MXPA04002345A

MXPA04002345A - Dispositivo perforador de percusion.

Info

Publication number: MXPA04002345A
Application number: MXPA04002345A
Authority: MX
Inventors: Hans Zijsling Djurre
Original assignee: Shell Int Research
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-06-29
Also published as: CA2460069A1; BR0212564A; RU2004111802A; RU2301317C2; AR036564A1; GB0405903D0; BR0212564B1; US7104344B2; CN1556892A; US20040256155A1; GB2396878A; GB2396878B; CN1318723C; WO2003025327A1; NO20041575L; CA2460069C

Abstract

La invencion se refiere a un dispositivo para perforar en formaciones geologicas, cuyo dispositivo comprende: un cuerpo giratorio; cortadores de perforacion dispuestos sobre una superficie extrema axial del cuerpo giratorio; una parte de percusion, que es paralela al eje giratorio, dispuesta de manera reciprocante sobre el cuerpo; y - cortadores de percusion dispuestos sobre una superficie extrema axial de la parte de percusion. La invencion se refiere ademas a un metodo para perforar en formaciones geologicas, cuyo metodo comprende las etapas de: - poner una parte de percusion con un movimiento percusivo en contacto con la formacion con el fin de agrietar al menos una parte de la formacion, - y raspar las partes agrietadas de la formacion con una parte de perforacion.

Description

1 DISPOSITIVO PERFORADOR DE PERCUSIÓN DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un dispositivo para perforar en formaciones geológicas, cuyo dispositivo comprende: un cuerpo giratorio, cortadores de perforación dispuestos sobre una superficie extrema axial del cuerpo giratorio. Tales dispositivos son generalmente conocidos. Los cortadores de perforación forman un movimiento giratorio con el cual raspan partes del fondo del agujero a ser formado. Estos recortes son entonces removidos, por ejemplo por el fluido de perforación. Sin embargo, cuando un agujero tiene que ser perforado en una formación geológica de un material relativamente duro, esta acción de raspado es muy lenta y tiene un bajo rendimiento. Para aliviar esta desventaja, se conocen unos dispositivos de perforación que usan el mismo principio que una perforadora de martillo. En tal dispositivo una parte de mecha es girada y una parte de martillo es martillada contra esta parte de mecha. Las vibraciones causadas por el martilleo de la parte de martillo causan grietas en el material en el cual el agujero es perforado. La mecha giratoria raspa entonces las partes agrietadas del material.

(Ref. 154545) 2 Una desventaja de tal dispositivo es que los cortadores tienen que soportar altas fuerzas debido al martilleo, resultando en un desgaste excesivo de los cortadores de perforación. Otra desventaja es que parte de la energía de martilleo es absorbida en la superficie de contacto entre la mecha de perforación y la parte de martillo. Todavía otra desventaja es que los recortes no son removidos de manera adecuada, ya que no se realiza una acción de raspado durante el despegue o elevación para sacar la parte de mecha. Una desventaja adicional es que, cuando se usan cortadores afilados, que penetrarán en la formación, los cortadores bloquearán la rotación del dispositivo de perforación . Un objeto es proporcionar un dispositivo de perforación que alivia las desventajas antes mencionadas. Este objeto es logrado por un dispositivo que está caracterizado por una parte de percusión, que es paralela al eje giratorio, dispuesta de manera reciprocante con relación a dicho cuerpo; unos cortadores de percusión dispuestos sobre una superficie extrema axial de la parte de percusión. Debido a que la acción giratoria de perforación está separada de la acción de percusión, tanto los cortadores 3 de perforación como los cortadores de percusión pueden ser optimizados para su tarea específica. La parte de percusión, que está dispuesta de manera reciprocante con relación al cuerpo giratorio, se pone en contacto directo con el material a ser perforado, de tal modo que toda la energía de la carrera de la parte de percusión es absorbida por el material a ser perforado. Los cortadores de perforación solamente realizan un movimiento giratorio, de tal modo que sacan por raspado el material que ha sido agrietado por la parte de percusión. La separación de la acción de percusión y la acción de perforación asegura también que la parte de perforación esté en contacto constante con el fondo del agujero y que la parte de percusión haga recorridos completos . La parte de percusión podría ser accionada de manera reciprocante por medios motores . Estos medios motores podrían ser eléctricos o hidráulicos. Una ventaja de los medios motores hidráulicos es que los fluidos de perforación podrían ser usados para accionar la parte de percusión. Adicionalmente, ya que el recorrido permisible de la parte de percusión es significativamente mayor que para dispositivos perforadores de percusión convencionales, es particularmente atractivo aplicar medios motores hidráulicos. En una modalidad preferida, los cortadores de perforación comprenden CDP (compactos de diamante policristalino) . También es posible que los cortadores de perforación sean proporcionados en por lo menos un rodillo 4 cónico. De manera correspondiente, los cortadores de percusión también podrían ser proporcionados en por lo menos un rodillo cónico. En una modalidad preferida de un dispositivo de acuerdo con la invención, los cortadores de percusión tienen una forma por lo menos parcialmente esférica. Una forma esférica es una forma óptima con miras a la resistencia. En otra modalidad preferida, los cortadores de percusión tienen un borde afilado para penetrar la formación. Los cortadores afilados son más efectivos para penetrar y agrietar la formación que los cortadores de forma esférica. A medida que estos cortadores de percusión reciprocan con relación a los cortadores de perforación, que están en contacto constante con el fondo del agujero, los cortadores de percusión estarán en contacto con el fondo por un corto tiempo y por lo tanto bloquearán de manera mínima la rotación del dispositivo de perforación. En otra modalidad del dispositivo de acuerdo con la invención, unas boquillas están dispuestas en la superficie extrema axial de la parte de percusión y/o la superficie extrema axial del cuerpo. Estas boquillas proporcionan unos chorros de fluido de perforación. Estos chorros son usados para enfriamiento, lubricación y para descargar las raspaduras. En otra modalidad preferida del dispositivo de acuerdo con la invención, una parte extrema de la parte de percusión tiene una sección transversal en forma de abanico y 5 una parte extrema del cuerpo giratorio tiene una sección transversal complementaria, de modo que la parte extrema de la parte de percusión es guiada axialmente por la parte extrema del cuerpo giratorio. Vistos en la dirección de rotación, los cortadores de perforación están precedidos por una parte de percusión. Estas partes de percusión agrietan el material a ser perforado y subsiguientemente los cortadores de perforación sacan por raspado los recortes agrietados. La invención también se refiere a un método para perforar formaciones geológicas, cuyo método comprende las etapas de : poner una parte de percusión con un movimiento percusivo en contacto con la formación con el fin de agrietar por lo menos una parte de la formación, y - raspar las partes agrietadas de la formación con una parte de perforación. Estas y otras ventajas y características de la invención serán aclaradas en la descripción siguiente con las figuras acompañantes . La Figura 1 muestra una vista en sección transversal de un dispositivo de acuerdo con la invención. La Figura 2 muestra una vista inferior del dispositivo de acuerdo con la Figura 1. La Figura 3 muestra una vista lateral esquemática de un dispositivo de acuerdo con la Figura 1. 6 La Figura 4 muestra una vista inferior de una segunda modalidad del dispositivo de acuerdo con la invención. La Figura 1 muestra una vista en sección transversal esquemática de un dispositivo de perforación 1 de acuerdo con la invención. Este dispositivo de perforación 1 comprende un cuerpo giratorio 2. Sobre la superficie extrema axial 3 del cuerpo giratorio 2 están dispuestos unos cortadores de perforación 4. El dispositivo comprende adicionalmente una parte de percusión 5, la cual está dispuesta de manera reciprocante sobre el cuerpo giratorio 2. Esta parte de percusión es accionada por un cilindro hidráulico 6. Unos cortadores de percusión 7 están dispuestos en la superficie extrema axial de la parte de percusión. En la Figura 2 se muestra una vista inferior. En esta figura se muestra la línea de sección I-I de la figura 1. La parte de percusión 5 tiene una sección transversal en forma de abanico en la cual unas boquillas 8 están dispuestas. El cuerpo giratorio 2 tiene una forma que es complementaria a la forma de abanico de la parte de percusión. El cuerpo giratorio 2 y la parte de percusión 5 constituyen en conjunto una sección transversal circular. La Figura 3 muestra esquemáticamente la operación de un dispositivo de perforación 1 de acuerdo con la invención. El cuerpo giratorio 2 efectúa un movimiento de 7 rotación R. Los cortadores de perforación 4 permanecen en contacto constante con el fondo 9 del agujero a ser perforado. La parte de percusión 5 se mueve hacia arriba y abajo de acuerdo con el movimiento P. Debido a que la parte de percusión 5 está separada del cuerpo giratorio 2 , el recorrido del movimiento reciprocante puede ser grande, de tal modo que los cortadores de percusión golpeen el fondo 9 del agujero con una velocidad considerable y la energía de esta forma, como resultado del material del fondo 9 se agrieta más fácilmente y en consecuencia puede ser raspado más fácilmente por los cortadores de perforación 4. Una ventaja de un dispositivo de acuerdo con la invención es que el fenómeno de adhesión-deslizamiento es disminuido o incluso eliminado como resultado del movimiento de percusión de la parte de percusión. También, debido al corto tiempo de contacto de la parte de percusión 5, este fenómeno de adhesión-deslizamiento es evitado. Las vibraciones causadas por la parte de percusión podrían ser usadas como una fuente acústica para mediciones sísmicas. Estas mediciones sísmicas son usadas para determinar qué tipo de formación está presente bajo el fondo del agujero. En la Figura 4 se muestra una segunda modalidad de un dispositivo de acuerdo con la invención. Este dispositivo 10 tiene nuevamente una parte de percusión 11 y una parte de perforación 12. La parte de percusión 11 está provista de 8 varios cortadores de percusión 13, que tienen forma piramidal . Esta forma piramidal proporciona una buena acción de agrietamiento para agrietar la formación en el fondo del aguj ero . La parte de perforación 12 está provista de cortadores de perforación 14 y boquillas 15 para suministrar fluidos de perforación. La parte de percusión 11 realiza un movimiento reciprocante con el fin de martillar la formación. Este movimiento reciprocante podría ser combinado con un movimiento de rotación, de tal modo que la parte periférica de la parte de percusión 11 tenga una trayectoria helicoidal de movimiento. Preferiblemente, esta rotación tiene la misma dirección que la rotación de perforación. 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

9
REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un dispositivo para perforar en una formación geológica, cuyo dispositivo comprende: un cuerpo giratorio; cortadores de perforación dispuestos sobre una superficie extrema axial del cuerpo giratorio; - una parte de percusión, que es paralela al eje giratorio, dispuesta de manera reciprocante con relación al cuerpo para agrietar una parte de la formación geológica a ser perforada; cortadores de percusión dispuestos sobre una superficie extrema axial de la parte de percusión; caracterizado porque los cortadores de perforación están dispuestos para raspar la parte agrietada de la formación geológica. 2. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado por medios motores para accionar de manera reciprocante la parte de percusión.
3. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque los medios motores son medios motores hidráulicos.
4. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque los cortadores, de perforación comprenden diamantes policristalinos . 10
5. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque los cortadores de perforación son proporcionados en por lo menos un rodillo cónico.
6. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque los cortadores de percusión están en. la forma al menos parcialmente esférica.
7. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-6, caracterizado porque los cortadores de percusión son proporcionados en al menos un rodillo cónico .
8. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-7, caracterizado porque los cortadores de percusión comprenden un borde cortante afilado.
9. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-8, caracterizado por boquillas dispuestas en la superficie extrema axial de la parte de percusión y/o la superficie extrema axial del cuerpo.
10. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-9, caracterizado porque una parte extrema de la parte de percusión tiene una sección transversal en forma de abanico y porque una parte extrema del cuerpo giratorio tiene una sección transversal complementaria, de tal modo que la parte extrema de la parte de percusión es guiada axialmente por la parte extrema del cuerpo giratorio. 11
11. El dispositivo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-10, caracterizado porque la parte periférica de la parte de percusión tiene una trayectoria helicoidal de movimiento.
12. Un método para perforar en una formación geológica, cuyo método está caracterizado porque comprende las etapas de: poner una parte de percusión con un movimiento percusivo en contacto con la formación con el fin de agrietar al menos una parte de la formación geológica, y raspar las partes agrietadas de la formación geológica con una parte de perforación separada.