ES2295693T3 - Dispositivo escariador. - Google Patents

Abstract

Dispositivo escariador (11) para ensanchar un agujero piloto perforado o para ampliar un orificio que ha sido ensanchado en una primera etapa en una operación de perforación de fondo de pozo, en el que el dispositivo escariador incluye un vástago (14) para el acoplamiento del escariador en el extremo de una broca de martillo para fondos de pozo y una barrena o corona cónica (15), en el que la barrena cónica (15) del escariador está dividida en al menos tres segmentos (18); y en el que al menos tres de dichos segmentos (18) incluyen cazoletas de perforación (16) que están dispuestas de forma equidistante desde el eje central de la barrena, caracterizado por el hecho de que los segmentos de la barrena cónicos (18) están finalizados con una superficie del extremo transversal (21) que conecta directamente dichos segmentos cónicos.

Description

Dispositivo escariador.

La presente invención se refiere a una perforadora escariador, es decir, a una perforadora para ensanchar un agujero piloto perforado o para ensanchar un agujero que ha sido ensanchado en una primera etapa en una operación de perforación de un fondo.

Escariadores de este tipo incluyen un vástago para el acoplamiento de la broca al extremo de una broca de martillo para fondos de pozo, una barrena cónica, y a un cuerpo piloto dispuesto en un extremo de la barrena. El cuerpo piloto tiene en cierta medida un diámetro exterior más pequeño que el del agujero piloto preperforado, de manera que permite que el cuerpo piloto se deslice hacia abajo por el agujero piloto preperforado y con eso guiar la broca para seguir el agujero piloto.

Un problema con dichos escariadores es que si la barrena o corona está ligeramente oblicua y con eso provoca que el cuerpo piloto contacte con el borde del agujero piloto, existe un riesgo de que el vástago se rompa o fracture, dando lugar a averías o paros durante su funcionamiento. Dichas roturas también pueden llevar a otras complicaciones, por ejemplo, la necesidad de sacar la barrena extraviada bajo el agujero perforado.

Otro problema es que los cortes grandes de perforación pueden tener dificultades para hundirse en el agujero piloto y con ello abandonar la ubicación a perforar. Grandes cortes que pueden hundirse en el agujero piloto a pesar de su gran tamaño pueden sujetar y bloquear el agujero, de modo que resultan un obstáculo en el cuerpo piloto, que está exento de un cortador, y acto seguido interrumpir la perforación hasta que los cortes puedan ser extraídos.

Un ejemplo de un escariador del tipo anterior es conocido en la patente US-A-3,885,635. A pesar de que este escariador incluye cortadores sobre el extremo del cuerpo piloto para solventar algunos de los problemas con los cortes que bloquean el agujero piloto, este escariador incluye un cuerpo piloto y por ello resulta sensible a los contactos con el borde del agujero piloto o las paredes laterales. La patente US-A-4,515,227 muestra también un escariador de la técnica anterior.

Otro inconveniente con dichos escariadores es que un escariador debe estar disponible para cada tamaño del agujero piloto, de modo que el cuerpo piloto podrá pasar a través del agujero y con eso guiar el escariador durante el proceso de escariado.

En consecuencia, un objeto de la presente invención es proporcionar un nuevo dispositivo escariador que permite evitar todos estos problemas e inconvenientes.

Este objeto se consigue por el hecho de que la configuración cónica de la barrena del escariador está dividida en al menos tres segmentos que están finalizados con una superficie del extremo transversal que conecta directamente dichos segmentos cónicos, y en el que una cazoleta de perforación se proporciona en al menos tres de dichos segmentos con dichas cazoletas dispuestas de forma equidistante desde el eje central de la barrena.

La invención se describirá ahora con mayor detalle solamente a modo de ejemplo, con referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales la figura 1 es una ilustración esquemática de un dispositivo escariador conocido utilizado en operaciones de perforación de rocas; La figura 2 es una vista correspondiente a un dispositivo escariador inventivo para utilizar en operaciones de perforación de rocas; La figura 3 es una ilustración esquemática de una proyección de un plano común de las cazoletas de perforación en un segmento del escariador; La figura 4 ilustra de forma esquematizada y en perspectiva un escariador construido de acuerdo con la invención; y la figura 5 es una vista desde el extremo del escariador mostrado en la figura 4, que se ve desde el lado de la broca.

La figura 1 muestra acto seguido un dispositivo escariador 1 utilizado para perforar en una roca 2 con el fin de ensanchar un agujero piloto preperforado 3. El escariador 1 incluye un vástago 4 y una barrena cónica 5 acoplada al vástago 4. Acoplado en las superficies cónicas de la barrena hay un número de cazoletas de perforación 6 que están adaptadas para llevar a cabo las operaciones actuales de extracción de roca y perforación de roca.

Dispuesto en el extremo de la broca o corona 5 distal desde el vástago 4 se halla un cuerpo piloto básicamente cilíndrico 7 que se proyecta ligeramente hacia fuera desde la barrena cónica 5. El cuerpo piloto 7 tiene un diámetro exterior que es ligeramente más pequeño que el diámetro interior del agujero piloto 3, permitiendo con eso que el cuerpo piloto guíe el escariador 1 de manera que dicha broca cortará o de otra manera extraerá la roca 2 simétricamente alrededor del centro del agujero piloto y de tal manera que el agujero ensanchado seguirá el agujero piloto 3 perforado anteriormente.

La figura 2 ilustra un dispositivo escariador 11 construido de acuerdo con la presente invención. La principal diferencia entre esta broca y la broca conocida anteriormente 1 mostrada en la figura 1 es que el dispositivo escariador nuevo e inventivo 11 está exento de un cuerpo piloto de guía. Por el contrario, las cazoletas de perforación 16 están basadas para guiar el escariador en el agujero piloto de guía. En el caso de escariadores diseñados de acuerdo con la presente invención, las cazoletas de perforación 16 están colocadas en posiciones precisas en la barrena 15 del escariador 11 de tal modo que la acción combinada de dichas cazoletas asegurará que el escariador 11 sea guiado en el agujero piloto 3 cuando perfore la roca 12. En otros aspectos el escariador 11 tiene por lo general el mismo diseño que el escariador mostrado en la figura 1, en otras palabras incluye un vástago 14 y una barrena básicamente cónica 15.

De acuerdo con la presente invención, la superficie cónica de la barrena 15 del escariador 11 está dividida en una pluralidad de segmentos 18 conteniendo cada uno de ellos una pluralidad de cazoletas de perforación 16. Estas cazoletas 16 tienen mutuamente las mismas posiciones en los respectivos segmentos 18, en otras palabras, cada segmento contiene cazoletas que están situadas mutuamente en la distancia desde el eje central de la barrena/escariador que las cazoletas en otros segmentos. De este modo, la cazoleta 16a en el segmento 18 tiene la distancia desde el eje central del escariador que la cazoleta 16a' en el segmento 18'; véase las figuras 4 y 5. De forma similar, la cazoleta 16c en el segmento 18 está situada a la misma distancia desde el eje central del escariador que el escariador 16c' en el segmento 18'.

Al emplazar de esta manera las cazoletas 16 en la barrena 15, las cazoletas pueden por sí mismas guiar el escariador 11 cuando se perfora la roca 12, de modo que hace que el agujero perforado siga el agujero piloto 13.

Las diversas cazoletas 16 de cada segmento 18 están posicionadas de modo que se colocan a diferentes distancias radiales desde el centro axial de la barrena, de manera que al menos una cazoleta de cada segmento podrá guiar el escariador hacia el borde del agujero piloto. Como podrá verse a partir de la proyección del plano común mostrado en la figura 3, las cazoletas 16 estarán colocadas adyacentes entre sí o se solaparán entre sí en algún punto. Esto asegurará que al menos una cazoleta 16 de cada segmento 18 podrá siempre actuar de soporte contra el borde de un agujero piloto y con eso guiar el escariador a lo largo del agujero.

Con la ayuda de líneas encadenadas verticales diferentes 19a, 19b y 19c, la figura 3 muestra como las diferentes cazoletas 16a, 16b y 16c serán aquellas cazoletas que actúan como guías en un agujero piloto cuya pared sigue las líneas 19a, 19b o 19c. Por ello, como resultado de la relación de solapamiento o de gran proximidad de las respectivas cazoletas 16, siempre habrá una cazoleta en cada segmento 18 que podrá guiar el escariador en el agujero piloto. También se muestran aquellas cazoletas 16d y 16e que se hallan más alejadas hacia el borde 20 de la barrena 15. Estas últimas cazoletas no tienen habitualmente un efecto de guía, aunque siempre son aquellas cazoletas que cortan o extraen roca con independencia de si el borde del agujero piloto sigue la línea 19a, la línea 19b o la línea 19c.

Aquellas cazoletas que están más hacia el centro de la barrena sobre sus segmentos cónicos, es decir, las cazoletas 16a, son aquellas que determinan el tamaño más pequeño del agujero piloto con lo cual puede utilizarse el escariador. Por ejemplo, ha sido posible con la ayuda de la presente invención ensanchar un agujero piloto con un diámetro de aproximadamente 150 mm a 205 mm aproximadamente con uno o el mismo escariador.

Las cazoletas 16 están preferentemente situadas mutuamente en la misma configuración en cada uno de los segmentos. Además, pueden situarse diversas cazoletas de forma equidistante desde el centro de la barrena en uno o el mismo segmento. Véase, en particular, la figura 5.

La barrena 15 debe incluir al menos tres segmentos 18 con la finalidad de conseguir un guiado correcto del escariador 11. En el caso de la realización ilustrada hay cuatro segmentos, aunque este número puede ser más grande dependiendo del tamaño de la broca 11.

Los segmentos 18 están unidos conjuntamente en el extremo de la barrena 15, por una superficie del extremo 21 transversal ligeramente cóncava o plana. Cazoletas de perforación 22 se proporcionan también en la superficie del extremo transversal 21 de la barrena. La función de estas últimas cazoletas no es cortar la roca, sino destruir cualquier corte que pueda haberse hundido y fijado en el agujero piloto. Cuando se perfora un agujero ciego estas cazoletas 22 actuarán de soporte también contra la base del agujero de modo que evite daños materiales en la barrena 15.

Por ello, un dispositivo escariador inventivo permite a uno o el mismo escariador ser utilizado con agujeros preperforados de tamaños mutuamente diferentes, aunque naturalmente dentro de ciertos límites, que se diferencia del caso anterior donde era necesario el uso de escariadores diferentes adaptados al tamaño de los respectivos agujeros
piloto.

Ya que un escariador inventivo está exento de un cuerpo piloto, existe menos riesgo de que la broca esté sometida a cargas de flexión que den lugar a la rotura del vástago de la broca.

El diseño del escariador inventivo reduce también el riesgo de que se detenga el taladro por cortes que permanezcan en el agujero piloto, en virtud del hecho de que las cazoletas 22 situadas en el extremo 21 de la barrena 15 pueden destruir dichos cortes. Los cortes de la perforación pueden moverse más allá de la barrena y caer a través del agujero piloto más fácilmente como era el caso anterior, debido a la ausencia de un cuerpo piloto obstruccionista.

El escariador inventivo es también mejor que los escariadores de la técnica anterior cuando se escarian agujeros ciegos ya que el riesgo de daños materiales en la barrena es considerablemente inferior que en el caso de los escariadores de la técnica anterior que incluyen un cuerpo piloto. Otra ventaja obtenida con la invención es que una barrena que no incluye un cuerpo piloto es más ligera que la que lo incluye.

Tal como será evidente a partir de la descripción anterior, el escariador inventivo puede dividirse en más de tres segmentos, donde las cazoletas en al menos tres segmentos están situadas mutuamente a la misma distancia desde el centro axial de la barrena, tal como se define en las reivindicaciones que se acompañan, de manera que se obtiene la estabilidad necesaria para guiar la barrena. Las cazoletas en los segmentos restantes pueden ser posicionados convenientemente de forma distinta.

Claims (6)

1. Dispositivo escariador (11) para ensanchar un agujero piloto perforado o para ampliar un orificio que ha sido ensanchado en una primera etapa en una operación de perforación de fondo de pozo, en el que el dispositivo escariador incluye un vástago (14) para el acoplamiento del escariador en el extremo de una broca de martillo para fondos de pozo y una barrena o corona cónica (15), en el que la barrena cónica (15) del escariador está dividida en al menos tres segmentos (18); y en el que al menos tres de dichos segmentos (18) incluyen cazoletas de perforación (16) que están dispuestas de forma equidistante desde el eje central de la barrena, caracterizado por el hecho de que los segmentos de la barrena cónicos (18) están finalizados con una superficie del extremo transversal (21) que conecta directamente dichos segmentos cónicos.

2. Dispositivo escariador según la reivindicación 1, caracterizado por el hecho de que cada segmento (18) incluye una pluralidad de cazoletas de perforación (16a-16e).

3. Dispositivo escariador según la reivindicación 2, caracterizado por el hecho de que las cazoletas de perforación (16a-16e) están situadas mutuamente dentro de la misma configuración en cada uno de dichos segmentos (18).

4. Dispositivo escariador según la reivindicación 2 o 3, caracterizado por el hecho de que una pluralidad de cazoletas de perforación (16) están situadas de forma equidistante en uno o el mismo segmento desde el centro de la barrena (15).

5. Dispositivo escariador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que las cazoletas de perforación (16a-16e) de un segmento están dispuestas de modo que se colocan cerca o se solapan ligeramente entre sí en una proyección sobre un plano común (Fig. 3).

6. Dispositivo escariador según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado por el hecho de que se proporcionan cazoletas de perforación (22) en la superficie del extremo transversal (21) de la barrena (15).