ES2732779T3 - Dispositivo y método para perforar un pozo de sondeo de gran diámetro - Google Patents

Abstract

Dispositivo (1) para perforar un pozo (100) de gran diámetro (101) en un fondo submarino (102), que comprende una ristra de perforación (2) que se ha de introducir en el fondo submarino (102) por medio de un accionamiento de ristra de perforación (50), en el que la ristra de perforación (2) está provista, en un extremo de perforación, de una placa de soporte (5) que discurre transversalmente con respecto a una dirección longitudinal (25) de la ristra de perforación (2), está conectada de manera no giratoria al extremo de perforación y está provista de una serie de cabezales de corte (6), en el que los cabezales de corte (6) pueden ser impulsados activamente por medio de un accionamiento de cabezal de corte (50) y en el que el dispositivo (1) comprende además unos medios de descarga (70, 71, 73) para las porciones de tierra cortadas por los cabezales de corte (6), en el que los cabezales de corte (6) están dispuestos a lo largo de círculos concéntricos (56a, 56b) en una dirección periférica de la placa de soporte (5).

Description

DESCRIPCIÓN

Dispositivo y método para perforar un pozo de sondeo de gran diámetro

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere a un dispositivo y un método para perforar un pozo de gran diámetro en un fondo submarino.

El fondo submarino puede consistir, por ejemplo, en roca, arcilla y/o materiales relacionados, y puede formar parte del mar, de brazos de mar, arroyos y ríos, muelles, depósitos de almacenamiento, canales de acceso a esclusas o muelles de entrada. La perforación de un pozo de gran diámetro se puede aplicar, por ejemplo, para colocar pilotes en el sustrato o para hacer pilotes llenando el pozo con un aglutinante durante o después de la perforación, y curando este aglutinante.

Se entiende que gran diámetro en el contexto de esta aplicación significa un diámetro de pozo de al menos 1 m, más preferiblemente de al menos 3 m, aún más preferiblemente de al menos 5 m y más preferiblemente de al menos 7m.

Antecedentes de la invención

Un dispositivo conocido para perforar un pozo en un sustrato comprende un tubo envolvente que puede disponerse en el sustrato, una ristra de perforación que se puede bajar dentro del tubo envolvente y que está provista de un cabezal de perforación con herramientas de corte, unos medios de rotación que colocan la ristra de perforación en rotación dentro del tubo envolvente, y unos medios de descarga para el material de tierra desalojado. Unos medios de descarga adecuados comprenden una columna de agua que está dispuesta en el tubo envolvente, en donde el material de tierra desalojado se descarga utilizando un flujo mantenido en la ristra de perforación hueca por la columna de agua y por burbujas de aire introducidas en un lado inferior. Tal elevación aérea se aplica con frecuencia.

Sin embargo, el dispositivo conocido es menos adecuado para perforar un pozo de gran diámetro. No sólo es necesario un tubo envolvente que también tiene un gran diámetro, la perforación misma y la descarga del material del suelo desalojado, que se mantiene por el flujo, avanzan además muy lentamente. Ambos efectos dan como resultado una eficiencia de perforación que se puede mejorar. Este es particularmente el caso cuando la perforación tiene lugar en un fondo submarino que es relativamente duro, por ejemplo, con una resistencia a la compresión (resistencia a la compresión no confinada, UCS) de al menos 200 MPa.

El documento de EE.UU. 4.742.876 A describe un dispositivo para perforar un pozo en un fondo submarino. El dispositivo comprende una ristra de perforación que se impulsa con un accionamiento de la misma dispuesta en el fondo submarino. La ristra de perforación está provista en un extremo de perforación de dos cabezales de corte que se impulsan por rotación. Los cabezales de corte están conectados a una placa de soporte horizontal por medio de una placa vertical. Asimismo, se describen los medios de descarga para las piezas inferiores de corte.

Compendio de la invención

La invención tiene por objeto proporcionar un dispositivo y un método para perforar un pozo de gran diámetro en un fondo submarino, que evite al menos parcialmente lo dicho anteriormente y otros inconvenientes.

La invención proporciona para esta finalidad un dispositivo según la reivindicación 1. Se proporciona particularmente un dispositivo para perforar un pozo de gran diámetro en un fondo submarino, que comprende una ristra de perforación que se ha de impulsar en el fondo submarino por medio de un accionamiento de ristra de perforación, en el que la ristra de perforación está provista en un extremo de perforación de una placa de soporte que discurre transversalmente a una dirección longitudinal de la ristra de perforación, está conectada de forma no giratoria al extremo de perforación y está provista de una serie de cabezales de corte, en el que los cabezales de corte se pueden impulsar activamente por medio de un accionamiento de cabezal de corte y en el que el dispositivo comprende además medios de descarga para las porciones de tierra cortadas por los cabezales de corte. Los cabezales de corte están dispuestos a lo largo de círculos concéntricos en una dirección periférica 55 de la placa de soporte.

El dispositivo según la invención puede tener una mayor eficiencia de perforación con relación al dispositivo conocido durante la perforación de un pozo de gran diámetro en un fondo submarino. Para esta finalidad, la ristra de perforación se impulsa en un fondo submarino con el accionamiento de ristra de perforación colocando en rotación, por ejemplo, la ristra de perforación y la placa de soporte conectadas de forma no giratoria a la misma, en el que los cabezales de corte dispuestos en la placa de soporte se impulsan activamente con el accionamiento del cabezal de corte y en el que las partes de tierra cortadas se descargan por los medios de descarga. El diámetro de placa de soporte elegido determina sustancialmente el diámetro del pozo perforado. La placa de soporte tiene preferiblemente un diámetro de al menos 1 m, más preferiblemente de al menos 3 m, aún más preferiblemente de al menos 5 m y lo más preferiblemente al menos 7 m.

Una ventaja adicional del dispositivo según la invención es que el uso de un tubo envolvente no es necesario para lograr una eficiencia de perforación deseada. En el método conocido, es necesario disponer un tubo envolvente para obtener la elevación aérea deseada con el fin de descargar el material de tierra desalojado. Con el fin de obtener la elevación aérea, se dispone una columna de agua en el espacio entre el tubo envolvente dispuesto coaxialmente y la ristra de perforación. La columna de agua proporciona una diferencia de presión entre el lado superior y el lado inferior de la ristra de perforación, por lo que se mantiene un flujo en el espacio entre la ristra de perforación y el tubo envolvente, cuyo flujo descarga el material de tierra desalojado hacia el lado superior de la ristra de perforación. Para no perder la presión del agua, el tubo envolvente está dispuesto preferiblemente de tal manera que sustancialmente no admite agua en su lado inferior. Esto es problemático particularmente cuando el tubo envolvente tiene un diámetro grande. El dispositivo inventado no necesita tubo envolvente.

Para un funcionamiento adecuado, los cabezales de corte dispuestos en la placa de soporte han de ser impulsados activamente, aunque los propios cabezales de corte pueden, en principio, seleccionarse de entre muchos tipos de cabezales de corte. El accionamiento activo garantiza que se utilice la potencia requerida para una buena acción de corte donde ésta sea necesaria, es decir, en la posición en donde se corta el fondo. Una realización preferida del dispositivo según la invención hace uso de cabezales de corte que comprenden un cuerpo giratorio que puede girar alrededor de un eje de rotación con el accionamiento de cabezal de corte y que está provisto a lo largo de su superficie periférica con una serie de herramientas de corte para penetrar el fondo. En una realización, el eje de rotación del cabezal de corte discurre sustancialmente perpendicular a la dirección longitudinal de la ristra de perforación. Sin embargo, también es posible proporcionar una realización en la que el eje de rotación del cabezal de corte forme un ángulo distinto de cero con la dirección longitudinal de la ristra de perforación.

Se logra una mayor eficiencia de perforación con una realización en la que el cuerpo giratorio es simétrico con respecto a un plano que discurre perpendicularmente al eje de rotación y está dispuesto en unas superficies extremas con las herramientas de corte. Las herramientas de corte discurren preferiblemente de forma sustancialmente tangencial a la superficie de camisa del cabezal de corte.

Se entiende por eficiencia de perforación en el contexto de esta solicitud la cantidad de material de tierra que se perfora y descarga por unidad de tiempo y por unidad de potencia. Se entiende sustancialmente que al menos el 80%, más preferiblemente al menos el 90%, aún más preferiblemente al menos el 95% y lo más preferiblemente el 100% de la cantidad indicada.

Según la invención, los cabezales de corte están dispuestos a lo largo de círculos concéntricos en una dirección periférica 55 de la placa de soporte. Los círculos concéntricos pueden tener un diámetro que equivale a una fracción del diámetro de la placa de soporte, en donde la fracción preferiblemente equivale a entre 0-95%, más preferiblemente entre 20 y 90%, y lo más preferiblemente entre 50 y 80%. Los cabezales de corte pueden distribuirse regularmente sobre las periferias de los círculos, en donde se puede elegir libremente el número de cabezales de corte a lo largo de una periferia. También es posible colocar cabezales de corte en solo una parte de la periferia circular de un círculo concéntrico.

En una realización útil, el eje de rotación de los cabezales de corte discurre sustancialmente perpendicular a la dirección periférica 55 de la placa de soporte. Unos cabezales de corte de dos círculos concéntricos están dispuestos preferiblemente de manera solapada, lo que quiere decir que las secciones operativas concéntricas de los cabezales de corte se superponen entre ellas. Substancialmente, cada porción de tierra situada debajo de la placa de soporte es, por lo tanto, cortada activamente. De este modo, es posible distribuir los cabezales de corte sobre una superficie inferior de la placa de soporte de tal manera que sus conexiones a la placa de soporte se extiendan a lo largo de una línea helicoidal.

Debido a que los cabezales de corte se impulsan activamente en el dispositivo inventado, la eficiencia de perforación puede incrementarse considerablemente, por ejemplo, con respecto a un dispositivo en el que, aunque se proporciona una placa de soporte giratoria, esta placa está provista de cabezales de corte dispuestos de manera estacionaria. Tales cabezales de corte se mueven a través del sustrato por la rotación de la placa de soporte, aunque esto ocurre a diferentes velocidades. Un cabezal de corte colocado en un círculo concéntrico de diámetro relativamente grande tendrá una velocidad de alimentación más alta que un cabezal de corte colocado en un círculo concéntrico de diámetro relativamente pequeño. Un cabezal de corte colocado cerca del centro de la placa de soporte estará incluso casi parado. El dispositivo inventado permite que la velocidad de rotación de los cabezales de corte se controle individualmente, sujeta a la posición del cabezal de corte en la placa de soporte. Si se desea, el diseño de los cabezales de corte también se puede adaptar a la posición en la placa de soporte.

La dirección de giro de (algunos de) los cabezales de corte se puede elegir para que coincida con la dirección de rotación de la placa de soporte, de modo que se sumen sus velocidades de rotación. Sin embargo, también es posible elegir la dirección de giro de (algunos de) los cabezales de corte para oponerse a la dirección de rotación de la placa de soporte, de modo que sus velocidades de rotación se compensan parcialmente entre ellas.

En otra realización del dispositivo según la invención, la placa de soporte tiene una dirección de grosor y la placa de soporte está provista de aberturas de alimentación que se extienden en la dirección del grosor para la alimentación de un fluido a través de la placa de soporte. En una realización en la que se hace uso de un tubo envolvente, el fluido puede comprender un fluido de lavado tal como, por ejemplo, agua, aire, bentonita, lodo y/o espuma. En una realización en la que no se hace uso de un tubo envolvente, el fluido puede comprender agua circundante. Las aberturas están destinadas a crear un flujo de fluido favorable para descargar porciones de tierra cortadas por los cabezales de corte a los medios de descarga. Los ejes de las aberturas de alimentación pueden discurrir sustancialmente perpendiculares a una superficie superior o inferior de la placa de soporte, pero también pueden formar un ángulo distinto de cero con la misma. Además de las aberturas de alimentación, los cabezales de corte giratorios mismos también pueden tener un efecto sobre el flujo de fluido de tal manera que se succiona en la dirección de los medios de descarga.

En una realización adecuada, se proporciona un dispositivo en el que los medios de descarga comprenden conductos de alimentación para las porciones de tierra cortadas por los cabezales de corte, cuyos conductos desembocan desde un lado inferior de la placa de soporte hacia un conducto de descarga que atraviesa la ristra de perforación, o en un espacio intermedio de la ristra de perforación y un tubo envolvente dispuesto a su alrededor, hasta un lado de descarga situado sobre el agua. Los conductos de alimentación atraviesan la placa de soporte en la dirección del grosor de la placa de soporte.

El conducto de descarga desemboca en un lado de descarga del mismo en una parte de descarga que se extiende transversalmente a la dirección longitudinal de la ristra de perforación en una realización preferida del dispositivo. La parte de descarga que sobresale transversalmente de la ristra de perforación garantiza que las porciones de tierra cortadas y descargadas queden adyacentes a la ristra de perforación y se puedan recoger en o en un lugar de almacenamiento adecuado para este propósito. La parte de descarga está acoplada preferiblemente con el conducto de descarga por medio de una junta giratoria que mantiene estacionaria la estación de descarga. En esta realización, el conducto de descarga gira conjuntamente con la ristra de perforación, pero la parte de descarga se mantiene estacionaria.

Para permitir la succión de las porciones de tierra cortadas a través de los conductos de alimentación de la placa de soporte, en una realización de la invención, los medios de descarga comprenden una bomba montada en el lado inferior de la ristra de perforación y conectada a los conductos de descarga y alimentación. Los conductos de alimentación están conectados aquí a un lado de succión de la bomba, mientras que el conducto de descarga está conectado a un lado de presión de la bomba. Unas bombas adecuadas comprenden las bombas de dragado habituales.

Los medios de accionamiento han de suministrarse con una potencia adecuada. Las potencias adecuadas para impulsar la bomba (o bombas) que descargan las partes de tierra cortadas a un lado de descarga, que generalmente se encuentra más alto que la bomba, comprenden al menos 500 kW y generalmente 1000 kW y más. Las potencias adecuadas para impulsar los cabezales de corte en la placa de soporte comprenden al menos 1500 kW y generalmente 2000 kW y más. Para permitir que se transmitan tales potencias relativamente grandes a la(s) bomba(s) y cabezales de corte dispuestos en o cerca de la placa de soporte, una realización del dispositivo se caracteriza por que un lado superior de la ristra de perforación está provisto de una plataforma de trabajo que gira conjuntamente con la ristra de perforación y, por lo tanto, está conectada de forma no giratoria a la ristra de perforación. La plataforma de trabajo comprende preferiblemente los medios de accionamiento para la ristra de perforación y también está provista de unidades de potencia para los medios de descarga y/o para los cabezales de corte. En esta realización, estos medios de potencia giran conjuntamente con la ristra de perforación, lo que permite que se transmitan grandes potencias a los medios de descarga, tal como la bomba, y a los cabezales de corte. Esta medida también aumenta la eficiencia de perforación.

El dispositivo según la invención es particularmente adecuado para su uso bajo el agua, en el que el dispositivo se coloca en un dispositivo flotante adecuado. Una realización adecuada comprende una plataforma de elevación provista del dispositivo según la invención. Una plataforma de elevación se coloca sobre un fondo submarino utilizando postes de pértiga de sondeo y, por lo tanto, forma un soporte más estable para el dispositivo que, por ejemplo, un barco o un pontón.

Una realización de la plataforma de elevación comprende además una piscina lunar a través de la cual se puede bajar la ristra de perforación, y unos medios de elevación para elevar y bajar la ristra de perforación. Sin embargo, también es posible bajar la ristra de perforación en o debajo del fondo submarino de manera adyacente a la plataforma de trabajo de la plataforma de elevación, por ejemplo, desde una estructura de celosía suspendida de la plataforma de trabajo sobre un borde lateral.

La ristra de perforación puede desplazarse en una dirección longitudinal de la ristra de perforación con respecto a la plataforma de trabajo utilizando medios adecuados. Por lo tanto, es posible suspender la ristra de perforación de una grúa de elevación dispuesta en la plataforma de trabajo. Sin embargo, es ventajoso proporcionar una realización de la plataforma de elevación que, además de los medios de elevación, también comprenda medios de sujeción para fijar la ristra de perforación en una posición longitudinal con respecto a la plataforma de trabajo. Esto se puede hacer, por ejemplo, con una cremallera y piñón o con cilindros hidráulicos, o una combinación de tales medios.

En otra realización, la plataforma de elevación comprende además una unidad de potencia para el accionamiento de la ristra de perforación.

El dispositivo y el método según la invención se aplican de manera particularmente ventajosa para perforar pozos de gran diámetro en un sustrato con un UCS (resistencia a la compresión no confinada) de 5-150 MPa.

Finalmente, se indica que las realizaciones de la invención descritas en esta solicitud de patente pueden combinarse en cualquier combinación posible de estas realizaciones, y que cada realización puede formar individualmente la materia objeto de una solicitud de patente divisional.

Breve descripción de las figuras

Otros detalles y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción de una realización del dispositivo para perforar un pozo en un fondo submarino. Esta descripción se proporciona únicamente a modo de ejemplo, sin que la invención se limite a ello. Los números de referencia se refieren a las figuras adjuntas. En las figuras:

La figura 1 es una vista lateral esquemática de un dispositivo según la invención;

La figura 2 es una vista esquemática inferior de una placa de soporte provista de cabezales de corte según una realización de la invención; y

La figura 3 es una vista detallada esquemática de la realización mostrada en la figura 1.

Descripción detallada de la invención

Con referencia a la figura 1, se muestra un dispositivo 1 para perforar un pozo 100 de gran diámetro 101 en un fondo 102 que se encuentra debajo del nivel del agua 103. El fondo 102 comprende preferiblemente roca, pero también puede comprender arcilla y/o materiales relacionados. El fondo 102 tiene, por ejemplo, una resistencia a la compresión de 230-350 MPa. El pozo puede, por ejemplo, tener un diámetro 101 de 7-10 m de diámetro y más. El dispositivo 1 comprende una ristra de perforación 2 que puede ajustarse en rotación en una dirección de rotación 21 por medio de un accionamiento de ristra de perforación en forma de una mesa de perforación 20 provista de unos motores hidráulicos 23. Para transmitir los pares de rotación, la superficie de camisa de la ristra de perforación 2 está provista de varias tiras 24 que se distribuyen sobre la superficie de camisa en la dirección periférica 55 y que se pueden recibir en unos rebajos (no mostrados) de la mesa de perforación 20. La ristra de perforación 2 discurre en una dirección vertical 22 de una piscina lunar 30 de la cubierta de trabajo 31 de una plataforma de elevación 3 (no mostrada totalmente) y hacia el fondo 102, y se puede mover en la dirección vertical 22 a través de medios de elevación conectados a la cubierta de trabajo 31 y que adoptan la forma de forma de cilindros hidráulicos verticalmente dirigidos 32. Los cilindros hidráulicos 32 están conectados cada uno en un lado en el que son empujados hacia fuera en dirección a un collar de soporte 33 que está conectado de manera liberable a la ristra de perforación 2. El empuje hacia afuera o la retracción de los cilindros hidráulicos 32 permite que la ristra de perforación 2 se mueva hacia arriba y hacia abajo, como se muestra mediante las flechas 34. En la realización mostrada, la conexión liberable entre el collar de soporte 33 y la ristra de perforación 2 comprende unos medios de sujeción en forma de varios pasadores 35 que se acoplan con la pared exterior de la ristra de perforación con finalidad de anclaje. Al alejar los pasadores 35 de la ristra de perforación 2 y hacia la ristra de perforación 2, según las flechas 36, se permite que la ristra de perforación se pueda desacoplar del collar de soporte 33 y acoplarse con el mismo. Se obtiene de la misma manera una conexión entre la cubierta de trabajo 31 y la ristra de perforación 2 a través de unos medios de sujeción con forma de unos pasadores 37 conectados a la cubierta de trabajo 3 y móviles según las flechas 38. Con unos pasadores 35 en estado acoplado y unos pasadores 37 en estado desacoplado, se puede mover la ristra de perforación 2 en la dirección vertical 22, por ejemplo, para penetrar en el fondo 102. Con los pasadores 35 en estado desacoplado y los pasadores 37 en estado acoplado, la ristra de perforación 2 se puede conectar a la cubierta de trabajo 31 en una posición vertical fija.

La cubierta de trabajo 31 de la plataforma de elevación 3 comprende además una unidad de potencia 43 que suministra el aceite de presión hidráulica a los medios de accionamiento 20, 23. La cubierta de trabajo 31 también puede estar provista de una sala de control 44 desde la que se controlan los diferentes componentes del dispositivo. El control se realiza preferiblemente de manera radiográfica, como se muestra simbólicamente con el número 45. Un lado superior de la ristra de perforación 2 está provisto de una plataforma de trabajo 4 que gira conjuntamente con la ristra de perforación 2. Para esta finalidad, la plataforma de trabajo 4 está conectada rígidamente a un lado superior de la ristra de perforación 2 utilizando unas placas transversales 40. Dispuestos sobre la plataforma de trabajo 4 están los medios de accionamiento 20, 23 para la ristra de perforación 2, así como las unidades de potencia 41, 42 para los cabezales de corte 6, que se discutirán más adelante, y para unos medios descarga de las porciones de terreno cortadas, que igualmente también se discutirán más adelante en este documento. Las unidades de potencia 41, 42 suministran preferiblemente una gran potencia del orden de magnitud de 2000 kW y 1000 kW, respectivamente, para los componentes hidráulicos. La plataforma de trabajo 4 gira conjuntamente con la ristra de perforación 2 para permitir que tal potencia se suministre hidráulicamente al lado inferior de la ristra de perforación 2.

La ristra de perforación 2 está provista en un extremo de perforación (lado inferior) de una placa de soporte 5 que discurre transversalmente con respecto a una dirección longitudinal 25 de la ristra de perforación 2, conectada de manera no giratoria al extremo de perforación y provista en una superficie inferior de una serie de cabezales de corte 6. Los cabezales de corte 6 pueden impulsarse activamente con un accionamiento de cabezal de corte con la forma de los motores hidráulicos 50. La potencia es suministrada desde la plataforma de trabajo 4 por la unidad de potencia 41 y se suministra a través de unos conductos hidráulicos 26 que discurren por la ristra de perforación 2 hasta los motores hidráulicos 50.

El dispositivo 1 también incluye unos medios de descarga para las porciones de tierra cortadas con cabezales de corte 6. Los medios de descarga comprenden conductos de alimentación 70 (véase figura 3) que desembocan desde un lado inferior de la placa de soporte 5 hasta el interior de un conducto de descarga 71, que se extiende a través de la ristra de perforación 2 hasta el lado de descarga 72 que se encuentra sobre la superficie del agua 103. Los medios de descarga comprenden además una bomba 73 que está montada en el lado inferior de la ristra de perforación 2 y está conectada a los conductos de descarga y alimentación, y que succiona en una mezcla de agua y porciones de tierra cortadas a través de los conductos de alimentación 70 y hacia arriba a través del conducto de descarga 71 según las flechas 74, en donde la mezcla abandona el conducto de descarga a través del lado de descarga según la flecha 76. Para soportar el flujo hacia los conductos de alimentación 70, la placa de soporte 5 está provista de unas aberturas de alimentación 52 dispuestas sobre el grosor de la placa de soporte 51 para la alimentación del agua circundante a través de la placa de soporte 5 según las flechas 53.

Para soportar el conducto de descarga 71 durante la perforación, la ristra de perforación 2 está provista de una serie de costillas que están dispuestas distribuidas en dirección axial y que conectan una superficie exterior del conducto de descarga 71 a la pared interior de la ristra de perforación 2. El lado de descarga 72 del conducto de descarga 71 comprende una parte de descarga 77 que discurre en sentido transversal a la dirección longitudinal 25 de la ristra de perforación 2 y está acoplado al conducto de descarga 71 por medio de una junta giratoria 78. Esta junta 78 que gira conjunta y parcialmente con la ristra de perforación 2 asegura que la parte de descarga 77 se mantiene estacionaria y no gira conjuntamente con la ristra de perforación 2.

Como se muestra de manera particularmente clara en la figura 3, en la realización mostrada, los cabezales de corte 6 se realizan como un cuerpo giratorio que se hace girar alrededor de un eje de rotación 60 con el accionamiento de cabezal de corte 41, 26, 50. A lo largo de la superficie periférica de cada cabezal de corte 6 se encuentran unas herramientas de corte 61 que penetran en el fondo submarino durante el uso. Los ejes de rotación 60 de los cabezales de corte 6 discurren sustancialmente perpendicularmente con respecto a la dirección longitudinal 25 de la ristra de perforación 2, como se muestra claramente en la figura 2. Según la figura 3, los ejes de rotación 60 de los cabezales de corte 6 discurren sustancialmente en unas direcciones radiales 54 de placa de soporte 5. El cuerpo giratorio es simétrico con respecto a un plano central 62 que discurre perpendicularmente al eje de rotación y está provisto en unas superficies extremas de herramientas de corte 61, que en la realización mostrada discurren sustancialmente de manera perpendicular a la superficie de camisa de cada cabezal de corte 6.

Los cabezales de corte 6 están dispuestos a lo largo de unos círculos concéntricos 56a, 56b en una dirección periférica 55 de la placa de soporte 5, en donde el eje de rotación 60 de los cabezales de corte 6 discurre perpendicularmente a la dirección periférica 55 de la placa de soporte 5. Los cabezales de corte 6 de dos círculos concéntricos 56a, 56b están dispuestos de manera solapada, lo que indica que un área operativa de un cabezal de corte 6 se superpone con un área operativa de un cabezal de corte en un círculo concéntrico adyacente. El área operativa de un cabezal de corte 6 comprende la parte del cuerpo giratorio en la que se colocan las herramientas de corte 61.

Al poner en rotación la ristra de perforación 2 en su parte superior de la misma y empujarla hacia abajo con los cilindros hidráulicos 34, la placa de soporte 5 provista de cabezales de corte 6 también se pone igualmente en rotación y penetra en el fondo submarino, en donde el suelo se desaloja hacia abajo por la acción de las herramientas de corte 61. Aunque la ristra de perforación 2 se extiende sustancialmente en sentido vertical en las figuras mostradas, si se desea, puede ajustarse a cualquier ángulo con respecto a la superficie del fondo o con respecto a la cubierta de trabajo 31 de la plataforma de elevación. Durante la perforación, el agua circundante situada en la zanja ya perforada 100 será aspirada a través de las aberturas de alimentación 52 de la placa de soporte 5 por la bomba 73. Debido a la diferencia de presión causada por la bomba 73 entre el lado de entrada y salida de la bomba, el agua circundante y las porciones de tierra desalojadas así arrastradas fluyen a través de los conductos de alimentación 70 y hacia el conducto de descarga 71 en la dirección indicada con las flechas 74. De este modo, se mantiene un flujo ascendente en el conducto de descarga 71 de la ristra de perforación 2, en cuyo flujo se descargan las partes de tierra desalojadas hacia el lado superior de la ristra de perforación 2. Opcionalmente, para mejorar aún más la descarga de las porciones de tierra desalojadas, se puede inyectar aire en el conducto de descarga 71, preferiblemente en una posición más alta con respecto a la bomba 73.

El dispositivo y el método inventados son particularmente adecuados para perforar un pozo de diámetro relativamente grande en sustratos cohesivos, por ejemplo para formar y/o disponer pilotes de cimentación en los mismos.

La invención no está limitada a la realización aquí descrita, y se podrían hacer muchas modificaciones a la misma, en la medida en que estas modificaciones estén dentro del alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo (1) para perforar un pozo (100) de gran diámetro (101) en un fondo submarino (102), que comprende una ristra de perforación (2) que se ha de introducir en el fondo submarino (102) por medio de un accionamiento de ristra de perforación (50), en el que la ristra de perforación (2) está provista, en un extremo de perforación, de una placa de soporte (5) que discurre transversalmente con respecto a una dirección longitudinal (25) de la ristra de perforación (2), está conectada de manera no giratoria al extremo de perforación y está provista de una serie de cabezales de corte (6), en el que los cabezales de corte (6) pueden ser impulsados activamente por medio de un accionamiento de cabezal de corte (50) y en el que el dispositivo (1) comprende además unos medios de descarga (70, 71, 73) para las porciones de tierra cortadas por los cabezales de corte (6), en el que los cabezales de corte (6) están dispuestos a lo largo de círculos concéntricos (56a, 56b) en una dirección periférica de la placa de soporte (5).

2. Dispositivo (1) según la reivindicación 1, en el que los cabezales de corte (6) comprenden un cuerpo giratorio que puede hacerse girar alrededor de un eje de rotación con el accionamiento de cabezal de corte (50) y que está provisto a lo largo de su superficie periférica de una pluralidad de herramientas de corte para penetrar el fondo (102).

3. Dispositivo (1) según la reivindicación 2, en el que el cuerpo giratorio es simétrico con respecto a un plano que discurre perpendicularmente al eje de rotación y está provisto, en superficies extremas, de las herramientas de corte.

4. Dispositivo (1) según la reivindicación 2 o 3, en el que las herramientas de corte discurren sustancialmente perpendiculares a la superficie de camisa del cabezal de corte.

5. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el eje de rotación de los cabezales de corte (6) se extiende sustancialmente perpendicular a la dirección periférica de la placa de soporte (5).

6. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los cabezales de corte (6) de dos círculos concéntricos (56a, 56b) están dispuestos de manera solapada.

7. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la placa de soporte (5) tiene una dirección de grosor y está provista de aberturas de alimentación que discurren en la dirección de grosor para la alimentación de un fluido, preferiblemente agua circundante, a través de la placa de soporte (5).

8. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de descarga (70, 71, 73) comprenden conductos de alimentación para las porciones de tierra cortadas con los cabezales de corte (6), cuyos conductos desembocan desde un lado inferior de la placa de soporte (5) en un conducto de descarga que atraviesa la ristra de perforación (2) hasta un lado de descarga situado sobre el agua.

9. Dispositivo (1) según la reivindicación 8, en el que el lado de descarga del conducto de descarga comprende una parte de descarga que se extiende transversalmente a la dirección longitudinal (25) de la ristra de perforación (2).

10. Dispositivo (1) según la reivindicación 9, en el que la parte de descarga está acoplada con el conducto de descarga por medio de una junta giratoria que mantiene estacionaria la parte de descarga.

11. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que los medios de descarga (70, 71, 73) comprenden una bomba montada en el lado inferior de la ristra de perforación (2) y conectada a los conductos de descarga y de alimentación.

12. Dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que un lado superior de la ristra de perforación (2) está provisto de una plataforma de trabajo (4) que gira conjuntamente con la ristra de perforación (2).

13. Dispositivo (1) según la reivindicación 12, en el que la plataforma de trabajo (4) comprende los medios de accionamiento para la ristra de perforación (2) y unas unidades de potencia para los medios de descarga (70, 71, 73) y/o para los cabezales de corte (6).

14. Plataforma de elevación provista de un dispositivo (1) según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.