IT8422647A1 - Procedimento perfezionato per l'indurimento superficiale dei giunti delle aste di perforazione e aste cosi' ottenute - Google Patents

Description

PROCEDIMENTO PERFEZIONATO PER L'INDURIMENTO SUPERFICIALE DEI GIUNTI DELLE ASTE DI PERFORAZIONE E ASTE COSI' OTTENUTE"

Riassunto

Procedimento per l'indurimento superficiale della fascia del giunto femmina di un'asta di acciaio di perforazione, detta fascia essendo compresa tra la zona filettata del giunto e la zona rastremata di raccordo del giunto al corpo cilindrico dell'asta, ottenuto pulendo detta fascia mediante spazzolatura e/o sabbiatura, preriscaldando induttivamente la fascia ed infine portando alla temperatura di austenitizzazione uno strato pellicolare superficiale di detta fascia mediante raggio laser.

Descrizione

La presente invenzione concerne un procedimento perfezionato che consente un efficace indurimento superficiale, privo di asperit? abrasive, dei giunti delle aste di perforazione. L invenzione riguarda anche l'asta di perforazione cos? ottenuta .

E' noto che per eseguire la trivellazione di pozzi vengono utilizzati scalpelli posti all estremit? inferiore di una serie di aste di perforazione giuntate in serie una all'altra fino a raggiungere la lunghezza desiderata.

Ciascuna di dette aste ? pertanto costituita da un corpo cilindrico di acciaio provvisto alle estremit? rispettivamente di un giunto maschio con filettatura esterna e di un giunto femmina con corrispondente filettatura interna.

Poich? le superfici esterne dei giunti delle aste sporgono necessariamente rispetto al corpo delle aste stesse al quale sono connesse tramite rastremature, sono esse che vengono dapprima a contatto con la superficie interna del pozzo e sono quindi soggette a sfregamento contro il terreno o contro il tubo di rivestimento o "casing", nei tratti in cui questo ? presente nel pozzo.

La rotazione prolungata della trivella all'interno del pozzo produce perci? un continuo consumo per abrasione dei giunti delle aste, ci? che riduce in modo intollerabile la vita dell'asta stessa che, per il suo elevato costo, incide notevolmente sull'economia globale dell'operazione di perforazione.

Allo stato attuale della tecnica l'inconveniente sopraddetto viene generalmente evitato mediante 1 indurimento superficiale del giunto femmina dell'asta che ? quello pi? critico nei confronti di una perdita di spessore per abrasione. Pi? specificatamente viene generalmente indurita solo una fascia di detto giunto della larghezza di circa 60;80 mm compresa tra la zona interessata dalla filettatura e la zona rastremata, ci? perch? la zona filettata non pu? essere toccata in quanto ? necessario mantenere una certa morbidezza per permettere una sicura presa delle chiavi di manovra, mentre la zona rastremata non interessa per l'indurimento. Il procedimento di indurimento attualmente utilizzato consiste nell'applicazione per fusione sulla fascia in questione di un indurente, quale il carburo di tungsteno, ridotto in particelle minute di forma irregolare o anche sferica. Con la fusione, infatti, il materiale eccipiente nel quale ? frammisto il tungsteno si amalgama all'acciaio fuso della superficie del giunto ed il materiale indurente rimane cos? incorporato lungo la superficie esterna della fascia del giunto stesso.

Un siffatto procedimento noto non ? per? privo di gravi inconvenienti in quanto la superficie cos? ottenuta, per quanto minuti siano gli elementi indurenti, risulta s? maggiormente durevole ma, essendo anche fortemente abrasiva, danneggia il rivestimento o casing del pozzo di trivellazione con il quale interagisce.

Ora, poich? solo una minima parte del pozzo di trivellazione ? normalmente priva di casing e quindi la maggior parte del pozzo ? effettivamente rivestita e quindi soggetta all'azione deleteria del giunto cos? indurito, si comprende facilmente come quest?ultimo inconveniente risulti ancor pi? grave di quello precedentemente accennato in quanto, mentre prima si aveva un'usura eccessiva delle aste che, dopo una vita molto breve, venivano poste fuori uso senza per? causare danni al pozzo, ora si ha invece una buona salvaguardia dei giunti e quindi una vita relativamente lunga delle aste ma si rovina in modo irreparabile il rivestimento o casing del pozzo che, essendo un elemento permanente del pozzo, non deve al contrario assolutamente subire in alcun modo rotture o usure di sorta.

Scopo della presente invenzione ? appunto quello di ovviare ai suddetti inconvenienti e di fornire quindi un procedimento di indurimento superficiale della detta fascia del giunto femmina delle aste di perforazione che, non creando asperit? abrasive, non sia deleterio per il rivestimento o casing del pozzo di perforazione.

Ci? viene sostanzialmente conseguito utilizzando radiazioni coerenti emesse da generatori al CO^, noti anche come raggio laser, per creare un flusso di energia sulla detta fascia del giunto da indurire tale da riscaldare, non gi? alla temperatura di fusione, bens? alla temperatura di austenitizzazione solo uno strato superficiale pellicolare dello spessore dell'ordine del 1 mm di detta fascia. Data infatti la limitata quantit? di calore richiesta allo scopo, questo calore si trasferir? per conduzione agli strati sottostanti pi? freddi in modo cos? rapido che lo strato superficiale cos? trattato della fascia passer? da struttura austenitica a martensitica e quindi diventer? durissimo (acciaio temprato}. I vantaggi di un siffatto tipo di indurimento sono subito evidenti sia per quanto riguarda il risultato conseguito, sia la praticit? di ottenimento che il costo. Infatti, si conseguono durezze eccezionali e proprio nei punti specifici desiderati dato che il raggio laser ? una radiazione elettromagnetica facilmente controllabile e pilotabile secondo le leggi dell'ottica; d'altra parte non si ha bisogno di materiali indurenti costosi quale il carburo di tungsteno n? di apparecchiature complesse quali quelle per la triturazione, fusione e riporto di detti materiali dato che ora l'applicazione del trattamento si otterr? con un semplice moto reciproco tra giunto e raggio focalizzato in quanto il raggio laser non opera sotto vuoto e non genera prodotti o gas di combustione come invece si verifica con i riporti di carburo di tungsteno.

Si ? poi riscontrato che per una pi? efficace riuscita del trattamento ? necessario che la fascia da indurire superficialmente del giunto femmina delle aste di perforazione venga pulita mediante spazzolatura o sabbiatura, prima dell'applicazione, onde facilitare l'assorbimento dell'energia del raggio laser e che venga inoltre preriscaldata induttivamente per evitare l'insorgere di cricche, che sono punti di innesco di rotture, nella zona di passaggio tra lo strato superficiale trattato e l'interno della fascia del giunto che ? essenzialmente a struttura non intaccata.

In definitiva, il procedimento per l'indurimento superficiale della fascia del giunto femmina delle aste di acciaio di perforazione, detta fascia essendo compresa tra la zona interessata dalla filettatura interna del giunto e la zona rastremata di raccordo del giunto al corpo cilindrico dell'asta, ? caratterizzato secondo la presente invenzione dal fatto di comprendere le fasi di pulire la detta fascia mediante spazzolatura e/o sabbiatura, di preriscaldare induttivamente detta fascia ed infine di portare alla temperatura di austenitizzazione uno strato pellicolare superficiale di detta fascia, dello spessore dell'ordine di 1 mm, tramite un flusso incidente di energia generato da radiazioni coerenti emesse da un generatore laser al CO^. Infine, poich? la detta fascia cos? temprata del giunto femmina dell'asta di perforazione, oltre ad essere durissima, diviene pure fragilissima, al fine di ridurre al minimo il pericolo di formazione di cricche e rendere quindi il giunto pi? resistente alle diverse sollecitazioni di esercizio, secondo una realizzazione preferenziale della presente invenzione l'indurimento della detta fascia secondo il procedimento suddetto viene fatto non su tutta la fascia ma a strisce alterne parallele in modo da compensare la pochissima elasticit? delle zone o strisce indurite con l'elasticit? non intaccata delle strisce intermedie non indurite.

L?invenzione viene ora meglio chiarita con riferimento al disegno allegato che illustra una forma preferenziale di realizzazione pratica data a solo titolo esemplificativo ma non limitativo in quanto varianti tecniche o costruttive potranno essere sempre apportate senza uscire dall'ambito della presente invenzione.

In detto disegno la figura mostra una vista parzialmente in sezione di un'asta di perforazione realizzata secondo 1 'invenzione.

Con riferimento alla figura, con 1 viene indicato il corpo cilindrico di acciaio di un'asta di perforazione la cui estremit? inferiore si raccorda, tramite la zona rastremata di raccordo 2, con un giunto maschio 3 munito di filettatura esterna 4, mentre l'estremit? superiore si raccorda, tramite la zona rastremata 5, con un giunto femmina 6 munito di filettatura interna 7.

La fascia F di detto giunto femmina 6, compresa tra la zona interessata dalla filettatura interna 7 e la zona rastremata di raccordo 5 viene indurita secondo le strisce alterne parallele 8i (tre strisce in figura) mediante un raggio laser con il quale viene portata alla temperatura di austenitizzazione uno strato pellicolare di dette str?sce 8i dello spessore dell'ordine di 1 mm.

Precedentemente all'azione del laser, dette strisce 8i sono

Rivendicazioni

1. Procedimento per l'indurimento superficiale della fascia del giunto femmina delle aste di acciaio di perforazione, detta fascia essendo compresa tra la zona interessata dalla filettatura interna del giunto e la zona rastremata di raccordo del giunto al corpo cilindrico dell'asta, caratterizzato dal fatto di comprendere le fasi di pulire la detta fascia mediante spazzolatura e/o sabbiatura, di preriscaldare induttivamente detta fascia ed infine di portare alla temperatura di austenitizzazione uno strato pellicolare superficiale di detta fascia, dello spessore dell'ordine di 1 mm, tramite un flusso incidente di energia generato da radiazioni coerenti emesse da un generatore laser al CO^.

2. Asta di acciaio di perforazione, comprendente un corpo cilindrico provvisto alle estremit? rispettivamente di un

Claims (1)

1. giunto maschio con filettatura esterna e di un giunto femmina con corrispondente filettatura interna, detti giunti essendo raccordati a detto corpo da zone rastremate di raccordo, caratterizzata dal fatto che la fascia del detto giunto femmina compresa tra la zona interessata dalla detta filettatura interna del giunto femmina e la detta zona rastremata di raccordo presenta str?sce alterne parallele indurite secondo il procedimento della rivendicazione 1.

   3. Procedimento perfezionato per l'indurimento superficiale dei giunti delle aste di perforazione come sostanzialmente descritto e rivendicato nella presente.

   4. Asta di perforazione come sostanzialmente descritta, rivendicata ed illustrata nella presente.