ES2212067T3

ES2212067T3 - Dispositivo para la manipulacion de elementos de perforacion.

Info

Publication number: ES2212067T3
Application number: ES97710005T
Authority: ES
Inventors: Nikolaus Hutte
Original assignee: HUETTE BOHRTECH GmbH; Hutte & Co Bohrtechnik GmbH
Current assignee: HUETTE BOHRTECH GmbH; Hutte & Co Bohrtechnik GmbH
Priority date: 1997-02-25
Filing date: 1997-02-25
Publication date: 2004-07-16
Anticipated expiration: 2017-02-25
Also published as: DE59711071D1; EP0860580A1; EP0860580B1

Abstract

LA PRESENTE INVENCION SE REFIERE A UN DISPOSITIVO PARA MANEJAR TUBERIAS DE REVESTIMIENTO, VARILLAJES DE PERFORACION O ELEMENTOS DE PERFORACION (11) SIMILARES DE UN EQUIPO DE PERFORACION (1) PARA REALIZAR AGUJEROS EN TIERRA, PIEDRAS O ROCAS, EN PARTICULAR AL EXTRAER LOS ELEMENTOS DE PERFORACION (11) DE UN DEPOSITO (14), AL COLOCARLOS EN SU POSICION DE TRABAJO, ASI COMO AL ARRASTRAR O RETORNAR AL DEPOSITO (14) LOS ELEMENTOS DE PERFORACION (11) TRAS LA REALIZACION DEL PROCESO DE PERFORACION, DOTADO DE UN BRAZO DE AGARRA (25, 26) TELESCOPICO Y MOVIL EN CUYO EXTREMO LIBRE SE ENCUENTRA DISPUESTO UN AGARRADOR PARA LOS ELEMENTOS DE PERFORACION (11) Y CARACTERIZADO PORQUE EL BRAZO DE AGARRE TELESCOPICO Y MOVIL ESTA DOTADO DE UN AGARRADOR CUYA ABERTURA ESTA DISPUESTA HACIA DELANTE EN LA DIRECCION DE MOVIMIENTO DEL BRAZO DE AGARRE.

Description

Dispositivo para la manipulación de elementos de perforación.

La invención se refiere a un dispositivo para la manipulación de tuberías de perforación, varillajes de perforación o elementos de perforación similares en un equipo de perforación para la perforación de agujeros en tierras, piedras o roca, especialmente al extraer los elementos de perforación de un almacén, colocarlos en la posición de trabajo, así como extraer y devolver al almacén los elementos de perforación tras la realización del proceso de perforación, con un brazo prensor, que puede desplazarse de forma telescópica, en cuyo extremo anterior libre está dispuesta una pinza para los elementos de perforación, cuya abertura de boca está dispuesta hacia delante en dirección de desplazamiento del brazo prensor. Un dispositivo de este tipo para la manipulación de elementos de perforación se conoce del documento DE-A-3738116.

Se conocen equipos de perforación para realizar agujeros en distintos subsuelos. Se utilizan, especialmente, para colocar anclas de presión en tierras, piedras o roca. Para ello, los equipos de perforación conocidos se componen de un vehículo oruga, sobre el que está articulada una deslizadera que puede desplazarse en todas direcciones en brazos articulados. En la deslizadera está dispuesto un accionamiento de perforación que puede desplazarse axialmente, por ejemplo, un accionamiento de giro/percusión, con el que están acoplados los elementos de perforación individuales. El acoplamiento tiene lugar, normalmente, con uniones roscadas, mediante las que los elementos de perforación individuales se unen entre sí en el bastidor de avance de la columna de perforación completa. La manipulación de los elementos de perforación individuales, tanto en el montaje para la realización del proceso de perforación, como también en la extracción de las columnas de perforación, representa un problema extraordinario, porque los elementos de perforación individuales, dependiendo de su longitud, tienen un peso considerable, que posicionados en el equipo de perforación, tienen que sostenerse y atornillarse o liberarse y transportarse de nuevo. En distintos procesos de perforación resulta dificultoso, además, porque se trabaja con columnas de perforación entrelazadas, por ejemplo, en perforación de superposición y de doble cabeza, en la que un varillaje de perforación interior está circundado de forma concéntrica a una distancia por una tubería de perforación exterior. Para cada tramo deben disponerse, por tanto, dos elementos de perforación uno dentro de otro, para transportar el equipo de perforación, para unir mediante dos uniones roscadas cada una arriba y abajo con el accionamiento de perforación y con la columna de perforación ya colocada y la extracción de las columnas de perforación debe llevarse a cabo de forma inversa tras la realización del proceso de giro-/percusión-perforación.

Se han construido distintas máquinas auxiliares, para simplificar la manipulación de los elementos de perforación. Así se conoce del documento EP-0565502, la disposición de un almacén para los elementos de perforación paralelo a la deslizadera del equipo de perforación, y la colocación de estos de forma mecánica mediante una pinza que puede desplazarse desde el almacén hacia la posición de perforación, de forma que allí puede llevarse a cabo, por un lado, el acoplamiento con el accionamiento de perforación y, por otro lado, con la tubería de perforación que ya se encuentra en el agujero que debe perforarse. El almacén está configurado como almacén de caja, presenta para ello diversos alojamientos de almacenaje para distintos tubos interiores y exteriores y se extiende de forma paralela a la deslizadera del equipo de perforación, con el que el almacén está unido firmemente.

El dispositivo de manipulación se compone, para ello, de un pilar colocado en el almacén, que sobresale verticalmente y puede extenderse y retirarse de forma telescópica, en el que está fijado un árbol de pinza en voladizo, que puede extenderse de forma telescópica, y puede pasar por encima, tanto la zona del almacén como, también, de la zona de trabajo del equipo de perforación. En la parte exterior que puede extraerse del árbol de pinza está prevista una garra de sujeción que está diseñada en acción conjunta con un contrafuerte, para extraer una tubería de perforación del almacén, sostenerla, así como colocarla en la posición de perforación en la deslizadera del equipo de perforación, mediante el accionamiento del pilar, que puede extenderse telescópicamente y del árbol de pinza.

Para la manipulación de los varillajes de perforación interiores está prevista una pinza separada en forma de tijera.

En este dispositivo de manipulación conocido resulta desventajoso que esté diseñado como componente integrado del almacén para los elementos de perforación y, por tanto, por un lado genera un considerable desplazamiento del punto de gravedad junto a la deslizadera del equipo de perforación, que tiene que compensarse con otros medios adicionales para obtener estabilidad y posibilidad de desplazamiento del equipo de perforación. El dispositivo de manipulación es costoso técnicamente, pesado y realiza procesos de movimiento complejos mediante los elementos telescópicos dispuestos a distintos niveles y en ángulo recto entre sí. Al mismo tiempo, el árbol de pinza que sobresale libremente sobre toda el trayecto de movimiento conlleva problemas de estabilidad, puesto que la carga está dispuesta en su extremo libre con un largo brazo de palanca y tiene que superar con ella largos trayectos de desplazamiento y transporte. Además, resulta desventajoso que la pinza no esté prevista para apoyar la liberación de las uniones roscadas y, también, tiene un escaso efecto de sujeción, para liberar los elementos de perforación individuales del accionamiento de perforación de forma segura sin ayuda manual.

Del documento DE-A-4126919 se conoce un equipo de perforación con un almacén para el varillaje de perforación, en el que el almacén está configurado en forma de cabezal revólver y puede rotar alrededor de su eje central. Así, el almacén distribuido alrededor del perímetro puede alojar diversos tramos, que pueden extraerse hacia fuera. Para llevar a cabo el transporte a la posición de perforación en la deslizadera del equipo de perforación, el almacén puede bascular alrededor de un eje de basculación mediante un accionamiento de basculación desde una posición de reserva que se encuentra fuera hacia delante a la posición de trabajo, en la que el accionamiento de perforación de la deslizadera del equipo de perforación puede alojar el tramo asignado que sale del varillaje de perforación. Tras aceptar el tramo asignado, el almacén bascula de nuevo hacia fuera de regreso a la posición de reserva.

Para poder realizar de forma segura la unión del accionamiento de perforación con el tramo del varillaje de perforación que se encuentra en la posición de trabajo, el almacén tiene un dispositivo de anclaje para sujetar de forma firme frente a giros el tramo del varillaje de perforación que se encuentra en la posición de trabajo, de forma que el accionamiento de perforación puede unirse con este tramo mediante atornillado. El dispositivo de anclaje no supone, sin embargo, ningún dispositivo de manipulación, sino que simplemente asegura que el elemento de perforación respectivo no se gira en la posición de trabajo, cuando el accionamiento de perforación se atornilla con el extremo superior del elemento de perforación.

Teniendo en cuenta este estado de la técnica, la invención se basa en el objetivo, de proporcionar un dispositivo de manipulación, evitando las desventajas mencionadas anteriormente, que su estructura de construcción sea sencilla y que, tanto pueda realizar el transporte de los elementos de perforación de forma estable, como posibilite el proceso de liberación mediante elevadas fuerzas de sujeción sin manipulaciones manuales, es decir, de forma mecánica en todo el perímetro.

El objetivo se alcanza según la invención, mediante el hecho de que la pinza se compone de una pinza superior y una pinza inferior móviles alrededor de un soporte giratorio central dispuesto en el plano de perforación, que están provistas cada una de una superficie de cono exterior, en la que está dispuesta una carcasa de sujeción con cono hembra en cada una, preferiblemente con un cilindro hidráulico, que puede desplazarse axialmente para el proceso de cierre, y que en sentido de apertura son accionadas por resorte. De este modo, pueden ejercerse de forma sorprendente fuerzas de sujeción elevadas en el elemento de perforación mediante las uniones existentes en arrastre de forma de los elementos de sujeción en una mecánica sencilla y robusta. Al mismo tiempo, puede resultar conveniente, revestir las superficies de trabajo de la pieza con elementos insertados de sujeción, que puedan reemplazarse fácilmente y, por tanto, garanticen la disponibilidad de funcionamiento del dispositivo de manipulación durante una larga vida útil. Además, de este modo, se consigue de forma ventajosa que el dispositivo de manipulación pueda estructurarse de forma compacta, constructiva y sencillamente y realice, únicamente, un sencillo movimiento lineal para recoger, transportar, posicionar y unir los elementos de perforación en el plano de perforación con el accionamiento de perforación.

El brazo prensor que puede desplazarse de forma telescópica del dispositivo de manipulación según la invención se compone de forma ventajosa de una carcasa interior que extenderse y retirarse de forma telescópica de una carcasa exterior, mediante un cilindro de desplazamiento hidráulico, en el que en el extremo anterior libre del cilindro de desplazamiento está articulada la pinza, y entre la pinza y la carcasa interior en disposición opuesta, la carcasa de sujeción con cono hembra está dispuesta de forma que puede desplazarse axialmente sobre una corredera de accionamiento con cilindros hidráulicos unidos. Con esta disposición compacta se consigue una firmeza y capacidad de resultado extraordinariamente elevada, de forma que el dispositivo de manipulación puede manejar los elementos de perforación de 120 kg o más de peso de manera sencilla y fijarlos en su posición.

Para poder adaptar el dispositivo de manipulación a las distintas circunstancias de los distintos equipos de perforación está prevista según otra configuración adicional de la invención, que la carcasa exterior se aloje sobre una vía de deslizamiento de la consola de fijación desplazable axialmente en el plano de perforación mediante un cilindro hidráulico, de manera que trayectos de desplazamiento mayores pueden superarse con las mismas pequeñas dimensiones longitudinales del dispositivo de manipulación y los mismos recorridos de desplazamiento telescópico del brazo prensor.

Además, puede preverse que la consola de fijación con el dispositivo de manipulación se disponga de forma basculante en el poste de la deslizadera, para garantizar, en caso de no utilización, una anchura de transporte menor mediante el plegado lateral junto a la deslizadera del equipo de perforación. De forma preferente, se utiliza para ello un apoyo articulado de doble perno.

En el equipo de perforación mismo se propone disponer el dispositivo de manipulación según la invención en el plano de perforación en el lado de la deslizadera opuesto al almacén para los elementos de perforación, de forma que se consigue una buena distribución del peso, pueden extraerse los elementos de perforación del almacén con un movimiento lineal sencillo del brazo prensor que puede desplazarse de forma telescópica, pueden transportarse hacia el centro de perforación en la deslizadera, y allí pueden unirse al accionamiento de perforación y el brazo vuelve en su siguiente movimiento a la posición de partida, en el que, al extraer los elementos de perforación tras finalizar la perforación, se realiza de nuevo de forma lineal el proceso de desplazamiento inverso hacia el almacén. Como almacén resulta especialmente ventajoso un almacén de tambor, también denominado almacén de revólver.

En caso de existir otra disposición del almacén al reequipar los equipos de perforación existentes con el dispositivo de manipulación según la invención también se puede prever que el dispositivo de manipulación se apoye, adicionalmente, de forma basculante en su totalidad, para garantizar que cada disposición de almacén conocida puede conseguirse para el dispositivo de manipulación.

Sin embargo, de forma preferente el dispositivo de manipulación de la invención se combina con un almacén de revólver, que posibilita la disposición preferente del almacén y del dispositivo de manipulación en el plano de perforación a los lados opuestos de la deslizadera y trayectorias de transporte lineales. Para ampliar la variabilidad, puede preverse una disposición de doble pinza para distintos diámetros (pequeño/grande, por ejemplo, en perforaciones de superposición) de los elementos de perforación.

Otros detalles, características y ventajas del objeto de la invención resultan de la siguiente descripción del dibujo correspondiente, en el que se representa de forma esquemática un dispositivo de manipulación según la invención. En el dibujo se muestra:

Fig.1: una vista lateral de un equipo de perforación, especialmente para perforación por percusión, de forma esquemática;

Fig.2: una vista lateral de un equipo de perforación, especialmente para la perforación de doble cabeza, de forma esquemática;

Fig.3: el equipo de perforación de la fig.1 en vista lateral con deslizadera girada a 90º;

Fig.4: una vista lateral ampliada de un almacén de tambor con un dispositivo de manipulación como parte de un equipo de perforación en la posición de deslizadera correspondiente a la fig.2 del plano para perforación de doble cabeza;

Fig.5 una representación según la fig. 4 con el dispositivo de manipulación en posición de extracción en el almacén para tuberías exteriores;

Fig.6 una representación según la fig. 5 en la posición de extracción para varillaje interior;

Fig.7 el dispositivo de manipulación en representación en sección;

Fig.8 una pinza del dispositivo de manipulación;

Fig.9 una vista en planta desde arriba de un apoyo articulado de doble perno del dispositivo de manipulación en la deslizadera del equipo de perforación.

El equipo de perforación 1 representado en el dibujo está previsto para perforar agujeros en distintos subsuelos, como tierras, piedras o roca. Se trata de un vehículo oruga con un chasis de oruga 2, en cuya columna giratoria 3 está articulada una deslizadera 7 de forma móvil en todas direcciones mediante brazos articulados 4, una cabeza basculante 5 para el ajuste de inclinación y un soporte de deslizadera 6. La deslizadera 7 que puede elevarse y descender, así como moverse en todas las direcciones espaciales del eje, se acciona de forma hidráulica mediante una unidad hidráulica de motor 8. Sobre la deslizadera 7 está dispuesto un accionamiento de perforación 9 que puede desplazarse axialmente en guías correspondientes, que puede ser, por ejemplo, un accionamiento de giro ó percusión o un accionamiento dúplex o de doble cabeza. Al mismo tiempo, la cabeza de accionamiento del accionamiento de perforación 9 presenta una unión roscada 10 para el acoplamiento con los tramos individuales de la columna de perforación que debe colocarse o extraerse. Como elementos de perforación 11 se utilizan varillajes de perforación y/o tuberías de perforación. Estas se componen de tramos individuales en la columna de perforación, que es accionada por el accionamiento de perforación 9 mediante giro y/o percusión hacia el subsuelo, en el que en el caso de accionamiento dúplex se giran y/o impulsan al mismo tiempo tuberías de perforación y varillaje de perforación.

En el extremo anterior 12 de la deslizadera 7 está previsto en el dibujo un dispositivo de rotura, sujeción y guía 13, que sirve para sujetar, abrir y cerrar mediante giro las uniones roscadas de los tramos del varillaje de perforación y de la tubería de perforación.

En un lado, según la fig. 3 del dibujo, en el lazo izquierdo de la deslizadera 7 del equipo de perforación 1 hay un almacén 14, que está configurado como almacén de tambor. El almacén 14 puede rotar mediante un motor de accionamiento 15 alrededor de su eje central 16, que se encuentra en el plano de perforación lateralmente al eje de perforación 17, para poder colocar los elementos de perforación uno tras otro en una posición de extracción que se encuentra en el plano de perforación inclinada hacia el eje de perforación. La extracción tiene lugar mediante un dispositivo de manipulación 18, que está dispuesto según la fig. 3 del dibujo en el lado derecho opuesto de la deslizadera 7 en el plano de perforación 19. Con el dispositivo de manipulación 18 puede extraerse un elemento de perforación 11 del almacén de forma totalmente mecanizada y sin ayuda manual, colocarse mediante un movimiento lineal en la posición de trabajo, es decir, en el eje de perforación 17, el elemento de perforación 11 puede alojarse allí mediante la unión roscada 10 del accionamiento de perforación 10 y mediante desplazamiento en dirección al extremo anterior 12 de la deslizadera colocarse junto a los elementos de perforación ya colocados y, a continuación, puede llevarse a cabo el propio proceso de perforación. Durante el desplazamiento del accionamiento de perforación 9 con el elemento de perforación 11, el dispositivo de manipulación 18 realiza tareas de guía, mientras que en el proceso de perforación permanece en la posición de partida representada en la fig. 3 del dibujo, como se describe en detalle más a delante.

El equipo de perforación 20 representado en la fig. 2 del dibujo se distingue del equipo de perforación 1 descrito anteriormente en que están previstos un accionamiento de giro 21 anterior para las tuberías exteriores y un accionamiento de giro 22 posterior o martillo hidráulico para una varillaje interior y, de forma correspondiente, existen, también, un dispositivo de manipulación 23 para las tuberías exteriores y un dispositivo de manipulación separado 24 para el varillaje interior, para poder realizar de forma óptima la manipulación de los distintos elementos de perforación desde el almacén 14. Debe observarse que, básicamente, también se podría trabajar en este punto con un dispositivo de manipulación 18. La estructura detallada de los dispositivos de manipulación 18, 23 y 24 resulta de las fig. 4,5 y 6 del dibujo, que muestran los distintos estados de funcionamiento, es decir, el estado de reposo según la fig. 4 del dibujo, el estado de extracción para tuberías exteriores según la fig. 5 del dibujo y el estado de extracción para varillaje interior según la fig. 6 del dibujo. Los detalles resultan de la representación en sección ampliada del dispositivo de manipulación en la fig. 7, a la que se hace referencia a continuación.

Según la fig. 7 del dibujo, el dispositivo de manipulación 18, 23, ó 24 se compone de una carcasa exterior 25 en forma de caja, que está abierta hacia delante para sostener y guiar una carcasa interior 26 dispuesta dentro que puede desplazarse de forma telescópica. Para desplazar la carcasa interior 26 está prevista una unidad de desplazamiento hidráulico 27, cuyo vástago de émbolo 28 está fijado a la carcasa exterior 25 y cuyo cilindro 29 está unido firmemente con el piso de la carcasa interior 26, de forma que el movimiento relativo de ambas piezas entre sí, en caso de un accionamiento de la unidad hidráulica actúa en sentido de desplazamiento hacia delante o hacia atrás de la carcasa interior 26. En el extremo anterior del cilindro hidráulico 29 se encuentra un soporte giratorio 30 para una pinza 31 en forma de tijera, que presenta, al menos, una pinza superior 32 y una pinza inferior 33 giratorias alrededor del soporte giratorio 30. En el ejemplo de realización descrito están previstas pinzas dobles. La abertura de boca 34 de la pinza 31 está orientada hacia delante en dirección de movimiento de la carcasa interior 26, que junto con la carcasa exterior 25 representa un brazo prensor con pinza que puede desplazarse de forma telescópica. De este modo, se posibilita un desplazamiento lineal hacia delante o hacia atrás del dispositivo de manipulación en el plano de perforación para alojar, posicionar, unir y guiar los elementos de perforación para el proceso de perforación, así como para extraer los elementos de perforación con la difícil rotura y liberación de las uniones roscadas de forma sencilla y completamente mecanizada.

Un efecto de sujeción de la pinza 31 particularmente elevado se consigue con la pinza superior 32 y la pinza inferior 33 provistas de una superficie de cono exterior 35, 36 cada una, en las que está dispuesta una carcasa de sujeción con cono hembra 37, 38 en arrastre de forma respecto a la carcasa interior 26. La carcasa de sujeción con cono hembra 37 y 38 puede desplazarse axialmente mediante un cilindro hidráulico sobre una corredera de accionamiento 39 dispuesta detrás y soldada a ésta, a través de lo cual las pinzas superiores 32 y las pinzas inferiores 31 pueden abrirse y cerrase con un movimiento opuesto sobre las superficies de cono exterior 35 36 y la carcasa de sujeción con cono hembra 37, 38. En la fig. 7 del dibujo se representa la posición de cierre. Para abrir la pinza 31 se acciona el cilindro hidráulico 40, cuyo vástago de émbolo está unido a la corredera de accionamiento 39. Al retroceder la corredera de accionamiento 39 hacia atrás se retiran de forma sucesiva las fuerzas de cierre y de forma correspondiente a la configuración cónica y, de este modo, pueden abrirse las pinzas superiores 32 e inferiores 33, de forma que actúa una carga por resorte en sentido de abertura no representada en la fig. 7 del dibujo. De forma inversa, un movimiento del vástago de émbolo del cilindro hidráulico 40 hacia delante sobre la corredera de accionamiento 39 y la configuración cónica 37, 38 genera fuerzas de cierre y sujeción extraordinariamente elevadas en la posición de cierre de la pinza 31 representada en la fig. 7 del dibujo. Las superficies de trabajo de la pinza 31 están revestidas con elementos insertados de sujeción 41 de material endurecido, que pueden reemplazarse fácilmente y garantizan la disposición para el funcionamiento del dispositivo de manipulación durante una larga vida útil.

El dispositivo de manipulación 18 ó 23 está dispuesto según las Fig. 4, 5 y 6 del dibujo con su carcasa exterior 25 que puede desplazarse sobre una vía de deslizamiento 42 de una consola de fijación 43, que está fijada a la deslizadera 7 mediante un apoyo articulado de doble perno 44. El desplazamiento tiene lugar mediante un cilindro hidráulico 45 y está dimensionado de forma que, complementado la capacidad de extensión del brazo prensor telescópico del dispositivo de manipulación, cubre todo el trayecto de ida y vuelta en el plano de perforación sobre el eje de perforación 17 hacia el almacén 14 en el plano de perforación 19.

La fig. 4 muestra, también, el dispositivo de manipulación en su posición de partida en estado de reposo con la carcasa interior 26 insertada y la carcasa de sujeción con cono hembra 37, 38 introducida y, en consecuencia, con la pinza abierta 31. De forma opuesta, en el plano de perforación se encuentra un tubo exterior como elemento de perforación 11 en posición de extracción en el almacén 14.

La fig. 5 del dibujo muestra el dispositivo de manipulación 18 en posición de extracción con la carcasa exterior 25 completamente desplazada hacia delante, como indica la posición del vástago de émbolo del cilindro hidráulico 46, con la carcasa interior 26 desplazada hacia fuera, como indica la posición del vástago de émbolo 28 del cilindro hidráulico 29, y con la carcasa de sujeción con cono hembra 37, 38 desplazada completamente hacia delante en posición de cierre de la pinza 31, lo que se deduce, también, del vástago de émbolo extendido del cilindro hidráulico 40. En esta posición, la pinza 31 sujeta el tubo exterior 11, que se encuentra en la posición de extracción del almacén 14, con los elementos insertados de sujeción 41 de la pinza superior y la pinza inferior con elevadas fuerzas de sujeción y, así, puede llevarse a cabo la extracción mediante retroceso del dispositivo de manipulación.

La misma situación se representa en la fig. 6 del dibujo, en la que se muestra la pinza 31 del dispositivo de manipulación 18 en estado extendido y que se tensa para un varillaje interior de inferior diámetro en posición de extracción.

Detalles más concretos sobre la configuración de la pinza se desprenden de la fig. 8 del dibujo. De ella, resulta que los elementos insertados de sujeción 41 con pinza superior y pinza inferior de la pinza 31 están atornillados y, por tanto, pueden reemplazarse fácilmente. El muelle 46 que aplica la fuerza de retorno se indica en trazos.

La fig. 9 del dibujo muestra en vista en planta el apoyo articulado de doble perno 44, que posibilita que tras la extracción de un perno B_{1} bascular toda la consola de fijación 43 con el dispositivo de manipulación 18 alrededor del otro perno B_{2}hacia la deslizadera 7, para posibilitar una anchura de transporte menor mediante plegado lateral, en caso de no utilizarse.

El funcionamiento del equipo de perforación 1 con el almacén 14 y el dispositivo de manipulación 18 se explica a continuación en referencia al dibujo:

Para empezar una perforación se disponen los elementos de perforación 11 en el almacén de tambor 14. La carga, dependiendo del proceso de perforación, puede presentar o bien sólo tuberías de perforación o sólo varillaje de perforación, o tanto tuberías de perforación como también varillaje de perforación, como en los ejemplos según las fig. 4, 5 y 6. Un elemento de perforación 11 se introduce a través de la abertura de descarga, que es al mismo tiempo la abertura de carga, de forma paralela a la deslizadera en un primer compartimento del almacén de tambor 14. El tambor gira en un ángulo de 45º, en caso de ocho compartimentos, y en un ángulo de 22,5º, en caso de dieciséis compartimentos, alrededor de su eje central mediante el motor 15, para que el próximo elemento de perforación pueda cargarse. A través de un revestimiento correspondiente, que sólo presenta una escotadura en la abertura de carga/descarga, se aseguran los tubos cargados frente a caídas. De esta forma, se llena sucesivamente todo el almacén. Desde la posición de control del equipo de perforación se accionan los distintos motores y cilindros hidráulicos y se controlan mediante válvulas de control.

En una primera etapa del procedimiento, para la extracción del primer elemento de perforación 11 o del primer varillaje de perforación se desplaza el dispositivo de manipulación 18 desde la posición representada en la fig. 4 hacia la posición de extracción, según la fig. 5 del dibujo o la fig. 6 del dibujo. El tubo o varillaje (en general denominado elemento de perforación 11) que se encuentra en la posición de extracción es cogido por la pinza 31, sostenido y transportado en un movimiento lineal de retroceso en el plano de perforación 19 hacia la posición de perforación, es decir, hacia el eje de perforación 17, paralelamente a la deslizadera 7 del equipo de perforación. En el marco de todo el proceso de movimiento, en primer lugar, la carcasa exterior 25 se desplaza hacia su posición más anterior, a continuación, o solapándose en el movimiento, que mediante el accionamiento del cilindro hidráulico 29, la carcasa interior 26 se desplaza hacia su posición más anterior y, luego o ya en un proceso de movimiento que se solapa, se acciona la pinza 31 por el accionamiento del cilindro 40, mediante lo cual la carcasa de fijación con cono hembra 37, 38 se extiende hacia delante y, de este modo, se cierran las pinzas superiores 32 y las pinzas inferiores 33 alrededor del eje de giro, hasta que el elemento de perforación 11 se sujeta de manera firme. A continuación, la carcasa interior 26 retrocede hacia la carcasa exterior 25, en el dibujo hacia la derecha, mediante lo cual normalmente la posición de perforación ya se ha alcanzado para el elemento de perforación. La pinza 31 permanece en su posición de sujeción cerrada.

En la siguiente etapa del proceso, el accionamiento de perforación 9 se desplaza hacia el elemento de perforación 11 sobre la deslizadera 7 y se une la unión roscada 10 con el elemento de perforación 11.

Si pretende llevar a cabo un proceso de perforación, en el que se trabaje con un varillaje interior y un tubo exterior, se sujeta en primer lugar el primer tramo del varillaje interior, se transporta hacia el eje de perforación y tras unirse con el accionamiento de perforación 9, éste retrocede sobre la deslizadera, lo suficiente para que la trayectoria de movimiento para la extracción siguiente del primer tramo de la tubería exterior pueda tener lugar. Esto se realiza según el dispositivo representado en la fig. 2 del dibujo, en el que se lleva a cabo la primera operación con el dispositivo de manipulación 24 para el varillaje interior y, a continuación, con el dispositivo de manipulación 23 para el tubo exterior, éste de forma equivalente se extrae del almacén 24 y se transporta a la posición de perforación. A continuación, se introduce el varillaje interior en el tubo exterior mediante el desplazamiento del accionamiento de perforación 9 y se produce la unión roscada también con el tubo exterior mediante un adaptador correspondiente. El elemento de perforación o los elementos de perforación dispuestos uno dentro del otro se desplazan ahora sobre la deslizadera hacia delante, hacia la columna de perforación, que ya se encuentra en la perforación y allí, mediante la utilización del accionamiento de perforación, se une firmemente con la columna de perforación ya colocada.

En el marco del movimiento hacia delante, el dispositivo de manipulación permanece con la pinza abierta en su posición en el eje de perforación 17, para guiar el elemento de perforación durante el movimiento hacia delante. A continuación, el dispositivo de manipulación retrocede hacia la posición de partida mostrada en la fig. 4, y permanece preparado para el siguiente proceso de extracción.

Las siguientes perforaciones se realizan mediante la activación del accionamiento de giro y/o percusión del accionamiento de perforación 9. El accionamiento de perforación con la ayuda del dispositivo de rotura, sujeción y guía 13 se libera del elemento de perforación 11, que ya se encuentra en la perforación, y retrocede al extremo derecho de la deslizadera 7 hacia la posición de partida. A continuación, de igual forma, se manipula la extracción de elementos de perforación, dado el caso, de un varillaje de perforación interior y tuberías de perforación exteriores, se atornilla en los tubos que ya se encuentran en la perforación y, de este modo, se realiza la perforación de forma sucesiva.

Tras realizar la perforación, se desmonta tramo a tramo el varillaje de perforación interior. Al extraer el varillaje de perforación se realizan las mismas etapas de procedimiento que al profundizar la perforación, no obstante, en secuencia opuesta. Para ello, se estiran los tramos del varillaje de perforación a la altura del almacén 14 con el accionamiento de perforación 9, con ayuda del dispositivo de giro, sujeción y guía 13 se libera el tramo superior del varillaje de perforación de la columna de perforación y se desatornilla, luego el dispositivo de manipulación 18 avanza hasta el eje de perforación 17 y acciona la pinza 31, para sujetar el varillaje de perforación con mayor fuerza de sujeción. La unión roscada 10 se libera mediante el accionamiento de perforación 9. Debido a la elevada fuerza de sujeción esto resulta posible, por primera vez, de forma puramente mecanizada y sin ayuda manual de rotura. A continuación, se desplaza el dispositivo de manipulación 18 con el varillaje de perforación hacia la posición según la fig. 6, se dispone el varillaje de perforación en el almacén 14 y se libera mediante la abertura de la pinza 31. El dispositivo de manipulación 18 regresa a su posición de partida, de forma que, del mismo modo, puede extraerse tramo a tramo el varillaje de perforación interior, en el que mediante una rotación del almacén se garantiza que siempre existe un compartimento vacío para cargar en la posición de descarga/carga.

Después de haber introducido el ancla presión que debe colocarse en la perforación todavía entubada, se desmonta también tramo a tramo la tubería exterior, repitiendo la secuencia de trabajo ya descrita.

Se observa que, según sea el procedimiento de perforación y el equipo de perforación utilizado, son concebibles desviaciones en la secuencia de funcionamiento del dispositivo de manipulación, sin abandonar el entorno de la invención. Por ello, en algunas ocasiones, sólo se perforan partes de la perforación con sistemas de doble tubo de perforación y, posteriormente, continua la perforación sólo con el varillaje interior de perforación, lo que conduce a un ajuste correspondiente al perforar y extraer los elementos de perforación con el dispositivo de manipulación. El dispositivo descrito puede ajustarse a los tipos de procedimientos de perforación más diversos, debiendo llevarse a cabo sólo variaciones insignificantes en la secuencia de funcionamiento o, dado el caso, en el equipamiento de la pinza 31, sin que se difiera del principio de manipulación.

Lista de referencias

1	Equipo de perforación
2	Chasis oru
3	Columna oscilante
4	Brazo articulado
5	Cabeza oscilante
6	Soporte de deslizadera
7	Deslizadera
8	Unidad hidráulica de motor
9	Accionamiento de perforación
10	Unión roscada
11	Elemento de perforación
12	Extremo anterior
13	Dispositivo de rotura, sujeción y guía
14	Almacén
15	Motor de accionamiento
16	Eje central
17	Eje de perforación
18	Dispositivo de perforación
19	Plano de perforación
20	Equipo de perforación
21	Accionamiento de giro anterior
22	Accionamiento de giro posterior
23	Dispositivo de manipulación
24	Dispositivo de manipulación
25	\begin{minipage}[t]{5cm} Carcasa exterior \vskip0pt \hskip-1.23cm 26 \qquad Carcasa interior \ \rkey \ Brazo prensor \end{minipage}
27	Unidad hidráulica de desplazamiento
28	Vástago de émbolo
29	Cilindro
30	Soporte giratorio
31	Pinza
32	Pinza superior
33	Pinza inferior

34	Abertura de boca
35	Superficie de cono exterior
36	Superficie de cono exterior
37	Carcasa de sujeción con cono hembra
38	Carcasa de sujeción con cono hembra
39	Anillo de accionamiento
40	Cilindro hidráulico
41	Elemento insertado de sujeción
42	Vía de deslizamiento
43	Consola de fijación
44	Apoyo articulado de doble perno
45	Cilindro hidráulico
46	Muelle de retorno
B_{1}	Perno
B_{2}	Perno

Claims

1. Dispositivo para la manipulación de tuberías de perforación, varillajes de perforación o elementos de perforación similares (11) en un equipo de perforación (1, 20) para la perforación de agujeros en tierras, piedras o roca, especialmente, al extraer los elementos de perforación (11) de un almacén (14) colocarlos en la posición de trabajo, así como extraer y devolver al almacén (14) los elementos de perforación (11), tras la realización del proceso de perforación, con un brazo prensor (25, 26) que puede desplazarse de forma telescópica, en cuyo extremo anterior libre está dispuesta una pinza (31) para los elementos de perforación (11), cuya abertura de boca (34) está dispuesta hacia delante en dirección de movimiento del brazo prensor (25, 26), caracterizado porque la pinza (31) se compone de una pinza superior (32) y una pinza inferior (33) móviles en torno a un soporte giratorio (30) central dispuesto en el plano de perforación (14), que están provistas de una superficie de cono exterior (35, 36) cada una, en la que está dispuesta una carcasa de sujeción con cono hembra (37, 38) en cada una, que puede desplazarse axialmente para el proceso de cierre y que están accionadas por resorte en sentido de abertura.

2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque está previsto un cilindro hidráulico (40) para el accionamiento.

3. Dispositivo según la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque las superficies de trabajo de la pinza (31) están revestidas de elementos insertados de sujeción (41) que pueden reemplazarse fácilmente.

4. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizado porque el brazo prensor (25, 26) se compone de una carcasa interior (26), que puede extenderse y retirarse de forma telescópica, en una carcasa exterior (25) mediante una unidad de desplazamiento (27) hidráulica, en el que en el extremo anterior libre del cilindro de desplazamiento (29) está articulada la pinza (31) y entre la pinza (31) y la carcasa interior (26), en disposición opuesta, está dispuesta la carcasa de sujeción con cono hembra (37, 38), de forma que puede desplazarse axialmente sobre una corredera de accionamiento (39) con los cilindros hidráulicos (40) unidos.

5. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque está apoyado de forma que puede desplazarse axialmente en una vía de deslizamiento (42) de una consola de fijación (43) mediante un cilindro hidráulico (45) en el plano de perforación.

6. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque está dispuesto de forma que puede bascular en la deslizadera (7) del equipo de perforación (1, 20).

7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque está previsto un apoyo articulado de doble perno (44).

8. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque está dispuesto en el equipo de perforación, en el lado de la deslizadera (7) opuesto al almacén (14) en el plano de perforación.

9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el almacén (14) es un almacén de tambor.

10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque está apoyado en su totalidad de forma basculante en la vertical o en una posición inclinada.

11. Dispositivo según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado por una disposición de doble pinza (23, 24) para la manipulación de tubos dobles con un tubo exterior y un tubo interior.