ITPC20150006A1 - Attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione - Google Patents

Description

Descrizione dell? invenzione avente per titolo:

?ATTREZZATURA PER LA MOVIMENTAZIONE DI ASTE DI PERFORAZIONE?

Il trovato concerne un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione in un impianto di perforazione e pi? nel dettaglio un'attrezzatura in grado di prelevare dette aste da un contenitore orizzontale a terra e di alimentarle verso una testa di perforazione. Secondo il trovato, l'attrezzatura ? inoltre atta a movimentare dette aste, in posizione verticale, per riporle o prelevarle da un magazzino di stoccaggio verticale.

Gli impianti di perforazione del suolo, tipicamente, comprendono una torre di perforazione o mast, montata su una sottostruttura basamento, la quale supporta una testa di perforazione mobile verticalmente.

Gli impianti noti in genere sono affiancati anche da un'attrezzatura atta a prelevare le aste di perforazione a livello del terreno, tipicamente in posizione orizzontale, e a sollevarle e ruotarle cos? da portarle verso la torre di perforazione dove sono collegate alla testa di perforazione.

US 8801356 B2 e US 4235566, ad esempio, illustrano attrezzature configurate per inclinare e traslare l'asta di perforazione portandone un'estremit? nella zona inferiore della torre di perforazione dove ? assicurata a un sistema di sollevamento che la porta in posizione sostanzialmente verticale.

Altre attrezzature, come quelle descritte in US 4547110, EP 0978628 A2 e US 8584773 B2, sono invece configurate per traslare l'asta da una posizione sostanzialmente orizzontale a una posizione verticale nella quale il proprio asse ? sostanzialmente allineato con l'asse del pozzo principale o di un pozzo ausiliario detto anche mouse hole.

Gli impianti di perforazione noti, inoltre, possono comprendere attrezzature atte a movimentare le aste, in posizione verticale, al di fuori del pozzo principale. Queste attrezzature sono utilizzate, ad esempio, per prelevare o riporre le aste in un magazzino di stoccaggio verticale, o rastrelliera, solitamente agganciato alla torre di perforazione, cos? che le aste poggino sul piano della sottostruttura di sostegno della torre di perforazione (set back), oppure posizionato a terra a fianco della torre di perforazione.

US 7331746 B2 e US 8584773 B2, illustrano impianti di perforazione noti nei quali tali attrezzature sono montate direttamente sulla torre di perforazione.

In questi impianti, il peso dell'attrezzatura e delle aste da movimentare grava quindi sulla torre di perforazione che deve, pertanto, essere opportunamente dimensionata per sostenere anche tali carichi.

EP 1158136 A2 e EP 0886033 A2 illustrano impianti di perforazione nei quali le attrezzature per movimentare le aste da o verso il magazzino di stoccaggio verticale comprendono una struttura separata dalla torre di perforazione a terra e appoggiata al suolo.

Tale struttura indipendente comporta, in genere, un incremento sensibile dei costi dell'impianto.

Caratteristica degli impianti di perforazione noti pi? recenti e di dimensioni medie o grandi, ? quella di prevedere in genere almeno una struttura del primo tipo, atta a portare le aste in verticale verso la testa di perforazione, e almeno un'attrezzatura del secondo tipo, atta a movimentare le aste di perforazione fra il pozzo e il magazzino di stoccaggio verticale.

Ci? comporta la necessit? di acquistare tali attrezzature, di trasportarle, solitamente parzialmente smontate, verso il sito dell'impianto di perforazione, e di completare l'installazione per rendere operativo l'impianto.

Considerate le dimensioni dei componenti o delle parti semi-assemblate tali attivit? richiedono un impiego di capitali e di manodopera rilevanti.

In questo contesto, ? scopo del presente trovato proporre un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione che superi gli inconvenienti della tecnica nota sopra citati.

Pi? in dettaglio, ? scopo del presente trovato proporre un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione che possa operare sia come attrezzatura per il prelievo delle aste da contenitori a terra, nei quali le aste sono stoccate in posizione orizzontale, sia come attrezzatura per la movimentazione di una o pi? aste collegate fra loro (in singolo, in doppio o in triplo) fra il pozzo principale e un magazzino di stoccaggio verticale.

Un altro scopo del presente trovato ? di proporre un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione che permetta di ridurre i tempi di caricamento e collegamento delle aste alla testa di perforazione.

Un altro scopo del presente trovato ? di proporre un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione provvista di una struttura autonoma che non grava sull'impianto di perforazione.

Ulteriore scopo del presente trovato ? quello di mettere a disposizione un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione che possa essere impiegata presso torri di perforazione gi? esistenti senza richiedere sostanziali modifiche o adattamenti.

Oltre ai succitati scopi, ? scopo del presente trovato anche quello di mettere a disposizione un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione che non richieda operazioni di smontaggio o rimontaggio per il trasporto o per l'installazione presso l'impianto di perforazione.

Questi scopi sono raggiunti da un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione che comprende:

- un basamento;

- un braccio di ribaltamento collegato al basamento con la possibilit? di ruotare da una posizione abbassata nella quale ? sostanzialmente sovrapposto al basamento a una posizione sollevata nella quale ? sostanzialmente perpendicolare al suolo;

- primi mezzi attuatori atti a portare il braccio di ribaltamento dalla posizione abbassata a quella sollevata, e viceversa; e

- mezzi di presa, collegati al braccio di ribaltamento, mobili almeno lungo una direzione trasversale rispetto all'asse di sviluppo di detto braccio, detti mezzi di presa essendo atti ad afferrare o rilasciare almeno un'asta di perforazione.

Quando il braccio di ribaltamento ? nella posizione abbassata i mezzi di presa possono afferrare almeno un asta di perforazione (drill pipe), un asta pesante (drill collar) o un involucro di rivestimento (casing), prelevati da un contenitore a terra nel quale sono stoccati in posizione orizzontale.

Nel prosieguo della descrizione con le parole "asta" o "asta di perforazione" ci riferisce pi? genericamente a un corpo tubolare quale ad esempio uno di quelli sopra citati.

Sollevando il braccio, il cui mezzo di presa trattiene almeno un asta, quest'ultima pu? essere portata verso il centro pozzo oppure verso un magazzino verticale, come ad esempio una rastrelliera, nel quale le aste possono essere stoccate in posizione verticale.

A tal proposito, secondo il trovato, il braccio di ribaltamento comprende una prima porzione, incernierata ad una prima estremit? al basamento, e almeno una seconda porzione ruotabile rispetto alla prima porzione attorno a detto asse di sviluppo del braccio di ribaltamento.

I mezzi di presa, collegati a detta seconda porzione del braccio di ribaltamento, possono quindi essere ruotati in maniera da affacciarsi selettivamente verso il magazzino o verso il centro pozzo per afferrare o per rilasciare una o pi? aste di perforazione.

L'attrezzatura, secondo il trovato, pu? quindi operare sia come attrezzatura per il prelievo e il sollevamento da terra delle aste di perforazione verso il centro del pozzo o la testa di perforazione, sia come attrezzatura per rimuovere le aste di perforazione dalla testa di perforazione e stoccarle nel magazzino verticale o viceversa.

In un aspetto preferito del trovato, i mezzi di presa sono mobili anche lungo una direzione sostanzialmente parallela all'asse di sviluppo del braccio ribaltante. Ci? permette di traslare le aste verso il basso o verso l'alto quando sono afferrate in posizione verticale. Questa traslazione consente di compiere in maniera agevole le operazioni di collegamento dell'asta alla testa di perforazione e/o ad altre aste agganciate alla testa di perforazione.

Secondo un altro aspetto preferito del trovato, i mezzi di presa possono essere supportanti da un montante collegato alla seconda porzione del braccio di ribaltamento per mezzo di una coppia di bracci trasversali. I bracci trasversali sono incernierati a una loro estremit? alla seconda porzione del braccio di ribaltamento e all'estremit? opposta a detto montante.

I bracci trasversali, il montante e la seconda porzione del braccio di ribaltamento formano quindi un quadrilatero articolato, e pi? preferibilmente un parallelogramma articolato.

Lo spostamento del montante in avvicinamento o in allontanamento dalla seconda porzione del braccio ribaltante ? operata da secondi mezzi attuatori atti a porre in rotazione, direttamente o indirettamente, i bracci trasversali.

Grazie a questa configurazione, i mezzi di presa sono spostabili da una posizione retratta nella quale sono avvicinati al braccio di ribaltamento a una posizione estesa nella quale possono operare in corrispondenza del centro pozzo dell'impianto oppure all'interno del magazzino verticale per prelevare o depositare le aste di perforazione.

Tale configurazione, inoltre, risulta particolarmente utile per ridurre l'ingombro dell'attrezzatura nella posizione di trasporto. Difatti il sistema del tipo a quadrilatero permette al montante di essere adagiato a ridosso del braccio di ribaltamento, quando questo ? nella posizione abbassata, limitando l'altezza totale dell'attrezzatura.

Quando il braccio di ribaltamento ? sollevato, la componente di spostamento verticale dei bracci trasversali, permette all'attrezzatura di portare l'asta dal livello del suolo sino al piano di appoggio della torre di perforazione, collocato ad un'altezza dal suolo compresa, in genere, fra 7 e 10 metri.

Secondo il trovato, i bracci trasversali possono essere ruotati in entrambe le direzioni rispetto al braccio di ribaltamento. Grazie a ci?, nella posizione di trasporto, il montante non sporge oltre la sagoma del braccio di ribaltamento limitando anche la lunghezza dell'attrezzatura nella posizione di trasporto.

Questa configurazione dei bracci trasversali, inoltre, permette di posizionare l'attrezzatura molto vicina all'impianto di perforazione riducendo gli ingombri a terra.

In un altro aspetto del trovato, il montante pu? comprendere una prima porzione. Su detta prima porzione sono incernierati i bracci trasversali. Il montante pu? comprendere anche una seconda porzione scorrevole rispetto alla prima lungo una direzione sostanzialmente parallela all'asse di sviluppo del braccio di ribaltamento. I mezzi di presa sono portati da detta seconda porzione scorrevole.

La prima porzione e la seconda porzione hanno, ad esempio, sostanzialmente la medesima lunghezza e sono sovrapposte fra loro.

La seconda porzione, scorrendo sulla prima, pu? quindi traslare i mezzi di presa di un tratto pari quasi alla lunghezza del montante.

Ci? permette di limitare le dimensioni del montante garantendo comunque spostamenti sufficienti a serrare le aste in centro pozzo, quando collegate in doppio o in triplo, e a portarle all'interno del magazzino di stoccaggio verticale sul piano di lavoro (set back) della torre di perforazione oppure a terra.

In un altro aspetto del trovato, i secondi mezzi attuatori possono comprendere almeno un primo attuatore, asservito da un impianto idraulico. Detto attuatore ? preferibilmente collegato, da un lato, alla seconda porzione del braccio ribaltante e a un lato opposto, direttamente o indirettamente, ad almeno un braccio trasversale.

In un altro aspetto del trovato, i secondi mezzi attuatori possono comprendere inoltre almeno un secondo attuatore, che pu? essere alimentato da un accumulatore idraulico in pressione. Detto secondo attuatore, preferibilmente del tipo multistadio, pu? essere collegato, anch'esso, da un lato alla seconda porzione del braccio ribaltante e a un lato opposto, ad almeno un braccio trasversale.

L'utilizzo di un accumulatore idraulico, quale ad esempio una camera a volume variabile o simili, collegato direttamente all'attuatore, permette di semplificare l'impianto idraulico dell'attrezzatura e di ridurre la potenza necessaria per alimentare i mezzi di pompaggio del fluido idraulico.

In alternativa, anche detto secondo attuatore pu? essere alimentato dall'impianto idraulico.

Il posizionamento del secondo attuatore, inoltre, contribuisce a ridurre lo sforzo subito dai bracci trasversali quando, con il braccio di ribaltamento in posizione verticale, i bracci trasversali sono ruotatati verso l'alto da una posizione completamente abbassata.

L'utilizzo di un attuatore multistadio consente di limitarne la lunghezza nella posizione completamente retratta.

Detto secondo attuatore fornisce la spinta maggiore nella prima parte della corsa quando la geometria appiattita del quadrilatero richiede il massimo valore di spinta del primo attuatore per portare in rotazione i bracci trasversali.

In un altro aspetto del trovato, l'attrezzatura pu? comprendere almeno un primo braccio ausiliario incernierato sul basamento e almeno un secondo braccio ausiliario, una cui prima estremit? ? incernierata alla prima porzione del braccio di ribaltamento e una seconda estremit? opposta del secondo braccio ausiliario ? incernierata alla prima porzione del primo braccio ausiliario.

Secondo il trovato, i bracci ausiliari e la prima porzione del braccio di ribaltamento, insieme al basamento, formano un quadrilatero articolato e pi? nello specifico un parallelogramma articolato.

In un altro aspetto del trovato, i primi mezzi attuatori possono comprendere almeno un primo attuatore, asservito da un impianto idraulico. L'attuatore ? collegato da un lato al basamento, nelle vicinanze del punto di incernieramento del primo braccio ausiliario, e da un lato opposto al secondo braccio ausiliario.

La struttura cos? formata permette di rendere stabile il braccio di ribaltamento quando si trova nella posizione sollevata. La disposizione del primo attuatore, inoltre, massimizza la spinta esercitata consentendo, allo stesso tempo, di ruotare il braccio di ribaltamento sino alla posizione abbassata senza dover scollegare l'attuatore dal braccio ausiliario o dal basamento.

In un altro aspetto del trovato, i primi mezzi attuatori possono comprendere, inoltre, almeno un secondo attuatore collegato da un lato al basamento e dal lato opposto alla prima porzione del braccio di ribaltamento. Preferibilmente detto secondo attuatore ? del tipo multistadio e pu? essere alimentato da un accumulatore idraulico in pressione.

Anche in questo caso, la funzione di tale attuatore ? quella di fornire una spinta aggiuntiva a quella del primo attuatore quando il braccio di ribaltamento si trova nella posizione abbassata, vale a dire quando la geometria del quadrilatero richiede la maggiore spinta per il sollevamento del braccio.

A tale scopo, in una variante preferita, i primi mezzi attuatori comprendono anche un terzo attuatore, uguale al precedente, collegato da un lato al basamento e dal lato opposto al primo braccio ausiliario.

Secondo un altro aspetto del trovato, i primi mezzi attuatori comprendono anche un quarto attuatore collegato da un lato a un'estremit? del primo braccio ausiliario e da un lato opposto alla seconda porzione del braccio di ribaltamento.

Questo attuatore contribuisce sia a rendere stabile il braccio di ribaltamento durante lo spostamento dei mezzi di presa con l'asta di perforazione afferrata in verticale, sia a limitare lo sforzo flessionale nella zona di congiunzione fra la prima porzione e la seconda porzione del braccio di ribaltamento.

Secondo un altro aspetto del trovato, i mezzi di presa sono configurati per ruotare rispetto a un asse parallelo all'asse di sviluppo del braccio di ribaltamento. Tale rotazione permette, ad esempio, un pi? agevole prelievo dell'asta di perforazione dal contenitore a terra, oppure per permettere il prelievo e il sollevamento di pi? aste contemporaneamente quando i mezzi di presa sono configurati a tale scopo.

Ulteriori caratteristiche e vantaggi del presente trovato appariranno maggiormente chiari dalla descrizione di un esempio di realizzazione preferita, ma non esclusiva, di un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione, come illustrata nelle figure allegate in cui:

- la figura 1 ? una vista prospettica dell'attrezzatura in una posizione operativa;

- la figura 2 ? una vista laterale dell'attrezzatura nella posizione di trasporto;

- le figura 3a e 3b sono rispettivamente una vista frontale e una vista prospettica dei mezzi di presa dell'asta di perforazione;

- la figura 4 ? una vista frontale dell'attrezzatura nella posizione di prelievo di un asta di perforazione da un contenitore a terra;

- le figure da 5 a 8 sono altrettante viste laterali dell'attrezzatura durante il sollevamento di un asta di perforazione;

- le figure 9 ? 10 sono rispettivamente una vista laterale e una vista dall'alto dell'attrezzatura durante la fase di collegamento o rimozione di una coppia di aste di perforazione, in doppio, dalla testa di perforazione;

- le figure 11 e 12 sono rispettivamente una vista laterale e una vista dall'alto dell'attrezzatura durante la fase di prelievo o deposito di una coppia di aste di perforazione, in doppio, in un magazzino di stoccaggio verticale.

Con riferimento alle figure 1 e 2, con il numero 1 ? indicata nel complesso l'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione (drill pipe). L'attrezzatura, secondo il trovato, ? atta manovrare aste utilizzate in impianti di perforazione del suolo o simili.

Pi? in generale, l'attrezzatura ? configurata per afferrare e movimentare corpi cilindrici tubolari quali ad esempio aste pesanti (drill collar) oppure gli involucri (casing) che sono calati nel foro del pozzo e stabilizzati con gettate di cemento.

L'attrezzatura ? sostenuta da un basamento 10 atto a essere poggiato sul suolo di fronte alla torre (mast) di un impianto di perforazione (non illustrato).

Il basamento 10 comprende un intelaiatura sostanzialmente quadrilatera con due spalle 11, 12, affiancate e parallele fra loro, unite da almeno una coppia di traverse 13, 14.

Il basamento pu? inoltre essere fornito di supporti estensibili 15 che permettono di stabilizzare l'attrezzatura su suoli accidentati ma anche di facilitare le operazioni di carico e scarico della stessa dal piano di carico di un rimorchio.

Vantaggiosamente, detti supporti estensibili 15 sono collegati da elementi a cerniera 18 che, quando il basamento ? sollevato da terra, permettono leggeri spostamenti laterali o longitudinali dell'attrezzatura per facilitarne il posizionamento rispetto all'asse del pozzo di perforazione.

Al basamento 10 ? collegato un braccio di ribaltamento, indicato nel complesso con 20, che si estende lungo un asse di sviluppo principale X.

Pi? in dettaglio, il braccio di ribaltamento 20 ? incernierato a un'estremit? del basamento 10 cos? da poter ruotare da una posizione abbassata nella quale ? sostanzialmente sovrapposto al basamento (fig. 2) a una posizione sollevata nella quale ? sostanzialmente perpendicolare al suolo (fig. 1).

Il braccio di ribaltamento 20 comprende una prima porzione 21, nella parte inferiore, che pu? ruotare rispetto al basamento 10.

Nella variante illustrata, detta porzione inferiore 21 comprende due bracci 21a, 21b incernierati all'estremit? inferiore sul basamento, rispettivamente sulle spalle 11, 12, che si congiungono nella parte superiore formando un elemento a forma di forcella.

Secondo il trovato, il braccio di ribaltamento comprende una seconda porzione 22 che si estende oltre la prima porzione 21 e che ? collegata a quest'ultima in modo da poter ruotare attorno all'asse di sviluppo X del braccio 20.

Secondo una variante preferita, la prima porzione 21 e la seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento sono collegate fra loro per mezzo di una ralla 23 o di un mezzo di congiunzione equivalente.

La rotazione della seconda porzione 22 ? impartita da mezzi motori, non illustrati, quali ad esempio un motore idraulico o elettrico.

Preferibilmente, detto motore ? alloggiato all'interno del braccio di ribaltamento 20, ad esempio nella seconda porzione, cos? da non intralciare o limitare la rotazione di detta seconda porzione 22.

Il moto, dal motore, pu? essere trasmesso attraverso ingranaggi, rotismi epicicloidali o simili.

In alternativa, se il motore ? un motore elettrico ? possibile vincolare direttamente il rotore e lo statore rispettivamente sulla prima porzione e sulla seconda porzione o viceversa.

La seconda porzione 22, preferibilmente ha un profilo circolare cos? da permettere un'agevole applicazione di supporti ruotabili, descritti meglio nel seguito.

L'arco di rotazione della seconda porzione 22 ? preferibilmente di almeno 180? e pi? preferibilmente di almeno 240?.

Tale rotazione permette ai mezzi di presa di muovere le aste nella posizione verticale dal centro del pozzo agli alloggiamenti del magazzino verticale, come sar? descritto meglio nel seguito.

In una variante non illustrata, il braccio di ribaltamento 20 pu? comprende anche dei puntoni stabilizzatori, estensibili lateralmente dalla prima porzione, sino a raggiungere il suolo, per sopportare il carico delle aste sollevate che altrimenti, quando i mezzi di presa sono ruotati lateralmente rispetto alla seconda porzione, graverebbe principalmente sui punti di incernieramento della prima porzione del braccio di ribaltamento.

Secondo una variante preferita del trovato, il braccio di ribaltamento ? collegato a bracci ausiliari 30, 31 formando con essi un cinematismo a quadrilatero articolato.

Nel dettaglio, un primo braccio ausiliario 30 ? incernierato sul basamento 10; un secondo braccio ausiliario 31 ? incernierato ad un'estremit? a detto primo braccio ausiliario 30 e ad un'estremit? opposta alla prima porzione 21 del braccio di ribaltamento 20.

Preferibilmente, per conferire maggiore stabilit? all'attrezzatura sono previsti un terzo braccio ausiliario 32 e un quarto braccio ausiliario 33 rispettivamente affiancati e allineati con il primo e il secondo braccio ausiliario.

Detto terzo braccio 32 e detto quarto braccio ausiliario 33 possono essere uniti rispettivamente al primo e a al secondo braccio ausiliario mediante elementi trasversali cos? da agire come un unico elemento rigido.

In questa configurazione il primo 30 e il secondo 31 braccio sono quindi compresi fra il braccio 21a della prima porzione del braccio di ribaltamento 20 e la spalla 11 del basamento 10, mentre il terzo 32 e il quarto braccio 33 sono compresi fra il braccio 21b della prima porzione del braccio di ribaltamento e la spalla opposta 12 del basamento 10.

La rotazione del braccio di ribaltamento 20 dalla posizione abbassata alla posizione sollevata, e viceversa, ? operata per mezzo di primi mezzi attuatori 40.

In una variante preferita, i primi mezzi attuatori comprendono almeno un primo attuatore 41 collegato da un lato al basamento 10 e dal lato opposto al secondo braccio ausiliario 31. Preferibilmente un altro attuatore 42, affiancato e allineato con il primo attuatore 41 ? collegato da un lato al basamento 10 e dal lato opposto al quarto braccio ausiliario 33. Quando presente, il secondo attuatore 42 ? comandato in maniera da spostarsi in modo simultaneo e coordinato con il primo attuatore 41, i due agendo quindi come un unico attuatore.

Detto primo attuatore 41 e detto ulteriore attuatore 42 sono preferibilmente attuatori idraulici alimentati da un impianto idraulico esterno, non illustrato nelle figure.

Vantaggiosamente, secondo il trovato, i primi mezzi attuatori comprendono anche almeno un secondo attuatore multistadio 43 collegato da un lato al basamento 10, vicino al punto di incernieramento del primo braccio ausiliario 30, e dal lato opposto alla prima porzione 21 del braccio di ribaltamento 20.

Preferibilmente un terzo attuatore 44 multistadio ? collegato da un lato al basamento 10, in un punto pi? arretrato rispetto al secondo attuatore, e dal lato opposto al primo braccio ausiliario 30, o al terzo braccio ausiliario 32 o ad entrambi.

L'adozione di attuatori multistadio permette al braccio di ribaltamento e ai bracci ausiliari di ruotare sino a sovrapporsi nella posizione abbassata, cos? da ridurre l'altezza complessiva dell'attrezzatura durante il trasporto, come visibile in figura 2.

Vantaggiosamente, secondo il trovato, il secondo e il terzo attuatore 43, 44 sono attuatori idraulici collegabili ad un accumulatore idraulico, non illustrato nelle figure, tipicamente indipendente dall'impianto idraulico dell'attrezzatura.

L'accumulatore, ad esempio, pu? essere del tipo comprendente un involucro rigido che definisce al suo interno due camere di volume variabile riempite rispettivamente con un fluido idraulico e con un gas che funge da elemento di spinta per detto fluido idraulico.

Questi attuatori sono ben noti al tecnico del settore e non saranno descritti maggiormente nel dettaglio.

Nella prima parte della corsa di estensione gli attuatori forniscono quindi la spinta massima, che si somma a quella del primo attuatore, nella condizione pi? gravosa, vale a dire quando il braccio di ribaltamento 20 ? sostanzialmente ripiegato sul basamento 10.

Durante la risalita del braccio di ribaltamento, la spinta del secondo e del terzo attuatore 43, 44 cala gradualmente cos? come cala la forza che deve essere esercitata dal primo e secondo attuatore 41, 42.

Alla stessa maniera, i due attuatori multistadio fungono da smorzatori durante la discesa del braccio di ribaltamento 20 verso la posizione abbassata, ricaricando cos? l'accumulatore idraulico.

In questo modo ? possibile limitare sia le dimensioni del primo e secondo attuatore 41, 42, sia la potenza massima dei mezzi di pompaggio atti a fornire il fluido idraulico a detti attuatori (sino a valori di oltre il 50% in meno).

Per rendere il braccio di ribaltamento 20 pi? stabile durante la manovra delle aste, un ulteriore attuatore 45 ? collegato da un lato ad un'estremit? del primo braccio ausiliario e dal lato opposto alla seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento 20.

Per consentire la rotazione della seconda porzione 22 attorno all'asse X, detto quarto attuatore 45 ? collegato alla seconda porzione 22, per mezzo di un collare 46 all'interno del quale detta porzione 22 pu? ruotare liberamente.

Nella variante illustrata, un ulteriore attuatore 47, affiancato al quarto attuatore, ? collegato da un lato al quarto braccio ausiliario 33 e dal lato opposto a detto collare 46.

I due attuatori 45, 47 lavorando in modo simultaneo, forniscono una spinta bilanciata al collare 46 evitando che lo stesso possa ruotare sulla seconda porzione 22 durante il sollevamento del braccio di ribaltamento 20.

Il quarto attuatore 45 e l'ulteriore attuatore 47 sono preferibilmente attuatori multistadio collegati all'impianto idraulico o, in alternativa, ad un accumulatore idraulico.

Secondo il trovato, le aste di perforazione R sono afferrate da mezzi di presa, indicati nel complesso con 50, collegati alla seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento 20.

Pi? in dettaglio, detti mezzi di presa sono supportati da un montante 60 collegato alla seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento per mezzo di una coppia di bracci trasversali 61, 62, con i quali forma una struttura a quadrilatero articolato.

Detti bracci trasversali 61, 62 sono incernierati a un'estremit? alla seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento 20 e all'estremit? opposta al montante 60.

La rotazione dei bracci trasversali provoca una traslazione dei mezzi di presa 50, in un piano parallelo alla seconda porzione del braccio di ribaltamento 20, con una traiettoria curva avente una componente di spostamento trasversale e una componente di spostamento parallela rispetto a detta seconda porzione 22.

Tale rotazione ? impartita da secondi mezzi attuatori, indicati nel complesso con 70.

Secondo una variante preferita del trovato, detti secondi mezzi attuatori 70 comprendono almeno un primo attuatore 71, asservito dall'impianto idraulico, collegato da un lato alla seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento 20 e da un lato opposto, indirettamente, ad almeno un braccio trasversale 61, 62.

Pi? in dettaglio, i bracci trasversali 61, 62 sono collegati fra loro da almeno un'asta intermedia 63. L'asta intermedia 63 ? incernierata sui due bracci 61, 62 in maniera che la distanza fra i suoi punti di incernieramento sia uguale alla distanza fra i punti di incernieramento dei due bracci trasversali 61, 62 sul montante 60.

L'asta intermedia 63 non aggiunge quindi gradi di vincolo alla struttura a quadrilatero articolato, permettendo ancora la rotazione dei bracci trasversali.

Il primo attuatore 71 ? preferibilmente collegato a detta asta intermedia 63.

Il primo attuatore 71, preferibilmente, ? vincolato alla seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento 20 per mezzo di almeno un collare 72, ed eventualmente da un ulteriore collare 73 resi solidali a detta seconda porzione 22.

Nella variante illustrata un ulteriore attuatore 74, uguale al primo attuatore 71, insiste sull'asta intermedia 63. In questo caso i due attuatori 71 e 74 sono controllati in maniera da agire simultaneamente come se fossero un unico attuatore.

Preferibilmente, un ulteriore attuatore 76, o una coppia di attuatori, ? interposto fra l'estremit? del primo braccio trasversale 61 e il montante 60.

L'estensione di detto attuatore 76 permette al montante 60 di essere inclinato rispetto all'asse di sviluppo X del braccio di ribaltamento 20.

Tale inclinazione ? utile, ad esempio, quando l'attrezzatura deve collocare le aste nel magazzino verticale nel quale dette aste sono appoggiate a terra o sul set back e mantenute leggermente inclinate cos? da ricevere sostegno laterale da elementi di supporto del magazzino o da altre aste adiacenti.

Secondo il trovato, i secondi mezzi attuatori possono comprendere anche un secondo attuatore multistadio 75, preferibilmente collegato a un accumulatore idraulico in pressione (non illustrato).

Anche in questo caso, la funzione del secondo attuatore 75 ? quella di fornire un spinta aggiuntiva principalmente nella prima parte della corsa di rotazione dei bracci trasversali, quando il montante ? sostanzialmente a ridosso del braccio di ribaltamento 20.

Secondo il trovato, i mezzi di presa 50 sono mobili lungo una direzione sostanzialmente parallela all'asse di sviluppo X del braccio di ribaltamento.

Tale movimento ? permesso dalla conformazione del montante 60 che comprende una prima porzione 60a collegata ai bracci trasversali 61, 62 e una seconda porzione 60b, scorrevole rispetto alla prima, sulla quale sono montati i mezzi di presa 50.

Nella variante illustrata, la prima porzione 60a e la seconda porzione 60b del montante comprendono dei profilati scatolari o aperti conformati in maniera da poter scorrere l'uno rispetto all'altro.

La traslazione della seconda porzione 60b ? operata, ad esempio, per mezzo di un attuatore idraulico tipicamente racchiuso fra i due profilati.

Secondo tale variante, lo spostamento della seconda porzione rispetto alla prima pu? avvenire solamente in una direzione.

In una variante alternativa, non illustrata, la seconda porzione 60b ? mossa da un motore, solitamente idraulico o elettrico, per mezzo di una cremagliera o simili che ne consente la traslazione in entrambe le direzioni.

Preferibilmente le due porzioni del montante 60a, 60b hanno sostanzialmente la medesima lunghezza. In questo modo la seconda porzione 60b pu? compiere una corsa di una lunghezza pari a circa al 60-80% della lunghezza del montante garantendo ai mezzi di presa un raggio di azione piuttosto ampio.

Con riferimento alla figura 3, sono illustrati pi? nel dettaglio i mezzi di presa 50.

Secondo il trovato, i mezzi di presa 50 comprendono almeno una prima coppia di elementi a pinza 51. Detti elementi a pinza sono collegati al montante 60 e pi? precisamente alla seconda porzione 60b. La distanza fra gli elementi a pinza ? compresa fra circa 7 metri e 10 metri.

Tale distanza ?, di preferenza, fissa.

Ciascun elemento a pinza 51 comprende una coppia di ganasce 52, incernierate in un punto di rotazione comune 52b, con la possibilit? di ruotare fra loro.

Le ganasce 52 sono sostenute da un supporto, indicato nel complesso con 53, collegato alla seconda porzione 60b del montante.

Pi? nel dettaglio, il supporto 53 comprende una porzione fissa 53a fissata alla seconda porzione 60b del montante 60, e una porzione mobile 53b collegata alla porzione fissa 53a con la possibilit? di ruotare attorno al punto di rotazione 52b.

Secondo il trovato, la porzione mobile 53b pu? ruotare lungo un arco di almeno 90?. Questa rotazione movimento permette alle ganasce di muoversi da una posizione di carico, nella quale possono afferrare un asta di perforazione R da un contenitore a terra, a una posizione di presa che mantengono durante il sollevamento dell'asta di perforazione e la sua movimentazione in verticale fra la testa di perforazione e il magazzino di stoccaggio verticale.

Nella variante illustrata, la porzione mobile 53b del supporto comprende una coppia di ali 54a, 54b fra le quali sono parzialmente alloggiate le ganasce 52.

Preferibilmente le ganasce 52 sono configurate per poter afferrare corpi cilindrici con un diametro compreso fra 23/8 e 20 pollici.

La rotazione che provoca l'apertura e la chiusura delle ganasce 52 ? comandata da un attuatore 52c interposto fra esse.

Detta rotazione ? guidata da una coppia di bielle 55 collegate a un'estremit? a ciascuna ganascia e all'estremit? opposta a un perno 56 scorrevole in un'asola 57 ricavata in ciascuna delle due ali 54a, 54b del supporto.

La rotazione della porzione mobile 53b del supporto ? operata da una coppia di attuatori 58 collegati da un lato alla porzione fissa 53a del supporto 53 e da un lato opposto a una delle due ganasce 52.

Vantaggiosamente, la seconda porzione mobile 53b del supporto ? fornita di un elemento di battuta, indicato nel complesso con 54c, che definisce un piano di arresto PA della porzione mobile 53b contro alla seconda porzione del montante.

Ulteriori mezzi di bloccaggio 58b, possono essere previsti per bloccare la rotazione della porzione mobile 53b del supporto 53 quando le ganasce devono essere aperte o chiuse nella posizione di presa o, eventualmente, nella posizione di carico.

Questa configurazione dei mezzi di presa garantisce che durante l'apertura o la chiusura delle ganasce 52, l'asse di simmetria G delle ganasce sia sempre perpendicolare al piano di arresto PA della porzione mobile 53b del supporto.

Ci? avviene sia quando la porzione mobile 53b ? vincolata alla rotazione rispetto al montante, sia quando la stessa ? lasciata libera di ruotare, come ad esempio quando le ganasce sono aperte e chiuse nella posizione di carico delle aste di perforazione.

In questo modo, quando i mezzi di presa operano in corrispondenza del centro pozzo ? sufficiente controllare il corretto posizionamento angolare della seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento 20, per far si che le ganasce 52 rilascino le aste esattamente nel centro pozzo o viceversa le afferrino in modo simultaneo e centrato.

Secondo il trovato, i mezzi di presa comprendono una seconda coppia di elementi a pinza 51' rispettivamente disposti affiancati rispettivamente agli elementi a pinza 51 e sostanzialmente identici ad essi.

In questa variante, i supporti 53 della prima coppia di elementi a pinza 51 e della seconda coppia di elementi a pinza 51' sono configurati per ruotare le rispettive ganasce in posizioni di carico diametralmente opposte cos? da poter operare, ciascuna coppia, con un rispettivo contenitore a fianco dell'attrezzatura.

Le fasi di lavoro dell'attrezzatura sono descritte nel seguito con riferimento alle figure da 4 a 12.

Nella figura 4 ? illustrata frontalmente l'attrezzatura 1 e una coppia di contenitori C, contenenti aste di perforazione R, collocati ai lati di detta attrezzatura.

L'attrezzatura ? nella posizione abbassata nella quale le aste R possono essere afferrate dagli elementi a pinza 51, 51' e sollevate dal braccio di ribaltamento 20.

Dei manipolatori 59, 59' collocati rispettivamente ai lati opposti dell'attrezzatura, provvedono a prelevare un asta R dal contenitore C e a portarla nella posizione di carico dove ? appoggiata su almeno un supporto 19 a V cos? da poter essere afferrata dagli elementi a pinza 51, 51'.

Nella figura 4 sono visibili due ganasce 52' ruotate lateralmente e aperte nella posizione di carico prima di afferrare un'asta R' e due ganasce 52 nella posizione di presa fra le quali ? afferrata un'ulteriore asta R.

Una volta afferrata l'asta, o le aste, il braccio di ribaltamento 20 ? sollevato dai primi mezzi attuatori sino a raggiungere una posizione sostanzialmente perpendicolare al suolo. La sequenza del sollevamento del braccio di ribaltamento ? illustrata nelle figure da 5 a 8.

Come si pu? vedere nelle figure, durante la rotazione del braccio di ribaltamento 20, anche i bracci trasversali 61, 62 sono ruotati dai secondo mezzi attuatori per allontanare il montante 60 dalla seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento cos? da portare l'asta R in corrispondenza dell'asse Z del pozzo di perforazione, o eventualmente di un pozzo ausiliario (fig. 8).

Contestualmente, la rotazione dei bracci trasversali 61, 62 causa il sollevamento del montante 60 che pu? quindi oltrepassare il piano di sostegno T della torre di perforazione (non illustrata).

In questa posizione, la seconda porzione 60b del montante 60 pu? essere traslata verso l'alto cos? da accoppiare l'asta R alla testa di perforazione oppure ad un'ulteriore asta gi? avvitata su detta testa di perforazione.

Vantaggiosamente, grazie all'adozione di mezzi di presa doppi, l'attrezzatura pu? prelevare contemporaneamente dai contenitori a terra due aste in modo che ad ogni ciclo di sollevamento dette due aste possono essere collegate in sequenza alla testa di perforazione e, successivamente, alle altre aste gi? inserite nel pozzo.

Nella medesima posizione, l'attrezzatura pu? essere utilizzata anche per prevelare un'asta, o pi? aste fra loro collegate, dalla testa di perforazione e depositarla in un magazzino di stoccaggio verticale.

Questa operazione ? eseguita quando, durante la perforazione, ? necessario estrarre tutte o parte delle aste gi? inserite nel pozzo per eseguire operazioni di manutenzione quali ad esempio la sostituzione dello scalpello (bit) o altri interventi.

In questi casi, le aste sono temporaneamente riposte in magazzini verticali collocati vicino a o a fianco della torre di perforazione.

Per velocizzare le operazioni di disaccoppiamento delle aste, le stesse sono estratte e separate a coppie (in doppio) o a gruppi di tre (in triplo), in funzione della loro lunghezza.

In figura 9 ? illustrata la fase di prelievo, dal centro pozzo, di una coppia di aste R unite per riporle in un magazzino verticale M.

Il magazzino M, tipicamente, comprende una o pi? rastrelliere con una pluralit? di alloggiamenti S disposti a raggiera nei quali possono essere inserite una pluralit? di aste R affiancate, come visibile in figura 10.

Il magazzino M ? preferibilmente agganciato direttamente alla torre di perforazione, cos? che le aste al suo interno possano appoggiare direttamente sul piano di lavoro T (set back). In alternativa le aste possono comunque appoggiare a terra; in questo caso le rastrelliere sono agganciate alla torre di perforazione ad un'altezza inferiore.

Dalla posizione di figura 8, la seconda porzione 60b del montate 60 ? fatta scorrere verso l'alto cos? da portare gli elementi a pinza 51, in una posizione nella quale possono afferrare le due aste R, in doppio, in maniera sicura e bilanciata come in figura 9.

Contestualmente, i bracci trasversali 61, 62 sono ruotati per sollevare il montante 60 e le aste R rispetto al piano di lavoro T.

La seconda porzione 22 del braccio di ribaltamento ? quindi ruotata attorno all'asse X per portare le aste R ad allinearsi con uno degli alloggiamenti S.

A questo punto, i bracci trasversali 61, 62 sono fatti ruotare cos? da traslare le aste R all'interno dell'alloggiamento scelto sino a raggiungere la posizione di rilascio alla profondit? desiderata.

Successivamente, la seconda porzione 60b del montante ? fatta scorrere assialmente verso il basso sino a quando dette aste R appoggiano nella parte inferiore del magazzino, vale a dire sul piano di lavoro T o a terra, come visibile nelle figure 11 e 12.

Durante questa fase, l'attuatore 76 pu? ruotare il montante 60 cos? da impartire alle aste R una lieve inclinazione che le permette di appoggiare lateralmente contro alle altre aste gi? nell'alloggiamento e di non capovolgersi al di fuori di quest'ultimo.

Tale inclinazione ? tipicamente compresa fra 2? e 5?. Come apparir? chiaro, l'attrezzatura secondo il trovato permette, da sola, di compiere tutte le operazioni di manovra delle aste di perforazione che si effettuano presso un impianto di perforazione.

Ci?, in particolare, ? dovuto alla disposizione dei vari bracci tali da formare due parallelogrammi articolati che possono lavorare su piani paralleli o secanti fra loro, grazie a un mezzo di rotazione interposto fra essi.

Tale conformazione, inoltre, permette di ridurre notevolmente le dimensioni dell'attrezzatura nella posizione richiusa che pu? quindi essere trasportata completamente montata eliminando, di fatto, la manodopera e i tempi necessari per il montaggio e l'installazione.

Oltre a ci?, la disposizione dei bracci trasversali permette ai mezzi di presa di portare le aste, in doppio o triplo, dal centro pozzo verso un magazzino verticale nel quale appoggiano a terra o sul set back.

L'attrezzatura, inoltre, essendo completamente indipendente dalla torre di perforazione pu? essere utilizzata anche in impianti esistenti senza richiedere modifiche degli stessi o, eventualmente, modifiche di lieve entit?.

Il trovato ? stato descritto a scopo illustrativo e non limitativo, secondo alcune forme preferite di attuazione. Il tecnico esperto del settore potr? trovare numerose altre forme di attuazione e varianti, tutte ricadenti nell'ambito di protezione delle rivendicazioni che seguono.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Un'attrezzatura per la movimentazione di aste di perforazione comprendente: - un basamento (10); - un braccio di ribaltamento (20) collegato al basamento (10) e con la possibilit? di ruotare da una posizione abbassata nella quale ? sostanzialmente sovrapposto al basamento a una posizione sollevata nella quale ? sostanzialmente perpendicolare al suolo; - primi mezzi attuatori (40) atti a portare il braccio di ribaltamento (20) dalla posizione abbassata a quella sollevata, e viceversa; - mezzi di presa (50), collegati al braccio di ribaltamento (20), mobili almeno lungo una direzione trasversale rispetto all'asse di sviluppo (X) del braccio di ribaltamento, detti mezzi di presa (50) essendo atti ad afferrare o rilasciare almeno un'asta di perforazione (R); caratterizzata dal fatto che detto braccio di ribaltamento (20) comprende una prima porzione (21), incernierata ad una prima estremit? al basamento (10), e almeno una seconda porzione (22) ruotabile rispetto alla prima porzione (21) attorno a detto asse di sviluppo (X), detti mezzi di presa (50) essendo collegati a detta seconda porzione (22) del braccio di ribaltamento (20).
2. 2. L'attrezzatura, secondo la rivendicazione 1, caratterizzata dal fatto che detti mezzi di presa (50) sono mobili lungo una direzione sostanzialmente parallela all'asse di sviluppo (X) del braccio ribaltante (20).
3. 3. L'attrezzatura, secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detti mezzi di presa sono supportati da un montante (60) collegato alla seconda porzione (22) del braccio di ribaltamento (20) per mezzo di una coppia di bracci trasversali (61, 62), incernierati a un'estremit? al braccio di ribaltamento e all'estremit? opposta a detto montante, i bracci trasversali (61, 62), il montante (60) e la seconda porzione (22) del braccio di ribaltamento formando un quadrilatero articolato, secondi mezzi attuatori (70) essendo previsti per portare in rotazione i bracci trasversali (61, 62) cos? da spostare il montante (60) in avvicinamento o in allontanamento dalla seconda porzione (22) del braccio ribaltante (20).
4. 4. L'attrezzatura, secondo la rivendicazione 3, caratterizzata dal fatto che detto montante (60) comprende una prima porzione (60a) sulla quale sono incernierati i bracci trasversali (61, 62) e una seconda porzione (60b) scorrevole rispetto alla prima lungo una direzione sostanzialmente parallela all'asse di sviluppo (X) del braccio di ribaltamento (20), i mezzi di presa (50) essendo portati da detta seconda porzione (60b) scorrevole.
5. 5. L'attrezzatura, secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzata dal fatto che detti secondi mezzi attuatori (70) comprendono almeno un primo attuatore (71, 74), asservito da un impianto idraulico, collegato da un lato alla seconda porzione (22) del braccio di ribaltamento (20) e da un lato opposto, direttamente o indirettamente, ad almeno un braccio trasversale (61, 62).
6. 6. L'attrezzatura, secondo la rivendicazione 5, caratterizzata dal fatto che detti secondi mezzi attuatori (70) comprendono almeno un secondo attuatore (75) multistadio, alimentato da un accumulatore idraulico in pressione, e collegato da un lato alla seconda porzione (22) del braccio di ribaltamento (20) e da un lato opposto, ad almeno un braccio trasversale (61).
7. 7. L'attrezzatura, secondo una qualsiasi delle rivendicazioni precedenti, caratterizzata dal fatto di comprendere almeno un primo braccio ausiliario (30, 32) incernierato sul basamento (10) e almeno un secondo braccio ausiliario (31, 33), una prima estremit? del secondo braccio ausiliario (31, 33) essendo incernierata alla prima porzione (21) del braccio di ribaltamento (20) e una seconda estremit? opposta del secondo braccio ausiliario (31, 33) essendo incernierata al primo braccio ausiliario (30, 32), i bracci ausiliari e la prima porzione del braccio di ribaltamento formando un quadrilatero articolato.
8. 8. L'attrezzatura, secondo la rivendicazione 7, caratterizzata dal fatto che i primi mezzi attuatori (40) comprendono almeno un primo attuatore (41, 42), asservito da un impianto idraulico, collegato da un lato al basamento (10) e da un lato opposto al secondo braccio ausiliario (31, 33).
9. 9. Attrezzatura, secondo la rivendicazione 8, caratterizzata dal fatto che detti primi mezzi attuatori (40) comprendono inoltre almeno un secondo attuatore (43) collegato da un lato al basamento (10) e dal lato opposto alla prima porzione (21) del braccio di ribaltamento (20), e almeno un terzo attuatore (44) collegato da un lato al basamento (10) e dal lato opposto al primo braccio ausiliario (30, 32), detto primo attuatore e detto secondo attuatore essendo attuatori multistadio alimentati da un accumulatore idraulico in pressione.
10. 10. L'attrezzatura, secondo la rivendicazione 8 o 9, caratterizzata dal fatto che detti primi mezzi attuatori (40) comprendono inoltre un quarto attuatore (45, 47) collegato da un lato a un'estremit? del primo braccio ausiliario (30, 32) e da un lato opposto alla seconda porzione (22) del braccio di ribaltamento (20).