MXPA05003511A - Limitador de velocidad de motor para una grua. - Google Patents

Abstract

Un equipo de perforacion de servicio movil 10 para pozos incluye una grua 12 que funciona por medio de un motor de combustion interna 32; en respuesta a la fuerza de levantamiento predeterminad ejercida por la grua, la fuerza de levantamiento 14 es limitada al limitar o reducir automaticamente la velocidad del motor.

Description

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LIMITADOR DE VELOCIDAD DE MOTOR PARA UNA GRUA ANTECEDENTES DE LA INVENCION CAMPO TECNICO DE LA INVENCION La invención en cuestión se refiere en general a equipos de perforación de servicio móviles para pozos y, más específicamente, a un equipo de perforación de servicio móvil que incluye una grúa que funciona con un motor.

DESCRIPCION DE LA TECNICA RELACIONADA Los pozos de petróleo y pozos para otros fluidos generalmente incluyen un revestimiento de pozo, tubería, varillas de bombeo y una unidad propulsora de vaivén. Un revestimiento de pozo es aquello que recubre la perforación del pozo y generalmente comprende una larga cadena de tuberías relativamente grandes interconectadas por medio de acoplamientos roscados conocidos como collares. Los revestimientos generalmente definen la profundidad y diámetro general de una perforación de pozo. La tubería del pozo generalmente comprende una larga cadena de secciones de tubería cuyos extremos roscados también se interconectan por medio de acoplamientos roscados. La tubería se extiende hacia abajo a través del revestimiento y provee un conducto para transportar petróleo o algún otro fluido a la superficie del pozo. Una bomba de vaivén sumergida unida al extremo inferior de la tubería toma el fluido del ánulo entre el diámetro interior del revestimiento y el diámetro exterior de la tubería, así como fuerza al fluido a pasar a través de la tubería a la superficie. Para operar la bomba, una cadena de varillas de bombeo se extiende a través de la tubería para servir como una larga varilla de conexión de vaivén que acopla la bomba sumergida con una unidad propulsora de vaivén a nivel del suelo. Una cadena de varillas de bombeo generalmente incluye numerosas varillas de bombeo cuyos extremos se interconectan por medio de un acoplamiento de vástago roscado. Los pozos requieren recibir servicio o ser reparados periódicamente. Dar servicio a los pozos o perforar nuevos posos puede involucrar toda una serie de tareas que incluyen, aunque sin limitarse a ello, instalar o eliminar secciones de revestimiento, varillas de bombeo, tubería y bombas. Dichas tareas generalmente se realizan utilizando un equipo de perforación de servicio móvil, que es un camión que incluye una grúa para levantar los distintos componentes de los pozos. La grúa generalmente funciona por medio de un motor de diesel cuya velocidad ayuda a determinar qué tanta energía se transmite a la grúa. Un operador puede ajustar manualmente la velocidad del motor para cumplir con los requerimientos de levantamiento de un trabajo particular. Para el manejo de los revestimientos y otras cargas pesadas, el motor puede correr a su máxima velocidad. La velocidad del motor puede reducirse para cargas más ligeras, como las varillas de bombeo. Excepto por cierta orientación técnica que pudiera ser provista por el supervisor del operador, la velocidad del motor o la cantidad de energía transmitida a la grúa con frecuencia se deja a juicio del operador. Como resultado de ello, pueden producirse accidentes cuando se transmite energía excesiva a una carga. No sólo pueden romperse distintos componentes del pozo, sino que la grúa misma puede dañarse. Por ejemplo, si una transmisión que acopla el motor a la grúa se coloca en su engrane inferior mientras que el motor se encuentra operando a su máxima velocidad, puede desarrollarse una tremenda cantidad de fuerza de levantamiento. Dicha fuerza puede superar la capacidad nominal de uno o más componentes de la grúa, como la pluma de carga, cable o aparejo de maniobras (es decir, el tambor accionado que mete y saca el cable) de la grúa. Superar la capacidad nominal de la grúa puede producir resultados catastróficos. Por ello, existe la necesidad de contar con un sistema más resistente a fallas para asegurar que no se superen las cargas de suspensión predeterminadas.

BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION Para evitar aplicar una fuerza de levantamiento excesiva, un propósito de la presente invención es por lo menos limitar la velocidad del motor de una grúa como respuesta a la detección de que se ha alcanzado una fuerza de levantamiento predeterminada. Otro propósito de algunas modalidades es reducir la velocidad del motor de la grúa como respuesta a la detección de que se ha alcanzado la fuerza de levantamiento predeterminada. Otro propósito de algunas modalidades es reducir la velocidad del motor de la grúa liberando aire presurizado a la atmósfera. Otro propósito de algunas modalidades en donde la velocidad de un motor puede hacerse variar manualmente a partir de dos ubicaciones es limitar o reducir automáticamente la velocidad del motor desde una tercera ubicación. Otro propósito de algunas modalidades es limitar o reducir la velocidad de un motor accionando simplemente una válvula solenoide. Otro propósito de algunas modalidades es limitar o reducir la velocidad de un motor como respuesta a la detección de la presión en uno o más frenos de disco que se encuentran presurizados por el peso de la pluma de carga de una grúa. Otro propósito de algunas modalidades es detectar la falla de uno de dos frenos de disco detectando que su presión acumulativa se encuentra por debajo de cierto nivel. Otro propósito de algunas modalidades es utilizar un extensómetro para detectar la carga sobre una grúa. Otro propósito de algunas modalidades es utilizar un convertidor de torque para acoplar el motor a una transmisión.

Otro propósito de algunas modalidades es utilizar el motor para hacer funcionar selectivamente una grúa y el movimiento de un camión que transporta la grúa. Otro propósito de algunas modalidades es poner en cero periódicamente un sistema de detección de carga. Otro propósito de algunas modalidades es limitar o reducir la fuerza de levantamiento de una grúa limitando o reduciendo el índice de consumo de combustible de un motor. Uno o más de estos y otros propósitos de la invención son provistos por un equipo de perforación de servicio móvil que incluye una grúa que funciona por medio de motor. La fuerza de levantamiento de la grúa es limitada o reducida como respuesta al alcanzar una fuerza de levantamiento predeterminada. La fuerza de levantamiento puede limitarse o reducirse limitando o reduciendo la velocidad del motor.

BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS La figura 1 es una vista esquemática de un equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con por lo menos una modalidad de la invención. La figura 2 es una vista inferior de un sistema hidráulico de frenos de disco de detección de carga que sostiene una porción inferior posterior del equipo de perforación de servicio.

La figura 3 ese similar a la figura 2, pero de una modalidad alternativa. La figura 4a es una vista esquemática de un sistema de válvulas en una posición normal. La figura 4b es la misma que la figura 4a, pero con el sistema de válvulas en una posición limitante de la velocidad. La figura 5a es una vista esquemática de otro sistema de válvulas en una posición normal. La figura 5b es la misma que la figura 5a, pero con el sistema de válvulas en una posición limitante de la velocidad. La figura 6a es una vista esquemática de otro sistema de válvulas en una posición normal. La figura 6b es la misma que la figura 6a, pero con el sistema de válvulas en una posición limitante de la velocidad. La figura 7a es una vista esquemática de otro sistema de válvulas en una posición normal. La figura 7b es la misma que la figura 7a, pero con el sistema de válvulas en una posición limitante de la velocidad.

DESCRIPCION DE LA MODALIDAD PREFERIDA Al operar una grúa de un equipo de perforación de servicio móvil, pueden evitarse accidentes limitando la velocidad del motor de la grúa como respuesta a la detección de que la carga de suspensión de la grúa ha llegado a un límite predeterminado. Un ejemplo de equipo de perforación de servicio móvil 10 con una grúa 12 para ejercer una fuerza hacia arriba 14 que varía al dar servicio a un pozo 16 se ¡lustra esquemáticamente en la figura 1. En este ejemplo, el equipo de perforación de servicio 10 es un vehículo que incluye una estructura de camión 18, una rueda motriz 20 y/ó 22 acoplada con la estructura 18 para la propulsión del equipo de perforación 10 a lo largo de un camino, un tambor de elevación 24 sostenido por la estructura 18, una pluma de carga 26 acoplada a la estructura 18, un cable de grúa 28 sostenido por la pluma de carga 26 y devanado en torno al tambor 24, un bloque 30 suspendido desde el cable 28 (el bloque 30 puede ser un gancho o algún otro dispositivo que transmita la fuerza 14 al cable 28), un motor de combustión interna 32 sostenido por la estructura 18 y una transmisión 34 que acopla el motor 32 al tambor de elevación 24 y la rueda motriz 22. Para controlar ya sea el tambor de elevación 24 o la rueda motriz 22, la transmisión 34 puede ser una transmisión General Motors o Allison que incluya las flechas de salida 36 y 38. Un eje motriz 40 puede acoplar la flecha de salida 38 como la rueda motriz 22 mientras que una transmisión 42 puede acoplar la flecha de salida 36 con el tambor de elevación 24. Puede utilizarse un embrague 44 para acoplar o desacoplar selectivamente la transmisión 42 al cable de la grúa 28. Puede utilizarse un convertidor de torque 46 para acoplar el motor 32 a la transmisión 34, en donde el término "convertidor de torque" se refiere en sentido amplio a cualquier aparato fluídico capaz de acoplar la rotación de un elemento con otro al mismo tiempo que permite cierto deslizamiento giratorio entre los dos elementos (v.g., entre la flecha de salida del motor y la flecha de entrada de la transmisión). El deslizamiento provisto por el convertidor de torque 46 permite que la transmisión 34 responda a un incremento de carga (carga de la grúa o carga de transporte del vehículo) al transmitir un mayor torque cuando la velocidad de salida de la transmisión es reducida por la carga incrementada. La pluma de carga 26 puede acoplarse de manera giratoria con la estructura 18 a través de la conexión de pivote 48 y/ó 50, lo que permite que un cilindro 52 haga girar la pluma de carga 26 entre una posición elevada, como se muestra en la figura 1 , y una posición baja, de almacenamiento para la transportación. Además, un cilindro de extremo doble 54 puede extender y retraer la pluma de carga 26 de manera telescópica entre la configuración extendida de la pluma de carga de la figura 1 y su configuración retraída para la transportación. Puede utilizarse una riostra desconectable 56 para ayudar a sostener la pluma de carga 26 en su posición elevada. Como consecuencia de ello, la pluma de carga 26 se monta de manera giratoria en la estructura 18, mientras la riostra 56 y/o el cilindro 52 pueden sostener temporalmente la pluma de carga 26 en una orientación generalmente fija cuando es necesario. La pluma de carga 26 incluye una polea superior 58 que ayuda a sostener y guiar al cable de la grúa 28. Así, el tambor de elevación 24 que mete y saca selectivamente el cable 28 respectivamente eleva y baja el bloque 30.

La fuerza 28 es creada al aplicar o suspender una carga 60 desde el bloque 30. La carga 60 se ilustra esquemáticamente para representar distintos elementos que la grúa puede transportar, como varillas de bombeo, tuberías, revestimientos, etc. Además del peso de la carga 60, otros factores pueden contribuir al valor de la fuerza 28. Estos otros factores pueden incluir la aceleración vertical de la carga 60, la fricción entre la carga 60 y la perforación del pozo y la resistencia fluídica entre la carga 60 y los fluidos en el pozo. Frecuentemente, incrementar la velocidad de la carga de levantamiento 60 puede incrementar la fuerza 28, especialmente en el caso de la resistencia fluídica. Para determinar o detectar el valor de la fuerza 28, el equipo de perforación de servicio 10 puede proveerse con un detector de carga, como un transductor de presión 62a, un extensómetro 64 o cualquier otro dispositivo que pueda proveer una señal de carga que varíe como respuesta a la fuerza 28 que varía. El extensómetro 64 puede unirse a la pluma de carga 60 o a cualquier parte del equipo de perforación 10 que experimente un cambio físico debido a la carga 60. Por ejemplo, en algunos casos, un detector de carga se une a un cable de retención que ayuda a sostener la pluma de carga 26. En otros casos, uno o más transductores de presión convencionales 62a y 62b pueden unirse a uno o más frenos de disco hidráulicos 67a y 67b que ayudan a sostener el peso de la pluma de carga 26 y la carga 60. Los frenos de disco 67a y 67b pueden ser un pistón/cilindro o un depósito llenado con fluido hidráulico. Los frenos de disco de compresión 67a y 67b incrementan la presión hidráulica al interior. Los detectores de presión 62a y 62b pueden entonces detectar esa presión para ayudar a determinar la fuerza de compresión aplicada a los frenos de disco. Con respecto a las figuras 2 y 3, que son vistas inferiores de los frenos de disco 67a y 67b que sostienen la parte inferior del equipo de perforación de servicio 10, los transductores de presión 62a y 62b pueden conectarse a los frenos de disco 67a y 67b de distintas formas. En la figura 2, por ejemplo, cada freno de disco 67a y 67b cuenta con su propio transductor de presión respectivo 62a y 62b que proveen las señales de carga 68 y 70, cuyos valores varían con la presión al interior de los frenos de disco. Las señales 68 y 70 pueden ser transmitidas a las entradas 72 y 74 de un controlador 76. El controlador 76 calcula entonces la fuerza 28 como la suma de las señales 68 y 70 cuando el bloque 30 se encuentra transportando la carga 60 (valor de carga total) menos la suma de las señales 68 y 70 cuando el bloque 30 no tiene carga (valor de carga cero). Un operador puede utilizar un interruptor de pulsado 78 o algún otro dispositivo de entrada convencional para disparar periódicamente el controlador 76 para muestrear el valor de carga cero. De manera más frecuente o continua, el controlador 76 determina automáticamente el valor de carga total para calcular la fuerza 28. El controlador 76 se ilustra esquemáticamente para representar cualquier dispositivo adaptado para proveer un resultado como respuesta a la recepción de una entrada que varía con la fuerza 28. Los ejemplos del controlador 76 incluyen, aunque sin limitarse a ello, una computadora personal; PC; computadora de escritorio, computadora laptop; computadora de block de notas; computadora portátil; computadora de transportación manual; microcomputadora; microprocesador; controlador lógico programable (PLC, por sus siglas en inglés); circuitos integrados; circuitos que comprenden relevadores, componentes analógicos y/o componentes digitales; así como distintas combinaciones de los mismos. Para el ejemplo mostrado en la figura 3, las líneas hidráulicas 80 y 82 conectan los frenos de disco 67a y 67b a un integrador 84, tal como aquel provisto por M.D. Toteo Company de Cedar Park, Texas. El integrador 84 incluye dos pistones 86 y 88 que se fijan en una flecha común 90 al interior de la caja 92 para definir dos cámaras de entrada 94 y 96 y una cámara de salida 98. La línea 80 transmite la presión del freno de disco 67a a la cámara 94, mientras que la línea 82 transmite la presión del freno de disco 67b a la cámara 96. El lado de la varilla de los pistones 86 y 88 tiene cada uno un área expuesta a la presión que es la mitad del área de cara completa del pistón 86. Por lo tanto, la cámara de salida 98 desarrolla una presión que es un promedio de las presiones en los frenos de disco 67a y 67b. Un transductor 62c puede conectarse para detectar la presión hidráulica en la cámara 98 para proveer una señal 100 al controlador 76, en donde el valor de la señal 100 varía con el valor de la fuerza 28. Para las modalidades de las figuras 2 y 3, puede utilizarse un manómetro 102 para detectar la presión en la cámara 98 para una indicación de la fuerza 4. El manómetro puede incluir un miembro de referencia que puede hacerse girar manualmente, que permite que un operador "ponga en cero el manómetro" al hacer girar, por ejemplo, la cara, de manera que el manómetro proporcione una lectura de cero libros cuando la grúa 12 no tiene carga. Independientemente de qué tanta fuerza 28 se detecte o determine, el controlador 76 incluye una salida 104 con capacidad de respuesta a una señal de carga que varía con esa fuerza, es decir, señales de carga como las señales 68, 70 y/ó 100. Con propósitos de simplicidad, la operación del controlador 76 se describirá haciendo referencia al sistema mostrado en la figura 3. Sin embargo, debe quedar claro para el experto en la técnica que el sistema mostrado en la figura 2 y otros sistemas de detección de carga también se ajustan bien al alcance de la invención. Para el sistema de la figura 3, la señal de salida 104 dirige un ajustador de velocidad de motor 106 (figura 1 ) para limitar o reducir la velocidad del motor 32 como respuesta a la señal de carga 100 que llega a un límite predeterminado. El límite puede ser un valor fijo permanente o el límite puede ajustarse e introducirse manualmente en el controlador 76 por medio de un dispositivo de entrada convencional 108, como un teclado, marcador o valor seleccionable haciendo clic con el ratón elegido del monitor de una computadora. Un límite predeterminado ajustable permite que se utilice un límite para levantamientos pesados y un límite inferior cuando se levantan partes más ligeras como varillas de bombeo, que no pueden soportar tanta fuerza de levantamiento como las partes más pesadas, como los revestimientos. Antes de explicar de qué forma el resultado 100 puede afectar la velocidad del motor 32, se explicará primero la operación general y estructura del ajustador de velocidad 106. En algunas modalidades, el ajustador de velocidad de motor 106 comprende un primer accionador manual 110 en una porción delantera 112 del vehículo, un segundo accionador manual 114 en una porción trasera 116 del vehículo, un diafragma 118 y un sistema de válvulas 20. El término "porción delantera" se refiere a cualquier parte del equipo de perforación 10 que se encuentre cercana a la rueda más hacia adelante 20 del equipo de perforación 10, mientras que el término "porción trasera" se refiere a cualquier parte del equipo de perforación 10 que se encuentre cercana a la rueda más hacia atrás 22 del equipo de perforación 10. Además, en algunas modalidades, el motor 32 es un motor de diesel que incluye un sistema de toma de combustible 122, como un carburador o sistema de inyección de combustible convencional. Para variar la velocidad de recorrido del equipo de perforación 10, un conductor en la cabina 124 del equipo de perforación 10 oprime un pedal (también conocido como pedal de gas o acelerador), que es la forma más común del primer accionador manual 110. Un varillaje 126 conmuta el movimiento del primer accionador manual 110 al sistema de toma de combustible 122 en una forma convencional que ajusta el índice de consumo de combustible del motor y, por lo tanto, ajusta la velocidad del motor y la velocidad de recorrido del equipo de perforación. Una línea de combustible 128 transmite el combustible 130 al sistema de toma de combustible 122 desde un tanque de combustible 132.

El segundo accionador manual 114 permite que un operador ajuste la velocidad de la grúa desde la porción trasera 16 del equipo de perforación 10. El accionador manual 114 se ilustra esquemáticamente para representar cualquier dispositivo que pueda manipularse manualmente para hacer variar la velocidad del motor 32. Algunos ejemplos del accionador 114 incluyen, aunque sin limitarse a ello, un regulador de presión de aire, un CONTROLAIR o un FLEXAIR. El CONTROLAIR y FLEXAIR podrían estar disponibles a través de Rexroth Corporation of Lexington, Kentucky. En algunas modalidades, un compresor de aire 134 suministra aire presurizado (v.g., 125 psi) al accionador 114 a través de una línea de aire 136. Desde ahí, el accionador 114 transmite el aire a otra línea de aire 138 a una presión que puede ajustarse manipulando manualmente el accionador 114. Desde la línea 138a, el aire presurizado atraviesa el sistema de válvulas 120, a través de una línea de aire 138b, y hacia un accionador regulador 140. El accionador regulador 140 incluye el diafragma 118 que convierte la presión en la línea 138b a un desplazamiento correspondiente de un varillaje 142. El varillaje 142 se acopla con el sistema de toma de combustible 122, de manera que el movimiento del varillaje 142 ajusta el consumo de combustible del motor, que hace variar la velocidad del motor, haciendo variar así la velocidad giratoria del tambor de elevación 24. El accionador regulador 128 se ¡lustra esquemáticamente para representar cualquier dispositivo que permite que el accionador manual 114 ajuste el consumo de combustible del motor 32. Un ejemplo de accionador regulador 140 es un A-2-H ACTUATOR POSITIONER, que es un producto de Wabco Fluid Power. El varillaje 142 puede disponerse de modo que la velocidad del motor 32 y el tambor de elevación 24 se incremente con la presión en la línea 138b. Para permitir que el ajustador de velocidad 106 afecte la velocidad del motor 32 como respuesta al resultado 104, el sistema de válvulas 120 del ajustador de velocidad 106 puede tomar cualquiera de una miríada de configuraciones. Algunos ejemplos del sistema de válvulas 120 incluyen, aunque sin limitarse a ellos, aquellos mostrados en las figuras 4a, 4b, 5a, 5b, 6a, 6b, 7a y 7b. En las figuras 4a y 4b, el sistema de válvulas 120a comprende una válvula de retorno de resorte bidireccional, de dos posiciones, normalmente cerrada, operada por solenoide144. En la figura 4a, el sistema de válvulas 120a se muestra normalmente cerrado en su posición normal, mientras que en la figura 4b se muestra abierto en su posición limitante de velocidad. La señal 104 actúa sobre un solenolde 146 para cambiar la válvula 144 entre sus posiciones normal y limitante de velocidad. En la posición normal de la figura 4a, la línea 138a alimenta a la línea 138b con aire presurizado, generalmente sin interferencia de la válvula 144. Sin embargo, cuando la fuerza 28 se incrementa a un límite predeterminado, el control 76 provee la señal 104, de modo que la señal 104 actúe sobre el solenoide 146 para abrir la válvula 144. Cuando la válvula 4 se abre, como se muestra en la figura 4b, ésta expele aire presurizado de las líneas 138a y 138b a la atmósfera, como lo indica la flecha 148. Liberar la presión de aire en la línea 138b hace que el accionador regulador 140 reduzca la velocidad del motor 32 y, por lo tanto, que reduzca la velocidad de la grúa. En las figuras 5a y 5b, el sistema de válvulas 120b comprende una válvula de retorno de resorte bidireccional, de dos posiciones, normalmente abierta, operada por solenoide 150. En la figura 5a, el sistema de válvulas 120b se muestra normalmente abierto en su posición normal, mientras que en la figura 5b se muestra cerrado en su posición limitante de velocidad. La señal 104 actúa sobre un solenoide 52 para cambiar la válvula 150 entre sus posiciones normal y limitante de velocidad. En la posición normal de la figura 5a, la válvula 150 permite que línea 138a alimente aire presurizado a la línea 138b. Sin embargo, cuando la fuerza 28 se incrementa a un límite predeterminado, el control 76 provee la señal 104, de modo que la señal 104 actúe sobre el solenoide 152 para cerrar la válvula 150. Cuando la válvula 150 se cierra, como se muestra en la figura 5b, esto evita que el aire presurizado en la línea 138a llegue a la línea 138b. Esto limita la presión sobre el diafragma 118, lo cual limita la velocidad del motor 32 y el tambor de elevación 24. Con respecto a las figuras 6a y 6b, el sistema de válvulas 120c es similar al sistema 120b. Sin embargo, el sistema de válvulas 20c incluye además una válvula de retención de derivación 154 y un restrictor de flujo fijo o ajustable 156. En la figura 6a, el sistema de válvulas 120c se muestra en su posición normal, mientras que en la figura 6b se muestra en su posición limitante de velocidad. La señal 104 actúa sobre el solenoide 152 para cambiar la válvula 150 entre sus posiciones normal y limitante de velocidad. En la posición normal de la figura 6a, la válvula 150 permite que la línea 138a alimente aire presurizado a la línea 138b. Sin embargo, cuando la fuerza 28 se incrementa a un límite predeterminado, el control 76 provee la señal 104, de manera que esa señal 104 actúe sobre el solenoide 152 para cerrar la válvula 150. Cuando la figura 150 se cierra, como se muestra en la figura 6b, esto evita que el aire presurizado en la línea 138a llegue a la línea 138b. Además, el restrictor de flujo 156 extrae lentamente aire de la línea 138b para reducir lentamente la presión sobre el diafragma 118, lo cual reduce lentamente la velocidad del motor 32 y el tambor de elevación 24. Mientras la velocidad del motor y grúa están reduciéndose lentamente, la válvula de retención 154 permite que un operador fuerce una rápida reducción de la velocidad de la grúa a través del accionador manual 114. Por ejemplo, si el operador mueve el accionador 114 para hacer caer rápidamente la presión en la línea 138a a un nivel inferior a la presión que decrece lentamente en la línea 138b, la válvula de retención 154 permite que el aire en la línea 138b irrumpa de nuevo hacia la línea 138a en lugar de hacer lenta la extracción a través del restrictor de flujo 156. Esta característica puede resultar útil cuando un operador requiere responder con rapidez y de forma drástica a una situación en la que se alcanza el límite de fuerza predeterminado. Con respecto a las figuras 7a y 7b, el sistema de válvulas 120d es similar al sistema 120c. Sin embargo, la válvula 150 es sustituida por una válvula de retorno de resorte de cuatro direcciones, de dos posiciones, operada por solenoide 158. La válvula 158 permite que el restrictor de flujo 156 se instale en una ubicación en donde el restrictor de flujo solamente extrae aire de la línea 138b cuando el resultado 104 del control 76 instruye al sistema de válvulas 120d para moverse de su posición normal de la figura 7a a su posición limitante de velocidad de la figura 7b. En la posición normal de la figura 7a, la válvula 158 permite que la línea 138a alimente aire presurizado a la línea 138b, sin efectos de la válvula de retención 154 y el restrictor de flujo 156. Sin embargo, cuando la fuerza 28 se incrementa a un límite predeterminado, el control 76 provee la señal 104, de manera que la señal 104 actúe sobre el solenoide 160 para cambiar la válvula 158, como se muestra en la figura 7b. En esta posición, la válvula 158 evita que el aire presurizado en la línea 138a llegue a la línea 138b. Además, el restrictor de flujo 156 comienza a extraer lentamente aire de la línea 138b para reducir lentamente la presión sobre el diafragma 118, lo que reduce lentamente la velocidad del motor 32 y el tambor de elevación 24. Mientras la velocidad del motor y grúa se están reduciendo lentamente, la válvula de retención 154 continúa permitiendo que un operador fuerce a la velocidad de la grúa a reducirse rápidamente a través del accionador manual 114. Aunque la invención se describe haciendo referencia a la modalidad preferida, debe ser evidente para el experto en la técnica que distintas modificaciones son adecuadas dentro del alcance de la invención. Por ejemplo, en algunos casos, el controlador 76 puede proveerse con la señal de retroalimentación de velocidad de motor 162 provista por un tacómetro de motor 164 o un alternador/generador que funciona con motor 166. Dicha retroalimentación de velocidad de motor puede utilizarse conjuntamente con las señales de carga para ayudar a modular la velocidad del motor 32. También debe advertirse que ciertas partes mencionadas en la presente son suministradas por una compañía ubicada en 1953 Mercer Road, Lexington, Kentucky, en donde el nombre de la compañía es (o ha sido) Rexroth Corporation, Wabsco Fluid Power división of American Standard o Westinghouse Air Brake Company. Los nombres de marca y/o números de partes específicos sirven meramente como ejemplos y no deben utilizarse para limitar el alcance de las reivindicaciones, dado que otras distintas marcas o partes bien conocidas por el experto en la técnica podrían utilizarse a cambio. Por lo tanto, el alcance de la invención debe ser determinado haciendo referencia a las siguientes reivindicaciones.

Claims (31)

20 NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES

1.- Un equipo de perforación de servicio móvil con una grúa para ejercer una fuerza hacia arriba que varía al dar servicio a un pozo, el cual comprende: una estructura de camión; una rueda motriz acoplada con la estructura del camión y que se encuentra adaptada para la propulsión del equipo de perforación de servicio móvil; un tambor de elevación sostenido por la estructura del camión; una pluma de carga de grúa acoplada con la estructura del camión; un cable sostenido por la pluma de carga de grúa y envuelto en torno al tambor de elevación; un bloque suspendido desde el cable para transmitir la fuerza hacia arriba; un motor sostenido por la estructura del camión; un ajustador de velocidad de motor acoplado con el motor para ajustar la velocidad del mismo; una transmisión que funciona por medio del motor y acoplada selectivamente al tambor de elevación y la rueda motriz; un detector de carga que provee una señal de carga que varía como respuesta a la fuerza hacia arriba que varía; y un controlador que tiene una entrada conectada para recibir la señal de carga y una salida acoplada al ajustador de velocidad del motor, en donde la salida instruye al ajustador de velocidad de motor para limitar la velocidad del motor como respuesta a la señal de carga que llega a un límite predeterminado. 21

2. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación , caracterizado además porque el ajustador de velocidad de motor incluye un regulador de presión que se acciona manualmente, un diafragma acoplado de manera operativa al motor para hacer variar la velocidad del mismo, una línea neumática y un sistema de válvulas, en donde la línea neumática coloca el regulador de presión, el diafragma y el sistema de válvulas en comunicación de fluidas entre sí, el sistema de válvulas responde al resultado del controlador moviéndose de una posición normal a una posición limitante de velocidad como respuesta a la señal de carga que llega al límite predeterminado.

3. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el sistema de válvulas en la posición limitante de velocidad libera aire desde la línea neumática.

4. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el resultado instruye al ajustador de velocidad de motor para reducir la velocidad del motor como respuesta a la señal de carga que llega a un límite predeterminado.

5. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el sistema de válvulas incluye un solenoide.

6. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende un primer freno de disco hidráulico dispuesto por debajo de la pluma de carga de grúa, en 22 donde un incremento en la fuerza hacia arriba provoca que se incremente una primera presión hidráulica dentro del primer freno de disco hidráulico, en donde el detector de carga incluye un transductor de presión que responde a la primera presión hidráulica dentro del primer freno de disco hidráulico.

7.- El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque comprende un segundo freno de disco hidráulico dispuesto por debajo de la pluma de carga de grúa, en donde el incremento en la fuerza hacia arriba hace que se incremente una segunda presión hidráulica dentro del segundo freno de disco hidráulico, en donde el transductor de presión responde a la segunda presión hidráulica dentro del segundo freno de disco hidráulico.

8. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque el controlador provee una señal de falla como respuesta a la señal de carga que se reduce a un nivel predeterminado.

9. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el detector de carga es un extensómetro.

10. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende un convertidor de torque que acopla el motor a la transmisión.

11. - Un equipo de perforación de servicio móvil sujeto a una carga variable, el cual comprende: un vehículo que cuenta con una porción 23 delantera, una porción trasera y una rueda motriz para la propulsión del vehículo; una pluma de carga de grúa en la porción trasera del vehículo; un tambor de elevación; un cable de grúa sostenido por la pluma de carga de grúa, envuelto en torno al tambor de elevación y sujeto a la carga variable; un detector de carga que provee una señal de carga que varía como respuesta a la carga variable; un motor dispuesto en la posición delantera del vehículo y acoplado a la rueda motriz y el tambor de elevación; un primer accionador manual dispuesto en la posición delantera del vehículo y acoplado al motor para hacer variar la velocidad del mismo cuando el motor está haciendo funcionar a la rueda motriz; un segundo accionador manual dispuesto en la porción trasera del vehículo y acoplado al motor para hacer variar la velocidad del mismo cuando el motor está haciendo funcionar al tambor de elevación; una línea neumática que se extiende desde el segundo accionador manual hasta la porción delantera del vehículo para ayudar a acoplar el segundo accionador manual al motor; un sistema de válvulas en comunicación de fluidos con la línea neumática, en donde el sistema de válvulas es movible entre una posición normal y una posición limitante de velocidad; y un controlador que tiene una entrada conectada para recibir la señal de carga y una salida acoplada al sistema de válvulas, en donde el sistema de válvulas se mueve desde la posición normal a la posición limitante de velocidad para limitar la velocidad del motor como respuesta a la señal de carga que llega a un límite predeterminado. 24

12. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque el sistema de válvulas en la posición limitante de velocidad libera aire de la línea neumática.

13. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque el sistema de válvulas en la posición limitante de velocidad libera aire de la línea neumática para reducir la velocidad del motor como respuesta a la señal de carga que llega al límite predeterminado.

14. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el sistema de válvulas incluye un solenoide.

15. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 11 , caracterizado además porque comprende un primer freno de disco hidráulico que sostiene a la grúa, en donde un incremento en la carga variable hace que una primera presión hidráulica dentro del primer freno de disco hidráulico se incremente, en donde el detector de carga incluye un transductor de presión que responde a la primera presión hidráulica dentro del primer freno de disco hidráulico.

16. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque comprende un segundo freno de disco hidráulico que sostiene a la grúa, en donde el incremento en la carga variable hace que una segunda presión hidráulica dentro del segundo freno de disco hidráulico se incremente, en donde el 25 transductor de presión responde a la segunda presión hidráulica dentro del segundo freno de disco hidráulico.

17. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 16, caracterizado además porque el controlador provee una señal de falla como respuesta a la señal de carga que se reduce a un nivel predeterminado.

18. - El equipo de perforación de servicio móvil de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque el detector de carga es un extensómetro.

19.- Un método para controlar una fuerza hacia arriba ejercida por una grúa que funciona por medio de un motor, en donde la grúa y el motor son parte de un equipo de perforación de servicio móvil para dar servicio a un pozo, el método comprende: incrementar la fuerza hacia arriba a un límite predeterminado; y limitar la velocidad del motor como respuesta a llegar al límite predeterminado.

20. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque comprende reducir la velocidad del motor como respuesta a llegar al límite predeterminado.

21. - El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado además porque el paso de reducir la velocidad del motor se realiza liberando aire presurizado a la atmósfera. 26

22. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque se utiliza el motor para propulsar selectivamente el equipo de perforación móvil y hacer funcionar la grúa.

23. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque comprende: detectar un valor de carga cero del equipo de perforación de servicio móvil; detectar un valor de carga total del equipo de perforación de servicio móvil; y calcular la fuerza hacia arriba como la diferencia entre el valor de carga total y el valor de carga cero.

24. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque el paso de detectar el valor de carga cero se realiza periódicamente.

25. - El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque el paso de detectar un valor de carga total se realiza con mayor frecuencia que el paso de detectar el valor de carga cero.

26.- El método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado además porque la grúa se asocia con una pluma de carga de grúa cuyo peso afecta el valor de carga cero y el valor de carga total.

27. - El método de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado además porque comprende liberar aire presurizado a la atmósfera como respuesta a alcanzar el límite predeterminado.

28. - Un método para operar una grúa sujeta a una carga variable, en donde la grúa funciona por medio de un motor que quema combustible, el método comprende: incrementa la carga a un límite 27 predeterminado; y limitar un índice de consumo de combustible del motor como respuesta al incremento de la carga al límite predeterminado.

29. - El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque comprende utilizar el motor para hacer funcionar selectivamente la grúa y hacer funcionar un vehículo que transporta la grúa.

30. - El método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado además porque comprende reducir el índice de consumo de combustible del motor como respuesta a alcanzar el límite predeterminado.

31.- El método de conformidad con la reivindicación 30, caracterizado además porque el paso de reducir el índice de consumo de combustible se realiza liberando aire presurizado a la atmósfera.