ES2338923T3 - Unidad perforadora. - Google Patents

Abstract

Unidad perforadora (1) que comprende un accionamiento superior que se puede desplazar a lo largo de un eje de perforación (A) con el fin de mover unas barras de perforación, y un grupo de desplazamiento del accionamiento superior (10) que comprende a su vez un dispositivo de cable (30) y un dispositivo hidráulico (40) que coopera con el dispositivo de cable (30) con el fin de mover el accionamiento superior (10) a lo largo del eje de perforación (A); caracterizada porque la unidad (1) comprende dos mástiles de perforación (6) que están dispuestos enfrentados y paralelos entre sí y una guía de soporte (5) dispuesta al lado y en una posición intermedia con respecto a los dos mástiles de perforación (6) con el fin de de soportar y deslizar el accionamiento superior (10) a lo largo del eje de perforación (A); estando provisto dicho dispositivo hidráulico (40) de un accionador hidráulico (41) para cada mástil de perforación (6) que resulta apto para modificar una longitud longitudinal del propio mástil de perforación (6), y para mover, de este modo, el accionamiento superior (5) a lo largo de su guía de soporte (10) y estando provisto además dicho dispositivo hidráulico de una estación de control (42) para el accionamiento de los accionadores hidráulicos (41) bien de un modo conjunto o independiente.

Description

Unidad perforadora.

La presente invención se refiere a una unidad perforadora.

En general, las unidades perforadoras de un tipo bien conocido comprenden un mástil de perforación; un accionamiento superior que se soporta de manera que se pueda deslizar mediante el propio mástil con el fin de mover las barras de perforación; y un grupo de desplazamiento para el accionador superior.

En las unidades del tipo descrito anteriormente, el mástil de perforación es un mástil telescópico definido por un armazón fijo y por un armazón que se puede deslizar en el interior del armazón fijo, y el grupo de desplazamiento comprende un dispositivo de cable provisto de por lo menos un par de poleas suspendidas que están dispuestas en el cabezal del armazón que se puede deslizar, y un dispositivo hidráulico apto para modificar la longitud del mástil telescópico con el fin de mover el accionamiento superior a lo largo del propio mástil telescópico.

Las unidades perforadoras del tipo descrito anteriormente siempre se han utilizado de forma ventajosa, debido a que resultan prácticas de mover y de instalar incluso en lugares bastante impracticables, pero las demandas de funcionamiento a presión creciente impuestas en el sector de la perforación en general, así como el sector de perforación para el petróleo en particular, han llevado a un incremento progresivo en la potencia que se requiere para dichas unidades en términos de alcanzar sus límites estructurales y de funcionamiento. De hecho, se ha observado que, para poder incrementar la potencia desarrollada disponible en el grupo de desplazamiento, resultaría necesario construir un mástil telescópico de unas dimensiones que no sólo dificultaría las características anteriores de agilidad, sino que también haría que resultase extremadamente difícil el uso de dispositivos hidráulicos disponibles en la actualidad en el mercado en detrimento, además, de los costes de producción.

Las unidades perforadoras según el preámbulo de la reivindicación 1 también se conocen, véase, por ejemplo, el documento WO 97/23706 A.

El objetivo de la presente invención es producir una unidad perforadora que, al mismo tiempo que mantiene las características de agilidad en términos de emplazamiento, también pueda soportar niveles de potencia de funcionamiento mayores que los actuales, y que no implique unos niveles de costes elevados en términos de producción, planificación o ingeniería.

De acuerdo con la presente invención, se producirá una unidad perforadora que comprenda un accionamiento superior que se pueda mover a lo largo de un eje de perforación, con el fin de mover las barras de perforación, y un grupo de desplazamiento del accionador superior que comprenda, a su vez, un dispositivo de cable y un dispositivo hidráulico que coopere con dicho dispositivo de cable para mover el accionamiento superior a lo largo del eje de perforación; comprendiendo dicha unidad dos mástiles de perforación dispuestos enfrentados y paralelos entre sí y una guía de soporte dispuesta al lado y en una posición intermedia con respecto a los dos mástiles de perforación, para soportar y deslizar el accionamiento superior a lo largo del eje de perforación; estando provisto el dispositivo hidráulico de un accionador hidráulico para cada mástil de perforación, que resulta apto para modificar una longitud longitudinal del propio mástil de perforación, y con una estación de control para el accionamiento del accionador hidráulico bien de forma conjunta o independiente.

A continuación, se describirá la presente invención haciendo referencia a los dibujos adjuntos, que ilustran una forma de realización no limitativa de la presente invención, en la que:

la Figura 1 ilustra una elevación lateral de una forma de realización preferida de la unidad perforadora según la presente invención; y

la Figura 2 ilustra desde arriba, con algunas partes retiradas en aras de la claridad, la unidad que se muestra en la Figura 1.

Haciendo referencia a los dibujos adjuntos, el número de referencia 1 indica en su totalidad una unidad perforadora para el perforado de pozos de petróleo.

La unidad 1 comprende una estructura de soporte 2 definida, en la forma de realización que se describe, mediante dos bases laterales 3 que se pueden situar en subestructuras u otros y mediante un marco central 4, que está conectado a ambas bases 3, y que está elevado en relación con las propias bases 3.

Además, la unidad 1 comprende una guía de soporte 5 dispuesta en el marco central, paralela y frontal con respecto a un eje de perforación A, y dos mástiles de perforación 6, dispuestos opuestos al eje A y la guía 5, y que se elevan desde el marco 4 paralelos a la propia guía 5. Cada uno de los mástiles de perforación 6 es un mástil telescópico definido por un armazón fijo 6' que está articulado a la base 3, con el fin de girar alrededor de un eje B respectivo transversal al eje A bajo la acción de un gato 7 que se interpone entre el propio armazón 6' y la base lateral 3 respectiva, y por un armazón 6'' que está insertado de manera que se pueda deslizar longitudinalmente en el interior del propio armazón 6', y que está provisto de un cabezal superior 8.

En la Figura 1, se muestran los mástiles de perforación 6 en su condición cerrada de funcionamiento, en la que la longitud de cada mástil 6 es sustancialmente igual a la longitud del armazón 6' respectivo, así como en una posible condición de funcionamiento extendida, en la que la longitud de cada mástil 6 es sustancialmente igual a la suma de la longitud del armazón 6' respectivo, más la longitud del armazón 6'' respectivo. En el caso en el que los mástiles 6, están completamente extendidos, la longitud general de cada uno de ellos será sustancialmente igual a la longitud de la guía 5 medida desde el punto de inicio del marco 4.

Finalmente, la unidad 1 comprende un accionamiento superior 10 que se soporta de manera que se pueda deslizar mediante la guía 5, interponiendo un carro 11 con el fin de mover las barras de perforación a lo largo del eje A, y un grupo de desplazamiento 20 del accionamiento superior 10, que comprende, a su vez, un dispositivo de cable 30 y un dispositivo hidráulico 40 que coopera con el dispositivo 30 para mover el accionamiento superior 10 a lo largo del eje A.

El carro 11 está acoplado a la guía 5, a fin de poder deslizarse a lo largo de la propia guía 5 paralela al eje A, y el accionamiento superior 10 comprende un manguito de movimiento de la barra 12, dispuesto de manera coaxial con respecto al eje A y conectado al carro 11 para su deslizamiento por el propio eje A. El accionamiento superior 10 resulta apto para su movimiento a lo largo de la guía 5 empezando por su propio punto muerto inferior, que corresponde a la condición de funcionamiento cerrada de ambos mástiles 6, hasta su propio punto muerto superior que corresponde a la condición de funcionamiento extendida de ambos mástiles 6.

El dispositivo de cable 30 comprende cuatro tirantes de cable 31a, fijados, por sus propios extremos opuestos, a extremos finales 32 respectivos y, para cada tirante 31, cuatro pares de poleas suspendidas 33 que están dispuestas en pares en el cabezal 8 de cada mástil 6, y un par de poleas suspendidas 34 que están montadas sobre el carro.

Las poleas suspendidas 33 y 34 son todas ellas tirantes de giro libre aptos para girar sobre ejes de giro respectivos que son paralelos entre sí y, en particular, las dos poleas suspendidas 33 de cada par en cada cabezal 8 están dispuestas enfrentadas a las poleas suspendidas 33 de los otros tres pares del mismo cabezal 8 e, igualmente, las dos poleas suspendidas 34 de cada par en el carro 11 están dispuestas enfrentadas a las poleas suspendidas 34 de los otros tres pares que se soportan en el propio carro 11, de manera que se dispongan los cuatro tirantes 31 paralelos entre sí y en las mismas condiciones dinámicas.

El dispositivo 30 comprende además dos sistemas de compensación 35, dispuesto cada uno de los mismos en correspondencia con un lado respectivo de cada base 3, y comprende un ecualizador 36 que está articulado a la base 3 con el fin de girar alrededor de un propio eje paralelo al eje B, y dos elementos de agarre 37 que están conectados a un extremo 32 de manera que un extremo 32 de un tirante 31 quede opuesto en el ecualizador 36 a un extremo 32 del tirante 31 inmediatamente adyacente.

Dicho de otro modo, el cable 31a de cada tirante 31 está acoplado mediante un elemento 37 respectivo, y se extiende hacia arriba a lo largo del mástil 6 respectivo, con el fin de enrollarse alrededor de un par de poleas suspendidas 33 y retornar hacia abajo para enrollarse, esta vez alrededor de un par de poleas suspendidas 34; a continuación, retorna hacia arriba a lo largo del otro mástil 6 con el fin de enrollarse alrededor del otro par de poleas suspendidas 33 y descender a lo largo del mismo mástil 6 para acoplarse al otro elemento 37.

El dispositivo hidráulico 40 comprende dos cilindros hidráulicos 41, presentando cada uno de los mismos una potencia de motorización que es igual a la potencia de motorización del otro cilindro 41, y está interpuesto entre un armazón fijo 6' respectivo y el armazón móvil 6'' correspondiente, con el fin de modificar la longitud del mástil telescópico 6 respectivo de manera que mueva el accionamiento superior 10 a lo largo de la guía de soporte 5.

Cada uno de los cilindros 41 se extiende en el interior de los armazones 6' y 6'' y presenta un vástago respectivo que está conectado en la parte superior al cabezal 8 respectivo, y en la parte inferior está insertada en el interior de una carcasa 41b que, al contrario, está integrada al armazón 6'. Además, cada cilindro 41 está conectado a una estación de control 42, que es parte del dispositivo 40, y que resulta adecuada para controlar la activación de los dos cilindros 41 bien de forma conjunta o independiente el uno del otro. En la forma de realización descrita en la presente memoria y en los dibujos adjuntos, la estación de control 42 se ha generalizado y esquematizado en aras de la simplicidad, dado que se trata de una estación de control que se utiliza normalmente en circuitos hidráulicos para controlar los componentes respectivos.

Durante la utilización, empezando por la posición de funcionamiento cerrada, la activación de cada cilindro 41 determina la extensión a lo largo del eje A del mástil 6 respectivo, o mejor, el movimiento hacia arriba de la polea suspendida 33 respectiva. Dado que la longitud de los cables 31a de cada tirante 31 es fija, y los cables 31a están bloqueados en ambos extremos en correspondencia con los sistemas de compensación 35, la extensión de los dos mástiles 6 determina la elevación del accionamiento superior 10 a lo largo de la guía 3 con la ventaja que, en el caso de que la activación de los dos cilindros 41 no sea conjunta, la potencia que se suministra mediante cada uno de los cilindros 41 con el fin de elevar el accionamiento superior 10 es, en proporción, igual a la mitad de la potencia que se puede suministrar mediante los cilindros 41 en el caso en el que funcionen de manera conjunta.

Como consecuencia, resulta obvio que la presencia de, los dos cilindros 41 y la disposición de la unidad 1 que se ha descrito anteriormente permite el suministro de una potencia general que es el doble de la que se puede suministrar mediante cada uno de los mástiles 6 sobre una base individual sin la necesidad de doblar las dimensiones del propio mástil 6.

Además, la unidad 1 que se ha descrito anteriormente también puede funcionar en el caso de daños o fallos de uno de los dos cilindros 41, permitiendo, de este modo, la continuación de las operaciones de perforación y la reparación de dicho daño o fallo.

Se pretende que la presente invención no esté limitada a las formas de realización que se describen y se ilustran en la presente memoria, que se deberán considerar ejemplos de formas de realización de la unidad perforadora, y que pueden estar sujetas a modificaciones adicionales con respecto a la forma y disposición de sus partes, así como a los detalles pertenecientes a la construcción y al montaje.

Claims (8)

1. Unidad perforadora (1) que comprende un accionamiento superior que se puede desplazar a lo largo de un eje de perforación (A) con el fin de mover unas barras de perforación, y un grupo de desplazamiento del accionamiento superior (10) que comprende a su vez un dispositivo de cable (30) y un dispositivo hidráulico (40) que coopera con el dispositivo de cable (30) con el fin de mover el accionamiento superior (10) a lo largo del eje de perforación (A); caracterizada porque la unidad (1) comprende dos mástiles de perforación (6) que están dispuestos enfrentados y paralelos entre sí y una guía de soporte (5) dispuesta al lado y en una posición intermedia con respecto a los dos mástiles de perforación (6) con el fin de de soportar y deslizar el accionamiento superior (10) a lo largo del eje de perforación (A); estando provisto dicho dispositivo hidráulico (40) de un accionador hidráulico (41) para cada mástil de perforación (6) que resulta apto para modificar una longitud longitudinal del propio mástil de perforación (6), y para mover, de este modo, el accionamiento superior (5) a lo largo de su guía de soporte (10) y estando provisto además dicho dispositivo hidráulico de una estación de control (42) para el accionamiento de los accionadores hidráulicos (41) bien de un modo conjunto o independiente.

2. Unidad perforadora según la reivindicación 1, caracterizada porque cada mástil de perforación (6) es un mástil telescópico (6) definido por un armazón fijo (6') y un armazón deslizante (6'') en el interior del armazón fijo (6'); estando interpuesto el accionador hidráulico (41) respectivo entre el armazón fijo (6') y el armazón móvil (6'') con el fin de modificar la longitud del mástil telescópico (6) de tal manera que se mueva el accionamiento superior (10) a lo largo de dicha guía de soporte (5).

3. Unidad perforadora según la reivindicación 2, caracterizada porque el dispositivo de cable (30) está provisto de por lo menos un par de de poleas suspendidas (33) para cada mástil de perforación (6), dispuestas en el cabezal del armazón móvil (6'') respectivo, y por lo menos de un par adicional de poleas suspendidas (34) asociadas con el accionamiento superior (10).

4. Unidad perforadora según la reivindicación 3, caracterizada porque comprende un carro (11) que está acoplado de tal manera que se pueda deslizar a lo largo de dicha guía (5) con el fin de soportar dicho accionamiento superior (10) y el par de poleas suspendidas (34) respectivo.

5. Unidad perforadora según la reivindicación 4, caracterizada porque el dispositivo de cable (30) comprende por lo menos un doble tirante de cables, estando fijado cada uno por sus propios extremos opuestos a los extremos muertos finales respectivos y que se enrolla alrededor de un par respectivo de poleas suspendidas de cada mástil telescópico (6) y alrededor de un par de poleas suspendidas respectivas del accionamiento superior (10).

6. Unidad perforadora según la reivindicación 5, caracterizada porque dichos accionadores hidráulicos (41) se definen mediante unos cilindros hidráulicos (41) respectivos.

7. Unidad perforadora según la reivindicación 6, caracterizada porque dichos cilindros hidráulicos (41) presentan unas entidades de potencia de motorización iguales.

8. Unidad perforadora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende una estructura de soporte (2) en la que están montados los mástiles de perforación (6) y la guía de soporte (5).