uma liga que consiste principalmente em cobre, geralmente com cerca de 12% de estanho e muitas vezes com a adição de outros metais e às vezes não metais ou metalóides, como arsênico, fósforo ou silício.
[0028] Embora o precedente seja dirigido às modalidades da presente revelação, outras modalidades adicionais da
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11/11 revelação podem ser concebidas, âmbito básico, e o seu âmbito reivindicações que se seguem.
sem se afastar do seu sendo determinado pelas

Claims (10)

  1. REIVINDICAÇÕES
    1. Tenaz para uso em um poço, caracterizado pelo fato de que compreende:
    um anel de engrenagem acionado por um conjunto de motor, o anel de engrenagem apresentando uma pluralidade de rampas formadas em uma superfície interna;
    uma placa de fricção do freio rotacionalmente independente do anel de engrenagem, a placa de fricção do freio tendo um conjunto de fixação para interagir com as rampas para fixação de um tubular;
    em que, em uma primeira posição do anel de engrenagem em relação à placa de fricção do freio, o conjunto do freio é aberto e em uma segunda posição o conjunto fixa o tubular;
    um conjunto do freio para prevenir rotação da placa de fricção do freio, o conjunto do freio incluindo uma cinta de freio ajustável para aplicação de fricção à placa de fricção do freio; e pelo menos uma pastilha de freio colocada em uma superfície externa da placa de fricção do freio, na área de contato entre a placa de fricção do freio e a cinta de freio.
  2. 2. Tenaz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pastilhas são substancialmente construídas em bronze.
  3. 3. Tenaz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as pastilhas incluem uma pluralidade de pastilhas separadas, cada pastilha sendo fixada de forma individual à placa de fricção do freio.
  4. 4. Método para obtenção de uma conexão roscada entre
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    2/3 tubulares em um poço, o método caracterizado pelo fato de que compreende:
    provisão de um conjunto de tenaz tendo um anel de engrenagem rotativo com rampas formadas em uma superfície interior do mesmo;
    provisão de uma placa de fricção do freio, a placa de fricção do freio sendo girável, independentemente do anel de engrenagem e tendo um conjunto de aperto associado;
    limitação da rotação do anel de freio enquanto girando o anel de engrenagem, fazendo com que as rampas do anel de engrenagem acionem o conjunto de garras para fixação do tubular;
    permissão da rotação da placa de fricção do freio com o anel de engrenagem para fazer a conexão entre os tubulares; em que:
    rotação da placa de fricção do freio é limitada por uma cinta de freio, a cinta de freio criando atrito entre uma superfície interna da mesma e o material de frenagem disposto em um perímetro adjacente à placa de fricção do freio.
  5. 5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a rotação da placa de fricção do freio é impedida pela cinta de freio.
  6. 6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que o material de frenagem inclui pastilhas de freio fabricadas de bronze.
  7. 7. Conjunto de frenagem para uso com um tenaz de poço, o conjunto caracterizado pelo fato de que compreende:
    uma cinta de freio construída e disposta para aplicar fricção a um perímetro externo de uma placa de fricção do
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    3/3 freio para impedir seletivamente a sua rotação;
    um primeiro elemento de frenagem disposto em uma primeira extremidade da cinta de freio, o elemento de frenagem acionado por êmbolo para empurrar a primeira extremidade para fora de uma segunda extremidade da cinta de freio, aumentando assim o atrito entre a cinta e a placa de fricção do freio; e material de frenagem disposto no perímetro externo da placa de fricção do freio.
  8. 8. Conjunto, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que o material de frenagem é pelo menos uma pastilha de freio.
  9. 9. Conjunto, de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma pastilha de freio é construída em bronze.
  10. 10. Conjunto, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que inclui, adicionalmente, um segundo elemento de frenagem disposto em uma segunda extremidade da cinta de freio.
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