BR112018010126B1

BR112018010126B1 - Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço

Info

Publication number: BR112018010126B1
Application number: BR112018010126-5A
Authority: BR
Inventors: Christian Krüger; Sven Karsten Jensen
Original assignee: Welltec A/S
Priority date: 2015-12-08
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2022-10-11
Also published as: US20210040807A1; EP3885527A3; AU2016368616B2; MX2018006769A; SA518391666B1; RU2018122849A; EP3885527A2; CN108291430A; AU2016368616A1; BR112018010126A8; RU2020121989A; WO2017097832A1; RU2728403C2; RU2018122849A3; EP3387212A1; EP3757345B1; BR112018010126A2; CA3006408A1; EP3387212B1; US10851604B2

Abstract

COLUNA DE FERRAMENTA DE USINAGEM WIRELINE PARA FUNDO DE POÇO. A presente invenção refere-se a uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço usada para aumentar o diâmetro interno de uma estrutura de poço metálica e tubular em um poço. A coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço possui um eixo geométrico longitudinal e compreende uma parte giratória da ferramenta munida de uma ferramenta de usinagem que possui uma primeira parte terminal, uma segunda parte terminal, um diâmetro e uma circunferência, e uma parte estacionária da ferramenta compreendendo uma unidade de acionamento configurada para girar a parte giratória da ferramenta e energizada por meio do cabeamento wireline. A ferramenta de usinagem compreende um corpo que possui uma face externa, bem como uma pluralidade de inserções, cada inserção tendo um comprimento ao longo do eixo geométrico longitudinal, com as inserções se projetando a partir da face externa do corpo e sendo distribuídas em torno da circunferência. Além disso, a presente invenção refere-se a uma ferramenta de usinagem para aumentar o diâmetro interno de uma estrutura de poço metálica e tubular em um poço ou cortar uma peça, por exemplo, em uma válvula fundo (...).

Description

Campo da Invenção

[001] A presente invenção refere-se a uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço para aumentar o diâmetro interno de uma estrutura de poço metálica e tubular em um poço, a coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço tendo um eixo geométrico longitudinal e compreendendo uma parte giratória da ferramenta munida de uma ferramenta de usinagem que possui uma primeira parte terminal, uma segunda parte terminal, um diâmetro e uma circunferência, e uma parte estacionária da ferramenta.

Técnica Antecedente

[002] Um revestimento ou um revestimento vedador em um poço geralmente possui restrições, tais como bocais, travas ou remendos, ou restrições causadas por óxido ou cimento sobre a superfície interna, e para otimizar a produção, por exemplo, por meio de uma intervenção feita no poço com uma ferramenta, essas restrições precisam ser removidas ou pelo menos diminuídas de modo a aumentar o diâmetro interno do revestimento. Outra possível restrição pode ser uma válvula de bloqueio, tal como uma válvula esférica ou uma válvula de autoclismo, que fecha pelo menos parcialmente o poço.

[003] Tais restrições podem ser removidas por meio de uma ferramenta de wireline que é rapidamente operada dentro do poço, porém, a energia disponível no fundo de poço para executar a operação é muito limitada, o que reduz o número de métodos operacionais disponíveis para a remoção ou pelo menos redução da restrição.

Sumário da Invenção

[004] É um objetivo da presente invenção superar de forma total ou parcial as desvantagens e obstáculos da técnica anterior mencionados acima e, mais especificamente, prover uma coluna com ferramenta wireline para fundo de poço aprimorada, a qual é capaz de remover um bocal de metal em um poço com um gasto de energia inferior a 8.000 watt.

[005] Os objetivos acima, em conjunto com vários outros objetivos, vantagens e características que se tornarão evidentes a partir da descrição abaixo, são atingidos por meio de uma solução de acordo com a presente invenção que é uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço para aumentar o diâmetro interno de uma estrutura de poço metálica e tubular em um poço, a coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço tendo um eixo geométrico longitudinal e compreendendo: - uma parte giratória da ferramenta munida de uma ferramenta de usinagem que possui uma primeira parte terminal, uma segunda parte terminal, um diâmetro e uma circunferência, e - uma parte estacionária da ferramenta compreendendo: - uma unidade de acionamento configurada para girar a parte giratória da ferramenta e energizada por meio do cabeamento wireline, em que a ferramenta de usinagem compreende um corpo que possui uma face externa, bem como uma pluralidade de inserções, cada inserção tendo um comprimento ao longo do eixo geométrico longitudinal, e as inserções se projetando a partir da face externa do corpo e sendo distribuídas em torno da circunferência.

[006] A estrutura de poço metálica e tubular a ser usinada pode ser parcial ou totalmente restringida, ou seja, o diâmetro interno da estrutura de poço metálica e tubular pode ser zero na restrição. Aumentando-se o diâmetro interno da estrutura de poço metálica e tubular, pelo menos parte da restrição é removida.

[007] A restrição pode ser feita de metal, cerâmica, borracha, óxido, cimento ou outros materiais utilizados em poços.

[008] As inserções podem ser fixadas diretamente na face externa.

[009] Além disso, a ferramenta de usinagem pode ser uma ferramenta de usinagem abrasiva.

[0010] Além disso, as inserções podem ser inserções abrasivas.

[0011] Além disso, as inserções podem ser fixadas diretamente na face externa sem nenhum suporte/apoio, tal como um suporte de aço.

[0012] As inserções podem ser partículas incrustadas de carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) e/ou diamantes, partículas essas que são incrustadas em um material ligante. Desse modo, as inserções podem se desgastar e ainda assim serem capazes de efetuar usinagem à medida que novas partículas surgirem, partículas essas que são configuradas para prosseguir com a usinagem.

[0013] Além disso, as partículas podem ter um tamanho de grão de 0,1-1,0 mm.

[0014] De maneira adicional, as partículas podem ser distribuídas por todo o comprimento, largura e altura das inserções feitas no material ligante.

[0015] Além disso, a ferramenta de usinagem pode ter um furo feito de modo a ser coincidente com o eixo geométrico central da ferramenta de usinagem em torno do qual a parte giratória da ferramenta gira.

[0016] Além disso, o furo pode ser feito no corpo.

[0017] Além disso, as inserções podem ter o formato de placa e se projetarem radialmente a partir do corpo.

[0018] Além disso, o corpo pode ter ranhuras longitudinais pelas quais partes das inserções se estendem.

[0019] Além disso, as inserções podem ser feitas de carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes incrustados em um material ligante.

[0020] Além disso, o carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes podem estar presentes na forma de partículas com um tamanho de partícula de 0,01-4.00 mm.

[0021] Além disso, as inserções podem se estender ao longo do eixo geométrico longitudinal.

[0022] Além disso, as inserções podem ser unidas por meio de soldadura, cola ou soldagem à face externa do corpo.

[0023] Além disso, cada inserção pode ter uma largura menor que um comprimento da inserção.

[0024] De maneira adicional, cada inserção pode ter uma largura que representa menos que 40% do seu comprimento.

[0025] Além disso, as inserções podem ser distribuídas ao longo da circunferência com uma distância mútua sendo pelo menos a largura de uma inserção.

[0026] Havendo uma distância entre as inserções, as barbeações ou cortes provenientes do processo de usinagem para aumentar o diâmetro interno podem passar pela face externa da inserção contatando a restrição e em seguida deixar a área de usinagem. Quando as inserções compreendem partículas incrustadas feitas de carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes, as partículas liberadas durante o processo de usinagem também conseguem sair da área de usinagem. O termo área de usinagem significa a área da inserção que entra em contato com a restrição.

[0027] Além disso, ímãs podem ser dispostos sobre a face externa do corpo, mais próximos da primeira parte terminal do que da segunda parte terminal.

[0028] Além disso, as inserções podem se inclinar pelo menos em direção à primeira ou à segunda parte terminal.

[0029] Além disso, a segunda parte terminal pode ter um diâmetro externo decrescente e pelo menos parte das inserções pode se estender pelo menos parcialmente ao longo de parte da segunda parte terminal que possui o diâmetro externo decrescente.

[0030] Além disso, o diâmetro decrescente da segunda parte terminal lhe confere um formato redondo, inclinado ou afilado.

[0031] As inserções podem ser organizadas em sucessão ao longo do eixo geométrico longitudinal.

[0032] Além disso, a ferramenta de usinagem pode ter um furo que se estende por dentro da segunda parte terminal.

[0033] Além disso, o furo pode ser feito de modo a ser coincidente com o eixo geométrico central da ferramenta de usinagem.

[0034] A coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço também pode compreender uma seção de ancoragem para ancorar a coluna no poço, ou uma seção de autopropulsão, tal como um trator fundo de poço, para avançar a coluna dentro do poço.

[0035] Além disso, as inserções podem ser organizadas em pelo menos uma primeira fileira e uma segunda fileira que se estendem ao longo da circunferência, e a primeira fileira e a segunda fileira de inserções podem ser organizadas em sucessão ao longo do eixo geométrico longitudinal.

[0036] A primeira fileira de inserções disposta mais próxima da segunda parte terminal pode ter um diâmetro externo menor do que a segunda fileira de inserções disposta mais próxima da primeira parte terminal.

[0037] Sendo assim, o diâmetro interno da estrutura de poço metálica e tubular pode ser aumentando a partir de um primeiro diâmetro interno para um segundo diâmetro interno pela primeira fileira de inserções, e a partir do segundo diâmetro interno para um terceiro diâmetro interno pela segunda fileira de inserções. Aumentando-se o diâmetro interno por meio de pelo menos duas fileiras de inserções, o torque resultante é substancialmente reduzido, visto que a remoção do material é executada em pelo menos duas etapas em vez de uma.

[0038] Além disso, o diâmetro externo do corpo pode ser maior na região oposta às inserções do que na região mais próxima da primeira parte terminal.

[0039] Além disso, a parte giratória da ferramenta pode efetuar menos de 300 revoluções por minuto (RPM).

[0040] Além disso, a parte giratória da ferramenta pode efetuar menos de 200 revoluções por minuto (RPM).

[0041] Além disso, a unidade de acionamento pode ser energizada por menos de 7.000 watt.

[0042] Além disso, a parte giratória da ferramenta pode girar em um torque baixo.

[0043] Por fim, a ferramenta de usinagem pode aumentar o diâmetro interno fresando parte de um bocal, óxido, uma manga deslizante, uma ferramenta de desvio do tipo whip-stock ou uma válvula.

[0044] A ferramenta de usinagem também pode compreender um elemento de fixação para fixar uma peça usinada.

[0045] Além disso, o corpo com inserções pode ser girável em relação ao elemento de fixação.

[0046] Além disso, o elemento de fixação pode estar circundando parte do corpo, com o corpo sendo girável dentro do elemento de fixação.

[0047] Além disso, o elemento de fixação pode compreender uma parte de base e uma parte projetada, a parte projetada sendo mais flexível do que a parte de base.

[0048] Além disso, a ferramenta de usinagem também pode compreender uma broca de coroa com uma parede circunferencial que possui inserções, a dita parede circunferencial circundando o corpo e estando integrada à parte giratória da ferramenta.

[0049] A presente invenção também se refere a uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço para aumentar o diâmetro interno de uma estrutura de poço metálica e tubular em um poço ou cortar uma peça, por exemplo, em uma válvula de fundo de poço, a coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço tendo um eixo geométrico longitudinal e compreendendo: - uma parte giratória da ferramenta munida de uma ferramenta de usinagem que possui uma primeira parte terminal, uma segunda parte terminal, um diâmetro e uma circunferência, e - uma parte estacionária da ferramenta compreendendo: - uma unidade de acionamento configurada para girar a parte giratória da ferramenta e energizada por meio do cabeamento wireline, em que a ferramenta de usinagem compreende um corpo que possui uma face externa e um elemento de fixação para fixar uma peça usinada.

[0050] Além disso, o corpo pode ser girável dentro ou em torno do elemento de fixação.

[0051] De maneira adicional, o elemento de fixação pode ser disposto em um recesso dentro do corpo. Desse modo, o elemento de fixação se projeta a partir da face interna do corpo dentro do furo.

[0052] Além disso, o elemento de fixação pode compreender uma parte de base e uma parte projetada, a parte projetada sendo mais flexível do que a parte de base.

[0053] Além disso, a ferramenta de usinagem também pode compreender uma broca de coroa que possui uma parede circunfe- rencial com inserções, a dita parede circunferencial circundando o corpo e estando integrada à parte giratória da ferramenta.

[0054] A presente invenção também se refere a uma ferramenta de usinagem para aumentar o diâmetro interno de uma estrutura de poço metálica e tubular em um poço ou cortar uma peça, por exemplo, em uma válvula de fundo de poço que compreende: - um corpo, - uma inserção que forma uma broca, - um elemento de fixação circundando o corpo, e - uma broca de coroa que possui uma parede circunferencial com inserções, a dita parede circunferencial circundando o corpo.

[0055] Além disso, o elemento de fixação pode ser disposto dentro de um recesso interno na parede circunferencial.

[0056] Além disso, o corpo pode ser girável dentro do elemento de fixação.

[0057] De maneira adicional, o elemento de fixação pode compre ender uma parte de base e uma parte projetada, a parte projetada sendo mais flexível do que a parte de base. Breve Descrição dos Desenhos

[0058] A presente invenção e suas várias vantagens serão descritas em mais detalhes abaixo com referência aos desenhos esquemáticos em anexo que servem ao propósito de ilustração e não de limitação e nos quais: figura 1 mostra uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço em um poço, figura 2 mostra parte de uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço em perspectiva, figura 3 mostra uma vista lateral de a coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço da figura 2, figura 4 mostra uma vista em perspectiva de parte de outra coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço que possui inserções em uma extremidade da ferramenta de usinagem, figura 5 mostra uma vista lateral de outra coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço da figura 4, figura 6 mostra uma vista em perspectiva de parte de mais uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço que possui inserções em uma extremidade da ferramenta de usinagem e um furo, figura 7 mostra uma vista lateral de mais uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço que possui fileiras de inserções e desse modo efetua usinagem em um ciclo com duas etapas, figura 8 mostra uma vista em perspectiva de parte de mais uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço, figura 9 mostra uma vista parcialmente transversal de parte de outra coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço que possui um elemento de fixação, figura 10 mostra uma vista parcialmente transversal de outra ferramenta de usinagem que possui um elemento de fixação, figura 11 mostra uma vista parcialmente transversal de mais uma ferramenta de usinagem que possui um elemento de fixação, e figura 12 mostra uma vista transversal de mais uma ferramenta de usinagem que possui um elemento de fixação interna usado para fixação de uma peça usinada.

[0059] Todas essas figuras são extremamente esquemáticas, não estão necessariamente em escala e mostram apenas as partes que são relevantes para elucidar a invenção, com as outras partes estando omitidas ou sendo simplesmente sugeridas.

Descrição Detalhada da Invenção

[0060] A figura 1 mostra uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço 1 utilizada para aumentar o diâmetro interno IDs de um revestimento ou uma estrutura de poço metálica e tubular 2 em um poço 3. A coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço 1 possui um eixo geométrico longitudinal 4 ao longo da extensão do poço 3 e compreende uma parte giratória da ferramenta 5 e uma parte estacionária da ferramenta 6. A parte estacionária da ferramenta 6 é disposta mais próxima ao topo do poço 3. A parte giratória da ferramenta 5 compreende uma ferramenta de usinagem 7 que possui uma primeira parte terminal 8 localizada mais próxima da parte estacionária da ferramenta 6, e uma segunda parte terminal 9 que é disposta pela restrição para ser pelo menos parcialmente removida. Conforme mostrado na figura 2, a ferramenta de usinagem 7 possui um diâmetro DT e uma circunferência CT. A ferramenta de usinagem 7 aumenta o diâmetro interno IDs da estrutura de poço metálica e tubular usinando, tal como fresando, parte de um bocal, óxido, uma manga deslizante, uma ferramenta de desvio do tipo whip-stock ou uma válvula de modo a remover pelo menos parcialmente a restrição.

[0061] A parte estacionária da ferramenta 6 da figura 1 compreende uma unidade de acionamento 10, tal como um motor elétrico, a qual é configurada para girar a parte giratória da ferramenta 5 e é energizada por meio de um cabeamento wireline 11. A ferramenta de usinagem 7 compreende um corpo 12 que possui uma face externa 14 e uma pluralidade de inserções 15. Cada inserção 15 possui um comprimento L (mostrado na figura 3) ao longo do eixo geométrico longitudinal 4 e as inserções 15 se projetam a partir da face externa 14 do corpo 12.

[0062] As inserções 15 são distribuídas em torno da circunferência CT com uma distância mútua 16 entre elas, conforme mostrado nas figuras 2 e 3. Havendo uma distância mútua entre as inserções, o fluido pode fluir ao longo das inserções e para além das mesmas limpando e resfriando as inserções, aumentando assim a vida útil das inserções. Além disso, as barbeações ou cortes liberados durante o processo de usinagem conseguem passar pela face externa da inserção contatando a restrição e saindo da área de usinagem. Quando as inserções compreendem partículas incrustadas feitas de carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes, as partículas liberadas durante o processo de usinagem também conseguem sair da área de usinagem.

[0063] Por área de usinagem entende-se a área da inserção que entra em contato com a restrição e ao longo do eixo geométrico longitudinal 4. A área de usinagem ou área de contato representa menos de 60% da área total da restrição e, de maneira preferida, menos de 50% da área total da restrição. Em outras palavras, se a ferramenta estiver em contato com a restrição ao longo de toda a circunferência da restrição quando visualizada em uma vista transversal perpendicular ao eixo geométrico longitudinal, esse contato com toda a circunferência é de 100%.

[0064] Conforme mostrado nas figuras 2 e 3, as inserções 15 possuem formato de placa e se projetam radialmente a partir da face externa do corpo. Cada inserção 15 é disposta em uma ranhura 18 da face externa do corpo 12 e fixada ao corpo, por exemplo, por meio de soldadura, podendo se aplicar calor pelo furo da ferramenta de usinagem. As inserções 15 se estendem desse modo a partir das ranhuras 18 e se projetam radialmente para fora se afastando da face externa 14 do corpo 12. As inserções 15 se estendem ao longo do eixo geométrico longitudinal para que o comprimento L das inserções se estenda ao longo do eixo geométrico longitudinal 4. Cada inserção 15 possui uma largura Wi que é menos de 40% do comprimento L da inserção, de maneira preferida, menos de 30% do comprimento L da inserção, de maneira mais preferida, menos de 20% do comprimento L da inserção e, de maneira ainda mais preferida, menos de 15% do comprimento L da inserção. As inserções 15 são distribuídas ao longo da circunferência CT, organizadas a uma distância mútua equivalente pelo menos à largura Wi de uma inserção.

[0065] Na figura 3, as inserções possuem uma curvatura e uma espessura uniforme ao longo de seu comprimento. Quando possuem uma curvatura, as inserções funcionam como lâminas de uma turbina e desse modo, conduzir ou escavar as barbeações ou cortes a partir da área de usinagem.

[0066] Na figura 2, a ferramenta de usinagem 7 possui um furo 17 que se estende por dentro da segunda parte terminal 9. Por ter o furo 17, a área da ferramenta de usinagem 7 que se encaixa na restrição para efetuar a operação de usinagem, tal como fresagem ou trituração, é substancialmente reduzida, o que exige substancialmente menos energia do que uma ferramenta de usinagem 7 que possui inserções 15 ao longo de todo o entorno da parte frontal da ferramenta, conforme mostrado na figura 4. O furo 17 possui um eixo geométrico central feito de modo a ser coincidente com o eixo geométrico central 4 da ferramenta de usinagem 7.

[0067] Conforme mostrado na figura 3, a ferramenta de usinagem 7 possui uma primeira extremidade da ferramenta 19 mais próxima da parte estacionária da ferramenta 6 e uma segunda extremidade da ferramenta 20 mais próxima da segunda parte terminal 9, e as inserções 15 se inclinam em direção à segunda extremidade da ferramenta 20, permitindo desse modo que as inserções se encaixem na restrição e centralizem a ferramenta de usinagem 7. Como pode ser visto, as inserções 15 também se inclinam em direção à primeira extremidade da ferramenta 19, o que garante que as inserções não tenham nenhuma beira afiada que pudesse ser facilmente rompida. O corpo 12 da ferramenta de usinagem 7 possui ímãs 33 dispostos sobre a face externa 14 do corpo 12 para que as barbeações provenientes do processo de usinagem se unam aos ímãs 33 e assim sejam coletados e trazidos à superfície junto com a coluna com ferramenta quando a coluna com ferramenta for recolhida do poço. O diâmetro externo ODB do corpo é maior na região oposta às inserções 15 do que na região mais próxima da primeira parte terminal 8, e os ímãs 33 são dispostos na parte do corpo que possui o diâmetro externo menor.

[0068] Na figura 4, a segunda parte terminal 9 da ferramenta de usinagem 7 possui um diâmetro externo decrescente devido ao afilamento do corpo e pelo menos parte das inserções 15 se estende parcialmente ao longo da parte da segunda parte terminal 9 que possui o diâmetro externo decrescente. Ter um diâmetro decrescente significa que a segunda parte terminal 9 é redonda, inclinada ou afilada e que algumas das inserções 15 cobrem uma porção da parte terminal redonda, inclinada ou afilada. A parte giratória da ferramenta 5 possui inserções 15 dispostas em sucessão ao longo do eixo geométrico longitudinal para que a segunda parte terminal 9 seja parcialmente coberta por inserções que se prolongam pela extensão longitudinal. As inserções 15 são dispostas no centro da segunda extremidade da ferramenta 20 da segunda parte terminal 9, que se estende a partir de uma face terminal 21 da segunda extremidade da ferramenta 20 e outras inserções são dispostas de modo a contatar essas inserções centrais 15, 15a e como uma prolongação das inserções centrais na face inclinada da segunda parte terminal 9. Outras inserções 15, 15c são dispostas na prolongação das inserções inclinadas 15, 15b, se projetando radialmente a partir da face externa 14 do corpo 12.

[0069] Na figura 6, a ferramenta de usinagem 7 possui um furo 17, com as primeiras inserções 15, 15’ se projetando radialmente a partir do corpo 12 e também se estendendo ao longo da superfície inclinada da segunda parte terminal 9. O furo é um furo central. Desse modo, quando a ferramenta de usinagem 7 efetua a usinagem em torno de uma peça que em seguida entra no furo, nenhuma força é gasta na trituração da peça usinada, apenas na trituração de uma ranhura circular localizada dentro da restrição para separar a peça usinada. Desse modo, a restrição pode ser removida usando-se apenas uma pequena quantidade de força e com pouca RPM. A força utilizada é muito limitada durante a operação com tecnologia wireline a vários quilômetros no fundo do poço e, desse modo, é possível fazer tal furo, ou seja, a restrição para que o fluxo seja restabelecido.

[0070] As inserções 15 da figura 4 são organizadas em uma primeira fileira 22 e uma segunda fileira 23, cada fileira se estendendo ao longo da circunferência CT (mostrada na figura 8), e a primeira fileira 22 e a segunda fileira 23 das inserções são organizadas em sucessão ao longo do eixo geométrico longitudinal 4. A segunda fileira 23 das inserções 15 atua como um auxílio para a primeira fileira 22 das inserções, e as inserções da primeira fileira 22 são dispostas nos recessos 24.

[0071] Quando vistas pela lateral da ferramenta de usinagem conforme mostrado na figura 5, as inserções podem estar organizadas com diferentes comprimentos e de uma forma sobreposta, com as inserções 15b dispostas mais próximas da segunda parte terminal 9 tendo uma extensão radial menor do que as inserções 15c dispostas mais próximas da primeira parte 8. As inserções 15c são formatadas em L de modo a também sobreporem as inserções 15b na direção radial para que quando as inserções 15b tiverem usinado a restrição a partir de seu primeiro diâmetro interno inicial e para um segundo diâmetro interno, as inserções 15c possam assumir o processo de usinagem para usinar e aumentar o diâmetro interno da restrição ainda mais.

[0072] As inserções 15 podem ser feitas de carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes incrustados em um material ligante, e o carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes podem estar presentes na forma de partículas que possuem um tamanho de partícula de 0,01-2,00 mm. As partículas são incrustadas desse modo no material ligante. Por ter partículas ou fragmentos menores de carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes incrustados em um material ligante, novos fragmentos ou partículas de carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes estão sempre prontos para assumir a usinagem quando a primeira parte da inserção é desgastada e em seguida, novos fragmentos de carbeto de tungstênio, nitreto de boro cúbico (CBN) ou diamantes surgirão para continuar o processo de usinagem. Desse modo, as inserções podem ser usadas durante um período de tempo mais longo, visto que as inserções funcionam ao longo de toda sua extensão e as ferramentas de usinagem que contêm essas inserções são, portanto, mais capazes de diminuir a espessura do revestimento a partir de um diâmetro interno para um segundo maior diâmetro interno do que ferramentas conhecidas. Desse modo, cada inserção pode ter partículas que são distribuídas ao longo de todo o comprimento, largura e a altura da inserção do material ligante. As inserções são abrasivas, ou seja, elas são capazes de friccionar o material da restrição e desse modo triturar a parte da restrição.

[0073] Como pode ser visto nas figuras 6 e 12, as inserções 15, 15’ são fixadas diretamente na face externa 14 do corpo 12 da parte giratória sem nenhum suporte/apoio, tal como um suporte de aço, o que permite que as inserções possam ser desgastadas em mais de 50% e ainda sejam capazes de usinar a restrição por meio de usinagem abrasiva. Desse modo, a ferramenta de usinagem pode ser uma ferramenta de usinagem abrasiva.

[0074] Na figura 7, as inserções 15 são organizadas em pelo menos uma primeira fileira 22 e uma segunda fileira 23 que se estendem ao longo da circunferência, e as primeira e segunda fileiras de inserções são organizadas em sucessão ao longo do eixo geométrico longitudinal. A primeira fileira 22 de inserções 15 disposta mais próxima da segunda parte terminal 9 possui um diâmetro externo menor OD1 do que a segunda fileira 23 de inserções disposta mais próxima da primeira parte terminal 8. Desse modo, o diâmetro interno da estrutura de poço metálica e tubular pode ser aumentando a partir de um primeiro diâmetro interno para um segundo diâmetro interno pela primeira fileira 22 de inserções 15, e a partir do segundo diâmetro interno para um terceiro diâmetro interno pela segunda fileira 23 de inserções. Aumentando-se o diâmetro interno IDs por meio de pelo menos duas fileiras 23, 23 de inserções 15, o torque resultante e, desse modo, a energia requerida são substancialmente reduzidos já que o material a ser removido é usinado em pelo menos duas etapas em vez de uma.

[0075] Na figura 8, cada inserção possui uma extensão radial variável para que uma primeira parte da inserção mais próxima da segunda parte terminal 9 da ferramenta de usinagem tenha uma extensão radial menor do que uma segunda parte terminal da inserção mais próxima da primeira parte 8. Desse modo, a ferramenta de usinagem possui um diâmetro externo menor na região oposta à parte das inserções que possui uma extensão radial menor, visto que cada inserção possui uma indentação para que a primeira parte das inserções contate a restrição e efetue a usinagem da mesma a partir de um primeiro inicial diâmetro para um segundo diâmetro interno, e a segunda parte terminal das inserções efetue a usinagem da restrição a partir do segundo diâmetro interno para seu diâmetro interno final.

[0076] Em outra modalidade, as inserções podem ter o formato de placa, com uma espessura variável e podem ser cônicas. As inserções podem ter uma espessura variável na direção radial para que a espessura das inserções seja maior na região mais próxima ao centro da ferramenta de usinagem, ou a espessura pode variar ao longo da extensão longitudinal.

[0077] Como pode ser visto na figura 1, a coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço 1 também compreende uma seção de ancoragem 31 para ancorar a coluna no poço 3 e uma seção de autopropulsão 32, tal como um trator fundo de poço, para avançar a coluna no poço. Por ter a seção de ancoragem 31 ou a seção de autopropulsão 32, a coluna com ferramenta 1 é ancorada mais para acima na estrutura de poço metálica e tubular 2, o que significa que toda a força é transferida para a operação de usinagem. A seção de ancoragem 31 ou a seção de autopropulsão 32 compreende uma unidade de energia 34, tal como um motor elétrico, a qual recebe energia a partir do cabeamento wireline 11. A unidade de energia 34 aciona uma unidade de bomba 35 por meio da seção de ancoragem 31 e/ou da seção de autopropulsão 32. A seção de ancoragem 31 e a seção de autopropulsão 32 podem ter ambas uma unidade de energia 34 e uma unidade de bomba 35. A coluna com ferramenta 1 também pode compreender um ou mais compensadores de pressão.

[0078] A figura 9 mostra uma coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço 1 usada para recortar uma peça, por exemplo, em uma válvula fundo de poço. A coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço compreende uma parte giratória da ferramenta 5 munida de uma ferramenta de usinagem 7, a qual possui uma primeira parte terminal 8, uma segunda parte terminal 9 e uma parte estacionária da ferramenta 6 compreendendo uma unidade de acionamento (não mostrada) configurada para girar a parte giratória da ferramenta e energizada por meio de um cabeamento wireline. A ferramenta de usinagem 7 compreende um corpo 12 que termina em uma broca 47 e possui uma face externa 14. A ferramenta de usinagem 7 também compreende um elemento de fixação 41 para fixar uma peça usinada 48, por exemplo, parte de uma válvula fundo de poço, tal como uma válvula esférica. O elemento de fixação 41 circunda parte do corpo 12 e o corpo 12 é girável dentro do elemento de fixação 41, formando assim um meio de fixação que funciona como uma união.

[0079] O elemento de fixação 41 compreende uma parte de base 42 e parte projetadas 43, e as partes projetadas são mais flexíveis do que a parte de base para que quando a broca 47 da ferramenta de usinagem 7 perfurar a peça usinada 48, o elemento de fixação 41 possa ser comprimido dentro do furo feito na peça 48 e desse modo, a peça seja fixada à ferramenta de usinagem sem o elemento de fixação 41 girar junto com a parte giratória 5. O corpo 12 da ferramenta de usinagem 7 gira dentro do elemento de fixação 41 durante o processo de usinagem e o elemento de fixação 41, quando está em contato com a peça, não gira em relação à peça e, portanto, não é desgastado. Se o elemento de fixação girasse junto com a parte giratória da ferramenta de usinagem, as partes projetadas 43 seriam desgastadas, o que faria o diâmetro externo do elemento de fixação ser ligeiramente menor que o diâmetro interno do furo feito na peça, e o elemento de fixação não seria capaz de fixar a peça dentro da ferramenta de usinagem 7 e levar a peça até a superfície junto com a ferramenta de usinagem.

[0080] Conforme mostrado na figura 9, a ferramenta de usinagem também compreende uma broca de coroa 44 que possui uma parede circunferencial 45 com inserções 15, que circunda o corpo 12 e estando integrada à parte giratória da ferramenta 5 para prover um corte circunferencial, por exemplo, uma válvula quase simultaneamente com a broca que usina um furo na mesma peça.

[0081] As partes projetadas 43 são flexíveis e, consequentemente, capazes de se dobrar quando são forçadas para dentro do furo que acabou de ser feito pela broca. As partes projetadas 43 podem ter qualquer formato adequado para fixar a peça sendo corte. O elemento de fixação 41 também pode ser cônico, conforme mostrado na figura 10, para que a peça 48 seja pressionada contra a superfície inclinada 51 do elemento de fixação 41 e assim fixada. As partes projetadas 43 podem ser fios radialmente projetados a partir da parte de base ou, conforme mostrado na figura 11, discos com braços radialmente estendidos 49 que são dobrados para formar as partes projetadas 43. Os elementos de distanciamento 52 que formam a parte de base 42 são montados entre os discos, com os ditos elementos de distanciamento circundando desse modo o corpo 12.

[0082] A broca pode ser constituída por inserções 15, conforme mostrado na figura 6, para que o elemento de fixação 41 seja disposto em torno de parte do corpo, conforme mostrado na figura 11.

[0083] Na figura 12, a ferramenta de usinagem possui um elemento de fixação interna 41 para fixar a peça usinada de modo que ela dobre as partes projetadas 43 enquanto está sendo fresada pela broca 47. Assim que a peça usinada é fresada e liberada do componente ao qual ela havia sido previamente presa, as partes projetadas 43 exercem pressão em direção à peça e mantêm a peça dentro da ferramenta de usinagem. O elemento de fixação 41 possui partes projetadas 43 que são flexíveis e, consequentemente, capazes de se dobrar. As partes projetadas 43 têm o formato de anel e são espaçadas pelos elementos de distanciamento 52 que formam a parte de base 42. As partes projetadas 43 e os elementos de distanciamento 52 contatam um flange 56 da primeira parte de corpo 57 do corpo 12 e uma segunda parte de corpo 58 é conectada (por meio da rosca 59) à primeira parte de corpo, pressionando as partes projetadas 43 e os elementos de distanciamento 52 em direção ao flange, mas sem prender as partes projetadas 43 e os elementos de distanciamento 52, visto que eles ainda são capazes de girar livremente em relação ao corpo 12 para que não se desgastem quando a parte giratória da ferramenta 5 girar a broca para fresar a peça. O elemento de fixação 41 é disposto desse modo no furo 17 e no caso em que a ferramenta de usinagem é usada para fresar várias peças, por exemplo, fresar uma primeira esfera que resulta em uma primeira peça usinada e fresar uma segunda esfera mais no fundo do poço que resulta em uma segunda peça usinada, a primeira peça usinada é pressionada mais para dentro do furo 17 pela segunda peça usinada durante fresagem da segunda peça. A ferramenta de usinagem com um furo longo é, portanto, capaz de fresar várias esferas em um ciclo, as peças usinadas são empilhadas no furo e a última peça usinada é retida pelo elemento de fixação 41, fechando o furo e mantendo as outras peças usinadas no furo enquanto recolhe a ferramenta de usinagem de dentro do poço.

[0084] A parte giratória da ferramenta gira em um torque baixo e em menos de 300 revoluções por minuto (RPM). A unidade de acionamento recebe menos de 1.000 Volts ou 7.000 watt devido à perda de energia no cabeamento wireline de longa extensão durante a execução de uma operação a vários quilômetros no fundo do poço.

[0085] Uma ferramenta de golpeamento pode ser usada para aplicar peso sobre uma broca, ou seja, peso sobre a ferramenta de usinagem. A ferramenta de golpeamento é uma ferramenta que provê uma força axial ao longo da extensão longitudinal. A ferramenta de golpeamento compreende um motor elétrico que aciona uma bomba, a qual bombeia o fluido para dentro de um alojamento de pistão de modo a mover o pistão que atua dentro do mesmo. O pistão é disposto sobre um eixo de curso. A bomba pode bombear fluido para dentro do alojamento de pistão por um lado e simultaneamente sugar o fluido para fora do pistão pelo outro lado.

[0086] Por fluido ou fluido de poço entende-se qualquer tipo de fluido que possa estar presente no fundo de poços de óleo ou gás, tal como gás natural, óleo, lama com óleo, óleo cru, água etc. Por gás entende-se qualquer tipo de composição gasosa presente em um poço, completação ou poço cru, e por óleo entende-se qualquer tipo de composição à base de óleo, tal como óleo cru, um fluido contendo óleo etc. Desse modo, todos os fluidos à base de gás, óleo e água podem compreender outros elementos ou substâncias distintas de gás, óleo, e/ou água, respectivamente.

[0087] Se o poço for enchido com gás, a coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço pode compreender uma unidade de distribuição de fluido para distribuir fluido pela área de usinagem.

[0088] Por revestimento ou estrutura de poço metálica e tubular 2 entende-se qualquer tipo de tubo, tubulação, elemento tubular, revestimento vedador, coluna etc. usada em fundo de poço para a produção de óleo ou gás natural.

[0089] No caso em que a ferramenta não pode ser submersa ao longo de toda a estrutura de poço metálica e tubular, um trator fundo de poço pode ser usado para empurrar a ferramenta até sua posição no poço. O trator fundo de poço pode ter braços projetáveis munidos de rodas, de modo que as rodas contatam a superfície interna da estrutura de poço metálica e tubular para avançar o trator e a ferramenta na estrutura de poço metálica e tubular. Um trator fundo de poço é qualquer tipo de ferramenta de direcionamento capaz de empurrar ou puxar ferramentas em um poço fundo de poço, tal como um Well Tractor®.

[0090] Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com as modalidades preferidas da invenção, uma pessoa versada na técnica perceberá que várias modificações são concebíveis sem que se fuja do escopo da invenção, conforme definido pelas reivindicações a seguir.

Claims

1. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço (1) usada para aumentar o diâmetro interno (IDs) de uma estrutura de poço metálica e tubular (2) em um poço (3), a coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço tendo um eixo geométrico longitudinal (4) e compreendendo: - uma parte giratória da ferramenta (5) munida de uma ferramenta de usinagem (7) que possui uma primeira parte terminal (8), uma segunda parte terminal (9), um diâmetro (DT) e uma circunferência (CT), e - uma parte estacionária da ferramenta (6) compreendendo: - uma unidade de acionamento (10) configurada para girar a parte giratória da ferramenta e energizada por meio do cabeamento wireline, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de usinagem compreende um corpo (12) que possui uma face externa (14) e uma pluralidade de inserções (15), cada inserção tendo um comprimento (L) ao longo do eixo geométrico longitudinal, e as inserções se projetando a partir da face externa do corpo e sendo distribuídas em torno da circunferência.

2. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as inserções são inserções abrasivas.

3. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que as inserções são fixadas diretamente na face externa sem nenhum suporte/apoio, tal como um suporte de aço.

4. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de usinagem possui um furo (17) feito de modo a ser coincidente com o eixo geométrico central da ferramenta de usinagem em torno do qual a parte giratória da ferramenta gira.

5. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizada pelo fato de que cada inserção possui uma largura (Wi) que representa menos que 40% do seu comprimento.

6. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizada pelo fato de que as inserções são distribuídas ao longo da circunferência com uma distância mútua (16) sendo pelo menos a largura de uma inserção.

7. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada pelo fato de que as inserções se inclinam pelo menos em direção à primeira ou à segunda parte terminal.

8. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada pelo fato de que a segunda parte terminal possui um diâmetro externo decrescente e pelo menos parte das inserções se estende pelo menos parcialmente ao longo da parte da segunda parte terminal que possui o diâmetro externo decrescente.

9. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada pelo fato de que as inserções são organizadas em pelo menos uma primeira fileira (22) e uma segunda fileira (23) que se estendem ao longo da circunferência, e a primeira fileira e a segunda fileira de inserções são organizadas em sucessão ao longo do eixo geométrico longitudinal.

10. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a parte giratória da ferramenta executa menos de 300 revoluções por minuto (RPM).

11. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a unidade de acionamento é energiza- da por menos de 7.000 watt.

12. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de usinagem também compreende um elemento de fixação (41) para fixar uma peça usinada, o corpo com inserções sendo girável em relação ao elemento de fixação.

13. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço (1) de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de usinagem compreende um corpo (12) que possui uma face externa (14) e um elemento de fixação (41) para fixar uma peça usinada, o corpo (12) sendo girável dentro ou em torno do elemento de fixação (41).

14. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações 12 ou 13, caracterizada pelo fato de que o elemento de fixação compreende uma parte de base (42) e uma parte projetada (43), a parte projetada sendo mais flexível do que a parte de base.

15. Coluna de ferramenta de usinagem wireline para fundo de poço de acordo com qualquer uma das reivindicações de 12 a 14, caracterizada pelo fato de que a ferramenta de usinagem também compreende uma broca de coroa (44) que possui uma parede circunfe- rencial (45) com inserções, a dita parede circunferencial circundando o corpo e estando integrada à parte giratória da ferramenta.