ES2939952T3 - Escariador inferior - Google Patents

Abstract

La presente divulgación se refiere a un ensanchador. En un aspecto, el escariador comprende un cuerpo, el cuerpo comprende al menos un bolsillo en el mismo, el escariador comprende además al menos un cortador asegurado con respecto al cuerpo, al menos un mecanismo de accionamiento para mover el cortador entre una posición retraída en el bolsillo , y una posición extendida en la que solo el cortador sobresale del cuerpo. En un aspecto, el o cada mecanismo de accionamiento comprende un pistón para impulsar la extensión del cortador y un enlace a un brazo cortador con respecto al cual se monta el cortador, y un resorte de retorno para desviar el cortador a la posición retraída. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Escariador inferior

Campo técnico

La presente divulgación se refiere a un escariador inferior.

Antecedentes

El escariado inferior se define como el proceso de agrandar un pozo de perforación más allá de su tamaño perforado originalmente.

Un trabajo de escariado inferior exitoso se define como un trabajo que da como resultado un agujero de calibre completo, escariado en la menor cantidad de tiempo posible sin dejar desecho en el agujero. Estos tres aspectos del trabajo deben sopesarse entre sí. Si se deja una herramienta en el agujero demasiado tiempo, aumentan las posibilidades de dejar desecho en el agujero. Si las tasas de penetración son demasiado altas, puede resultar en un agujero tipo sacacorchos y de bajo calibre.

Contra estos antecedentes y en los problemas y dificultades asociados con los mismos se ha desarrollado la presente invención.

Ciertos objetos y ventajas de la presente invención resultarán evidentes a partir de la siguiente descripción, tomada en relación con los dibujos adjuntos, en donde, a modo de ilustración y ejemplo, se describe una realización de la presente invención.

La solicitud de patente internacional PCT WO 2015/114406 A1 describe una herramienta de fondo de pozo que comprende una carcasa, un miembro de accionamiento que se puede mover entre una primera posición y una segunda posición para activar o desactivar un miembro de herramienta, medios de retención para aplicar una fuerza de retención sobre el miembro de accionamiento impulsándolo hacia la primera posición, y un circuito para la circulación de un fluido en el interior de la carcasa. El circuito se dispone particularmente para aplicar presión de fluido sobre el miembro de accionamiento para ejercer una fuerza de fluido que contrarresta la fuerza de retención para mover el miembro de accionamiento hacia la segunda posición y proyectar el fluido fuera de la carcasa.

Compendio

Se proporciona un escariador inferior que comprende un cuerpo, el cuerpo comprende al menos un bolsillo en el mismo, el escariador inferior comprende además al menos un cortador montado con respecto al cuerpo, al menos un mecanismo de accionamiento que comprende un pistón que se dispone de forma deslizante en un orificio para mover el cortador entre una posición de retracción en el bolsillo y una posición de extensión en la que solo el cortador sobresale del cuerpo, y en donde el escariador inferior se caracteriza por que un orificio de perforación central se extiende a través del cuerpo, y para cada cortador se extiende un canal desde el orificio de perforación central al orificio de pistón para impulsar el pistón y, por lo tanto, el cortador a su posición de extensión.

Es decir, ninguna parte del mecanismo de accionamiento sobresale del cuerpo cuando se extiende el cortador. En una forma, el cuerpo del escariador inferior es alargado, y cuando el cortador se retrae, un eje de rotación del cortador está paralelo o casi a un eje de elongación del cuerpo.

En una forma, cuando se extiende el cortador, el eje de rotación del cortador es perpendicular o casi al eje de alargamiento del cuerpo.

En una forma, el escariador inferior comprende una pluralidad de cortadores y un bolsillo y un mecanismo de accionamiento para cada cortador.

En una forma, la pluralidad de cortadores se espacia alrededor de la circunferencia del cuerpo.

En una forma, la pluralidad de cortadores se equiespacia alrededor de la circunferencia del cuerpo.

En una forma, el o cada mecanismo de accionamiento comprende medios de predisposición que predisponen el cortador hacia su posición de retracción.

En una forma, el o cada mecanismo de accionamiento comprende un brazo que se conecta de manera pivotante con respecto al cuerpo, y con respecto al que se monta el cortador.

En una forma, el pistón del o de cada mecanismo de accionamiento se enlaza al brazo para impulsar la rotación pivotante del brazo.

En una forma, el cortador se asegura con respecto al brazo en o cerca de un primer extremo del mismo, y el pistón se enlaza al brazo en o cerca de un segundo extremo del mismo.

En una forma, el punto de pivote del brazo está entre el cortador y el punto de enlace del pistón.

En una forma, el cuerpo del escariador inferior es cilíndrico y comprende un par de extremos y, en uso, su eje de elongación se extiende entre estos extremos.

En una forma, cada uno de los extremos del cuerpo del escariador inferior comprende una conexión roscada para conectar el cuerpo con una sarta de perforación.

En una forma, el cuerpo del escariador inferior comprende al menos una ranura de desecho que se extiende longitudinalmente a lo largo de una superficie exterior del mismo.

En una forma, el cuerpo del escariador inferior comprende una pluralidad de ranuras de desecho.

En una forma, la pluralidad de las ranuras de desecho se equiespacian alrededor de la circunferencia del cuerpo. En una forma, el o cada cortador es un cortador de cono rodante.

En una forma, el o cada cortador se orienta para cortar la formación a medida que se mueve a la posición de extensión. Además, se proporciona un escariador inferior que comprende un cuerpo, el cuerpo comprende al menos un bolsillo en el mismo, el escariador inferior comprende además al menos un cortador montado con respecto al cuerpo, al menos un mecanismo de accionamiento para pivotar el cortador entre una posición de retracción en el bolsillo, y una posición de extensión en la que el o cada cortador se orienta para cortar la formación.

En una forma, el o cada mecanismo de accionamiento comprende un pistón para impulsar la extensión del cortador, un enlace a un brazo cortador con respecto al que se monta el cortador.

En una forma, el mecanismo de accionamiento, o cada uno de ellos, comprende un resorte de retorno para predisponer el cortador a la posición de retracción.

Breve descripción de los dibujos

Las realizaciones de la presente invención se discutirán con referencia a los dibujos adjuntos en donde:

la Figura 1 es una vista lateral de un escariador inferior con sus cortadores retraídos;

la Figura 2 es una vista lateral del escariador inferior con sus cortadores extendidos;

la Figura 3 es una vista isométrica de un cuerpo del escariador inferior de la Figura 1;

la Figura 4 es una vista en sección transversal a través de un bolsillo en el cuerpo del escariador inferior que ilustra el mecanismo de accionamiento del cortador;

la Figura 4a es una vista en sección transversal a través de un bolsillo en el cuerpo del escariador inferior; la Figura 4b es una vista en sección transversal a través de un bolsillo en el cuerpo del escariador inferior que ilustra el mecanismo de accionamiento;

la Figura 5 es una vista en sección transversal a través de un bolsillo en el cuerpo del escariador inferior que ilustra el cortador y su mecanismo de accionamiento;

la Figura 6 ilustra el escariador inferior en un orificio con sus cortadores extendidos; y

la Figura 7 es una vista en sección transversal a través de un bolsillo en el cuerpo del escariador inferior que ilustra el cortador y su mecanismo de accionamiento, con el cortador extendido.

En la siguiente descripción, los caracteres de referencia similares designan partes iguales o correspondientes a lo largo de las Figuras.

Descripción de realizaciones

Con referencia ahora a la Figura 1, donde se muestra un escariador inferior 1 que comprende un cuerpo 10, el cuerpo 10 comprende una pluralidad de bolsillos 22 en él, y para cada bolsillo 22 un cortador 12 montado con respecto al cuerpo 10, y para cada cortador 12 un mecanismo de accionamiento para mover el cortador 12 entre una posición de retracción en el bolsillo 22 y una posición de extensión en la que solo el cortador 12 sobresale del cuerpo 10.

En la Figura 1, los cortadores 12 están retraídos en el bolsillo 22 del cuerpo del escariador inferior 10, y en la Figura 2 se muestran extendidos.

En la realización ilustrada, el cuerpo 10 es una unidad integral mecanizada a partir de acero forjado. Cada extremo del cuerpo 10 comprende una conexión roscada 18 y 18a, para conectar el cuerpo 10 con una sarta de perforación.

De esta forma, el escariador inferior 1 se puede utilizar con un equipo de perforación empujando o tirando a través de la sarta de perforación.

En la Figura 1, el cuerpo 10 se une a una tubería de perforación 16 en la conexión 18a. La tubería de perforación 16 es parte de la sarta de perforación que conecta el escariador inferior 1 con el equipo de perforación (no ilustrado). La sarta de perforación transmite el fluido de perforación, la fuerza lineal (WOB) y el par de rotación desde el equipo de perforación hasta el escariador inferior 1. La conexión 18 en el otro extremo se equipa con un tapón 20 que evita que el fluido de perforación pase completamente a través del escariador inferior 1.

En las Figuras 1 y 2, la sarta de perforación está tirando del escariador inferior hacia el equipo de perforación a medida que agranda el orificio. Para agrandar el orificio mientras se empuja desde el equipo de perforación, sería necesario unir la tubería de perforación 16 a la conexión 18 y el tapón 20 a la conexión 18a.

Cada uno de los bolsillos 22 en el cuerpo 10 del escariador inferior 1 se dimensiona y conforma para recibir un cortador 12 y el mecanismo de accionamiento del mismo. Para cada bolsillo 22, hay un orificio de cilindro de pistón asociado 24.

Las ranuras de desecho 26 permiten que los recortes y el fluido de perforación fluyan más allá del cuerpo 10. Los agujeros 28 para los pasadores de pivote 30 del cortador 12 se perforan entre las ranuras de desecho 26 y a través de los bolsillos 22.

Con referencia a la Figura 4a, se puede ver que un bolsillo cónico 22a es la parte más ancha del bolsillo de cortador 22. El ancho de la parte de guía de segmento 22b es ligeramente mayor que el ancho del segmento de cortador 31. Lados de la parte de guía 22b transmiten el par rotatorio al segmento de cortador 31. Una parte estrecha y profunda 22c del bolsillo de cortador 22 es un área de espacio libre para un brazo de cortador 32 y un enlace 40.

Con referencia a la Figura 4, se puede ver que el cortador 12 comprende un cono de cortador 36 montado rotatoriamente en el segmento de cortador 31. El cortador 12 se asegura de forma pivotante con respecto al cuerpo 10 mediante pasadores de pivote 30 ubicados en los agujeros 28.

Cada mecanismo de accionamiento 24 comprende un pistón 46 que se dispone de forma deslizante en su respectivo orificio 24, y un enlace 40 que se extiende desde una lengüeta 44 en el pistón 46, a través de una abertura 24a en el extremo del orificio, hasta el brazo 32 del segmento de cortador 31, que se conecta de manera pivotante con respecto al cuerpo 10, y con respecto al que se monta el cortador 12.

El enlace 40 se une en cada extremo por pasadores de eje que permiten una ligera rotación cuando el cortador 12 se mueve entre las posiciones de retracción y extensión. Un resorte 42 está en compresión entre un reborde 24b del orificio 24 y el pistón 46, para predisponer el pistón 46 a una posición inicial y predisponer el cortador a su vez a su posición de retracción. El pistón 46 comprende sellos rascadores 47 en cada extremo, que evitan la fuga de fluido.

Se enrosca un tapón 50 en una boca 24d del orificio de cilindro 24. El tapón 50 comprende un sello 52 y una extensión 51 que se extiende dentro del orificio 24. La extensión 51 proporciona una cámara 53 entre el pistón 46 y el tapón 50. Un canal 61 conecta un orificio de fluido de perforación central 60 que se extiende a través del cuerpo 10, a la cámara 53.

La Figura 4b muestra una vista en sección a través del pistón 46. Se perfora un canal 46a a través del pistón 46 y se monta un chorro de difusión 46b con un pequeño orificio en el extremo de alta presión. Esto permite un flujo continuo de fluido a través del cilindro 24 y el bolsillo de cortador 22 mientras el escariador inferior está perforando, para evitar que se acumulen recortes.

La Figura 5 muestra el conjunto cortador/accionador extendido en un cuerpo seccionado 10. Cuando arranca el equipo de perforación, las bombas de lodo comienzan a hacer circular fluido de perforación a alta presión, lo que forzará simultáneamente a todos los cortadores 12 a sus posiciones de extensión. El fluido de perforación a alta presión pasa a través de la sarta de perforación y el orificio de fluido 60 y cada uno de los canales de conexión 61 a las cámaras 53, para impulsar cada pistón 46 para que se mueva hacia dentro desde su posición inicial, comprimiendo el resorte 42 y extendiendo cada cortador 12. El cortador 12 se bloquea en su sitio durante el escariado por la presión de formación contra el cono 36 (véase la Figura 6) y la superficie 34 en la superficie de contacto de segmento de cortador 22d en el bolsillo de cortador 22, lo que también evita una mayor rotación del cortador 12.

A medida que el escariador inferior 1 se rota con la presión del fluido de perforación forzando los cortadores 12 hacia fuera, los conos 36 cortan/perforan la formación para permitir que los cortadores 12 se extiendan completamente. Es decir, los cortadores 12 cortarán eficazmente su propio espacio libre para extenderse.

Una ventaja del escariador inferior 10 es que los conos 36 de los cortadores miran hacia fuera y pueden cortar/perforar en la formación a medida que se extienden los cortadores 12. Todos los escariadores inferiores de la técnica anterior tienen cortadores orientados hacia dentro y, como resultado, necesitan un espacio anular para abrir las cortadores, o una formación muy suave. Por el contrario, los cortadores 12 del escariador inferior 1 según la presente invención cortarán su propio espacio anular.

La Figura 6 muestra el escariador inferior en el modo de funcionamiento escariado/perforación a la derecha de la página con el orificio del tamaño original y el orificio ampliado a la izquierda de la página.

La Figura 7 muestra una configuración de cojinete para el cortador 12 orientado hacia fuera. El cortador que funciona como se muestra en la Figura 6 tendrá una carga de empuje externa continua de moderada a ligera sobre el cojinete. Los cojinetes de barrena de roca estándar tienen una carga de empuje interna (al cojinete) continua de moderada a pesada. Un cojinete de barrena de roca estándar no funcionará en este tipo de cortador 12.

Los conos de cortador 36 comprenden elementos de corte bien conocidos, tales como elementos de corte típicos en forma de diente, elementos de corte de tipo inserto o cortadores fijos tales como cortadores compactos de diamante policristalino. Se apreciará que los conos de cortador 36 y los elementos de corte se pueden seleccionar y cambiar en función del mecanismo de corte requerido (es decir, se pueden seleccionar elementos de corte con forma de diente o tipo inserto para fracturar o triturar la formación, y se pueden seleccionar cortadores fijos para cizallamiento o formación de molienda).

La configuración de cojinete comprende tres cojinetes de manguito de fricción 71 que llevan la mayor parte de la carga del cojinete, y tres anillos de rodadura llenos de bolas 72, que llevan la carga de empuje exterior.

Las tres pistas de bolas en el cojinete de la Figura 7 se diseñan para funcionar con un empuje externo. El cojinete se sella con el sello 70 y tiene un sistema de lubricación con un compensador de ecualización (no se muestra el sistema de lubricación).

En comparación con los cojinetes tradicionales para barrenas de roca, este cojinete es nuevo en el sentido de que la parte que soporta la carga de las pistas de bolas de segmento - la mitad de la pista de bolas que está más alejada de la junta tórica tendrá exactamente el mismo radio que el radio de cojinete de bolas o posiblemente será de 0,0254 mm (0,001") a 0,0762 mm (0,003") más pequeño que el radio del cojinete de bolas. Hay tres pistas de bolas que se colocarán con precisión para que las tres lleven carga al mismo tiempo. T radicionalmente, el radio de la parte cargada de la pista de bolas de segmento es de 0,0762 mm (0,003") a 0,1524 mm (0,006") más grande que el radio de cojinete de bolas.

Un perfil del cono 36 es tal que la fila de insertos 73, que corta la pared de calibre del agujero, albergará muchos insertos.

En funcionamiento, el escariador inferior se une a la sarta de perforación y se coloca en el lugar deseado donde se desea agrandar el orificio. Las bombas de lodo se encienden. La presión del lodo y la rotación aumentan lentamente mientras los cortadores 12 se extienden y luego perforan hacia delante.

A lo largo de la memoria descriptiva y las reivindicaciones que siguen, a menos que el contexto requiera lo contrario, las palabras "comprende" e "incluye" y variaciones tales como "que comprende" y "que incluye" se entenderá que implican la inclusión de un número entero o grupo de números enteros, pero no la exclusión de cualquier otro número entero o grupo de números enteros.

La referencia a cualquier técnica anterior en esta memoria descriptiva no es y no debe tomarse como un reconocimiento de ninguna forma de sugerencia de que dicha técnica anterior forma parte del conocimiento general común.

Los expertos en la técnica apreciarán que la invención no está restringida en su uso a la aplicación particular descrita. La presente invención tampoco está restringida en su realización preferida con respecto a los elementos y/o características particulares descritos o representados en este documento. Se apreciará que la invención no se limita a la realización o realizaciones descritas, sino que es capaz de numerosas reorganizaciones, modificaciones y sustituciones sin apartarse del alcance de la invención tal como se establece y define en las siguientes reivindicaciones.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Un escariador inferior (1) que comprende un cuerpo (10), el cuerpo (10) comprende al menos un bolsillo (22) en él, el escariador inferior comprende además al menos un cortador (12) asegurado con respecto al cuerpo (10), al menos un mecanismo de accionamiento que comprende un pistón que se dispone de forma deslizante en un orificio (24) para mover el cortador (12) entre una posición de retracción dentro del bolsillo (22) y una posición de extensión en la que solo el cortador (12) sobresale del cuerpo (10), y en donde el escariador inferior (1) se caracteriza por que un orificio de fluido de perforación central (60) se extiende a través del cuerpo (10), y para cada cortador (12) un canal (61) se extiende desde el orificio de fluido de perforación central (60) hasta el orificio del pistón (24) para proporcionar fluido de perforación para impulsar el pistón (46) y por lo tanto el cortador (12) a su posición de extensión.

2. El escariador inferior (1) de la reivindicación 1, en donde cuando el cortador (12) se retrae, un eje de rotación del cortador (12) está paralelo o casi a un eje de alargamiento del cuerpo (10).

3. El escariador inferior (1) de la reivindicación 2, en donde cuando el cortador (12) se extiende, el eje de rotación del cortador (12) está perpendicular o casi al eje de alargamiento del cuerpo (10).

4. El escariador inferior (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el escariador inferior (1) comprende una pluralidad de cortadores (12), y para cada cortador (12), un bolsillo (22) y un mecanismo de accionamiento.

5. El escariador inferior (1) de la reivindicación 4, en donde la pluralidad de cortadores (12) se espacian alrededor de una circunferencia del cuerpo (10).

6. El escariador inferior (1) según cualquiera de las reivindicaciones 4 o 5, en donde la pluralidad de cortadores (12) se equiespacian alrededor de la circunferencia del cuerpo (10).

7. El escariador inferior (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el o cada mecanismo de accionamiento comprende medios de predisposición (42) que predisponen el cortador (12) hacia su posición de retracción.

8. El escariador inferior (10) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el o cada mecanismo de accionamiento comprende un brazo (32) que se conecta de manera pivotante con respecto al cuerpo (10), y con respecto al que se monta el cortador (12).

9. El escariador inferior (1) de la reivindicación 8, en donde el pistón (46) del o de cada mecanismo de accionamiento se enlaza al brazo (32) para impulsar la rotación pivotante del brazo (32).

10. El escariador inferior (1) de la reivindicación 9, en donde el cortador (12) se asegura con respecto al brazo (32) en o cerca de un primer extremo del mismo, y el pistón (46) se enlaza al brazo (32) en o cerca de un segundo extremo del mismo.

11. El escariador inferior (1) de la reivindicación 10, en donde el punto de pivote para el brazo (32) está entre el cortador (12) y el punto de enlace del pistón (46).

12. El escariador inferior (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el o cada cortador (12) es un cortador de cono rodante.

13. El escariador inferior (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo (10) del escariador inferior (1) es cilíndrico y comprende un par de extremos, y en uso, su eje de elongación se extiende entre estos extremos.

14. El escariador inferior (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el cuerpo (10) del escariador inferior (1) comprende al menos una ranura de desecho (26) que se extiende longitudinalmente a lo largo de su superficie exterior.

15. El escariador inferior (1) según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el o cada cortador (12) se orienta para cortar la formación a medida que se mueve a la posición de extensión.