MX2008015424A - Herramienta para perforaciones expandible. - Google Patents
Herramienta para perforaciones expandible.Info
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Abstract
Se describe una herramienta para perforaciones expandible (10) tal como un sub-escariador o un estabilizador, que comprende un mandril (1) montado para su movimiento deslizable lineal en relación a un cuerpo principal (2). Una guía fija que adopta la forma de una barra acanalada (7) está dispuesta en una cavidad axial (11) y es restringida de su movimiento longitudinalmente y lateralmente. Para mantener en posición la barra acanalada (7), se proporcionan bloques de aseguramiento (3) que pueden ser empernados a un alojamiento circundante (12) del cuerpo principal (2) en el cual se forma la cavidad axial (11), por medio de pasadores de aseguramiento (4). El mandril que se puede deslizar longitudinalmente (1) tiene dos cavidades socavadas separadas axialmente (9), en las cuales pueden ser recibidos los extremos inferiores de bloques de viaje (5 y 6). El bloque cortador (8) tiene conductos de guía que se extienden hacia afuera en forma oblicua (13) los cuales son montados deslizablemente sobre rampas de deslizamiento (14) configuradas similarmente que se proyectan hacia afuera desde la barra acanalada (7). Después del incremento de la presión hidráulica desde abajo de la herramienta, el mandril (1) es impulsado a la izquierda contra su impulso por resorte de la posición desactivada para adoptar una posición desplazada axialmente. Debido a que el bloque de viaje (5) acopla la cara extrema adyacente (15) del bloque cortador (8), el bloque cortador (8) es impulsado hacia afuera a la posición extendida por el movimiento de deslizamiento hacia afuera en forma oblicua de los conductos de guía (13) sobre las rampas de deslizamiento (14).
Description
HERRAMIENTA PARA PERFORACIONES EXPANDIBLE
Esta invención se refiere a una herramienta para perforaciones expandible para su incorporación en una columna de perforación, tal como un sub-escariador o un estabilizador.
Los sub-escariadores se usan normalmente para agrandar una perforación debajo de una restricción, para dar como resultado una perforación que sea más grande que la restricción. Se usan estabilizadores para controlar la dirección de una broca perforadora durante el proceso de perforación.
La presente invención se refiere a una herramienta expandible que puede funcionar como un sub-escariador, o alternativamente puede funcionar como un estabilizador en una porción no escariada de una perforación.
Se conoce bien por aquellos de capacidad ordinaria en la técnica, en la perforación de pozos petroleros y de gas, emplear sub-escariadores y estabilizadores, y la descripción detallada de su función normal no se considera necesaria.
US67328 1 7 describe una herramienta para perforaciones que funciona como un sub-escariador o, alternativamente como un estabilizador en una perforación no escariada. La herramienta comprende uno o más
brazos móviles dispuestos dentro de cavidades en herramienta. La herramienta alterna entre posiciones colapsada y expandida en respuesta a presión de fluido diferencial entre la perforación y el anillo de la perforación. Las cavidades comprenden canales angulados que acoplan de manera deslizable extensiones formadas sobre los brazos de tal forma que cuando se expanda la herramienta, los brazos sean trasladados axialmente hacia arriba, mientras son simultáneamente extendidos radialmente hacia afuera desde el cuerpo.
El aparato descrito en US 67328 1 7 sufre la desventaj a de que las cavidades deben ser formadas con canales angulados integrales, lo cual incrementa la complejidad y costo de la herramienta. También, si los canales angulados en las cavidades se dañan o son suj etos a desgaste y desgarre, son relativamente costosos y difíciles de reemplazar. El aparato de US67328 17 sufre también de la desventaj a de que los bloques cortadores no se traban en la posición hacia afuera por lo que los bloques pueden flotar arriba y abajo sobre planos inclinados causando vibración y desgaste y desgarre. Esto puede dar como resultado también que la herramienta no corte una perforación hasta el tamaño deseado .
La presente invención busca proporcionar una herramienta para perforaciones expandible, tal como un sub-escariador o estabilizador, y la cual se ensambla fácilmente, y es capaz de expandirse confiablemente hacia
afuera hasta una posición operativa, y luego moverse hacia adentro para adoptar una posición inoperante retraída.
De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona una herramienta para perforaciones expandible para su incorporación en una columna de perforación, la herramienta es capaz de ser ajustada entre modos activado y desactivado, la herramienta comprende:
un cuerpo de herramienta;
un componente de trabajo montado indirectamente sobre el cuerpo de herramienta para su movimiento en relación al cuerpo de herramienta entre una posición inoperante retraída y una posición operativa instalada hacia afuera que corresponden respectivamente a los modos desactivado y activado de la herramienta;
un mandril montado en forma deslizable en el cuerpo principal para su movimiento axial entre primera y segunda posiciones, el mandril adopta la primera posición axial en el modo desactivado de la herramienta y puede desplazarse a la segunda posición axial para activar la herramienta a su modo activado;
una barra acanalada montable en una cavidad en el cuerpo de herramienta y que define una primera trayectoria de guía lineal que se extiende paralela al ej e de movimiento del mandril, y una segunda trayectoria de guía que se extiende hacia afuera y
al menos un primer bloque de viaj e acoplado con el mandril para su movimiento con el mismo y que puede montarse en forma deslizable sobre la barra acanalada para su movimiento a lo largo de la primera trayectoria de guía lineal;
en el cual el componente de trabajo puede montarse sobre la barra acanalada para su movimiento a lo largo de la segunda trayectoria de guía que se extiende hacia afuera, al menos uno del primer bloque de viaj e puede acoplarse con el componente de trabajo al moverse el mandril de su primera posición a su segunda posición para de esta manera mover el componente de trabajo a lo largo de la segunda trayectoria que se extiende hacia afuera de su posición retraída a su posición instalada hacia afuera.
Esto proporciona la ventaj a de una herramienta simple y fácil de ensamblar que no se basa en ningún diseño interno del cuerpo de la herramienta para guiar el movimiento hacia adentro y hacia afuera de los componentes de trabajo . Se proporciona un componente mecánico separado, en particular la barra acanalada, que, después del ensamble con el cuerpo de la herramienta, permanece fij a y sirve como el medio principal (que proporciona las primera y segunda trayectorias de guía mencionadas arriba) mediante el cual el sub-ensamble de bloque cortador y bloques de viaj e se monta de manera movible sobre el cuerpo principal .
En una modalidad preferida, la herramienta incluye al menos un segundo bloque de viaj e acoplado con el mandril para su movimiento con el
mismo y montado en forma deslizable sobre la barra acanalada para su movimiento a lo largo de la primera trayectoria de guía lineal, al menos uno del segundo bloque de viaje puede acoplarse con el componente de trabaj o al moverse el mandril de su segunda posición a su primera posición para de esta manera mover el componente de trabajo a lo largo de la segunda trayectoria de guía desde su posición instalada hacia afuera hasta su posición retraída.
En una modalidad preferida, la barra acanalada se monta fij amente en la cavidad al menos por un bloque de aseguramiento.
Esto proporciona la ventaj a de un medio relativamente simple para montar en forma removible la barra acanalada en la cavidad para facilitar la remoción y reemplazo de la barra acanalada para su reparación.
En una modalidad preferida, la primera trayectoria de guía lineal se define por el ej e de la barra acanalada, y la segunda trayectoria de guía que se extiende hacia afuera se define por una rampa guía de inclinación provista en la barra acanalada.
El mandril puede estar dispuesto para ser impulsado hacia la primera posición axial, y para poderse mover bajo acción de presión hidráulica contra el impulso para adoptar su segunda posición axial.
El mandril puede estar dispuesto para ser desplazado de la primera a la segunda posición después del lanzamiento de un activador
hacia abajo de la columna de perforación.
En una modalidad preferida, la barra acanalada y el componente de trabajo tienen elementos de guía cooperantes que definen la segunda trayectoria de guía.
En una modalidad preferida, los elementos de guía comprenden al menos una rampa de inclinación sobre la barra acanalada y una ranura de guía correspondiente en el componente de trabajo .
La herramienta puede comprender además por lo menos un reborde formado en al menos uno del primer bloque de viaj e y al menos un escalón formado sobre el componente de trabajo, en donde el acoplamientoentre el por lo menos un escalón y el por lo menos un reborde evita que el componente de trabajo sea desprendido de la herramienta.
Esto proporciona la ventaj a de un medio relativamente simple para asegurar que el elemento de trabajo no se salga de la herramienta.
La herramienta puede comprender además por lo menos una cavidad formada en el componente de trabajo, en donde el acoplamiento entre el por lo menos una superficie plana formada sobre una parte superior de la rampa de inclinación con al menos una de las cavidades asegura el componente de trabajo en la posición operativa instalada hacia afuera.
Esto proporciona la ventaj a de que el componente de trabajo puede ser asegurado en la posición instalada hacia afuera lo cual reduce la
vibración y desgaste y desgarre y asegura que la herramienta corte una perforación hasta el tamaño deseado.
Al menos uno del primer bloque de viaj e puede tener una conexión pivotal con un extremo adyacente del componente de trabajo.
La rampa de inclinación puede tener una nariz de proyección que pueda acoplarse con un reborde interno en un conducto de deslizamiento para de esta manera mantener al componente de trabajo en su posición retraída.
Un extremo opuesto del bloque cortador puede acoplarse con y mantenerse cautivo por una rampa provista en un bloque de aseguramiento que limita el movimiento lineal del mandril para determinar la segunda posición axial que corresponde al modo activado de la herramienta.
El componente de trabajo puede ser un bloque cortador de un sub-escariador o un estabilizador.
De acuerdo con otro aspecto de la presente invención, se proporciona una herramienta para perforaciones para su incorporación en una columna de perforación, la herramienta es capaz de ser ajustada entre modos activado y desactivado, la herramienta comprende:
un cuerpo de herramienta;
un componente de trabajo montado sobre el cuerpo de herramienta para su movimiento en relación al cuerpo de la herramienta
entre una posición inoperante retraída y una posición operativa instalada hacia afuera que corresponde respectivamente a los modos desactivado y activado de la herramienta, el componente de trabajo comprende primera y segunda porciones de brazo interconectadas pivotalmente;
un mandril montado en forma deslizable en el cuerpo de la herramienta para su movimiento axial entre primera y segunda posiciones, el mandril adopta la primera posición axial en el modo desactivado de la herramienta y se puede desplazar a la segunda posición axial para de esta manera activar la herramienta en su modo activado;
en donde el mandril es interconectado pivotalmente con la primera o segunda porción de brazo de tal forma que el movimiento de mandril de la primera posición a la segunda posición mueva el componente de trabajo entre la posición inoperante retraída y la posición operativa instalada hacia afuera. Esto proporciona la ventaj a de una herramienta simple y fácil de ensamblar que no se basa en ningún diseño interno del cuerpo de la herramienta para guiar el movimiento hacia adentro y hacia afuera de los componentes de trabajo .
En una modalidad preferida, la herramienta comprende además al menos un tercer bloque de viaj e acoplado con el mandril para su movimiento con el mismo, en donde al menos uno del tercer bloque del viaj e está interconectado pivotalmente con la primera o segunda porción de brazo.
El componente de trabajo puede ser un bloque cortador de un sub-escariador o un estabilizador.
Modalidades preferidas de herramienta para perforaciones expandible de acuerdo con la invención se describirán ahora en detalle, a manera de ej emplo únicamente, con referencia a los dibuj os acompañantes en los cuales:
La figura 1 es una vista seccional detallada de una primera modalidad de herramienta para perforaciones expandible de acuerdo con la invención, adoptando la forma de un sub-escariador, y que muestra las cuchillas del escariador con la posición inoperante retraída con respecto al cuerpo de la herramienta en la cual está montado.
La figura 2 es una vista, similar a la figura 1 , pero que muestra las cuchillas del escariador en una posición operativa expandida hacia afuera.
La figura 3 es una vista despiezada que muestra componentes y etapas individuales implicadas en completar el ensamble del sub-escariador en la herramienta.
La figura 4 es una vista seccional longitudinal que muestra la herramienta sub-escariadora de las figuras 1 a 3 ensamblada en una parte de una columna de perforación, y que muestra la herramienta sub-escariadora en la posición inoperante retraída.
La figura 4 es una vista transversal de la figura 4.
La figura 5 es una vista, similar a la figura 4, y que muestra la herramienta sub-escariadora en la posición operativa expandida hacia afuera.
La figura 5A es una vista transversal de la figura 5.
La figura 6 es una vista en sección longitudinal que ilustra en más detalle los componentes de una modalidad adicional de herramienta sub-escariadora de acuerdo con la invención, montada en una columna de perforación, y que muestra las cuchillas del escariador en la posición inoperante retraída.
La figura 7 es una vista, similar a la figura 6, que muestra las cuchillas del escariador en la posición operativa extendida hacia afuera.
La figura 8 es una vista despiezada que muestra los componentes individuales, y las etapas implicadas en el ensamble de la modalidad de las figuras 6 y 7.
La figura 9 muestra en más detalle la modalidad de las figuras 6 a 8, en la posición operativa extendida hacia afuera.
La figura 9A es una vista transversal de la figura 9.
La figura 10 es una vista, similar a la figura 9, que muestra la modalidad en la posición inoperante retraída.
La figura 10A es una vista transversal de la figura 1 0.
Las figuras l i a y 1 1 b son vistas seccionales longitudinales de una herramienta sub-escariadora de acuerdo con la invención en combinación con un dardo activador lanzado hacia abajo de la columna de perforación para activar y desactivar la herramienta.
La figura 12 es una ilustración parcial de una tercera modalidad de herramienta para perforaciones expandible de acuerdo con la invención.
Las figuras 13 a, 1 3b y 1 3 c muestran etapas sucesivas de ajuste de un cuerpo de cortador en una cuarta modalidad de la invención y
Las figuras 14a, 14b y 14c muestran vistas detalladas ampliadas correspondientes.
Las figuras 1 5a y 1 5b muestran vistas seccionales longitudinales de una modalidad más de la invención y
Las figuras 16a y 1 6b muestran vistas seccionales longitudinales de una modalidad más de la invención.
En referencia primero a las figuras 1 a 3 de los dibujos, una herramienta para perforaciones expandible de acuerdo con la invención, según esta primera modalidad, adopta la forma de un sub-escariador designado generalmente por la referencia 1 0 y que tiene cuchillas de escariador provistas en un bloque cortador escariador 8 que se muestra en la figura 1 en su posición inoperante retraída en relación al cuerpo principal 2 de la herramienta (sobre la cual está montado indirectamente) .
La herramienta usa también un mandril 1 normal montado para movimiento deslizable lineal en relación al cuerpo principal 2 entre la posición inoperante (una primera posición axial) de la herramienta mostrada en la figura 1 , y la posición operativa (una segunda posición axial) de la herramienta mostrada en la figura 2. El mandril es impulsado normalmente por fuerza de resorte (no mostrada) desde arriba, para adoptar entonces la posición inoperante mostrada en la figura 1 . Sin embargo, después de la aplicación de presión hidráulica al fondo del mandril 1 , éste puede superar la fuerza de resorte y de esta manera mover el mandril 1 a la posición operativa mostrada en la figura 2. Subsecuentemente, luego de la reducción de la presión hidráulica, el mandril se invierte bajo acción de resorte a la posición inoperante mostrada en la figura 1 .
Sin embargo, se debe entender que el uso de presión hidráulica y fuerza de resorte son sólo un ej emplo preferido del medio empleado para activar y desactivar la herramienta sub-escariadora 1 0. Pueden emplearse otros medios de aplicación de fuerzas de activación y fuerzas de desactivación al mandril, como será fácilmente aparente para aquellos de capacidad ordinaria en la técnica.
Las figuras 1 y 2 muestran los componentes ensamblados de la herramienta, mientras que la figura 3 es una vista despiezada que muestra los componentes individuales, y las etapas subsecuentes para concluir el ensamble de la herramienta. Las partes componentes adicionales de la
herramienta, y las etapas en el ensamble se describirán ahora en detalle con referencia a la figura 3.
Una guía fij a adopta la forma de una barra acanalada 7 que es un componente no movible de la herramienta, y tiene una longitud suficiente para caber dentro de la cavidad axial 1 1 en el cuerpo principal 2 , y cuando es instalada como se muestra en la vista inferior de la figura 3 , es restringida de movimiento longitudinalmente y lateralmente. Para mantener a la barra acanalada 7 en posición, bloques de aseguramiento 3 son provistos que pueden ser empernados a un aloj amiento circundante 12 del cuerpo principal 2 en el cual se forma la cavidad axial 1 1 , por medio de pasadores de aseguramiento 4.
El mandril deslizable longitudinalmente 1 tiene dos cavidades socavadas separadas axialmente 9, dentro de las cuales pueden ser recibidos los extremos inferiores de bloques de viaj e 5 y 6 como puede verse en la figura 1 . El ensamble de bloques de viaj e 5 y 6, junto con el bloque cortador 8 , en la barra acanalada 7 será aparente de la vista despiezada de la figura 3.
En particular, el bloque cortador 8 tiene conductos de guía que se extienden hacia afuera en forma oblicua 13 los cuales están montados deslizablemente sobre rampas de deslizamiento 14 configuradas similarmente que se proyectan hacia afuera desde la barra acanalada 7. Después del ensamble del bloque cortador 8 sobre la barra acanalada 7, los
bloques de viaj e 5 y 6 son entonces montados deslizablemente sobre extremos opuestos de la barra acanalada 7, y se mueven uno hacia el otro para el acoplamiento con caras extremas 1 5 y 1 6 respectivas del bloque cortador 8 para formar un sub-ensamble, capaz de ser dej ado caer en posición en la cavidad axial 12 como se muestra en la vista inferior de la figura 3.
Los bloques de viaje 5 y 6 colocan al bloque cortador 8 axialmente con respecto al mandril deslizable 1 , por acoplamiento de los bloques de viaj e 5 y 6 en las cavidades de mandril 9. el sub-ensamble del bloque cortador 8 , barra acanalada 7 y bloques de viaj e 5 y 6 es entonces capaz del movimiento con una unidad con el mandril 1 , después de la activación y desactivación de la herramienta. Como se mencionó arriba, la barra acanalada 7 se retiene contra movimiento por su montaj e en la cavidad axial 1 1 del aloj amiento 12, y por medio de los bloques de aseguramiento 3. Sin embargo, el bloque cortador 8 del sub-ensamble es capaz del desplazamiento lineal entre la posición retraída mostrada en la figura 1 que es el modo desactivado de la herramienta, y la posición operativa expandida hacia arriba de la figura 2, que es el modo activado de la herramienta.
Después del incremento de presión hidráulica desde abajo de la herramienta, el mandril 1 es impulsado a la izquierda contra su impulso de resorte de la posición desactivada mostrada en la figura 1 , para de esta
manera adoptar la posición desplazada axialmente mostrada en la figura 2, la cual corresponde al modo activado de la herramienta. Los bloques de viaj e 5 y 6 siguen este movimiento lineal del mandril 1 , en virtud de su ubicación en las cavidades de mandril 9, y siguen también una primera trayectoria de guía lineal definida por el ej e de la barra acanalada 8. Asimismo, debido a que el bloque de viaj e 5 acopla la cara extrema 1 5 adyacente del bloque cortador 8 , el bloque cortador 8 es impulsado hacia afuera a la posición extendida mostrada en la figura 2, por el movimiento de deslizamiento hacia afuera oblicuamente de los conductos de guía 1 3 sobre rampas de deslizamiento 14 (las cuales definen una segunda trayectoria de guía que se extiende hacia afuera).
Para desactivar la herramienta, el mandril 1 se mueve linealmente a la derecha de la posición mostrada en la figura 2 para volver a asumir la posición mostrada en la figura 1 , y en este caso es el bloque de viaj e 6 el que acopla la para extrema 16 del bloque cortador 8 , para impulsar el bloque cortador 8 a moverse oblicuamente hacia adentro a la posición retraída de la figura 1 .
Se contempla que el bloque de escariador 8 sea trabado en su posición instalada hacia afuera, y convenientemente esto se logra al maquinar una superficie plana a lo largo del carril hembra en el bloque cortador 8 , y utilizando una cola de milano en la barra acanalada en la posición expandida.
La modalidad descrita en la presente proporciona por lo tanto una herramienta sub-escariadora simple y fácil de ensamblar, y la cual no se basa en ningún diseño interno del cuerpo principal 2, para guiar el movimiento hacia adentro y hacia afuera del bloque cortador 8. Se proporciona un componente mecánico separado, en particular la barra acanalada 7, el cual, después del ensamble con el cuerpo principal 2, permanece fijo, y sirve como el medio principal (que proporciona las primera y segunda trayectorias de guía mencionadas arriba) mediante el cual el sub-ensamble del bloque cortador 8 y bloques de viaj e 5 y 6 se monta de manera movible sobre el cuerpo principal 2. El concepto de bloque incorporado en este diseño, en particular el bloque cortador 8 para formar las cuchillas de escariador, y bloques de viaj e 5 y 6 que mantienen junto el sub-ensamble, da ventaj as sobre diseños existentes de herramientas para perforaciones expandibles, y particularmente al proporcionar más espacio y estructura en la cual aplicar los insertos del cortador. Asimismo, existe la ventaj a de que se requieren menos sellos para mantener presión diferencial, y por lo tanto menos puntos de falla potencial.
El sub-escariador 1 0 descrito arriba con referencia a las figuras 1 a 3 se muestra en más detalle cuando es ensamblado en una columna de perforación designada generalmente por la referencia 1 7 en las figuras 4 y 5. Estas figuras muestran también en más detalle el medio mediante el cual la herramienta es capaz de ser asegurada en la posición instalada hacia
afuera, en la cual conductos de deslizamiento 1 3 y rampas de deslizamiento 14 cooperan mediante colas de milano macho 30 y colas de milano hembra 32.
La ventaja adicional de la modalidad descrita es que el sistema de barra acanalada/carril tienen componentes más pequeños que los diseños existentes de herramienta expandible para perforaciones, haciendo entonces fácil de mantener y fabricar. Asimismo, es una estructura fuerte y simple de componentes internos probados.
Las figuras 4 y 5 muestran también un resorte de impulso 1 8 montado en cámara anular 1 9, y el cual impulsa normalmente el mandril 1 en una dirección hacia la derecha en la figura 4, por lo que el bloque cortador 8 adopta la posición retraída mostrada en la figura 4, en ausencia de presión hidráulica suficiente. Sin embargo, cuando se genera suficiente presión hidráulica debajo del mandril 1 , éste empuj a el mandril a la izquierda contra la acción del resorte 1 8 , por lo que el bloque cortador 8 se mueve a la posición instalada hacia fuera mostrada en la figura 5. Un puerto o puertos anulares 1 0 comunican con presión en el anillo, y comunican también esta presión con la cámara anular 1 9, para forzar al mandril 1 contra el resorte de retorno 1 8. Cuando las bombas son accionadas, y la presión en el anillo y el diámetro interno de la columna de perforación se igualan, el resorte de retorno 1 8 empuj a al mandril 1 , de esta manera j alando el bloque cortador 8 hacia abajo y adentro.
Para activar la herramienta, una bola o racimo de bolas puede ser lanzada hacia abajo de la columna de perforación para desencadenar la activación de la herramienta mecánicamente. Como alternativa, una bola o racimo de bolas puede ser lanzado hacia abajo de la columna de perforación para acoplar un asiento y causar que la herramienta se active en diferencial de presión incrementado .
Convenientemente, aunque no se muestre, se puede proporcionar un sistema de gancho que resista la activación de la herramienta hasta que se aplique un diferencial de presión preestablecido. La herramienta también incluirá una disposición de boquillas, como la mostrada por la referencia 20, de tal forma que cuando la herramienta sea activada, se abra hacia arriba de la boquilla o boquillas, permitiendo entonces la identificación en la superficie de activación de la herramienta, así como enfriando y limpiando los bloques cortadores 8. Aunque no se muestra, una pluralidad de bloques cortadores 8 será provista, separada circunferencialmente aparte unos de otros, y cada uno montado sobre la barra acanalada y que tienen bloques de viaj e, como los descritos arriba.
En referencia ahora a las figuras 6 a 1 0, muestra una modalidad más de herramienta para perforaciones expandible de acuerdo con la invención, y partes generalmente correspondientes tienen los mismos números de referencia más a. Este diseño tiene bloques de viaj e modificados 5a, 6a que asegurarán el movimiento del bloque cortador en un
diámetro hacia afuera preestablecido. El bloque cortador también tiene un espacio plano que permite al bloque cortador asegurarse sobre la guía acanalada en el diámetro deseado predeterminado. Los bloques de viaj e siempre mantienen al bloque cortador evitando que se caiga del ensamble al acoplar el mandril igual que en el diseño anterior (véase figura 1 0 que muestra la unidad de cuerpo principal). Las modificaciones son el brazo de bloque cortador 3 A y retenedor de bloque de viaj e 6A. 2A es el escalón de aseguramiento en el bloque cortador. El beneficio de este diseño es que permite una retracción positiva como cuando el bloque de cortador es j alado hacia abajo acopla la guía acanalada para retracción positiva.
La modalidad de las figuras 6 a 1 0 funciona de manera generalmente similar a la modalidad descrita arriba con referencia a las figuras 1 a 5. Sin embargo, como puede verse en particular de la figura 10, los bloques de viaj e 5a y 6a tienen alas o rebordes 5A y 6A, y las cuales sirven para limitar positivamente el movimiento hacia afuera del bloque cortador 8a y evitar que el bloque cortador 8a se caiga de la herramienta. El bloque cortador 8a tiene brazos o escalones que se proyectan lateralmente 3A, y como puede verse de la figura 10, existe un espacio radial entre los escalones 3A y rebordes 5A y 6A cuando el bloque cortador 8a está en la posición retraída. Este espacio ilustra el grado de movimiento radial permitido al moverse el bloque cortador 8a a su posición instalada hacia afuera.
La superficie plana o cavidad 2A asegura el bloque de cortador 8a cuando está instalado a su posición exterior. El bloque cortador 8a por lo tanto se monta en los brazos de la guía acanalada. Esto mantiene el bloque cortador en posición, la cual es trabada entre el brazo guía estriado y la indentación en el bloque de viaj e. En consecuencia, en la posición mostrada en las figuras 9 y 9A, el bloque cortador 8a es asegurado en posición por el acoplamiento de escalones 3A con rebordes 5A, 6A, y el acoplamiento entre las superficies planas en la parte superior de rampas de deslizamiento 14A con cavidades 2A. Esto evita también que el bloque cortador 8a sea desprendido de la herramienta.
Una ventaja particular de las modalidades de la invención descritas es que los ensambles de bloque cortador pueden ser cambiados fácilmente desde externamente de la herramienta, sin tener que abrir la herramienta internamente.
Las figuras l i a y 1 1 b muestran una herramienta para perforaciones expandible de acuerdo con la invención que es capaz de ser activada al lanzar un activador deformable hacia abajo de la columna de perforación. La deformación subsecuente del activador, para pasar hacia abajo a través de un asiento receptor, permite entonces a la herramienta reestablecerse a sí misma automáticamente al modo desactivado.
Una tercera modalidad se muestra en la parte de ilustración seccional de la figura 12, en la cual la vista entre (a) es el modo
desactivado y retirado y la vista (b) es el modo activado expandido. Las partes correspondientes tienen los mismos números de referencia, además de la letra b. La barra acanalada 7b es mantenida contra el desplazamiento axial en el cuerpo principal 2b, y se mantiene en posición por bloques de aseguramiento 3b. Bloques de viaj e 5b y 6b están montados en el mandril I b para su movimiento con el mismo, para de esta manera expandir y retirar el bloque cortador 8b.
Sin embargo, en esta modalidad existe la provisión de una sola rampa 14b que coopera con el conducto de guía individual 1 3b en el bloque cortador 8b . Asimismo, se debe notar que la rampa 14b tiene una nariz proyectante 21 que constituye una "guía de viaj e de aseguramiento" cuando se acopla con un reborde interno 22 del conducto de deslizamiento 1 3b en la posición retraída (desactivada) mostrada en la vista 12a.
Igualmente, el bloque de viaje 5b se construye diferentemente a bloques 5 y 5 a de las modalidades anteriores, ya que aunque funciona aún como un bloque de viaj e para mover el bloque cortador 8b axialmente cuando el mandril I b es movido axialmente, tiene también una conexión pivotal 23 con el extremo adyacente 24 del bloque cortador 8b. Convenientemente, la conexión entre el bloque de viaje 5b y el bloque cortador 8b es una interconexión tipo bola y rótula, como la mostrada, aunque son posibles otras estructuras.
El bloque cortador 8b se mueve por lo tanto hacia arriba de la rampa 14b sobre la barra de deslizamiento 7b, al moverse el mandril I b y bloque de viaj e 5b a la izquierda de la posición de la vista 1 2a a aquella de la vista 12b. Este movimiento se permite al pivotar el bloque cortador 8b hacia afuera del ej e de la herramienta por medio de la conexión de pivote 23 , 24. El movimiento de retorno da como resultado el pivoteo hacia adentro del bloque cortador 8b a la posición retraída, y en la cual es mantenido por el acoplamiento de la nariz 21 de la rampa 14b sobre el reborde interno 22 del conducto de deslizamiento 13b.
En referencia ahora a las figuras 1 3 y 14, éstas muestran otra modalidad, y las partes correspondientes a aquellas ya descritas tienen los mismos números de referencia, pero con la adición de la letra c.
Las figuras 1 3 a, b, c y 14a, b, c muestran posiciones sucesivas adoptadas por el bloque cortador 8c durante su movimiento entre la posición operativa instalada hacia afuera y la posición inoperante retraída hacia adentro. Asimismo, en esta modalidad, el bloque de viaj e 5c se mueve linealmente y causa por lo tanto el movimiento lineal sólo del extremo adyacente (derecho) del bloque cortador 8 c, de manera similar al movimiento de bloque de viaj e 5b en la modalidad de la figura 12.
Sin embargo, no hay segundo bloque de viaj e que corresponda con el bloque de viaj e 6b de la figura 12. En su lugar, se proporciona un segundo bloque de aseguramiento modificado 25 , y el cual define una rampa
de guía inclinada hacia afuera 26 que acopla y mantiene cautivo el extremo adyacente (izquierdo) 27 del bloque cortador 8 c.
Las figuras 13 c y 14c muestran las posiciones retraídas del extremo 27 del bloque cortador 8c, y las figuras 1 3 a 14a muestran la posición instalada hacia afuera.
La figura 1 3 muestra por lo tanto una conexión tipo brazo pivotable entre el bloque cortador 8 c y el bloque de viaj e individual 1 3 , en tanto que el extremo opuesto 27 del bloque cortador 8 c se acopla con y se mantiene cautivo por el bloque de aseguramiento 25 construido de manera diferente. Una configuración de cola de milano acopla el extremo 27 del bloque cortador 8c y lo mantiene cautivo, por lo que el bloque cortador 8c lleva a cabo un movimiento lineal combinado y también movimiento radial en virtud del acoplamiento entre la rampa 26 y el extremo 27, para mover al bloque cortador entre posiciones operativa e inoperante. La figura 14 muestra vistas en detalle ampliadas correspondientes.
Las figuras 1 5 a y 1 5b muestran una modalidad similar a la de las figuras 6 a 10. La figura 1 5 a muestra la herramienta en la posición expandida y la figura 1 5b muestra la herramienta en la posición retraída. El bloque cortador 8d comprende conductos de guía 13 d y la barra acanalada 7d comprende rampas de deslizamiento 14d. Se puede ver de los dibujos que la modalidad mostrada en las figuras 1 5a y 1 5b no comprende alas y rebordes que limiten el movimiento hacia fuera del bloque cortador 8 a a
diferencia de la modalidad de las figuras 6 a 1 0. Sin embargo, ya que el bloque cortador 8d sólo puede moverse en un grado limitado a lo largo de la barra acanalada 7d entonces no hay espacio suficiente para que el bloque cortador 8d se mueva axialmente lo suficientemente lej os para que los conductos de guía 1 3 d sean desacoplados de las rampas de deslizamiento 14d. Esto significa que el bloque cortador 8d no puede ser desprendido del cuerpo de la herramienta.
Las figuras 1 6a y 16b muestran una modalidad más de una herramienta para perforaciones expandibles 100 que comprende un cuerpo de herramienta 1 02 y un componente de trabajo expandible 1 08 dispuesto en la cavidad 1 1 1 . El componente de trabajo expandible 108 comprende dos porciones de brazo interconectadas pivotalmente 1 50 y 1 52. La porción de brazo 1 52 está interconectada pivotalmente a un tercer bloque de viaj e 1 05 de tal forma que cuando el bloque de viaj e 105 se mueva a lo largo de la barra acanalada 1 07, el componente de trabajo 1 08 pueda ser instalado y retraído. Se debe entender que el bloque de viaj e puede ser formado integralmente con el mandril 1 01 de tal forma que el mandril pueda ser interconectado pivotalmente directamente con la primera y segunda porciones de brazo. Las articulaciones pivotantes pueden formarse a partir de pasadores recibidos en orificios respectivos.
Se apreciará por la persona capacitada en la técnica que las modalidades anteriores han sido descritas a manera de ej emplo únicamente
y no en un sentido limitativo, y que varias alteraciones y modificaciones son posibles sin alej arse del alcance de la invención como el definido por las reivindicaciones anexas.
Claims (16)
1 . Una herramienta para perforaciones expandible ( 10) para su incorporación en una columna de perforación ( 1 7), la herramienta es capaz de ser ajustada entre modos activado y desactivado, la herramienta se caracteriza porque comprende: un cuerpo de herramienta (2); un componente de trabajo (8) montado indirectamente en el cuerpo de herramienta (2) para su movimiento en relación al cuerpo de herramienta entre una posición inoperante retraída y una posición operativa instalada hacia afuera que corresponden respectivamente a los modos desactivado y activado de la herramienta; un mandril ( 1 ) montado deslizablemente en el cuerpo principal (2) para su movimiento axial entre primera y segunda posiciones, el mandril adopta la primera posición axial en el modo desactivado de la herramienta y puede desplazarse a la segunda posición axial para de esta forma activar la herramienta en su modo activado; una barra acanalada (7) que puede montarse en una cavidad ( 1 1 ) en el cuerpo de herramienta (2) y que define una primera trayectoria de guía lineal que se extiende paralela al ej e de movimiento del mandril ( 1 ), y una segunda trayectoria de guía que se extiende hacia afuera y por lo menos un primer bloque de viaj e (5) acoplado con el mandril ( 1 ) para su movimiento con el mismo y que pueda montarse en forma deslizable sobre la barra acanalada (7) para su movimiento a lo largo de la primera trayectoria de guía lineal; en el cual el componente de trabajo (8) puede montarse sobre la barra acanalada (7) para su movimiento a lo largo de la segunda trayectoria de guía que se extiende hacia afuera, al menos uno del primer bloque de viaj e (5) puede acoplarse con el componente de trabaj o (8) al moverse el mandril ( 1 ) de su primera posición a su segunda posición para de esta manera mover el componente de trabajo (8) a lo largo de la segunda trayectoria que se extiende hacia afuera de su posición retraída a su posición instalada hacia afuera.
2. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque incluye al menos un segundo bloque de viaj e (6) acoplado con el mandril ( 1 ) para su movimiento con el mismo y montado en forma deslizable sobre la barra acanalada (7) para su movimiento a lo largo de la primera trayectoria de guía lineal, al menos uno del segundo bloque de viaj e (6) puede acoplarse con el componente de trabaj o (8) al moverse el mandril ( 1 ) de su segunda posición a su primera posición para de esta manera mover el componente de trabajo (8) a lo largo de la segunda trayectoria de guía de su posición instalada hacia afuera a su posición retraída.
3. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 ó 2, caracterizada porque la barra acanalada (7) es montada fij amente en la cavidad ( 1 1 ) al menos por un bloque de aseguramiento (3 ) .
4. La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la primera trayectoria de guía lineal se define por el ej e de la barra acanalada (7), y la segunda trayectoria de guía que se extiende hacia afuera se define por una rampa de guía inclinada ( 14) provista en la barra acanalada (7) .
5. La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el mandril ( 1 ) está dispuesto para ser impulsado hacia la primera posición axial, y para poderse mover bajo acción de presión hidráulica contra el impulso para adoptar su segunda posición axial.
6. La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque el mandril ( 1 ) está dispuesto para ser desplazado de la primera a la segunda posición después del lanzamiento de un activador hacia abajo de la columna de perforación.
7. La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la barra acanalada (7) y el componente de trabajo (8) tienen elementos guía cooperantes ( 1 3 , 14) que definen la segunda trayectoria de guía.
8. La herramienta de conformidad con la reivindicación 7, caracterizada porque los elementos de guía comprenden al menos una rampa de inclinación ( 14) sobre la barra acanalada (7) y una ranura de guía ( 1 3 ) correspondiente en el componente de trabajo (8).
9. La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende además por lo menos un reborde (5A) formado en al menos uno del primer bloque de viaj e (5) y por lo menos un escalón (3A) formado en el componente de trabajo (8 a), en donde el acoplamiento entre al menos un escalón y al menos un reborde evita que el componente de trabajo se desprenda de la herramienta.
1 0. La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque comprende además al menos una cavidad (2A) formada en el componente de trabajo (8 a), en donde el acoplamiento entre al menos una superficie plana formada sobre una parte superior de la rampa de inclinación ( 14a) con al menos una de la cavidad (2A) traba al componente de trabaj o (8 a) en la posición operativa instalada hacia afuera.
1 1 . La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque al menos uno del primer bloque de viaj e (5b) tiene una conexión pivotal (23 , 24) con un extremo adyacente del componente de trabajo (8b) .
12. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 1 , cuando depende de la reivindicación 7 o la reivindicación 8, caracterizada porque la rampa de inclinación ( 14b) tiene una nariz proyectante 2 1 que puede acoplarse con un reborde interno (22) en un conducto de deslizamiento ( 13b) para mantener al componente de trabajo (8b) en su posición retraída.
13. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizada porque un extremo opuesto (27) del bloque cortador 8c se puede acoplar con y mantenerse cautivo por una rampa (26) provista sobre un bloque de aseguramiento (25) que limite el movimiento lineal del mandril ( l e) para determinar la segunda posición axial que corresponda al modo activado de la herramienta.
14. La herramienta de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque el componente de trabajo (8 , 8a, 8b) es un bloque cortador de un sub-escariador o un estabilizador.
1 5. Una herramienta para perforaciones expandible ( 1 00) para su incorporación en una columna de perforación, la herramienta es capaz de ser ajustada entre modos activado y desactivado, la herramienta se caracteriza porque comprende: un cuerpo de herramienta ( 102); un componente de trabaj o ( 108) montado en el cuerpo de la herramienta para su movimiento en relación al cuerpo de la herramienta entre una posición inoperante retraída y una posición operativa instalada hacia afuera que corresponden respectivamente a los modos desactivado y activado de la herramienta, el componente de trabajo comprende primera y segunda porciones de brazo interconectadas pivotalmente ( 1 50, 1 52); un mandril ( 1 01 ) montado en forma deslizable en el cuerpo de la herramienta para su movimiento axial entre primera y segunda posiciones, el mandril adopta la primera posición axial en el modo desactivado de la herramienta y puede desplazarse a la segunda posición axial para de esta manera activar la herramienta a su modo activado; en donde el mandril está interconectado pivotalmente con la primera o segunda porciones de brazo de tal manera que el movimiento del mandril de la primera posición a la segunda posición mueva al componente de trabajo entre la posición inoperante retraída y la posición operativa instalada desde afuera.
16. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 5, caracterizada porque comprende además por lo menos un tercer bloque de viaj e ( 105) acoplado con el mandril para su movimiento con el mismo, en donde al menos uno del tercer bloque de viaj e es interconectado pivotalmente con la primera o segunda porciones de brazo. 1 7. La herramienta de conformidad con la reivindicación 1 5 ó 1 6, caracterizada porque el componente de trabaj o ( 1 08) es un bloque cortador de un sub-escariador o un estabilizador. RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe una herramienta para perforaciones expandible ( 10) tal como un sub-escariador o un estabilizador, que comprende un mandril ( 1 ) montado para su movimiento deslizable lineal en relación a un cuerpo principal (2) . Una guía fij a que adopta la forma de una barra acanalada (7) está dispuesta en una cavidad axial ( 1 1 ) y es restringida de su movimiento longitudinalmente y lateralmente. Para mantener en posición la barra acanalada (7), se proporcionan bloques de aseguramiento (3) que pueden ser empernados a un alojamiento circundante ( 12) del cuerpo principal (2) en el cual se forma la cavidad axial ( 1 1 ), por medio de pasadores de aseguramiento (4). El mandril que se puede deslizar longitudinalmente ( 1 ) tiene dos cavidades socavadas separadas axialmente (9), en las cuales pueden ser recibidos los extremos inferiores de bloques de viaje (5 y 6). El bloque cortador (8) tiene conductos de guía que se extienden hacia afuera en forma oblicua ( 13) los cuales son montados deslizablemente sobre rampas de deslizamiento ( 14) configuradas similarmente que se proyectan hacia afuera desde la barra acanalada (7) . Después del incremento de la presión hidráulica desde abajo de la herramienta, el mandril ( 1 ) es impulsado a la izquierda contra su impulso por resorte de la posición desactivada para adoptar una posición desplazada axialmente. Debido a que el bloque de viaj e (5) acopla la cara extrema adyacente ( 1 5) del bloque cortador (8), el bloque cortador (8) es impulsado hacia afuera a la posición extendida por el movimiento de deslizamiento hacia afuera en forma oblicua denlos conductos de guía ( 1 3) sobre las rampas de deslizamiento ( 14).
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