ES2217100T3 - Procedimiento de transmision de informaciones a lo largo de un tren de varillas de perforacion. - Google Patents
Procedimiento de transmision de informaciones a lo largo de un tren de varillas de perforacion.Info
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Abstract
Procedimiento de transmisión de información entre la extremidad inferior y la extremidad superior de un tren de varillas (20), donde cada varilla consta de una pared conductora externa (34) y un conducto interno (36) coaxial en un material conductor para el encaminado del líquido bajo presión, el espacio anular (38) entre el conducto indicado y la pared externa mencionada que está llenado por un fluido aislante eléctrico, caracterizado por el hecho de que consta de las siguientes etapas: se dispone una primera bobina (40) de conexión inductiva en la proximidad de la extremidad a cerrar del tren de varillas en el mencionado espacio anular (38) de tal forma que la bobina indicada (40) rodea el conducto (36) mencionado, se aplica a la bobina indicada (40) una señal eléctrica representativa de la información a transmitir, se coloca una segunda bobina (46) de conexión inductiva en la proximidad de la extremidad superior del tren de varillas (20) en el mencionado espacio anular (38) de modo que la mencionada segunda bobina (46) rodea también el conducto (36) indicado, se recoge en la mencionada segunda bobina (46) una señal eléctrica representativa de la información transmitida.
Description
Procedimiento de transmisión de informaciones a
lo largo de un tren de varillas de perforación.
La presente invención tiene como objeto un
procedimiento de transmisión de información por un tren de varillas
especiales que sirve para la fabricación de columnas más
resistentes que el terreno del lugar, este tren de varillas permite
la transmisión de la mencionada información entre su extremidad
superior vecina de la superficie del suelo y su extremidad
inferior, que lleva las herramientas de perforación.
La técnica de consolidación de los suelos por
desestructuración del terreno por un chorro de líquido a una
presión muy elevada, llamada con mayor frecuencia "jet
grouting" (enlechado de chorro) consiste en llevar a cabo unas
columnas de hormigón de suelo (mezcla, en el lugar, de terreno con
un ligante aportado por el fluido del chorro) a partir de una
perforación, usando un tren de varillas en el cual se envía el
fluido a alta presión para llevar a cabo la columna. Uno de los
procedimientos de chorro llamado "chorro doble" usa dos
fluidos. Un primer líquido para desestructurar el terreno y aire
para mejorar la eficacia del chorro de líquido. Se hace del modo
clásico utilizando un tren de varillas de doble columna, es decir
que consta de un conducto interno que permite llevar los dos
fluidos al fondo de la perforación. El conducto central lleva el
líquido de chorro, generalmente una mezcla de agua y de cemento, y
en el espacio anular entre la pared externa del tubo y el conducto
interno circula el aire comprimido.
Es cada vez más frecuente hacer columnas
profundas en "jet grouting" que deben estar perfectamente
posicionadas para constituir una pantalla en el suelo o un macizo
de terreno tratado por este método. Para llegar a realizar
correctamente este tipo de obra, es necesario medir de modo
continuo, por una parte, la posición de la perforación durante la
fase de perforación y, por otra parte, el diámetro de la columna
durante la fase de chorro que sirve para llevar a cabo la columna
en la perforación llevada a cabo anteriormente. Para ello, unos
captadores de posición inclinómetro, magnetómetro o girómetro y unos
aparatos de medición de diámetro se embarcan en la extremidad
inferior del tren de varillas. Estos captadores deben poder
comunicarse con la superficie con el fin de que los datos que
suministran sean transmitidos en tiempo real para permitir llevar a
cabo inmediatamente las correcciones necesarias con el fin de
obtener la calidad requerida para la obra que se está
construyendo.
Para llevar a cabo esta transmisión de
información, ya se ha propuesto en las demandas de patente
francesas 2 777 595 y 2 777 594 usar un lazo de corriente para
transmitir la información, del cual uno de los conductores es el
fluido de perforación mismo y el segundo es, o bien la varilla, o
el terreno. Unas bobinas, respectivamente emisoras y receptoras
están dispuestas en este circuito eléctrico para emitir y recibir
la información en forma de impulsos eléctricos. Para ello hay que
usar varillas que constan de un aislante interior y el fluido debe
ser conductor de la electricidad.
Un primer objeto de la invención es suministrar
un soporte de transmisión de información con la ayuda de un tren de
varillas para la técnica de "chorro doble" que sea más
sencillo de poner en práctica y utilizable con unas varillas para
"chorro doble" standard.
Para alcanzar este objetivo de acuerdo con la
invención, el procedimiento de transmisión de información entre la
extremidad inferior y la extremidad superior de un tren de
varillas, en donde cada varilla consta de una pared conductora
externa y un conductor interno coaxial en un material conductor
para el encaminado del líquido bajo presión, el espacio anular
entre la mencionada conducción y la pared externa indicada se
rellena con un fluido aislante eléctrico, se caracteriza por el
hecho de que consta de las siguientes etapas:
Se dispone una primera bobina de conexión
inductiva en la proximidad de la extremidad a cerrar del tren de
varillas dentro del espacio anular indicado de tal forma que la
mencionada bobina rodea al conducto indicado,
Se aplica a la mencionada bobina una señal
eléctrica representativa de la información a transmitir,
Se dispone una segunda bobina de conexión
inductiva en la proximidad de la extremidad superior del tren de
varillas dentro del espacio anular indicado de modo que la
mencionada segunda bobina rodea al mencionado conducto,
Se recoge en la mencionada segunda bobina una
señal eléctrica representativa de la información transmitida.
Es otro objeto de la invención proveer un tren de
varillas para la puesta en práctica de la técnica de "doble
chorro" que permita la transmisión de la información de un modo
mejorado.
Para alcanzar este objetivo, el tren de varillas
equipado con medios de transmisión de información, en donde cada
varilla consta de una pared externa conductora, un conducto interno
coaxial igualmente conductor para la circulación de un líquido bajo
presión, el mencionado espacio anular entre la pared externa y el
conducto interno se rellena con un fluido aislante,
está caracterizado por el hecho de que los medios
de transmisión de información constan de:
- una primera bobina de conexión inductiva
dispuesta en la proximidad de la extremidad inferior del mencionado
tren de varillas en el espacio anular indicado de tal forma que la
mencionada bobina rodea el conducto indicado;
- unos medios para aplicar a la bobina indicada
una señal eléctrica representativa de la información a
transmitir;
- una segunda bobina de conexión inductiva
dispuesta en la proximidad de la extremidad superior del mencionado
tren de varillas y en el espacio anular de tal forma que la
mencionada bobina rodea el conducto indicado;
- unos medios para recoger la señal eléctrica
creada en la mencionada segunda bobina.
Se comprende que, de acuerdo con la invención, el
lazo de corriente está constituido por los elementos conductores
formados por la pared externa de las varillas y por el conducto
interno de estas mismas varillas, que están separados por el gas
aislante que rellena el espacio anular entre estos dos tubos
coaxiales. Se ve por tanto que esta transmisión de información no
pide ninguna modificación de las varillas standard. Necesita
simplemente la puesta en su lugar de las bobinas de conexión
inductiva en la varilla de perforación inferior y en la varilla de
perforación superior. La bobina inferior, en este modo de
realización, juega el papel de emisora y la bobina superior juega el
papel de receptora, lo que permite transmitir la información hacia
las instalaciones de tratamiento y de explotación dispuestas a la
superficie del suelo.
Se comprende igualmente que las informaciones
aplicadas a la primera bobina, es decir a la bobina inferior, son
las que están suministradas por los captadores montados en la parte
inferior del tren de varillas y que esta misma información,
eventualmente transformada en cuanto a su forma, es recogida por la
bobina superior y transmitida a los conjuntos de tratamiento
dispuestos en la superficie del suelo.
Otras características y ventajas de la invención
aparecerán mejor con la lectura de la descripción que sigue de
varios modos de realización de la invención dados a título de
ejemplos no limitativos. La descripción se refiere a las figuras
adjuntas, en las cuales:
- la figura 1 es una vista en elevación de un
equipo de perforación por "jet grouting" del tipo
conocido;
- la figura 2 es una vista simplificada del
conjunto del tren de varillas equipadas con los medios de
transmisión;
- la figura 3 muestra en mayor detalle los medios
de transmisión de información montados en la parte superior y en la
parte inferior del tren de varillas; y
- la figura 4 muestra un ejemplo de codificación
de la información a transmitir.
En la figura 1, se ha representado de modo
simplificado una máquina de perforación por "doble chorro".
Esta figura muestra una plataforma (10) de preferencia montada
sobre unas cadenas de oruga (12) en la cual está articulado en su
extremidad inferior (14a) un mástil vertical de guiado (14). El
mástil (14) sirve para el guiado en traslación vertical de un carro
(16) que lleva él mismo una cabeza de perforación (18) o cabeza de
puesta en rotación. La cabeza de perforación (18) sirve, por una
parte, para la puesta en rotación del tren de varillas (20)
constituido por las varillas elementales (20a) y el movimiento de
descenso del tren de varillas bajo el efecto de la bajada del carro
(16). En la extremidad superior del tren de varillas, se encuentra
en particular una junta rotatoria (22) que permite la alimentación
de aire bajo presión y de líquido de chorro (24 y 26). La varilla
inferior (20_{i}) está equipada con la herramienta de chorro (28)
y con una herramienta mecánica de perforación (30).
Se comprende que la perforación se lleva a cabo
por puesta en rotación del tren de varillas y por la bajada de éste
desde el suelo. Se comprende igualmente que, en el caso en que la
perforación sea profunda, se estará obligado a montar unas varillas
(20a) intermedias suplementarias.
En la figura 2, se ha representado de modo
simplificado el tren de varillas (20) con sus varillas corrientes
(20a), su varilla inferior (20_{i}), la herramienta de chorro
(28) y la herramienta mecánica (30). En su extremidad inferior, el
tren de varillas consta además de un módulo (32) que contiene
diferentes captadores que se harán explícitos ulteriormente. Como
muestra la figura 2, cada varilla (20a) está constituida por un
tubo externo (34) y por un conducto interno coaxial (36). La pared
externa (34) y el conducto interno (36) definen entre ellos un
espacio anular (38) que sirve para el encaminado de aire bajo
presión hacia el módulo de chorro (28). El conducto interno coaxial
(36) sirve para encaminar el líquido bajo presión igualmente hacia
el módulo de chorro.
De acuerdo con la invención, para permitir la
transmisión de información entre los captadores contenidos en el
módulo inferior (32) y la superficie del suelo, se monta en el
elemento de varilla inferior (20_{i}) una primera bobina (40) de
conexión electromagnética, esta bobina queda montada en el espacio
anular (38) rellenado de aire bajo presión. Esta bobina (40) rodea
el conducto interno (36). Para facilitar el montaje de la bobina
(40), es posible prever que, en esta zona, la pared externa (34) de
la varilla presente una porción de mayor diámetro (42). Como se
explicará en mayor detalle ulteriormente, la bobina (40) está unida
por unos conductores eléctricos tales como (44) a los captadores del
módulo (32). En el elemento de varilla superior (20_{s}), se
monta una segunda bobina (46) que rodea el conducto interno (36) y
que queda dispuesta en el espacio anular (38). Esta segunda bobina
(46) está unida a unos conductores eléctricos (48) por medio de la
junta giratoria (22).
Como se conoce, la pared externa de las varillas
(20) y el conducto interno (36) de estas mismas varillas están
llevados a cabo en un metal o una aleación conductora de la
electricidad. Se comprende que el conducto interno (36) y la pared
externa (34) unidos eléctricamente en sus extremidades superiores e
inferiores por todo medio conveniente, constituyen un lazo conductor
adaptado para la transmisión de acuerdo con el modo de los lazos de
corriente. Las bobinas (40 y 46) están montadas en uno de los
elementos conductores de este lazo de corriente constituido por el
conducto interno (36) y la pared externa (34). Si por tanto, se
aplica una señal eléctrica no continua a la bobina inferior (40),
se crea una corriente inducida en el lazo de corriente definido
anteriormente y por tanto se recoge por la bobina superior (46). Se
obtiene por tanto, en la bobina (46) y los conductores (48) que le
están asociados, una señal eléctrica representativa de la señal
eléctrica que se ha aplicado a la bobina inferior (40). Si la señal
aplicada a la bobina (40) es representativa de las mediciones
llevadas a cabo por los captadores dispuestos en el compartimento
de medición (32), se comprende que se recuperan en la superficie del
suelo unas señales eléctricas representativas de estas mediciones,
estas señales eléctricas pueden ser tratadas en tiempo real en la
superficie.
Refiriéndose ahora a la figura 3, se va a
describir en mayor detalle los elementos que constituyen la
invención dispuestos dentro del elemento de varilla inferior
(20_{i}) y en el elemento de varilla superior (20_{s}).
En la figura 3, se ha hecho aparecer en mayor
detalle, en el compartimento de medición (32), un captador de
verticalidad (50) que sirve para controlar la verticalidad de la
herramienta de perforación y un captador (52) que permite medir el
espesor de la columna llevada a cabo en la fase de chorro. Podría
por supuesto haber otros captadores dispuestos en este
compartimento. Se ha hecho figurar igualmente una fuente de
alimentación eléctrica autónoma (54). Los captadores de medición
(50, 52) están unidos a unos componentes de interconexión (56) que
permiten convertir las señales eléctricas suministradas por los
captadores y correspondientes con las mediciones llevadas a cabo en
mediciones numéricas, en una señal alternativa representativa de la
información numérica. Se trata por ejemplo de un generador de
frecuencia fija y de amplitud fija que suministra una señal
alternativa en los períodos en que la señal numérica tiene el valor
binario 1 y que no entrega ninguna señal alternativa en el caso en
que la señal numérica tiene el valor binario 0. Es lo que se ha
representado en la figura 4. Las señales de frecuencia elaboradas
por el circuito de interconexión (56) se aplican a la bobina de
conexión inductiva inferior (40) por los conductores (44). De
preferencia, las bobinas de conexión inductiva (40 y 46) están
constituidas por un núcleo magnético en forma de moldura cilíndrica
que rodea el conducto interno (36), núcleo en el cual está bobinado
un conductor eléctrico para constituir una bobina electromagnética
de tipo clásico.
En el espacio anular (38) de la varilla superior
(20_{s}), se encuentra la bobina superior receptora (46) que está
unida a través de la junta rotatoria (22) al conductor eléctrico de
salida (48). La bobina (46) está de preferencia llevada a cabo con
la ayuda de un núcleo magnético en forma de moldura cilíndrica (58)
y de un conductor eléctrico bobinado en este núcleo (60).
En la figura 3, se ha representado igualmente
esquemáticamente la llegada del líquido bajo presión (62), por
ejemplo del cemento en suspensión en el agua para alimentar el
conducto interno (36) y la alimentación del aire comprimido (64)
para alimentar el espacio anular (38). En el compartimento del
chorro (28), se ha representado igualmente esquemáticamente un tubo
de inyección (66) conectado al conducto axial (36) y un tubo anular
conectado al espacio anular (38) en el que circula el aire bajo
presión.
De acuerdo con el modo de realización descrito,
se encuentra una bobina inferior (40) emisora unida a los
captadores y una bobina superior (46) unida al conjunto de
tratamiento. La información circula por tanto de la parte inferior
del tren de varillas hacia la superficie del suelo. En ciertos
casos, puede ser interesante transmitir unas informaciones a los
captadores desde la superficie del suelo, es decir permitir la
transmisión desde lo alto hacia abajo. Para ello, se pueden prever
dos bobinas en la varilla superior (20_{s}) de las cuales la una
es emisora y la otra es receptora y dos bobinas en la varilla
inferior (20_{i}) respectivamente emisora y receptora. Desde un
punto de vista práctico, las dos bobinas estarán constituidas de
preferencia por una sola moldura cilíndrica magnética en la cual se
bobina un devanado emisor y un devanado receptor.
Para obtener este resultado, es igualmente
posible utilizar solo dos bobinas, que serán alternativamente
utilizadas como emisor y como receptor. Para ello, cada bobina
puede estar asociada a un órgano de conmutación que permite unirla
bien a un circuito receptor, o a un circuito emisor.
Las dos bobinas electromagnéticas asociadas al
lazo de corriente definido anteriormente, permiten igualmente
transmitir la energía eléctrica desde la superficie hacia el
compartimiento de medición (32) para volver a cargar la batería o
el acumulador (54). Esta transferencia de energía se lleva a cabo en
los períodos en que no se ha de transmitir ninguna información.
Además, en la descripción precedente, se ha
previsto el caso de técnica de "doble chorro".
Para ciertas obras, se utiliza la técnica de
"triple chorro". Un chorro de líquido y un chorro de aire bajo
presión sirven para la desestructuración del terreno mientras que
el tercer chorro sirve para llevar la lechada para la realización
de la columna. Las varillas constan entonces de dos conductos
internos coaxiales. En este modo de realización, las bobinas de
conexión inductiva estarán también dispuestas en el espacio anular
en el cual circula el aire bajo presión.
Claims (9)
1. Procedimiento de transmisión de información
entre la extremidad inferior y la extremidad superior de un tren de
varillas (20), donde cada varilla consta de una pared conductora
externa (34) y un conducto interno (36) coaxial en un material
conductor para el encaminado del líquido bajo presión, el espacio
anular (38) entre el conducto indicado y la pared externa mencionada
que está llenado por un fluido aislante eléctrico,
caracterizado por el hecho de que consta de las siguientes
etapas:
se dispone una primera bobina (40) de conexión
inductiva en la proximidad de la extremidad a cerrar del tren de
varillas en el mencionado espacio anular (38) de tal forma que la
bobina indicada (40) rodea el conducto (36) mencionado,
se aplica a la bobina indicada (40) una señal
eléctrica representativa de la información a transmitir,
se coloca una segunda bobina (46) de conexión
inductiva en la proximidad de la extremidad superior del tren de
varillas (20) en el mencionado espacio anular (38) de modo que la
mencionada segunda bobina (46) rodea también el conducto (36)
indicado,
se recoge en la mencionada segunda bobina (46)
una señal eléctrica representativa de la información
transmitida.
2. Tren de varillas de perforación (20) equipado
con medios de transmisión de información, donde cada varilla consta
de una pared externa conductora (34), un conducto interno (36)
coaxial igualmente conductor para la circulación de un líquido bajo
presión, el espacio anular (38) entre la pared externa (34) y el
conducto interno (36) se llena con un fluido aislante,
caracterizado por el hecho de que los medios de transmisión
de información constan de:
- una primera bobina (40) de conexión inductiva
dispuesta en la proximidad de la extremidad inferior del mencionado
tren de varillas (20) en el mencionado espacio anular (38) de tal
forma que la mencionada bobina (40) rodea el conducto indicado
(36);
- unos medios para aplicar a la bobina indicada
una señal eléctrica representativa de la información a
transmitir;
- una segunda bobina (46) de conexión inductiva
dispuesta en la proximidad de la extremidad superior del mencionado
tren de varillas (20) y en el espacio anular (38) de tal forma que
la bobina (46) indicada rodea el mencionado conducto (36);
- unos medios para recoger la señal eléctrica
creada en la mencionada segunda bobina.
3. Tren de varillas de acuerdo con la
reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que consta
además en su extremidad inferior al menos de un captador de
medición (50, 52) y por el hecho de que los mencionados medios para
aplicar la señal eléctrica indicada constan de unos medios para
convertir en señal eléctrica la medición hecha por el captador
indicado (50, 52) y unos medios para hacer circular desde la
mencionada primera bobina (40) una señal eléctrica representativa
de la medición indicada.
4. Tren de varillas de acuerdo con la
reivindicación 3, caracterizado por el hecho de que consta
además en su extremidad inferior de una batería o un acumulador
(54) para alimentar el o los captadores, las bobinas indicadas de
conexión sirven igualmente para transmitir energía eléctrica para
recargar la mencionada batería o el acumulador indicado (54).
5. Tren de varillas de acuerdo con las
reivindicaciones 3 y 4, caracterizado por el hecho de que el
mencionado captador (50, 52) consta de los medios (56) para
elaborar una señal eléctrica numérica representativa de la
mencionada medición y por el hecho de que los medios de aplicación
de la señal eléctrica constan de los medios para convertir la señal
numérica indicada en una señal analógica.
6. Tren de varillas de acuerdo con la
reivindicación 5, caracterizado por el hecho de que los
medios (56) de conversión de la información numérica constan de los
medios para elaborar una señal eléctrica que tiene una frecuencia y
una amplitud dadas cuando la señal numérica está en un primer
estado y una ausencia de señal cuando la señal numérica está en un
segundo estado.
7. Tren de varillas de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones de 2 a 6, caracterizado por el hecho
de que cada bobina consta además de los medios de conmutación para
aplicar una señal eléctrica a la mencionada bobina en un primer
estado y para recoger la señal eléctrica presente en la bobina en un
segundo estado.
8. Tren de varillas de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones de 2 a 6, caracterizado por el hecho
de que consta además de una tercera bobina de conexión inductiva
dispuesta en el mencionado espacio anular (38) en la proximidad de
la mencionada segunda bobina (46) y unos medios para aplicar a la
tercera bobina indicada una señal eléctrica representativa de una
información a transmitir y una cuarta bobina de conexión inductiva
dispuesta en la proximidad de la mencionada primera bobina (40) y
equipada de medios para recoger la señal eléctrica presente en la
mencionada cuarta bobina.
9. Tren de varillas de acuerdo con una cualquiera
de las reivindicaciones de 2 a 8, caracterizado por el hecho
de que cada bobina consta de una moldura cilíndrica magnética que
rodea el mencionado conducto interno y un conductor eléctrico
bobinado sobre la moldura cilíndrica indicada.
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