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CONECTOR ESTRUCTURAL PARA UNA SUBESTRUCTURA DE EQUIPO
DE PERFORACION
Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud provisional de los Estados Unidos No. 60/463,882 presentada el 17 de abril de 2003.
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se relaciona a un conector estructural particularmente útil en la industria del petróleo y del gas. En particular, la invención se relaciona con un conector estructural que permite la conexión de elementos de una subestructura de equipo de perforación en un tiempo significativamente menor y con menos riesgo para el personal del equipo de perforación que en conectares de tipo espiga.
ANTECEDENTES DE LA INVENCION
En la mayor parte de las operaciones de perforación en tierra, como cuando se perfora en búsqueda de petróleo y gas en tierra, es necesario transportar un equipo de perforación al sitio en donde se llevarán a cabo las operaciones de perforación. Típicamente, estos equipos de perforación son muy grandes y, por ende, deben ser transportados al sitio de perforación en varias partes. Estos equipos son transportados en piezas que 2
comprenden las tres secciones principales de un equipo de perforación: la subestructura, el piso de equipo y el mástil. Dependiendo del tamaño del equipo de perforación, la subestructura, el piso de equipo y el mástil deben ser despiezados adicionalmente en piezas múltiples para facilitar el transporte. El piso de equipo del equipo de perforación está comprendido por diferentes segmentos, todos los cuales, cuando se ensamblan en conjunto, proporcionan la plataforma o el "piso" para el equipo de perforación y el mástil que se utilizará en las operaciones de perforación. El piso de equipo puede estar construido en una serie de maneras, pero típicamente se forma utilizando vigas en I o vigas en cajón para los costados e ¡nterconectar los costados con separadores u otros elementos cruzados. El piso de equipo puede, sin embargo estar construido de cualquier manera deseada para lograr la integridad estructural necesaria y proporcionar el soporte necesario para el equipo utilizado. Se ha vuelto costumbre utilizar un piso de equipo que esté elevado encima del nivel de la tierra para proporcionar un huelgo para un aparato de prevención de escape súbito relativamente alto y otro equipo para boca de pozo utilizado en la perforación de pozos de petróleo y gas. Una modalidad de dicha estructura de equipo de perforación de piso elevado se describe en la patente de los Estados Unidos No. 4,831 ,795 a Sorokan. Sí se utiliza un piso de equipo elevado, el piso de equipo frecuentemente se conecta a un bastidor elevado colapsable que, cuando se arma puede elevarse - elevando así el piso de equipo por encima del suelo.
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El bastidor de elevación colapsable es parte de la subestructura y, al igual que el piso de equipo, este bastidor con elevación colapsable comprende varias piezas que deben transportarse al sitio de perforación. Una vez que las piezas del equipo de perforación alcanzan el sitio, debe reensamblarse completamente el equipo de perforación para que puedan comenzar las operaciones de perforación. Ensamblar los componentes del equipo de perforación en sitio, sin embargo, ha probado ser un proceso relativamente complejo y que consume mucho tiempo. En muchas de las estructuras de equipo de perforación de la técnica antecedente, el piso de equipo y la subestructura deben construirse y conectarse junto con, esencialmente, una operación pieza por pieza. Además, después de ensamblar las diversas piezas del piso de equipo y la subestructura, las estructuras de equipo de perforación de la técnica antecedente requieren operadores de perforación para "fijar" el piso de equipo y la subestructura juntos utilizando espigas grandes que sean capaces de manejar las fuerzas significativas y esfuerzo impuestos en las conexiones fijadas. El proceso de fijar el piso de equipo a la subestructura requiere que el personal del equipo alinee orificios de espiga en los costados del piso de equipo con orificios de espiga a los costados de la subestructura. Una vez que los orificios de espiga están alineados, es necesario que una persona mantenga en sitio la espiga mientras otra persona impulsa la espiga a través de los orificios de espiga con un marro u otro dispositivo, formando así una conexión entre el piso de equipo y la subestructura. Este proceso se repite hasta que todas las espigas se conectan al piso de equipo y la subestructura queda en su sitio. Dado el hecho de que el piso de equipo y la subestructura típicamente requieren más de veinte (20) espigas para conectarlas juntas, el proceso de fijación de estos componentes en conjunto lleva un tiempo significativo. Al final, el tiempo significativo para ensamblar los componentes del equipo de perforación aumenta el gasto de utilizar dicho equipo. Aún más, el proceso de fijar estos componentes en conjunto puede ser peligroso para el personal del equipo que realiza tal tarea. Específicamente, la tarea de mantener los conectores de espiga en su sitio conforme son impulsados a través de los orificios de espiga con un marro u otro dispositivo posee un riesgo significativo de lesión al personal de equipo que realiza tal tarea. En consecuencia, lo que se necesita es un conector estructural capaz de manejar las fuerzas y esfuerzos significativos requeridos para mantener los elementos del equipo de perforación unidos y simultáneamente permitir una más fácil conexión y un menor tiempo de ensamble. Es un objeto de la presente invención proporcionar un aparato y método para crear un conector estructural capaz de manejar fuerzas y esfuerzos significativos proporcionando una conexión fácil y eficiente de los componentes estructurales. Estos y otros objetivos serán evidentes para los expertos en la técnica a partir de una revisión de la especificación a continuación.
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BREVE DESCRIPCION DE LA INVENCION
Se describe un método y aparato para proporcionar una conexión estructural entre componentes de un equipo de perforación. La invención descrita es un conector estructural único en el cual se puede conectar una sección del piso de equipo de un equipo de perforación a las cajas de costado de la subestructura de equipo de perforación sin el uso de espigas u otros conectores de la técnica antecedente. El conector estructural de la presente invención utiliza elementos de soporte fijos con forma especial conectados a, y que se extienden a través de, placas de soporte unidas a las cajas laterales de la subestructura para coincidir con orejas de acoplamiento unidas ai piso de equipo del equipo de perforación. Los elementos de soporte fijos están diseñados con partes superiores contorneadas y paredes substancialmente verticales que se acoplan con muescas de forma similar en las orejas de acoplamiento unidas a las placas de oreja de acoplamiento. Cuando el piso de equipo se baja al sitio entre las cajas laterales de la subestructura, las orejas de acoplamiento con forma especial acoplan los elementos de soporte fijos con forma especial y forman una conexión estructural entre el piso de equipo y las cajas laterales de la subestructura. El resultado es un conector estructural de gran resistencia que permite una conexión más eficiente y sencilla de componentes estructurales.
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BREVE DESCRIPCION DE LOS DIBUJOS
Los siguientes dibujos forman parte de la presente especificación y se incluyen para mostrar adicionalmente ciertos aspectos de la presente invención. Se puede entender la invención mejor con referencia a uno o más de estos dibujos en combinación con la descripción detallada de modalidades específicas que se presentan aquí. La figura 1 es una vista superior de la subestructura de un equipo de perforación con piso elevado típico que muestra los diversos componentes de la subestructura. La figura 2 es una vista en elevación lateral de un piso de equipo unificado de una estructura de equipo de perforación elevada típica que muestra los diversos componentes estructurales del piso de equipo. La figura 2a es una vista de elevación frontal del piso de equipo unificado que se muestra en la figura 2 en dirección de la línea A-A. La figura 3 es una vista lateral del ensamble de orejas de acoplamiento con orejas de acoplamiento en forma de silla unidas a éstas de conformidad con una modalidad de la presente invención. La figura 3a es una vista superior del ensamble de orejas de acoplamiento que se muestra en la figura 3. La figura 3b es una vista detallada de las orejas de acoplamiento en forma de silla que se muestran en las figuras 3 y 3a.
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La figura 4 es una vista lateral de la placa de soporte con elementos de soportes fijos que se extienden a través de la placa de conformidad con una modalidad de la presente invención. La figura 4a es una vista superior de la placa de soporte que se muestra en la figura 4 que muestra los elementos de soporte fijos que se extienden hacia fuera desde ambos costados de la placa de conformidad con una modalidad de la presente invención. La figura 4b es una vista detallada de los elementos de soporte fijos que se muestran en las figuras 4 y 4a. La figura 5 es una vista lateral que muestra la placa de soporte de la figura 4 alineada para recibir el ensamble de orejas de acoplamiento de la figura 3 para formar un conector estructural de conformidad con una modalidad de la presente invención. La figura 5a es una vista lateral del ensamble de orejas de acoplamiento de la figura 3 conectadas con la placa de soporte de la figura 4 para formar un conector estructural de conformidad con una modalidad de la presente invención.
DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION
Se incluyen los siguientes ejemplos para demostrar las modalidades preferidas de la invención. Los expertos en la técnica deben observar que las técnicas escritas en los ejemplos que siguen representan 8
técnicas descubiertas por el inventor para funcionar de manera acorde en la práctica de la invención, y pueden considerarse modos preferidos para su puesta en práctica. Sin embargo, los expertos en la técnica deberán, a la luz de la presente descripción, apreciar que se pueden hacer muchos cambios en las modalidades específicas que se describen y aún obtener un resultado similar o igual sin desviarse de la esencia del alcance de la invención. Es más, aunque la presente invención se discute en los siguientes párrafos mediante referencia a la conexión de una sección de un piso de equipo de un equipo de perforación a las cajas laterales del equipo, será evidente a partir de la presente descripción que el conector estructural de la presente invención puede utilizarse para conectar varios elementos estructurales juntos y no debe restringirse a conectar componentes de un equipo de perforación. Ahora en referencia a la figura 1, se muestran varios componentes de la subestructura 5 de un equipo de perforación de piso elevado típico. La subestructura que se muestra en la figura 1 consiste de 3 componentes principales: la caja lateral 10, piso de equipo unificado 20 y caja lateral 11. El piso de equipo unificado 20 se le conoce como "unificado" porque los diversos ensambles de separador que comprenden los componentes estructurales de esa sección de piso de perforación se conectan juntos para formar una sección de una pieza o "unificada" del piso de perforación. Estos componentes estructurales consisten de un ensamble de separador de retallo 22, un ensamble de separador de malacates 24, un 9
ensamble de separador posterior 26, vigas giratorias 28 y separadores de tirante 30. Al utilizar un piso de equipo unificado 20, no es necesario realizar los pasos extra de conectar en conjunto cada componente individual del piso de equipo en el sitio del poso. La eliminación de estos pasos resulta en una reducción significativa en el tiempo que se pasa ensamblando el equipo de perforación en el sitio del pozo. Sin embargo, la presente invención está limitada al uso con sólo un piso de equipo unificado. Un experto en la técnica reconocerá que se pueden lograr ahorros en tiempo incluso si el conector estructural de la presente invención está unido a una porción de un piso de equipo que no está unificado. La figura muestra una vista en elevación lateral del piso de equipo unificado 20 que se muestra en la figura 1. La figura 2 muestra los componentes del piso de equipo unificado 20 conectados en conjunto para formar el "bastidor" de soporte estructural para la porción central del piso del equipo de un equipo de perforación típico. En equipos de perforación de la técnica antecedente, el piso de equipo unificado 20 o, si no se utiliza un ensamble unificado, los componentes estructurales individuales de los ensambles de separador deben ser "fijados" a las cajas laterales 10 y 11 en múltiples ubicaciones. Como se muestra en la figura 2, se utilizan seis puntos de conexión de espiga - designados 35a a 35f- a lo largo de cada costado del piso de equipo unificado 20. Como tal, para el piso de equipo unificado 20 que se muestra en la figura 2, un total de doce puntos de conexión de espiga se 10
utilizan para conectar el piso de equipo unificado 20 a las cajas laterales 10 y 11 de la subestructura 5. Un experto en la técnica reconocerá que dependiendo del tamaño y peso del piso de equipo unificado 20, el número de puntos de conexión de espiga puede ser mayor que o menor que los doce puntos de conexión que se muestran en la figura 2. Adicionalmente, las fuerzas y esfuerzos significativos impuestos sobre las espigas que conectan el piso de equipo unificado 20 a las cajas laterales 10 y 11 de la subestructura 5 típicamente requieren el uso de dos espigas en cada uno de los doce puntos de conexión de espiga que se muestran en la figura 2 - para un total de 24 espigas. Como se observó arriba, el número de puntos de conexión de espiga puede variar de conformidad con el tamaño y peso del piso de equipo unificado 20 y, así, el número de espigas puede variar en consecuencia. Con equipos más grandes, el número de puntos de conexión de espiga y espigas utilizadas para conectar el piso de equipo unificado 20 a las cajas laterales 10 y 11 de la subestructura 5 pueden ser sustanciales. Conforme aumenta el número de espigas, el tiempo requerido para ensamblar el equipo de perforación en el sitio de perforación aumenta. El conector estructural de la presente invención elimina las conexiones de tipo espiga de equipos de perforación de la técnica antecedente y, así, reduce sustancialmente el tiempo requerido para ensamblar un equipo de perforación en el sitio de perforación. La figura 2a muestra una vista en elevación frontal del piso de equipo unificado 20 que se muestra en la figura 2. Como puede observarse en 11
la figura 2a, se han conectado los ensambles de orejas de acoplamiento 41 al ensamble de separador de retallo 22 del piso de equipo unificado 20 (dicho punto de conexión corresponde al punto de conexión 35f que se muestra en la figura 2). Los ensambles de orejas de acoplamiento 41 pueden conectarse al ensamble de separador de retallo 22 a través de cualquier método de conexión adecuado de metal con metal capaz de manejar la fuerza y esfuerzo significativos impuestos sobre los ensambles de oreja de acoplamiento 40 y 41. En la modalidad preferida de la presente invención, los ensambles de orejas de acoplamiento 41 se sueldan al ensamble de separador de retallo 22. De manera similar, se pueden unir ensambles de oreja de acoplamiento adicionales 41 al piso de equipo unificado 20 en cada uno de los puntos de conexión designados 35a a 35e en la figura 2. La figura 3 es una vista de costado aumentada del ensamble de orejas de acoplamiento 41 que se muestra en la figura 2a. En la modalidad preferida, el ensamble de oreja de acoplamiento 41 se une al ensamble de separador de retallo 22 a lo largo de la longitud completa de los puntos de conexión a y b que se muestran en la figura 3. En la modalidad preferida de la presente invención, el ensamble de orejas de acoplamiento 41 se suelda en sitio en los puntos de conexión a y b. La figura 3 muestra la oreja de acoplamiento 46 y oreja de acoplamiento 47 unidas al ensamble de orejas de acoplamiento 41 , como se discute más detalle a continuación con referencia a las figuras 3a y 3b. La figura 3 también muestra la forma única "tipo de silla" de la oreja de 12
acoplamiento 46 y oreja de acoplamiento 47. La forma de las orejas de acoplamiento 46 y 47 se muestra en mayor detalle en la figura 3b, que se discute a continuación. La figura 3a es una vista superior del ensamble de orejas de acoplamiento 41 unido al ensamble de separador de retallo 22 como se muestra en la figura 3. Como puede observado en la figura 3a, el ensamble de orejas de acoplamiento 41 preferiblemente consiste de dos "placas" de metal, la placa de oreja de acoplamiento 43 y la placa de oreja de acoplamiento 44, separadas por una distancia corta. La placa de oreja de acoplamiento 43 y la placa de oreja de acoplamiento 44 tiene cada una dos orejas de acoplamiento, la oreja de acoplamiento 46 y la oreja de acoplamiento 47, unidas a su superficie de placa interior. Así, el conector estructural de una modalidad de la presente invención utiliza cuatro orejas de acoplamiento en cada ensamble de orejas de acoplamiento. En la modalidad preferida de la presente invención, las orejas de acoplamiento 46 y 47 están soldadas a las superficies interiores de las placas de orejas de acoplamiento 43 y 44. Un experto en la técnica reconocerá que las orejas de acoplamiento 46 y 47 pueden unirse a placas de orejas de acoplamiento 43 y 44 mediante cualquier método de conexión de metal a metal adecuado que sea capaz de manejar las fuerzas y esfuerzos significativos puestos sobre las placas de acoplamiento y orejas de acoplamiento. Además, en una modalidad alternativa de la presente invención, la forma única de la muesca de soporte de las orejas de acoplamiento 46 y 47 13
puede cortarse en placas de oreja de acoplamiento 43 y 44 en vez de unir las orejas de acoplamiento 46 y 47 a las superficies de las placas de orejas de acoplamiento 43 y 44. Cortar la forma única de la muesca de soporte de las orejas de acoplamiento 46 y 47 en placas de orejas de acoplamiento 43 y 44 puede utilizarse para equipos de perforación más pequeños con pisos de equipo más ligeros, ya que el recortar material de las placas de orejas de acoplamiento 43 y 44 puede reducir la capacidad de manejo de carga de las placas. La oreja de acoplamiento 46 y la oreja de acoplamiento 47 tienen una forma especial para lograr los objetivos de la presente invención. Como se muestra a detalle en la figura 3b las orejas de acoplamiento 46 y 47 consisten cada una de una pieza de metal cuadrada o rectangular 50 con una muesca de soporte con una forma única 51. La muesca de soporte 51 tiene la forma especial para tener paredes verticales, o substancialmente verticales laterales 52 y 53 y una superficie superior contorneada 54. Adicionalmente, la muesca de soporte 51 tiene la forma de superficies de guía ahusada 55 y 56 en el punto de entrada de la muesca de soporte 51. Como se discute con referencia a las figuras 4-4b, la forma única de la muesca de soporte 51 está diseñada especialmente para acoplarse con los elementos de soporte fijos de forma única de conformidad con la presente invención. Las placas de orejas de acoplamiento 43 y 44 tienen la forma especial para que las orejas de acoplamiento 46 y 47 puedan unirse a las placas en ubicaciones que permiten un acceso no obstaculizado a la muesca 14
de soporte 51 de ambas orejas de acoplamiento 46 y 47. Específicamente, como se muestra en la figura 3, la oreja de acoplamiento 47 está unida a la placa de oreja de acoplamiento 44 en una ubicación que es inferior al punto de unión de la oreja de acoplamiento 46 y más cercana del ensamble de separador de retallo 22. Por el contrario, la oreja de acoplamiento 46 está unida a la placa de oreja de acoplamiento 44 en una ubicación más elevada que el punto de unión para oreja de acoplamiento 47 y más alejada del ensamble de separador de retallo 22. Similarmente, como se muestra en la figura 3a, se une un segundo conjunto de orejas de acoplamiento 46 y 47 a la placa de oreja de acoplamiento 43 en las mismas ubicaciones. Como se discute en referencia a las figuras 5 y 5a a continuación, esta configuración permite a las orejas de acoplamiento 46 y 47 en placas de orejas de acoplamiento 43 y 44 acoplarse con los elementos de soporte fijos de la placa de soporte unida a las cajas laterales de la subestructura para formar el conector estructural de la presente invención. Ahora en referencia a la figura 4, se muestra la placa de soporte 60 de una modalidad preferida de la presente Invención. Como puede observarse en la figura 4, la placa de soporte 60 está unida a la caja lateral 1 1 de la subestructura de equipo de perforación 5 (como se designa en la figura 1). La placa de soporte 60 está unida a la caja lateral 11 en una ubicación alineada con el punto de conexión 35f para que pueda acoplarse con el ensamble de orejas de acoplamiento correspondientes 41 unidas al piso de equipo de unido 20 en el punto de conexión 35f. La placa de soporte 60 puede 15
conectarse a la caja lateral 11 de la subestructura a través de cualquier método de conexión de metal con metal apropiado capaz de manejar la fuerza y esfuerzos significativos impuestos sobre la placa de soporte 60. En la modalidad preferida de la presente invención, la placa de soporte 60 está soldada a la caja lateral 11. De manera similar, placas de soporte adicionales 60 pueden unirse a la caja lateral 11 en ubicaciones que están alineadas con cada uno de los puntos de conexión designados 35a a 35f en la figura 2 de manera tal que las placas de soporte 60 puedan acoplarse con los ensambles de orejas de acoplamiento 41. De conformidad con la modalidad preferida de la presente invención, el elemento de soporte fijo 61 y el elemento de soporte fijo 62 se unen a y se extienden hacia fuera desde ambos costados de la placa de soporte 60. La figura 4a es una vista superior de la placa de soporte 60 conectada con la caja lateral 11. La figura 4a muestra elementos de soporte fijos 61 y 62 que se extienden hacia fuera desde ambos costados de la placa de soporte 60. En la modalidad preferida de la presente invención, los elementos de soporte fijos 61 y 62 se extienden hacia fuera desde los costados de la placa de soporte 60 aproximadamente 2.5-5 cm. La escala de distancia anterior se da únicamente como ejemplo. Un experto en la técnica reconocerá que la distancia que los elementos de soporte fijo 61 y 62 se extienden hacia fuera desde los costados de la placa de soporte 60 puede variar de manera significativa debido a diversos factores, incluyendo sin restricción, las cargas impuestas sobre la placa de soporte y elementos de 16
soporte fijos, el tamaño de los elementos de soporte fijo en sí, el tamaño de la placa de soporte y los materiales utilizados para hacer los elementos de soporte y la placa de soporte. Los elementos de soporte fijos 61 y 62 se muestran en más detalle en la figura 4b. Como puede observarse en la figura 4b, los elementos de soporte fijos 61 y 62 tienen la forma especial para contar con paredes verticales, o substancialmente verticales laterales 66 y 67 y una superficie superior contorneada 68. El tamaño y forma de los elementos de soporte fijos 61 y 62 están diseñados específicamente para acoplarse con la muesca de soporte 51 que se muestra en la figura 3b. De conformidad con una modalidad de la presente invención, los elementos de soporte fijos 61 y 62 pueden unirse a la placa de soporte 60 al cortar un orificio en la placa de soporte 60 que corresponda a la forma y tamaño de los elementos de soporte fijo 61 y 62, pasando los elementos de soporte fijos 61 y 62 a través de dicho orificio, y luego soldar los elementos de soporte fijo 61 y 62 en su sitio. Un experto en la técnica observará que los elementos de soporte fijos 61 y 62 pueden unirse a la placa de soporte 60 mediante cualquier método de conexión de metal con metal adecuado que sea capaz de manejar las fuerzas y esfuerzos significativos impuestos sobre la placa de soporte y elementos de soportes fijos. Adicionalmente, la placa de soporte tiene la forma específica para permitir a los elementos de soporte fijos 61 y 62 unirse a ubicaciones sobre la placa de soporte 60 para que puedan acoplarse a muescas de 17
soporte 51 de ambas orejas de acoplamiento 46 y 47 para formar el conector estructural de la presente invención. Específicamente, como se muestra en la figura 4, el elemento de soporte fijo 62 está unido a la placa de soporte 60 én una ubicación que es menor que el punto de unión para elemento de soporte fijo 61 y más alejado de la caja lateral 1 1. Por el contrario, el elemento de soporte fijo 61 está unido a la placa de soporte 60 en una ubicación más elevada que el punto de unión para el elemento de soporte fijo 62 y más cercano a la caja lateral 11. Como se discute en referencia a las figuras 5 y 5a a continuación, esta configuración permite a los elementos de soporte fijos 61 y 62 acoplarse con las orejas de acoplamiento en el ensamble de orejas de acoplamiento para formar el conector estructural de la presente invención. Habiendo descrito los elementos individuales del conector estructural de la presente invención, se describirá el conector estructural completo con referencia a las figuras 5 y 5a. En la figura 5, los elementos del conector estructural descritos se muestran verticalmente alineados de manera tal que la conexión pueda hacerse. Específicamente, cuando el equipo de perforación esta siendo ensamblado en el sitio de perforación, las cajas laterales de las subestructuras se colocarán en el piso y se colocarán de manera que el piso de equipo unificado pueda bajar a su sitio y conectase a las cajas laterales. Como se muestra en la figura 5, el ensamble de orejas de acoplamiento 41 unido al ensamble de separador de retallo 22 está alineado por encima de la placa de soporte 60 unido a la caja lateral 11 de la subestructura. El ensamble de orejas de acoplamiento 41 está alineado para 18
que las muescas de soporte 51 en las orejas de acoplamiento 46 y 47 unidas a la placa de oreja de acoplamiento 44 puedan bajarse a una posición de acoplamiento con elementos de soporte fijos 61 y 62 a un costado de la placa de soporte 60. De manera similar, las muescas de soporte 51 de las orejas de acoplamiento 46, 47 unidas a la placa de oreja de acoplamiento 43 se acoplan con los elementos de soporte fijos 61 y 62 al costado opuesto de la placa de soporte 60. La superficies de guía ahusadas 55, 56 de las muescas de soporte 51 actúan como una "guía" que guía las orejas de acoplamiento 46 y 47 en acoplamiento con los elementos de soporte fijos 61 y 62. El uso de superficies de guía ahusadas 55 y 56 aumenta aún más la eficiencia con la cual puede conformarse el conector estructural de la presente invención. Cuando se conectan, las placas de orejas de acoplamiento 43 y 44 del ensamble de orejas de acoplamiento 41 están a ambos costados de la placa de soporte 60 como se muestra en la figura 5a. En esta configuración, los extremos de los elementos de soporte fijos 61 y 62 que se extienden hacia fuera a ambos costados de la placa de soporte 60 ajustan de manera justa dentro de las muescas correspondientes 51 de las orejas de acoplamiento 46 y 47 unidas a las placas de acoplamiento 43 y 44. Como tal, el conector estructural de la modalidad preferida de la presente invención comprende una conexión de cuatro puntos en la cual los extremos del elemento de soporte fijo 61 se acoplan a las dos muescas de soporte 51 de las dos orejas de acoplamiento 46 unidas a las placas de orejas de acoplamiento 43 y 44, y los extremos del elemento de soporte fijo 62 se acoplan a las dos muescas de 19
soporte 51 de las dos orejas de acoplamiento 47 unidas a las placas de orejas de acoplamiento 43 y 44. Para equipos de perforación más grandes, modalidades alternativas de la presente invención que utilizan placas de soportes múltiples y placas de orejas de acoplamiento adicionales pueden utilizarse. Por ejemplo, en una modalidad alternativa, el conector estructural puede utilizar dos placas de soporte - cada placa teniendo dos elementos de soportes fijos que se extienden a través de éstos - y un ensamble de orejas de acoplamiento que consisten de tres placas de acoplamiento. En dicha configuración, el conector estructural puede comprender una conexión de ocho puntos en la manera descrita anteriormente con referencia a la modalidad preferida. De manera similar, el número de placas de soporte y número de placas de acoplamiento utilizadas en otra modalidad del conector estructural podría aumentar a tres y cuatro respectivamente para crear una conexión incluso más sólida. Un experto en la técnica reconocerá que pueden hacerse numerosas modalidades alternativas de la presente invención al añadir placas de soportes adicionales y placas de orejas de acoplamiento adicionales el conector estructural para incrementar la capacidad de manejo de carga de la conexión. De manera similar, un experto en la técnica reconocerá que pueden hacerse numerosas modalidades alternativas de la presente invención al incrementar el número de orejas de acoplamiento unidas a las placas de oreja de acoplamiento y al incrementar el número de elementos de soportes 20
fijos correspondientes unidos a las placas de soporte. Un experto en la técnica también reconocerá que existen numerosas modalidades alternativas de la presente invención en las cuales el número de orejas de acoplamiento y elementos de soporte fijos utilizados en el conector estructural pueden aumentar al mismo tiempo que aumenta el número de placas de soporte y placas de orejas de acoplamiento. Además, un experto en la técnica reconocerá que, para conexiones que manejen cargas más pequeñas, el número de orejas de acoplamiento unidas a las placas de orejas de acoplamiento y el número de elementos de soportes fijos correspondientes unidos a las placas de soportes puede reducirse a uno. De igual manera, para aplicaciones de menor carga, se pueden utilizar los ensambles de orejas de carga que tienen una placa de oreja de acoplamiento individual. En incluso otra modalidad alternativa de la presente invención, la ubicación de las placas de soporte y la ubicación de los ensambles de orejas de acoplamiento puede invertirse; es decir, las placas de soporte pueden unirse al piso de equipo unificado (en vez de las cajas laterales), y los ensambles de orejas de acoplamiento pueden unirse a las cajas laterales (en vez del piso de equipo unificado). En dicha configuración, las partes superiores contorneadas de los elementos de soporte fijo voltearían hacia abajo (en dirección del suelo) para que pudieran acoplarse con orejas de acoplamiento que volteen hacia arriba - con la abertura de la muesca de soporte en las orejas de acoplamiento volteando hacia arriba.
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El resultado del acoplamiento de las muescas de soporte 51 de las orejas de acoplamiento 46 y 47 con los elementos de soporte fijos 61 y 62 - como se muestra en la figura 5a -es un conector estructural capaz de manejar las fuerzas verticales significativas impuestas en la conexión mediante el peso del piso de equipo unificado y el impulso significativo impuesto en la conexión por las fuerzas horizontales que actúan en la conexión. La capacidad del conector estructural de la presente invención para manejar estas fuerzas y esfuerzos significativos se deriva de las muescas de soporte con forma única 51 (que se muestran en detalle en la figura 3b) y los elementos de soportes fijos con forma única 61 y 62 (que se muestran en detalle en la figura 4b). Específicamente, cuando las partes superiores contorneadas 68 de los elementos de soporte fijo 61 y 62 se acoplan con la superficie superior contorneada 54 de la muesca de soporte 51 de las orejas de acoplamiento 46 y 47, la carga vertical ocasionada por el peso del piso de equipo unificado se esparce uniformemente sobre el total de las partes superiores contorneadas 68 de manera de que la carga vertical puede ser portada efectivamente por los elementos de soporte fijos 61 y 62. Respecto a las cargas horizontales que actúan en el punto de conexión, el conector estructural de la presente invención es capaz de manejar cargas horizontales elevadas. La capacidad de manejo de carga horizontal se atribuye al acoplamiento de las paredes laterales verticales, o sustancialmente verticales 66 y 67 de los elementos de soporte fijos 61 y 62 con las paredes laterales verticales sustancialmente verticales 52 y 53 de las 22
muescas de soporte 51 de las orejas de acoplamiento 46 y 47. El uso de paredes laterales verticales, o sustancialmente verticales, permite a las cargas horizontales impuestas en la conexión ser portadas en una mayor área superficial. Específicamente, a diferencia de conectores redondos de tipo espiga, las paredes laterales 66 y 67 de los elementos de soporte fijos 61 y 62 están en contacto con las paredes laterales 52 y 53 de las muescas de soporte 51 a lo largo de toda la longitud de las paredes. Cualesquiera fuerzas horizontales que actúan en la conexión se esparcirán hacia fuera sobre toda la superficie completa a las paredes y, así, los esfuerzos aplicados en el punto de conexión por estas fuerzas horizontales se reducen. Además, si se esperan fuerzas horizontales significativas, la longitud de las paredes laterales 66 y 67 de los elementos de soporte fijo 61 y 62 y la longitud de las paredes laterales 52 y 53 de las muescas de soportes 51 puede aumentar para proporcionar una mayor área más uniforme para manejar tales fuerzas. Aunque el aparato, composiciones y métodos de esta invención se han descrito en términos de modalidades preferidas o ilustrativas, será evidente para los expertos en la técnica que se pueden aplicar variaciones al proceso descrito en la presente sin desviarse del concepto y alcance de la invención. Todos tales sustitutos similares y modificaciones aparentes a los expertos en la técnica se consideran dentro del alcance y concepto de la invención como se establecen en las siguientes reivindicaciones.