MX2012014323A - Montaje de corte. - Google Patents

Abstract

Se describe un montaje de corte adecuado para usarse en un trépano o barreno de perforación. El montaje de corte comprende uno o más miembros que comprenden una o más cavidades preformadas y uno más cortadores localizados en las cavidades preformadas. Un elemento que facilita el desprendimiento se localiza entre la interfaz entre los miembros de corte y los cortadores. Los cortadores del trépano son por lo tanto mecánicamente robustos para las operaciones de perforación normales, pero también facilitan el desprendimiento durante un procedimiento de perforación posterior del trépano o barreno.

Description

MONTAJE DE CORTE La presente invención se relaciona con el campo de la explotación de hidrocarburos. De manera más especifica, la presente invención se relaciona con la provisión de un montaje de corte adecuado para usarse un trépano o barreno de perforación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Cuando se perforan formaciones subterráneas para el propósito de la explotación de hidrocarburos es sabido en la técnica como perforar inicialmente una primera sección de un orificio de un pozo que tenga un primer diámetro y posteriormente remover el trépano del orificio del pozo . Un primer miembro popular de menor diámetro, conocido como columna de tubería, es entonces colocado en el orificio del pozo y posteriormente el anillo entre el orificio del pozo y del exterior de la columna que todavía es llenado con cemento. El propósito del cemento es aislar ciertos estratos subterráneos entre sí. El siguiente paso de la operación implica hacer pasar un segundo trépano o barreno, que tenga un diámetro similar al del primero, a través de la columna de tubería para permitir la segunda columna de la sección del orificio del pozo más allá de la profundidad previamente alcanzada en la primera sección. Está secuencia se repite cuantas veces sea necesario, con componentes cada vez más pequeños, hasta que se logra la profundidad deseada del orificio del pozo.

Colocado en el extremo de cada columna de tuberías se encuentra un componente guia redondeado conocido como zapata. Típicamente, con el borde delantero de la zapata es construido de cemento, para permitir que esta sea fácilmente perforada a su través para el siguiente trépano.

El costo de explotación de petróleo particularmente en regiones mar adentro es extremadamente alto. De este modo con el interés de que el operador minimice el tiempo que le toca formar el orificio de un pozo. A grandes profundidades, el tiempo de ida y vuelta para sacar un trépano y reemplazar este con otro, puede tomar varias horas. Este tiempo de "viaje" se observa como no productivo y de derroche, y puede lograrse una gran ventaja, si, habiendo efectuado la perforación la profundidad deseada el trépano no tuviera que ser removido del orificio del pozo. De está manera, podría ahorrarse un viaje.

Una solución propuesta conocida con la técnica es conectar al trépano el extremo delantero de la columna de tubería, perforar una profundidad deseada y entonces cementar la columna de tubería. Ciertos avances en años recientes han hecho esta solución más viable, incluyendo la provisión de roscas de carcasa de calidad que son capaces de tomar la torsión de perforación necesaria, y dispositivos de accionamiento superiores, giratorios capaces de transmitir la torsión directamente al extremo posterior de la columna de tubería son ahora comunes en el lugar.

Un trépano de tubería de reforzamiento típico 1 empleado en este proceso se presenta la figura 1. El trépano 1 se muestra montado en un extremo de un cuerpo cilindrico 2 via una primera conexión extrema de rosca 3, adecuada para acoplarse con el cuerpo 2. El extremo opuesto del cuerpo cilindrico 2 es entonces montado sobre el extremo inferior de una columna de tubo de revestimiento (no mostrada) via una segunda conexión extrema roscada 4 adecuada para acoplarse con la columna de tubería de perforación.

A diferencia de los trépanos convencionales o estándar, los cuales son tradicionalmente fabricados de los llamados materiales duros, como el acero o la matriz de carburo de tungsteno, los barrenos de tubo de revestimiento 1 son generalmente hechos de un material más suave, como aluminio como para facilitar un proceso de perforación a su través, como se describe con mayor detalle más adelante. Los trépanos convencionales y de tubería de revestimiento 1 con frecuencia comprenden miembros cortantes 5 (con frecuencia referidos como cuchillas) localizados en el extremo opuesto del trépano 1 a la primera conexión extrema roscada 3, es decir en el extremo donde se localiza una corona 6. Los miembros de corte 5 se extienden hacia afuera de la corona 6 y puede verse que cada miembro de corte 5 comprende una pluralidad de cortes perforados 7 localizados dentro de cavidades preformadas correspondiente 8 a lo largo de un "borde delantero" de los miembros de corte 5. A esto respecto "borde delantero" se refiere al lado del miembro de cortante 5 el cual entra en contacto directo con el suelo o formación de roca tras la rotación del trépano 1.

Los detalles adicionales de una cortadora preformada típica 7 empleada con el trépano de tubería de revestimiento 1 o un trépano convencional se proporciona en la figura 2. Las cortadoras preformadas 7 pueden ser vistas como si comprendieran una capa de diamante policristalino (PCD) 9 montado sobre un soporte 10. El soporte 10 puede comprender carburo de tungsteno 0 nitruro de boro cúbico. La figura 3 presenta una forma alternativa de cortadoras preformadas 7b de las cuales también emplean un poste 11. El poste 11 también puede contener carburo de tungsteno o nitruro de boro cúbico.

Tradicionalmente, las cortadoras preformadas 7 son conectadas al miembro de corte 5 por medio de uno de dos métodos básicos. El primer método implica que las cortadoras 7 sean broncesoldadas dentro de las cavidades preformadas 8 por medio de una aleación de latón adecuada. De manera alternativa, las cortadoras 7 pueden ser prensadas o ajustadas con las cavidades preformadas 8. En un deseo de robustez y longevidad para el trépano 1 las cortadora 7 son generadamente conectadas al miembro cortante 5 por el más seguro de los métodos posibles. Se ha efectuado una gran cantidad de investigación en el desarrollo de métodos de conexión que aseguran que las cortadoras 7 permanezcan conectadas durante una operación de perforación. En realidad, muchos trépanos convencionales son usados para perforar secciones de orificios de pozos múltiples y las cortadoras 7 deben ser retenidas durante por el ciclo de vida de los trépanos.

Un factor limitante en muchas de las técnicas tradicionales conocidas en la técnica es en la forma de los trépanos convencionales. Por diseño, sus trépanos son dispositivos generalmente robustos diseñados para resistir de rigor de un ambiente de la parte inferior del pozo y, como se describió anteriormente, son hechos de los llamados materiales duros. Si un trépano fuera empleado dentro de la técnica de perforación de columna de tubería de perforación descrita anteriormente entonces antes de la cementación de la columna de tubería de perforación el trépano siguiente tendría que pasar a través del primer trépano antes de salir del extremo de la columna de tubería de perforación. Sin embargo, los trépanos modernos optimizados para la remoción de roca son generalmente inadecuados para perforar a través de materiales de los cuales son en sí hechos y construidos sin sostener un nivel de daño que haría la tarea de perforación de la siguiente sección de la formación de roca imposible.

Es posible perforar a través de esos trépanos tradicionales con una herramienta especial conocida como fresa, pero esas herramientas son incapaces de penetrar efectivamente las formaciones de roca siguientes y de este modo la fresa debe ser removida del orificio del pozo y reemplazada con un trépano apropiado. En esas circunstancias, la ventaja de ahorrar un viaje obtenida por la perforación con la columna de tubo de perforación se perdería.

Una solución alternativa al problema anterior es descrita dentro de la solicitud PCT/GB99/01816. Allí se describe una zapata de columna de tubería de perforación la cual está adaptada para conectarse a la columna de tubería de perforación. La zapata de perforación comprende una sección de perforación externa construida de material relativamente duro por ejemplo acero, la cual incorpora una estructura cortante hecha de diamante policristalino (PCD) o matriz de carburo de tungsteno. La herramienta comprende además una sección interna construida de aluminio, el cual es un material que se sabe es fácilmente perforable. La zapata de la columna de tubería de perforación comprende además medios para desplazar de manera controlable la sección de perforación externa a una posición radial, por lo que no interfiere con ninguna perforación subsecuente de la zapata. Este permite que la sección interna de aluminio sea perforada a su través usando un trépano estándar y posteriormente penetrada por una columna de tubería de perforación de diámetro reducido .

La zapata de la columna de tubería de perforación descrita en la solicitud de PCT número PCT/GB99/01816 es extremadamente cara de producir debido al requerimiento de que incorpora una sección de perforación externa desplazable. En la práctica, esas herramientas también se encuentran sensibles a la vibración y de este modo no son en particularmente robustas, lo cual puede causar fallas mecánicas durante el proceso de perforación. Una desventaja más de la herramienta descrita es el uso de aluminio para la sección interna. Como con el acero, cuando el aluminio es perforado, se tiende a formar fibras largas. Esas hebras cuando se enrollan en si mismas alrededor del trépano secundario reducen la eficiencia de cualquier proceso de perforación subsecuente. Además, el aluminio es fácilmente erosionado por la acción de los fluidos de perforación que son necesariamente usados para limpiar el orificio del pozo.

Un trépano de columna de tubería de perforación alternativo es descrito en la solicitud de PCT número PCT/GB00/04936. El trépano de columna de tubería de perforación descrito es nuevamente construido de una combinación de un material relativamente suave (perforable) y un material relativamente duro. En particular, el trépano descrito comprende una corona sobre la cual se monta una pluralidad de miembros cortantes. La corona y los miembros cortantes son construidos de material relativamente suave como aluminio, cobre, níquel o una aleación de bronce o latón. Los miembros cortantes son cubiertos sustancialmente por fragmentos de un material relativamente duro como el carburo de tungsteno, PCD o nitruro de boro cúbico. Cuando es empleado un segundo trépano para perforar a través del trépano de la columna de tubería de revestimiento descrito el segundo trépano pasa a través del material relativamente suave y hace que los fragmentos de material relativamente duro caigan lejos de la corona de la herramienta.

Los fragmentos son entonces posteriormente removidos del orificio del pozo por el fluido de perforación circulante.

En la práctica, como es reconocido dentro de la solicitud en si, la aplicación directa de recubrimiento relativamente duro a la corona y los materiales del miembro de corte es difícil y en algunas combinaciones no es práctico. Por ejemplo, las partículas de carburo de tungsteno extremadamente duras no pueden ser fácilmente aplicadas a secciones de la corona cuando esas son hechas de aluminio. También se reconoce centro de la solicitud que el trépano descrito no es muy adecuado para perforar a través de formaciones duras. Cuando se desplieguen conformaciones de los fragmentos de material relativamente duro tienden a ser cortados de la sección de la corona, reduciendo de este modo rápidamente la eficiencia del proceso de perforación.

Una tercera solución presentada en la técnica anterior es la que es descrita dentro de la solicitud PCT número PCT/US2005/004106. El sistema de trépano de tubería de revestimiento descrito es en cierta forma similar al descrito dentro de la solicitud PCT número PCT/GB00/04936, sin embargo, la herramienta ahora comprende una corona de aleación de acero sobre la cual son montadas una pluralidad de estructuras cortantes hechas de PDC o carburo de tungsteno. Para facilitar la perforación a través de trépano de la tubería de revestimiento su superficie interna es perfilada de modo que sea adecuada para recibir un trépano secundario a la medida que tenga un perfil de la superficie externa complementaria que se ajuste al perfil de la superficie interna del trépano de la tubería de revestimiento.

Para evitar daño cuando se perfore a través de la corona de aleación de acero se requiere que el trépano secundario tenqa una altura de cuchilla baja. Sin embargo, como es reconocido en la técnica, las alturas de cuchilla más bajas generalmente dan como resultado velocidades de perforación más bajas. De este modo la velocidad a la cual las formaciones subterráneas subsecuentes pueden ser perforadas por el trépano secundario de este sistema se reduce.

El documento también enseña que es ventajoso para el proceso de perforación a través, modificar los materiales de los cuales sean hechas las estructuras cortantes, particularmente aquellas localizadas dentro de la región configurada para ser perforada a su través por ejemplo haciendo que la cantidad promedio de material abrasivo contenido en esas regiones sea menor que la cantidad promedio de material abrasivo contenido por cada uno de los elementos cortantes dentro de las regiones periféricas; o de manera alternativa formando los elementos cortantes en esta región de materiales sustancialmente libres de carburo. Esas modificaciones al trépano de la tubería de revestimiento sin embargo pueden ser dañinas a la velocidad a la cual pueden perforarse formaciones subterráneas y de este modo la distancia que pueda perforar el trépano antes de desgastarse.

El requerimiento de un trépano secundario a la medida para perforar a través de los sistemas de tubería de revestimiento de la solicitud PCT número PCT/US2005/004106 también tienen desventajas obvias puesto que en ausencia de un trépano se requiere que la operación de perforación sea suspendida. En esas circunstancias es sabido por los operadores como emplear simplemente un trépano engrasado estándar el cual tiene un acceso para intentar perforar a través del trépano de la tubería de perforación. Esto puede dar como resultado falla mecánica del trépano estándar conduciendo a un incremento de tiempo muerto puesto que el trépano dañado así como los restos asociados tienen que ser removidos del orificio del pozo. Además, el diseño del trépano secundario a la medida puede no ser idealmente adecuado para las formaciones particulares que necesiten ser perforadas en la sección inferior del trépano de la tubería de revestimiento.

Se reconoce en la presente invención que debe tenerse una considerable ventaja en la provisión de cortadoras que puedan ser retenidas sobre un trépano perforable durante una operación de perforación facilitando a la vez el desprendimiento del trépano durante el procedimiento de perforación.

Por lo tanto, un objetivo de un aspecto de la presente invención es obviar o mitigar al menos las siguientes desventajas de los trépanos conocidos en la técnica.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION De acuerdo con un primer aspecto de la presente invención se proporciona un montaje de corte adecuado para usarse en un trépano perforable donde el montaje de corte comprende uno o más miembros de corte que comprenden una o más cavidades preformadas y una o más cortadoras localizadas en las cavidades preformadas, donde el montaje de corte comprende además uno o más elementos que faciliten el desprendimiento localizados en la interfaz entre los miembros de corte y las cortadoras La introducción de característica que faciliten el desprendimiento permite la provisión de una o más cortadoras que puedan ser retenidas sobre el trépano perforable durante una operación de perforación normal facilitando a la vez el desprendimiento de las cortadoras de trépano durante un procedimiento de perforación posterior.

Una o más característica que faciliten el desprendimiento pueden comprender un defecto estructural localizado sobre la superficie de la cortadora. El defecto estructural se localiza sobre la superficie de la cortadora para proporcionar medios para debilitar unidireccionalmente la cortadora. El defecto estructural puede estar en forma de una ranura .

De manera alternativa, una o más características que faciliten el desprendimiento pueden comprender un área de capacidad de broncesoldadura reducida.

Esa área puede ser proporcionada mediante la introducción de un revestimiento o capa no broncesoldable localizada sobre la superficie externa de la cortadora o las cavidades preformadas . De manera alternativa, el área puede ser proporcionada mediante la introducción de un material no broncesoldable entre la cortadora y las cavidades preformadas.

En una modalidad alternativa más, el área de capacidad de broncesoldado reducida comprende la incorporación de uno o más huecos entre la cortadora y la cavidad preformada. Uno o más huecos pueden comprender cavidades formadas sobre la superficie externa de la cortadora o la cavidad preformada.

Una modalidad alternativa aún más es el área de capacidad de broncesoldadura reducida que comprende una incorporación de una aleación de bronce no óptima.

Una o más características que faciliten el desprendimiento pueden comprender alternativamente donde uno o más huecos incorporados entre la cortadora y la cavidad preformada se arreglen de modo que reduzcan el área de interferencia entre la cortadora y la cavidad preformada.

Uno o más huecos pueden comprender una cavidad formada en la superficie externa de la cortadora o la cavidad preformada.

Opcionalmente la cavidad formada sobre la superficie externa de la cortadora o la cavidad preformada forma una cámara de alivio.

Preferiblemente la cámara de alivio es sellada herméticamente. Como resultado un volumen de aire a presión atmosférica es capturado dentro de la cámara de alivio para ayudar al proceso de desprendimiento o desconexión de las cortadoras.

Una o más características que faciliten el desprendimiento o desconexión pueden comprender alternativamente un poste perforable. Preferiblemente el poste perforable comprende una primera sección que proporciona medios para conectar el poste perforable a la cavidad preformada. El poste perforable puede comprender además una segunda sección que tenga una cavidad adecuada para recibir la cortadora.

De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invención se proporciona un método para formar un montaje de corte adecuado para usarse en un trépano perforable, donde el método comprende los pasos de: - proporcionar uno o más miembros de corte que comprenden una o más cavidades preforinadas; - ubicar una o más cortadoras dentro de las cavidades preforinadas; - proporcionar uno o más elementos que faciliten el desprendimiento en la interfaz entre los miembros de corte y las cortadoras.

El paso de proporcionar una o más características que faciliten el desprendimiento o conexión pude comprender proporcionar un defecto estructural sobre la superficie de la cortadora .

De manera alternativa el paso de proporcionar una o más características o elementos que faciliten el desprendimiento puede comprender proporcionar un área de capacidad de broncesoldado reducida.

El paso de proporcionar un área de capacidad de broncesoldado reducida puede comprender introducir un revestimiento o capa no broncesoldable sobre la superficie externa de la cortadora y las cavidades preformadas.

De manera alternativa el paso de proporcionar un área de capacidad de broncesoldado reducida puede comprender introducir un material no brocensoldable entre la cortadora y las cavidades preformadas.

En una modalidad alternativa más, es el paso de proporcionar un área de capacidad de brocensoldado reducida puede comprender introducir uno o más huecos entre la cortadora y la cavidad preformada . Uno o más huecos o espacios pueden comprender una cavidad formada sobre la superficie extrema de la cortadora de la cavidad preformada.

Una modalidad alternativa aún más, es el paso de proporcionar un área de capacidad de brocensoldado reducida que puede incorporar una aleación de bronce no óptima.

De manera alternativa el paso de proporcionar una o más características que faciliten el desprendimiento puede comprender proporcionar uno o más huecos entre la cortadora y la cavidad preformada arreglados para reducir el área de interferencia entre la cortadora y la cavidad preformada.

Uno o más huecos pueden comprender una cavidad formada sobre la superficie externa de la cortadora o la cavidad preformada .

Opcionalmente los huecos introducidos entre la cortadora y la cavidad preformada forman cámaras de alivio.

De manera alternativa, el paso de proporcionar uno o más elementos que faciliten el desprendimiento puede comprender proporcionar un poste perforable entre los miembros de corte y las cortadoras.

Las modalidades del segundo aspecto de la invención pueden comprender elementos para implementar las características preferidas u opcionales del primer aspecto de la invención o viceversa .

De acuerdo con un tercer aspecto de la presente invención se proporciona una cortadora adecuada para usarse en un trépano perforable, donde la cortadora comprende una o más características o elementos que faciliten el desprendimiento arregladas para ubicar la interfaz entre la cortadora y el trépano.

Las modalidades del tercer aspecto de la invención pueden comprender elementos o características para implementar las características preferidas u opcionales del primero y segundo aspectos de la invención o viceversa.

De acuerdo con un cuatro aspecto de la invención se proporciona un miembro de corte adecuado para alojar una o más cortadoras por un trépano perforable, donde el miembro cortante comprende una o más cavidades preformadas y una o más características que faciliten el desprendimiento arregladas para localizar o ubicar la interfaz ente el miembro de corte y las cortadoras .

Las modalidades del cuarto aspecto de la invención pueden comprender . características para implementar las características preferidas u opcionales del primero, segundo, y tercer aspectos de la invención o viceversa.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Los aspectos y ventajas de la presente invención se volverán evidentes tras la lectura de la siguiente descripción detallada y tras hacer referencia a las siguientes figuras en las cuales: La Figura 1 representa: (a) una vista superior; (b) una vista lateral; y (c) un corte transversal, de un trépano conocido en la técnica; La Figura 2 presenta una vista lateral de una cortadora conocida empleada con el trépano de la Figura 1; La Figura 3 presenta una vista lateral de una cortadora alternativa conocida empleada con el trépano de la Figura 1; La Figura 4 presenta: (a) una vista lateral; y (b) una vista inferior; de una cortadora que comprende un defecto estructural; La Figura 5 presenta: (a) una vista lateral; y (b) una vista inferior; de una cortadora que comprende un revestimiento o capa no broncesoldable; La Figura 6 presenta una vista en corte transversal de un montaje de corte que comprende un separador no broncesoldable; La Figura 7 presenta una vista en corte transversal de la cortadora de la Figura 1 localizada dentro de la cavidad preformada de un miembro cortante, comprendiendo la cavidad preformada un área de superficie de broncesoldado reducida; La Figura 8 presenta una vista en corte transversal de una cortadora que comprende un área de superficie de broncesoldado reducida localizada dentro de una cavidad preformada; La Figura 9 presenta una vista en corte transversal de la cortadora de la Figura 1 localizada dentro de una cavidad preformada de un miembro cortante, comprendiendo la cavidad preformada un área de superficie de interfaz reducida; La Figura 10 presenta una vista en corte transversal de una cortadora que comprende un área de superficie de interfaz reducida localizada dentro de una cavidad preformada; La Figura 11 presenta vistas en corte transversal de cortadoras que comprenden cámaras de alivio localizadas dentro de: (a) un poste de la cortadora; (b) un soporte de la cortadora; y (c) un miembro de corte; y La Figura 12 presenta una vista en corte transversal de una cortadora que comprende un poste perforable localizado dentro de la cavidad preformada.

DESCRIPCION DETALLADA DE IA INVENCION Como se discutió anteriormente, cuando se despliegue un trépano de tubería de revestimiento 1 es importante que el montaje de corte 12, es decir la combinación de miembros de corte 5 y las cortadoras asociadas 7 sean tan robustos como sea posible. Esto es para asegurar que las fuerzas de corte, de manera más importante, las fuerzas de impacto experimentadas por el trépano 1 no hagan que las cortadoras 7 se rompan o fracturen o sean cortadas de los miembros de corte 5. Para un trépano perforable, representado de manera general en la siguiente descripción por el número de referencia 13, esas consideraciones son obviamente aún importantes . Sin embargo, durante una operación de perforación las fuerzas que pretenden desalojar las cortadoras 7 del cuerpo del trépano 13 tienen una orientación opuesta a las fuerzas de perforación normales. Este efecto puede ser explotado introduciendo un elemento o característica que facilite el desprendimiento en la interfaz entre las cortadoras y los miembros de corte para proporcionar un trépano perforable 13 que comprende cortadoras que pueden ser retenidas sobre un trépano perforable 13 durante una operación de perforación normal, facilitando a la vez el desprendimiento o desconexión de las cortadoras del trépano 13 durante el procedimiento de perforación.

En las siguientes modalidades descritas del cuerpo del trépano 13 y los miembros cortantes, están preferiblemente hechos de bronce o alternativamente acero. Hacer los trépanos y miembros cortantes de bronce permite que el trépano sea perforado a través del lado proximal por medio de un trépano convencional adecuado para perforar la siguiente sección de formación de roca. Además, el empleo de bronce tiene la ventaja adicional de que cuando este es perforado se reducen las virutas. Esas virutas son entonces llevadas lejos por un fluido de perforación y de este modo no causan obstrucción a ningún aparato posterior que avance hacia el pozo.

Un ejemplo de una característica o elemento que facilita el desprendimiento, adecuado, la interfaz entre las cortadoras y los miembros cortantes será ahora demostrado con referencia a la Figura 4. En particular, la Figura 4 presenta una vista lateral y una vista inferior de una cortadora 14 que comprende un defecto estructural predeterminado 15. La cortadora 14 nuevamente comprende una capa de PCD 9 montada sobre un soporte 16. Sin embargo, en la modalidad actualmente descrita el soporte 16 ha sido debilitada unidireccionalmente mediante la incorporación del defecto estructural 15, el cual puede estar en forma de una ranura sobre la cara inferior 17 del soporte 16.

Las cortadoras 14 pueden ser broncesoldadas dentro de las cavidades formadas 8 de los miembros de corte 5 por medio de una aleación de bronce adecuada. De manera alternativa, las cortadoras 7 pueden ser prensadas o ajustadas dentro de esas cavidades preformadas 8. Durante una operación de perforación normal, la presencia del defecto estructural 15 no tiene efecto sobre la robustez del trépano 13 puesto que se encuentra en un ambiente de esfuerzo de compresión. Sin embargo, durante una operación de perforación la situación cambia. Cuando el trépano encuentra la cara inferior 17 de la cortadora 14, se genera una resistencia a la tracción alta en la raíz del defecto estructural 15. Este esfuerzo de tracción da como resultado la propagación de fisuras a través del soporte 16, facilitando por lo tanto la liberación de la cortadora 14 del cuerpo del trépano 13.

Será apreciado por aquellos expertos en la técnica que las cortadoras 7 descritas anteriormente, y dentro de las siguientes modalidades, pueden ser conectadas al cuerpo del trépano 13 vía cavidades preformadas 8 formadas directamente sobre la corona del trépano 13, es decir que los miembros de corte 5 necesitan tomar la forma de cuchillas elevadas sobre la corona 6 del trépano 13 pero en su lugar son integrados directamente sobre la superficie de la corona 6.

Como se discutió anteriormente, la calidad de la unión de bronce que ancla las cortadoras 7 a las cavidades preforinadas 8 de los miembros de corte 5 es de importancia significativa. En los trépanos tradicionales 1 la fuerza de unión se elige tan alta como sea posible. Sin embargo, para un trépano perforable 13 existe una fuerza de unión óptima la cual es tal que debe ser solo suficiente para retener las cortadoras 7 en sus cavidades preformadas asociadas 8 durante la duración de un proceso de perforación. Ahora será descrito un número de montajes de corte los cuales incorporan una característica o elemento que facilita el desprendimiento que permite que las fuerzas de retención por broncesoldadura entre la cortadora y los miembros de corte sean diseñados por un proceso de perforación particular.

Una opción es hacer ciertas áreas en el montaje de corte 12 brocensoldables o broncesoldados con una fuerza de unión reducida. Un ejemplo se proporciona en la Figura 5 donde presentan una vista lateral y una vista inferior de una cortadora 18 que comprende una capa de PCD 9 y un soporte de carburo 10. Localizado sobre la cara inferior 17 de la cortadora 18 se encuentra un revestimiento o capa 19 de un material no broncesoldable . Uno de esos materiales adecuados para' el revestimiento o capa no broncesoldable 19 es un nitruro de titanio.

Un segundo ejemplo, como el presentado en la Figura 6 implica ubicar un separador 20 hecho de un material no broncesoldable entre la cortadora 7 y el miembro de corte 5. Uno de esos materiales adecuados para el separador 20 es una placa de cerámica.

Otro factor de que sabe contribuye a una unión de bronce fuerte es la provisión de un espacio o hueco óptimo entre los componentes a ser unidos. Una unión de bronce máxima entre un miembro de corte 5 y una cortadora 7 normalmente se lograría cuando el espacio entre esos componentes esté en el intervalo de 0.05 a 0.10 mm. Por lo tanto, manipulando el espacio entre el miembro de corte 5 y una cortadora 7, la fuerza de la unión entre esos componentes puede ser controlada.

Un primer ejemplo de esta manipulación del espacio se presenta en la Figura 7 donde se presenta una vista en corte transversal de la cortadora 7 localizada dentro de un miembro de corte 21. En particular, las cavidades preformadas 8 del miembro de corte 21 comprenden una cavidad 22, en forma de un canal cilindrico que exhibe un diámetro más grande que el diámetro de las cavidades preformadas 8 en sí. De esta manera, se produce un espacio grueso más grande lo que reduce la fuerza de la unión entre la cortadora 7 y el miembro de corte 21.

En una modalidad alternativa, mostrada en la Figura 8, se proporciona una cavidad 22b en la superficie externa de una cortadora 23, estando la cavidad en forma de un canal cilindrico que exhibe un diámetro más pequeño que el diámetro de la cortadora 23. En la Figura 8 la cortadora 23 se muestra ubicada dentro de la cavidad preformada 8 de un miembro de corte 5. En una forma similar a la descrita anteriormente, se produce un hueco de bronce el cual nuevamente reduce la fuerza de la unión entre la cortadora 23 y el miembro de corte 5.

Será apreciado por aquellos expertos en la técnica que una modalidad alternativa puede comprender dos o más cavidades 22 dentro de las cavidades preformadas 8 de los miembros de corte 21, dos o más cavidades 22b sobre la superficie externa de la cortadora 23, o una combinación de una o más de esas cavidades 22 o 22b. En otra alternativa aún más, las cavidades 22 y 22b pueden exhibir una variedad de secciones transversales y no necesariamente necesitan extenderse alrededor de todo el perímetro de los miembros cortantes 21 o las cortadoras 23, respectivamente .

Una alternativa aún más sería emplear una aleación de bronce no óptima que sea compatible con las cortadoras y el miembro de corte. Un ejemplo sería la Silver-flo 452MR 452 comercialmente disponible, un relleno de broncesoldadura de metal especializado que comprende 45% de Plata, 27% de Cobre, 25.5% de Zinc, 2.5% de Estaño, serán tradicionalmente empleados como la aleación de bronce. En esas circunstancias esta aleación sería sustituida por una aleación de bronce que comprenda una fuerza de unión menor, por ejemplo la Silver-flo 56 un relleno de broncesoldadura de metal especializado que comprende 56% de Plata, 22% de Cobre, 17% de Zinc, 5% de Estaño.

La incorporación de las cavidades predeterminadas 22 y 22b también puede ser empleada dentro de los trépanos 13 donde son empleados métodos de ajuste por interferencia por ejemplo prensado y ajuste para retener las cortadoras 7 montadas sobre los postes 11 dentro de los miembros de corte 5. Se sabe que la calidad del ajuste por interferencia depende las fuerzas de compresión residuales entre los componentes implicados, en el caso presente los postes 11 y las cavidades preformadas 8 y los miembros de corte 5. Para que los postes 11 permanezcan anclados dentro de los miembros de corte 5 normalmente es deseable maximizar la interferencia entre esos componentes. Sin embargo, para un trépano perforable 13 existe ya fuerza de interferencia óptima la cual es aquella que es apenas suficiente para retener las cortadoras 7 en las cavidades preformadas asociadas 8 durante la duración de un proceso de perforación. Ahora será descrito un número de montajes de corte que incorporan un elemento que facilita el desprendimiento, el cual permite que la fuerza de retención por interferencia entre los postes 11 y los miembros de corte sea diseñada para un proceso de perforación particular.

La Figura 9 presenta una vista en corte transversal de la cortadora 7b localizada dentro de un miembro de corte alternativo 24. En esta modalidad la cavidad preformada 8 de los miembros de corte 24 comprende una cavidad maquinada 22c. La presencia de la cavidad maquinada 22c actúa para reducir el área de interferencia entre los postes 11 de las cortadoras 7b y los miembros cortantes 24. Este control cuidadoso de las cavidades maquinadas 22c proporcionan medios para manipular la fuerza de interferencia entre las cortadoras 7b y los miembros cortantes 24.

En una modalidad alternativa, mostrada en el corte transversal dentro de la Figura 10, una cortadora 25, que tiene una cavidad del tipo de canal cilindrico 22b sobre la superficie externa de sus postes 11 se muestra localizada dentro de las cavidades preformadas 8 de un miembro cortante 5. En una forma similar a lo descrito anteriormente, la presencia de la cavidad maquinada 22b actúa para reducir el área de interferencia entre los postes 11 y los miembros de corte 5. Este control cuidadoso de las cavidades maquinadas 22b proporcionan medios para manipular la fuerza de interferencia entre las cortadoras 25 y los miembros de corte 5.

Será apreciado por aquellos expertos en la técnica que modalidades alternativas pueden comprender dos o más o cavidades maquinadas 22c dentro de las cavidades preformadas 8 de los miembros cortantes 24, dos o más cavidades maquinadas 22b sobre la superficie externa de los postes 11 de las cortadoras 25, o una combinación de una o más de esas cavidades maquinas 22b y 22c. En otra modalidad alternativa más, las cavidades maquinas 22b y 22c pueden exhibir una variedad de secciones transversales y no necesariamente necesitan extenderse alrededor de todo el perímetro de las cavidades preformadas 8 de los miembros de corte 24 o de la cortadora 25, respectivamente.

Modalidades alternativas aún más, mostradas en corte transversal dentro de las Figuras 11 (a) y 11 (b) implican cortadoras 26 y 26b localizadas dentro de una cavidad preformada 8 del miembro cortante 5 que incorpora una cámara de alivio 27. En las modalidades actualmente descritas, la cámara de alivio 27 puede comprender una cavidad maquinada localizada sobre la cara inferior 17 de un poste 11b que está unido a un soporte 10, véase la Figura 11 (a) . De manera alternativa, la cámara de alivio 27 puede ser formada directamente sobre la cara inferior del soporte 10b, véase la Figura 11b. Durante el proceso de perforación, la superficie externa del poste 11b es removida dando como resultado una fuerza de interferencia entre el poste 11 y el miembro de corte 5 se reduzca. Como resultado las cortadoras 26 son desplazadas de las cavidades preformadas 8 en la etapa inicial del proceso de perforación a diferencia de las cortadoras que no incorporan una cámara de alivio 27.

Las cámaras de alivio 27 dentro de las modalidades presentadas en las Figuras 11 (a) y 11 (b) pueden ser explotadas adicionalmente como sigue. Las cortadoras 26 o 26b son conectadas a los miembros de corte 5 de tal manera que proporcionan un sello hermético entre las cortadoras 26 o 26b y los miembros de corte 5. Como resultado es atrapado un volumen de aire a presión atmosférica dentro de las cámaras de alivio 27. Cuando se perfore a profundidad, la presión hidrostática en el orificio del pozo tiende a empujar las cortadoras 26 o 26b hacia las cavidades preformadas 8 de los miembros de corte 5 reforzando efectivamente la retención de las cortadoras 26 o 26b dentro de esas cavidades preformadas 8. Sin embargo, durante el proceso de perforación las cámaras de alivio 27 se ramifican rápidamente y de este modo el refuerzo adicional es removido de la retención de la cortadora 26 o 26b dentro de las cavidades preformadas 8 proporcionado por la presión hidrostática . Como resultado la fuerza requerida pata desprender las cortadora 26 o 26b de los miembros cortantes 5 también se reduce de manera correspondiente.

Será apreciado por aquellos expertos en la técnica que una modalidad alternativa de la cámara de alivio 27 puede ser formada dentro de las cavidades preformadas 8 en si en lugar de dentro del poste 11 o el soporte 10b de las cortadoras 26 o 26b como se muestra en las Figuras 11 (a) y 11 (b) respectivamente. 7A manera de ejemplo, la Figura 11 (c) presenta una cortadora 26c localizada dentro de una cavidad preformada 8 de un miembro de corte 5. Una cámara de alivio 27b se forma dentro de la cavidad preformada 8, de modo que interactúe con la superficie inferior del soporte 10 de la cortadora 26c en una forma similar a la descrita anteriormente con relación a las modalidades de las Figuras 11 (a) y 11 (b) , es decir, que puede actuar para proporcionar un sello hermético entre las cortadoras 26c y el miembro de corte 5. De manera alternativa, la cámara de alivio 27b puede ser arreglada para reducir la fuerza de interferencia entre el poste 11 de la cortadora 26 y el miembro de corte 5.

La Figura 12 presenta una vista en corte transversal de un montaje de corte alternativo más 28 de acuerdo con una modalidad de la presente invención. El montaje de corte 28 comprende un elemento que facilita el desprendimiento en forma de un poste perforable 29. El poste perforable 29 tiene una primera sección 309 adecuada para formar un ajuste por interferencia con, o para ser broncesoldado con, una cavidad preformada 8 dentro de los miembros de corte 5 y una segunda sección 31 que no forma parte del ajuste por interferencia con, o broncesoldado a la cavidad preformada 8. Puesto que el poste perforable 29 está hecho de un material perforable, que no es de carburo, la cortadora 7 se fija dentro de una cavidad aparte 32 localizada en la segunda sección 31. En particular, el poste perforable 27 puede ser formado de acero, bronceo o latón. La fijación de la cortadora dentro de la cavidad aparte 32 proporciona al trépano montajes de corte 28 que son mecánicamente robustos para la operación de perforación normal .

En la orientación presentada en la Figura 12, el proceso de perforación implica los miembros de corte 28, y en consecuencia, el poste perforable 29, que es perforado desde abajo por un trépano. Como resultado, las fuerzas de retención que sujetan el poste perforable 29 en la cavidad preformada 8 se debilitan cuando el proceso de perforación procede en el grado en que las cortadoras 7, junto con la segunda sección 31 del poste perforable 29, se desalojan de los miembros de corte 5 una vez que la primera sección 30 del poste perforable 29 ha sido perforada. De manera importante, las cortadoras 7 se desalojan antes de que ocurra cualquier contacto entre el trépano y el soporte 10.

Será apreciado por aquellos expertos en la técnica que una o más de las características o elementos que facilitan el desprendimiento descritas anteriormente puedan ser incorporadas dentro de un montaje de corte para proporcionar un mayor control sobre el desprendimiento de las cortadoras durante el proceso de perforación. Por ejemplo uno o más defectos estructurales 15 que puedan ser incorporados dentro de un montaje de corte que también comprenda una o más cavidades maquinadas 22, 22b, o 22c. De manera alternativa, los montajes de corte con una o más cámaras de alivio 27 también pueden comprender un poste perforable 29.

La presente invención es inherente a las ventajas significativas dado que proporciona un trépano con cortadoras que son mecánicamente robustas para una operación de perforación normal pero que se modifican para facilitar el desprendimiento durante el procedimiento de perforación posterior. Como resultado se proporciona un trépano perforable más confiable que da como resultado que el tiempo que toma una operación de perforación se reduzca en gran medida puesto que no es necesario implementar operaciones de recuperación complejas y a tiempo para recuperar el aparato del orificio del pozo. Como resultado la etapa rentable de producción puede ser aún mucho más temprana.

Una ventaja más es que a diferencia de los trépanos perforables conocidos en la técnica, el trépano de la presente invención es perforable por el trépano estándar con el riesgo de daño al trépano estándar siendo mínimo. No existe la necesidad de emplear un trépano a la medida para perforar a través del trépano descrito. Además no existe la necesidad de emplear cuchillas de manera reducida del trépano para mantener su integridad estructural.

La descripción anterior de la invención ha sido presentada para propósitos de ilustración y descripción y no pretende ser exhaustiva o limitar la invención a la forma precisa descrita. Las modalidades descritas fueron elegidas y descritas para explicar mejor los principios de la invención y su aplicación práctica para permitir por lo tanto otros expertos en la técnica utilizar mejor la invención en varias modalidades y con varias modificaciones según sea adecuado para el uso particular adecuado. Por lo tanto, pueden ser incorporadas las modificaciones o mejoras adicionales sin apartarse del alcance de la invención de acuerdo a lo definido o las reivindicaciones anexas.

Claims (32)

REIVINDICACIONES

1. Un montaje de corte adecuado para usarse sobre un trépano perforable, caracterizado porque el montaje de corte comprende uno o más miembros de corte que comprenden una o más cavidades preformadas y una o más cortadoras localizadas dentro de las cavidades preformadas, donde el montaje de corte comprende además una o más características o elementos que facilitan el desprendimiento, localizadas en la interfaz entre los miembros de corte y las cortadoras.

2. El montaje de corte de conformidad con la reivindicación 1 caracterizado porque una o más de las características que facilitan el desprendimiento comprenden un defecto estructural localizado sobre la superficie de la cortadora .

3. El montaje de corte de conformidad con la reivindicación 2 caracterizado porque el defecto estructural se localiza sobre la superficie de la cortadora para proporcionar medios para debilitar la cortadora.

4. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 o 3, caracterizado porque el defecto estructural está en forma de una ranura.

5. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones presentes, caracterizado _ porque una o más de las características que facilitan el desprendimiento comprenden un área de capacidad de broncesoldado reducida.

6. El montaje de corte de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque el área de capacidad de broncesoldado reducida comprende un revestimiento no bronceable localizado sobre la superficie externa de la cortadora o las cavidades preformadas.

7. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 o 6, caracterizado porque el área de capacidad de broncesoldadura reducida comprende una capa de un material no broncesoldable localizada entre la cortadora y las cavidades preformadas.

8. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 o 7 caracterizado porque el área de capacidad de broncesoldadura reducida comprende uno o más espacios localizados entre la cortadora y la cavidad preformada.

9. El montaje de corte de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque uno o más huecos o espacios comprenden una cavidad formada sobre la superficie externa de la cortadora.

10. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8 o 9, caracterizado porque uno o más huecos o espacios comprenden una cavidad formada sobre una superficie externa de la cavidad preformada.

11. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 5 o 7 caracterizado porque el área de capacidad de broncesoldadura reducida comprende una capa de aleación de broncesoldadura no óptima.

12. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una o más de las características que facilitan el desprendimiento comprende uno o más huecos incorporados entre la cortadora y la cavidad preformada arreglados para reducir el área de inter erencia entre la cortadora y la cavidad preformada.

13. El montaje de corte de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque uno o más huecos o espacios comprenden cavidades formadas sobre la superficie externa de la cortadora.

14. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13, caracterizado porque uno o más huecos o espacios comprenden una cavidad formada sobre la superficie externa de la cavidad preformada.

15. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 13 o 14, caracterizado porque la cavidad forma una cámara de alivio entre la cortadora y la cavidad preformada .

16. El montaje de corte de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la cámara de alivio forma un sello hermético entre la cortadora y la cavidad preformada.

17. El montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una o más de las características que facilitan un desprendimiento comprenden un poste perforable, comprendiendo el poste perforable una primera sección que proporciona medios para conectar o unir el poste perforable a la cavidad preformada y una segunda sección que tiene una parte de la cavidad adecuada para recibir la cortadora .

18. Un método para formar un montaje de corte adecuado para usarse en un trépano perforable, caracterizado porque el método comprende: - proporcionar una o más miembros cortantes que comprenden una o más cavidades preformadas ; - ubicar una o más cortadoras dentro de las cavidades preformadas ; - proporcionar una o más características que faciliten el desprendimiento en la interfaz entre los miembros de corte y las cortadoras.

19. El método para formar un montaje de corte de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la provisión de una o más características que facilitan el desprendimiento comprenden proporcionar un defecto estructural sobre la superficie de la cortadora.

20. EL método para proporcionar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 o 19, caracterizado porque la provisión de una o más características que facilitan el desprendimiento comprende proporcionar un área de capacidad de broncesoldadura reducida.

21. EL método para formar un montaje de corte de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la provisión de un área de capacidad de broncesoldadura reducida comprende introducir un revestimiento no broncesoldable sobre la superficie externa de la cortadora.

22. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 o 21 caracterizado porque la provisión de un área de capacidad de broncesoldadura reducida comprende introducir un revestimiento no broncesoldable sobre la superficie externa de las cavidades preformada.

23. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 o 22, caracterizado porque la provisión de un área o capacidad de broncesoldadura reducida comprende introducir un material no broncesoldable entre la cortadora y las cavidades preformadas.

24. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 o 23, caracterizado porque la provisión de un área de capacidad de broncesoldadura comprende introducir uno o más huecos o espacios entre la cortadora y la cavidad preformada.

25. El método para formar un montaje de corte de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque uno o más espacios comprenden una conformidad formada sobre una de las superficies externas de la cortadora.

26. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 o 25, caracterizado porque uno o más huecos o espacios comprenden una cavidad formada sobre una superficie externa de la cavidad preformada .

27. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 20 o 26, caracterizado porque la provisión de un área de capacidad de broncesoldadura reducida comprende incorporar una aleación de bronce no óptima.

28. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 o 27, caracterizado porque la provisión de una o más características que facilitan el desprendimiento comprende proporcionar uno o más huecos o espacios entre una cortadora y una cavidad preformada arreglados para reducir el área de interferencia entre la cortadora y la cavidad preformada.

29. El método para formar un montaje de corte de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque uno o más espacios comprenden la cavidad formada sobre la superficie externa de la cortadora.

30. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 28 o 29, caracterizado porque uno o más espacios o huecos comprenden una cavidad formada sobre la superficie externa de la cavidad preformada.

31. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 28 a 30, caracterizado porque uno o más espacios introducidos entre la cortadora y la cavidad preformada forman una o más cámaras de alivio .

32. El método para formar un montaje de corte de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 31, donde la provisión de una o más características que facilitan el desprendimiento comprenden proporcionar un poste perforable que comprende una primera sección que proporciona medios para conectar el poste perforable a la cavidad preformada y una segunda sección que tiene una parte de la cavidad adecuada para recibir la cortadora entre el miembro de corte y una cortadora.