HERRAMIENTA DE PERFORACIÓN EQUIPADA CON DISPOSICIÓN MEJORADA
DE ELEMENTO DE CORTE PARA REDUCIR DAÑO EN LA FRESA A TRAVÉS
DE CAMBIOS EN EL YACIMIENTO, MÉTODO DE DISEÑO DE LA MISMA Y PERFORACIÓN CON LA MISMA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere generalmente a la colocación de elementos de corte en una herramienta de perforación rotativa para su utilización en perforar yacimiento subterráneo u otros materiales duros dispuestos dentro de un yacimiento subterráneo, tales como sartas de varillaje de perforación, componentes de tubería de revestimiento, y similares. Más particularmente, la invención pertenece a la colocación de dos o más elementos de corte redundantes sobre una herramienta de perforación para contactar un cambio en las características del yacimiento entre diferentes regiones subterráneas entre un yacimiento y otra estructura dispuesta en el mismo, o entre dos estructuras dispuestas en un pozo de sondeo antes del contacto por otros elementos de corte dispuestos en el mismo. Convencionalmente, se conoce bien que elementos de corte localizados en las diferentes posiciones en una cara de una barrena de perforación rotativa pueden experimentar condiciones de carga muy diferente, diferentes características de desgaste, o ambas. Los efectos de la carga y el desgaste se han acomodado en barrenas de perforación
rotativas convencionales por variaciones en el tamaño del elemento de corte, la geometría y la configuración con relación al mismo. Sin embargo, procedimientos convencionales para la colocación del elemento de corte en una barrena de perforación rotativa con frecuencia no consideran los efectos y condiciones de los elementos de corte así como las fuerzas y momentos de torsión asociados con los mismos durante un encuentro inicial de una transición durante la perforación entre dos yacimientos subterráneos adyacentes que tiene por lo menos una característica diferente. Además, procedimientos convencionales para la colocación del elemento de corte en una barrena de perforación rotativa no han dirigido adecuadamente consideraciones de transiciones que ocurren cuando se perfora a través del equipo situado en el fondo de la perforación, tal como una zapata de revestimiento, el cemento que rodea la zapata de revestimiento, y el yacimiento bajo la misma. Varios procedimientos se han desarrollado para acomodar las condiciones de carga variadas que pueden presentarse en diferentes posiciones en una cara de la barrena de perforación rotativa. Por ejemplo, las Patentes Norteamericanas Nos. 6,021,859, 5,950,747, 5,787,022 y 5,605,198 para Tibbitts et al., respectivamente, de las cuales cada una es asignada al cesionario de la presente invención, describen la colocación selectiva de elementos de
corte de diseño diferente de interconexión de faceta superior de diamante a sustrato en diferentes ubicaciones en la cara de la barrena, para dirigir las condiciones de carga pronosticadas o esperadas diferentes. En un procedimiento convencional para mejorar el rendimiento de perforación de barrena de perforación rotativas, las Patentes Norteamericanas Nos. 6,164,394 y 6,564,886 para Mensa-Wilmot et al., en cada una describe barrenas de perforación rotativas que incluyen elementos de corte dispuestos en posiciones radiales sustancialmente idénticas donde el elemento de corte que precede rotacionalmente se orienta en un ángulo de inclinación posterior positivo, mientras el elemento de corte que sigue rotacionalmente se orienta en un ángulo de inclinación posterior negativo y muestra menos exposición que el elemento de corte que precede rotacionalmente. Similarmente, la Patente Norteamericana No. 5,549,171 para Mensa-Wilmot et al., describe una barrena de perforación rotativa, que incluye conjuntos de elementos de corte montados en la misma, donde cada conjunto de elementos de corte incluye por lo menos dos elementos de corte montados en diferentes alabes en generalmente la misma posición radial pero teniendo diferentes grados de inclinación posterior y exposición. Además, la Patente Norteamericana No. 4,429,755
para Williamson describe una barrena de perforación rotativa que incluye conjuntos sucesivos de elementos de corte, los elementos de corte de cada conjunto se disponen en radios iguales desde y desplazados sobre el eje de rotación de la barrena de perforación rotativa a través de arcos iguales, de tal manera que cada elemento de corte de un conjunto del mismo se pretende para trazar una trayectoria que solapa con las trayectorias de elementos de corte adyacentes de otro conjunto o conjuntos de elementos de corte. También la Patente Norteamericana 2002/0157869 Al para Glass et al . , describe una barrena de perforación de fresa fija, la cual se optimiza supuestamente para que los momentos de torsión de la fresa se distribuya uniformemente durante la perforación de roca homogénea y también en yacimientos de transición. Métodos que utilizan modelos de fuerza de perforación matemáticos predecibles también se describen. Las barrenas de perforación rotativas, y más específicamente las barrenas de fresa fija o "de arrastre", también se han diseñado convencionalmente como barrenas así llamadas "anti-inestabilidad rotacional" . Tales barrenas utilizan un vector de fuerza lateral o radial intencionalmente desequilibrado y orientado, normalmente generado por las fresas de la barrena, para provocar que un lado de la barrena configurado como un área de soporte
desprovista de la fresa alargada que comprende una o más plataformas de prueba para montarse continuamente contra la pared lateral del sondeo para evitar la incepción de "inestabilidad rotacional" de la barrena, un fenómeno bien reconocido donde la barrena cambia de rumbo alrededor de sondeo y contra la pared lateral en una dirección contraria a la dirección en la cual la barrena está haciéndose girar. La inestabilidad rotacional puede resultar en un pozo de sondeo de dimensión alargada (mayor calibre) y de forma no redonda y en daño a las fresas y la barrena misma. Las Patentes Norteamericanas Nos. 5,010,789 y 5,042,596 para Brett et al., describen barrenas de perforación anti-inestabilidad rotacional. Además, la Patente Norteamericana No. 5,873,422 para Hansen et al., asignada al cesionario de la presente invención, describe estructuras de soporte en una zona desprovista normalmente de la fresa para estabilizar la barrena de perforación. En un procedimiento adicional para estabilizar barrenas de perforación rotativas mientras se perfora, la colocación selectiva de los elementos de corte sobre una barrena de perforación rotativa puede crear muescas de estabilización, cortes sesgados o estrías. Tales configuraciones se pretenden para inhibir mecánicamente la vibración lateral, asumir que suficiente fuerza vertical o peso sobre la barrena se aplica a la barrena de perforación
rotativa . Por ejemplo, la Patente Norteamericana No. 4,932,484 para Warren et al., describe formar una muesca al colocar un elemento de corte desplazado de los otros elementos de corte colocados a lo largo de un perfil de elemento de corte. También, la Patente Norteamericana No. 5,607,024 para Keith et al., describe elementos de corte que tiene diferentes regiones de resistencia a la abrasión. Tal configuración se pretende para estabilizar lateralmente la barrena de perforación rotativa dentro del pozo de sondeo debido a que los elementos de corte se desgastan, pueden formarse muescas y estrías radialmente alternativas. Sin embargo, a pesar de los procedimientos convencionales antes mencionados para mejorar el rendimiento de la perforación de una barrena de perforación rotativa u otra herramienta de perforación al configurar la colocación o diseño de los elementos de corte en la misma, sigue existiendo una necesidad de aparatos y métodos mejorados para perforar con una barrena de perforación rotativa entre diferentes materiales o regiones de yacimiento con diferentes propiedades . La presente invención proporciona una herramienta de perforación, tal como una barrena de perforación rotativa, que incluye por lo menos dos elementos de corte sustancialmente redundantes que se colocan en la misma para
encontrar un cambio en por lo menos una característica física de materiales adyacentes que se perforan. Más específicamente, ejemplos de materiales adyacentes que se perforan pueden incluir un componente de tubería de revestimiento, cemento endurecido, y un yacimiento subterráneo, dos yacimientos subterráneos adyacentes, o dos regiones de un yacimiento subterráneo que tiene por lo menos una característica diferente. Por lo menos dos elementos de corte redundantes pueden dimensionarse, colocarse y configurarse sobre una herramienta de perforación para contactar o encontrar un cambio en por lo menos una característica de material antes de que otros elementos de corte encuentren la misma. Puesto de otra forma, por lo menos dos al elemento de corte redundante pueden colocarse en una ubicación anticipada de primer contacto de la herramienta de perforación con una superficie límite pronosticado. Tal configuración puede inhibir daño que puede presentarse si un elemento de corte sencillo fuera a encontrar el cambio en el material que se perfora. De este modo, como se utiliza en la presente, el término "redundante" quiere decir que por lo menos dos elementos de corte recorren sustancialmente la misma trayectoria de perforación helicoidal . La presente invención también comprende método para diseñar una herramienta de perforación, tal como una barrena de perforación rotativa. Específicamente, un perfil de
elemento de corte, un yacimiento subterráneo que va ha perforarse, y una trayectoria anticipada para perforar a través del yacimiento subterráneo puede seleccionarse. Además, por lo menos una superficie límite entre dos regiones de la estructura que va ha perforarse pueden pronosticarse. Una pluralidad de elementos de corte puede colocarse sobre el perfil que incluye colocar por lo menos dos elementos de corte redundantes de la pluralidad de elementos de corte que se colocan sobre el perfil del elemento de corte en una ubicación anticipada de primer contacto de la herramienta de perforación con la superficie límite pronosticada. La presente invención además abarca un método para operar una herramienta de perforación, tal como una barrena de perforación rotativa. Por consiguiente, una herramienta de perforación incluye una pluralidad de elementos de corte que puede proporcionarse, donde por lo menos dos elementos de corte son redundantes. Una superficie límite puede pronosticarse, donde la superficie de límite se define entre las dos regiones de empalme de un yacimiento subterráneo, las dos regiones de empalme tiene por lo menos una característica de perforación diferente. Además, una trayectoria de perforación puede determinarse, donde la trayectoria de perforación se orienta para colocar los elementos de corte redundantes en una ubicación anticipada de primer contacto de la herramienta de perforación con una superficie límite
pronosticada con la perforación generalmente a lo largo de la misma. También, la perforación puede presentarse en la superficie límite pronosticada generalmente a lo largo de la orientación de la trayectoria de perforación anticipada. En otro aspecto de la presente invención, se reconoce que encontrar un cambio en por lo menos una característica física de los materiales adyacentes que se perforan por los elementos de corte redundantes puede cambiar la magnitud del desequilibrio lateral o momento de torsión en la herramienta de perforación, lo cual puede afectar adversamente la estabilidad de la misma. Por lo tanto, la presente invención contempla que la magnitud de la fuerza lateral neta o el momento de torsión neto de los elementos de corte redundantes pueda reducirse o minimizarse durante la perforación entre regiones del material que se perfora que tiene características diferentes. En una modalidad, los elementos de corte redundantes pueden dimensionarse y configurarse para generar fuerzas laterales individuales que se anulan sustancialmente en combinación entre sí . Alternativamente, los elementos de corte redundantes pueden dimensionarse y configurarse para generar fuerzas laterales individuales que relativamente tienen pequeña magnitud con relación a la magnitud de la fuerza lateral neta producida por lo otros elementos de corte dispuestos sobre una herramienta de perforación. En aun una modalidad adicional,
una dirección neta de la fuerza de desequilibrio de la pluralidad de elementos de corte en la región puede estar dentro de +70° de una dirección de desequilibrio neta de la barrena de perforación (es decir, todos los elementos de corte) cuando se perfora un yacimiento homogéneo. La presente invención proporciona una herramienta de perforación, tal como una barrena de perforación rotativa, que incluye un perfil que tiene una pluralidad de elementos de corte dispuestos en el mismo, en donde por lo menos una porción del perfil se estructura para provocar el contacto inicial entre la pluralidad de elementos de corte colocados en el mismo y una superficie límite pronosticada de un yacimiento subterráneo. También, un método para diseñar una herramienta de perforación abarcada por la presente invención incluye seleccionar un perfil de elemento de corte y seleccionar un yacimiento subterráneo que va a perforarse. Adicionalmente, una trayectoria de perforación anticipada para perforar a través del yacimiento subterráneo puede seleccionarse y una superficie límite entre dos regiones de yacimiento subterráneo pueden pronosticarse, donde las dos regiones muestran por lo menos una característica de perforación diferente. Una pluralidad de elementos de corte puede colocarse dentro de la región del perfil y la pluralidad de elementos de corte dentro de la región pueden colocarse en
una ubicación anticipada del primer contacto de la herramienta de perforación con la superficie límite pronosticada . En otro aspecto de la presente invención, un método para operar una herramienta de perforación se describe. Particularmente, una herramienta de perforación que incluye una pluralidad de elementos de corte dentro de una región de un perfil de la herramienta de perforación puede proporcionarse. También, una superficie límite definida entre las dos regiones de empalme de un yacimiento subterráneo pueden pronosticarse, las dos regiones de empalme tienen por lo menos una característica de perforación diferente. Además, puede determinarse una trayectoria de perforación, la trayectoria de perforación orientada para colocar los elementos de corte redundantes en una ubicación anticipada del primer contacto de la herramienta de perforación con una superficie límite pronosticada con la perforación generalmente a lo largo de la misma. Adicionalmente, una pluralidad de elementos de corte puede colocarse dentro de la región del perfil en una ubicación anticipada del primer contacto de la herramienta de perforación con la superficie límite pronosticada. La perforación en la superficie límite pronostica generalmente a lo largo de la orientación de la trayectoria de perforación anticipada puede realizarse. Por lo tanto, la presente invención contempla que
la magnitud de la fuerza lateral neta de la pluralidad de elementos de corte dentro de la región puede reducirse o minimizarse durante la perforación entre regiones del material que se perfora que tiene diferentes características. En una modalidad, la pluralidad de elementos de corte dentro de la región puede dimensionarse y configurarse para generar fuerzas laterales individuales que sustancialmente se anulan en combinación entre sí. Alternativamente, la pluralidad de elementos de corte dentro de la región puede dimensionarse y configurarse para generar fuerzas laterales individuales que tienen una magnitud relativamente pequeña con relación a la magnitud de la fuerza lateral neta producida por lo otros elementos de corte dispuestos sobre una herramienta de perforación. Además, una dirección neta de la fuerza de desequilibrio de la pluralidad de elementos de corte (en la región) con el acoplamiento con una superficie límite puede estar dentro de ±70° de una dirección de desequilibrio neta de la barrena de perforación (es decir, todos los elementos de corte) cuando se perfora un yacimiento subterráneo. Las herramientas de perforación tales como barrenas de perforación rotativas, barrenas de tubería de revestimiento, escariadores, barrenas de perforación rotativas de doble centro, aletas de escariador, barrenas de perforación de doble centro, u otras herramientas de perforación como se conoce en la técnica que utilizan
elementos de corte pueden beneficiarse de la presente invención y, como se utiliza en la presente invención, el término "barrena de perforación rotativa" abarca cualquier y todos los aparatos. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Lo anterior y otras ventajas de la presente invención se volverán aparentes con la revisión de la siguiente descripción detallada y los dibujos, que ilustran varias modalidades de la invención, las cuales no necesariamente se dibujan a escala, en donde: La FIGURA ÍA es una vista en perspectiva lateral de una barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención; la FIGURA IB es una vista en corte transversal lateral parcial de la barrena de perforación rotativa mostrada en la FIGURA ÍA como si cada uno de sus elementos de corte se hiciera girar en un alabe sencillo; la FIGURA ÍC es una vista de esquema de fresa de elevación superior esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa mostrada en la FIGURA ÍA; la FIGURA ID es una vista en corte transversal lateral de una trayectoria de corte helicoidal seguida por los elementos de corte representados en la FIGURA ÍC; la FIGURA 1E es una vista lateral esquemática de la barrena de perforación rotativa mostrada en las FIGURAS 1A-1D
de la presente invención durante la perforación de un pozo de sondeo en un yacimiento; la FIGURA 2A es una vista en corte transversal lateral parcial de una barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención, como si cada uno de sus elementos de corte se hicieran girar en un solo alabe; la FIGURA 2B es una vista de esquema de fresa de elevación superior esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa mostrada en la FIGURA 2A; la FIGURA 2C es una vista de esquema de fresa de elevación superior esquemática parcial de la presente invención que incluye dos elementos de corte redundantes; la FIGURA 3A es una vista en corte transversal parcial esquemática lateral de una barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención dispuesta dentro de un ensamble de zapata de revestimiento cementado; la FIGURA 3B es una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa mostrada en la FIGURA 3A, como si cada uno de los elementos de corte se hiciera girar en un solo alabe; la FIGURA 3C es otra vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa mostrada en la FIGURA 3A, como si cada uno de los elementos de corte se hiciera girar en un solo alabe; la FIGURA 3D es una vista en corte transversal
lateral esquemática parcial adicional de la barrena de perforación rotativa mostrada en la FIGURA 3A, como si cada uno de los elementos de corte se hiciera girar en un solo alabe; la FIGURA 3E es una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa mostrada en las FIGURAS 3C y 3D, como si cada uno de los elementos de corte se hiciera girar en un solo alabe; la FIGURA 3F es una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa de la presente invención; la FIGURA 3G es una vista en corte transversal esquemática de un elemento de corte redundante dispuesto dentro de una barrena de perforación rotativa de acuerdo con la presente invención; la FIGURA 4A-1 es una vista en corte transversal lateral parcial de una barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención, como si cada uno de sus elementos de corte se hiciera girar en un solo alabe; la FIGURA 4A-2 es una vista en corte transversal lateral parcial de otra barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención, como si cada uno de sus elementos de corte se hiciera girar en un solo alabe; la FIGURA 4A-3 es una vista en corte transversal lateral parcial de una barrena de perforación rotativa
ejemplar adicional de la presente invención, como si cada uno de sus elementos de corte se hiciera girar en un solo alabe; la FIGURA 4B es una vista lateral esquemática de una barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención durante la perforación de un pozo de sondeo en un yacimiento; la FIGURA 4C es una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa mostrada en la FIGURA 4B, como si cada uno de los elementos de corte se hiciera girar en un solo alabe; la FIGURA 5A es una vista lateral esquemática de una barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención durante la perforación de un pozo de sondeo a una primera profundidad dentro de un yacimiento; la FIGURA 5B es una vista lateral esquemática de una barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención durante la perforación de un pozo de sondeo a una segunda profundidad dentro del yacimiento mostrado en la FIGURA 5A; la FIGURA 5C es una vista lateral esquemática de una barrena de perforación rotativa ejemplar de la presente invención durante la perforación de un pozo de sondeo a una tercera profundidad dentro del yacimiento mostrado en las FIGURAS 5A y 5B; la FIGURA 6A es una vista de esquema de fresa de
elevación superior esquemática parcial de una modalidad de una barrena de perforación rotativa de acuerdo con la presente invención; y la FIGURA 6B es una vista de esquema de fresa de elevación superior esquemática parcial de otra modalidad de una barrena de perforación rotativa de acuerdo con la presente invención. Las diversas modalidades ilustradas de la invención representan varias características que pueden incorporarse en una barrena de perforación rotativa en una variedad de combinaciones. Como se explica en detalle adicional en lo siguiente, la presente invención se refiere a proporcionar elementos de corte redundantes que se colocan sobre una herramienta de perforación para encontrar, antes de los otros elementos de corte dispuestos sobre la barrena de perforación rotativa, cambios en la estructura que se desea perforar hacia o a través de regiones o diferentes materiales de los mismos. Tal configuración puede reducir la carga y daño que puede presentarse cuando un solo elemento de corte hace contacto con un material o región de una estructura antes de que los otros elementos de corte contacten el mismo. La FIGURA ÍA muestra una vista en perspectiva lateral de un barrena 10 de perforación rotativa ejemplar de la presente invención. La barrena 10 de perforación rotativa incluye elementos 12 de corte generalmente cilindricos
fijados a alabes 14 que se extienden radial y longitudinalmente, cavidades 16 de tobera para comunicar fluido de perforación desde el interior de la barrena 10 de perforación rotativa hasta los elementos 12 de corte, la cara 18, y la conexión 20 de pasador roscado para conectar la barrena 10 de perforación rotativa a una sarta de varillaje de perforación, como se conoce en la técnica. Los elementos 12 de corte pueden comprender fresas compactas de diamante policristalino (PDC), como se conocen en la técnica. Alternativamente, los elementos 12 de corte pueden comprender elementos de corte de carburo de tungsteno, que pueden ser útiles para perforar a través de equipo de revestimiento u otras estructuras. Los elementos 12 de corte pueden mostrar una superficie 24 de corte sustancialmente plana, como se muestra en la FIGURA ÍA. También, los alabes 14 pueden definir cursos 25 de fluido entre alabes 14 circunferencialmente adyacentes, que se extienden hacia las ranuras 22 para desperdicios, formadas entre plataformas 26 de prueba circunferencialmente adyacentes. La FIGURA IB muestra una vista en corte transversal parcial esquemática de la barrena 10 de perforación rotativa, como si cada uno de los elementos 12 de corte dispuestos sobre la misma se hiciera girar en un solo alabe 14 que se proyecta desde el cuerpo 13 de barrena. Tal vista se llama comúnmente como dibujo de "esquema de fresa" o dibujo de
"esquema de elemento de corte" y puede utilizarse para diseñar barrenas de perforación rotativas, como se conocen en la técnica. Más particularmente, cada uno de los elementos 12 de corte se muestra con relación al eje 11 longitudinal, la distancia de la cual corresponde con su posición radial en la barrena 10 de perforación rotativa. Los elementos 12 de corte pueden colocarse a lo largo de un perfil 30 seleccionado, como se conoce en la técnica. Como se muestra en la FIGURA IB, los elementos 12 de corte radialmente adyacentes pueden solaparse entre sí. Además, de acuerdo con la presente invención, dos o más elementos de corte de la barrena 10 de perforación rotativa pueden colocarse en una posición igual sustancialmente radial y longitudinal . Explicando adicionalmente, la FIGURA ÍC muestra una vista esquemática superior que representa una vista 40 de esquema de fresa, como si se viera una barrena 10 de perforación rotativa desde la parte inferior de un pozo de sondeo (no mostrado) en el cual la barrena 10 de perforación rotativa estaba perforando, de los elementos 12 de corte y los elementos 12B de corte redundantes de la barrena 10 de perforación rotativa, de los cuales se disponen alrededor de los círculos 15A, 15B y 15C de referencia, respectivamente. Cada uno de los elementos 12 de corte y cada uno de los elementos 12B de corte redundantes puede comprender una faceta 29 superabrasiva fijada a un sustrato 27. Por ejemplo,
cada uno de los elementos 12 de corte y cada uno de los elementos 12B de corte redundantes puede comprender fresas de PDC, como se conocen en la técnica. Desde luego, los círculos 15A, 15B y 15C de referencia incrementan en diámetro, con respecto al eje 11 longitudinal, con la posición radial de los elementos 12 de corte y los elementos 12B de corte redundantes dispuestos en la misma, respectivamente, incrementando por consiguiente. Durante la perforación, asumiendo que la barrena 10 de perforación rotativa gira alrededor del eje 11 longitudinal a lo largo de la dirección 42, los elementos 12 de corte y los elementos 12B de corte redundantes pueden moverse, trasladarse o recorrer a lo largo de los círculos 15A, 15B y 15C de referencia, respectivamente . Como puede apreciarse, los tres (3) elementos 12B de corte redundantes se colocan sustancialmente en la misma posición radial y longitudinal con respecto al eje 11 longitudinal. Sin embargo, los elementos 12B de corte redundantes se separan circunferencialmente y, por lo tanto, pueden disponerse en diferentes alabes 14 de la barrena 10 de perforación rotativa. Los elementos 12B de corte redundantes pueden separarse circunferencial y simétricamente sobre el eje 11 longitudinal, o alternativamente, en forma circunferencial y asimétrica, como puede desearse. También, los elementos 12 de corte así como los elementos 12B de corte
redundantes pueden mostrar orientaciones de inclinación lateral e inclinación posterior, como se conoce en la técnica . Los elementos 12B de corte redundantes pueden recorrer sustancialmente la misma trayectoria de perforación. Como se conoce en la técnica, la trayectoria que los elementos 12 de corte y los elementos 12B de corte redundantes que recorre es helicoidal en naturaleza, como se describe en mayor detalle en la Patente Norteamericana No. 5,314,033 para Tibbitts, asignada al cesionario de la presente invención. Más particularmente, puesto que una barrena 10 de perforación rotativa, durante la perforación, sustancialmente está haciéndose girar y moviéndose hacia abajo en un yacimiento conforme se corta el pozo de sondeo, la trayectoria de corte seguida por una fresa individual dispuesta en la misma puede seguir una trayectoria generalmente helicoidal, como se muestra conceptualmente con respecto a la FIGURA ID. La trayectoria de corte helicoidal recorrida por los elementos 12B de corte redundantes se ilustra por la línea 15B sólida, la cual también es el círculo 15B de referencia como se muestra en la FIGURA 1C, pero se desenvuelve o se desenrolla para mostrar una vista lateral de la misma, y se extiende a lo largo de la superficie superior del yacimiento 60. De este modo, el borde 28 longitudinalmente más bajo de los elementos 12B de corte
redundantes sigue una trayectoria helicoidal descendente generalmente indicada por la línea 15B (la trayectoria, como se explica en lo anterior, que se desenrolla en la página) , pero desde luego, los elementos 12B de corte redundantes pueden penetrar en el yacimiento 60, las caras 24 de corte de los mismos que comparten o cortan en la misma. Desde luego, al mínimo, dos elementos 12B de corte redundante pueden ser redundantes con relación entre sí. Alternativamente, en el caso de más de dos elementos 12B de corte redundantes, cada elemento 12B de corte redundante puede ser redundante con relación a cada uno de los otros elementos 12B de corte redundantes. Por lo tanto, puede apreciarse que los elementos 12 de corte y los elementos 12B de corte redundantes de la barrena 10 de perforación rotativa pueden encontrar diferentes regiones, estratos o capas de un yacimiento subterráneo cuando una barrena 10 de perforación rotativa perfora a través del mismo para formar del pozo de sondeo 106, como se representa en la FIGURA 1E. Más específicamente, la FIGURA 1E muestra una vista lateral esquemática de la barrena 10 de perforación rotativa que tiene elementos 12 de corte dispuestos en la misma durante la perforación del yacimiento 100. El yacimiento 100 incluye la región 102 y la región 104, las cuales están adyacentes entre sí a lo largo del límite 115. La región 102 y la región 104 pueden mostrar
una o más propiedades diferentes con respecto a la perforación de las mismas. Explicando adicionalmente, la región 102 y la región 104 del yacimiento 100 subterráneo pueden comprender diferentes constituyentes subterráneos. Por ejemplo, la región 102 puede comprender esquisto, mientras la región 104 puede comprender piedra arenisca o viceversa. Por lo tanto, las propiedades o características de perforación de la región 102 y la región 104 pueden mostrar diferencias en respuesta a la perforación de las mismas. Una situación particular que puede provocar daño a uno o más elementos de corte de una barrena de perforación rotativa pueden presentarse en la perforación de una región de yacimiento relativamente blanda en una región del yacimiento relativamente dura. "Blanda" y "dura" pueden correlacionarse generalmente a una resistencia a la compresión más baja y más alta, respectivamente, de un material, aunque también puede relacionarse, de más bajo a más alto, respectivamente a la elasticidad, abrasividad, o dureza actual del material que se perfora. Barrenas de perforación rotativas convencionales que contienen un elemento de corte que primero encuentra o contacta la región más dura pueden dañarse por tal contacto. Explicando adicionalmente, la barrena de perforación rotativa convencional puede avanzar a través del yacimiento relativamente blando más bien rápidamente, y el acoplamiento
aislado relativamente rápido de un elemento de corte con la región relativamente dura puede generar fuerzas excesivas en la misma, lo cual puede dañar el elemento de corte. Consecuentemente, la presente invención contempla que por lo menos dos elementos 12B de corte redundantes pueden colocarse en una barrena 10 de perforación rotativa dentro de una región de acoplamiento inicial anticipado con respecto a un cambio esperado, medido o pronosticado entre las dos regiones de un yacimiento para mitigar o distribuir las fuerzas que se encuentran al perforar entre las mismas. Regresando nuevamente a la FIGURA ÍC junto con la FIGURA 1E, la posición de los elementos 12B de corte redundantes (es decir, la posición del circulo 15B de referencia) puede ajustarse para corresponder sustancialmente con una posición esperada de acoplamiento inicial con una región 104 de un yacimiento 100 subterráneo con relación a una transición entre diferentes regiones 102 y 104 de las mismas. Puesto de otra forma, dos o más elementos 12B de corte redundantes pueden colocarse para acoplar inicialmente un cambio del yacimiento, antes de que los otros elementos 12 de corte dispuestos sobre la barrena 10 de perforación rotativa acoplen el mismo, dependiendo de la orientación de la trayectoria de perforación con respecto a la topografía de la superficie 115 límite entre las regiones 102 y 104 del yacimiento.
Pueden existir muchas configuraciones diferentes en las cuales los elementos de corte redundantes pueden emplearse para contactar inicialmente un cambio en el material que se perfora. Generalmente, los elementos de corte redundantes pueden disponerse sobre una barrena de perforación rotativa en cualquier posición que corresponda a un punto de contacto inicial esperado con un cambio en una condición de perforación de una estructura que se perfora. Tal configuración puede reducir daño a uno o más elementos de corte dispuestos en la barrena de perforación rotativa cuando se compara con el daño que puede incurrirse por un elemento de corte sencillo al distribuir fuerzas, al distribuir daño, o ambos, entre elementos de corte redundantes. Se debe reconocer que posiciones de los elementos de corte para acoplamiento inicial con un yacimiento pueden variar debido a las limitaciones de fabricación o por otras razones. Por consiguiente, la posición actual de los elementos de corte redundantes pueden estar dentro de aproximadamente ±0.051 centímetros de una colocación deseada de los mismos. De este modo, el elemento de corte redundante puede colocarse en una posición sustancialmente deseada de acoplamiento inicial con un yacimiento de acuerdo con la presente invención. En una modalidad de una barrena de perforación rotativa de la presente invención como se representa en la
FIGURA 2A, los elementos 212B de corte redundantes pueden colocarse de acuerdo con la posición de elemento de corte longitudinalmente más baja o el elemento de corte que corresponde con el punto más bajo del esquema o perfil del elemento de corte. La FIGURA 2A muestra una vista en corte transversal lateral de la barrena 210 de perforación rotativa como si cada uno de los elementos 212 de corte se hiciera girar en un alabe 214 sencillo que se extiende desde el cuerpo 213 de barrena, en relación con el eje 211 longitudinal y a lo largo del perfil 230. La FIGURA 2A también muestra el yacimiento 260 que tiene la superficie 261 superior, la cual sustancialmente es perpendicular al eje 211 longitudinal. Los elementos 212B de corte redundantes pueden colocarse en la posición del elemento de corte longitudinalmente más baja de cualquiera de los elementos 212 de corte, la posición radial del cual en relación al eje 211 longitudinal, se etiqueta "R" . Por lo tanto, como puede apreciarse, los elementos 212B de corte redundantes pueden acoplar el yacimiento 260 que tiene la superficie 261 superior que sustancialmente es perpendicular al eje 211 longitudinal sustancial y concurrentemente y antes de que cualquiera de los otros elementos 212 de corte acoplen en el mismo . El acoplamiento inicial entre distintas regiones de una estructura mientras se perfora puede presentarse con
elementos de corte redundantes sustancial y concurrentemente con relación entre sí, si la barrena de perforación rotativa en la cual los elementos de corte redundante se colocan perfora en una superficie límite que sustancialmente es simétrica alrededor del eje de perforación (es decir, el eje longitudinal) . La superficie de perforación (no mostrada) de la barrena 210 de perforación rotativa se conformará en la forma del perfil 230, hecho girar sobre el eje 211 longitudinal . Puesto que la superficie de perforación de la barrena 210 de perforación rotativa puede ser sustancialmente simétrica alrededor del eje 211 longitudinal, el acoplamiento de una superficie límite (es decir, la superficie 261 superior del yacimiento 260) que sustancialmente es simétrica alrededor del eje 211 longitudinal puede provocar el acoplamiento inicial entre los elementos 212B de corte redundantes y la superficie límite (es decir, la superficie 261 superior de yacimiento 260) se presenta sustancial y concurrentemente con respecto entre sí. Alternativamente, el acoplamiento inicial con una superficie límite (no mostrada) , el cual no es sustancialmente simétrico alrededor del eje de perforación o eje 211 longitudinal de la barrena 210 de perforación rotativa puede acoplarse secuencialmente por los elementos 212B de corte redundantes, los cuales pueden reducir benéficamente o distribuir el daño entre los mismos.
De este modo, de acuerdo con la presente invención, la barrena 210 de perforación rotativa puede incluir dos o más elementos 212B de corte redundantes. Como se muestra en la FIGURA 2B, la cual muestra una vista de esquema de fresa de elevación superior esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa mostrada en las FIGURAS 2A, tres elementos 212B de corte redundantes pueden colocarse para hacer girar, durante la perforación, sobre el eje 211 longitudinal, a lo largo del circulo 215 de referencia, el cual tiene un radio sustancialmente igual a R. Desde luego, como se muestra en la Figura 2C, alternativamente, dos elementos 212B2 de corte redundantes pueden colocarse para girar, durante la perforación, alrededor del eje 211 longitudinal a lo largo del circulo 215 de referencia. En una alternativa adicional, más de tres elementos de corte redundantes (no ilustrados) pueden configurarse para girar, durante la perforación, alrededor de un eje 211 longitudinal a lo largo del circulo 215 de referencia, sin limitación. De este modo, la presente invención contempla que una herramienta de perforación, tal como una barrena 210 de perforación rotativa, de la presente invención, incluye por lo menos dos elementos de corte redundantes dispuestos en la misma . Tal redundancia en los elementos 212B de corte redundantes, los cuales se colocan en la posición de elemento
de corte longitudinalmente más baja, puede proporcionar una transición benéfica en un cambio en el yacimiento que inicialmente se acopla por la misma. Puesto de otra forma, más de un elemento de corte colocado sustancial, radial y longitudinal e idénticamente para acoplar inicialmente un cambio en el yacimiento puede distribuir benéficamente las fuerzas asociadas con la perforación en tal cambio de yacimiento al inhibir daño en los elementos de corte de esta forma colocados . En otra faceta de la presente invención, una barrena de perforación rotativa de la presente invención puede configurarse benéficamente y utilizarse para perforar a través de ensambles de revestimiento situados en el fondo de la perforación o porciones de los mismos, tales como tubería de revestimiento, zapata de revestimiento, y cemento dispuesto alrededor de los mismos. La FIGURA 3A muestra, en una vista en corte transversal parcial esquemática lateral, la sección 404 de revestimiento, fijada a la zapata 406 de revestimiento puede disponerse dentro del pozo de sondeo 402, el cual típicamente se forma por la operación de una barrena de perforación rotativa (no mostrada) para perforar en el yacimiento 440. La sección 404 de revestimiento y la zapata 406 de revestimiento pueden cementarse dentro del pozo de sondeo 402 para estabilizar el yacimiento alrededor de los mismos y por razones adicionales, como se conoce en la
técnica. Subsecuentemente, con frecuencia se desea perforar a través de la zapata 406 de revestimiento, el cemento 420 bajo la misma, y continuar perforando en el yacimiento 440. De este modo, la barrena 410 de perforación rotativa de la presente invención puede disponerse dentro de la sección 404 de revestimiento para perforar a través de la zapata 406 de revestimiento, el cemento 420 bajo la misma, y en el yacimiento 440. Como puede reconocerse, la barrena 410 de perforación rotativa, como se muestra en la FIGURA 3A, debe perforar a través de transiciones o superficies límite entre la zapata 406 de revestimiento, el cemento 420, y el yacimiento 440 antes de perforar un pozo de sondeo de tamaño completo dentro del yacimiento 440. Primero, la barrena 410 de perforación rotativa dispuesta en el extremo de la sarta
408 de varillaje de perforación encuentra y perfora el perfil
409 interior de la zapata 406 de revestimiento, la cual típicamente puede comprender aluminio u otro metal relativamente maleable o aleación. Después, la barrena 410 de perforación rotativa encuentra la superficie límite superior del cemento 420, el cual puede conformarse sustancialmente al perfil 407 exterior de la zapata 406 de revestimiento. El cemento 420 puede comprender un material endurecido, por ejemplo, hormigón, que incluye una sustancia de aglutinación tal como cemento y un agregado, tal como arena o graba, como
se conoce en la técnica. Además, la barrena 410 de perforación rotativa puede acoplar el yacimiento 440 a lo largo de la superficie 403 de límite, de la cual la topografía puede determinarse por la herramienta de perforación (no mostrada) la cual se utilizó para formar el pozo del sondeo 402. También puede ser aparente que la geometría de las transiciones antes descritas o superficies límite pueden conocerse o a cierto grado, se pueden pronosticar, por la selección de la herramienta de perforación (no mostrada) empleada para formar el pozo de sondeo 402, la zapata 406 de revestimiento, o ambos. Además, la zapata 406 de revestimiento, el cemento 420 y el yacimiento 440 pueden caracterizarse como diferentes regiones que muestran una o más características de perforación distintas. Puesto que los constituyentes y propiedades mecánicas de cada uno de la zapata 406 de revestimiento, el cemento 420, y el yacimiento 440 puede ser diferente o distinto, la perforación dentro de cada una puede mostrar fuerzas o comportamiento únicos. Por lo tanto, como se muestra en la FIGURA 3B, la barrena 410 de perforación rotativa puede incluir elementos 412B de corte redundantes. La FIGURA 3B muestra una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena 410 de perforación rotativa como si cada uno de los elementos 412 de corte se hiciera girar en un solo alabe 414 que se
extiende desde el cuerpo 413 de barrena, con relación al eje 411 longitudinal y a lo largo del perfil 430. Los elementos 412B de corte redundantes pueden colocarse en la posición de elemento de corte longitudinalmente más baja de cualquiera de los elementos 412 de corte, como se muestra en la FIGURA 3B. Por consiguiente, los elementos 412B de corte redundantes pueden acoplar el perfil 409 interior de la zapata 406 de revestimiento, la superficie superior del segmento 420 es definido por el perfil 407 exterior de la zapata 406 de revestimiento, y la superficie 403 límite del yacimiento 440, todos como se muestra en la FIGURA 3A, antes de que cualesquier otros elementos 412 de corte se acoplen en la misma. Tal configuración puede inhibir el daño que puede presentarse si sólo se colocara un elemento 412 de corte en la posición de elemento de corte longitudinalmente más baja sobre la barrena 410 de perforación rotativa. Alternativamente, puede observarse que la posición del elemento de corte de acoplamiento inicial de la barrena 410 de perforación rotativa con relación a cada una de las transiciones entre la zapata 406 de revestimiento, el cemento 420, y el yacimiento 440 pueden colocarse en forma diferente. Puesto de otra forma, diferentes posiciones de elementos de corte pueden contactar inícialmente las transiciones entre la zapata 406 de revestimiento y el cemento 420, y entre el cemento 420 y el yacimiento 440, dependiendo de la forma de
la misma, respectivamente con relación a la forma del perfil 430. Por lo tanto, la presente invención contempla que la barrena 410 de perforación rotativa puede incluir más de un grupo o conjunto de elementos de corte redundantes en diferentes posiciones radiales en la misma. Ilustrativamente, la FIGURA 3C muestra una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena 410 de perforación rotativa como si cada uno de los elementos 412 de corte se hiciera girar en un solo alabe 414 a lo largo del perfil 430. La FIGURA 3C también muestra la zapata 406 de revestimiento que tiene el perfil 409 interior con relación al eje 411 longitudinal. Claramente, puede observarse que los elementos 412B1 de corte redundantes pueden ser benéficos con respecto a la perforación en el perfil 409 interior de la zapata 406 de revestimiento, puesto que la posición del elemento de corte de los elementos 412B1 de corte redundantes pueden contactar inicialmente, antes de otros elementos 412 de corte, el perfil 409 interior de la zapata 406 de revestimiento sobre la perforación en la misma. Desde luego, el perfil 407 exterior de la zapata 406 de revestimiento puede conformarse sustancial y congruentemente con respecto al perfil 409 interior, el cual puede provocar que la superficie superior del cemento 420 se contacte inicialmente por los elementos 412B1 de corte redundantes. Alternativamente, el perfil 407 exterior puede conformarse en
forma diferente al perfil 409 interior. En tal configuración, los elementos de corte redundantes adicionales (no mostrados) pueden proporcionarse sobre la barrena 410 de perforación rotativa para contactar inicialmente la superficie límite entre el perfil 409 exterior y el cemento 420. De igual forma, la herramienta de perforación previa que formó la superficie 403 límite de yacimiento 440 puede tener una forma única que puede no contactarse inicialmente por los elementos 412B1 de corte redundantes. La FIGURA 3D muestra una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena 410 de perforación rotativa como si cada uno de los elementos 412 de corte se hiciera girar en un solo alabe 414 a lo largo del perfil 430, con relación al eje 411 longitudinal. La FIGURA 3D además muestra la superficie 403 límite del yacimiento 440 con relación al eje 411 longitudinal. Puesto que los elementos 412B1 de corte redundantes pueden no contactar ínicialmente la superficie 403 límite del yacimiento 440, puede apreciarse que los elementos 412B2 de corte redundantes pueden ser benéficos con respecto a la perforación en la superficie 403 límite del yacimiento 440, puesto que la posición del elemento de corte de los elementos 412B2 de corte redundantes pueden contactar inicialmente, antes de otros elementos 412 ó 412B1 de corte, la superficie 403 límite del yacimiento 440 con la perforación en la misma.
De este modo, la barrena 410 de perforación rotativa puede incluir ambos elementos 412B1 y 412B2 de corte redundantes para evitar daño durante la perforación de la zapata 406 de revestimiento, el cemento 420, y el yacimiento 403. La FIGURA 3E muestra una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena 410 de perforación rotativa como si cada uno de los elementos 412 de corte se hiciera girar en un solo alabe 414 a lo largo del perfil 430 con relación al eje 411 longitudinal, que incluye los elementos 412B1 y 412B2 de corte redundantes. Tal configuración de elemento de corte sobre la barrena 410 de perforación rotativa puede ser ventajosa para perforar secuencialmente en la zapata 406 de revestimiento y el yacimiento 440 como se muestra respectivamente en las FIGURAS 3C y 3D. Alternativamente, una región continua del perfil 430 puede incluir dos o más elementos de corte redundantes radialmente adyacentes. Por ejemplo, como se muestra en la FIGURA 3F, la cual muestra una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena de perforación rotativa de la presente invención, los elementos 412B1, 412B2, 412B3, 412B4 y 412B5 de corte redundantes pueden colocarse radialmente adyacentes entre sí, respectivamente sobre el perfil 430. Tal configuración puede proteger efectivamente la región Rl del daño cuando la perforación
entre regiones de un material que tiene diferentes propiedades. Tal configuración puede ser deseable para proteger contra daño excesivo en respuesta a una variedad de orientaciones de superficie límite o ubicaciones que pueden encontrarse entre diferentes regiones de un material que se perfora. Más generalmente, una barrena de perforación rotativa de la presente invención puede incluir una o más regiones, de las cuales cada una incluye dos o más elementos de corte redundantes, sin limitación. Se debe observar que cualquiera de los elementos de corte redundantes dispuestos en una barrena de perforación rotativa contemplada por la presente invención puede configurarse para mostrar una durabilidad mejorada con relación a otros elementos de corte dispuestos en la misma. Por ejemplo, los elementos de corte redundantes pueden disponerse en ángulos de inclinación posterior relativamente más altos que otros elementos de corte dispuestos en una barrena de perforación rotativa. Ilustrativamente, la FIGURA 3G muestra una vista en corte transversal lateral esquemática de un elemento 412B de corte redundante (FIGURA 3B) dispuesto dentro de la barrena 410 de perforación rotativa durante la perforación de un yacimiento 440 subterráneo. El elemento 412B de corte puede incluir una faceta 442 superabrasiva smterizada sobre un sustrato 444. La faceta 442 superabrasiva puede incluir un
chaflán o parte plana 446 de inclinación, como se describe en mayor detalle en lo siguiente. De este modo, el elemento 412B de corte puede incluir una cara 460 de corte, la cual corta al yacimiento 440, contactándolo a lo largo de la cara 460 de corte, la parte plana 446 de inclinación, y en el borde 452 de corte inferior. Cuando la barrena 410 de perforación rotativa con el elemento 412B de corte se mueve generalmente en la dirección indicada por la flecha 448, como por la rotación mutua y translación longitudinal, como se conoce en la técnica, el elemento 412B de corte corta en el yacimiento 440 subterráneo, genera partículas o por lo menos trozos 454 que se deslizan a través de la cara 460 de corte. Como se muestra en la FIGURA 3G, el elemento 412B de corte se dispone en un ángulo de inclinación posterior ? , con relación a la línea 461 de referencia vertical. Tal configuración se llama "inclinación posterior negativa" , como se conoce en la técnica. La magnitud del ángulo de inclinación posterior negativo ? de elementos 412B de corte redundantes puede ser mayor que la magnitud del ángulo de inclinación posterior negativo de otros elementos 412 de corte de la barrena 410 de perforación rotativa. Tal configuración puede proporcionar mayor durabilidad a elementos 412B de corte redundantes con relación al elemento 412 de corte de la barrena 410 de perforación rotativa. Alternativa o adicionalmente, la configuración de
los elementos de corte redundantes puede ser diferente de otros elementos de corte dispuestos en la barrena de perforación rotativa. Por ejemplo, los elementos de corte redundantes pueden configurarse con chaflanes, partes planas de inclinación, o ambas que mejoran la durabilidad de la misma. Una configuración particular para elementos de corte redundantes pueden ser como se describe en la Patente Norteamericana No. 5,881,830 para Cooley, asignada al cesionario de la presente invención. Otra modalidad particular que puede comprender el elemento 412B de corte redundante se describe en la Patente Norteamericana No. 5,706,906 para Jurewics, et al., asignada al cesionario de la presente invención. Por consiguiente, un elemento 412B de corte redundante puede incluir una faceta 442 superabrasiva de aproximadamente 0.178 a 0.381 centímetros en espesor, medidos a lo largo del eje longitudinal del elemento 412B de corte entre una porción delantera de la cara 460 de corte y la faceta 442 superabrasiva/interconexión del sustrato 444. Además, la periferia de la faceta 442 superabrasiva, puede incluir una parte plana 446 de inclinación dispuesta en un ángulo ? plano de inclinación para acoplar y perforar un yacimiento subterráneo. El ángulo de parte plana de inclinación puede estar en el margen de 30° a 60° y la longitud de la parte plana de inclinación puede ser de por lo menos aproximadamente 0.127 centímetros, medida a partir del
grado radial interior de la parte plana 446 de inclinación (o el centro de la cara 460 de corte, si la parte plana 446 de inclinación se extiende hacia la misma) a la superficie 466 lateral del elemento 412B de corte a lo largo de o paralelo a (por ejemplo, en el mismo ángulo) a la superficie actual de la parte plana 446 de inclinación. Además se contempla por la presente invención que el acoplamiento inicial entre un elemento de corte de una barrena de perforación rotativa y un cambio en el yacimiento subterráneo u otras propiedades del material puede colocarse dependiendo de la orientación y forma de la superficie límite entre las regiones del yacimiento subterráneo, diferentes yacimientos subterráneos, u otros materiales en la trayectoria de la barrena de perforación rotativa y la orientación de la barrena de perforación rotativa conforme acopla o encuentra el límite. La FIGURA 4A-1 muestra una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena 310 de perforación rotativa como si cada uno de los elementos 312 de corte se hiciera girar en un solo alabe 314 que se extiende desde el cuerpo 313 de barrena a lo largo del perfil 330 con relación al eje 311 longitudinal. La región 360 de yacimiento también se muestra como teniendo una superficie 361 de límite que sustancialmente es plana, y se orienta en un ángulo con respecto al eje 311 longitudinal. En tal disposición, asumir
que la barrena de perforación rotativa está perforando a lo largo del ej e 311 longitudinal, los elementos 312 de corte redundantes pueden contactar benéficamente la región 360 del yacimiento, puesto que la posición del elemento de corte de los elementos 312B1 de corte redundantes micialmente contactan, antes de otros elementos 312 de corte de la barrena 310 de perforación rotativa, la superficie 361 límite de la misma, con la perforación en la misma. Mientras las modalidades antes descritas de la superficies límite de las transiciones entre las regiones de diferentes propiedades de perforación se han descrito generalmente como mostrando simetría alrededor del eje longitudinal de la barrena de perforación rotativa que perfora en la misma, tal simetría no es necesaria para realizar beneficios mediante la presente invención. Más específicamente, aunque los elementos de corte redundantes pueden compartir o distribuir el contacto con una superficie límite efectivamente sobre el contacto sustancialmente concurrente con la misma, ventajas de elementos de corte redundantes, también pueden presentarse si el contacto inicial con una superficie límite es secuencial con respecto a la misma. Por ejemplo, elementos de corte redundantes que secuencialmente contactan una superficie límite entre regiones que tienen diferentes propiedades pueden reducir el
daño total que puede presentarse en un elemento de corte sencillo en una posición de elemento de corte dada, debido a que la cantidad de daño puede distribuirse entre más de un elemento de corte. Además, más de un contacto entre los elementos de corte redundantes y una región de yacimiento que es más dura que la región anterior puede tender a un progreso lento en la misma, que puede reducir la magnitud de la profundidad de corte que se acumula entre periodos de no contacto con el yacimiento más duro y que reducen correspondientemente o distribuyen daño a los elementos de corte redundantes. Desde luego, la posición circunferencial de los elementos de corte puede considerarse, y otras posiciones de elementos de corte pueden hacerse redundantes para evitar la sobrecarga en cualquier elemento de corte (redundante o no redundante) de la barrena 310 de perforación rotativa . En un aspecto adicional de la presente invención, una barrena de perforación rotativa puede incluir elementos de corte redundantes en más de una posición, con relación a las posiciones esperadas del acoplamiento inicial de los cambios del yacimiento, donde por lo menos una posición esperada de contacto inicial con los cambios del yacimiento puede presentarse sustancial y concurrentemente, mientras por lo menos otra posición esperada de contacto inicial puede presentarse sustancial y secuencialmente .
En otro aspecto de la presente invención, una barrena de perforación rotativa puede estructurarse para encontrar un cambio en el yacimiento. Particularmente, una región de perfil puede estructurarse de tal manera que los elementos de corte colocados en la misma contacten sustancial y concurrentemente una superficie límite entre los yacimientos subterráneos adyacentes. Más generalmente, de acuerdo con la presente invención, por lo menos una porción de un perfil de una barrena de perforación rotativa puede estructurarse para provocar contacto inicial entre una pluralidad de elementos de corte colocados en la misma y una superficie límite anticipada de yacimiento subterráneo. Además, de acuerdo con la presente invención, por lo menos una porción de un perfil de una barrena de perforación rotativa puede estructurarse para provocar contacto sustancialmente concurrente entre la pluralidad de elementos de corte colocados en la misma y una superficie límite anticipada de un yacimiento subterráneo. Por ejemplo, la FIGURA 4A-2 muestra una barrena 310B de perforación rotativa que tiene un perfil 330B que incluye una región 33IB de la misma estructurada para contactar la superficie 361 límite de la región 360 de yacimiento. De este modo, durante el uso, la barrena 310B de perforación rotativa puede perforar en el yacimiento subterráneo de tal manera que la región 33 IB, que incluye una
pluralidad de elementos 312 de corte, inicialmente contacta la superficie 361 límite. Explicando adicionalmente, la pluralidad de elementos 312 de corte dentro de la región 331B pueden contactar, sustancial y concurrentemente la superficie 361 límite. Tal configuración puede distribuir las fuerzas asociadas con el contacto inicial de la superficie 361 límite entre la pluralidad de elementos 312 de corte dentro de la región 33 IB. Se debe observar que por lo menos parte de la pluralidad de elementos 312 de corte dentro de la región 331B pueden colocarse sobre diferentes alabes de la barrena 310 de perforación rotativa. Desde luego, parte de la pluralidad de elementos 312 de corte dentro de la región 331B puede colocarse sobre un alabe de la barrena 310 de perforación rotativa. Además, parte de la pluralidad de elementos 312 de corte dentro de la región 331B puede ser redundante; o alternativamente, ninguno de la pluralidad de elementos de corte dentro de la región 331B puede ser redundante. En otro ejemplo, la FIGURA 4A-3 muestra una barrena 310C de perforación rotativa que tiene un perfil 330C que incluye una región 331C de la misma estructurado para contactar la superficie 361 límite de la región 360 de yacimiento. De este modo, durante el uso, la barrena 310C de perforación rotativa puede perforar en el yacimiento subterráneo de tal manera que la pluralidad de elementos 312 de corte dentro de la región 331C inicialmente contacta la
superficie 361 límite. La pluralidad de elementos de corte dentro de la región 331C puede estructurarse y colocarse con relación a la superficie 361 límite del yacimiento 360 subterráneo en una forma como se discute en lo anterior con respecto a la FIGURA 4A-2. Particularmente, la pluralidad de elementos 312 de corte dentro de la región 331C puede, contactar sustancial y concurrentemente la superficie 361 límite. Tal configuración puede distribuir las fuerzas asociadas con el contacto inicial de la superficie 361 límite entre la pluralidad de elementos 312 de corte dentro de la región 331C. Puede apreciarse que aunque ambas regiones 33 IB y 331C (FIGURAS 4A-2 y 4A-3) se representan como correspondiendo a una superficie 361 límite de forma sustancialmente plana (en corte transversal) de una porción del yacimiento 360 subterráneo, la presente invención no se limita de esta forma. De hecho, de acuerdo con la presente invención, una región de una barrena de perforación rotativa puede estructurarse para llevar una pluralidad de elementos de corte para contactar sustancial y concurrentemente una superficie 361 límite de forma arqueada (en corte transversal) (por ejemplo, circular, ovalada, elipsoide, hemisférica, redonda, etc.) de una porción de un yacimiento subterráneo . Se debe reconocer que las posiciones de los elementos 312 de corte para el acoplamiento inicial con una
superficie límite pueden variar debido a limitaciones de fabricación u otras razones. De este modo, la posición actual de los elementos 312 de corte (por ejemplo, dentro de la región 331B y 331C puede estar dentro de aproximadamente ±0.051 centímetros de una colocación deseada (es decir, sustancialmente plana o a lo largo de un perfil arqueado) . Por consiguiente, los elementos 312 de corte pueden colocarse sustancialmente en una posición para acoplamiento inicial con un yacimiento de acuerdo con la presente invención. Las barrenas de perforación rotativas de acuerdo con la presente invención pueden ser ventajosas para perforar en un yacimiento subterráneo que tiene diferentes regiones o propiedades. Por ejemplo, la FIGURA 4B muestra una vista lateral esquemática de la barrena 310 de perforación rotativa que perfora el pozo del sondeo 370 dentro del yacimiento 372. El yacimiento 372 comprende la región 374, la región 360, y la región 376, donde la región 374 y la región 360 son adyacentes entre sí a lo largo de la superficie 361 límite, mientras la región 360 y la región 376 están adyacentes entre sí a lo largo de la superficie 375 límite. La barrena 310 de perforación rotativa puede configurarse para acoplar cada una de las superficies 361 y 375 límite con elementos de corte redundantes colocados radialmente en forma diferente. Para este fin, la FIGURA 4C muestra una vista en corte transversal lateral esquemática parcial de la barrena 310 de perforación
rotativa como si cada uno de los elementos 312 de corte se hiciera girar en un solo alabe 314 a lo largo del perfil 330 con relación al eje 311 longitudinal. Los elementos 312B1 de corte redundantes pueden ser benéficos con respecto a la perforación en la superficie 361 límite entre la región 374 y la región 360, mientras los elementos 312B2 de corte redundantes pueden ser benéficos con respecto a la perforación en la superficie 375 límite entre la región 360 y la región 376. Alternativamente, por lo menos una porción del perfil (no mostrado) de la barrena 310 de perforación rotativa puede configurarse como se discute en lo anterior
(por ejemplo, con relación a las FIGURAS 4A-2 y 4A-3) donde un perfil de la misma incluye una región que tiene una pluralidad de elementos de corte estructurados para contactar la superficie 361 límite de la región 360 de yacimiento sustancial y concurrentemente. Como se describe en lo anterior, puesto que la superficie 361 límite puede no ser simétrica alrededor del eje 311 longitudinal, tal contacto inicial con el mismo con los elementos 312B1 de corte redundantes (o una región que tiene pluralidad de elementos de corte como se discute con relación a las FIGURAS 4A-2 y 4A-3) puede ser sustancialmente secuencial, mientras el contacto inicial con la superficie 375 límite, la cual puede ser sustancialmente simétrica alrededor del eje 311 longitudinal, por los elementos 312B2
de corte redundantes puede ser sustancialmente concurrente . Desde luego, muchas alternativas son posibles, solamente limitadas por una geometría de perfil de perforación de una barrena de perforación rotativa y una dirección de perforación con la misma, con relación a una geometría de superficie límite que entrecruza con la misma. Regresando a un aspecto del diseño de una barrena 310 de perforación rotativa de acuerdo con la presente invención, la existencia y características de perforación de las regiones 374, 360 y 376 del yacimiento 372 puede conocerse antes de la perforación en la misma, en cuyo caso la barrena 310 de perforación rotativa puede diseñarse específicamente para incluir elementos 312B1 y 312B2 de corte redundantes en las posiciones de acoplamiento inicial con los mismos, dependiendo de la orientación de los mismos así como la dirección anticipada de perforación en la misma. Alternativamente, la barrena de perforación rotativa puede diseñarse específicamente para incluir elementos 312 de corte dentro de una región de perfil seleccionada (Como se muestra en las FIGURAS 4A-2 y 4A-3) en una posición de acoplamiento inicial con una superficie límite, dependiendo de la orientación de la misma así como la dirección anticipada de la perforación en la misma. Más específicamente, las superficies 361 y 375 límite entre las diferentes regiones 374, 360 y 376 del yacimiento 372 pueden determinarse, como
por diagrafía, mientras medidas sísmicas o como se conoce de otra manera en la técnica. También, una trayectoria de perforación anticipada (no mostrada) puede seleccionarse para perforar en y a través de las superficies 361 y 375 límite entre las diferentes regiones 374, 360 y 376 del yacimiento 372. Analizando la trayectoria de perforación anticipada (no mostrada) con respecto a las superficies 361 y 375 limite entre diferentes regiones 374, 360 y 376 del yacimiento 372 y además con relación a un perfil 330 de elemento de corte seleccionado, puede indicar por lo menos una posición del elemento de corte que contacta por lo menos una de las superficies 361 y 373 límite antes de otros elementos 312 de corte. Por consiguiente, los elementos 312B1 ó 312B2 de corte redundantes u otros elementos de corte redundantes, pueden colocarse, como diseño, en las posiciones del elemento de corte indicada de acuerdo con superficies límite pronosticadas o asumidas en una estructura seleccionada que va ha perforarse. Alternativamente, una pluralidad de elementos de corte colocados sobre por lo menos una porción del perfil (no mostrado) de la barrena 310 de perforación rotativa puede configurarse como se discute en lo anterior (por ejemplo, con relación a las FIGURAS 4A-2 y 4A-3) para contactar la superficie 361 límite de la región 360 en el yacimiento sustancial y concurrentemente. Desde luego, los
perfiles de elemento de corte y las posiciones individuales de elemento de corte pueden modificarse durante el proceso del diseño, como se desee. Un proceso del diseño análogo también puede aplicar al diseño de una barrena de perforación rotativa para perforar a través de una zapata de revestimiento, cemento asociado, y en un yacimiento subterráneo, como se describe en lo anterior, sin limitación. Alternativamente, en un aspecto adicional de la presente invención, una barrena de perforación rotativa de la presente invención puede perforarse direccionalmente en un yacimiento con diferentes regiones que se orienten en forma diferente para contactar los cambios del yacimiento o las superficies límite con elementos de corte redundantes. Puede ser deseable minimizar o por lo menos limitar los elementos de corte redundantes incluidos por una barrena de perforación rotativa. Una razón para limitar la redundancia de los elementos de corte sobre una barrena de perforación rotativa puede ser simplemente una consideración de espacio con relación al número de alabes, espaciado de las mismas, y el tamaño de la barrena de perforación rotativa. Razones adicionales para limitar los elementos de corte redundantes pueden ser que los elementos de corte redundantes pueden disminuir la eficacia de la perforación o disminuir la agresividad de la perforación. La presente invención, por lo tanto, contempla un método para perforar un yacimiento
subterráneo que incluye modificar una dirección de perforación para acoplar un límite entre las regiones del yacimiento para acoplar inicialmente o contactar un límite con elementos de corte redundantes. Tal método para perforar puede reducir los elementos de corte redundantes que se necesitan para perforar efectivamente en un yacimiento con diferentes regiones. Particularmente, las FIGURAS 5A-5C muestran una barrena 510 de perforación rotativa de la presente invención que perfora en el yacimiento 500 y que forma el pozo de sondeo 512 en la misma conforme avanza a través de las regiones 502, 504 y 506. Las regiones 502 y 504 están adyacentes entre sí a lo largo de la superficie 503 límite, mientras las regiones 504 y 506 están adyacentes entre sí a lo largo de la superficie 505 límite. La barrena 510 de perforación rotativa puede incluir elementos 212 de corte y elementos 212B de corte redundantes colocados y configurados como se describe con relación a la barrena 310 de perforación rotativa como se muestra en las FIGURAS 2B y 2C, de tal manera que los elementos 212B de corte redundantes pueden acoplar inicialmente las superficies 503 y 505 límite si el eje 511 longitudinal (eje de perforación) de la barrena 510 de perforación rotativa se orienta sustancialmente perpendicular a la misma conforme contacta con la misma. Alternativamente, una pluralidad de elementos 212 de corte
colocados sobre por lo menos una porción del perfil (no mostrado) de la barrena 510 de perforación rotativa puede configurarse como se discute en lo anterior (por ejemplo, con relación a las FIGURAS 4A-2 y 4A-3) para contactar la superficie 361 límite de la región 360 de yacimiento sustancial y concurrentemente. Por lo tanto, con referencia a la FIGURA 5B, puede observarse que la orientación del eje 511 longitudinal de la barrena 510 de perforación rotativa puede alterarse o cambiarse durante la perforación del pozo de sondeo 512 de tal manera que los elementos 512B de corte redundantes dispuestos en la misma inicialmente acoplan la superficie 503 límite. Además, como se muestra en la FIGURA 5C, la orientación de la dirección de perforación o el eje 511 longitudinal de la barrena 510 de perforación rotativa puede alterarse o cambiarse durante la perforación del pozo de sondeo 512 de tal manera que los elementos 212B de corte redundantes dispuestos en la misma inicialmente acoplan la superficie 505 límite. Cambiar la orientación o dirección de perforación de la barrena 510 de perforación rotativa puede lograrse por métodos de perforación direccionales y aparatos como se conoce en la técnica. Tal método para perforar puede proteger ventajosamente a los elementos 212 de corte dispuestos en la barrena 510 de perforación rotativa durante la perforación a través de superficie límite entre las
regiones 502, 504 y 506 del yacimiento 500 mientras también facilita el rendimiento mejorado de perforación dentro de las regiones 502, 504 y 506 del yacimiento 500. Con referencia a las FIGURAS 5A-5C, para poder orientar selectivamente la dirección de la perforación, la orientación, posición, o ambas de las superficies 503 y 505 límite debe ser por lo menos parcialmente determinada. Pueden existir varias formas para determinar por lo menos parcialmente la orientación, posición o ambas de las superficies 503 y 505 límite. Por ejemplo, las superficies 503 y 505 límite pueden determinarse por lo menos parcialmente por diagrafía de otro hoyo que se perfora a través de las regiones del yacimiento, por mediciones sísmicas, por medición mientras los sistemas perforan como se conoce en la técnica, o por una combinación de las técnicas anteriores. Las determinaciones de tales sistemas pueden considerarse durante la operación de la perforación con la barrena 510 de perforación y la dirección de perforación
(orientación del eje 511 longitudinal) puede modificarse por consiguiente. En aún otro aspecto de la presente invención, elementos de corte redundantes de acuerdo con la presente invención pueden configurarse para mantener o preservar una característica de estabilidad de la barrena de perforación rotativa durante el acoplamiento de perforación inicial de
una región. Generalmente, tres procedimientos para realizar estabilidad de perforación se han practicado. Los primeros dos procedimientos de estabilidad involucran configurar la barrena de perforación rotativa con una configuración de fuerza de desequilibrio lateral seleccionada. Particularmente, un diseño anti-inestabilidad rotacional así llamado o concepto de alto desequilibrio típicamente se esfuerza por generar una fuerza lateral neta dirigida (es decir, la fuerza lateral neta que es la suma de cada una de las fuerzas de perforación laterales generadas por cada uno de los elementos de corte dispuestos en una barrena de perforación rotativa) hacia una plataforma de prueba o plataforma de soporte que acopla en forma deslizable la pared del pozo de sondeo. Tal configuración puede tender a estabilizar una barrena de perforación rotativa conforme avance a través de un yacimiento subterráneo. Además, un concepto de diseño de así llamado bajo desequilibrio se esfuerza por reducir significativamente, sino es que eliminar, la fuerza lateral neta generada por los elementos de corte de tal manera que las fuerzas laterales generadas por cada uno de los elementos de corte sustancialmente se anulan entre sí . En un procedimiento adicional de estabilidad, pueden formarse muescas en el yacimiento, mediante la colocación selectiva, radialmente separada de los
elementos de corte sobre la barrena de perforación rotativa. Por consiguiente, las muescas o estrías pueden tender a evitar mecánicamente que la barrena de perforación rotativa vibre u oscile durante la perforación. Desde luego, muescas o estrías pueden no estabilizar efectivamente la barrena de perforación rotativa si la magnitud de la fuerza lateral neta se vuelve lo suficientemente grande, o si las fluctuaciones de momento de torsión se vuelven lo suficientemente grandes. Se debe observar también que los procedimientos de estabilidad antes mencionados típicamente se desarrollan y analizan con referencia a la perforación de un material homogéneo o yacimientos subterráneo homogéneo. Independientemente del procedimiento de estabilidad que pueda emplearse, se reconoce por la presente invención que la transición en una región de diferentes características de perforación puede afectar adversamente el procedimiento de estabilidad de esta forma empleado. Más específicamente, cuando los elementos de corte redundantes o elementos de corte dentro de una región seleccionada de una barrena de perforación rotativa de la presente invención acoplan inicialmente una región con diferentes características de perforación que el resto de los elementos de corte en la misma, la fuerza lateral neta así como el momento de torsión pueden alterarse, lo cual puede influenciar dañinamente las características de estabilidad de la barrena de perforación
rotativa, la cual puede diseñarse típicamente de acuerdo con la suposición de homogeneidad del material que va a perforarse . Por lo tanto, la presente invención contempla que la fuerza lateral neta de un grupo de elementos de corte redundantes puedan minimizarse u orientarse dentro de un margen dado de direcciones. En una modalidad, los elementos de corte redundantes o elementos de corte dentro de una región seleccionada de un perfil pueden dimensionarse y configurarse para generar fuerzas laterales individuales que se anulan por lo menos parcialmente entre sí . Puesto de otra forma, la adición del vector de cada fuerza lateral de por lo menos dos elementos de corte redundantes o elementos de corte dentro de una región seleccionada de un perfil pueden ser más pequeña que la suma aritmética de la magnitud de cada una de las fuerzas laterales. Alternativamente, los elementos de corte redundantes o elementos de corte dentro de una región seleccionada de un perfil pueden dimensionarse y configurarse para generar fuerzas laterales individuales que son relativamente pequeñas con relación a la fuerza lateral neta producida por los otros elementos de corte dispuestos sobre una barrena de perforación rotativa. Similarmente, los elementos de corte redundantes o elementos de corte dentro de una región de un perfil pueden colocarse y configurarse para generar una fuerza de desequilibrio lateral neta en una
dirección dada o dentro de un margen seleccionado de direcciones . Como se conoce en la técnica, la geometría, ángulo de inclinación posterior, ángulo de inclinación lateral, exposición, tamaño y posición de un elemento de corte dispuesto en una barrena de perforación rotativa puede influenciar las fuerzas y momentos de torsión que se generan por la perforación con la misma. Como además se conoce en la técnica, modelos de pronóstico y simulaciones pueden emplearse para estimar o pronosticar tales fuerzas y valores de momento de torsión o magnitudes con relación a un diseño seleccionado de barrena de perforación rotativa y material que va a perforarse. Por lo tanto, ahora con referencia a la FIGURA 6A, la cual muestra una vista de esquema de fresa de elevación superior esquemática parcial de una barrena de perforación rotativa (no mostrada) de la presente invención, elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes pueden dimensionarse, colocarse y configurarse para minimizar o reducir la fuerza lateral neta, el momento de torsión neto, o combinaciones de los mismos que pueden producirse por la perforación con la misma. Particularmente, mediante el acoplamiento inicial con una región de una estructura de perforación, tal como regiones diferentes de un yacimiento subterráneo o regiones diferentes de ensambles de revestimiento. En mayor detalle,
las fuerzas que se producen por los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes asociados se etiquetan como fuerzas 522L, 524L y 526L laterales (o radiales), respectivamente, mientras las fuerzas tangenciales se etiquetan como 522T, 524T y 526T, respectivamente. Desde luego, se debe entender que ambas fuerzas tangencial y radial influencian una fuerza de desequilibrio lateral general, como se conoce en la técnica . De este modo, elementos 522, 524 y 426 de corte redundantes pueden dimensionarse y configurarse de tal manera que fuerzas 522L, 524L, 526L, 522T, 524T y 526T laterales se anulan sustancialmente (mediante la adición del vector) en combinación entre sí. Puesto de otra forma, la fuerza lateral neta, por la adición del vector de las fuerzas de cada uno de los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes puede tener una magnitud relativamente pequeña o puede no tener sustancialmente ninguna magnitud. Alternativamente, los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes pueden dimensionarse y configurarse para generar fuerzas individuales que se anulan por lo menos parcialmente entre sí o tienen una magnitud que relativamente es pequeña con relación a la magnitud de la fuerza lateral neta producida por los otros elementos de corte dispuestos sobre una barrena de perforación rotativa. Más específicamente, la magnitud del desequilibrio lateral general de la barrena de perforación
rotativa (cuando se perfora una región de yacimiento homogéneo) puede cambiarse por menos de aproximadamente 20% durante el acoplamiento inicial por los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes de una región diferente de una estructura con relación a la magnitud del desequilibro lateral mostrado cuando se perfora una región homogénea. Alternativamente, la magnitud de la fuerza de desequilibrio de los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes puede no limitarse. Sin embargo, como se discute en lo siguiente, si la fuerza de desequilibrio neta de los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes se orienta en una dirección deseada, puede ser preferible mantener una dirección de fuerza de desequilibrio seleccionada mostrada por la barrena de perforación para mantener estabilidad de la misma. En otro aspecto de la presente invención, la dirección general de la fuerza de desequilibrio de los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes puede estar dentro de ±70° con respecto a una dirección de desequilibrio neta mostrada por la barrena cuando se perfora una región homogénea. Tal configuración puede ser ventajosa para mantener una dirección deseada de una fuerza de desequilibrio mostrada por una barrena de perforación durante la perforación en un yacimiento subterráneo que tiene diferentes regiones. Por ejemplo, como se muestra en la FIGURA 6A, una
fuerza Ll de desequilibrio lateral neta puede generarse cuando la barrena de perforación perfora un yacimiento subterráneo. Además, una fuerza L2 de desequilibrio neta (de elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes) puede generarse cuando los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes acoplan una superficie límite entre dos regiones diferentes de un yacimiento subterráneo, y L2 puede tener una dirección dentro de ±70° de la dirección de Ll, como se ilustra por las líneas 601 y 603 de referencia. Alternativamente, los elementos 522, 524 y 526 de corte pueden no ser redundantes y pueden colocarse sobre por lo menos una porción del perfil (no mostrado) de la barrena 510 de perforación rotativa configurada como se discute en lo anterior (por ejemplo, con relación a las FIGURAS 4A-2 y 4A-3) . Explicando adicionalmente, los elementos 522, 524 y 526 de corte pueden colocarse en diferentes posiciones R, Rl , R2 radiales como se muestra en la FIGURA 6B. Por ejemplo, los elementos 522, 524 y 526 de corte pueden dimensionarse y configurarse de tal manera que fuerzas 522L, 524L, 526L, 522T, 524T y 526T laterales se anulan sustancialmente (mediante la adición del vector) en combinación entre sí. Puesto de otra forma, la fuerza lateral neta, mediante la adición del vector de las fuerzas 522L, 524L, 526L, 522T, 524T y 526T laterales pueden tener una magnitud relativamente pequeña o pueden no tener
sustancialmente ninguna magnitud. Alternativamente, los elementos 522, 524 y 526 de corte pueden dimensionarse y configurarse para generar fuerzas laterales individuales que por lo menos parcialmente se anulan entre sí o tienen una magnitud que relativamente es pequeña con relación a la magnitud de la fuerza lateral neta producida por los otros elementos de corte dispuestos sobre una barrena de perforación rotativa. Más específicamente, la magnitud del desequilibrio lateral general de la barrena de perforación rotativa puede cambiarse por menos de aproximadamente 20% durante el acoplamiento inicial por los elementos 522, 524 y 526 de corte de una región diferente de una estructura con relación a la magnitud del desequilibrio lateral mostrado cuando se perfora en una región homogénea. Por otro lado, alternativamente, si la fuerza de desequilibrio neta de los elementos 522, 524 y 526 de corte redundantes se orienta en una dirección deseada, puede ser preferible para mantener un desequilibrio seleccionado de la barrena de perforación para mantener estabilidad de la misma. Por consiguiente, en otro aspecto de la presente invención, la dirección general de la fuerza de desequilibrio de los elementos 522, 524 y 526 de corte puede estar dentro de ±70° con respecto a una dirección de desequilibrio neto mostrada por la barrena cuando se perfora una región homogénea. Tal configuración puede ser ventajosa para
mantener una dirección deseada de desequilibrio de una barrena de perforación durante la perforación en yacimientos subterráneos diferentes. Por ejemplo, como se muestra en la FIGURA 6B, una fuerza Ll de desequilibrio lateral neta puede generarse cuando la barrena de perforación perfora en un yacimiento homogéneo. Además, una fuerza L2 de desequilibrio neto (de los elementos 522, 524 y 526 de corte) puede generarse cuando los elementos 522, 524, 526 de corte acoplan una superficie límite entre dos regiones diferentes de un yacimiento subterráneo, y L2 puede tener una dirección dentro de ±70° de la dirección de Ll, como se ilustra por las líneas 601 y 603 de referencia. Aunque modalidades específicas se han mostrado por medio del ejemplo en los dibujos y se han descrito en detalle en la presente invención, la invención puede ser susceptible a modificaciones diversas, combinaciones y formas alternativas. Por lo tanto, se debe entender que la invención no se pretende para limitarse a las formas particulares descritas. De hecho, la invención incluye todas las modificaciones, equivalentes, combinaciones y alternativas que caigan dentro del espíritu y alcance de la invención como se define por las siguientes reivindicaciones anexas.