MX2013008901A - Sistema de flujo de fluido presurizado para un martillo de fondo de circulacion reversa, y un martillo con este sistema. - Google Patents

Abstract

Un sistema de flujo de fluido para un martillo de fondo de circulación reversa incluye una camisa dispuesta coaxialmente entre la carcasa externa y el pistón, y un tubo de control cilíndrico dispuesto coaxialmente entre el pistón y el tubo de muestreo. Una cámara interna y una cámara de descarga ayudan a respectivamente suministrar y descargar el fluido presurizado de las cámaras frontal y trasera que ejercen trabajo sobre el pistón, en que la cámara interna está formada en una cavidad central en las superficies internas del pistón y está en comunicación fluida permanente con la fuente de fluido presurizado y en que la cámara de descarga está definida por uno o más rebajes en la superficie interna de la carcasa externa del martillo y está permanente comunicada con el fondo del pozo. El ingreso del flujo de fluido presurizado a las cámaras frontal y trasera es controlado, respectivamente, por el traslape de las superficies deslizantes internas del pistón con la superficie externa del tubo de muestreo y con la superficie externa del tubo de control, mientras que la descarga del flujo de fluido presurizado de las cámaras frontal y trasera es controlado por el traslape de las superficies deslizantes externas del pistón con la superficie interna de la camisa. El martillo provisto con este sistema tiene una o más aberturas de descarga terminales en la parte extrema frontal de la carcasa externa conectadas a respectivos canales de descarga longitudinales formados en la superficie externa de la parte extrema frontal de la carcasa externa.

Description

SISTEMA DE FLUJO DE FLUIDO PRESURIZADO PARA UN MARTILLO DE FONDO DE CIRCULACION REVERSA, Y UN MARTILLO CON ESTE SISTEMA CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se refiere en forma general a un sistema de flujo de fluido presurizado para un mecanismo percusivo que opera con el fluido, particularmente para un martillo de perforación de fondo o DTH, por sus siglas en inglés y más particularmente para un martillo DTH de circulación reversa, y a un martillo DTH con el sistema.

ANTEDECENTES DE LA INVENCION Los martillos DTH que operan con fluido presurizado se caracterizan por comprender una carcasa externa cilindrica, una culata para conectar el martillo a la fuente de fluido presurizado, una broca de perforación en su extremo•-frontal para realizar la función de perforación y un pistón que ejerce un movimiento alternante debido al cambio de presión del fluido presurizado contenido en dos cámaras principales de trabajo, una cámara frontal y una cámara trasera, formadas dentro del martillo y ubicadas en extremos opuestos del pistón, el movimiento alternante del pistón permitiendo transferir la energía del fluido presurizado a la róca con cada impacto del pistón en la broca.

El ciclo termodinámico del martillo se desarrolla de RÉF: 2 3Ó04 acuerdo al movimiento alternante del pistón desde el punto de su recorrido en que el pistón está en contacto con la broca (posición conocida como posición de impacto) hasta el punto de más atrás de su recorrido, este último dependiente de la operación del martillo. Así, mientras el pistón se mueve, las cámaras frontal y trasera, en forma cíclica y alternante, son suministradas con fluido presurizado o son descargadas del mismo o sujetas a un proceso de expansión o compresión, dependiendo del sentido del movimiento del pistón y que la cámara esté bien sellada, causando de este modo que aumente o disminuya, respectivamente, el volumen encerrado en la cámara. La transición de un estado a otro es independiente para cada cámara y es controlada, por la posición del pistón respecto a otras piezas del martillo de tal forma que el pistón actúa en si mismo como una válvula, además de elemento impactante.

En la perforación de circulación reversa se utiliza una barra de doble pared que está formada por dos tubos concéntricos, un tubo interior o tubo de muestreo y ;un tubo exterior. Una extensión del tubo de muestreo se provee a lo largo del centro del martillo, desde la culata hasta la broca, formando un pasaje central continuo a lo largo del centro del martillo para permitir la recuperación de fragmentos de roca y muestras de suelo conduciéndolos a la superficie del terreno a través del centro del arreglo de barras .

El martillo puede ser operado en dos modos. En el primero, o modo de perforación, fluido- presurizado es suministrado al martillo produciendo el movimiento alternante del pistón, el cual al final de cada ciclo golpea a la broca, el extremo frontal de la broca realizando de este modo la función de perforar la roca y los fragmentos de roca siendo evacuados a la superficie del terreno por el fluido presurizado que es descargado en el fondo del pozo. En el segundo modo, o modo de barrido, el arreglo de barras y el martillo son levantados por la máquina perforadora de tal forma que la broca pierde contacto con la roca y todo el fluido presurizado es descargado a través del martillo directamente al fondo del pozo para efectos de limpieza, sin pasar por el ciclo del martillo, cesando así el movimiento alternante del pistón.

Hay muchos tipos diferentes de martillos D H de circulación reversa disponibles para perforación y recuperación de muestras. Tres métodos se usan comúnmente para controlar el suministro de fluido presurizado a las cámaras frontal y trasera: 1) uso de un pasaje de fluido formado; entre la superficie externa de una camisa y la superficie interna de la carcasa externa, la camisa estando montada dentro de la carcasa externa en forma coaxial con el pistón; 2) uso de una cámara de alimentación formada dentro de la carcasa externa que interactúa con rebajes en las superficies deslizantes externas del pistón y pasajes en la carcasa externa durante el movimiento alternante del pistón; 3) uso de un tubo de alimentación para crear una cámara de alimentación dentro del pistón, en que este tubo de alimentación interactúa con rebajes en las superficies internas o del lado de la perforación central del pistón durante el movimiento alternante del pistón. Por otro lado, la descarga de fluido presurizado de la cámara frontal es controlada comúnmente ya sea por una válvula de pie montada en la broca o por una porción central del pistón de menor diámetro que interactúa con una guia de pistón. De manera similar, la descarga de de fluido presurizado de la cámara trasera es controlada comúnmente ya sea por una guía de aire ubicada en la parte trasera de la cámara trasera o por el extremo frontal del tubo de alimentación.

Generalmente, para conducir fluido presurizado desde el extremo trasero de la broca al extremo frontal de la misma se crean canales en la superficie externa de la broca que trabajan en forma cooperativa con estrías en la superficie interna del portabroca y con un anillo o camisa actuando de elemento de sello de modo de formar pasajes cubiertos de tal manera de descargar el fluido presurizado a la periferia del extremo frontal de la broca. El fluido presurizado también puede ser desviado desde un punto intermedio de la broca a través de perforaciones en el portabroca hacia un pasaje formado entre la superficie externa del portabroca y la superficie interna del anillo sellador. Alternativamente, el fluido presurizado puede ser desviado desde el punto intermedio a través de perforaciones longitudinales creadas en la cabeza de la broca.

Un tipo de martillo DTH de circulación reversa que ofrece una nueva manera de controlar el suministro de fluido presurizado a las cámaras frontal y trasera y de descargar el fluido presurizado en ellas, es divulgado en la patente de Estados Unidos N° 7.921.941 (B2) . Específicamente, una camisa es dispuesta coaxialmente entre la carcasa externa cilindrica y el pistón, y una cámara de alimentación es dispuesta en serie longitudinalmente con una cámara de descarga,' en que ambas cámaras están definidas por respectivos rebajes en la superficie interna de la carcasa externa y están internamente delimitadas por la superficie externa de la camisa, y separadas por una pared divisoria. La cámara de alimentación está permanentemente conectada a la fuente de fluido presurizado para suministrar el fluido a las cámaras frontal y trasera del martillo, mientras que la cámara de descarga está permanentemente comunicada con el fondo del pozo para descargar el fluido presurizado de las cámaras frontal y trasera. Un conjunto de medios de conducción de fluido son provistos en el pistón para canalizar el flujo dé fluido presurizado desde la cámara de alimentación hacia las' cámaras frontal y trasera y fuera de las cámaras. En una segunda modalidad de la patente x941 se provee una cámara interna entre el pistón y el tubo de muestreo para un llenado más eficiente de las cámaras. La cámara interna está definida por una cavidad en las superficies internas del pistón y está permanentemente conectada con la cámara de alimentación.

En la misma patente, para descargar el fluido presurizado desde la cámara de descarga y conducirlo a la región periférica del extremo frontal de la broca, se proveen unas aberturas de descarga terminales en la parte extrema frontal de la carcasa externa. Las aberturas de descarga terminales están alineadas con respectivos canales de descarga longitudinales formados a lo largo de la superficie externa de la carcasa externa. Además, ambas aberturas de descarga terminales y canales de descarga longitudinales están cubiertos por una envoltura o camisa de sello externa.

De este modo el control del flujo de fluido presurizado hacia adentro y hacia fuera de las cámaras frontal y trasera es simplificado y gracias al uso de pasajes "ciegos" en el pistón se maximizan las áreas de empuje del pistón para una mejor transferencia de energía a la roca, mejorando consiguientemente la capacidad de perforación profunda del martillo. Asimismo, se provee un diseño de broca más simple y robusta en contraste con otros martillos de circulación reversa conocidos donde la descarga de fluido presurizado al fondo del pozo se logra por medios de conducción de fluido localizados más centralmente.

Además de las ventajas precedentemente mencionadas de la patente 941, sería deseable agregar las siguientes mejoras: - proporcionar un sistema de flujo de fluido presurizado y martillo estructuralmente más simples que puedan reducir costos de fabricación; y - proporcionar un pistón más robusto con el fin de que el martillo opere a una mayor presión y entregue una mayor energía a la roca sin el riesgo de falla catastrófica del pistón.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION En un primer aspecto de la invención, se ha desarrollado un sistema de flujo de fluido presurizado para un martillo DTH de circulación reversa que tiene una carcasa externa cilindrica, una culata fijada al extremo trasero1 de la carcasa externa y conectada a la fuente de fluido presurizado, un pistón perforado centralmente dispuesto en forma deslizante y coaxial dentro de la carcasa externa, una broca dispuesta en forma deslizante en el extremo frontal del martillo en un portabroca y alineada por una guía de broca, y un tubo de muestreo dispuesto en forma coaxial dentro de la carcasa externa, pasando a través de la perforación central del pistón y extendiéndose desde la culata hasta la broca, en que el sistema de flujo de fluido presurizado comprende: una camisa dispuesta coaxialmente entre la carcasa externa y el pistón, la camisa extendiéndose desde la culata hasta la guía de broca; un tubo de control cilindrico dispuesto entre el pistón y el tubo de muestreo, acoplado a la culata y extendiéndose hacia delante desde la misma, el tubo de control teniendo medios de entrada de fluido presurizado conectados a un pasaje anular formado entre el tubo de control y el tubo de muestreo; y dos cámaras para respectivamente ayudar a suministrar y descargar fluido presurizado hacia adentro y hacia afuera de las cámaras de trabajo: una cámara interna definida por una cavidad central en la superficie interna del pistón y una cámara de descarga definida por uno o más rebajes en la superficie interna de la carcasa externa, de preferencia un único rebaj e .

Estos elementos tienen la siguiente configuración: las superficies externas del tubo de muestreo incluyen porciones extrema frontal y trasera rebajadas, y una porción central de control entre ambas; el tubo de control comprende una porción extrema frontal de control de superficie externa y una porción ¡ trasera rebajada de superficie externa; la cámara de descarga está delimitada por la superficie externa de la camisa y la superficie interna de la carcasa externa; y la cámara interna está delimitada por un lado por las superficies externas del tubo de muestreo solas o junto con las superficies externas del tubo de control, dependiendo de la posición del pistón durante la operación del martillo y, por el otro lado por las superficies internas del pistón.

La invención se caracteriza porque la cámara interna está permanentemente llena con y conectada a la fuente de fluido presurizado a través del pasaje anular que se forma entre el tubo de control y el tubo de muestreo, para suministrar fluido presurizado a las cámaras frontal y trasera del martillo. Para el propósito, el sistema de flujo de fluido presurizado de la invención está respectivamente configurado de modo tal que se forma un pasaje anular frontal en el traslape entre la porción frontal de superficie deslizante interna del pistón y la porción extrema frontal rebajada de superficie externa del tubo de muestreo,: y un pasaje de alimentación anular trasero se forma en el traslape de la porción trasera de superficie deslizante interna del pistón con la porción trasera rebajada de superficie externa del tubo de control.

Por otro lado, la cámara de descarga se encuentra en permanente comunicación con el fondo del pozo horadado por el martillo, para descargar al fondo del pozo el. fluido presurizado de las cámaras frontal y trasera del martillo.

Durante la fase en que la cámara frontal es suministrada con fluido presurizado, el ingreso de flujo de fluido presurizado es controlado por el traslape de la porción central de control de superficie externa del tubo de muestreo con la porción frontal de superficie deslizante interna del pistón. De manera similar, durante la fase en que la cámara trasera es suministrada con fluido presurizado, el ingreso del flujo de fluido presurizado es controlado por el traslape de la porción extrema frontal de control de superficie externa del tubo de control con la porción trasera de superficie deslizante interna del pistón. Con esta forma de control del ingreso del flujo a las cámaras frontal y trasera se logra un llenado más eficiente de las cámaras frontal y trasera en cada ciclo del martillo y se reduce la magnitud de los volúmenes pasivos en ambas cámaras. : Además, el flujo de fluido presurizado descargado de las cámaras frontal y trasera es controlado exclusivamente por el traslape o posición relativa de las superficies deslizantes externas del pistón con las superficies internas de la camisa. Hay un conjunto frontal de aberturas pasantes de descarga de fluido presurizado en la camisa para descargar el fluido presurizado de la cámara frontal a la cámara de descarga, y hay un conjunto trasero de aberturas pasantes de descarga de fluido presurizado en la camisa para descargar el fluido presurizado de la cámara trasera a la cámara de descarga. Sin embargo, para canalizar el fluido presurizado desde la cámara interna a las cámaras frontal y trasera del martillo y de estas últimas cámaras a la cámara de descarga no se ha fresado conductos o pasajes en el pistón, por lo que el pistón resulta más fuerte y el martillo más fácil de fabricar .

Más aún, teniendo el sistema de flujo de fluido presurizado de la invención una cámara de descarga adyacente a la superficie interna de la carcasa externa permite desviar el flujo de fluido presurizado afuera de la carcasa externa a través de uno o más aberturas extremas ' de descarga perforadas en la pared de la carcasa, y a través de ellas descargar el fluido presurizado a la región periférica del extremo frontal de la broca.

En un segundo aspecto de la invención, se provee un martillo DTH de circulación reversa, caracterizado por tener el sistema de flujo de fluido presurizado que ha sido descrito precedentemente y por descargar el fluido presurizado de la cámara de descarga y fuera de la carcasa externa a lo largo de los costados de la parte extrema frontal del mismo, a través de las anteriormente mencionadas aberturas extremas de descarga.

Preferentemente las aberturas extremas de descarga están conectadas con respectivos canales longitudinales formados en la superficie externa de la porción extrema frontal de la carcasa externa. Ambas aberturas extremas de descarga y canales longitudinales de descarga están cubiertos por un elemento de sello tal como una envoltura o camisa de sello externa, de modo de dirigir el fluido presurizado a la región periférica del extremo frontal de la broca y generar un flujo de fluido presurizado a través de la cara frontal de la broca para arrastrar los fragmentos de roca hacia el interior del pasaje central continuo formado a lo largo del centro del martillo.

Para facilitar la comprensión de las ideas precedentes, la invención será descrita en adelante con referencia a las figuras que se adjuntan.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La Figura 1 representa una vista en corte longitudinal del martillo DTH de circulación reversa de la invención mostrando la disposición del pistón respecto a la carcasa externa, camisa, broca, tubo de control y tubo de muestreo cuando la cámara frontal está siendo suministrada con fluido presurizado y la cámara trasera está descargando fluido presurizado al fondo del pozo.

La Figura 2 representa una vista en corte longitudinal del martillo DTH de circulación reversa de la invención mostrando la disposición del pistón respecto a la carcasa externa, camisa, broca, tubo de control y tubo de muestreo cuando la cámara trasera está siendo suministrada con fluido presurizado y la cámara frontal está descargando fluido presurizado al fondo del pozo.

La Figura 3 representa una vista en corte longitudinal del martillo DTH de circulación reversa de la invención mostrando la disposición del pistón y la broca respecto a la carcasa externa, camisa, tubo de control y tubo de muestreo cuando el martillo se encuentra en posición de barrido.

La Figura 4 representa una vista isométrica del martillo DTH de circulación reversa de la invención con la carcasa externa recortada para mostrar la disposición de las partes internas del martillo cuando la cámara frontal está siendo suministrada con fluido presurizado y la cámara trasera está descargando fluido presurizado al fondo del pozo.

En las figuras, se ha representado el sistema de flujo del martillo respecto a la solución diseñada en lá invención para conducir el fluido presurizado a la cámara frontal y la cámara trasera y desde ahí al fondo del pozo, en todos sus posibles modos y estados, incluyendo la descarga de fluido presurizado a la región periférica de la cara frontal de la broca para evacuar los fragmentos de roca. Mediante el uso de flechas se ha señalado la dirección del flujo de fluido presurizado.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION Haciendo referencia a las figuras 1 a 4, se ilustra un martillo DTH de circulación reversa que tiene los siguientes componentes principales: una carcasa externa cilindrica (1) ; una culata (20) fijada al extremo trasero de la carcasa externa (1) para conectar el martillo a una fuente de fluido presurizado; s un pistón (60) perforado centralmente dispuesto en forma deslizante y coaxial dentro de la carcasa externa (1) y capaz de realizar un movimiento alternante debido al cambio de presión del fluido presurizado contenido dentro de una cámara frontal (240) y una cámara trasera (230) ubicadas en extremos opuestos del pistón- (60), el pistón (60) teniendo superficies deslizantes externas (63) , y superficies internas (64) ; una broca (90) dispuesta en forma deslizante en el extremo frontal del martillo en un portabroca (110) que está montado en el extremo frontal de la carcasa externa (1) , la broca (90) siendo alineada con la carcasa externa por medio de una guía de broca (150) dispuesta dentro de · la.- carcasa externa (1) y limitada en su movimiento deslizante por un retenedor de broca (210) y la cara de apoyo de broca (111) del portaborca (110) ; y un tubo de muestreo (130) dispuesto en forma coaxial dentro" de la carcasa externa (1) , y extendiéndose desde la broca (90) hasta la culata (20) .

De acuerdo al sistema de flujo de fluido presurizado de la invención, el pistón perforado centralmente tiene una porción frontal de superficie deslizante interna (64a) , una porción trasera de superficie deslizante interna (64b) y un rebaje central (64c) en las superficies internas (64) ; y el tubo de muestreo (130) tiene, una superficie central de control (131c) para interactuar con la porción frontal de superficie deslizante interna (64a) del pistón.

Además, se proveen una camisa (40) , dispuesta coaxialmente entre la carcasa externa (1) y el pistón (60) , y un tubo de control cilindrico (170) , dispuesto coaxialmente entre el pistón (60) y el tubo de muestreo (130) , el tubo de muestreo comprendiendo una porción trasera rebajada de superficie externa (131b) tal que se forma un pasaje anular (175) entre el tubo de muestreo (130) y el tubo de control (170) . Parte de la superficie interna (5) de la carcasa externa (1) , la guía de broca (150) y la culata (20) :proveen soporte para la camisa (40) , mientras que el tubo de control se soporta en las superficies internas frontales de guía (21) de la culata (20) . El tubo de control cilindrico (170) tiene una superficie interna (178) , una porción extrema frontal de control de superficie externa (171a) y una porción trasera rebajada de superficie externa (171b) .' La camisa , .,.(40) se extiende desde la culata (40) hasta la guía de broca (150) , y el tubo de control (170) está acoplado por una porción de acople a ésta, y se extiende hacia delante de la culata (20) .

De forma consecuente, la cámara trasera (230) del martillo está delimitada por la culata (20) , la camisa (40) , el tubo de control (170) y el área de empuje trasera (62b) del pistón (60) . A su vez, la cámara frontal (240) del martillo está delimitada por la broca (90) , la camisa (40) , al guía de broca (150) , el tubo de muestreo (130) y el área de empuje frontal (62a) del pistón (60) . El volumen de estas cámaras (230., 240) es variable y depende de la posición del pistón (60) .

El sistema de flujo de fluido presurizado de la invención comprende además una cámara de descarga (2) que, cuando el martillo está en operación, está en comunicación fluida permanente con el fondo del pozo para descargar el fluido presurizado desde las cámaras frontal (240) y trasera (230) al frente del martillo y desde ahí al fondo del pozo. En la modalidad ejemplar representada en las figuras la cámara de descarga está compuesta de pasaje anular central (2a) en el medio y un conjunto de pasajes de descarga (2b, 2c) definidos por rebajes en la superficie interna (5) de la carcasa externa (1) e internamente delimitados por la camisa. Debiera entenderse que la cámara de descarga podría también tener otras configuraciones tal como estar formada por un único rebaje anular en la superficie interna' (5) de la carcasa externa (1) .

Se proveen en la camisa un conjunto frontal de aberturas pasantes de descarga de fluido presurizado (42) y un conjunto trasero de aberturas pasantes de descarga de fluido presurizado (41) para respectivamente canalizar el flujo de fluido presurizado fuera de las cámaras frontal y trasera (240, 230) y hacia adentro de la cámara de descarga (2), de modo que el flujo de fluido presurizado descargado de las cámaras frontal y trasera es controlado solamente por el traslape o posición relativa de las superficies deslizantes externas del pistón con las superficies internas de la camisa.

El sistema de flujo de fluido presurizado de la invención también tiene una cámara interna (68) para suministrar fluido presurizado a la cámara frontal (240) y a la cámara trasera (230) . En la modalidad representada en las figuras, la cámara interna (68) está definida por una cavidad central (64c) en las superficies internas (64) del .pistón (60) , externamente delimitada por la cavidad central (64c) , y está internamente delimitada ya sea por las sujÜérficies externas (131) del tubo de muestreo (130) solas (ver figura 1) o por las superficies externas (131) del tubo de ;nuiestreo (130) junto con las superficies externas (171) del tubo de control (170) (ver figura 2) , dependiendo de la posición del pistón durante la operación del martillo.

De acuerdo a una modalidad preferida de la invención como está representada en las figuras, el tubo dé control (170) tiene en su parte trasera una serie de aberturas de entrada (177) que permiten que fluido presurizado fluya desde la culata (20) a la cámara interna (68) , a través del pasaje anular (175) formado entre la superficie interna (178) del tubo de control (170) y la porción trasera rebajada de superficie externa (131b) del tubo de muestreo (130) .

Cuando el martillo está en operación, la cámara interna (68) está en permanente comunicación fluida con la fuente de fluido presurizado. Un pasaje anular frontal de suministro (67a) se forma entre la porción frontal de superficie deslizante interna (64a) del pistón (60) y la porción extrema frontal rebajada de superficie externa (131a) del tubo de muestreo (130), y un pasaje anular trasero de suministro (67b) se forma entre la porción trasera de superficie deslizante interna (64b) del pistón (60) y la por.ción trasera rebajada de superficie externa (171b) del tubo de ; control (170) durante el movimiento alternante del pistón (60) , para respectivamente suministrar fluido presurizado a las: cámaras frontal y trasera (240, 230) del martillo. El flujo de fluido presurizado hacia adentro de las cámaras frontal y trasera (240, 230) es, por lo tanto, respectivamente controlada por el traslape de la porción frontal de superficie deslizante interna (64a) del pistón (60) con la porción central de control de superficie externa (131c) del tubo de muestreo (130) y por el traslape de la porción trasera de superficie deslizante interna (64b) del pistón (60) con la porción extrema frontal de control de superficie externa (171a) del tubo de control cilindrico (170) .

Adicionalmente, la carcasa externa (1) del sistema de flujo de fluido presurizado de la invención tiene en su porción extrema frontal una o más aberturas de descarga terminales (3) conectadas a respectivos canales de descarga longitudinales (4) fresados en la superficie externa de la porción extrema frontal de la carcasa externa (1) , tanto las aberturas de descarga terminales (3) como los canales de descarga longitudinales (4) teniendo . la función de conducir el flujo de fluido presurizado recibido en la cámara de descarga (2) de las cámaras frontal y trasera (240, 230) , hasta el exterior de la carcasa externa (1) y de ahí a la región periférica del extremo frontal de la broca (90) . Las aberturas de descarga terminales' (3) y los canales de descarga longitudinales (4) están cubiertos por un elemento de sello tal como una envoltura o camisa de sello externa (190) .

Control del estado de las cámara frontal (240) Cuando en el ciclo del martillo, la cara de impacto (61) del pistón (60) está en contacto con la cara de 1imP¾í?.t° (95) de la broca (90) y la broca (90) se encuentra en el punto de más atrás de su recorrido, es decir, cuando el martillo se encuentra en posición de impacto (ver Figura 1) , la cámara frontal (240) está en comunicación fluida con la cámara interna (68) a través del pasaje anular frontal (67a) formado entre la porción frontal de superficie deslizante interna (64a) del pistón (60) y la porción extrema frontal rebajada de superficie externa (131a) del tubo de muestreo (130) y a través de un conjunto de pasajes mej oradores de flujo (99) fresados en la cara de impacto (95) de la broca (90) . De esta forma, el fluido presurizado puede fluir desde la cámara interna (68) hacia la cámara frontal (240) y comenzar el movimiento de retroceso del pistón (60) .

El ingreso de flujo de fluido presurizado de la cámara frontal (240) cesará cuando el pistón (60) se haya desplazado en el sentido extremo frontal a extremo trasero de su recorrido hasta el punto en que la arista frontal de suministro de fluido (66a) del pistón (60) alcanza el borde frontal de suministro de fluido (133) del tubo de muestreo (130). A medida que el movimiento del pistón (60) continúa más en el sentido extremo frontal a extremo trasero : de su recorrido, se alcanzará un punto en que la arista frontal de descarga de fluido (65a) del pistón (60) coincide el límite frontal del conjunto frontal de aberturas pasantes de descarga (42) de la camisa (40) . A medida que el movimiento del pistón (60) continúa aún más, la cámara frontal (:240) del martillo quedará fluidamente comunicada con la cámara de descarga (2) a través del conjunto frontal de aberturas pasantes de descarga (42) de la camisa (40) (ver Figura 2) . De esta manera, el fluido presurizado contenido en la cámara frontal (240) se descargará hacia adentro de la cámara de descarga (2) y desde la cámara de descarga (2) es capaz de fluir libremente fuera de la carcasa externa (1). De acuerdo a una modalidad ejemplar mostrada en las figuras, el fluido presurizado de la cámara de descarga (2) es descargado a través de pasajes de descarga de fluido presurizado (151) , ranuras de descarga (152) y aberturas de descarga (153) de la guía de broca (150) , y a través de ahí a las aberturas de descarga terminales (3) de la carcasa externa (1) . Desde las aberturas (3) el fluido presurizado es luego dirigido a la zona periférica del extremo frontal de la broca (90) a través de los canales de descarga longitudinales (4) de la carcasa externa (1). Estas aberturas (3) y canales (4) se encuentran cubiertos por la envoltura o camisa de. sello externa (190) .

Control del estado de la cámara trasera (230) Cuando en el ciclo del martillo, la cara de impacto (61) del pistón (60) está en contacto con la cara de impacto (95) de la broca (90) y la broca (90) se encuentra en el punto más atrás de su recorrido, es decir, cuando el martillo se encuentra en posición de impacto (ver Figura 1), la cámara trasera (230) se encuentra en comunicación fluida directa con la cámara de descarga (2) a través del conjunto trasero de aberturas pasantes de descarga (41) de la camisa (40) . De esta manera, el fluido presurizado contenido en la cámara trasera (230) es capaz de fluir libremente a la cámara de descarga (2) y desde la cámara de descarga (2) es capaz de fluir libremente fuera de la carcasa externa (1) a través de los pasajes de descarga de fluido presurizado (151) , ranuras de descarga (152) y aberturas de descarga (153) de la guía de broca (150) , y a través de las aberturas de descarga terminales (3) de la carcasa externa (1), desde donde es dirigido a la región periférica del extremo frontal de la broca (90) a través de los canales de descarga longitudinales (4) de la carcasa externa (1). Estas aberturas (3) y canales (4) se encuentran cubiertos por la envoltura o camisa de sello externa (190) .

Este flujo de fluido presurizado hacia afuera, de la cámara trasera (230) se detendrá cuando el pistón : (60) se haya desplazado en el sentido extremo frontal a extremo trasero de su recorrido hasta el punto donde lá arista externa de descarga de fluido presurizado (65b) del pistón (60) alcance el limite trasero del conjunto trasero de aberturas pasantes de descarga (41) de la camisa (40) . A medida que el movimiento del pistón (60) continúa más el movimiento en el sentido extremo frontal a extremo trasero de su recorrido, se alcanzará un punto en donde la .„' arista trasera de suministro de fluido presurizado (66b) del pistón (60) coincide con la arista trasera de suministro de fluido (172) del tubo de control (170) . A medida que el movimiento del pistón (60) continúa aún más, la cámara trasera (230) del martillo quedará fluidamente comunicada con la cámara interna (68) a través del pasaje anular trasero de suministro (67b) formado entre la porción trasera de superficie deslizante interna del pistón (64b) y la porción trasera rebajada de superficie externa (171b) del tubo de control (170) (ver Figura 2) . De esta manera, la cámara trasera (230) será llenada con el fluido presurizado proveniente de la cámara i interna (68) .

Operación en modo de barrido En el modo barrido del martillo representado en la Figura 3, esto es, cuando el martillo deja de percutir, la cara de impacto (61) del pistón (60) se apoya sobre la cara de impacto (95) de la broca (90) y el flujo de .fluido presurizado es conducido directamente a la región periférica del extremo frontal del broca (90) a través de la siguiente ruta: desde de la culata (20) , a través del conjunto de aberturas pasantes de suministro de fluido presurizado (177) del tubo de control (170) , a través del pasaje anular (175) formado entre las superficies internas (178) del tubo de control (170) y la porción trasera rebajada de superficie externa (13ib) del tubo de control (130) , a la cámara trasera (230) , y desde la cámara trasera (230) a la cámara de descarga (2) a través del conjunto trasero de aberturas pasantes de descarga de fluido presurizado (41) de la camisa (40) . Desde la cámara de descarga (2) el fluido presurizado es capaz de fluir libremente hacia el exterior de la carcasa externa (1) a través de los pasajes de descarga de fluido presurizado (151) , ranuras de descarga (152) y aberturas de descarga (153) de la guía de broca (150) , y a través de las aberturas de descarga terminales (3) de la carcasa externa (1) , desde donde es dirigido a la región periférica del extremo frontal de la broca (90) a través de los canales de descarga longitudinales (4) de la carcasa externa (1) . Estas aberturas (3) y canales (4) se encuentran cubiertos por la envoltura ó camisa de sello externa (190) .

Fluido presurizado que fluye hacia adentro de lá cámara frontal (240) desde la cámara interna (68) es entonces conducido a través de las ranuras de descarga de fluido presurizado (152) y aberturas de descarga (153) de la guía de broca (150) y a través del conjunto de aberturas de descarga terminales (3) de la carcasa externa (1) .

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. ;.,

Claims (7)

REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Un sistema de flujo de fluido presurizado para un martillo de fondo de circulación reversa, en que el martillo comprende los siguientes componentes principales: una carcasa externa cilindrica que tiene un extremo frontal y un extremo trasero; una culata fijada al extremo trasero de la carcasa externa para conectar el martillo a una fuente, de fluido presurizado ; un pistón perforado centralmente dispuesto en forma coaxial dentro de la carcasa externa y capaz de alternar debido al cambio de presión del fluido presurizado contenido dentro de una cámara frontal y una cámara trasera (230) ubicadas en extremos opuestos del pistón, el pistón (60) teniendo superficies deslizantes externas y superficies internas; una broca dispuesta en forma deslizante en el extremo frontal del martillo en un portabroca que está montado en el extremo frontal de la carcasa externa, la ocai;: siendo alineada con la carcasa externa por medio de una guía de broca,- y un tubo de muestreo dispuesto en forma coaxial dentro de la carcasa externa, pasando a través de la perforación central del pistón y extendiéndose desde la culata hasta la broca, el tubo de muestreo teniendo superficies internas y superficies externas, caracterizado porque comprende: una camisa dispuesta coaxialmente entre la carcasa externa y el pistón, la camisa extendiéndose desde la culata hasta la guía de broca y teniendo una superficie interna y una superficie externa; un tubo de control cilindrico dispuesto coaxialmente entre el pistón y el tubo de muestreo, el tubo de control cilindrico extendiéndose hacia adelante desde la culata a la cual está acoplada por una porción de acople del mismo, y teniendo superficies internas y superficies externas; una cámara de descarga definida por uno o más rebajes en la superficie interna de la carcasa externa e internamente delimitada por la camisa, en que la cámara de descarga está en comunicación fluida permanente con el fondo del pozo para descargar el fluido presurizado desde las cámaras frontal y trasera; y una cámara interna formada en una cavidad ¡ central realizada en las superficies internas del pistón y delimitada por las superficies externas del tubo de muestreo solas o junto con las superficies externas del tubo de control cilindrico, dependiendo de la posición del pistón durante la operación del martillo, en que la cámara interna está en permanente comunicación fluida con la fuente de fluido presurizado para suministrar el fluido presurizado a las cámaras frontal y trasera; en que la camisa tiene un conjunto frontal de aberturas pasantes de descarga de fluido presurizado y un conjunto trasero de aberturas pasantes de descarga de fluido presurizado para respectivamente canalizar el fluido presurizado hacia fuera de las cámaras frontal y trasera y hacia adentro de la cámara de descarga; en que el tubo de control cilindrico tiene en su porción de acople medios de entrada de fluido, presurizado conectados a un pasaje anular formado entre el tubo de control cilindrico y el tubo de muestreo para permitir que el flujo de fluido presurizado fluya desde la culata a la cámara interna; en que el tubo de muestreo tiene una porción extrema frontal rebajada de superficie externa que forma un pasaje frontal anular de suministro con las superficies internas del pistón para canalizar el flujo de fluido presurizado hacia adentro de la cámara frontal; en que el tubo de control cilindrico comprende una porción trasera rebajada de superficie externa para crear un pasaje anular trasero entre las superficies internas del pistón y la porción trasera rebajada de superficie externa del tubo de control para canalizar el flujo de fluido presurizado hacia adentro de la cámara trasera; por lo cual el flujo de fluido presurizado descargado de las cámaras frontal y trasera es controlado solamente por el traslape o posición relativa de las superficies deslizantes externas del pistón con las superficies internas de la camisa, mientras que el flujo de fluido presurizado hacia adentro de las cámaras frontal y trasera es controlado por el traslape de las superficies internas del pistón con las superficies externas del tubo de control cilindrico y las superficies externas del tubo de muestreo.

2. El sistema de flujo de fluido presurizado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque las superficies internas del pistón se dividen en una porción frontal de superficie deslizante interna y una porción trasera de superficie deslizante interna separadas por el rebaje central; en que el tubo de muestro comprende además una porción central de control de superficie externa ubicada adelante del tubo de control cilindrico y extendiéndose hasta la' porción extrema frontal rebajada de superficie externa para interactuar con la porción frontal de superficie deslizante interna del pistón para controlar el ingreso del flujo de fluido presurizado a la cámara frontal durante la operación del martillo.

3. El sistema de flujo de fluido presurizado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo de muestreo comprende además una porción trasera rebajada de superficie externa que se extiende desde los medios de entrada de flujo de fluido presurizado del tubo de control cilindrico hasta la porción central de control de superficie externa, definiendo de este modo un pasaje anular junto con las superficies internas del tubo de control cilindrico.

4. El sistema de flujo de fluido presurizado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el tubo de control cilindrico además comprende una porción extrema frontal de control de superficie externa para interactuar con la porción trasera de superficie deslizante interna del pistón para controlar el ingreso del flujo de fluido presurizado a la cámara trasera durante la operación del martillo.

5. El sistema de flujo de fluido presurizado de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conjunto de medios de entrada de fluido presurizado del tubo de control cilindrico conectados con el pasaje anular formado entre tubo de control cilindrico y el tubo de muestreo, comprenden un conjunto de aberturas de entrada. :

6. Un martillo de fondo de circulación reversa, caracterizado porque comprende: el sistema de flujo de fluido presurizado de conformidad con la reivindicación 1; y una o más aberturas de descarga terminales en la parte extrema frontal de la carcasa externa, conectadas a respectivos canales de descarga longitudinales formados en la superficie externa del extremo frontal de la carcasa externa en que ambos, las aberturas de descarga terminales y los canales de descarga longitudinales, comunican fluidamente la cámara de descarga con el exterior de la carcasa externa a largo de los lados del extremo frontal la carcasa externa y desde ahí a la región periférica del extremo frontal de la broca.

7. El martillo de fondo de circulación reversa de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque tanto las aberturas de descarga terminales como los canales de descarga longitudinales están cubiertos por un elemento de sello tal como una envoltura ó camisa de sello externa para dirigir el flujo de fluido presurizado a la región periférica del extremo frontal de la broca para arrastrar los fragmentos de roca hacia el tubo de muestreo. RESUMEN DE LA INVENCION Un sistema de flujo de fluido para un martillo de fondo de circulación réversa incluye una camisa dispuesta coaxialmente entre la carcasa externa y el pistón, y un tubo de control cilindrico dispuesto coaxialmente entre el pistón y el tubo de muestreo. Una cámara interna y una cámara de descarga ayudan a respectivamente suministrar y descargar el fluido presurizado de las cámaras frontal y trasera que ejercen trabajo sobre el pistón, en que la cámara interna está formada en una cavidad central en las superficies internas del pistón y está en comunicación fluida permanente con la fuente de fluido presurizado y en que la cámara de descarga está definida por uno o más rebajes en la superficie interna de la carcasa externa del martillo y está permanente comunicada con el fondo del pozo. El ingreso del flujo de fluido presurizado a las cámaras frontal y trasera es controlado, respectivamente, por el traslape de las superficies deslizantes internas del pistón con la superficie externa del tubo de muestreo y con la superficie externa del tubo de control, mientras que la descarga del flujo de fluido presurizado de las ; cámaras frontal y trasera es controlado por el traslape de las superficies deslizantes externas del pistón con la superficie interna de la camisa. El martillo provisto con este sistema tiene una o más aberturas de descarga terminales en la parte extrema frontal de la carcasa externa conectadas a respectivos canales de descarga longitudinales formados en la superficie externa de la parte extrema frontal de la carcasa externa.