MX2011005858A - Barrena de perforacion hibrida con fresas de soporte secundarias colocadas de angulos de ataque lateral alto. - Google Patents

Abstract

Una barrena de perforación híbrida que tiene fresas de soporte secundarias colocadas de ángulos de ataque lateral.

Description

BARRENA DE PERFORACIÓN HÍBRIDA CON FRESAS DE SOPORTE SECUNDARIAS COLOCADAS DE ÁNGULOS DE ATAQUE LATERAL ALTO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere en general a barrenas de perforación terrestre y en particular a una barrena mejorada que tiene una combinación de fresas envolventes y fresas fijas y elementos de corte y a un método de diseño y operación de tales barrenas.

El éxito de la perforación rotativa permitió el descubrimiento de depósitos profundos de petróleo y gas y la producción de enormes cantidades de petróleo. La barrena para roca rotativa era una invención importante que hizo posible el éxito de la perforación rotativa. Sólo los yacimientos de tierra blanda podrían penetrarse comercialmente con la barrena de arrastre anterior y la herramienta de cable, pero la barrena para roca de dos conos, inventada por Howard R. Hughes, Patente Estadounidense No. 930,759, perforó la roca impermeable en el campo de Spindletop cerca de Beaumont , Texas, con facilidad relativa. Esa invención venerable, dentro de la primera década del último siglo, podía perforar una pequeña fracción de la profundidad y velocidad de la barrena para roca rotativa moderna. La barrena original de Hughes perforaba durante horas; la barrena moderna ahora perfora por días . Las barrenas modernas algunas veces perforan por miles de metros (pies) en lugar de sólo algunos metros (pies). Muchos avances han contribuido a las mejoras impresionantes en las barrenas para roca rotativa.

Al perforar sondeos en yacimientos terrestres utilizando barrenas de conos de rodillos o de fresas envolventes, se emplean barrenas para roca que tienen una, dos o tres fresas envolventes montadas de manera rotativa sobre las mismas. La barrena se asegura al extremo inferior de una sarta de perforación que se hace girar desde la superficie o por motores o turbinas desde el fondo de la perforación. Las fresas montadas en la barrena giran y se deslizan sobre el fondo del sondeo conforme se hace girar la sarta de perforación, por lo que acoplan y desintegran el material del yacimiento para removerse. Las fresas envolventes se proporcionan con elementos de corte o dientes que se ven forzados a penetrar y excavar en el fondo del sondeo por el peso de la sarta de perforación. Los sedimentos de la perforación del fondo y los costados del sondeo se limpian a presión y disponen por el fluido de perforación que se bombea desde la superficie a través de la sarta de perforación rotativa hueca, y las toberas como orificios en la barrena de perforación. Eventualmente, los sedimentos de la perforación se llevan en suspensión en el fluido de perforación hacia la superficie, hacia la zona anular entre la sarta de perforación y la pared del sondeo.

Las barrenas de fresas rotativas dominaban la perforación de petróleo durante la mayor parte del siglo 20. Con las mejoras en la tecnología de diamantes sintéticos o artificiales que se presentó en los 70s y 80s, la barrena de fresas fijas o de "arrastre" se volvió popular nuevamente en la última parte del siglo 20. Las barrenas de fresas fijas modernas con frecuencia se denominan como barrenas de "diamante" o "PDC" (diamante policristalino compacto) y se remueven a distancia de las barrenas de fresas fijas originales de los siglos 19 y a principios del siglo 20. Las barrenas de diamante o de PDC llevan los elementos de corte que comprenden capas o "tablas" de diamante policristalino compacto formadas en y enlazadas a un sustrato de soporte, convencionalmente de carbono de tungsteno cementado, los elementos de corte se disponen en lugares seleccionados sobre las hojas y otras estructuras en el cuerpo de barrena con las tablas de diamante orientadas generalmente en la dirección de la rotación de la barrena. Las barrenas de diamante tienen una ventaja sobre las barrenas de fresas envolventes ya que generalmente no tienen partes móviles. La mecánica y dinámica de perforación de las barrenas de diamante son diferentes de aquellas de las barrenas de fresas envolventes, debido precisamente a que no tienen partes móviles. Durante la operación de perforación, las barrenas de diamante se utilizan en una forma similar a aquella para barrenas de fresas envolventes, las barrenas de diamante también se hacen girar contra un yacimiento que se perfora bajo el peso aplicado en la barrena para remover el material de yacimiento. El acoplamiento entre los elementos de corte de diamante y el fondo del sondeo y los costados cortan o raspan el material del yacimiento en lugar de utilizar una acción de trituración como se emplea por las barrenas de fresas envolventes: Las barrenas de fresas envolventes y de diamante cada una tiene aplicaciones particulares para las cuales son más adecuadas que las otras; ningún tipo de barrena es probable que suplante completamente la otra en un futuro posible .

En la técnica anterior, algunas barrenas de perforación terrestre utilizan una combinación de una o más fresas envolventes y una o más hojas fijas. Algunas de estas barrenas de perforación de tipo combinación se denominan como barrenas híbridas. Diseños previos de barrenas híbridas, tal como se describe en la Patente Estadounidense 4,343,371, para Baker, III, han permitido que las fresas envolventes realicen la mayor parte del corte del yacimiento, especialmente en el centro del agujero o barrena. Otros tipos de barrenas de combinación se conocen como "barrenas sacatestigos " , tales como la Patente Estadounidense 4,006,788 para Garner. Las barrenas sacatestigos típicamente tienen fresas envolventes truncadas que no se extienden al centro de la barrena y se diseñan para remover un testigo del yacimiento al taladrar, pero alrededor de un cilindro sólido del yacimiento que va a removerse del sondeo generalmente intacto.

Otro tipo de barrena híbrida se describe en la Patente Estadounidense No. 5,695,019 para Shamburger Jr. , en donde las fresas envolventes se extienden casi totalmente al centro. Las inserciones 50 de fresas fijas (FIGURAS 2 Y 3) se ubican en el área 2 en forma de domo o "bifurcación" de la barrena para completar la remoción del yacimiento perforado. Aún otro tipo de barrena híbrida algunas veces se denomina como "abre-hoyos", del cual un ejemplo se describe en la Patente Estadounidense 6,527,066. Un abre-hoyos tiene una protuberancia roscada fija que se extiende axialmente más allá de las fresas envolventes para la unión de una barrena piloto que puede ser una barrena de fresas envolventes o fresas fijas. En estos últimos dos casos, el centro se corta con elementos de fresas fijas pero los elementos de fresas fijas no forman un perfil de corte continuo e ininterrumpido desde el centro hasta el perímetro de la barrena.

Aunque cada una de estas barrenas se puede trabajar para ciertas aplicaciones limitadas, una barrena de perforación terrestre híbrida mejorada con rendimiento de perforación mejorado puede ser deseable.

Una barrena de perforación híbrida que tiene fresas de soporte secundarias colocadas que tienen ángulos de ataque lateral alto.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 es una vista de una barrena híbrida de la presente invención; la FIGURA 2 es una vista frontal o en planta de una modalidad de la barrena híbrida de la FIGURA 1; la FIGURA 2A es una vista de una fresa primaria y una fresa de soporte de la barrena híbrida de la presente invención; la FIGURA 2B es una vista de una fresa primaria y una fresa de soporte de la barrena híbrida de la presente invención; la FIGURA 2C es una vista de una fresa de soporte en una hoja de la barrena híbrida de la presente invención; la FIGURA 2D es una vista que ilustra un ángulo de ataque lateral de una fresa de soporte en una hoja de la barrena híbrida de la presente invención; la FIGURA 3 ilustra una representación del esquema de fresa de la barrena híbrida de la presente invención; las FIGURAS 3A a 3C son esquemas de fresas para una hoja y una fresa envolvente de la barrena híbrida de la presente invención; y las FIGURAS 4 a 4G son vistas superiores de conjuntos de fresas en línea de la barrena híbrida de la presente invención.

Se ilustra en las FIGURAS 1 y 2 una modalidad de una barrena 11 de perforación terrestre híbrida de acuerdo con la presente invención. La barrena 11 híbrida comprende un cuerpo 13 de barrena que se enrosca o de otra manera se configura en su extensión superior para su conexión en una sarta de perforación. El cuerpo 13 de barrena puede construirse de acero, o de un material de matriz de metal duro, (por ejemplo, carburo de tungsteno) con inserciones de acero. El cuerpo 13 de barrena tiene un cuerpo axial o línea central 15 que coincide con el eje de rotación de la barrena 11 híbrida en la mayoría de los casos. La barrena 11 híbrida de las FIGURAS 1 y 2 puede utilizar una configuración de "fresa delantera" que es una fresa envolvente que lleva a una fresa de hoja fija en la barrena híbrida, configuración de "hoja delantera" es decir una fresa de hoja fija que lleva a una fresa envolvente en la barrena híbrida, o una configuración de "fresa opuesta" que es una fresa envolvente que se ubica opuesta a una barrena híbrida de fresas de hojas fijas. Todos los tipos de barrenas híbridas que tienen fresas de hojas fijas y fresas envolventes se describen en la presente, en donde la barrena híbrida tiene fresas de soporte de ángulo de ataque lateral alto en las fresas de hojas fijas .

En la FIGURA 1, tres bases 17, 19 (no mostradas), 21 de barrena dependen axialmente del cuerpo 13 de barrena. Un compensador de lubricante se asocia con cada base de barrena para compensar las variaciones de presión en el lubricante proporcionado para el cojinete en la base de barrena. Entre cada base 17, 19, 21 de barrena, tres fresas 23, 25, 27 de hoja fija dependen axialmente del cuerpo 13 de barrena .

Una fresa 29, 31, 33 envolvente se monta para rotación (típicamente en un cojinete de cuello excéntrico, pero el elemento envolvente u otros cojinetes pueden utilizarse también) en cada base 17, 19, 21 de barrena. Cada fresa 29, 31, 33 envolvente tiene una pluralidad de elementos 35, 37, 39 de corte de fresa envolvente dispuestos en filas generalmente circunferenciales sobre los mismos. En la modalidad ilustrada, los elementos 35, 37, 39 de corte de fresa envolvente son inserciones de carbono de tungsteno ajustadas por interferencia en las paredes internas o aberturas formadas en cada fresa 29, 31, 33 envolvente. Alternativamente, los elementos 35, 37, 39 de corte de fresa envolvente pueden formarse de manera integral con la fresa y tener un revestimiento duro, como en fresas de dientes de acero o dentados. Materiales diferentes de carbono de tungsteno tal como diamante policristalino u otros materiales súper-duros o súper-abrasivos , también pueden utilizarse para los elementos 35, 37, 39 de corte de fresa envolvente.

Una pluralidad de elementos 41, 43, 45 de corte de hoja fija se disponen en una fila en el borde delantero de cada una de las fresas 23, 25, 27 de hoja fija, respectivamente. Cada elemento 41, 43, 45 de corte de hoja fija es un disco circular de diamante policristalino montado en un vástago de carburo de tungsteno u otro metal duro, el cual a su vez se suelda, bronce-suelda o de otra manera se asegura al borde delantero de la fresa de hoja fija. El diamante policristalino térmicamente estable (TSP) u otros materiales de elemento de corte de hoja fija convencionales también pueden utilizarse. Cada fila de elementos 41, 43, 45 de fresa fija primarios en cada una de las fresas 23, 25, 27 de hoja fija se extiende desde la porción central del cuerpo 13 de barrena hasta la porción radialmente más externa o de calibre a una superficie del cuerpo 13 de barrena. Por lo menos en una de las filas en una de las fresas 23, 25, 27 de hoja fija, se ubica un elemento de corte de hoja fija en o cerca de la línea central 15 del cuerpo 13 de barrena ("en o cerca" significa cierta parte del elemento de corte de hoja fija como en o dentro de aproximadamente 0.10 cm (0.040 pulgadas) de la línea central 15) . En la modalidad ilustrada, el elemento 41 de corte de hoja fija radialmente más interno en la fila en la fresa 23 de hoja fija tiene su circunferencia tangente al centro axial o línea central 15 del cuerpo 13 de barrena y la barrena 11.

Una pluralidad de inserciones 51 resistentes a desgaste de partes superiores planas formadas de carburo de tungsteno o metal duro similar se proporcionan en la superficie radialmente más externa o de calibre o en la almohadilla de calibre de cada fresa 23, 25, 27 de hoja fija. Éstas sirven para proteger esta porción de la barrena contra el desgaste abrasivo encontrado en la pared lateral del sondeo. También, una fila de fresas 53, 53' de soporte se proporciona en cada fresa 23, 25, 27 entre los bordes delantero y trasero de las mismas. Las fresas 53, 53' de soporte pueden alinearse con los elementos 41, 43, 45 de corte de hoja fija primarios en sus fresas 23, 25, 27 de hoja fija respectivas, de manera que cortan en la misma estría o entalladura o muesca como los elementos de corte de hoja fija principales. Alternativamente, pueden separarse radialmente de los elementos de corte de hoja fija primarios de manera que corten entre las entalladuras o muescas formadas por los elementos de corte primarios en sus fresas de hoja fija respectivas. Adicionalmente, las fresas 53, 53' de soporte proporcionan puntos adicionales de contacto o acoplamiento entre la barrena 11 híbrida y el yacimiento que se perfora, mejorando de esta forma la estabilidad de la barrena 11 híbrida .

La FIGURA 2 ilustra una modalidad de la barrena 11 híbrida de perforación terrestre que tiene una configuración "de fresa opuesta", que es una fresa envolvente que se ubica opuesta a una fresa de hoja fija de la barrena 11 híbrida para las fresas 23, 25, 27 de hoja fija y las fresas 29, 31, 33 envolventes, de acuerdo con la presente invención. En los elementos 35, 37, 39 de corte cada una de las fresas 29, 31, 33 envolventes respectivamente, se disponen para cortar la misma estría o entalladura o muesca que los elementos 43, 45, 41 de corte primarios en las fresas 25, 27, 23 de hoja fija opuestas, de la barrena 11 híbrida, respectivamente. De este modo, los elementos 35 de corte en la fresa 29 envolvente caen en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional que los elementos 43 de corte en la fresa 25 de hoja fija opuesta. Lo mismo es verdadero para los elementos 37 de corte en la fresa 31 envolvente y los elementos 45 de corte en la fresa 27 de hoja fija opuesta; y los elementos 39 de corte en la fresa 33 envolvente y los elementos 41 de corte en la fresa 23 de hoja fija opuesta. Esto se denomina típicamente como configuración de "fresa opuesta" de los elementos de corte para la barrena 11 híbrida. En tal disposición, en lugar de que los elementos de corte en una fresa de hoja fija o fresa envolvente "que lleva" los elementos de corte en una fresa envolvente delantera o fresa de hoja fija, los elementos de corte en una fresa de hoja fija o de una fresa envolvente (opuesta) a aquellas en la fresa envolvente opuesta o fresa de hoja fija.

En la modalidad de la FIGURA 2, las fresas 29, 31, 33 envolventes se separan de manera angular, aproximadamente a 120 grados de separación entre sí (medida entre sus ejes de rotación). Los ejes de rotación en cada fresa 29, 31, 33 envolvente entrecruza el cuerpo 15 axial del cuerpo 13 de barrena o la barrena 11 híbrida, aunque cada una o todas las fresas 29, 31, 33 envolventes pueden descentrarse de manera angular por cualquier cantidad deseada y (o) desplazarse de manera lateral de manera que sus ejes individuales no entrecrucen el centro axial del cuerpo 13 de barrena o barrena 11 híbrida.

Las trayectorias 20 de fluido yacen entre las hojas 29, 31, 33 y se proporciona por fluido de perforación por lumbreras 120 que se encuentran al final de los pasajes que llevan desde un impelente que se extiende hacia un cuerpo de barrena desde un fuste tubular (véase FIGURA 1) , en el extremo superior de la barrena 11 híbrida. Las lumbreras 120 pueden incluir cualquier tobera deseada asegurada a la misma para mejorar y controlar el flujo del fluido de perforación. Las trayectorias 120 de fluido se extienden hacia las ranuras para desperdicios que se extienden ascendentemente a lo largo del eje longitudinal de la barrena 11 híbrida entre las fresas 23, 25, 27 de hoja fija. Almohadillas de calibre (véase FIGURA 1) comprenden extensiones longitudinalmente de las fresas 23, 25, 27 de hoja fija y pueden tener inserciones resistentes al desgaste o revestimiento o superficies exteriores radiales de las mismas como se muestra en la técnica. Los elementos de perforación de yacimiento se limpian con agua de las fresas 41, 43, 45 por el fluido de perforación (no mostrado) que surge de las lumbreras 120 y que se mueve general, radial y externamente a través de las trayectorias 120 de fluido y después ascendentemente a través de ranuras para desperdicios en una zona anular entre la sarta de perforación y la pared de sondeo. El fluido de perforación proporciona el enfriamiento a las fresas 41, 43, 45 primarias en las fresas 23, 25, 27 de hoja fija durante la perforación y despeja los sedimentos de perforación de yacimiento de la cara de barrena 11 híbrida.

Cada una de las fresas 41, 43, 45 en esta modalidad, es una fresa de PDC. Sin embargo, se reconoce que cualquier otro tipo adecuado de elemento de corte puede utilizarse con las modalidades de la invención presentada. Para claridad, las fresas se muestran como estructuras unitarias para describir y presentar mejor la invención. Sin embargo, se reconoce que las fresas 41, 43, y 35 pueden comprender capas de materiales. En este respecto, las fresas 41, 43, 45 de PDC de la modalidad actual cada una comprende una tabla de diamante enlazada a un sustrato de soporte, como se describe previamente, las fresas 41, 43, 45 de PDC reúnen material de los yacimientos subterráneos adyacentes por una acción de esfuerzo cortante cuando la barrena 11 de perforación híbrida se seguirá al poner en contacto el yacimiento con bordes de corte de las fresas 41, 43, 45. Cuando el yacimiento se corta, el flujo de fluido de perforación distribuye los sedimentos de perforación de yacimiento y suspende y lleva la mezcla de partículas a través de la ranura para desperdicios.

Las fresas 23, 25, 27 de hoja fija se consideran cada una como hojas primarias. La fresa 23 de hoja fija, como con las fresas 25, 27 de hoja fija en términos generales de una hoja primaria, incluyen una porción de cono y una porción de punta y soporte que se extiende (longitudinalmente y se proyecta de manera radial) desde la cara al calibre de la barrena 11 híbrida. Como se ilustra, algunas de las fresas 53, 53' de soporte, más específicamente las fresas 53' de soporte de la barrena 11 híbrida se establecen en ángulos de ataque lateral alto en el margen de aproximadamente 10s a 60* , o alternativamente, alrededor de 52 a 75d, como se ha descrito en la presente y se describe en las FIGURAS 2A a 2D, y las FIGURAS 4 a 4G para evitar que se acumulen desperdicios o sedimentos de la perforación en la parte frontal de los elementos 53, 53' de corte, que las vuelve inefectivas. El ángulo de ataque lateral de las fresas 53, 53' de soporte dependen de la cantidad deseada de deflexión de los desperdicios y la trayectoria deseada de los desperdicios hacia los espacios abiertos entre la parte posterior de la hoja fija y la parte frontal de las fresas envolventes, el tamaño de la barrena 11 híbrida de perforación, el diseño del fluido hidráulico de la barrena híbrida, en un número de elementos de corte, tal como 41, 53, 53' en la fresa 23 de hoja fija en la barrena 11 híbrida, y el número total de fresas de hoja fija y envolventes.

Una o más filas de fresas de soporte adicionales de las fresas 53, 53' de soporte pueden incluirse en una fresa 23, 25, 27 de hoja fija de una barrena 11 híbrida que sigue de manera rotacional y además de las fresas 41, 43, 45 primarias de cada fresa 23, 25, 27 de hoja fija y fresas 53, 53' de soporte. Cada una de una o más filas de fresas de soporte adicionales, la fila de fresas de soporte y la fila de fresas primarias incluyen uno o más elementos de corte en la misma hoja. Cada uno de los elementos de corte de una o más filas de fresas de soporte adicionales puede alinearse o sustancialmente alinearse en una estría o entalladura concéntricamente rotacional o trayectoria rotacional con los elementos de corte de la fila que las lleva rotacionalmente . Opcionalmente, cada elemento de corte puede conducir radialmente descentrado de manera ligera desde la estría o entalladura rotacional o trayectoria rotacional de los elementos de corte ubicados en la fila de fresas de soporte y los elementos 41, 43, 45 de corte primarios de cada fresa 23, 25, 27 de hoja fija.

Cada fresa de soporte adicional puede obtener una exposición específica con respecto a una fresa de soporte precedente en una fresa 23, 25, 27 de hoja fija de una barrena 11 híbrida por ejemplo, cada fresa de soporte puede tener la misma exposición o reducir por incrementos los valores de la exposición desde una fresa de soporte precedente en este respecto cada fresa de soporte se infra-expone de manera progresiva con respecto a una fresa de soporte anterior. Opcionalmente, cada fresa de soporte subsiguiente puede tener una infra-exposición a un mayor o menor grado de la fresa de soporte que la precede. Al ajustar la cantidad de infra-exposición para las fresas de soporte, las fresas de soporte pueden diseñarse para entrar en contacto con el material del yacimiento, conforme el área plana de desgaste incrementa progresivamente de las fresas primarias hasta las fresas de soporte siguientes. En este respecto, las fresas de soporte pueden diseñarse para prolongar la vida de la barrena 11 híbrida. Generalmente, un elemento de corte primario, tal como 41, 43, 45 típicamente se ubica en la parte frontal de una fresa 23, 27, 25 de hoja fija para proporcionar la mayor parte de la carga de trabajo de corte, mayormente cuando se desgastan menos las fresas. Cuando los elementos 41, 43, 45 de corte primarios de la barrena 11 híbrida se someten a dinámica dañina o cuando los elementos de corte se desgastan, las fresas de soporte comienzan a acoplar el yacimiento y comienzan a tomar o compartir el trabajo de las fresas primarias para remover mejor el material.

Se ilustra en la FIGURA 2A una vista parcial de una barrena 11 de arrastre rotativa que muestra el concepto de ángulo de ataque lateral de la fresa (ángulo de ataque lateral) con respecto a las fresas 41, la colocación de la fresa (de lado a lado) con respecto a las fresas 53 de soporte, y el tamaño de la fresa (tamaño) . El "ángulo de ataque lateral" se describe en lo anterior. El "lado a lado" es la cantidad de distancia entre las fresas en las filas de fresas adyacentes. El "tamaño" es el tamaño de la fresa típicamente indicado por el diámetro de las fresas.

La FIGURA 2B ilustra una vista natural parcial de la barrena 11 de arrastre rotativa de la FIGURA 2 que ilustra los conceptos del ángulo de ataque posterior con respecto a las fresas 53 de soporte, la exposición y chaflán con respecto a las fresas 41 y la separación con respecto a las fresas 41 y las fresas 53 de soporte.

La FIGURA 2C es una vista en corte transversal a través del centro de una fresa 53, 53' de soporte colocada en una hoja 23, 25, 27 de la barrena 11 híbrida (FIGURA 1) . La dirección de corte se representa por la flecha 72 direccional. La fresa 53, 53' puede montarse en las fresas 23, 25, 27 de hoja fija en una orientación de manera que la cara de corte de la fresa 53, 53' se orienta en un ángulo 74 de ataque posterior con respecto a una línea 80. La línea 80 puede definirse como una línea que se extiende radialmente hacia fuera de la cara de la barrena 11 de perforación en una dirección sustancialmente perpendicular a la misma en esa ubicación. Adicional o alternativamente, la línea 80 puede definirse como una línea que se extiende radialmente hacia fuera de la cara de la barrena 11 de perforación en una dirección sustancialmente perpendicular a la dirección 72 de corte. El ángulo 74 de ataque posterior puede medirse con respecto a la línea 80, los ángulos positivos se miden en la dirección contraria a las manecillas del reloj , los ángulos negativos se miden en la dirección de las manecillas del reloj .

La fresa 53, 53' se muestra en la FIGURA 2C teniendo un ángulo de ataque posterior positivo de aproximadamente 202, que muestra de este modo un "ángulo de ataque posterior". En otras implementaciones , la fresa 53, 53' puede tener un ángulo de ataque posterior negativo. En tal configuración, la fresa 53, 53' puede decirse que tiene un "ángulo de ataque delantero". A manera de ejemplo y no de limitación, cada fresa 53, 53' en la cara de la barrena 11 de perforación mostrada en la FIGURA 1 puede, de manera convencional, tener un ángulo de ataque posterior en un margen que se extiende de aproximadamente 5S a aproximadamente 30s.

La FIGURA 2D es una vista lateral parcial alargada de una fresa 53, 53' montada en una fresa 23, 25, 27 de hoja fija en la cara de la barrena 11 de perforación de la FIGURA 1. La dirección de corte se representa por la flecha 72, direccional. La fresa 53, 53' puede montarse en la hoja 23, 25, 27 en una orientación tal que la cara de corte de la fresa 53, 53' se orienta sustancialmente perpendicular a la dirección 72 de corte. En tal configuración, la fresa 53, 53' no muestra un ángulo de ataque lateral. El ángulo de ataque lateral de la fresa 53, 53' puede definirse como el ángulo entre una línea 82, la cual se orienta sustancialmente en perpendicular a la dirección 72 de corte, y la cara de corte de la fresa 53, 53', los ángulos positivos siendo medidos en la dirección contraria a las manecillas del reloj, los ángulos negativos siendo medidos en la dirección de las manecillas del reloj. En modalidades adicionales, la fresa 53, 53' puede montarse en la orientación representada por la línea 78A discontinua. En esta configuración, la fresa 53, 53' puede tener un ángulo 76A de ataque lateral negativo. Además, la presa 53, 53' puede montarse en la orientación representada por la línea 78B discontinua. En esta configuración, la fresa 53, 53' puede tener un ángulo 76B de ataque lateral positivo. A manera de ejemplo y no de limitación, cada fresa 53, 53' en la cara de la barrena 11 de perforación mostrada en la FIGURA 1 puede tener un ángulo de ataque lateral en un margen que se extiende de aproximadamente 102 a 60a, o, alternativamente, alrededor de 52 a 752, aunque si se desea puede tener un ángulo de ataque lateral negativo de aproximadamente el mismo margen o mayor.

En la FIGURA 3, un perfil de corte para los elementos 41, 43, 45 de corte fijo en las fresas 23, 25, 27 de hoja fija y los elementos 35, 37, 39 de corte en las fresas 29, 33, 31 envolventes generalmente se ilustra. Como se ilustra, un elemento 41 de corte más interno en la fresa 23 de hoja fija es tangente al centro 15 axial del cuerpo 13 de barrena o la barrena 11 híbrida. El siguiente elemento 45 de corte más interno en la fresa 27 de hoja fija se ilustra. También, el tercer elemento 43 de corte más interno en la fresa 25 de hoja fija se ilustra también un elemento 39 de corte en la fresa 33 envolvente se ilustra teniendo la misma profundidad de corte o exposición y el elemento 41 de corte en la fresa 23 de hoja fija cada uno se localiza en la misma línea central y corta la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional. Como se ilustra, ciertos elementos 41 de corte en la fresa 23 de hoja fija se ubican en el cono de la barrena 11 híbrida, mientras los otros elementos 41 de corte se ubican en la punta, soporte y porción de calibre de la barrena 11 híbrida. Los elementos 39 de corte de la fresa 33 envolvente cortan la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional que los elementos 41 de corte en la punta y soporte de la barrena 11 híbrida. Los elementos 35, 37, 39 de corte en las fresas 29, 31, 33 envolventes no se extienden hacia el cono de la barrena 11 híbrida pero se ubican generalmente en la punta y soporte de la barrena 11 híbrida fuera del calibre de la barrena 11 híbrida. Además, como se ilustra en la FIGURA 3, los elementos 35, 37 de corte en las fresas 29 y 31 envolventes y su relación con los elementos 43 y 45 de corte en las fresas 25, 27 de hoja fija que cortan la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional que se centra en la misma o se desplaza en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional durante una revolución de la barrena 11 de perforación híbrida. Cada elemento 41, 43, 45 de corte y el elemento 35, 37, 39 de corte se han ilustrado teniendo la misma exposición de profundidad de corte o diferente exposición de profundidad de corte de manera que cada elemento de corte corta la misma cantidad de yacimiento o una cantidad diferente de yacimiento en diferentes áreas de elementos de corte en la barrena 11 híbrida. La profundidad de corte para cada elemento de corte puede variarse en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional que se desee.

Se muestra en la FIGURA 3A un perfil de corte para los elementos 41 de corte fijos en la fresa 23 de hoja fija y los elementos 39 de corte en la fresa 33 envolvente con respecto una de la otra. La fresa 23 de hoja fija y la fresa 33 envolvente son un par de fresas en la barrena 11 híbrida como un par de fresas de hoja opuesta y envolvente. Como se ilustra, algunos elementos 41 de corte en la fresa 23 de hoja fija y el elemento 39 de corte en la fresa 33 envolvente tienen el mismo centro y corte en la misma estría o entalladura o muesca mientras otros elementos 41' de corte en la fresa 23 de hoja fija y el elemento 39' de corte en la fresa 33 envolvente no tienen el mismo centro pero sí el corte en la estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional. Como se ilustra, todos los elementos 41 y 41' de corte en la fresa 23 de hoja fija y los elementos 39 y 39' de corte en la fresa 33 envolvente tienen la misma exposición o diferente exposición al corte para cortar la misma estría o diferente profundidad de yacimiento durante una revolución de la barrena 11 de perforación híbrida, aunque esto pueda variarse como se desee. Además en la FIGURA 3A el elemento 53, 53' de soporte en la fresa 23 fija ubicada detrás de los elementos 41 de corte. Los elementos 53, 53' de corte de soporte pueden tener la misma exposición o menos exposición, o, si se desea, más exposición que los elementos 41 de corte primarios y tienen el mismo diámetro o un diámetro más pequeño que el elemento 41 de corte. Adicionalmente, los elementos 53, 53' de corte de soporte mientras cortan la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria 41' rotacional que un elemento 41 de corte puede localizarse fuera del centro de un elemento 41 de corte ubicado en la parte frontal de un elemento 53, 53' asociado con el mismo. De esta manera, los elementos 41 de corte y los elementos 53, 53' de corte de soporte en la hoja 23 fija y los elementos 39 de corte en la fresa 33 envolvente cortaran todos en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional mientras se centran entre sí, ligeramente descentrados entre sí tienen la misma exposición de corte, o alternativamente, una menor exposición de corte.

Se ilustra en la FIGURA 3B un perfil de corte para los elementos 43 de corte fijo en la fresa 25 de hoja fija y los elementos 35 de corte en la fresa 29 envolvente con respecto una de la otra, la fresa 25 de hoja fija y la fresa 29 envolvente son un par de fresas en la barrena 11 híbrida que un par de fresas de hoja opuesta y envolvente. Como se ilustra, algunos de los elementos 43 de corte en la fresa 25 de hoja fija y el elemento 35 de corte en la fresa 29 envolvente tienen el mismo centro y corte en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional mientras otros elementos 43' de corte en la fresa 25 de hoja fija y el elemento 35' de corte en la fresa 29 envolvente no tienen el mismo centro pero sí el corte en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional. Como se ilustra, todos los elementos 43 y 43' de corte en la fresa 25 de hoja fija y los elementos 35, 35' de corte en la fresa 29 envolvente tienen la misma exposición o menos exposición o una exposición diferente para cortar la misma profundidad o diferente profundidad del yacimiento durante una revolución de la barrena 11 híbrida, aunque esto puede variarse como se desee. Además se ilustra en la FIGURA 3B los elementos 53, 53' de soporte en la hoja 25 fija ubicada detrás de los elementos 43 de corte que pueden tener la misma exposición, o menos exposición, o, si se desea, más exposición de manera que aquella del corte como los elementos 43 de corte y tienen el mismo diámetro o un diámetro más pequeño que un elemento 43 de corte. Adicionalmente, los elementos 53, 53' de corte de soporte, mientras cortan en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional que un elemento 43' de corte pueden ubicarse fuera del centro de un elemento 43 de corte ubicado en la parte frontal de un elemento 53, 53' de corte de soporte asociado con el mismo. De esta manera, los elementos 43 de corte y los elementos 53, 53' de corte de soporte en la hoja 25 fija y los elementos 35 de corte en la fresa 29 envolvente cortarán en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional mientras se centran entre sí, se descentran ligeramente entre sí teniendo la misma exposición de corte alternativamente, una menor exposición.

Se ilustra en la FIGURA 3C un perfil de corte para los elementos 45 de corte fijo en la fresa 27 de hoja fija y los elementos 37 de corte en la fresa 31 envolvente con respecto una de la otra, la fresa 27 de hoja fija y la fresa 31 envolvente son un par de fresas en la barrena 11 híbrida que el par de fresas de hoja expuesta y envolvente. Como se ilustra, algunos de los elementos 45 de corte en la fresa 27 de hoja fija y el elemento 37 de corte en la fresa 31 envolvente tienen el mismo centro y corte en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional mientras otros elementos 45' de corte en la fresa 27 de hoja fija y el elemento 37' de corte en la fresa 31 envolvente no tienen el mismo centro pero sí el corte en la misma estría o entalladura o muesca. Como se ilustra, todos los elementos 45 y 45' de corte, la fresa 27 de hoja fija y los elementos 37 y 37' de corte en la fresa 31 envolvente tienen la misma exposición para cortar la misma profundidad o diferente profundidad del yacimiento durante la revolución de la barrena 11 híbrida, aunque esto puede variarse como se desee. Además se ilustra en la FIGURA 3C elemento 53, 53' de corte de soporte en la hoja 27 fija ubicada detrás de los elementos 45 de corte que pueden tener la misma exposición o menos exposición o, si se desea, la más exposición que aquella de corte que los elementos 45 de corte y el mismo diámetro o un diámetro más pequeño que un elemento 45 de corte. Adicionalmente, los elementos 53, 53' de corte de soporte mientras cortan la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional que un elemento 45 de corte pueden ubicarse fuera del centro que un elemento 45 de corte ubicado en la parte frontal de un elemento 53, 53' de soporte asociado con el mismo. De esta manera, los elementos 45 de corte y los elementos 53, 53' de corte de soporte en la hoja 27 fija y los elementos 37 de corte en la fresa 31 envolvente cortarán todos en la misma estría o entalladura o muesca o trayectoria rotacional mientras se centran entre sí, se descentran ligeramente entre sí de la misma exposición de corte, o alternativamente, una menor exposición de corte.

En un primer ejemplo de las fresas 41, 53, 53' de la barrena 11 híbrida, la FIGURA 4 muestra una representación en vista superior de un conjunto 60 de fresas en línea que tiene dos fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte se separan entre sí por cualquier distancia deseada d. La FIGURA 4 ilustra una representación lineal de una estría o entalladura o trayectoria rotacional o helicoidal en la cual el conjunto 60 de fresas en línea puede orientarse sobre una barrena de arrastre rotativa. El conjunto 60 de fresas en línea incluye una fresa 41 primaria y dos fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral . La fresa 53 de ángulo de ataque lateral sigue de manera rotacional la fresa 41 primaria, e incluye un ángulo 55 de ataque lateral que puede ser cualquier ángulo de ataque lateral deseado a la trayectoria rotacional, tal como aproximadamente 52 a aproximadamente 752. La fresa 53' de ángulo de ataque lateral también incluye un ángulo de ataque a la derecha de la trayectoria rotacional que se encuentra en la dirección opuesta a aquella de la fresa 53 de ángulo de ataque lateral como se ilustra. Ambas fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral se proporcionan en el conjunto 60 de fresas en línea, pueden proporcionarse fresas adicionales de ángulo de ataque lateral. Aunque las partes planas 56, 57 de desgaste pueden desarrollarse sobre la fresa 41 primaria conforme se desgasta, al introducir el ángulo 55 de ataque lateral, la fresa 53, 53' ángulo de ataque lateral soportan estrías o entalladuras o muescas o trayectorias rotacionales paralelas con los ápices 58, 59 de las fresas 53 y 53' de ángulo de ataque lateral, respectivamente, mejorando el ROP de la barrena así como dirigiendo la trayectoria de los elementos de perforación generados por la barrena. También cuando las partes planas 56, 57 de desgaste crecen sobre la fresa 41 primaria, los ápices 58, 59 de las fresas 53, 53' son capaces de fracturarse de manera más efectiva y remover el material de yacimiento en cualquier lado de la fresa 41 primaria. Aunque el conjunto 60 de fresas se muestra teniendo aquí cero ángulo de ataque para la fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral, las fresas 41, 53, 53' también pueden incluir cualquier ángulo de ataque deseado. Aunque la fresa 53, 53' de ángulo de ataque lateral se incluye con un conjunto 60 de fresas en línea, la fresa 53, 53' de ángulo de ataque lateral puede utilizarse en cualquier conjunto de fresas de soporte, un conjunto de fresas de soporte múltiple, una fila de fresas, una fila de fresas de soporte múltiple escalonadas, y un conjunto de fresas escalonado en cualquier forma deseada. En la FIGURA 4 es una representación lineal de una trayectoria rotacional o entalladura o trayectoria helicoidal en la cual puede orientarse el conjunto 60 de fresas en linea sobre la barrena 11 híbrida.

Se ilustra en la FIGURA 4A, una representación en vista superior de un conjunto 60 de fresas en línea que tiene una fresa 41 primaria, una fresa 53 de soporte y una fresa 53' de soporte todas teniendo la misma línea central en la barrena 11 híbrida ilustrada como la trayectoria rotacional para el conjunto 60 de fresas. La fresa 41 primaria también tiene cualquier ángulo de ataque posterior deseable, la fresa 53 de soporte es más pequeña en diámetro que la fresa 41 primaria y tiene cualquier ángulo de ataque posterior deseado y una fresa 53' de soporte tiene el mismo diámetro que la fresa 41 primaria, tiene cualquier ángulo de ataque posterior deseado y tiene cualquier ángulo 55 de ataque lateral deseado a la izquierda de la dirección de la trayectoria rotacional, tal como aproximadamente 102 a 602 o, alternativamente, alrededor de 5S a 75 a con respecto a la trayectoria rotacional del conjunto 60 de fresas. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte se separan entre sí a una distancia d en la hoja 23 mientras se ubican en la misma trayectoria rotacional. La trayectoria rotacional en la FIGURA 4A es una representación lineal de una trayectoria rotacional o estría o entalladura o trayectoria helicoidal en la cual el conjunto 60 de fresas en línea puede orientarse sobre la barrena 11 de arrastre rotativa.

Se ilustra en la FIGURA 4B, una representación de vista superior de un conjunto 60 de fresas en línea para la barrena 11 híbrida que incluye una fresa 41 primaria y dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral, todas teniendo el mismo diámetro, cualquier ángulo de ataque posterior, y cualquier ángulo de ataque lateral deseado. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte separadas a cualquier distancia deseada d en la hoja 23. Las fresas 53, 53' de soporte tienen cualquier ángulo 55 de ataque lateral deseado. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral también tienen cualquier ángulo de ataque posterior deseado. La FIGURA 4B es una representación lineal de una trayectoria rotacional o helicoidal en la cual el conjunto 60 de fresas en línea puede orientarse sobre una barrena 11 híbrida. La fresa 53 de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral sigue rotacionalmente la fresa 41 primaria de ángulo de ataque posterior mientras la fresa 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral sigue la fresa 53 de soporte. La fresa 53 de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral incluye un ángulo 55 de ataque lateral, tal como aproximadamente 102 a 602 o, alternativamente, alrededor de 52 a 752 a la izquierda de la estría o entalladura o la trayectoria rotacional. Aunque dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral se proporcionan en el conjunto 60 de fresas en línea, las fresas de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral adicionales pueden proporcionarse.

Se ilustra en la FIGURA 4C una representación de vista superior de un conjunto 60 de fresas en línea para la barrena 11 híbrida que incluye una fresa 41 primaria y dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral, todas teniendo el mismo diámetro, y el ángulo de ataque posterior deseado, y cualquier ángulo de ataque lateral deseado. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte separadas a cualquier distancia deseada d en la hoja 23. Las fresas 53, 53' de soporte tienen cualquier ángulo 55 de ataque lateral deseado por lo tanto. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral también tienen cualquier ángulo de ataque posterior deseado. La FIGURA 4C es una representación lineal de una trayectoria rotacional o helicoidal en la cual el conjunto 60 de fresas en línea puede orientarse sobre una hoja de una barrena 11 híbrida. La fresa 53 de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral sigue rotacionalmente la fresa 41 primaria de ángulo de ataque posterior mientras la fresa 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral sigue la fresa 53 de soporte. La fresa 53 de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral incluye un ángulo 55 de ataque lateral, tal como aproximadamente 102 a 602 o, alternativamente, alrededor de 52 a 752, a la derecha de la estría o entalladura o la trayectoria rotacional. Aunque se proporcionan dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral en el conjunto 60 de fresas en línea, las fresas de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral adicionales pueden proporcionarse.

Se ilustra en la FIGURA 4D una representación de vista superior de un conjunto 60 de fresas en línea para la barrena 11 híbrida que incluye una fresa 41 primaria de ángulo de ataque posterior y dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral, todas teniendo el mismo diámetro, cualquier ángulo de ataque posterior deseado, y cualquier ángulo de ataque lateral deseado. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte separadas a cualquier distancia deseada d en la hoja 23. La FIGURA 4D es una representación lineal de una trayectoria rotacional o helicoidal en la cual el conjunto 60 de fresas en linea puede aventarse sobre una hoja 23 de una barrena 11 híbrida. La fresa 53 de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral sigue rotacional la fresa 41 primaria de ángulo de ataque posterior mientras las fresa 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral sigue la fresa 53 de soporte. Las fresas 53, 53' de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral incluyen un ángulo 55 de ataque lateral, tal como aproximadamente 102 a 602 o alternativamente, alrededor de 52 a 752, a la izquierda y derecha respectivamente de la estría o entalladura o la trayectoria rotacional. Aunque se proporcionan dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral en el conjunto 60 de fresas en línea, puede proporcionarse fresas de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral adicionales.

Se ilustra en la FIGURA 4E, una representación de vista superior de un conjunto 60 de fresas en línea para la barrena 11 híbrida que tiene una fresa 41 de ángulo de ataque posterior y dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral, con las fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral teniendo la misma dirección del ángulo de ataque lateral que se encuentra a la izquierda de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria y que se encuentra desplazado a una distancia D, cada una alrededor de una estr a, o entalladura o trayectoria rotacional a la izquierda y derecha de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria respectivamente, mientras sigue generalmente en la estr a, o entalladura o trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria. Dependiendo de la distancia D, la fresa 53 y 53' de soporte se separa de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria y determinará si la fresa 53, 53' de soporte es o no una fresa de hoja delantera o una fresa de hoja seguidora con respecto a los elementos de corte correspondientes de una fresa envolvente, que puede ser una fresa envolvente delantera o una fresa envolvente seguidora en la barrena 11 híbrida. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte también se separan a una distancia D en la hoja 23. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte tienen cualquier ángulo de ataque posterior deseado, mientras las fresas 53, 53' de soporte adicionalmente tienen cualquier ángulo de ataque lateral deseado de aproximadamente 10e a 60e o, alternativamente, alrededor de 52 a 752, en la hoja 23 de la barrena 11 híbrida. El conjunto 60 de fresas en línea incluye la fresa 41 primaria de ángulo de ataque posterior y las fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral. Las fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral incluyen cualesquier ángulos 55 de ataque lateral deseados, tal como aproximadamente 10s a 602 o, alternativamente, alrededor de 52 a 752, los cuales son la misma dirección a la izquierda.

Se ilustra en la FIGURA 4F una representación de vista superior de un conjunto 60 de fresas en línea para la barrena 11 híbrida que tiene una fresa 41 de ángulo de ataque posterior y dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral, con las fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral teniendo la misma dirección del ángulo de ataque lateral que se encuentra a la derecha de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria y que se encuentra desplazada a una distancia D, cada una alrededor de una estría o entalladura o trayectoria rotacional a la izquierda y a la derecha de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria respectivamente, mientras sigue generalmente en la estría o entalladura o trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria. Dependiendo de la distancia D, la fresa 53 y 53' de soporte se separa de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria que determinará si la fresa 53, 53' de soporte es o no una fresa de hoja delantera o una fresa de hoja seguidora con respecto a un elemento de corte correspondiente en una fresa envolvente, que puede ser una fresa envolvente delantera o una fresa envolvente seguidora en la barrena 11 híbrida. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte también se separan a una distancia D en la hoja 23. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' ángulo de ataque lateral tiene cualquier ángulo de ataque posterior deseado, mientras las fresas 53, 53' de soporte adicionalmente tienen cualquier ángulo de ataque lateral deseado de aproximadamente 102 a 602 o, alternativamente, alrededor de 52 a 752, en la hoja 23 de la barrena 11 híbrida. El conjunto 60 de fresas en línea incluye fresa 41 primaria de ángulo de ataque posterior y fresas 53, 53 ' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral. Las fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral incluyen cualesquier ángulos 55 de ataque lateral deseado, tal como aproximadamente 102 a 60a o, alternativamente, alrededor de 52 a 752, que se encuentran en la misma dirección a la derecha de la trayectoria rotacional .

Se ilustra en la FIGURA 4G, una representación de vista superior de un conjunto 60 de fresas en línea para la barrena 11 híbrida que tiene una fresa 41 de ángulo de ataque posterior y dos fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral, con las fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral teniendo ángulos de ataque lateral opuestos que se encuentran a la izquierda (53) y a la derecha (53') de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria y se encuentran desplazadas a una distancia D, cada una alrededor de una estría o entalladura o trayectoria rotacional a la izquierda y a la derecha de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria respectivamente, mientras sigue generalmente en la estría o entalladura o trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria. Dependiendo de la distancia D, la fresa 53 y 53' de soporte se separa de la trayectoria rotacional de la fresa 41 primaria que determinará si la fresa 53, 53' de soporte es o no una fresa de hoja delantera o una fresa de hoja seguidora con respecto a un elemento de corte de una fresa envolvente correspondiente, que puede ser una fresa envolvente delantera o una fresa envolvente seguidora en la barrena 11 híbrida. La fresa 41 primaria y las 53, 53' de soporte también se separan a una distancia d en la hoja 23. La fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de ángulo de ataque lateral tienen cualquier ángulo de ataque posterior deseado, mientras las fresas 53, 53' de soporte adicionalmente tienen cualquier ángulo de ataque lateral deseado de aproximadamente 102 a 602 o, alternativamente, alrededor de 52 a 752, en la hoja 23 de la barrena 11 híbrida. El conjunto 60 de fresas en línea incluye la fresa 41 primaria de ángulo de ataque posterior y las fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral. Las fresas 53, 53' de soporte de ángulo de ataque posterior y ángulo de ataque lateral incluyen cualesquier ángulos 55 de ataque lateral deseado tal como aproximadamente 102 a 602 o, al ernativamente, alrededor de 52 a 75s, que se dirigen a la izquierda y a la derecha.

Aunque la configuración de la fresa 41 primaria y las fresas 53, 53' de soporte se describen con respecto a la fresa 23 de hoja fija, tales configuraciones pueden utilizarse en las hojas 25, 27 cuando se desee.

Aunque las enseñanzas de la presente invención se describen en la presente con respecto a modalidades de barrenas de perforación híbridas, otros tipos de herramientas de perforación terrestres tales como por ejemplo, abre hoyos, barrenas de perforación rotativas, paredes internas de elevación, barrenas de arrastre, fresas cilindricas, fresas para minería, y otras estructuras conocidas en la técnica, pueden representar la presente invención y pueden formarse por métodos que representen la presente invención. Además, aunque la presente invención se ha descrito en la presente con respecto a ciertas modalidades preferidas, aquellos de experiencia ordinaria en la técnica reconocerán y apreciarán que no se limita de esta manera. De hecho, muchas adiciones, supresiones y modificaciones a las modalidades descritas e ilustradas pueden hacerse sin apartarse del alcance de la invención como se reclama después de esto. Además, características de una modalidad pueden combinarse con características de otra modalidad mientras aún se abarquen dentro del alcance de la invención como contempladas por la presente .

Claims (19)

REIVINDICACIONES

1. Una barrena de perforación híbrida caracterizada porque comprende: un cuerpo de barrena con un eje; por lo menos una hoja en el cuerpo de barrena; por lo menos un ensamble de fresa envolvente montado en el cuerpo de barrena; por lo menos una fresa primaria que incluye una superficie de corte que se proyecta por lo menos parcialmente de la hoja y se ubica para recorrer una trayectoria de corte con la rotación del cuerpo de barrena sobre el eje configurado para acoplar un yacimiento por el movimiento a lo largo de la trayectoria de corte; y un conjunto de fresas que comprende una primera fresa y una segunda fresa, cada fresa incluye una superficie de corte que se proyecta por lo menos parcialmente de la hoja, cada primera y segunda fresas colocadas para seguir sustancialmente por lo menos una fresa primaria a lo largo de la trayectoria de corte con la rotación del cuerpo de barrena sobre su eje, y por lo menos una fresa de la primera fresa y la segunda fresa del conjunto de fresas tiene un ángulo de ataque lateral alto.

2. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, en donde el ángulo de ataque lateral alto se caracteriza por un margen de ángulos de ataque laterales de un margen de aproximadamente 52 de ángulo de ataque lateral a aproximadamente 70a de ángulo de ataque lateral y un margen de aproximadamente 52 negativos de ataque lateral a aproximadamente 702 negativos de ángulo de ataque lateral .

3. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos una fresa del conjunto de fresas tiene un ángulo de ataque posterior y por lo menos una fresa del conjunto de fresas se desplaza de la trayectoria rotacional de la fresa primaria.

4. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, en donde la barrena de perforación híbrida se caracteriza por una perforación de una barrena de perforación híbrida de fresa opuesta en donde una fresa en una fresa envolvente se ubica aproximadamente en una fresa primaria en una fresa de hoja fija de la barrena híbrida, una configuración de barrena de perforación híbrida de fresa delantera envolvente en donde una fresa de una fresa envolvente lleva a una fresa en una fresa de hoja fija, y una configuración de barrena de perforación híbrida de hoja delantera en donde una fresa en una fresa de hoja fija lleva a una fresa en una fresa envolvente de la barrena híbrida.

5. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, en donde la primera fresa y la segunda fresa se caracterizan como fresas de soporte en filas, cada fila de fresas de soporte se distingue por al menos una fresa en la misma.

6. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la fresa de soporte es más pequeña que por lo menos una fresa primaria.

7. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque por lo menos una fresa de ambas filas de fresas traseras tienen el mismo tamaño .

8. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la primera fresa y la segunda fresa siguen rotacionalmente por lo menos una fresa primaria dentro de la trayectoria de corte.

9. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque una de la primera fresa o la segunda fresa sigue rotacionalmente por lo menos una fresa primaria en línea con la trayectoria de corte .

10. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la primera fresa se infra-expone con respecto por lo menos a una fresa primaria.

11. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la fila de primera fresa y la segunda fresa se infra-exponen con respecto a por lo menos una fresa de la fila de fresa primaria .

12. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la primera fresa es una fresa de corte y la segunda fresa es una fila de fresa de soporte múltiple, una fresa de la fresa de soporte múltiple incluye otra fresa de soporte por lo menos en una fresa primaria.

13. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la hoja incluye una o más fresas adicionales en una fila, cada fila distinguida por al menos una fresa adicional que tiene una superficie de corte que se proyecta por lo menos parcialmente de la hoja y se coloca a seguir sustancialmente por lo menos una fresa primaria a lo largo de la trayectoria de corte y se configura para acoplar selectivamente el yacimiento por el movimiento a lo largo de la trayectoria de corte .

14. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada además porque comprende: un pasador de soporte; el ensamble de fresa envolvente montado de manera rotativa en el pasador de soporte, el ensamble de fresa comprende: una fresa envolvente de material de acero.

15. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la primera fresa que tiene un ángulo de ataque lateral alto comprende una fresa que tiene un ángulo en un margen de ángulos de ataque lateral de aproximadamente 5 grados negativos a aproximadamente 70 grados negativos de fresa y la segunda fresa comprende una fresa que tiene un ángulo en un margen de ángulos de ataque lateral de aproximadamente 5 grados negativos a aproximadamente 70 grados negativos en una dirección opuesta a aquella de la primera fresa.

16. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque una de la primera fresa y la segunda fresa tiene un ángulo positivo de ataque posterior y un ángulo negativo de ataque posterior .

17. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 1, caracterizada porque la fresa primaria tiene una de un ángulo positivo de ataque posterior y un ángulo negativo de ataque posterior.

18. Una barrena de perforación híbrida caracterizada porque comprende: un cuerpo de barrena que tiene un eje; por lo menos una hoja en el cuerpo de barrena; por lo menos un ensamble de fresa envolvente montado en el cuerpo de barrena; por lo menos una fresa primaria, la fresa primaria incluye una superficie de corte que se proyecta por lo menos parcialmente de la hoja y se ubica para recorrer una trayectoria de corte con la rotación del cuerpo de barrena sobre el eje; un conjunto de fresas que comprende una pluralidad de fresas traseras, cada fresa trasera colocada para seguir sustancialmente por lo menos una fresa primaria a lo largo de la trayectoria de corte con la rotación del cuerpo de barrena sobre el eje e incluye una superficie de corte que se proyecta por lo menos parcialmente de la hoja, la pluralidad de fresas traseras tiene una fresa trasera en un ángulo de ataque lateral alto.

19. La barrena de perforación híbrida de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada porque el ángulo de ataque lateral alto se caracteriza por un margen de ángulos de ataque lateral de un margen de aproximadamente 5o de ángulo de ataque lateral a aproximadamente 702 de ángulo de ataque lateral y un margen de aproximadamente 52 negativos de ángulo de ataque lateral a aproximadamente 702 negativos de ángulo de ataque lateral .