BR112020000958B1

BR112020000958B1 - Montagem de broca de perfuração para ferramentas de perfuração de percussão operadas por fluido, e martelo hidráulico de fundo de poço

Info

Publication number: BR112020000958B1
Application number: BR112020000958-0A
Authority: BR
Inventors: Joseph Purcell; Ciaran Purcell
Original assignee: Mincon International Limited
Priority date: 2017-07-20
Filing date: 2018-07-17
Publication date: 2023-10-24
Also published as: ZA202000383B; IES86935B2; RU2020107475A; US20200224502A1; KR20200032708A; CL2020000131A1; EP3655614A1; IES20180049A2; AU2018302445A1; JP2020528504A; CN110998057A; CN110998057B; RU2761069C2; JP7157795B2; WO2019016230A1; AU2018302445B2; KR102636260B1; CA3069057A1; BR112020000958A2; EP3655614B1

Abstract

a presente invenção se refere a uma montagem de broca de perfuração para ferramentas de broca de perfuração de percussão operadas por fluido. a montagem compreende uma broca de percussão (2) compreendendo uma cabeça de broca (3) conectada de maneira destacável a uma haste que se estende axialmente (4) e meios de engate (5) formados em uma parede externa da haste (4) engatável com meios de engate complementares formados internamente de um mandril de acionamento (405), pelo que o acionamento rotacional do mandril pode ser transmitido à haste (4). pelo menos um canal de limpeza (12) se estende entre a parede externa da haste da broca e uma face de corte (13) da cabeça da broca (3), para fornecer uma passagem de fluido para um meio de limpeza entre a parede externa da haste da broca de perfuração e a face de corte da cabeça da broca.

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a uma montagem de broca de perfuração para ferramentas de perfuração de percussão operadas por fluido. Em particular, a invenção se refere a uma montagem de brocas para uso em martelos de fundo de poço, particularmente martelos hidráulicos de fundo de poço.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

[0002] As brocas de percussão para ferramentas de perfuração de percussão operadas por fluido, como martelos de fundo de poço, normalmente compreendem uma cabeça de broca, preenchida com inserções de corte na face frontal da cabeça. A cabeça da broca é formada por uma haste que se estende axialmente, com um diâmetro menor que a cabeça da broca. À medida que o martelo gira, o acionamento rotacional é mais comumente transmitido à haste por meio de estrias providas na parede cilíndrica externa da haste que coincidem com estrias providas internamente de um mandril de acionamento da ferramenta de perfuração. Outras disposições de acionamento possíveis incluem uma haste hexagonal ou octogonal, que é acoplada a um mandril formado de modo correspondente.

[0003] Durante o ciclo de perfuração, um pistão de impacto colide com a extremidade posterior da haste, forçando as inserções de corte da cabeça da broca na rocha sendo perfurada. O ar pressurizado, conhecido como ar de limpeza, é usado para retirar as estacas do furo enquanto o martelo opera. Óleo lubrificante pode ser adicionado à corrente de ar de limpeza na sonda de perfuração. O ar de limpeza é normalmente provido usando um dos dois mecanismos.

[0004] Nos sistemas de limpeza central, a broca de perfuração tem um orifício de limpeza percorrendo o centro da haste e se estendendo pela face da broca, dividindo-se frequentemente em múltiplos canais antes de emergir pela face frontal da broca. Um orifício de limpeza central correspondente percorre todo o comprimento do pistão, alimentando ar de limpeza da sonda para a face da broca.

[0005] Nos sistemas de limpeza externa, o ar de limpeza viaja ao longo das estrias (ou outra disposição de acionamento) da haste da broca, e não através de um orifício de limpeza central. Nessa disposição, a haste da broca de perfuração é sólida e podem ser providos canais na cabeça da broca de perfuração para direcionar o ar das estrias para a face de corte da broca.

[0006] Para ambas as disposições descritas acima, a haste e a cabeça da broca de perfuração são geralmente formadas integralmente, por exemplo, usinando a broca de perfuração a partir de um único lingote ou forjamento. Nos martelos convencionais, quando a cabeça da broca de perfuração ou a face de corte estão desgastadas, a haste pode estar em boas condições, porém, como é integrada à face de corte, deve ser descartada. O desgaste prematuro da cabeça/face de corte pode ocorrer quando a perfuração é realizada em rocha ou material muito abrasivo que usa as inserções na cabeça de corte.

[0007] Em certas disposições de limpeza central, a broca de perfuração pode ser formada em duas partes separadas, que podem ser unidas por meio de uma conexão roscada, o que permite que a cabeça da broca de perfuração seja substituída sem exigir que a haste seja descartada desnecessariamente. No entanto, existem algumas desvantagens associadas às disposições de limpeza central. Como o ar de limpeza que contém óleo lubrificante é forçado através do furo da broca, pode ocorrer cavitação devido à presença do óleo. Esse problema é exacerbado quando o pistão colide com a broca de perfuração, forçando o óleo a sair em alta velocidade da região anular fechada pelo nariz do pistão correspondente e pela haste da broca. Os danos por cavitação são frequentemente observados no nariz do pistão e na extremidade posterior da haste da broca. Outra desvantagem das disposições de limpeza central é que as estrias podem sofrer lubrificação inadequada. Embora um pouco de ar de limpeza inevitavelmente vaze para a seção estriada da broca, ele nem sempre fornece lubrificação suficiente, particularmente em aplicações onde a pressão do ar de limpeza é relativamente baixa. A lubrificação inadequada da ranhura aumenta o risco de danos devido ao atrito e possível falha causada desta forma.

[0008] Embora as disposições de limpeza central possam ser aceitáveis para martelos pneumáticos de fundo de poço em que o ar de limpeza é normalmente provido em (ou próximo a) a mesma pressão do fluido de trabalho, o nível de lubrificação das estrias pode ser insuficiente para os martelos hidráulicos de fundo de poço que normalmente operam em altas frequências e, portanto, têm maior necessidade de lubrificação por estrias devido ao atrito.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0009] A presente invenção fornece uma montagem de brocas de perfuração para ferramentas de broca de perfuração de percussão operadas por fluido, compreendendo: uma broca de percussão compreendendo uma cabeça de broca conectada de maneira destacável a uma haste que se estende axialmente; estrias que se estendem axialmente, formadas em uma parede cilíndrica externa da haste, podendo ser engatadas de maneira deslizante com estrias complementares formadas internamente de um mandril de acionamento, pelo que, o acionamento rotacional do mandril pode ser transmitido para a haste; pelo menos um canal de limpeza que se estende entre a parede cilíndrica externa da haste da broca de perfuração e uma face de corte da cabeça da broca, para fornecer uma passagem de fluido para um meio de limpeza entre uma porção estriada da haste da broca de perfuração e a face de corte da cabeça da broca.

[0010] A presente invenção também fornece uma montagem de broca de perfuração para ferramentas de perfuração de percussão operadas por fluido, compreendendo: uma broca de perfuração por percussão compreendendo uma cabeça de broca de perfuração conectada de forma destacável a uma haste que se estende axialmente; meios de engate formados em uma parede externa da haste engatável com meios de engate complementares formados internamente de um mandril de acionamento, pelo que o acionamento rotacional do mandril pode ser transmitido para o mandril; pelo menos um canal de limpeza que se estende entre a parede externa da haste da broca e uma face de corte da cabeça da broca, para fornecer uma passagem de fluido para um meio de limpeza entre a parede externa da haste da broca e a face de corte da cabeça da broca.

[0011] Os meios de engate podem compreender, por exemplo, uma haste octogonal ou hexagonal e os meios de engate complementares podem compreender um mandril formado de forma correspondente. Por exemplo, a haste pode ser hexagonal em seção transversal e o mandril pode ser formado com um perfil interno hexagonal duplo, de modo que a haste seja engatável com um dos perfis hexagonais do mandril, permitindo que o meio de limpeza passe através dos canais formados entre a haste e o segundo perfil hexagonal. Uma disposição semelhante também é possível para outros perfis, como perfis octogonais.

[0012] Uma vantagem da presente invenção é que é provida ampla lubrificação das estrias (ou meios de engate), minimizando o risco de cavitação no nariz do pistão e evitando a substituição desnecessária da haste da broca. Isso pode ser particularmente vantajoso em martelos hidráulicos de fundo de poço, que operam em altas frequências e, portanto, têm maior necessidade de lubrificação das estrias devido ao atrito. Quando todo o ar de limpeza transportando lubrificante passa através das estrias, em vez de apenas uma parte do ar de limpeza central, isto significa que a lubrificação adequada das estrias pode ser alcançada em pressões de ar de limpeza mais baixas.

[0013] Em uma modalidade, cada um dentre pelo menos um canal de limpeza compreende: uma primeira porção de canal na haste da broca que se estende da parede externa (cilíndrica) da haste da broca de perfuração até uma face de extremidade da haste da broca adjacente à cabeça da broca; e uma segunda porção de canal que se estende através da cabeça de broca.

[0014] Em certas modalidades, uma primeira extremidade ou cada primeira porção de canal pode interceptar a parede externa (cilíndrica) da haste da broca.

[0015] Em outras modalidades, uma primeira extremidade ou cada primeira porção de canal pode ser adjacente à parede externa (cilíndrica) da haste da broca. A primeira extremidade ou cada primeira porção de canal pode interceptar um ressalto direcionado para o exterior na haste da broca adjacente à parede externa (cilíndrica). A cabeça da broca pode compreender uma blindagem que se estende axialmente, além da primeira extremidade ou de cada primeira porção de canal. Uma vantagem dessa disposição é que o vazamento do meio de limpeza da montagem durante o uso é minimizado. Uma câmara pode ser provida entre a face da extremidade da haste da broca de perfuração e a cabeça da broca, pelo que a câmara conecta a primeira porção de canal à segunda porção de canal.

[0016] Uma vantagem dessa disposição é que o ar de limpeza é descarregado das primeiras porções de canal para a câmara, de onde passa através das segundas porções de canal para a face da broca, evitando assim a necessidade de fornecer alinhamento exato das partes do primeiro e segundo canais.

[0017] Em uma modalidade, a câmara é provida por meio de um ressalto na haste da broca, que engata com um ressalto externo na extremidade posterior da cabeça da broca, de modo que a face da extremidade da haste da broca seja afastada de uma face posterior interna da cabeça da broca, quando a broca de perfuração for armada.

[0018] Em outra modalidade, a câmara é provida por meio de um recesso em, pelo menos, uma das faces de extremidade da haste da broca e uma face posterior interna da cabeça de broca, em que a primeira e a segunda porções de canal estão em comunicação de fluido com o recesso.

[0019] O recesso pode ser provido na forma de uma ranhura anular em pelo menos uma das faces de extremidade da haste da broca de perfuração e a face posterior interna da cabeça de broca. Uma vantagem desta disposição é que uma passagem de fluido entre as partes do primeiro canal e as segundas porções de canal é formada independentemente do alinhamento rotacional da cabeça da broca e da haste da broca.

[0020] Em outra modalidade, o recesso está localizado centralmente na face de extremidade da haste da broca de perfuração e/ou na face posterior interna da cabeça da broca.

[0021] A cabeça da broca pode ser conectada, de forma roscável, com a haste. Em uma modalidade, a primeira porção de canal se estende entre a parede externa (cilíndrica) da haste da broca de perfuração e uma porção roscada da haste da broca, de modo que a primeira porção de canal cruze uma rosca de parafuso provida externamente à haste da broca. Uma vantagem dessa disposição é que a conexão roscada pode ser lubrificada pelo fluido de limpeza, reduzindo assim o desgaste por atrito na rosca devido ao movimento microscópico entre a cabeça da broca e a haste.

[0022] A invenção também fornece um martelo hidráulico de fundo de poço compreendendo uma montagem de brocas de perfuração como descrito acima.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0023] Figura 1 é uma seção transversal longitudinal de uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma primeira modalidade da invenção; A Figura 2 é uma seção transversal longitudinal de uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma segunda modalidade da invenção; A Figura 3 é uma seção transversal longitudinal de uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma terceira modalidade da invenção; A Figura 4 é uma seção transversal longitudinal de um martelo hidráulico no fundo do poço, incorporando a montagem de broca de perfuração da Figura 2; A Figura 5 é uma seção transversal longitudinal de uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma quarta modalidade da invenção; A Figura 6 é uma seção transversal longitudinal de uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma quinta modalidade da invenção; A Figura 7 é uma seção transversal longitudinal de um martelo hidráulico de fundo do poço, incorporando a montagem de broca de perfuração da Figura 6; e A Figura 8 é uma seção transversal longitudinal de uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma sexta modalidade da invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[0024] Uma montagem de brocas de acordo com uma primeira modalidade da invenção é ilustrada na Figura 1. A montagem 1 compreende uma broca de perfuração de percussão 2 com uma cabeça de broca de perfuração 3, provida de insertos de carboneto de tungstênio 20, conectados de forma roscável a uma haste axial que se estende axialmente 4. Uma conexão roscada macho 10 é provida na extremidade dianteira da haste para encaixar na conexão roscada fêmea 11 na cabeça da broca. Quando a broca de perfuração é armada, a conexão macho 10 é engatada com a conexão fêmea 11 até que um ressalto 18 na cabeça da broca de perfuração 3 encoste no ressalto anular externo 19 na haste da broca de perfuração 4.

[0025] Estrias que se estendem axialmente 5 são formadas em uma parede cilíndrica externa 6 da haste. Quando a montagem de broca de perfuração é armada em uma ferramenta de perfuração de percussão, as estrias 5 são engatadas de maneira deslizante com estrias complementares formadas internamente, de um mandril de acionamento ,para transmitir acionamento rotacional do mandril para a haste.

[0026] Os canais de limpeza 7 se estendem entre a parede cilíndrica externa 6 da haste da broca de perfuração e uma face de corte 8 da cabeça da broca, para fornecer uma passagem de fluido para um meio de limpeza entre uma porção estriada 9 da haste da broca de perfuração e a face de corte 8 da cabeça da broca de perfuração. Cada um dos canais de limpeza 7 compreende uma primeira porção de canal 12 na haste da broca de perfuração que se estende da parede cilíndrica externa da haste da broca de perfuração para uma face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração adjacente à cabeça da broca de perfuração e uma segunda porção de canal 14 que se estende através da cabeça da broca de perfuração. Na modalidade mostrada na Figura 1, a primeira porção de canal 12 se estende entre a parede cilíndrica externa da haste da broca de perfuração e uma porção roscada 10 da haste da broca, interceptando a parede cilíndrica externa em uma primeira extremidade e uma porção roscada 10 da haste da broca em uma segunda extremidade. A primeira porção de canal compreende uma primeira seção 15 que intercepta a parede 6 e uma segunda seção 16 que corre paralela a um eixo longitudinal da haste.

[0027] Como mostrado na Figura 1, a conexão com rosca entre a cabeça da broca de perfuração e a haste da broca de perfuração é tal que, quando os ressaltos 18 e 19 estão encostados um no outro, a face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração fica afastada de uma face posterior interna 22 da cabeça da broca, de modo que uma câmara 17 seja provida entre as mesmas. As primeiras porções de canal 12 e as segundas partes de canal 14 estão em comunicação de fluido com a câmara 17.

[0028] Em uso, o meio de limpeza viaja ao longo das estrias 5 para as primeiras porções de canal 12 e é descarregado na câmara 17, de onde passa para as segundas porções de canal 14, saindo através da face de corte da broca de perfuração para lavar os cortes do furo enquanto a ferramenta de perfuração por percussão opera.

[0029] Uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma segunda modalidade da invenção é ilustrado na Figura 2. A montagem de broca de perfuração é substancialmente semelhante à mostrada na Figura 1. No entanto, a primeira seção 15 de cada primeira porção de canal 12 é mais longa que a da primeira modalidade, de modo que as primeiras porções de canal 12 não cruzem a porção roscada da haste da broca. Como as primeiras porções de canal não cruzam a parte roscada da haste, o contato completo da rosca é mantido. A haste também pode ser reforçada devido aos orifícios de limpeza serem localizados mais centralmente na haste.

[0030] Uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma terceira modalidade da invenção é ilustrada na Figura 3. Como nas primeira e segunda modalidades, a montagem 1 compreende uma broca de perfuração de percussão 2 com uma cabeça de broca de perfuração 3, provida de insertos de carboneto de tungstênio 20, conectados de forma rosqueável a uma haste 4 que se estende axialmente. As estrias 5 que se estendem axialmente são formadas em uma parede cilíndrica externa 6 da haste. Uma conexão roscada macho 10 é provida na extremidade dianteira da haste para engatar com a conexão roscada fêmea 11 na cabeça da broca. Quando a broca de perfuração é montada, a conexão macho 10 é engatada com a conexão fêmea 11 até a face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração 4 encostar na cabeça da broca.

[0031] Os canais de limpeza 7 se estendem entre a parede cilíndrica externa 6 da haste da broca de perfuração e uma face de corte 8 da cabeça da broca, para fornecer uma passagem de fluido para um meio de limpeza entre uma porção estriada 9 da haste da broca e a face de corte 8 da cabeça da broca. Cada um dos canais de limpeza 7 compreende uma primeira porção de canal 12 na haste da broca de perfuração que se estende em uma direção angular a partir da parede cilíndrica externa da haste da broca de perfuração até uma porção central da face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração adjacente à cabeça da broca de perfuração e uma segunda porção de canal 14 que se estende em uma direção angular através da cabeça de broca.

[0032] Como mostrado na Figura 3, um recesso 23 é provido na face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração 4. Um recesso correspondente 21 é formado na face posterior interna 22 da cabeça da broca. O recesso 23 e o recesso 21 formam juntos uma câmara 17 entre a face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração e a cabeça da broca. As primeiras porções de canal 12 e as segundas porções de canal 14 estão em comunicação de fluido com a câmara 17.

[0033] Em uso, o meio de limpeza viaja ao longo das estrias 5 para as primeiras porções de canal 12 e é descarregado na câmara 17, de onde passa para as segundas porções de canal 14, saindo pela face de corte da broca para remover os cortes do furo enquanto a ferramenta de percussão opera.

[0034] Um martelo hidráulico de fundo de poço, de acordo com uma modalidade da invenção, é ilustrado na Figura 4. O martelo de fundo de poço 401 compreende uma luva de desgaste externa cilíndrica 402. Um cilindro interno 403 é armado coaxialmente dentro da luva de desgaste externa 402. Um pistão deslizante 404 é armado para movimento alternativo dentro do cilindro interno e na luva de desgaste externa, para atingir uma montagem de broca de perfuração de martelo 1 localizada na extremidade dianteira da luva de desgaste externa 402, para exercer uma força percussiva na broca de perfuração. Uma válvula de vaivém 407 controla a reciprocidade do pistão. Uma câmara frontal do pistão 408 está permanentemente conectada a uma tubulação de alta pressão do dispositivo. A válvula de vaivém conecta a câmara de acionamento posterior 409 do pistão alternadamente à tubulação de alta pressão e a uma tubulação de baixa pressão do dispositivo para causar o movimento recíproco do pistão.

[0035] Na modalidade mostrada na Figura 4, a montagem de brocas é ilustrada na Figura 2. As forças de rotação são transferidas da luva de desgaste externa de rotação por meio de um mandril 405. O mandril oco cilíndrico 405 é usinado internamente para fornecer uma pluralidade de estrias internas que se estendem axialmente 406 em sua parede interna que se engajam com as estrias 5 da haste 4 para transmitir acionamento rotacional a partir do mandril 405 para a broca de perfuração.

[0036] Em uso, o fluido de limpeza é provido através dos canais 410 e entre a luva de desgaste externa 402 e o cilindro interno 403, através dos orifícios 411 e canais 412 para a porção estriada da haste 4, de onde passa pelas primeiras porções de canal 12 na haste para segundas porções de canal 14 na cabeça de broca, descarregando através da face de corte. O fluido pode transportar óleo lubrificante que pode lubrificar a conexão estriada entre a haste da broca de perfuração 4 e o mandril 405.

[0037] Uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma quarta modalidade da invenção é ilustrada na Figura 5. Como nas modalidades precedentes, a montagem 1 compreende uma broca de percussão 2 com uma cabeça de broca 3, provida com insertos de carboneto de tungstênio 20, conectada de forma roscável a uma haste de extensão axial 4. Estrias se estendendo axialmente 5 são formadas em uma parede cilíndrica externa 6 da haste e um ressalto direcionado para o exterior 25 é formado na extremidade dianteira da parede cilíndrica externa, imediatamente adjacente às estrias. Uma conexão roscada macho 10 é provida na extremidade dianteira da haste para engatar com a conexão roscada fêmea 11 na cabeça da broca. Quando a broca de perfuração é armada, a conexão macho 10 é engatada com a conexão fêmea 11 até a face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração 4 encostar na cabeça da broca.

[0038] Os canais de limpeza 7 se estendem entre a parede cilíndrica externa 6 da haste da broca e uma face de corte 8 da cabeça da broca, para fornecer uma passagem de fluido para um meio de limpeza entre uma porção estriada 9 da haste da broca e a face de corte 8 da cabeça de broca. Cada um dos canais de limpeza 7 compreende uma primeira porção de canal 12 na haste da broca de perfuração e uma segunda porção de canal 14 que se estende através da cabeça de broca. A primeira porção de canal 12 se estende em uma direção angular entre a parede cilíndrica externa 6 da haste da broca de perfuração e a face de extremidade 13 da haste da broca, cruzando o ressalto 25 em um ponto imediatamente adjacente à parede cilíndrica externa, em uma primeira extremidade e na face de extremidade 13 em uma segunda extremidade.

[0039] Como mostrado na Figura 5, um rebaixo radial 24 é provido na face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração 4. O rebaixo radial 24 é uma ranhura anular que forma uma câmara anular 17 entre a face de extremidade 13 da haste da broca e a cabeça da broca. As segundas porções de canal 14 são chanfradas em cada extremidade. As primeiras porções de canal 12 e as segundas porções de canal 14 estão em comunicação de fluido com a câmara 17. A câmara anular 17 fornece uma passagem de fluido entre as primeira e segunda porções de canal 12, 14, independentemente do alinhamento rotacional da cabeça da broca e da haste da broca de perfuração.

[0040] Em uso, o meio de limpeza viaja ao longo das estrias 5 para as primeiras porções de canal 12 e é descarregado na câmara anular 17, de onde passa para as segundas porções de canal 14, saindo pela face de corte da broca de perfuração para lavar os cortes para fora do furo enquanto o ferramenta de percussão opera.

[0041] Uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma quinta modalidade da invenção é ilustrada na Figura 6. A montagem de broca de perfuração é substancialmente semelhante à mostrada na Figura 5. No entanto, nesta modalidade, a cabeça de broca de perfuração 3 é formada com uma blindagem 26 que se estende axialmente, a qual se estende posteriormente, além da porção roscada 11 da cabeça de broca e da primeira extremidade de cada uma das primeiras porções de canal. A blindagem define uma câmara anular 27 dentro dela. Quando montada em um martelo hidráulico de perfuração, como mostrado na Figura 7, a extremidade do mandril 405 é recebida na câmara 27.

[0042] Em uso, o meio de limpeza viaja ao longo das estrias 5 até as primeiras porções de canal 12. A partir daí, o mesmo é descarregado na câmara anular 17, de onde passa para as segundas porções de canal 14, saindo pela face de corte da broca de perfuração para liberar as estacas do furo enquanto a ferramenta de percussão opera. A blindagem 26 minimiza o vazamento do meio de limpeza do martelo durante a operação.

[0043] Um martelo hidráulico de fundo de poço, de acordo com uma modalidade da invenção, é ilustrado na Figura 7. O martelo de fundo de poço 401 é semelhante ao mostrado na Figura 4 e compreende uma luva de desgaste cilíndrica externa 402. Um cilindro interno 403 é montado coaxialmente dentro da luva de desgaste externa 402. Um pistão deslizante 404 é montado para movimento alternado dentro do cilindro interno e da luva de desgaste externa, para atingir uma montagem de broca de martelo 1 localizada na extremidade dianteira da luva de desgaste externa 402 para exercer uma força percussiva na broca de perfuração. Uma válvula de vaivém 407 controla a reciprocidade do pistão. Uma câmara frontal do pistão 408 está permanentemente conectada a uma tubulação de alta pressão do dispositivo. A válvula de vaivém conecta a câmara de acionamento posterior 409 do pistão alternadamente à tubulação de alta pressão e a uma tubulação de baixa pressão do dispositivo para causar o movimento recíproco do pistão.

[0044] Na modalidade mostrada na Figura 7, a montagem de broca é como ilustrada na Figura 6. As forças de rotação são transferidas da luva de desgaste externa girando por meio de um mandril 405. O mandril oco cilíndrico 405 é usinado internamente para fornecer uma pluralidade de estrias internas que se estendem axialmente 406 em sua parede interna que se engatam com as estrias 5 da haste 4 para transmitir a movimentação rotacional a partir do mandril 405 para a broca de perfuração. A blindagem que se estende axialmente 26 na cabeça da broca 3 se estende sobre a extremidade do mandril 405.

[0045] Em uso, o fluido de limpeza é provido através dos canais 410 e entre a luva de desgaste externa 402 e o cilindro interno 403, através dos orifícios 411 e canais 412 para a porção estriada da haste 4, de onde passa através das primeiras porções do canal 12 na haste para as segundas porções de canal 14 na cabeça da broca, descarregando através da face de corte. O fluido pode transportar óleo lubrificante que pode lubrificar a conexão estriada entre a haste da broca de perfuração 4 e o mandril 405.

[0046] Uma montagem de broca de perfuração de acordo com uma sexta modalidade da invenção é ilustrada na Figura 8. Como nas modalidades precedentes, a montagem 1 compreende uma broca de percussão 2 com uma cabeça de broca 3, provida de insertos de carboneto de tungstênio 20, conectada de forma rosqueável a uma haste 4 que se estende axialmente. Estrias 5 que se estendem axialmente são formadas em uma parede cilíndrica externa 6 da haste. Uma conexão roscada macho 10 é provida na extremidade dianteira da haste para engatar com a conexão roscada fêmea 11 na cabeça da broca. Quando a broca de perfuração é montada, a conexão macho 10 é engatada com a conexão fêmea 11 até a face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração 4 encostar na cabeça da broca.

[0047] Os canais de limpeza 7 se estendem entre a parede cilíndrica externa 6 da haste da broca e uma face de corte 8 da cabeça da broca, para fornecer uma passagem de fluido para um meio de limpeza entre uma porção estriada 9 da haste da broca de perfuração e a face de corte 8 da cabeça da broca. Cada um dos canais de limpeza 7 compreende uma primeira porção de canal 12 na haste da broca que se estende em uma direção angular da parede cilíndrica externa da haste da broca até a face de extremidade 13 da haste da broca adjacente à cabeça da broca e uma segunda porção de canal 14 estendendo-se em uma direção angular através da cabeça da broca. Em uma modalidade alternativa, a segunda porção de canal pode ser perpendicular à face de corte 8 da cabeça de broca. As ranhuras de limpeza 28 na face de corte 8 da cabeça da broca permitem que as estacas sejam niveladas sob a face de corte da cabeça da broca.

[0048] Como mostrado na Figura 8, um rebaixo radial 24 é provido na face de extremidade 13 da haste da broca 4. O rebaixo radial 24 é uma ranhura anular que forma uma câmara anular 17 entre a face de extremidade 13 da haste da broca de perfuração e a cabeça da broca. As segundas porções de canal 14 são chanfradas em suas extremidades internas. As primeiras porções de canal 12 e as segundas porções de canal 14 estão em comunicação de fluido com a câmara 17. A câmara anular 17 fornece uma passagem de fluido entre a primeira e segunda porções de canal 12, 14, independentemente do alinhamento rotacional da cabeça da broca de perfuração e da haste da broca de perfuração.

[0049] Em uso, o meio de limpeza viaja ao longo das estrias 5 para as primeiras porções de canal 12 e é descarregado na câmara 17, de onde passa para as segundas porções de canal 14, saindo pela face de corte da broca de perfuração para liberar as estacas do furo enquanto a ferramenta de perfuração por percussão opera.

[0050] As palavras "compreende/compreendendo" e as palavras "tendo/incluindo" quando empregadas no presente documento com referência à presente invenção são usadas para especificar a presença de características, números inteiros, etapas ou componentes declarados, mas não impede a presença ou adição de um ou mais outros recursos, números inteiros, etapas, componentes ou grupos dos mesmos.

[0051] Pode ser visto que certas características da invenção que são, para maior clareza, descritas no contexto de modalidades separadas, também podem ser providas em combinação em uma única modalidade. Inversamente, várias características da invenção que são, por uma questão de brevidade, descritas no contexto de uma única modalidade, também podem ser providas separadamente ou em qualquer subcombinação adequada.

Claims

1. Montagem de broca de perfuração (1) para ferramentas de perfuração de percussão operadas por fluido (2), caracterizada pelo fato de que compreende: uma broca de percussão (2) compreendendo uma cabeça de broca (3) conectada a uma haste que se estende axialmente (4); meios de engate (5) formados em uma parede externa (6) da haste engatável com meios de engate complementares formados internamente de um mandril de acionamento, pelo que acionamento rotacional do mandril pode ser transmitido para a haste; pelo menos um canal de limpeza (7) que se estende através da haste e a cabeça da broca, entre a parede externa da haste da broca e uma face de corte (8) da cabeça da broca, para fornecer uma passagem de fluido para um meio de limpeza entre a parede externa da haste da broca e a face de corte da cabeça da broca, cada um dentre o pelo menos um dos canais de limpeza compreendendo uma primeira porção de canal (12) na haste da broca que se estende através da haste a partir da parede externa da haste da broca, para uma face de extremidade (13) da haste da broca adjacente à cabeça da broca, e uma segunda porção de canal (14) que se estende através da cabeça de broca; e em que a cabeça da broca é conectada de forma destacável à haste se estendendo axialmente, e em que uma câmara (17) é provida entre a face de extremidade da haste da broca e a cabeça de broca, em que a ou cada primeira porção de canal e a ou cada segunda porção de canal está em comunicação de fluido com a câmara.

2. Montagem de broca de perfuração para ferramentas de perfuração de percussão operadas por fluido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que: a parede externa (6) da haste é cilíndrica e os meios de engate compreendem estrias que se estendem axialmente (5) formadas na parede cilíndrica externa da haste e os meios de engate complementares compreendem estrias complementares formadas internamente do mandril de acionamento, pelo que as estrias são engatáveis de modo deslizante com as estrias complementares de modo que o acionamento rotacional do mandril é passível de ser transmitido para a haste; o pelo menos um canal de limpeza (7) se estende através da haste e a cabeça da broca, entre a parede cilíndrica externa da haste da broca e a face de corte da cabeça da broca, para fornecer um caminho de fluido para um meio de limpeza entre uma porção estriada da haste da broca e a face de corte da cabeça da broca.

3. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que uma primeira extremidade da ou de cada primeira porção de canal intercepta a parede externa da haste da broca.

4. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que uma primeira extremidade da ou cada primeira porção de canal é adjacente à parede externa da haste da broca.

5. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que uma primeira extremidade da ou cada primeira porção de canal intercepta um ressalto direcionado para o exterior (25) na haste da broca adjacente à parede externa.

6. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que a cabeça da broca compreende uma blindagem estendendo-se axialmente (26), que se estende além da primeira extremidade da ou de cada primeira porção de canal.

7. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a câmara (17) é provida por meio de um ressalto (19) na haste da broca que engata com um ressalto externo em uma extremidade posterior da cabeça da broca (18), de modo que a face de extremidade (13) da haste da broca é espaçada de uma face posterior interna (22) da cabeça da broca, quando a broca de perfuração é montada.

8. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a câmara é provida por meio de um recesso (21, 23) em pelo menos uma da face de extremidade (13) da haste da broca e uma face posterior interna (22) da cabeça de broca, em que a primeira e a segunda porções de canal estão em comunicação de fluido com o recesso.

9. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o recesso é uma ranhura anular (24) em pelo menos uma da face de extremidade da haste da broca e a face posterior interna da cabeça de broca.

10. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 8, caracterizada pelo fato de que o recesso está localizado centralmente da face de extremidade da haste da broca e/ou da face posterior interna da cabeça da broca.

11. Montagem de broca de perfuração, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizada pelo fato de que a cabeça da broca é conectada de forma roscável à haste.

12. Montagem de broca de perfuração, de acordo com a reivindicação 11, caracterizada pelo fato de que a primeira porção de canal (12) se estende através da haste entre a parede externa da haste da broca e uma porção roscada (10) da haste da broca.

13. Martelo hidráulico de fundo de poço caracterizado pelo fato de que compreende uma montagem de broca de perfuração conforme definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 12.