ITTO940941A1

ITTO940941A1 - Utensile perfezionato per trivellazione

Info

Publication number: ITTO940941A1
Application number: IT94TO000941A
Authority: IT
Inventors: Danny E Scott; Rudolf Carl Otto Pessier
Original assignee: Baker & Huges Inc
Priority date: 1993-11-24
Filing date: 1994-11-23
Publication date: 1996-05-23
Also published as: NO944489D0; GB2284224B; FR2713698A1; US5407022A; IT1267161B1; NO944489L; GB9423655D0; GB2284224A; ITTO940941A0

Abstract

E' descritta una punta perforatrice a coni di rotolamento avente incerti calibrati che sono installati in modo da creare un angolo di spoglia tra la superficie esterna di ciascun inserto e la parete laterale del foro di trivellazione. Ciascun inserto impegna soltanto la parete laterale in corrispondenza di un bordo anteriore della superficie esterna dell'inserto.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Utensile perfezionato per trivellazione"

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce in generale a punte perforatrici per trivellazioni del terreno con coltelli di arrotolamento, e in particolare a inserti duri usati su tali punte perforatrici per proteggere le superfici calibrate delle punte.

SFONDO DELL'INVENZIONE

Vari tipi di punte perforatrici per trivellazione del terreno con coltelli di rotolamento sono noti nel ramo, per l'uso nella trivellazione di pozzi di petrolio e di gas, trivellazione di pozzi d'acqua, e nelle miniere. Tali punte perforatrici possono avere un corpo dottato di uno o più coltelli girevoli che ruotano mentre la punta è fatta ruotare in un foro di trivellazione. I coltelli girevoli possono essere conici, talvolta chiamati coni di rotolamento, o avere qualche altra forma. Gli elementi taglienti di tali punte possono essere denti lavorati o altrimenti formati in un sol pezzo sui coltelli, o inserti metallici duri montati sui coltelli.

Una punta perforatrice per la trivellazione del terreno è tipicamente montata sull'estremità inferiore di una serie di tubi di trivellazione che sono fatti ruotare da macchinario situato sulla superficie del sito di trivellazione. Quando il tubo è fatto ruotare intorno ad un asse sostanzialmente verticale, la punta perforatrice penetra nel terreno, quando è applicato un peso, e procede lungo un percorso pianificato verso un bersaglio. Il percorso di trivellazione può deviare sostanzialmente dalla verticale, ma ai fini della presente descrizione, tali deviazioni sono senza importanza.

La punta perforatrice avrà tipicamente un certo numero di denti o inserti taglienti che sono sagomati e posizionati in modo da disintegrare la formazione del terreno lungo il percorso di trivellazione pianificato, nell'esecuzione del foro. I denti o inserti che disintegrano la formazione sono generalmente situati nell'area dell'estremità inferiore del-' la punta perforatrice, che è la parte anteriore della punta perforatrice mentre questa procede attraverso la formazione. Il foro praticato nel processo di trivellazione avrà un diametro grosso modo uguale al diametro della punta perforatrice. Al progredire della trivellazione, la punta perforatrice procederà lungo il foro, e i lati o la periferia della punta perforatrice sopra l'estremità inferiore scorreranno di fronte alla parete laterale del foro.

La formazione attraverso la quale passa la punta perforatrice può spesso essere costituita da un materiale molto duro e abrasivo, in modo che la periferia della punta perforatrice può subire una sostanziale erosione e usura dal contatto con la parete laterale del foro. Per questo motivo, è pratica comune proteggere le superfici periferiche della punta perforatrice dall'erosione ed usura con vari mezzi. Le superfici possono essere protette temperando l'acciaio o depositando materiale molto duro chiamato riporto duro, quale carburo di tungsteno, sopra le superfici. Alcune superfici sono protette installando bottoni o inserti di materiale molto duro e resistente all'abrasione in fori nella superficie, con una estremità di ciascun inserto o sostanzialmente a livello con la superficie o leggermente rialzata sopra la superficie. L'uso di tali inserti.può pure facilitare il mantenimento del completo diametro di progetto del foro, quando i denti o inserti primari taglianti si logorano. E' importante mantenere il completo calibro del foro per permettere la possibile inserzione di foderi e evitare il trascinamento e danneggiamento sulla punta seguente.

Questi inserti calibrati possono essere costituiti da carburo di tungsteno, diamante naturale, diamante sintetico, o composti di questi materiali. Essi possono avere una superfid e estèrna rettificata in modo da adeguarsi alia forma della superficie periferica da proteggere, o possono avere una superficie esterna con un altro contorno, per esempio piatto. Una superficie periferica sulla punta perforatrice che è protetta da inserti duri è generalmente progettata per essere molto vicina alla parete del foro di trivellazione in corrispondenza o vicinanza del completo diametro progettato, o completo calibro. Queste superfici sono pertanto tipicamente denominate come superfici calibrate della punta.

La superficie calibrata può essere una superficie inclinata alla base di un coltello girevole. Se quest'ultimo è conico, la superficie calibrata sarà tipicamente un tronco di cono e sarà chiamata superficie troncoconica. In ogni caso, la superficie calibrata è una superficie progettata per allinearsi in generale con la parete laterale del foro, alla rotazione della punta perforatrice. Una superficie calibrata su un coltello girevole si allineerà con la parete laterale su una stretta area in cui il coltello viene a contatto con la parete laterale, in modo generalmente scorrevole, mentre la punta,perforatrice ruota ed avanza.

Quando un inserto di materiale duro è usato sulla superficie- calibrata di una punta perforatrice in formazioni dure e abrasive, capita spesso che l'inserto subisce un rapido deterioramento o anche un guasto prematuro. In un inserto di carburo di tungsteno, il deterioramento normalmente assume la forma di una gravosa usura e retinatura termica mentre l'inserto si conforma alla parete laterale del foro. Tuttavia, negli inserti più duri, come quelli contenenti materiali a base di diamante, L'inserto non si logora. Invece esso continuerà a staccarsi dalla superficie calibrata, provocando su di essa un severo carico. Ciò dà luogo ad un surriscaldamento, striatura, fessurazione, scheggiatura e eventuale guasto. Questo deterioramento normalmente assume inizialmente la forma di retinatura termica, spesso seguita da fessurazioni, sulla superficie esterna dell'inserto, localizzata nella parte della superfìcie che può essere chiamata l'area "posteriore" a differenza dell'area "anteriore". L'area caratterizzata quale area anteriore è l'area della superficie o faccia interna dell'inserto che per primo impegna la parete laterale del foro di trivellazione alla rotazione della punta. L'area caratterizzata quale area posteriore è l'area della superficie esterna dell'inserto che si trova sul lato opposto della superficie esterna rispetto all'area anteriore. Analogamente, il bordo formato in corrispondenza dell.'intersezione della superficie esterna del corpo cilindrico dell'inserto calibrato che per primo impegna la parete laterale è normalmente chiamato il.bordo anteriore e il bordo opposto è chiamato il bordo posteriore. Questo bordo può essere uno smusso che collega la superficie esterna con la superficie cilindrica.

Il bordo anteriore dell'inserto ha un orientamento angolare intorno all'asse dell'inserto che è influenzato da più fattori inclusi il peso sulla punta, il numero di giri al minuto della medesima, e altri, la combinazione di questi fattori darà luogo ad un orientamento angolare caratteristico del bordo anteriore dell'inserto. Questo orientamento angolare varierà tipicamente dall'allineamento con il bordo estremo inferiore dell'inserto, quando la punta pende verticalmente, ad un orientamento che può essere ruotato fino a 90 gradi rispetto alla verticale, nel senso di rotazione della punta. Il senso di rotazione della punta è tipicamente quello orario, come visibile dalla parte superiore del foro di trivellazione. Pertanto, in altre parole, dipendentemente da più fattori, se si osserva la superficie di estremità esterna dell'inserto calibrato su una punta verticale, l'inserto calibrato impegnerà tipicamente dapprima la parete laterale in un certo punto nel quadrante-sinistro inferiore della superficie.

La retinatura termica è stata frequentemente osservata nell'area posteriore della superficie esterna dell'inserto calibrato. Essa può avanzare fino alla fessurazione e rapida erosione o scheggiatura del materiale dell'inserto. Si ritiene che .questo danneggiamento provenga dalla generazione di un calore eccessivo dovuto allo scorrimento sotto carichi elevati dell'intera superficie esterna dell'inserto lungo la parete laterale del foro. In altre parole, poiché l'inserto calibrato nelle note punte perforatrici è installato con la sua superficie esterna generalmente allineata con la parete laterale del foro, un eccessivo attrito genera eccessivo calore in corrispondenza della superficie dell'inserto. Questa eccessiva generazione di calore e il risultante danneggiamento termico sono più pronunciati nell'area posteriore della superficie dell'inserto, probabilmente poiché il materiale e viene schiacciato dalla metà anteriore dell'inserto viene estruso al disotto dell'inserto e fa aumentare ulteriormente le sollecitazioni di contatto all'avanzamento dell'inserto. Quando l'inserto lascia il contatto con la parete del foro, eccessive forze di trazione agiscono sul bordo posteriore provocando la propagazione delle fessurazioni dovute al calore. Oltre alle fessurazioni termiche dell'inserto e associato danneggiamento, l'eccessivo calore generato può avere effetti deleteri su altri componenti,vicini della punta perforatrice, quali le guarnizioni elastomere in un coltello girevole.

Pertanto è un oggetto della presente invenzione costruire una punta perforatrice che non sviluppi un eccessivo calore col conseguente danneggiamento in vicinanza delle superfici calibrate, migliorando l'interazione tra gli inserti calibrati e-la parete laterale del foro. E' un ulteriore oggetto della presente invenzione costruire una punta perforatrice che presenti inserti calibrati che non sono allineati parallelamente a e sostanzialmente a livello con la parete laterale del foro che viene praticato, ma che abbia l'area posteriore della superficie esterna dell'inserto incavata rispetto alla parete laterale. E' ancora un ulteriore oggetto della presente invenzione costruire una punta perforatrice che eviti i sopra menzionati problemi dell'inserto e che possa essere fabbricata in modo relativamente economico.

SOMMARIO DELL'INVENZIONE

La presente invenzione riguarda una punta perforatrice che possiede inserti calibrati che hanno superfici esterne che non sono allineate con la parete laterale del foro che viene praticato. In una preferita forma di attuazione, soltanto per scopi esemplificativi, una punta perforatrice del tipo a coltello girevole possiede tre coltelli conici girevoli montati sul corpo della punta. Ciascuno dei coltelli girevoli. ha una superficie calibrata troncoconica in prossimità della base del cono, che è generalmente allineata con la parete laterale del foro alla rotazione del coltello. Ciascuna di queste superfici calibrate ha più inserti calibrati installati in fori praticati nella superficie calibrata. Ciascun inserto calibrato ha un bordo anteriore della sua superficie esterna leggermente più vicino alla parete del foro che non il bordo posteriore, per cui l'intera superficie esterna dell'inserto calibrato non scorre lungo la parate laterale del foro. La superficie esterna forma invece un piccolo angolo rispetto alla parete laterale. Ciò da luogo ad una linea o arco di contatto tra la parete laterale e il bordo anteriore dlel'inserto, mentre esiste un angolo di spoglia tra il resto della superficie dell'inserto e la parete laterale. Quest'angolo di spoglia da luogo a un inserto tagliente libero, con conseguente miglioramento nell'asportazione delle trinciature di formazione, una maggiore durata dell'inserto e migliorata dissipazione del calore.

Il bordo anteriore può essere sollevato rispetto al bordo posteriore usando un tipico inserto cilindrico installato in un foro che è inclinato rispetto alla superficie calibrata. In alternativa,..il bordo anteriore può essere fatto sporgere rispetto al bordo posteriore formando una superficie inclinata sull'estremità esterna dell'inserto e instailandò l'inserto in un orientamento angolare selezionato in un foro praticato normalmente alla.superficie calibrata. Il bordo prolungato dell'inserto può sporgere sopra la superficie calibrata o può trovarsi,in corrispondenza della superficie o leggermente sotto questa. Se il bordo prolungato non sporge sopra la superficie calibrata, allora la superficie calibrata dovrà consumarsi leggermente prima che l'inserto calibrato entri in funzione. L'orientamento angolare del bordo prolungato dell'inserto è allineato con la posizione angolare del bordo anteriore dell'inserto.

Le caratteristiche originali della·presente invenzione, come pure l'invenzione stessa, sia per quanto riguarda la sua struttura che il suo funzionamento, saranno meglio comprese dal riferimento ai disegni annessi, considerati unitamente alla descrizione allegata in cui caratteri di riferimento simili si riferiscono a parti simili, ed in cui:

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 è una vista in sezione parziale di una tipica punta perforatrice per la trivellazione del terreno con coni di rotolamento,'rappresentante le rispettive parti ai fini della descrizione della presente invenzione?

la figura 2 è una vista in sezione parziale dell'area calibrata di una punta perforatrice a coni di rotolamento, come noto dalla tecnica precedente, rappresentante un inserto calibrato allineato con la parete laterale del foro;

la figura 3 è una vista in elevazione della superficie di estremità esterna di un inserto calibrato, secondo le frecce 3-3 di figura 2, rappresentante le aree anteriore e posteriore della superficie dell'inserto;

la figura 4A è una vista,in elevazione dì una parte della superficie calibrata di una punta avente un differente orientamento angolare del bordo anteriore;

la figura 4B è una vista.in elevazione simile a quella rappresentata in figura 3, rappresentante un differente orientamento angolare delle aree anteriore e posteriore; la figura 5 è una vista in sezione parziale dell'area calibrata di una punta perforatrice a coni di rotolamento secondo la presente invenzione, rappresentante un bordo anteriore sporgente e un bordo posteriore incavato sull'inserto calibrato;

la figura 6 è una vista in sezione parziale dell'area calibrata di una punta perforatrice a coni di rotolamento secondo la presente invenzione, rappresentante una forma di attuazione alternativa; e

le figure 7 a 9 sono viste in sezione parziale dell'area calibrata di una punta perforatrice a coni di rotolamento secondo la presente invenzione, rappresentante viste.alternative dello stabilimento dell'angolo di spoglia.

DESCRIZIONE DI PREFERITE FORME DI ATTUAZIONE

Con riferimento inizialmente alla figura 1, è rappresentata una punta perforatrice 10 di trivellazione del terreno del tipo a coltello girevole o.cono'di rotolamento. La punta perforatrice 10 è avvitata in uno o più collari di perforazione (non rappresentati) che sono avvitati in un tubo di trivellazione (non.rappresentato). Quando il tubo di trivellazione è posto in rotazione da un macchinario presente sulla superficie del sito di trivellazione, la punta perforatrice 10 ruota intorno al suo asse centrale 13 in senso orario osservando dalla parte superiore, come indicato dalla freccia 44. La punta perforatrice 10 ha un corpo 12 che è composto da tre sezioni essenzialmente simili tra loro. Le tre sezioni sono saldate assieme. Ciascuna sezione del corpo 12 supporta un coltello 14 girevole di forma conica, talvolta chiamato cono di rotolamento. Sulla superficie esterna del coltello 14 sono montati inserti 16 di disintegrazione della formazione. Gli inserti 16 sono costituiti da materiale duro quale carbura di tungsteno o diamante o loro composti, e sono pressati o brasati nei fori riceventi praticati nel coltello 14.

Il coltello 14 è montato girevole su un perno o cuscinetto di una delle tre sezioni del corpo 12, l'asse 46 del coltello formando un angolo generalmente verso il basso e verso l'interno del centro della punta perforatrice 10. Il coltello 14 ruota intorno all'asse 46 in senso antiorario osservandolo dall'esterno della punta, come indicato dalla freccia 46. Fluido di trivellazione è pompato dalla superficie del sito di trivellazione lungo il tubo di trivellazione, attraverso il passaggio 24 per il fluido e esce attraverso un ugello (non rappresentato). Il fluido di trivellazione esce allora attraverso il fondo della punta perforatrice 10 e intorno alla parte esterna della medesima, e quindi ritorna,alla superficie verso il foro di trivellazione.

Il coltello 14 è tenuto tipicamente in posizione sul corpo 12 da più cuscinetti a sfere 30. le spinte radiali ad assiali sono assorbite dai cuscinetti 28, 32, 34. La lubrificazione può essere portata ai cuscinetti da un'apparecchiatura omessa da questa figura per chiarezza. Il lubrificante è chiuso a tenuta nella punta e il fluido di trivellazione è escluso dalla guarnizione 26, avente normalmente uno o più componenti di materiale elastomero. La falda di camicia 22 è un'estensione del lato della punta 10 che si estende parzialmente sulla base del coltello 14, facilitando l'esclusione del fluido di trivellazione e associati detriti di trivellazione dai cuscinetti del coltello. Materiale di riporto duro è tipicamente applicato alla falda di camicia 22 per proteggerla dall'usura dovuta alla parete laterale del foro di trivellazione e associati detriti di trivellazione.

La superficie calibrata 20 è una superficie troncoconica.in prossimità della,base del coltello conico 14. L'angolo della superficie calibrata 20 è progettato in modo da allineare la superficie-calibrata-20 -con la parete laterale nel foro quando il coltello 14 ruota intorno al suo montaggio sul corpo 12 della punta. Più inserti calibrati duri 18 sono montati in fori nella superficie calibrata, con la superficie esterna 38 disposta in corrispondenza del diametro di progetto del foro di trivellazione. Alla rotazione della punta 10, i coltelli 14 ruotano, provocando continuamente la rotazione degli inserti calibrati 18 davanti alla parete laterale del foro di trivellazione e mantenendo il medesimo al suo diametro di progetto e proteggendo la superficie calibrata 20 da un'eccessiva erosione. Gli inserti calibrati 18 sono tipicamente elementi cilindrici di un materiale molto duro e resistente all'abrasione, quale carburo di tungsteno o diamanti o relativi composti, e sono pressati o brasati in fori della superficie calibrata 20. I fori di montaggio sono tipicamente praticati normalmente alla superficie calibrata 20, e la superficie esterna 28 di ciascun inserto calibrato 18 è o sostanzialmente a livello con la superficie calibrata 20 o leggermente sporgente da questa. La superficie esterna 38 può avere qualsiasi forma desiderata, ma è tipicamente o piatta o rettificata per adattarsi al contorno della superficie calibrata 20.

Con riferimento ora alla figura 2, è riportata una vista più da vicino della superficie calibrata 20 in una punta perforatrice 10 correntemente nota nel ramo. Una fila di denti taglienti 16, chiamata fila di tallone, in prossimità del tallone 50, disintegra il fondo del foro di trivellazióne e stabilisce il diametro approssimativo del medesimo. Quando i denti della fila di tallone si logorano, la.parete laterale 36 inizia ad avvicinarsi alla superficie calibrata 20 del coltello 14. All'avanzare del coltello 14, gli inserti calibrati 18 impegnano la parete laterale 36 del foro di trivellazione e asportano uno strato sottile di materiale dalla parete laterale 36, mantenendo cosi il diametro di progetto del foro di trivellazione. Nella particolare punta

rappresentata in.figura 2, l'inserto calibrato 18 impegna

dapprima la parete laterale 36 del foro di trivellazione in

corrispondenza del bordo anteriore 40 che è centrato nel

punto estremo inferiore sulla superficie esterna d'inserto

38. Il bordo posteriore 42 è pertanto centrato approssimativamente in corrispondenza del punto estremo superiore sulla

superficie esterna 38. L'inserto calibrato 18 è rappresentato col suo asse 48 normale alla superficie calibrata 20, in

modo che la superficie esterna 38 sia approssimativamente a

livello con la parete laterale 36 del foro di trivellazione,

la superficie esterna 38 può essere essenzialmente a livello

con la superficie calibrata 20, o può sporgere leggermente

come mostrato. Se la superficie esterna 38 è fabbricata a

livello con la superficie calibrata 20, allora la superficie

calibrata 20 subirà una leggera usura prima che gli inserti

calibrati 18 inizino ad asportare materiale dalla parete la- . · terale 36. In alcuni progetti di punta perforatrice, il bordo anteriore 40 sarà centrato ad un orientamento angola nel

verso di rotazione della punta perforatrice 10. la presente

invenzione, come in seguito spiegato, si applica pure a punte aventi differenti orientamenti angolari del bordo ·anteriore 40.

Nelle punte correntemente note, come rappresentato

nella figura 2, l'inserto calibrato 18 genererà un calore eccessivo e subirà una retinatura termica e altri danneggiamenti in vicinanza del.bordo in vicinanza del bordo posteriore 42. La posizione del bordo posteriore 42 i meglio illustrata dal riferimento alla figura 3, che è una vista dello superficie esterna 38 dell'inserto calibrato 38 sulla punta rappresentata in figura 2. Linee di riferimento sono rappresentate per·indicare le vicinanze generali dell'area anteriore 38L e dell'area posteriore 38T della superficie esterna 38 dell'inserto calibrato 18. E' l'area posteriore 38T che tipicamente soffre della retinatura termica e altri danneggiamenti nelle punte correntemente note. Linee di riferimento non si intendono definire con precisione i limiti delle aree anteriore e posteriore, poiché queste aree possono avere dimensioni e orientamenti variabili in differenti punte e possono anche cambiare quando una data punta è fatta funzionare con, per esempio, variabili giri al minuto, tasso di penetrazione o peso sulla punta.

Come visibile in figura 3, l'area anteriore 38L è generalmente delimitata dal bordo anteriore.40, centrato approssimativamente sul punto 40C. Analogamente, l'area posteriore 38T è situata generalmente opposta all'area 38L, ed è delimitata dal bordo posteriore 42, centrato approssimativamente- sul punto 42C. Si vede che, per questa particolare punta, una linea tracciata includente i punti.40C e 42C intersecherà l'asse 46 del coltello 14. In altre parole, un piano stabilito dall'asse 46 del coltello e dal centro della superficie esterna 38 conterrà i punti 40C e 42C.

Per un'altra punta, come visibile nelle figure 4A e 4B, il bordo anteriore 40 che delimita l'area anteriore 38L può essere centrato ad un orientamento angolare più verso il senso di rotazione della punta perforatrice 10, come indicato dalla freccia 44. Infatti, in certe punte, il centro 40C del bordo anteriore 40 può essere ruotato in questo senso in modo che una linea contenente i punti 40C e 42C sia quasi parallela alla freccia 44. Si può vedere che, nella punta rappresentata nelle figure 4A e 4B, un piano stabilito dall'asse 46 del coltello e dal centro della superficie esterna 38 sarà obliquo rispetto ad una linea determinata dai punti 40C e 42C.

Con riferimento ora alla figura 5, è rappresentata una vista della superficie calibrata 20 di una punta perforatrice 10 che attua la presente-invenzione.·L'inserto calibrato 18 è montato in un foro della superficie calibrata.20, l'asse 48 dell'inserto calibrato 18 essendo inclinato rispetto alla perpendicolare alla parete laterale 36. L'angolo di cui l'asse 48 differisce dalla perpendicolare:alla parete laterale 36 è pure l'angolo di spoglia RA tra la superficie esterna 38 dell'inserto 18 e la parete laterale 36. L'angolo di spoglia RA è preferibilmente approssimativamente 5 gradi, ma potrebbe variare tra circa 2 gradi e 20 gradi in particolari punte e in particolari applicazioni. Lo stabilimento di un angolo di spoglia RA fa si che il dorso anteriore 40 sporga leggermente rispetto al resto della superficie esterna 38 e faccia si che il bordo posteriore 42 sia incavato leggermente rispetto al resto della superficie esterna 38. Ciò da luogo alla generazione di un calore sostanzialmente minore di quello relativo ai progetti correntemente noti, accompagnato dalla eliminazione di reticolatura termica e altri danneggiamenti relativi nell'area posteriore 38T.

La superficie calibrata 20 può essere leggermente sollevata dalla parete laterale 36, come rappresentato, o può restare parallela come nella tecnica precedente, finché la superficie esterna 38 dell'inserto calibrato 18 è disposta con il richiesto angolo di spoglia RA. Con riferimento ancora alla figura 3, se la particolare punta 10 presenta un bordo anteriore 40 di inserto calibrato 18 orientato in corrispondenza del punto. estremo inferiore dell'inserto, una punta perforatrice secondo la presente invenzione avrà un punto 40C leggermente sporgente verso l'osservatore, e il punto 42C sarà leggermente incavato in senso opposto all'osservatore. Inoltre, nel tipo di punta perforatrice rappresentata nelle figure 4A e 4B, il.punto 40C.sarà leggermente sporgente verso l'osservatore, e il punto 42C leggermente incavato in senso opposto. Ancora come precedentemente, nella figura 3 un piano determinato dall'asse 46 e dal centro della superficie 38 conterrà una linea determinata dai punti 40C e 42C. In questo progetto, un piano contenente l'angolo di spoglia RA sarebbe disposto sostanzialmente parallelo all'asse del foro. Nelle figure 4A e 4B, un piano determinato dall'asse ·46 e dal centro della superficie 38 risulterebbe obliquo rispetto ad una linea determinata dai punti 40C e 42C. In questo progetto, un piano contenente l'angolo di spoglia RA intersecherebbe in modo obliquo l'asse del foro di trivellazione.

Con riferimento alla figura 6, è rappresentata una forma alternativa di. attuazione della presente invenzione. Il bordo anteriore 40 è ancora sporgente rispetto al bordo esteriore 42, creando un angolo di spoglia RA come sopra trattato. In questa forma di attuazione, questa relazione è stabilita costruendo l'inserto calibrato 18 con una appropriata superficie esterna inclinata. Ciò permette l’installazione dell'inserto calibrato 18 in un foro normale alla superficie calibrata 20. Come, precedentemente trattato, il bordo anteriore. 40 può essere centrato in corrispondenza, del punto estremo inferiore sulla superficie 38, come mostrato, oppure il bordo,anteriore 40 può essere ruotato ad un orientamento-angolare maggiormente nel senso di rotazione della punta perforatrice 10.

Le figure 7, 8 e 9 mostrano ulteriori forme alternative di attuazione della presente invenzione, illustranti vari modi in cui l'angolo di spoglia può essere stabilito. L'inserto calibrato 18 può essere incavato entro un foro nella superficie calibrata 20 come in figura 7, il bordo anteriore 40 essendo approssimativamente tangente alla superficie. L'inserto calibrato 18 può sporgere dalla superficie calibrata 20 e la superficie calibrata può formare un angolo in modo da adattare l'angolo di spoglia RA come in figura 8. Ancora ulteriormente, la superficie calibrata 20 può formare un angolo per adattare l'angolo di spoglia RA, e l'inserto calibrato 18 può essere incavato a livello con la superficie. come mostrato in figura 9.

Sono stati fatti esperimenti per dimostrare la riduzione delle forze tangenziali e assiali necessarie per penetrare in una formazione dura, ciò che può essere ottenuto grazie alla presente invenzione. L'apparato di prova ha fatto ruotare un singolo inserto cilindrico calibrato attraverso un materiale di formazione ad una velocità nota di rotazione e ad un tasso noto di penetrazione. La strumentazione ha misurato le fòrze necessarie nelle direzioni assiale e tangenziale, rispetto all'inserto cilindrico calibrato. E' -risultato che un inserto orientato con la sua superficie esterna 38 a livello con la parete della formazione ha richiesto circa quattro volte la forza assiale e due volte la forza tangenziale richieste da un identico inserto orientato ad un angolo di spoglia di.5 gradi. Questa sostanziale riduzione nelle forze applicate è accompagnata nell'ambiente di trivellazione da una paragonabile riduzione delle forze d'attrito tra l'inserto 18 e la parete laterale 36 del foro di trivellazione. Tale riduzione dell'attrito ha dato luogo ad una paragonabile riduzione della generazione di calore.

Mentre il particolare inserto calibrato a taglio libero con angolo di spoglia come nella presente rappresentato e descritto in dettaglio è completamente in grado di ottenere gli oggetti e provvedere i vantaggi precedentemente qui indicati, resta pure inteso che il medesimo è semplicemente illustrativo delle forme di attuazione dell'invenzione attualmente preferite e che non si intende porre alcuna limitazione ai dettagli di costruzione del progetto qui riportati se non in quanto descritto nelle allegate rivendicazioni.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, comprendente: un inserto calibrato montabile su detta punta perforatrice; una superficie esterna su detto inserto calibrato per impegnare la parete laterale di un foro di trivellazione durante la rotazione di detta punta perforatrice; un bordo anteriore su detta superficie esterna; e un bordo posteriore su detta superficie esterna, distanziato ulteriormente dalla parete laterale del foro di trivellazione rispetto detto bordo anteriore.
2. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre: un corpo di punta perforatrice; un coltello girevole montabile su detto corpo di punta perforatrice; euna superficie calibrata su detto coltello rotante, detta superficie calibrata allineandosi sostanzialmente con la parete laterale del foro .di trivellazione alla rotazione di detto coltello; in cui detto inserto calibrato è montabile su.detta superficie calibrata di detto coltello rotante.
3. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 2, comprendente inoltre: una pluralità di inserti calibrati montabili su detta superficie calibrata; una superficie esterna su ciascuno di detti inserti calibrati; un bordo anteriore su ciascuna di dette superfici esterne per venire a contatto con la parete laterale del foro di trivellazione; e un bordo posteriore su ciascuna di dette superfici esterne, distanziato ulteriormente dalla parete laterale del foro di trivellazione rispetto a detto bordo anteriore.
4. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 1, in cui: detto bordo anteriore si trova su un primo lato di detto inserto calibrato che impegna la parete laterale del foro di·trivellazione alla rotazione di detta punta perforatrice; e detto bordo posteriore si trova su un secondo lato di detto inserto calibrato.
5. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 4, in cui detto secondo lato si trova direttamente attraverso detto inserto calibrato da detto primo·lato.
6. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 1, in cui: detto inserto calibrato è montabile su una superficie periferica di detta punta perforatrice; detta superficie esterna è una superficie sostanzialmente piana; e detta superficie esterna forma un angolo di spoglia rispetto alla parete laterale del foro di trivellazione.
7. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 6, in cui detto angolo di spoglia è compreso tra circa 2 gradi e circa 20 gradi
8. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 7, in cui detto angolo di spoglia è circa 5 gradi.
9. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 6, in cui detto angolo di spoglia giace in un piano sostanzialmente parallelo all'asse del foro di trivellazione.
10. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 6, in cui detto angolo di spoglia giace in un piano obliquo rispetto all'asse del foro di trivellazione .
11. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, comprendente : un corpo di punta perforatrice; un coltello montato girevole su detto corpo; una superficie calibrata su detto coltello, detta superficie calibrata essendo sostanzialmente allineata con la parete laterale di un foro di trivellazione alla rotazione di detta punta perforatrice; un inserto calibrato montato su detta superficie calibrata; una superficie esterna su detto inserto calibrato per impegnare la parete laterale del foro di trivellazione; un bordo anteriore su detta superficie esterna; e un bordo posteriore su detta superficie esterna, il quale è incavato rispetto a detto bordo anteriore, stabilendo così un angolo di spoglia tra detta superficie esterna e la parete laterale del foro di trivellazione.
12. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 11, in cui detto bordo anteriore giace su un primo lato del detto inserto calibrato in cui detto inserto calibrato impegna dapprima la parete laterale del foro di trivellazione alla rotazione di detta punta perforatrice.
13. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 12, in cui: detta superficie esterna è una superficie sostanzialmente piana; è detto bordo anteriore è tagliato a metà da un piano di riferimento stabilito dall'asse di detto coltello e dal centro di detta,superficie esterna.
14. punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 12, in cui: detta superficie esterna è una superficie sostanzialmente piana; e una linea di riferimento contenente il centro di detto bordo anteriore e il centro di detta superficie esterna non interseca l'asse di detto coltello.
15. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 11, in cui detto.angolo di spoglia è compreso tra circa 2 gradi e circa 20 gradi.
16. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 11, in cui detto angolo di spoglia e circa 5 gradi.
17. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, comprendente: un corpo di punta perforatrice; una pluralità di coltelli a forma di cono montati girevoli su setto corpo, con il vertice di ciascuno di detti coltelli orientato generalmente verso l'asse longitudinale di detto corpo; una superficie calibrata troncoconica su ciascuno di detti coltelli, in prossimità della base di ciascuno di detti coltelli, dette superfici calibrate allineandosi sostanzialmente con la parete laterale di un foro di trivellazione alla rotazione di detta punta perforatrice; una pluralità di inserti calibrati sostanzialmente cilindrici montati su ciascuna di dette superfici calibrate; un'estremità esterna piana su ciascuno di detti inserti calibrati per impegnare la parete laterale del foro di trivellazione; un bordo anteriore su ciascuna di dette estremità esterne; e un bordo posteriore su ciascuna di dette estremità esterne, detto bordo posteriore essendo incavato rispetto a detto corrispondente bordo anteriore, stabilendo così un angolo di spoglia tra ciascuna di dette estremità esterne e la parete laterale del foro di trivellazione.
18. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 17, in cui detto angolo di spoglia è stabilito costruendo ciascuno di detti inserti calibrati con detta estremità piana esterna formante un angolo obliquo rispetto all'asse longitudinale di detto inserto calibrato.
19. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 17, in cui detto angolo di spoglia è stabilito dall'installazione di ciascuno di detti inserti calibrati in un foro angolato di detta superficie calibrata.
20. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 17, in cui detto angolo di spoglia è compreso tra circa 2 gradi e circa 20 gradi.
21. Punta perforatrice a coni di rotolamento perfezionata, secondo la rivendicazione 20, in cui detto angolo di spoglia è approssimativamente 5 gradi.