ES2970008T3 - Tubo de perforación de regeneración y procedimiento para su fabricación - Google Patents
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Abstract
La invención se refiere a un tubo de perforación de regeneración, que comprende un cuerpo base de tubo de perforación (10), un manguito de regeneración (20) y una zona de acoplamiento (30), teniendo el cuerpo base de tubo de perforación (10) al menos una sección de conexión en el extremo. (11) que presenta una superficie lateral exterior (12) del tramo de conexión, el manguito de regeneración (20) es cilíndrico hueco, encierra concéntricamente el tramo de conexión (11) al menos por secciones y presenta un cuerpo de manguito (21) y una superficie interior la superficie del manguito (22), el cuerpo del manguito (21) que tiene una inclusión de cuerpo de material duro (23), la zona de acoplamiento (30), la superficie lateral exterior (12) de la sección de conexión y la superficie lateral interior del manguito (22) están conectadas a una otro con bloqueo de material como acoplamiento híbrido mediante soldadura por fricción y de forma no positiva mediante ajuste por contracción. La invención se refiere además a un método de fabricación para dicha tubería de perforación de regeneración. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)
Description
DESCRIPCIÓN
Tubo de perforación de regeneración y procedimiento para su fabricación
La invención se refiere a un tubo de perforación regenerado, en particular para tubos de perforación acoplados por rosca, y a un procedimiento para la fabricación de un tubo de perforación de regeneración.
Los tubos de perforación para hacer agujeros en el suelo como tales se conocen por el estado de la técnica. Estas se configuran por lo general en varias partes y para ello presentan roscas de acoplamiento a las que se acoplan los tubos individuales en una secuencia axial para lograr profundidades de perforación o longitudes de perforación suficientes. En este caso existe el problema técnico de que los tubos de perforación están sometidos a una considerable solicitación abrasiva debido a la fricción de la envolvente contra el suelo circundante. Los tubos de perforación están configurados habitualmente de forma entallada de modo que el mayor arranque de material se produce en las denominadas cabezas, es decir, cerca de las roscas de acoplamiento. Esta zona también es decisiva para la medida del desgaste.
Para evitar la costosa sustitución de los tubos de perforación, generalmente se conoce reponer la pérdida de material abrasiva mediante la soldadura de recarga y fortalecer de nuevo los tubos de perforación.
Por ejemplo, el documento US 2004206726 A1 describe un procedimiento para reforzar piezas de conexión en tubos de perforación, en el que el material de un electrodo de relleno se funde y se aplica en un arco voltaico mediante un procedimiento de soldadura por recarga eléctrica bajo gas inerte.
Además, el documento DE 3533344 A1 describe un dispositivo y un procedimiento para aplicar una masa fundida que contiene partículas de material duro sobre un conector de tubo de perforación. En este caso, el polvo, que contiene material fusible y partículas de material duro, se aplica por medio de un dosificador y se funde por medio de un soplete. El documento US 4296973 A da a conocer un tubo de perforación con un manguito de desgaste soldado de dos piezas. Las soluciones descritas del estado de la técnica presentan el inconveniente de que se requieren medidas adicionales para conseguir un espesor de revestimiento uniforme y de que siempre hay que llegar a un compromiso entre las propiedades abrasivas y la soldabilidad del material de revestimiento. El objetivo de la invención es mostrar un tubo de perforación regenerado superando las desventajas del estado de la técnica que presente una alta resistencia abrasiva, se pueda elaborar a partir de tubos de perforación con diferentes grados de desgaste y se pueda fabricar de forma fiable y económica. Además, el objetivo de la invención es especificar un procedimiento para fabricar dicho tubo de perforación de regeneración.
El objetivo se consigue con respecto al tubo de perforación de regeneración mediante las características enumeradas en la reivindicación de patente 1 y con respecto al procedimiento mediante las características enumeradas en la reivindicación de patente 5. Perfeccionamientos preferidos se deducen de las reivindicaciones dependientes.
Con el tubo de perforación de regeneración según la invención se muestra una solución para proporcionar un tubo de perforación reacondicionado, en lo sucesivo denominado tubo de perforación de regeneración, a partir de un tubo de perforación desgastado. Como tubos de perforación de regeneración se deben entender todos los tubos de perforación para hacer agujeros en el suelo, en particular los tubos de perforación para agujeros verticales y los tubos de perforación para agujeros horizontales.
El tubo de perforación según la invención presenta como componentes básicos un cuerpo base de tubo de perforación, un manguito de regeneración y una zona de acoplamiento.
El cuerpo base de tubo de perforación está presente como tubo de perforación usado y presenta al menos una sección de conexión final. Por lo general, sin embargo, está presente respectivamente una sección de conexión en ambos extremos. El acoplamiento axial a otro tubo de perforación se realiza en la sección de conexión, de modo que las secciones de conexión de los tubos de perforación conectados están enfrentadas en el estado montado según lo previsto. Los tubos de perforación están configurados preferiblemente con un diámetro mayor en las secciones de conexión, de modo que se produce una forma básica entallada de dicho tubo de perforación.
El cuerpo base de tubo de perforación presenta una superficie envolvente exterior de sección de conexión en la sección de conexión final. A este respecto, se trata de la sección de la superficie envolvente exterior de tubo de perforación en la zona de la sección de conexión.
Según la invención, el tubo de perforación de regeneración también presenta un manguito de regeneración. El manguito de regeneración está configurado de forma cilíndrica hueca. En el sentido de la presente invención, como cilíndrico hueco no se entiende una categoría geométrica, sino una forma básica tubular, de modo que, por ejemplo, también se incluyen las conicidades de la envolvente interior y/o de la envolvente exterior.
El manguito de regeneración está dispuesto en una posición de montaje concéntricamente al eje longitudinal principal del cuerpo base de tubo de perforación y rodea concéntricamente la sección de conexión al menos por secciones. Según la invención, el manguito de regeneración presenta un cuerpo de manguito y una superficie envolvente interior de manguito.
En este caso, el cuerpo de manguito presenta una inclusión de cuerpo de material duro. En el presente caso, cualquier disposición de material duro en o sobre el manguito de regeneración se entiende como una inclusión de cuerpo de material duro. En particular, la inclusión de cuerpo de material duro puede consistir en varios cuerpos discretos como barras, esferas, prismas o similares con disposiciones definidas. Además, también se incluyen inclusiones irregulares en forma de gránulos o también revestimientos, por ejemplo, en la superficie envolvente exterior del manguito de regeneración. La inclusión de cuerpo duro puede estar hecha, en particular, de cerámica industrial de alta calidad, tal como, por ejemplo, carburo de silicio, carburo de wolframio, carburo de tántalo o compuestos de los mismos.
El tubo de perforación de regeneración según la invención se caracteriza además en particular porque la zona de acoplamiento conecta de forma plana la superficie envolvente exterior de sección de conexión y la superficie envolvente interior de manguito.
A este respecto, según la invención, la zona de acoplamiento está presente como un acoplamiento híbrido, por un lado, por adherencia de material por medio de un cordón de soldadura por fricción y, por otro lado, en arrastre de fuerza por medio de una contracción.
Esto se basa en el hecho de que el manguito de regeneración se empuja sobre la sección de conexión con un tamaño inferior. Para obtener un subdimensionado definido, está especialmente previsto girar el tubo de perforación desgastada en la sección de conexión hasta el diámetro adecuado girándola longitudinalmente. Mediante la torsión del manguito de regeneración y del cuerpo base de tubo de perforación se genera calor por medio de fricción en la superficie de contacto de presión circunferencial, que se mantiene por el tamaño inferior, entre la superficie envolvente interior de manguito y la superficie envolvente exterior de sección de conexión hasta que las superficies de los socios de fricción se fusionan. De este modo se genera el cordón de soldadura por fricción plano y, por tanto, la adherencia de material según la invención.
Además, el manguito de regeneración se calienta más que la sección de conexión porque el cuerpo base de tubo de perforación presenta por un lado allí una masa mayor y, por tanto, una mayor capacidad térmica que el manguito de regeneración y, por otro lado, el calor se disipa más rápidamente de esta sección por el cuerpo base de tubo de perforación. Preferentemente, esto se puede favorecer mediante un precalentamiento del manguito de regeneración y mediante un enfriamiento del cuerpo base de tubo de perforación. Como resultado del enfriamiento posterior y de la contracción térmica más fuerte del manguito de regeneración, este queda estirado sobre la circunferencia y proporciona así la unión por fuerza debida a la contracción.
La adherencia de material y la unión por fuerza forman conjuntamente el acoplamiento híbrido según la invención. La solución según la invención presenta en particular las siguientes ventajas:
El uso de un manguito de regeneración prefabricado permite utilizar un componente de la más alta calidad industrial, de modo que se puede conseguir una calidad de material especialmente elevada y una resistencia a la abrasión especialmente elevada, lo que sólo es posible en cierta medida por medio de la soldadura de recarga.
Al mismo tiempo, de este modo existe la ventaja de una alta fiabilidad del proceso y una calidad reproducible constante. En particular, es posible proporcionar inclusiones de material duro de alta calidad en el manguito de regeneración y lograr así una vida útil especialmente larga del tubo de perforación de regeneración.
También existe la ventaja de una producción económica, ya que se requiere menos tiempo para fabricar el acoplamiento híbrido que, por ejemplo, para una acumulación helicoidal y posiblemente incluso capa por capa de una capa de revestimiento mediante un procedimiento de soldadura de recarga.
Además, mediante el manguito de regeneración también se consigue un grosor definido de la adición de material durante el refuerzo sin medidas adicionales.
Además, una modularidad de la producción es posible en tanto que los manguitos de regeneración pueden fabricarse con gradaciones dimensionales normalizadas en términos de dimensiones interiores, en dimensiones exteriores y en la longitud. Además, se pueden proporcionar manguitos de regeneración con diferentes resistencias a la abrasión definibles en función de los requerimientos.
Ventajosamente, un manguito de regeneración desgastado también puede desmontarse más fácilmente mediante una separación en su circunferencia en caso de nuevo fortalecimiento eventual de un tubo de perforación de regeneración, ya que se puede anular el componente de unión por fuerza del acoplamiento híbrido según la invención.
Según un primer perfeccionamiento ventajoso, la inclusión de cuerpo de material duro está configurada como un cuerpo anular.
Mediante la configuración como cuerpo anular según este perfeccionamiento se consigue de forma ventajosa que el contacto abrasivo directo entre el suelo y el tubo de perforación de regeneración que rota en él se produzca esencialmente exclusivamente sobre una superficie de material duro, de modo que solo se realice una remoción de material muy pequeña. Además, así ventajosamente se evitan escalones y otros salientes en la superficie circunferencial, de modo que el cuerpo de material duro se solicita menos mecánicamente. A este respecto, el cuerpo anular puede presentar secciones moldeadas en su superficie envolvente interior y/o en las superficies anulares axiales, que crean un ajuste seguro y resistente a la torsión con el resto del cuerpo de manguito. También es posible prever varios cuerpos anulares de material duro en una secuencia axial.
Conforme a otro perfeccionamiento ventajoso adicional, el manguito de regeneración está configurado en varias partes.
Una configuración tal en varias piezas permite ventajosamente en particular alojar de forma fiable cuerpos de material duro, en particular aquellos con una geometría anular, e inmovilizarlos contra la torsión.
Según otro perfeccionamiento ventajoso, el tubo de perforación de regeneración se caracteriza porque el cuerpo base de tubo de perforación presenta otra sección de conexión final con otra superficie envolvente exterior de sección de conexión, porque el tubo de perforación de regeneración presenta otro manguito de regeneración y otra zona de acoplamiento, porque el otro manguito de regeneración está configurado de forma cilíndrica hueca y rodea concéntricamente la otra sección de conexión final al menos por secciones, y presenta otro cuerpo de manguito con otra superficie envolvente interior de manguito y otra inclusión de cuerpo de material duro, y porque la otra zona de acoplamiento conecta entre sí de forma plana la otra superficie envolvente exterior de sección de conexión y la otra superficie envolvente interior de manguito como otro acoplamiento híbrido por adherencia de material por medio de otro cordón de soldadura por fricción y por arrastre de fuerza por medio de otra contracción.
Según este perfeccionamiento ventajoso, el tubo de regeneración presenta un manguito de regeneración con un acoplamiento híbrido según la invención en sus dos extremos, en cada uno de los cuales se encuentran los puntos de conexión al respectivo otro tubo de perforación adyacente. En particular, por ejemplo, se puede disponer un pin roscado como medio de conexión en la sección de conexión final y un casquillo roscado como medio de conexión en la otra sección de conexión final. A este respecto, el manguito de regeneración y el otro manguito de regeneración están construidos preferiblemente de la misma manera y acoplados al cuerpo base de tubo de perforación. Pero, para aplicaciones especiales también es posible configurar los dos manguitos de regeneración de forma diferente. Esto puede ser útil, por ejemplo, en el caso de geometrías diferentes de los dos extremos o también en el caso de diferentes grados de desgaste.
El procedimiento según la invención presenta los siguientes pasos del procedimiento.
a) facilitación del manguito de regeneración,
b) producción de un sobredimensionamiento de la superficie envolvente exterior de sección de conexión del cuerpo base de tubo de perforación en relación con la superficie envolvente interior de manguito mediante giro, c) unión axial del manguito de regeneración en la sección de conexión final con expansión elástica del manguito de regeneración y producción de una presión superficial entre la superficie envolvente exterior de sección de conexión y la superficie envolvente interior de manguito,
d) torsión del cuerpo base de tubo de perforación con respecto al manguito de regeneración mientras se supera la fricción entre la superficie envolvente exterior de sección de conexión y la superficie envolvente interior de manguito y generación de calor hasta la formación de una fusión,
e) finalización de la torsión y enfriamiento del cuerpo base de tubo de perforación y del manguito de regeneración con solidificación de la fusión y formación del cordón de soldadura por fricción plano entre la superficie envolvente exterior de sección de conexión y la superficie envolvente interior de manguito,
f) enfriamiento adicional del manguito de regeneración con contracción térmica y formación de una conexión en arrastre de forma entre la superficie envolvente exterior de sección de conexión y la superficie envolvente interior de manguito como contracción.
El procedimiento de fabricación según la invención proporciona mediante los pasos del procedimiento descritos un acoplamiento híbrido a partir de una conexión por adherencia de material como conexión soldada por fricción - obtenida en particular mediante el paso del procedimiento e) - y a partir de una conexión en arrastre de fuerza como fricción estática - obtenida en particular mediante el paso del procedimiento f). Los contenidos de la descripción del tubo de perforación de regeneración también se aplican de manera correspondiente al mismo tiempo al procedimiento para su fabricación.
La invención se explica más en detalle como ejemplo de realización mediante la:
Fig. 1: vista lateral esquemática cortada parcialmente como fragmento.
En este caso, los mismos números de referencia en las distintas figuras se refieren a las mismas características o componentes. Los símbolos de referencia también se utilizan en la descripción si no están representados en la figura correspondiente.
La fig. 1 muestra un ejemplo de realización en una vista lateral esquemática cortada parcialmente.
El cuerpo base de tubo de perforación 10 presenta una sección de conexión final 11, que presenta un diámetro mayor respecto al resto del tubo. En el ejemplo de realización está presente un cuerpo base de tubo de perforación 10 con una longitud de aprox. 3 m. Las secciones de unión finales 11 presentan a este respecto una longitud de aprox. 25 cm y están formadas de una aleación de acero al cromo-molibdeno resistente a la abrasión. En la zona entre las secciones de conexión 11, el cuerpo base de tubo de perforación está fabricado con un acero de mayor elasticidad, por ejemplo, ST 52. La una sección de conexión 11 - representada aquí - presenta el pin roscado con una rosca exterior cónica en su extremo. La otra sección de conexión - no representada aquí - presenta el casquillo roscado con una rosca interior cónica. El pin roscado y el casquillo roscado se corresponden entre sí, de modo que el pin roscado puede enroscarse en el casquillo roscado del tubo de perforación que sigue axialmente.
La superficie envolvente de la sección de conexión 11 es la superficie envolvente exterior de sección de conexión 12, que está cubierta aquí predominantemente por el manguito de regeneración 20.
En el presente ejemplo de realización, el manguito de regeneración 20 está formado por un cuerpo de manguito de dos partes 21, que lleva la inclusión de cuerpo de material duro, que en este caso está hecho como un cuerpo anular de una cerámica industrial altamente resistente a la abrasión. Mediante el cuerpo de manguito de dos partes 21 se sujeta el cuerpo anular de forma segura en arrastre de forma y resistente a la torsión. Las dos partes del cuerpo de manguito se han conectado entre sí antes del acoplamiento del manguito de regeneración 20 al cuerpo base de tubo de perforación 10, de modo que el manguito de regeneración esté presente como un premontaje unitario. La superficie envolvente interior del manguito de regeneración 20 es la superficie envolvente interior de manguito 22.
Para producir el acoplamiento híbrido, la superficie envolvente de sección de conexión 12 se ha girado hasta un diámetro definido, de modo que está presente un ligero sobredimensionamiento en comparación con el diámetro de la superficie envolvente de manguito 21. El manguito de regeneración 20 se empuja sobre la sección de conexión final 11 con flexión elástica, de modo que estén enfrentadas la superficie envolvente de sección de conexión 12 en la zona cubierta y la superficie envolvente interior de manguito 22 en una presión superficial adecuada. El manguito de regeneración 20 y el cuerpo base de tubo de perforación se giran uno contra otro a gran velocidad, superando la resistencia a la fricción, por lo que debido a la fricción superficial se produce un fuerte calentamiento directamente en la superficie de los socios de fricción, lo que resulta en la formación de un cordón de soldadura por fricción plano entre las dos superficies envolventes 12, 22 y, por lo tanto, una conexión por adherencia de material. Además, mediante el enfriamiento posterior del manguito de regeneración 20 aumenta la presión superficial en las dos superficies laterales 12, 22 y proporciona así el segundo componente del acoplamiento híbrido.
Para una mejor representación, las relaciones de longitud y diámetro de la sección de conexión 11 y del manguito de regeneración 20 no se reproducen a escala en la fig. 1.
Referencias utilizadas
10 Cuerpo base de tubo de perforación
11 Sección de conexión final
12 Sección envolvente exterior de sección de conexión
13 Pin roscado
20 Manguito de regeneración
21 Cuerpo de manguito
22 Superficie envolvente interior de manguito
23 Inclusión de cuerpo de material duro
30 Zona de acoplamiento
Claims (5)
1. Tubo de perforación de regeneración,
que presenta un cuerpo base de tubo de perforación (10), un manguito de regeneración (20) y una zona de acoplamiento (30),
donde el cuerpo base de tubo de perforación (10) presenta al menos una sección de conexión final (11) que presenta una superficie envolvente exterior de sección de conexión (12),
donde el manguito de regeneración (20) está configurado de forma cilíndrica hueca, rodea concéntricamente la sección de conexión (11) al menos por secciones y presenta un cuerpo de manguito (21) y una superficie envolvente interior de manguito (22), donde el cuerpo de manguito (21) presenta una inclusión de cuerpo de material duro (23)
donde la zona de acoplamiento (30) conecta entre sí la superficie envolvente exterior de sección de conexión (12) y la superficie envolvente interior de manguito (22) de forma plana como acoplamiento híbrido por medio un cordón de soldadura por fricción por adherencia de material y por medio de una contracción en arrastre de fuerza.
2. Tubo de perforación de regeneración según la reivindicación 1,caracterizado porque
la inclusión de cuerpo de material duro (23) está configurada como un cuerpo anular.
3. Barra de perforación de regeneración según la reivindicación 2,caracterizada porque
el manguito de regeneración (20) está configurado en varias partes.
4. Tubo de perforación de regeneración según cualquiera de las reivindicaciones anteriores,caracterizadoporque
el cuerpo base de tubo de perforación (10) presenta otra sección de conexión final con otra superficie envolvente exterior de sección de conexión,
el tubo de perforación de regeneración presenta otro manguito de regeneración y otra zona de acoplamiento, el otro manguito de regeneración está configurado de forma cilíndrica hueca y rodea concéntricamente la otra sección de conexión final al menos por secciones, y presenta otro cuerpo de manguito con otra superficie interior de manguito y otra inclusión de cuerpo de material duro, y porque
la otra zona de acoplamiento conecta entre sí la otra superficie envolvente exterior de sección de conexión y la otra superficie envolvente interior de manguito de forma plana como otro acoplamiento híbrido por medio de otro cordón de soldadura por fricción por adherencia de material y por medio de otra contracción en arrastre de forma.
5. Procedimiento para la fabricación de un tubo de perforación de regeneración que está configurado según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, que presenta los siguientes pasos del procedimiento:
a) facilitación del manguito de regeneración (20),
b) producción de un sobredimensionamiento de la superficie envolvente exterior de sección de conexión (12) del cuerpo base de tubo de perforación (10) en relación con la superficie envolvente interior de manguito (22) mediante giro,
c) unión axial del manguito de regeneración (20) en la sección de conexión final (11) con expansión elástica del manguito de regeneración (20) y producción de una presión superficial entre la superficie envolvente exterior de sección de conexión (12) y la superficie envolvente interior de manguito (22),
d) torsión del cuerpo base de tubo de perforación (10) con respecto al manguito de regeneración (20) mientras se supera la fricción entre la superficie envolvente exterior de sección de conexión (12) y la superficie envolvente interior de manguito (22) y generación de calor hasta la formación de una fusión,
e) finalización de la torsión y enfriamiento del cuerpo base de tubo de perforación (10) y del manguito de regeneración (20) con solidificación de la fusión y formación del cordón de soldadura por fricción plano entre la superficie envolvente exterior de sección de conexión (12) y la superficie envolvente interior de manguito (22), f) enfriamiento adicional del manguito de regeneración (20) con contracción térmica y formación de una conexión en arrastre de forma entre la superficie envolvente exterior de sección de conexión (12) y la superficie envolvente interior de manguito (22) como contracción.
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