MX2014005030A - Trepano que tiene un boton hundido y herramienta de perforacion de roca para usarse con ese trepano. - Google Patents

Abstract

Se proporciona un trépano (21) para herramientas de perforación de roca de percusión e incluye un cabezal de trépano (23) que tiene una superficie frontal (25) que tiene una superficie de cara (27) que define un extremo más frontal del cabezal de trépano (23), al menos un orificio (29) en el cabezal de trépano (23) para recibir un botón (31). El trépano (21) comprende al menos una cavidad (33) en la superficie de la cara (27). La cavidad (33) es más grande que el orificio (29). El orificio (29) está colocado en la cavidad (33) de modo que un extremo abierto (35) del orificio (29) sea colocado debajo de la superficie de la cara (27). El cabezal de trépano (23) comprende un indicador (43) rodeando la superficie de la cara (27), y la cavidad (33) está parcialmente colocada en el indicador (43).

Description

TREPANO QUE TIENE UN BOTON HUNDIDO Y HERRAMIENTA DE PERFORACION DE ROCA PARA USARSE CON ESE TREPANO CAMPO TÉCNICO La presente invención se relaciona, con trépanos para herramientas de perforación de roca de percusión y, de manera más particular, con aquellos trépanos que usan botones duros .

Un trépano de percusión conocido con una pluralidad de insertos se describe en la US 2008/087473. Además, otro martillo de percusión para fondo de pozos se describe en la WO 02/40820.

En dispositivos de aplicaciones de perforación de roca como los dispositivos de martillo para fondo de pozo o perforadoras de roca que tienen trépanos son usados con frecuencia una pluralidad de botones montados sobre ellos. Los botones pueden ser hechos de un material como carburo cementado que es más duro que el material del cual está hecho el cuerpo del trépano. En el extremo delantero del trépano, la superficie frontal del cabezal del trépano sobre el cual están montados los botones, es formado comúnmente para que tenga un área central que será denominada para los propósitos de la presente discusión como una superficie de cara y un área frustocónica circundante, que es típicamente referida como un indicador o superficie de indicador. Una o más aberturas de flujo se extienden comúnmente a todo lo largo del trépano y conducen a un canal de flujo formado en la superficie frontal de cabezal de trépano. El fluido de lavado es introducido al sitio de perforación a través de un tubo de perforación conectado al trépano y los restos son lavados del sitio de perforación vía ranuras que se extienden axialmente formadas a lo largo de los lados del cabezal de trépano. Los botones de indicador fijos al indicador se desgastan fuertemente debido a que son sometidos a más carga que los otros botones . La vida de esos botones de indicador que se desgastan fuertemente constituye la vida efectiva del trépano .

El inventor ha reconocido que proporcionar un número sustancial de botones sobre el indicador puede facilitar el proceso de perforación, como proporcionando buena protección a los bordes periféricos y ranuras del cabezal de trépano y manteniendo por lo tanto un lavado satisfactorio de los restos. El inventor ha reconocido además que, en el área de las ranuras que se extienden axialmente, existe con frecuencia espacio suficiente a lo largo del indicador para proporcionar un orificio para un botón y en consecuencia, los botones sobre el indicador pueden ser objeto de un desgaste excesivo. El inventor por lo tanto considera deseable proporcionar un trépano que tenga un volumen de desgaste relativamente alto alrededor de su periferia. El inventor considera además deseable proporcionar un trépano que permita que sean colocados más botones más cerca de la periferia del trépano.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un trépano para herramientas de perforación de roca y comprende un cabezal de trépano que tiene una superficie frontal que tiene una superficie de cara que define un extremo más frontal del cabezal de trépano, al menos un orificio en el cabezal de trépano para recibir un botón, y al menos una cavidad en la superficie de la cara, siendo la cavidad más grande que el orificio, y estando el orificio colocado en la cavidad, de modo que un extremo abierto del orificio esté colocado debajo de la superficie de la cara.

También se proporciona una herramienta de perforación que comprende ese trépano.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las características y ventajas de la presente invención son bien comprendidas leyendo la siguiente descripción detallada en conjunto con las Figuras en las cuales números similares indican elementos similares y en las cuales: La Figura 1 es una vista en perspectiva de un trépano de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Figura 2A es una vista en corte transversal, esquemática, de una porción del trépano del tipo de martillo para el fondo de un pozo de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Figura 2B es una vista en corte transversal de una porción de un trépano de roca del tipo de martillo superior de acuerdo con un aspecto de la presente invención; La Figura 3 es una vista en perspectiva de un cabezal de trépano sin botones de acuerdo con la Figura 1; La Figura 4 es una vista en corte transversal de una porción de un trépano de acuerdo con un aspecto de la presente invención; y Las Figuras 5A y 5B son vistas desde un extremo de un trépano de acuerdo con un aspecto de la presente invención que muestra el trépano con y sin botones, respectivamente .

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra un trépano 21 para herramientas de perforación de roca de percusión; de acuerdo con un aspecto de la invención, el trépano 21 ilustrado puede ser usado en una variedad de herramientas de perforación como martillos para el fondo de un pozo 100 (mostrados esquemáticamente en la Figura 2A) donde un pistón 101 en una armadura 102 pretende golpear un yunque del trépano 21. Los trépanos 21' con características similares a las del trépano 21 pero para usarse con trépanos de roca del tipo de martillo superior 200 (mostrados esquemáticamente en la Figura 2B) donde son proporcionados impulsos de compresión al trépano 21' vía el tubo o varilla 202 también pueden ser proporcionados de acuerdo con otro aspecto de la invención. La siguiente descripción describe el trépano 21 que se pretende sea usado con un martillo en el fondo de un pozo, sin embargo, se apreciará que la descripción se aplica igualmente bien a un trépano usado en aplicaciones de perforación de roca de percusión, excepto donde se indique otra cosa.

El trépano 21 comprende un cabezal de trépano 23 y un fuste o cuerpo 24 que será denominado superficie frontal 25 para los propósitos de la presente invención. La Figura 3 muestra el cabezal de trépano 23 conectado a un cuerpo o fuste del trépano. La superficie frontal 25 tiene una superficie de cara 27 que define un extremo más hacia adelante del cabezal de trépano 26. La superficie de cara 27 se ilustra como si fuese una superficie plana, sin embargo, puede tener otras formas, como convexa o cóncava, y puede comprender varias superficies diferentes. Como se observa en la Figura 3, se proporciona al menos un orificio 29 en el cabezal de trépano 23 para recibir un botón (los botones mostrados en la Figura 2, removidos en la Figura 3) . El botón 31 está comúnmente hecho de un material extremadamente duro, como carburo cementado, mientras que el resto del trépano 21 comúnmente estará hecho de un material, como, acero.

Se proporciona al menos una cavidad 33 en la superficie de la cara 27. La cavidad 33 es más grande que el orificio 29, y el orificio se ubica en la cavidad de modo que un extremo abierto del orificio quede debajo de la superficie de la cara 27. En otras palabras, el orificio 29 y el botón 31 en él pueden, ser considerados "unidos" con respecto a la superficie de la cara. Un radio de la cavidad 33 cuando se vea desde arriba como en la Figura 5B puede ser aproximadamente de 30 a 100% más grande que el radio del botón. Además de al menos un orificio 29, se proporcionan comúnmente otros orificios para otros botones pero esos otros orificios no necesariamente están ubicados en las cavidades.

El trépano 21 también comprende comúnmente al menos, y comúnmente una pluralidad de canales de flujo 37 que se extienden desde la superficie de la cara 27 de la superficie frontal 25 hasta una periferia externa 39 de la superficie frontal del cabezal del trépano, y por cada canal de flujo, al menos una abertura de flujo respectiva 41 que termina en el canal de flujo. Cada abertura de flujo 41 se extiende al menos parcialmente a través del cabezal del trépano 21 de modo que la superficie frontal 25 del trépano 21 esté en comunicación fluidica con un espacio dentro del tubo 102. El fluido se hace circular a través de los canales de flujo 37 y las aberturas de flujo 41.

La pluralidad de canales de flujo 37 y aberturas de flujo 41 comúnmente se arreglan uniformemente alrededor de la circunferencia de la superficie frontal en el sentido de que, si existen dos aberturas de flujo, ellas queden colocadas sustancialmente a 180° entre si, si existen tres aberturas de flujo, ellas queden colocadas sustancialmente a 120° entre si, y si existen cuatro aberturas de flujo, queden sustancialmente colocadas a 90° entre sí. Comúnmente se proporciona una pluralidad de cavidades 33 y orificios respectivos 29, con al menos una cavidad quedando colocada entre cualquiera de dos canales de flujo consecutivos (en una dirección circunferencial) .

La superficie frontal 25 del trépano 23 puede comprender un indicador 43 rodeando la superficie de la cara 27. El indicador 43 comúnmente tiene una forma generalmente frustocónica, de modo que un borde interno 45 del indicador quede colocado más cerca de la superficie de la cara 27 en el extremo más hacia adelante del cabezal del trépano 23 que el borde externo 47 del indicador, con el borde externo definiendo de manera común la periferia externa de la superficie frontal 25. Comúnmente, la cavidad 33 queda colocada parcialmente en el indicador 43, asi como colocada parcialmente en la superficie de la cara 27. Comúnmente, al menos un orificio 29 queda al menos parcialmente colocado en el indicador. Un círculo imaginario C que coincide con al menos las partes principales del borde interno 45 intersecta en la vista superior de las Figuras 5A y 5B el orificio 29 y el botón del indicador 31. El indicador 43 es ilustrado como si fuera una sola superficie frustocónica , sin embargo, puede tener otras formas, como una pluralidad de superficies frustocónicas concéntricas, o facetas discretas.

El trépano 21 también puede comprender al menos un orificio de indicador 49 para recibir un botón de indicador 51. El orifico de indicador 49 se encuentra ubicado totalmente en el indicador 33. Cuando existe una pluralidad de canales de flujo arreglados uniformemente 37 extendiéndose desde la superficie de la cara 27 la superficie frontal hasta la periferia externa 39 de la superficie frontal 25 del cabezal del trépano 23, comúnmente también existe una pluralidad de orificios de indicador 49 y una pluralidad de cavidades 29 con al menos un orificio de indicador y al menos una cavidad ubicada entre cualquiera de dos canales de flujo consecutivos.

Comúnmente, se proporciona una pluralidad de orificios de indicador entre cada par de canales de flujo consecutivos 37.

El trépano 21 típicamente comprende al menos uno, comúnmente una pluralidad de, orificios de superficie de cara 53 para recibir un botón de cara 55 totalmente en la superficie de la cara 27. En la modalidad mostrada en la Figura 4 el trépano 21 tiene al menos un orificio de superficie de cara 53 y un botón de cara 55 en el orificio de superficie de cara, al menos un orificio de indicador 49 y botón de indicador 51 en el orifico de indicador, y el botón 31 en el orificio 29 en la cavidad 33. Un punto más hacia adelante XI del botón 31 se encuentra ubicado detrás del punto más hacia adelante X2 del botón de cara 55 en una dirección de un eje longitudinal X del trépano 21 y aún con o hacia adelante de un punto más hacia adelante X3 de al menos un botón de indicador 51. Deberá notarse que las profundidades de orificio y alturas de botón se redujeron en la Figura 4 para propósitos ilustrativos únicamente. Las profundidades y alturas en la práctica son más extensas.

El trépano 21 típicamente comprende al menos una y comúnmente una pluralidad de ranuras que se extienden axialmente 57 en una superficie externa 59 del trépano, usualmente para facilitar el lavado de restos de un orificio que esté siendo perforado. La ranura 57 se extiende hacia la superficie frontal 25 que, terminando típicamente en el indicador 43. Como se observa, por ejemplo, en las Figuras 5A y 5B, comúnmente no existe suficiente material en el indicador 43 en la vecindad de cada una de esas ranuras 57 para proporconar un orificio de indicador 49 y un botón de indicador 51. Sin embargo, proporcionando una cavidad 33, de modo que quede ubicada sobre la línea radial L que se extiende entre una de las ranuras correspondientes 57 y un eje longitudinal X del trépano 21, los orificios 29 pueden ubicarse cerca de la periferia externa 39 de la superficie frontal 25, y el punto más hacia adelante XI del botón 31 puede ser ubicado en o cerca del nivel del punto más hacia adelante X3 de los botones de indicadores 51 en la dirección longitudinalmente axial del trépano.

Si se formara un orificio de superficie de cara regular a lo largo de una intersección del indicador y la superficie de cara, existiría suficiente material para soportar un botón en el orificio. Proporcionando las cavidades 33, un orificio 29 que tiene un eje central en la dirección de los orificios del botón de cara 53 puede ser ubicado en la cavidad y formado de modo que exista un buen soporte para el botón 31 alrededor de todo el botón. Como se observa en la Figura 4, el orificio 29 puede ser colocado en una cavidad 33 de modo que el extremo superior 35 del orificio esté totalmente separado radialmente hacia adentro a una distancia D desde el indicador 43, de modo que toda la periferia del botón 31 sea soportada por la misma cantidad de materia. Adicionalmente, la altura del botón 31 con relación a la altura de los botones de indicador 51 puede ser ajustada cuando se desee ajustando la profundidad y ubicación de la cavidad.

Proporcionando la cavidad 33, el orificio 29, y el botón 31 más cerca de la periferia externa del cabezal del trépano 23 de lo que habría sido posible sin la cavidad, puede ser proporcionado más volumen de desgaste periférico, comprendiendo por ejemplo carburo cementado, debido a que los botones que en otras circunstancias se habrían localizado sobre la superficie de la cara 27 están más cerca del borde. La configuración de la cavidad 33 facilita el lavado de la superficie frontal 25 del cabezal del trépano 23 también.

Existen numerosas ventajas con el trépano de acuerdo con la presente invención que tiene más botones localizados cerca de la hilera de botones de indicador. El trabajo de trituración útil es compartido por el botón del indicador y el botón sumido, de modo que la vida del trépano mejore. También, la provisión de cavidades que tienen orificios que contienen botones 31 en ellos mejora el lavado de la cara para mantener la velocidad de penetración a un nivel alto durante la perforación.

En la presente solicitud, el uso de términos como "que incluye" es abierto y pretende tener el mismo significado que términos como "que comprende" sin impedir la presencia de otra estructura, material o actos. Igualmente, aunque el uso de términos, "puede" pretende ser abierto y refleja que la estructura, material, o actos no son necesarios, y no usar esos términos no pretende reflejar que la estructura, material o actos son esenciales. En el grado que la estructura, material o actos sean considerados actualmente como esenciales, ellos son identificados como tales.

Aunque esta invención ha sido ilustrada y descrita de acuerdo con una modalidad preferida, se reconoce que pueden hacerse varios cambios a ella sin apartarse de la invención como se expone en las reivindicaciones .

Lo descrito en la Solicitud de Patente EP No. 11186861.8, de la cual esta reclama la prioridad, se incorpora aquí como referencia.

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un trépano para herramientas de perforación de roca de percusión, que comprende: un cabezal de trépano que tiene una superficie frontal que tiene una superficie de cara que define un extremo más hacia adelante del cabezal de trépano; al menos un orificio en el cabezal del trépano para recibir un botón; caracterizado porque el trépano comprende al menos una cavidad en la superficie de la cara, siendo la cavidad más grande que el orificio, y estando el orificio ubicado en la cavidad, de modo que un extremo abierto del orificio se ubique debajo de la superficie de la cara, cabezal de trépano el cual comprende un indicador que rodea la superficie de la cara, y cavidad la cual está parcialmente ubicada en el indicador.

2. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el trépano comprende al menos una abertura de flujo que se extiende al menos parcialmente a través del cabezal de trépano.

3. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el trépano comprende al menos un canal de flujo que se extiende desde la superficie de la cara de la superficie frontal hasta una periferia externa de la superficie frontal del cabezal del trépano y, por cada canal de flujo, al menos una abertura de flujo respectiva que termina en el canal de flujo.

4. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el trépano comprende una pluralidad de canales de flujo y aberturas de flujo respectivas.

5. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la pluralidad de canales de flujos están arreglados uniformemente alrededor de la superficie frontal.

6. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 4 a 5, caracterizado porque la pluralidad de cavidades se proporcionan, con al menos una cavidad estando ubicada entre cualquiera de dos canales de flujo consecutivos.

7. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque al menos un orificio está parcialmente ubicado en el indicador.

8. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el trépano comprende al menos un orificio de indicador para recibir un botón de indicador completamente en el indicador.

9. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el trépano comprende una pluralidad de. canales de flujo que se extienden desde la superficie de la cara de la superficie frontal hasta una periferia externa de la superficie frontal del cabezal del trépano y arreglados uniformemente alrededor de la superficie frontal y, por cada canal de flujo, al menos una abertura de flujo respectiva que termine en el canal de flujo, y por que se proporciona una pluralidad de orificios de indicador y una pluralidad de cavidades, estando al menos un orificio de indicador y al menos una cavidad ubicadas entre cualquiera de dos canales de flujo consecutivos.

10. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque el trépano comprende al menos un orificio de superficie de cara para recibir un botón de cara totalmente en la superficie de la cara.

11. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque comprende un orificio de superficie de cara y un botón de cara en el orificio de la superficie de la cara, al menos un orificio de indicador y un botón de indicador en el orificio de indicador y el botón en al menos un orificio, estando un punto más hacia adelante del botón ubicado detrás de un punto más hacia adelante de al menos un botón de la cara en una dirección de un eje longitudinal del trépano y aún lado o hacia adelante de un punto más hacia adelante del botón de indicador.

12. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque comprende al menos una ranura que se extiende radialmente en una superficie externa del trépano, extendiéndose al menos una ranura hacia la superficie frontal, estando la cavidad ubicada en una linea radial (L) que se extiende entre la ranura y el eje longitudinal (X) del trépano.

13. El trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque un circulo imaginario (C) que coincide con al menos las partes principales del borde interno del indicador interseca el orificio y el botón cuando de ve en una vista desde arriba.

14. Una herramienta de perforación, caracterizada porque comprende el trépano para herramientas de perforación de roca de percusión de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.