MX2014011175A - Trepano para perforacion por percusion. - Google Patents

Abstract

Esta invención se refiere a una barrena (1) de perforación para su uso en perforación por percusión, comprendiendo la barrena (1) de perforación un cuerpo (2) que tiene una cara (4) frontal, al menos un botón (10) en la cara frontal (a continuación en el presente documento "botón en cara"), y una pluralidad de botones (20) en periferia, teniendo cada uno de los botones (10 y 20) una cara (10a y 20a) de trabajo. Al menos una parte de al menos una cara (20a) de trabajo de botón (20) en periferia tiene una curvatura que se desvía más de ser plana en comparación con la curvatura de cualquier parte curva de al menos una cara (10a) de trabajo de botón (10) en cara, de modo que dicha parte de al menos una cara (20a) de trabajo de botón (20) en periferia se proyecta más que dicha parte de al menos una cara (10a) de trabajo de botón (10) en cara.

Description

TRÉPANO PARA PERFORACIÓN POR PERCUSIÓN CAMPO DE LA INVENCIÓN Para propósitos de explicación, se hará referencia al uso de la barrena de perforación en la perforación de roca por percusión con martillo superior, pero también puede usarse en otras clases de perforación por percusión, tales como DTH.

Los botones o las piezas de inserción para barrenas de este tipo tienen generalmente un cuerpo cilindrico con extremos opuestos, uno de los cuales comprenden una cara de trabajo para el botón que está conformado de modo que sobresale del cuerpo del botón. Más particularmente, esta cara de trabajo es generalmente de forma hemisférica (abovedada) o parabólica (balística) .

Normalmente, los botones en periferia tienen un diámetro que es mayor que o igual a los botones en cara. Pueden encontrarse ejemplos de esto en los documentos US 3.519.092, US 3.997.011 y US 4.572.307 entre otros, y se ilustra en la figura 2 en el presente documento.

Un problema de las barrenas del tipo descrito anteriormente es que un grado de energía reflejada (es decir, reflejada desde la cara de roca) es tan grande que esto puede dañar la barrena y otro equipo asociado.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En el documento US 5.947.215 se da a conocer una barrena de perforación que tiene un único botón frontal colocado de manera central que es de mayor diámetro que los botones en periferia, y en la que las partes más delanteras de los botones en periferia y el botón frontal se encuentran en un plano común, o el botón frontal se proyecta más hacia delante. El objeto de esto es proporcionar un buen guiado de barrena.

Se ha desarrollado la presente invención frente a estos antecedentes y los problemas y las dificultades asociados con los mismos.

Los objetos y las ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción, tomada con relación a los dibujos adjuntos, en los que, a modo de ilustración y ejemplo, se da a conocer una realización de la presente invención.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN En un aspecto, puede decirse que la invención reside en una barrena de perforación para su uso en perforación por percusión, comprendiendo la barrena de perforación un cuerpo que tiene una cara frontal, al menos un botón en la cara frontal (a continuación en el presente documento "botón en cara"), y una pluralidad de botones en periferia, teniendo cada uno de los botones una cara de trabajo, teniendo al menos una parte de al menos una cara de trabajo de botón en periferia una curvatura que se desvía más de ser plana (es decir, es más pronunciada, puntiaguda o más afilada) que la curvatura de cualquier parte curva de al menos una cara de trabajo de botón en cara de modo que dicha parte de al menos una cara de trabajo de botón en periferia se proyecta más que dicha parte de al menos una cara de trabajo de botón en cara.

En el contexto de la presente solicitud, el término "cara de trabajo" debe tomarse como que significa la parte de cada botón que interaccionará con la roca durante la perforación .

En una forma, dicha parte de al menos una cara de trabajo de botón en periferia se proyecta más que dicha parte de al menos una cara de trabajo de botón en cara.

En una forma, al menos una parte de la cara de trabajo de cada uno de los botones en cara y en periferia es curva. En el caso en que dicha cara (10a y 20a) de trabajo comprende múltiples partes, cada parte puede fundirse en partes adyacentes .

En una forma, la totalidad de la cara de trabajo de cada uno de los botones en cara y en periferia es curva. En una forma, la curvatura de la cara de trabajo de al menos un botón en periferia es más pronunciada que la curvatura de la cara de trabajo de al menos un botón en cara.

En una forma, la o cada cara de trabajo de botón en periferia se proyecta más que la o cada cara de trabajo de botón en cara.

En una forma, el radio de curvatura de la cara de trabajo de al menos un botón en cara es mayor que el radio de curvatura de la cara de trabajo de al menos un botón en periferia .

En una forma, cada uno de los botones en cara y en periferia incluye un cuerpo sustancialmente cilindrico. En una forma, la cara de trabajo de al menos un botón en periferia es sustancialmente hemisférica (o abovedada) .

En una forma, la cara de trabajo de al menos un botón en periferia es de forma sustancialmente parabólica (o balística) .

En una forma, la cara de trabajo de al menos un botón en cara está conformada como un segmento de un hemisferio (o bóveda) .

En una forma, la cara de trabajo de al menos un botón en cara está conformada como un segmento de una parábola (o forma balística) .

En una forma, el cuerpo cilindrico de al menos un botón en cara tiene un radio que es diferente al radio de curvatura de la parte curva de la cara de trabajo del mismo .

En una forma, el radio del cuerpo cilindrico de al menos un botón en cara es menor que el radio de curvatura de la parte curva de la cara de trabajo del mismo .

En una forma, el cuerpo cilindrico de al menos un botón en periferia tiene un radio que es sustancialmente igual o al menos similar al radio de curvatura de la parte curva de la cara de trabajo del mismo.

En una forma, la barrena de perforación comprende una pluralidad de botones en cara.

En una forma, la cara de trabajo de al menos un botón en cara es o se aproxima a ser sustancialmente plana.

En un aspecto adicional, puede decirse que la invención reside en una barrena de perforación para su uso en perforación por percusión, comprendiendo la barrena de perforación un cuerpo que tiene una cara frontal, al menos un botón en la cara frontal (de aquí en adelante "botón en cara"), y una pluralidad de botones en periferia, teniendo cada uno de los botones una cara de trabajo, estando la barrena de perforación caracterizada porque al menos una parte de al menos una cara de trabajo de botón en periferia tiene una curvatura con un pico que se proyecta más en comparación con un pico de cualquier parte curva de al menos una cara de trabajo de botón en cara.

En una forma, el o cada botón en cara está desplazado con respecto al eje central de la barrena.

A continuación se proporciona una descripción detallada de una o más modalidades de la invención junto con figuras adjuntas que ilustran a modo de ejemplo los principios de la invención. Aunque se describe la invención en relación con tales modalidades, debe entenderse que la invención no se limita a ninguna modalidad. Por el contrario, el alcance de la invención sólo está limitado por las reivindicaciones adjuntas y la invención engloba numerosas alternativas, modificaciones y equivalentes. Para el fin de proporcionar un ejemplo, se exponen numerosos detalles específicos en la siguiente descripción con el fin de proporcionar un entendimiento profundo de la presente invención.

La presente invención puede ponerse en práctica según las reivindicaciones sin algunos o todos estos detalles específicos. Para el fin de mayor claridad, no se ha descrito en detalle material técnico que se conoce en los campos técnicos relacionados con la invención de modo que la presente invención no se confunda innecesariamente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para un mejor entendimiento de esta divulgación, se describirá ahora con respecto a una realización a modo de ejemplo que se describirá en el presente documento con la ayuda de dibuj os en los que : La figura 1 es una sección longitudinal a través del cuerpo de una barrena de perforación; y La figura 2 es una vista en sección transversal a través del cuerpo de una barrena de perforación de la técnica anterior.

En la siguiente descripción, los caracteres de referencia similares designan partes similares o correspondientes en la totalidad de las varias vistas de las figuras.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se hace referencia ahora a la figura 1, en la que se ilustra una barrena (1) de perforación para su uso en perforación por percusión. La barrena (1) de perforación comprende un cuerpo (2) de barrena de una herramienta apropiada, de calidad para acero, que tiene una cara (4) frontal que se extiende generalmente de manera transversal con relación a un eje longitudinal del cuerpo (2) de barrena, y una parte (6) roscada trasera de modo que la barrena (1) de perforación puede unirse de manera roscada a una varilla de perforación (no ilustrada) que tiene roscas correspondientes .

Ubicados en la cara (4) frontal hay una pluralidad de botones (10) en cara que se proyectan y sobresalen axialmente de la misma.

Ubicados alrededor de la periferia de la cara (4) hay una pluralidad de botones (20) en periferia inclinados formando un ángulo con respecto al eje longitudinal de la barrena (1) . Los botones (20) en periferia se proyectan y sobresalen en tal medida que el diámetro del pozo de perforación está definido por éstos .

Los botones (10 y 20) ya sea encajados a presión o bien se encajan por contracción en el cuerpo (2) de barrena, y asi se denominan comúnmente e incluso de manera intercambiable piezas de inserción. Los botones (10 y 20) están formados de un material que es más duro que el material del cuerpo (2) de barrena.

Cada botón (10 y 20) tiene un cuerpo cilindrico con una cara (10a) de trabajo en un caso, y (20a) en el otro, siendo la cara de trabajo la parte de cada botón (10 y 20) que interaccionará con la roca durante la perforación. En esta realización, cada una de estas caras (10a y 20a) de trabajo es curva de manera convexa. La distancia de proyección F de la cara (10a) de trabajo de botón en cara y la distancia de proyección G de la cara (20a) de trabajo de botón en periferia se miden desde la parte de cuerpo asociada tal como se muestra en la figura 1, en la que G es mayor que F.

Cada cara (20a) de trabajo de botón (20) en periferia tiene una curvatura que es más pronunciada que la curvatura de al menos una cara (10a) de trabajo de botón (10) en cara. Es decir, el radio de curvatura (RF) de la cara (10a) de trabajo de los botones (10) en cara, es significativamente mayor que el radio de curvatura (RG) de la cara (20a) de trabajo de los botones (20) en periferia.

Aún más, en el caso de los botones (10) en cara, el radio de curvatura de la cara de trabajo (RF por sus siglas en ingles) es significativamente mayor que el radio (R' ) del cuerpo cilindrico de los mismos. En cambio, para cada uno de los botones (20) en periferia, el radio de curvatura de la cara de trabajo (RG por sus siglas en ingles) es generalmente igual al radio (R") del cuerpo cilindrico de los mismos.

Entonces en el caso de los botones (10) en cara, el radio de curvatura (RF por sus siglas en ingles) de la cara (10a) de trabajo puede ser tan grande que la cara de trabajo se aproxima a, o es, una superficie sustancialmente plana, no teniendo de ese modo la cara (10a) de trabajo de botón (10) en cara proyección o teniendo una proyección mínima, y ciertamente menos proyección que la cara (20a) de trabajo de botón (20) en periferia.

Las pruebas que se han llevado a cabo indican que la fuerza requerida para penetrar en la roca es menor con un botón más puntiagudo tal como los botones (20) en periferia, que con uno más desafilado tal como los botones (10) en cara.

Dado entonces que para cualquier roca y cualquier pozo de perforación en la misma la resistencia a la penetración será mayor en una esquina entre un extremo y el lateral del pozo que en el extremo del pozo en el que la cara de roca es plana, es ventajoso que, según la presente invención, la cara (20a) de trabajo de los botones (20) en periferia sea más puntiaguda que la cara (10a) de trabajo de los botones (10) en cara, ya que se requerirá menos fuerza para la penetración, dando como resultado menos desperdicio de energía de percusión y menos energía reflejada a su vez. Menos energía reflejada significa menos daño para el equipo de perforación y otro equipo asociado. Una ventaja adicional de la barrena (1) de perforación descrita anteriormente es una mayor velocidad de perforación y una eficacia de perforación mejorada en comparación con las barrenas de la técnica anterior, tales como la ilustrada en la figura 2.

Todos los botones en periferia en la barrena de perforación pueden ser de forma sustancialmente idéntica. Todos los botones en cara en dicha o una barrena de perforación pueden ser de forma sustancialmente idéntica.

En la totalidad de la memoria descriptiva y las reivindicaciones que siguen, a menos que el contexto requiera lo contrario, se entenderá que las palabras "comprender" e "incluir" y variaciones tales como "que comprende" y "que incluye" implican la inclusión de un número entero o grupo de número enteros establecido, pero no la exclusión de ningún otro número entero o grupo de número enteros .

La referencia a cualquier técnica anterior en esta memoria descriptiva no es, y no debe tomarse como, un reconocimiento de ninguna forma de sugerencia de que tal técnica anterior forma parte del conocimiento general común.

Los expertos en la técnica apreciarán que la invención no está restringida en su uso a la aplicación particular descrita. La presente invención tampoco está restringida en su realización preferida con respecto a las características y/o elementos particulares descritos o representados en el presente documento. Se apreciará que pueden realizarse diversas modificaciones sin apartarse de los principios de la invención. Por tanto, debe entenderse que la invención incluye todas de tales modificaciones en su alcance .

Claims (11)

REIVINDICACIONES

1.- Barrena de perforación para su uso en perforación por percusión, comprendiendo la barrena de perforación un cuerpo que tiene una cara frontal, al menos un botón en la cara frontal y una pluralidad de botones en periferia, teniendo cada uno de los botones una cara de trabajo, caracterizado porque al menos una parte de al menos una cara de trabajo de botón en periferia tiene una curvatura que se desvía más de ser plana en comparación con la curvatura de cualquier parte curva de al menos una cara de trabajo de botón en cara, de modo que dicha parte de al menos una cara de trabajo de botón en periferia se proyecta más que dicha parte de al menos una cara de trabajo de botón en cara.

2. - Barrena de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque al menos una parte de la cara de trabajo de cada uno de los botones en cara y en periferia es curva.

3. - Barrena de perforación de conformidad con la reivindicación 2, caracterizada porque la totalidad de la cara de trabajo de cada uno de los botones en cara y en periferia es curva.

4. - Barrena de perforación de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada porque la curvatura de la cara de trabajo de al menos un botón en periferia se desvía más de ser plana que la curvatura de la cara de trabajo de al menos un botón en cara .

5. - Barrena de perforación de conformidad con la reivindicación 3 o la reivindicación 4, caracterizada porque cada cara de trabajo de botón en periferia se proyecta más desde su parte de cuerpo asociada que la o cada cara de trabajo de botón en cara.

6. - Barrena de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 5, caracterizada porque la cara de trabajo de al menos un botón en periferia es sustancialmente hemisférica.

7. - Barrena de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, caracterizada porque la cara de trabajo de al menos un botón en cara está conformada sustancialmente como un segmento de un hemisferio .

8. - Barrena de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque cada uno de los botones en cara y en periferia comprende un cuerpo sustancialmente cilindrico.

9. - Barrena de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la barrena de perforación comprende una pluralidad de botones en cara.

10.- Barrena de perforación de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la barrena de perforación tiene un eje central, y el o cada botón (en cara está desplazado con respecto al eje central.

11.- Barrena de perforación de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la cara de trabajo de al menos un botón en cara es o se aproxima a ser sustancialmente plana.