ES2311144T3 - Dispositivo de control de angulo y momento de reaccion para un motor de tipo gerotor que tiene un husillo y una barrena en una sarta de perforacion curvada. - Google Patents
Dispositivo de control de angulo y momento de reaccion para un motor de tipo gerotor que tiene un husillo y una barrena en una sarta de perforacion curvada. Download PDFInfo
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Abstract
Un regulador (2) de ángulo y momento de reacción de un motor del tipo de "gerotor" (1) que tiene un husillo (3) y una barrena (4) en una sarta de perforación curvada (5), que comprende: un elemento hueco central (6) y tres elementos tubulares huecos mutuamente desalineados (7, 8, 9) conectados con el elemento hueco central, teniendo cada uno de los tres elementos tubulares una abertura pasante interna (10, 11, 12); estando dispuesto el elemento tubular hueco interno (9) en el centro entre los elementos primero (7) y segundo (8); estando conectados los elementos tubulares primero y segundo con el elemento tubular hueco interno mediante filetes (17, 18) previstos en sus bordes (19, 20), que miran uno hacia otro; estando conectado el primer elemento tubular por un filete (24) con el husillo (3); estando conectado el segundo elemento tubular hueco por un filete con el alojamiento de motor (31); estando conectado el elemento hueco central (6) con el elemento hueco interno (9) mediante estrías (16); teniendo el elemento hueco interno (9) filetes en sus bordes, teniendo los filetes ejes (26, 27) que se cruzan entre sí y con el eje central (15) del elemento hueco interno (9); la distancia mayor entre dichos ejes (26, 27) de los filetes tiene un valor doble que la excentricidad (E) del rotor con respecto al estator del motor del tipo de "gerotor"; siendo la distancia mayor entre el eje central (15) del elemento hueco interno (9) y cualquiera de los filetes (26, 27) en sus bordes (28, 29) igual que la excentricidad (E) del rotor (30) con respecto al estator del motor del tipo de "gerotor" (31); caracterizado porque el elemento hueco central (6) y el primer elemento tubular (7), en el lado en que el primer elemento está conectado con el husillo, están ambos provistos de su propia sección segmentaria de contacto (32, 33), dichas secciones segmentarias de contacto constituyen un par de las secciones segmentarias de contacto dispuestas en lados diferentes con respecto al plano meridiano (34) del husillo en el plano de flexión de la sarta de perforación, en que los bordes próximos (35, 36) de las secciones segmentarias de contacto (35, 36) están dispuestos a lo largo del eje central (15) a una distancia L, que tiene la siguiente relación con el diámetro externo D del husillo: L >_ D, y la desviación angular (37) de la sección segmentaria de contacto (33) del primer elemento tubular hueco (7) respecto del plano meridiano (34) del husillo en el plano de flexión de la sarta de perforación está prevista en la dirección opuesta con relación al momento de reacción comunicado por la barrena.
Description
Dispositivo de control de ángulo y momento de
reacción para un motor de tipo gerotor que tiene un husillo y una
barrena en una sarta de perforación curvada.
La invención se refiere a dispositivos para
perforar pozos inclinados de petróleo y gas y, en particular, se
refiere a reguladores de ángulo y momento de reacción de un motor
del tipo de "gerotor" que tiene un husillo y una barrena en una
sarta de perforación curvada.
Se conoce un motor del tipo de "gerotor",
que comprende un alojamiento hueco, un mecanismo con rotor de
engranaje de múltiples conductores que está situado en dicho
alojamiento e incluye un estator coaxialmente dispuesto, y un rotor
situado dentro del estator, y también un husillo que está acoplado,
a través de un eje de accionamiento, al rotor y situado dentro del
alojamiento de husillo, estando interconectados los alojamientos de
motor y husillo mediante el uso de un sustitutivo curvado que tiene
filetes en sus bordes [patente de la Federación de Rusia 2149971, E
21B4/02, 7/08, 1999].
En este diseño de la técnica anterior, los
alojamientos de motor y husillo están conectados con el sustitutivo
curvado por medio de recintos fileteados; estando interconectados el
rotor y el husillo por el eje de accionamiento mediante el uso de
adaptadores fileteados; la cavidad interna de uno de los recintos
fileteados está provista de un reborde anular, cuyo reborde acomoda
un aro; el diámetro interno del aro está provisto de un hueco con
respecto al eje de accionamiento, y el valor de dicho hueco no
rebasa el del diámetro externo del sustituido; el sustitutivo
curvado en sus bordes tiene filetes con ejes que se cruzan; y la
distancia mayor entre dichos ejes de los filetes es igual a la de
excentricidad del motor con respecto al estator.
Una desventaja de este diseño conocido es la
siguiente: el ajuste del otro valor de ángulo y la compensación de
la fuerza lateral comunicada por la barrena utilizando el momento de
reacción que se produce sobre el sustitutivo, el motor y el husillo
de la sarta de perforación curvada, necesitan desacoplamiento del
motor respecto del husillo de manera que se permita el cambio del
sustitutivo.
Otra desventaja de este diseño conocido consiste
en una utilización incompleta de las posibilidades de compensar la
fuerza lateral comunicada por la barrena (con cierto valor de ángulo
en el sustitutivo), y en un margen estrecho de dicha fuerza, por
cuanto que la distancia mayor entre los ejes de los filetes que se
cruzan no rebasa el valor de la excentricidad del rotor con respecto
al estator.
Esta circunstancia no permite compensar picos
positivos y negativos de fluctuaciones de la carga axial sobre la
barrena, y mantener la carga axial óptima sobre la barrena
manteniendo los valores actuales de la carga axial sin pérdida de
estabilidad de una sarta de perforación curvada en pendiente.
Se conoce el regulador de ángulo, que consta de
un elemento hueco central y tres elementos tubulares huecos que
están defectuosamente alineados entre sí y conectados con dicho
elemento central, cada uno de cuyos tres elementos tubulares tiene
una abertura interna pasante, en que el elemento tubular hueco
interno está dispuesto en el centro entre los elementos primero y
segundo, y los elementos tubulares primero y segundo están
conectados con el elemento tubular hueco interno mediante los
filetes previstos en sus bordes que miran uno hacia otro, los
elementos tubulares primero y segundo están conectados por un filete
con el alojamiento del motor del tipo de "gerotor" [patente de
EE.UU. 5343966, E 21B7/08, 1994].
En este diseño conocido, los elementos tubulares
primero o segundo están destinados a conectar el alojamiento del
motor del tipo de "gerotor" con el husillo o un tubo de
perforación, estando interconectados los elementos tubulares huecos
central e interno por una articulación estriada, y proporcionando
reajuste de un nuevo valor de ángulo cuando una sarta de perforación
es elevada, sin desacoplamiento respecto del motor de fondo de
pozo.
Una desventaja de este diseño de la técnica
anterior es la carencia de compensación de la fuerza lateral
comunicada por la barrena mediante el uso del momento de reacción
que tiene lugar en el regulador de ángulo, motor y husillo de una
sarta de perforación curvada, durante la penetración a través de una
heterogeneidad de fondos de pozo.
En estas circunstancias, resulta difícil
conseguir la optimización de perforación de pozos debido a la
dificultad de corregir la componente de la fuerza lateral ejercida
sobre la barrena, cuya fuerza da lugar al momento de flexión de
reacción que cambia su sentido (signo) cuando una sarta de
perforación curvada en pendiente pierde su estabilidad (véase
Gazovaya Promyshlennost Journal [Gas Industry], Febrero 1998, pp.
42-44).
Esta dificultad afecta a la exactitud de
perforación de pozos inclinados debido a la imprevisible componente
de la fuerza lateral ejercida sobre la barrena, de manera que no
pueden optimizarse los parámetros de perforación, y en particular no
puede mantenerse la carga axial óptima que actúa sobre la barrena
conservando los valores actuales de carga axial sin pérdida de
estabilidad de la sarta de perforación curvada.
La técnica más pertinente con el diseño
reivindicado es un regulador de ángulo y momento de reacción de un
motor del tipo de "gerotor", que comprende:
- un elemento hueco central y tres elementos tubulares huecos conectados con dicho elemento hueco central;
- cada uno de cuyos elementos tubulares huecos tiene una abertura pasante;
- un primer elemento hueco tubular que tiene un eje;
- un segundo elemento hueco tubular que tiene otro eje;
- un elemento hueco interno que está dispuesto en el centro entre los elementos primero y segundo, y que tiene un tercer eje;
en que los elementos tubulares primero y segundo
están conectados con el elemento hueco interno con los filetes
previstos en los bordes que miran uno hacia otro;
estando conectado el primer elemento tubular
hueco con un husillo mediante un filete;
estando conectado el segundo elemento tubular
hueco con el alojamiento del motor mediante un filete;
estando conectado el elemento hueco central con
el elemento hueco interno mediante estrías;
teniendo el elemento hueco interno filetes en
sus bordes, y los filetes tienen ejes que se cruzan entre sí y con
el eje central;
la distancia mayor entre dichos ejes de los
filetes tiene doble valor que la excentricidad del rotor con
respecto al estator del motor del tipo de "gerotor";
siendo la distancia mayor entre su eje central y
los ejes de cualquiera de los filetes previstos en sus bordes igual
que la excentricidad del rotor con respecto al estator del motor del
tipo de "gerotor" (patente de EE.UU. 2186923, E 21B4/02, 7/08,
2000).
Una desventaja de este diseño conocido es una
incompleta utilización de la posibilidad de aumentar el ángulo de
desviación y mejorar la capacidad de penetración del motor del tipo
de "gerotor" que tiene un husillo y una barrena en una sarta de
perforación curvada mediante compensación de la fuerza resultante
radialmente desequilibrada durante la rotación de una barrena en un
pozo de sondeo.
En este diseño de la técnica anterior, el
regulador no tiene sus propias secciones segmentarias de contacto,
cuyas secciones mejorarían la estabilidad de una sarta de
perforación curvada, por ejemplo, cualesquiera secciones que
estuvieran previstas en lados diferentes con respecto al plano de
flexión de la sarta aseguraría el contacto continuo con la pared del
pozo de sondeo en el momento de la perforación, y aumentarían
también aún más la exactitud de la penetración en una heterogeneidad
de fondos de pozo mediante la disposición de una carga axial óptima
sobre la barrena, sin pérdida de estabilidad de la sarta de
perforación curvada.
\vskip1.000000\baselineskip
El problema técnico que ha de resolver la
invención consiste en mejorar la estabilidad de un motor del tipo de
"gerotor", regulador y husillo en el plano de flexión de la
sarta de perforación, aumentar un ángulo de desviación y mejorar la
capacidad de penetración de un motor del tipo de "gerotor" que
tiene un husillo y una barrena en una sarta de perforación curvada
compensando la fuerza radialmente desequilibrada resultante generada
durante la rotación de una barrena en un pozo de sondeo y
manteniendo las propias secciones segmentarias de contacto en el
regulador, en diferentes lados con respecto al plano de flexión de
la sarta de perforación, en contacto con el pozo mientras se realiza
la perforación, así como también mediante una exactitud incrementada
de penetración en una heterogeneidad de fondos de pozo mediante la
provisión de una carga axial óptima sobre la barrena, sin pérdida de
estabilidad de la sarta de perforación curvada.
La esencia de la solución técnica reivindicada
es la siguiente:
- en un regulador de ángulo y momento de reacción de un motor de tipo
- de "gerotor" que tiene un husillo y una barrena en una sarta de perforación curvada, consistente en un elemento hueco central y tres elementos tubulares huecos mutuamente desalineados conectados con dicho elemento hueco central, cada uno de cuyos tres elementos tiene una abertura pasante interna;
- estando dispuesto el elemento hueco interno en el centro entre los elementos primero y segundo;
- estando conectados los elementos tubulares primero y segundo con el elemento hueco interno mediante los filetes previstos en sus bordes que miran uno hacia otro;
- estando conectado el primer elemento tubular hueco mediante un filete con el husillo;
- estando conectado el segundo elemento tubular hueco mediante un filete con el alojamiento del motor de tipo de rotor con engranajes;
- estando conectado el elemento hueco central con el elemento hueco interno mediante estrías;
- teniendo el elemento hueco interno filetes en sus bordes, teniendo los filetes ejes que se cruzan entre sí y con el eje central del elemento hueco interno;
- la distancia mayor entre dichos ejes de los filetes tiene valor doble que la excentricidad del rotor con respecto al estator del motor del tipo de "gerotor";
- la distancia mayor entre el eje central del elemento hueco interno y cualquiera de los filetes previstos en sus bordes es igual que la excentricidad del rotor con respecto al estator del motor del tipo de "gerotor";
- el elemento hueco central y el primer elemento tubular hueco, en el lado en que dicho primer elemento está conectado con el husillo, están dotados ambos con su propia sección segmentaria de contacto, dichas secciones segmentarias de contacto constituyen el par de las secciones segmentarias de contacto dispuestas en diferentes lados con respecto al plano meridiano del husillo en el plano de flexión en la sarta de perforación, en que los bordes próximos de las secciones segmentarias de contacto están dispuestos a lo largo del eje central a una distancia L, que tiene la siguiente relación con el diámetro externo D del husillo: L \geq D, y la desviación angular de la sección segmentaria de contacto del primer elemento tubular hueco (en sección transversal) desde el plano meridiano del husillo en el plano de flexión de la sarta de perforación está prevista en la dirección opuesta con relación al momento de reacción comunicado por la barrena.
\vskip1.000000\baselineskip
Además, las secciones segmentarias de contacto
generadas en el elemento hueco central y en el primer elemento
tubular hueco están dispuestas sobre la cara externa de un elemento
tubular respectivo, y cada una de las secciones segmentarias de
contacto comprende filas de dientes o espigas asegurados en el
elemento tubular, en que la dureza de los dientes o espigas es mayor
que la de las secciones.
La ejecución del elemento hueco central y el
primer elemento tubular hueco, en el lado en que el primer elemento
está conectado con el husillo, es de tal manera que cada uno de
dichos elementos tiene su propia sección segmentaria de contacto de
manera que constituyen entre ellos pares de secciones segmentarias
de contacto dispuestas en diferentes lados con respecto al plano
meridiano del husillo en el plano de flexión de la sarta de
perforación, y a lo largo del eje central del primer elemento hueco
dichas secciones están dispuestas a una distancia L entre los bordes
próximos de las secciones segmentarias de contacto, cuya distancia
tiene la siguiente relación con el diámetro externo D del
husillo:
L \geq D, en que la desviación angular de la sección segmentaria de contacto del primer elemento tubular hueco respecto del plano meridiano del husillo en el plano de flexión de la sarta de perforación está prevista en la dirección opuesta con relación al momento de reacción impuesto por la barrena, permite desplazar el centro de rotación de la barrena contra su rotación, y compensar la fuerza lateral que actúa en la cabeza de la sarta de pozo curvada, impidiendo de este modo un cambio en el ángulo de inclinación producido por la redistribución de las reacciones de la fuerza lateral que afecten a la barrena dependiendo de la carga axial, sin pérdida de estabilidad de la sarta de perforación curvada.
L \geq D, en que la desviación angular de la sección segmentaria de contacto del primer elemento tubular hueco respecto del plano meridiano del husillo en el plano de flexión de la sarta de perforación está prevista en la dirección opuesta con relación al momento de reacción impuesto por la barrena, permite desplazar el centro de rotación de la barrena contra su rotación, y compensar la fuerza lateral que actúa en la cabeza de la sarta de pozo curvada, impidiendo de este modo un cambio en el ángulo de inclinación producido por la redistribución de las reacciones de la fuerza lateral que afecten a la barrena dependiendo de la carga axial, sin pérdida de estabilidad de la sarta de perforación curvada.
Esta disposición permite optimizar y mejorar la
exactitud de la perforación de los pozos debido a una precisión
incrementada en la corrección de la componente de la fuerza lateral
que actúa sobre la barrena, cuya componente da lugar al momento de
flexión que altera su sentido (signo) cuando la sarta de perforación
curvada inclinada pierde estabilidad.
La disposición de las generatrices de las
secciones segmentarias de contacto en el elemento hueco central y en
el primer elemento tubular hueco sobre la superficie externa de un
elemento tubular respectivo, y la provisión de cada una de las
secciones segmentarias de contacto con filas de dientes o espigas
asegurados en el elemento tubular, la dureza de cuyos dientes o
espigas es mayor que la de las secciones, mejoran la estabilidad del
motor del tipo de "gerotor", el regulador y el husillo en el
plano de flexión de la sarta de perforación, prolongan la vida de
servicio del regulador cuando el mismo es desgastado contra las
paredes del pozo, y aseguran la compensación de los picos positivos
y negativos de fluctuaciones de la carga axial sobre la barrena y la
carga axial óptima sobre la barrena manteniendo los valores actuales
de la carga axial sin pérdida de estabilidad de una sarta de
perforación curvada de dirección en pendiente.
En conjunto, esta solución técnica permite
compensar la fuerza resultante radialmente desequilibrada generada
durante la rotación de la barrena en el pozo de sondeo, y mantener
sus propias secciones segmentarias de contacto sobre el regulador en
lados diferentes con respecto al plano de flexión de la sarta de
perforación en contacto con la pared del pozo de sondeo en el
momento de la perforación.
La figura 1 muestra un motor del tipo de
"gerotor" que tiene un regulador de ángulo y momento de
reacción, un husillo y una barrena en una sarta de perforación
curvada.
La figura 2 muestra el elemento ilustrado en la
figura 1 de la parte de salida del motor del tipo de "gerotor",
cuyo motor está conectado con el husillo mediante el regulador de
ángulo y momento de reacción.
La figura 3 muestra el regulador de ángulo y
momento de reacción del motor del tipo de "gerotor" en el plano
de flexión de la sarta de perforación.
La figura 4 muestra una sección transversal a lo
largo de la línea A-A de la figura 3.
La figura 5 muestra una sección transversal a lo
largo de la línea B-B de la figura 3.
La figura 6 muestra una vista en perspectiva del
primer elemento tubular hueco.
La figura 7 muestra el primer elemento tubular
hueco en la sección transversal tomada a lo largo del eje de su
borde fileteado.
La figura 8 muestra una vista en perspectiva del
elemento tubular hueco interno.
La figura 9 muestra una vista en perspectiva del
elemento hueco central.
La figura 10 muestra una sección transversal a
lo largo de la línea C-C de la figura 2.
En las figuras 1 y 2 se muestra un motor del
tipo de "gerotor" 1 que tiene un regulador 2 de ángulo y
momento de reacción, un husillo 3 y una barrena 4 en una sarta de
perforación curvada 5.
El regulador 2 de ángulo y momento de reacción
del motor del tipo de "gerotor" 1 consta de un elemento hueco
central 6 (figura 3) y tres elementos tubulares huecos 7, 8 y 9
conectados con dicho elemento central 6, teniendo cada uno de dichos
tres elementos una abertura pasante interna 10, 11, 12,
respectivamente.
El primer elemento tubular hueco 7 tiene un eje
13, el segundo elemento tubular 8 tiene un eje 14 y el elemento
tubular hueco interno 9 está dispuesto en el centro entre el primer
elemento tubular 7 y el segundo elemento tubular 8 y tiene un eje 15
(figuras 3, 4). El elemento tubular hueco central 6 está conectado
con el elemento tubular hueco interno 9 mediante estrías 16 (figuras
4, 9).
El primer elemento tubular hueco 7 y el segundo
elemento tubular hueco 8 están conectados con el elemento hueco
interno 9 por filetes 17, 18 en bordes 19, 20 que miran uno hacia
otro.
Un borde 21 del primer elemento tubular hueco 7
y un borde 22 del elemento hueco central 6 están provistos de
estrías 23, mediante el uso de los cuales se establece un valor
deseado de ángulo y momento de reacción del regulador (figuras 4, 6,
9).
El primer elemento tubular hueco 7 está
conectado, mediante un filete 24, con el alojamiento 25 del husillo
3 del motor del tipo de "gerotor" 1.
Ejes 26 y 27 de los filetes 17 y 18 en bordes
28, 29 del elemento hueco interno 9 (figura 4) se cruzan entre sí y
con el eje central 15 del elemento hueco 9.
La distancia mayor entre los ejes 26 y 27 de los
filetes 17 y 18 es 2E, es decir, tiene un valor doble que la
excentricidad E de un rotor 30 con respecto a un estator 31 del
motor del tipo de "gerotor" 1 (figuras 4, 10).
La distancia mayor entre el eje central 15 del
elemento hueco interno 9 y los ejes 26 y 27 de los filetes 17 y 18
en sus bordes 28 y 29 es igual que la excentricidad E del rotor 30
con respecto al estator 31 del motor del tipo de "gerotor" 1
(figuras 4, 10).
Los ejes 26, 27 en los bordes 28, 29 del
elemento hueco interno 9 expuestos a la carga asimétrica ejercida
por el momento de reacción del motor del tipo de "gerotor"
están dispuestos, respectivamente, a distancias diferentes e1 y e2
de su eje central 15 (figura 4).
El ángulo \alpha está formado entre el eje
central 15 del elemento hueco interno 9 y el eje 27 del filete
18.
El ángulo \beta está formado entre el eje
central 15 del elemento hueco interno 9 y el eje 26 del
filete17.
El primer elemento tubular hueco 7 puede tener
el eje curvado 13 de su parte fileteada 24 formando un ángulo
\gamma con respecto al eje central 15 del elemento tubular hueco
interno.
El elemento hueco central 6 y el primer elemento
tubular hueco 7, en el lado de su conexión con el husillo 3, están
dotados cada uno de ellos con su propia sección segmentaria de
contacto 32, 33, respectivamente, que constituyen el par de las
secciones segmentarias de contacto dispuestas en diferentes lados
con respecto al plano meridiano 34 del husillo 3 en el plano de
flexión de la sarta de perforación, por ejemplo, en el plano de la
figura 1. Los bordes próximos 35, 36 de las secciones segmentarias
de contacto 32, 33 están dispuestos a una distancia L a lo largo del
eje central 15 del primer elemento tubular hueco 7, cuya distancia
tiene la siguiente relación con el diámetro externo D del husillo
3:
(figuras 2, 4)L
\geq
D;
La desviación angular 37 de la sección
segmentaria de contacto 33 del primer elemento tubular hueco 7 (en
sección transversal) desde el plano meridiano 34 del husillo en el
plano de flexión de la sarta de perforación 5 está prevista en la
dirección opuesta con relación al momento de reacción M_{r}
comunicado por la barrena 4 (figura 5).
Generatrices 38 de las secciones segmentarias de
contacto 32, 33 en el elemento hueco central 6 y en el primer
elemento tubular hueco 7 están dispuestas sobre la superficie
externa 39 del elemento hueco respectivo 6 ó 7
(figura 2).
(figura 2).
Las secciones segmentarias de contacto 32, 33
comprenden en filas de dientes o espigas 4 asegurados en sus
paredes; siendo la dureza de dichos dientes o espigas mayor que la
de dichas secciones 32, 33 del respectivo elemento tubular 6 ó 7
(figuras 6, 7, 9).
El regulador de ángulo y momento de reacción del
motor del tipo de "gerotor" que tiene el husillo y la barrena
en la sarta de perforación curvada funciona de la manera
siguiente.
Se entrega o administra fluido de descarga
puesto a presión, a través de la sarta de perforación 5, a cavidades
helicoidales entre el rotor 30 y el estator 31. El par tiene lugar
en el rotor 30 y produce su movimiento orbital alrededor del estator
31, cuyo movimiento, por medio de articulaciones o juntas cardán y
eje de accionamiento, es convertido en movimiento de rotación de un
rotor del husillo 3 y la barrena 4.
En la perforación de rocas heterogéneas, en el
regulador 2 de ángulo y momento de reacción y también en el husillo
3, el motor del tipo de "gerotor" 1 y la barrena 4, tiene lugar
el momento de flexión de reacción M_{r} debido a las fuerzas de
corte aplicadas sobre la barrena 4. Dicho momento de reacción
M_{r} es compensado debido a la presencia del elemento tubular
hueco interno 9 que tiene los ejes 26 y 27 de los filetes 17, 18 en
sus bordes 28, 29, cuyos ejes se cruzan entre sí y con el eje
central 15 de dicho elemento.
El movimiento orbital del rotor 30 dentro del
estator 31 es dirigido en sentido opuesto a la transmisión de par
desde el rotor 30 sobre el husillo 3 y la barrena 4. Un
desplazamiento (en sección transversal) de los ejes 26 y 27 con
relación al eje 15 es realizado contra la rotación de la broca 4, ya
que, en este caso, no se observa ninguna pérdida de dirección, es
decir, de signo de estabilidad de la sarta curvada en los picos
positivos y negativos de fluctuaciones de la carga axial sobre la
barrena 4.
La exactitud del desplazamiento del centro de
rotación de la barrena 4 contra la rotación de la barrena, es decir,
contra su par M_{t} , es mejorada aún más mediante la previsión de
cada uno del elemento hueco central 6 y el primer elemento tubular
hueco 7, en el lado en que el elemento 7 conecta con el husillo 3,
con sus propias secciones segmentarias de contacto 32, 33,
respectivamente, que constituyen un par de secciones segmentarias de
contacto dispuestas en lados diferentes con respecto al plano
meridiano 34 del husillo 3 en el plano de flexión de la sarta de
perforación 5, y a lo largo del eje central 15 del primer elemento
tubular hueco 7 están dispuestas a una distancia L entre los bordes
próximos de secciones segmentarias de contacto 32, 33, cuya
distancia tiene la siguiente relación con el diámetro externo D del
husillo: L \geq D, y también forman conjuntamente una desviación
angular 37 de la sección segmentaria de contacto 33 del primer
elemento tubular hueco 7 desde el plano meridiano 34 del husillo en
el plano de flexión de la sarta de perforación, cuya desviación está
prevista en la dirección opuesta con relación al momento de reacción
M_{r} comunicado por la barrena 4.
Esta disposición permite optimizar y compensar
la fuerza lateral en la cabeza de la sarta de perforación curvada,
impidiendo un cambio en el ángulo de inclinación debido a la
redistribución de reacciones de la fuerza lateral que actúa sobre la
barrena dependiendo de la carga axial, sin pérdida de estabilidad de
una sarta de perforación curvada.
En la práctica, se perfora un pozo vertical de
sondeo hasta una profundidad predeterminada. Luego, se eleva la
sarta de perforación, se desenroscan parcialmente los elementos
tubulares huecos internos 7 y/u 8 en la cabeza 17 y/o 18, después de
que el elemento hueco central 6 se mueve con deslizamiento a lo
largo de las estrías 16.
Cuando se produce esto, las estrías 23 del
primer elemento tubular hueco 7 se desacoplan respecto del elemento
hueco central 6 para ajustar un valor deseado del ángulo y el
momento de reacción del motor con rotor de engra-
najes 1.
najes 1.
El diseño reivindicado del regulador mejora la
estabilidad del motor del tipo de "gerotor", el regulador y el
husillo en el plano de flexión de la sarta de perforación aumenta el
ángulo de desviación y mejora la exactitud de penetración en una
heterogeneidad de fondos de pozo por el motor del tipo de
"gerotor" que tiene el husillo y la barrena en la sarta de
perforación curvada mediante el uso de compensación de la fuerza
resultante radialmente desequilibrada que es generada durante la
rotación de la barrena en el pozo de sondeo y manteniendo las
propias secciones segmentarias de contacto en el regulador, en
diferentes lados con respecto al plano de flexión de la sarta de
perforación, en contacto con la pared del pozo de sondeo durante la
perforación.
La invención puede utilizarse adecuadamente en
la industria de producción de petróleo y gas para la extracción de
petróleo y gas desde pozos, y también en otras industrias en que se
usen motores hidráulicos.
Claims (2)
1. Un regulador (2) de ángulo y momento de
reacción de un motor del tipo de "gerotor" (1) que tiene un
husillo (3) y una barrena (4) en una sarta de perforación curvada
(5), que comprende:
- un elemento hueco central (6) y tres elementos tubulares huecos mutuamente desalineados (7, 8, 9) conectados con el elemento hueco central, teniendo cada uno de los tres elementos tubulares una abertura pasante interna (10, 11, 12);
- estando dispuesto el elemento tubular hueco interno (9) en el centro entre los elementos primero (7) y segundo (8);
- estando conectados los elementos tubulares primero y segundo con el elemento tubular hueco interno mediante filetes (17, 18) previstos en sus bordes (19, 20), que miran uno hacia otro;
- estando conectado el primer elemento tubular por un filete (24) con el husillo (3);
- estando conectado el segundo elemento tubular hueco por un filete con el alojamiento de motor (31);
- estando conectado el elemento hueco central (6) con el elemento hueco interno (9) mediante estrías (16);
- teniendo el elemento hueco interno (9) filetes en sus bordes, teniendo los filetes ejes (26, 27) que se cruzan entre sí y con el eje central (15) del elemento hueco interno (9);
- la distancia mayor entre dichos ejes (26, 27) de los filetes tiene un valor doble que la excentricidad (E) del rotor con respecto al estator del motor del tipo de "gerotor";
- siendo la distancia mayor entre el eje central (15) del elemento hueco interno (9) y cualquiera de los filetes (26, 27) en sus bordes (28, 29) igual que la excentricidad (E) del rotor (30) con respecto al estator del motor del tipo de "gerotor" (31);
caracterizado porque
- el elemento hueco central (6) y el primer elemento tubular (7), en el lado en que el primer elemento está conectado con el husillo, están ambos provistos de su propia sección segmentaria de contacto (32, 33), dichas secciones segmentarias de contacto constituyen un par de las secciones segmentarias de contacto dispuestas en lados diferentes con respecto al plano meridiano (34) del husillo en el plano de flexión de la sarta de perforación, en que los bordes próximos (35, 36) de las secciones segmentarias de contacto (35, 36) están dispuestos a lo largo del eje central (15) a una distancia L, que tiene la siguiente relación con el diámetro externo D del husillo: L \geq D, y la desviación angular (37) de la sección segmentaria de contacto (33) del primer elemento tubular hueco (7) respecto del plano meridiano (34) del husillo en el plano de flexión de la sarta de perforación está prevista en la dirección opuesta con relación al momento de reacción comunicado por la barrena.
2. El regulador de ángulo y momento de reacción
de un motor del tipo de "gerotor" según la reivindicación 1,
caracterizado porque las generatrices (38) de las secciones
segmentarias de contacto (32, 33) en el elemento hueco central (6) y
en el primer elemento tubular hueco (7) están dispuestas sobre la
cara externa del respectivo elemento tubular (6, 7), y cada sección
segmentaria de contacto (32, 33) comprende filas de dientes o
espigas (40) asegurados en el elemento tubular, en que la dureza de
los dientes o espigas es mayor que la de las secciones.
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