IT201800009857A1 - Sistema per sbloccare aste di una batteria di aste di un apparato di perforazione. - Google Patents

Description

SISTEMA PER SBLOCCARE ASTE DI UNA BATTERIA DI ASTE

DI UN APPARATO DI PERFORAZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un sistema per sbloccare aste di una batteria di aste di un apparato di perforazione.

Nello stato della tecnica sono noti sistemi per sbloccare aste di una batteria di aste tubolari cave di un apparato di perforazione comprendente uno scalpello in rotazione atto a scavare pozzi in un terreno con lo scopo di estrarre fluidi o fanghi, ad esempio idrocarburi. Le aste possono risultare bloccate in rotazione perché in presa in un terreno circostante del pozzo impedendo così all’apparato di perforazione di procedere nello scavo del pozzo.

Un sistema per sbloccare aste è noto in gergo come “jar” e comprende un mandrino, un maglio scorrevolmente associato ad un collare cavo di diametro comparabile con quello di un’asta tubolare ed almeno una incudine sulla quale si scarica una forzante assiale del maglio. Il “jar” è montato in profondità ad una estremità della batteria di aste tubolari tra aste pesanti (“drill collar” in gergo) e lo scalpello. Il “jar” comprende un sistema elastico atto a liberare una energia immagazzinata oppure a liberare una energia di pressione di un fluido ed è atto a sviluppare un impulso di forza molto intenso e direzionato in asse con le aste in direzione dello scalpello ma svantaggiosamente di breve durata.

Svantaggiosamente l’apparato per sbloccare aste non riesce a esprimere una grande potenza per un lungo tempo, tanto che non garantisce di sbloccare tutte le aste in presa della batteria, costringendo spesso ad abbandonare una parte delle aste in presa e lo scalpello nel pozzo. Svantaggiosamente è poi necessario scavare un altro pozzo.

Sono noti anche altri sistemi per sbloccare le aste comprendenti una batteria di aste di ripescaggio, ma svantaggiosamente questi sistemi non sono montati in profondità insieme alla batteria di aste tubolari di perforazione vicine allo scalpello, e devono quindi essere portati a fondo pozzo in un secondo momento facendo perdere ulteriore tempo e rischiando nel frattempo un consolidamento del terreno intorno alle aste bloccate in presa.

Scopo della presente invenzione consiste nel fatto di realizzare un sistema per sbloccare aste di una batteria di aste tubolari di un apparato di perforazione per scavare pozzi in un terreno che superino gli svantaggi della tecnica nota.

In accordo con l’invenzione tale scopo è raggiunto con un sistema per sbloccare aste di un apparato di perforazione per scavare pozzi in un terreno per l’estrazione di fluidi secondo la rivendicazione 1.

Un altro scopo della presente invenzione consiste nel fatto di realizzare un procedimento per sbloccare aste di una batteria di aste tubolari di un apparato di perforazione per scavare pozzi in un terreno che superino gli svantaggi della tecnica nota.

In accordo con l’invenzione tale altro scopo è raggiunto con un procedimento per sbloccare aste di un apparato di perforazione per scavare pozzi in un terreno per l’estrazione di fluidi secondo la rivendicazione 18.

Altre caratteristiche sono previste nelle rivendicazioni dipendenti.

Le caratteristiche ed i vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente evidenti dalla descrizione seguente, esemplificativa e non limitativa, riferita ai disegni schematici allegati nei quali:

la figura 1 è una vista di una porzione inferiore di una batteria di aste tubolari cave di un apparato di perforazione secondo la presente invenzione;

la figura 2 mostra una vista in prospettiva in parziale sezione di un sistema di sblocco dell’apparato di perforazione comprendente un generatore di forzanti assiali impulsive;

la figura 3A mostra il sistema di sblocco di figura 1 in fase di caricamento di un elemento elastico con un maglio sollevato da un elemento incudine;

la figura 3B mostra il sistema di sblocco di figura 1 in fase di scaricamento di un elemento elastico con il maglio che percuote l’elemento incudine;

la figura 4 mostra una parziale sezione di un sistema di sblocco secondo una alternativa comprendente un generatore di forzanti assiali impulsive dove una molteplicità di magli corrispondenti ad una molteplicità di elementi elastici;

la figura 5A mostra il sistema di sblocco di figura 4 in fase di caricamento di uno delle molteplicità di elementi elastici con uno dei magli sollevato da un’incudine;

la figura 5B mostra il sistema di sblocco di figura 4 in fase di scaricamento dell’elemento elastico di figura 5A dove il maglio di figura 5A percuote l’incudine;

la figura 6 mostra una parziale sezione di un sistema di sblocco secondo una alternativa comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche;

la figura 7 mostra una parziale sezione di un dispositivo di un sistema di sblocco secondo una alternativa comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo;

le figure 8A-8D mostrano fasi di ingresso e uscita di fluido da camere di un anello cavo del sistema di sblocco alternativo di figura 7;

le figure 9A-9C mostrano una serie di figure in sezione di un sistema di sblocco alternativo comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo;

le figure 10A-10C mostrano una serie di figure in sezione di un sistema di sblocco alternativo comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo;

le figure 11A-11C mostrano una serie di figure in sezione di un sistema di sblocco alternativo comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo;

le figure 12A-12D mostrano una serie di figure in sezione di un sistema di sblocco alternativo comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo;

le figure 13A-13C mostrano una serie di figure in sezione di un sistema di sblocco alternativo comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo;

le figure 14A-14E mostrano una serie di figure in sezione di un sistema di sblocco alternativo comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo;

le figure 15A-15C mostrano una serie di figure in sezione di un sistema di sblocco alternativo comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo;

le figure 16A-16C mostra una serie di figure in sezione di un sistema di sblocco alternativo comprendente un generatore di forzanti assiali periodiche alternativo.

Con riferimento alle figure citate viene mostrato un apparato di perforazione 100 che comprende una batteria di aste tubolari cave 20, un sistema di sblocco 10 per sbloccare una rotazione di aste tubolari cave 20 della batteria di aste 20, uno scalpello 30 ad una estremità inferiore che posto in rotazione è atto a scavare pozzi in un terreno con lo scopo di estrarre fluidi o fanghi, ad esempio idrocarburi.

L’apparato di perforazione 100 comprende anche un motore di testa, non mostrato nelle figure perché in superficie, che trasmette la rotazione ad una molteplicità di aste 20 in linea che formano la batteria di aste tubolari cave di perforazione 20. Questa rotazione permette di trasmettere tutta la potenza disponibile dalla superficie a fondo pozzo. Il sistema di sblocco 10 è disposto in linea con la batteria di aste 20 in corrispondenza con una porzione inferiore 23 (“Bottom Hole Assembly” in gergo) della batteria di aste 20.

Vantaggiosamente il sistema di sblocco 10 disposto in linea con la porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 consente di agire tempestivamente per liberare aste in presa 25 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20. Le aste in presa 25 sono aste 20 della porzione inferiore 23 dove almeno una loro porzione risulta bloccata nel movimento di rotazione e di traslazione essendo in presa da parte di un terreno circostante ad uno scavo del pozzo.

L’apparato di perforazione 100 comprende un sistema di accoppiamento torsionale 40 atto a disconnettere, solo torsionalmente, una porzione superiore 21 della batteria di aste 20 dalla porzione inferiore 23 della batteria comprendente le aste in presa 25.

Il sistema di accoppiamento torsionale 40 è disposto sopra ad una estremità superiore della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 e sotto ad una estremità inferiore della porzione superiore 21 della batteria di aste 20, congiungendo la porzione superiore 21 con quella inferiore 23 della batteria di aste 20 di perforazione.

Il sistema di sblocco 10 è montato in modo di essere il più distante possibile dallo scalpello 30, ma associato alla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20.

Vantaggiosamente il sistema di sblocco 10 è montato in prossimità del sistema di accoppiamento torsionale 40.

La forza assiale, ad esempio di trazione può essere generata ad esempio dal motore di testa dell’impianto di superficie. In altre parole, il dispositivo di svincolo torsionale 40 non solo deve rendere libera di ruotare la parte di batteria sopra di esso per trasmettere al sistema di sblocco 10 la potenza generata ad esempio dal motore di testa ma anche di garantire il trasferimento della forza assiale alle aste in presa 25. Il sistema di sblocco 10 genera delle forzanti il cui effetto si va a sommare a quello della forza assiale statica generata ad esempio dal motore di testa dell’impianto di superficie. In altre parole le forzanti generate dal sistema di sblocco 10 presentano un valore medio pari alla forza assiale, dove tale valore medio può essere ovviamente anche nullo).

Tali vibrazioni agiscano direttamente sulla zona di presa non solo per cercare di vincerne la forza di reazione ma anche per cercare di alterarne le caratteristiche meccaniche riducendone quindi la forza di reazione ad esempio inducendo fenomeni come il softening.

Il dispositivo di sblocco 10 è montato in linea con la porzione inferiore 23 della batteria di aste 20.

Il sistema di sblocco 10 passa da una fase di inattività ad una fase di attività quando viene attivato per consentire lo sblocco dell’asta in presa 25.

Il sistema di sblocco 10 viene attivato fuori dal pozzo, dalla superficie, per mezzo di opportune trazioni della batteria di aste 20 o per mezzo di un rilascio di opportune sfere che cadono o vengono spinte in cavità interne alle aste 20 della batteria di aste 20 oppure idraulicamente per mezzo di fango di perforazione, oppure da una combinazione delle modalità di attivazione descritte sopra.

Per passare dalla fase di inattività alla fase di attività la porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 che monta il sistema di sblocco 10 viene svincolata dalla rotazione della porzione superiore 21 della batteria di aste 20 per mezzo del sistema di accoppiamento torsionale 40, svincolando così dalla rotazione il sistema di sblocco 10.

Una volta che il sistema di sblocco 10 viene attivato dallo svincolo dell’accoppiamento torsionale, il sistema di accoppiamento torsionale 40 trasferisce al sistema di sblocco 10 la potenza meccanica, cioè ad esempio la coppia ed il numero di giri che è messa a disposizione dal motore di testa.

Il dispositivo di sblocco 10 comprende un generatore di forzanti assiali 11 che genera forzanti assiali quando il dispositivo di sblocco 10 è in fase di attività. Le forzanti assiali generate da generatore di forzanti assiali 11 sono tali da agire direttamente sulla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 che comprende le aste in presa 25.

Il generatore di forzanti assiali 11 del sistema di sblocco 10 genera forzanti assiali che producono vibrazioni in una banda di frequenze νA.

Il generatore di forzanti assiali 11 del sistema di sblocco 10 varia la banda di frequenze νA entro un intervallo di frequenze predefinito che dipende dalla geometria della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 di perforazione. In base alla geometria della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 di questo esempio realizzativo, la banda di frequenze νA è compresa tra 0 e 30 Hz.

Il generatore di forzanti assiali 11 del sistema di sblocco 10 produce vantaggiosamente vibrazioni anche di tipo armonico.

Dette vibrazioni generate dal generatore di forzanti assiali 11 propagano ad un tratto libero dalla presa 24 compreso tra il sistema di accoppiamento torsionale 40 e le aste in presa 25 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 generando vibrazioni indotte. Le vibrazioni indotte nel tratto libero dalla presa 24 sono comprese in una banda di frequenze indotte νF prossime o corrispondenti ad una frequenza di risonanza ν0 del tratto libero dalla presa 24, condizione ideale per amplificare vantaggiosamente la forza e le vibrazioni ulteriormente indotte in corrispondenza delle aste in presa 25.

Le vibrazioni indotte del tratto libero dalla presa 24 si propagano ulteriormente al terreno circostante attraverso le aste in presa 25.

Vantaggiosamente il sistema di sblocco 10 altera caratteristiche meccaniche del terreno circostante riducendone la forza di reazione ed inducendo fenomeni come il rammollimento del terreno, “softening” in gergo.

Vantaggiosamente la generazione delle forzanti assiali da parte del generatore di forzanti assiali 11 termina automaticamente appena le aste in presa 25 vengono liberate dalla presa del terreno circostante.

Si prevede che il sistema di sblocco 10 secondo la presente invenzione comprenda due tipologie di generatori di forzanti assiali 11: i generatori di forzanti assiali impulsivi 12 mostrati nelle figure 2-5 ed i generatori di forzanti assiali periodiche 13 mostrati nelle figure 6-16.

Come mostrato nelle figure 2-5 i generatori di forzanti assiali impulsivi 12 comprendono uno o più componenti mobili, ad esempio i magli 50, che traslano con moto alternato comprimendo uno o più mezzi elastici 70, come ad esempio molle. I magli 50 scaricano la propria potenza su un elemento incudine 26 che è una porzione di una asta 20 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20. L’energia elastica immagazzinata in tali mezzi elastici 70 viene sfruttata per generare impulsi generati dall’impatto tra i magli 50 e l’elemento incudine 26 propagando l’impulso e le vibrazioni alle aste in presa 25.

Il maglio 50 è caricato da un sistema puramente meccanico comprendente un albero rotante interno 60 comprendente almeno un profilo periodico sporgente 65 che ha forma elicoidale e sopra il quale trasla per scorrimento almeno una camma di accoppiamento 55 che è collegata al maglio 50 o è essa stessa una porzione del maglio 50. Il profilo 65 permette di definire il tipo di moto a cui è sottoposto il maglio 50.

L’albero rotante interno 60 è movimentato per mezzo del sistema di accoppiamento torsionale 40 che svincolando la rotazione della porzione superiore 21 dalla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 di perforazione, trasmette la rotazione all’albero rotante interno 60 per mezzo di un profilo scanalato 61 ad una porzione inferiore dell’albero rotante interno 60 che è un albero inferiore 62 che è all’interno di un’asta 20 che monta il sistema di sblocco 10. Il movimento di rotazione è quindi direttamente trasmesso dal motore di testa o da altro impianto di superficie, dopo che il sistema di accoppiamento torsionale 40 ha svincolato la porzione inferiore 23 della batteria di aste 20.

E’ possibile prevedere che la rotazione dell’albero rotante interno 60 sia trasmessa anche o in alternativa da un motore a fondo pozzo come ad esempio una turbina. E’ possibile prevedere che la turbina o il motore a fondo pozzo sia montato con il sistema di sblocco 10.

Come mostrato nelle figure 2 e 3 il sistema di sblocco 10 è montato all’interno di un’asta della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 e comprende l’albero rotante interno 60, il maglio 50, l’elemento incudine 26 e i mezzi elastici 70.

L’albero rotante interno 60 comprende una porzione superiore 64, il profilo scanalato 61 ed una porzione inferiore che è l’albero inferiore 62. La porzione superiore 64 dell’albero rotante interno 60 è collegato per mezzo del profilo scanalato 61 con l’albero inferiore 62. L’albero rotante interno 60 è tubolare e cavo in modo da lasciar passare il fango di scavo del pozzo. L’albero rotante interno 60 è montato internamente ad un’asta 20 della batteria di aste 20 di perforazione.

La porzione superiore 64 dell’albero rotante interno 60 è collegata con il sistema di accoppiamento torsionale 40. Quando vi sono aste in presa 25, cioè alcune delle aste 20 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 vengono bloccate dal terreno circostante lo scavo del pozzo, allora il sistema di accoppiamento torsionale 40 trasferisce il movimento di rotazione dalle aste 20 all’albero rotante interno 60 che è loro interno.

L’albero rotante interno 60 comprende un profilo periodico sporgente 65. In corrispondenza con questo profilo periodico 65 si trova un maglio 50 che è montato scorrevolmente con l’asta 20 all’interno dell’asta 20 stessa. Il maglio 50 è un cilindro cavo concentrico all’albero rotante 60 che comprende una camma 55 che si protende esternamente al maglio 50 tra una superficie esterna del maglio 50 ed una superficie interna dell’asta 20. La camma 55 è atta a scorrere sopra il profilo di elicoidale 65 dell’albero 60 facendo traslare il maglio 50 verso l’alto seguendo la forma del profilo periodico 65. Il profilo periodico 65 è a forma di elica interrotta e comprende una porzione inferiore ed una porzione superiore a due altezze differenti, dove l’altezza è misurata da fondo pozzo seguendo un’asse centrale della batteria di aste 20. Durante la rotazione dell’albero 60, la camma 55 viene guidata dal profilo periodico 65 in rotazione, cioè come mostrato nelle figure 2-3, la camma 55 del maglio 50 viene guidato salendo sopra la porzione inferiore del profilo periodico 65. Durante la rotazione la camma 55 segue il profilo periodico 65 fino ad arrivare alla porzione superiore del profilo 65 ad un livello di altezza più alto rispetto alla porzione inferiore. A questo punto la camma 55 ricade verso il basso portando con sé il maglio 50 che ricade sopra l’elemento incudine 26 che è una porzione dell’asta 20. L’impulso e la vibrazione del maglio 50 vengono trasmessi all’asta 20 propagandosi fino alle aste in presa 25 e propagandosi al terreno circostante.

Il profilo periodico 65 è sporgente, come mostrato nelle figure 2-3.

I mezzi elastici 70 sono montati tra il maglio 50 ed una sede 27 dell’asta 20. La sede 27 è una parte del sistema di sblocco 10.

La sede 27 mostrata nelle figure 2-3 è una scanalatura, ma alternativamente è possibile anche utilizzare una sede 27 che sia una protrusione.

I mezzi elastici 70 permettono di spingere con maggiore forza il maglio 50 verso l’elemento incudine 26. I mezzi elastici 70 sono infatti atti a passare da una posizione di compressione come mostrato nella figura 3A ad una posizione di rilassamento come mostrato in figura 3B dove i mezzi elastici 70 spingono il maglio 50 verso l’elemento incudine 26.

L’elemento incudine 26 è la porzione superiore dell’asta 20 inferiore a quella dove è montato il generatore di forzanti assiali impulsivi 12.

Il sistema di sblocco 10 comprende anche cuscinetti di spinta 80 montati sopra l’elemento elastico 70 tra una porzione superiore dell’elemento elastico 70 e la sede 27 dell’asta 20 che funge anche da sede per questi cuscinetti di spinta 80. Questi cuscinetti di spinta 80 consentono di ottenere una maggiore resistenza del sistema di sblocco 10 montato con l’asta 20.

La frequenza degli urti tra il maglio 50 e l’elemento incudine 26 è proporzionale al numero di giri della porzione superiore 21 della batteria di aste 20, al numero di interruzioni del profilo periodico 65 ed al numero di sistemi di sblocco 10 utilizzati in serie. L’ampiezza dell’impulso è proporzionale alla rigidezza dei mezzi elastici 70 e all’entità della massa del maglio 50.

Il sistema di accoppiamento torsionale 40 trasmette un carico assiale statico costante alla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 di perforazione.

Una applicazione alla batteria di aste 20 di perforazione del carico assiale statico di trazione o di compressione produce un effetto che si sovrappone a quello delle forzanti assiali generate dal generatore di forzanti assiali 11 del sistema di sblocco 10. Il carico assiale statico è generato dal motore di testa, oppure da un altro dispositivo di superficie dell’apparato di perforazione 100.

La generazione di questo carico assiale statico si conclude quando avviene il rilascio delle aste in presa 25 della batteria di aste 20.

Vantaggiosamente il sistema di sblocco 10 consente di ridurre i tempi di perforazione del pozzo grazie ad una riduzione dei tempi di svincolo della batteria di aste 20 in presa, grazie ad un aumento della sicurezza operativa in quanto sono evitate azioni legate alla rimozione della batteria di perforazione e all’utilizzo di quella di ripescaggio.

Alternativamente è possibile prevedere che l’apparato di perforazione 100, oltre al motore di testa, comprenda anche almeno un altro motore a fondo pozzo, non mostrato nelle figure, che trasmette in modo ancora più vantaggioso ulteriore potenza di rotazione alla batteria di aste tubolari cave 20.

Alternativamente il sistema di sblocco 10 può essere attivato da altri motori a fondo pozzo.

Alternativamente una volta che il sistema di sblocco 10 viene svincolato dalla rotazione, il sistema di accoppiamento torsionale 40 trasferisce al sistema di sblocco 10 la potenza meccanica, cioè ad esempio la coppia ed il numero di giri che è messa a disposizione da almeno uno dei motori a fondo pozzo.

Alternativamente il sistema di accoppiamento torsionale 40 consente uno svincolo torsionale completo per l’azionamento del sistema di sblocco ed in generale per la trasmissione di potenza tra la parte superiore libera e la parte inferiore in presa. L’accoppiamento sarà però tale da mantenere il collegamento assiale tra le due parti in modo da poter applicare la forza di trazione necessaria per lo sblocco. In tale collegamento assiale è previsto che possa anche essere inserito un giunto elastico di rigidità opportuna in grado di consentire alla parte inferiore in presa di vibrare assialmente in modo indipendente dalla parte superiore libera, pur garantendo la trasmissione della massima forza assiale necessaria allo sblocco.

Alternativamente il tratto libero dalla presa 24 comprende aste pesanti 22 della batteria di aste 20. Alternativamente il sistema di sblocco 10 non comprende cuscinetti di spinta 80 montati sopra l’elemento elastico 70.

Alternativamente alle aste pesanti 24 è possibile sostituirle con moduli dedicati a particolari misure da svolgere a fondo pozzo, jar, stabilizzatori.

Ancora alternativamente è possibile prevedere che l’albero rotante interno 60 è tubolare e pieno e non lascia passare fango al proprio interno. In questo caso il diametro dell’albero rotante interno 60 è molto minore rispetto al diametro dell’asta 20 all’interno della quale è montato, in modo che il fango possa passare tra la parete esterna dell’albero rotante interno 60 e la parete interna dell’asta 20.

Un sistema alternativo per caricare il maglio 50 è quello di prevedere un sistema meccanico e magnetico comprendente l’albero rotante interno 60 collegato al maglio 50 per mezzo di un accoppiamento magnetico che permette di definirne il tipo di moto.

In alternativa è possibile prevedere forme differenti di profilo periodico 65 ed una molteplicità di porzioni inferiori e superiori tali da creare delle discontinuità del profilo 65 che consentono alla camma 55 di ricadere verso il basso insieme al maglio 50.

In alternativa è anche possibile prevedere una molteplicità di camme 55 del maglio 50 in funzione della forma del profilo periodico sporgente 65.

E’ anche possibile prevedere una ulteriore alternativa dove al posto del profilo periodico 65 sporgente vi sia un profilo periodico che comprende una sede scanalata 65 per permettere lo scorrimento della camma 55 del maglio 50.

Ancora alternativamente, come mostrato nelle figure 4-5, è possibile prevedere un generatore di forzanti assiali periodico 12 alternativo che comprende una molteplicità di magli 50 ognuno montato con mezzi elastici 70.

Questo sistema di sblocco 10 alternativo è montato all’interno di un’asta 20 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 e comprende l’albero rotante interno 60, la molteplicità di magli 50, l’elemento incudine 26 ed una rispettiva molteplicità di mezzi elastici 70 e le loro sedi 27.

Ogni maglio 50 è un cilindro pieno comprendente una porzione battente 56 di diametro maggiore rispetto ad una porzione superiore cilindrica 57 intorno alla quale è montato un mezzo elastico 70. Ogni maglio 50 comprende una camma 55. I magli 50 sono disposti intorno all’albero rotante interno 60 ad intervalli regolari. Ogni camma 55 del maglio 50 sale sulla porzione inferiore del profilo periodico 65 dell’albero rotante 60 e fa traslare il maglio verso l’alto comprimendo il rispettivo mezzo elastico 70, fino a quando arriva alla porzione superiore del profilo periodico 65 e viene verso il basso una volta che si arriva all’interruzione del profilo periodico 65 permettendo al maglio 50 di essere spinto verso il basso anche dalla forza di spinta del mezzo elastico 70. Ogni maglio 50 che arriva sull’elemento incudine 26 imprime un impulso e una vibrazione che si trasmette all’asta 20 che ospita il sistema di sblocco 10. Vantaggiosamente un maggior numero di magli 50 consente di far vibrare l’asta 20 per più volte ad ogni giro di rotazione dell’albero di rotazione 60 rispetto al singolo maglio 50 descritto sopra.

Come mostrato nelle figure 6-16 i generatori di forzanti assiali periodiche 13 possono essere sia alternativi ai generatori di forzanti assiali impulsivi 12 sia complementari ai generatori di forzanti assiali impulsivi 12 coi quali possono essere montati insieme o in serie su aste 20 differenti o su porzioni differenti della stessa asta 20 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20. Possono anche essere montati più generatori di forzanti assiali dello stesso tipo.

Quando i generatori di forzanti assiali periodiche 13 vengono montati insieme con i generatori di forzanti assiali impulsivi 12, i generatori di forzanti assiali periodiche 13 co-operano con i generatori di forzanti assiali impulsivi 12 per ottenere vantaggiosamente una massimizzazione dell’azione di liberazione delle aste in presa 25.

Vantaggiosamente i sistemi di sblocco 10 possono comprendere vantaggiosamente sia generatori di forzanti assiali impulsivi 12 sia generatori di forzanti assiali periodiche 13, poiché sono facilmente montabili all’interno delle aste 20 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20.

Come mostrato in figura 6, un sistema di sblocco 10 alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 che è montato all’interno di un’asta 20 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 e comprende l’albero rotante interno 60, un componente mobile 51, due mezzi elastici 70 montati alle estremità del componente mobile 51, le loro sedi 27 ricavate da pareti interne dell’asta 20.

Il componente mobile 51 potrebbe anche avere una massa trascurabile, dato che non viene sfruttata la sua inerzia, ma la sua capacità di comprimere o meno i due mezzi elastici 70.

Il componente mobile 51 è tubolare e concentrico con l’albero rotante 60 e comprende un primo cilindro cavo 52 di un primo diametro comprendendo un foro passante da cui passa l’albero rotante interno 60 ed un toroide 53 che si estende radialmente da detto primo cilindro cavo 52 fino ad un secondo diametro maggiore rispetto al primo diametro. Il cilindro cavo 52 ed il toroide 53 sono di pezzo. Una lunghezza assiale del primo cilindro cavo 52 è maggiore di una lunghezza assiale del toroide 53. Tra la parete interna dell’asta 20, una parete esterna di una prima estremità del primo cilindro cavo 52 ed una prima parete di stop formata dal maggiore secondo diametro del toroide 53 è una sede per un primo dei due mezzi elastici 70. Tra la parete interna dell’asta 20, una parete esterna di una seconda estremità del primo cilindro cavo 52 ed una seconda parete di stop formata dal maggiore secondo diametro del toroide 53 è una sede per un secondo dei due mezzi elastici 70.

L’albero rotante interno 60 comprende un profilo periodico 65, preferibilmente sinusoidale in modo di avere vantaggiosamente forzanti armoniche, scavato sulla propria superficie esterna. Una prima camma 55 montata solidalmente con una superficie interna della componente mobile 51 viene guidata dal profilo periodico 65 dell’albero rotante interno 65 in modo che il componente mobile 51 sia spinto verso l’alto comprimendo uno dei due mezzi elastici 70 e sia spinto verso il basso dal mezzo elastico compresso 70 fino a comprimere il secondo dei due mezzi elastici 70 montato in direzione opposta sul primo cilindro cavo 52. Il toroide 53 monta una seconda camma 54 sulla propria parete esterna che si estende verso la parete interna dell’asta 20 dove è scavata una sede 28 per questa seconda camma 54. Traslando avanti e indietro il componente mobile 51 tra la compressione della prima e della seconda dei due mezzi elastici 70, la seconda camma 54 montata con la sede 28 dell’asta 20 trasmette movimento traslatorio alla parete dell’asta 20.

Il sistema di sblocco 10 di questa alternativa di figura 6 comprende anche due cuscinetti a spinta 80 montati alle estremità dei rispettivi due mezzi elastici 70 nella sede 27 scavata della parete interna dell’asta 20.

In base al tipo di traslazione imposta al componente mobile 51 la forza elastica può essere periodica od armonica con frequenza anche prossima a quelle di risonanza del tratto libero dalla presa 24.

Alternativamente è possibile prevedere che la seconda camma 54 ed il sistema anti-rotazionale con la quale è accoppiata con la sede 28 come descritto nell’ultima alternativa di cui sopra, possano essere sostituiti anche da un accoppiamento geometrico di un elemento traslante con un elemento che lo ospita, ad esempio è possibile prevedere che un primo elemento a forma di parallelepipedo sia accoppiato scorrevolmente con un secondo elemento a forma di parallelepipedo, dove il primo elemento scorre all’interno del secondo elemento. E’ possibile sostituire tali due elementi di forma di parallelepipedo scorrevolmente associati l’un l’altro per ottenere un sistema anti-rotazione come descritto sopra anche tutte le volte dove la camma viene utilizzata per trasformare il moto rotatorio dell’albero 60 in un moto traslatorio di un altro componente, ad esempio del maglio 50.

Come mostrato nelle figure 7-8, un sistema di sblocco 10 ancora alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 alternativo che è montato all’interno di un’asta 20 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 e comprende l’albero rotante interno 60, un anello cavo 90, due camere anulari 93 montate alle estremità assiali dell’anello cavo 90, due mezzi elastici 70 montati alle rispettive estremità assiali delle rispettive due camere anulari 93, sedi 27 per detti mezzi elastici 70 ricavate da pareti interne dell’asta 20.

L’anello cavo 90 è concentrico con l’albero rotante 60, è solidale all’albero rotante 60 e ruota con esso ed è in comunicazione di flusso con il fluido o il fango di scavo del pozzo presente in un annulus 120 cioè esternamente alla batteria di aste 20.

L’anello cavo 90 comprende una molteplicità di aperture passanti radiali 91 atte a far passare radialmente attraverso corrispettive aperture passanti radiali 129 ricavate nelle pareti interne dell’asta 20 il fango di scavo del pozzo verso l’annulus 120.Due camere anulari 93 sono disposte rispettivamente alle estremità assiali dell’anello cavo 90. Le due camere anulari 93 sono solidali alle aste 20. Ognuna di queste due camere 93 monta un pistone assiale 94 dell’anello cavo 90, dove questo pistone assiale 94 è atto a essere spinto verso i mezzi elastici 70 dalla spinta del fango che penetra nella rispettiva camera anulare 93.

L’albero rotante 60 comprende una molteplicità di aperture passanti radiali 169 disposte radialmente in corrispondenza della camera anulare 93. La camera anulare 93 presenta aperture passanti radiali 196 in corrispondenza delle aperture passanti radiali 169 dell’albero rotante 60. La rotazione dell’albero rotante 60 permette la sovrapposizione periodica di tali aperture passanti radiali 196 della camera anulare 93 con le corrispondenti aperture passanti radiali 169 dell’albero rotante 60 e quindi permettere la comunicazione periodica di flusso con il fluido di scavo del pozzo presente all’interno della batteria di aste 20 che passa attraverso l’albero rotante 60.

L’anello cavo 90 comprende inoltre aperture passanti assiali 190 disposte in direzione assiale e rivolte verso le rispettive due camere anulari 93. Ogni camera anulare 93 comprende a propria volta aperture passanti assiali 199 rivolte verso le corrispettive aperture passanti assiali 190 dell’anello cavo 90. Le aperture passanti assiali 190 dell’anello cavo 90 sono in comunicazione di flusso con dette aperture passanti radiali 91 che a propria volta sono in comunicazione di flusso con dette aperture passanti radiali 129 delle aste 20 a propria volta in comunicazione di flusso con l’annulus 120.

La comunicazione di flusso e la differenza di pressione del fluido stesso fra l’interno della batteria di aste 20 e la camera anulare 93 permette il riempimento di tale camera anulare 93 con il fluido e la conseguente movimentazione del pistone assiale 94. Il pistone assiale 94 comprime periodicamente il mezzo elastico 70 e ad essere spinto da esso. Lo svuotamento della camera anulare 93 ed il conseguente moto assiale contrario del pistone 94 è dovuto alla presenza dell’anello cavo 90. La rotazione dell’albero rotante 60 e quindi dell’anello cavo 90 permette la sovrapposizione periodica delle aperture passanti assiali 199 della camera anulare 93 con le rispettive aperture passanti assiali 190 dell’anello cavo 90 e la differenza di pressione del fluido fra l’interno della camera anulare 93 e l’esterno 120 della batteria di aste 20 permette lo svuotamento della camera anulare stessa 93. Le aperture passanti 169, 196, 190, 199 devono essere opportunamente posizionati per garantire il corretto riempimento e svuotamento della camera anulare 93 da cui consegue il tipo di moto del pistone 94.

Come mostrato in figura 8A il fango viene deviato in una camera anulare 93 superiore che spinge il proprio pistone assiale 94 verso l’alto a comprimere i mezzi elastici superiori 70. Come mostrato in figura 8B, una volta arrivati alla massima compressione, i mezzi elastici superiori 70 spingono verso il basso il pistone assiale superiore 94 facendo svuotare la camera anulare 93 superiore che rimanda il fango attraverso uno dei fori radiali passanti 91. Come mostrato in figura 8C il fango viene a questo punto spinto verso il basso in una camera anulare 93 inferiore che spinge il proprio pistone 94 verso il basso a comprimere i mezzi elastici inferiori 70. Come mostrato in figura 8D, una volta arrivati alla massima compressione, i mezzi elastici inferiori 70 spingono verso l’alto il pistone assiale inferiore 94 facendo svuotare la camera anulare 93 inferiore che rimanda il fango attraverso uno dei fori radiali passanti 91 dell’anello cavo 90, facendo continuare l’oscillazione che imprime impulso e vibrazioni direttamente all’asta 20 dove questo sistema di sblocco 10 alternativo è montato.

L’oscillazione impressa può essere periodica o armonica.

La portata di fango deviata dall’anello cavo 90 verso le camere anulari 93 varia periodicamente nel tempo con la stessa legge di apertura/chiusura dei fori radiali passanti 92 generando una conseguente variazione periodica della pressione del fluido interno alla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20, a causa della variazione periodica delle perdite di carico. È tale variazione di pressione interna a causare il movimento dei pistoni assiali 94.

Ancora alternativamente come mostrato nelle figure 9A-9C, un sistema di sblocco 10 ulteriormente alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 ulteriormente alternativo che è montato all’interno di un’asta 20 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 e comprende due mezzi elastici 70 montati in sedi 27 ricavate da pareti interne dell’asta 20 e da due anelli cavi concentrici 95, 96 che sono concentrici anche all’asta 20 dove sono montati, cioè un anello cavo interno 95 ed un anello cavo esterno 96.

Avvenuto lo svincolo torsionale la porzione superiore 21 della batteria di aste 20 è in grado di ruotare, mentre la porzione inferiore 23 comprende aste in presa 25. La porzione superiore 21 comprende una superficie inferiore che forma un profilo sinusoidale 210 che ruotando induce camme 951 dell’anello cavo interno 95 che hanno sezione circolare a seguire un movimento assiale alternato. Le camme 951 stesse sono parte dell’anello cavo interno 95 che si muove quindi assieme solidale alle camme 951. Il sistema di sblocco 10 comprende le camme 951. Il sistema di accoppiamento torsionale 40 è disposto superiormente al sistema di sblocco 10. L’anello cavo interno 95 a sua volta costringe ad un movimento alternato l’anello cavo esterno 96 di massa superiore tramite delle molle 70, ad esempio molle di tipo Onda o Belleville. L’anello cavo esterno 96 trasmette a sua volta la sua forza alla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20. Per garantire il libero movimento verticale ed impedire la rotazione l’anello cavo interno 95 scorre all’interno di guide longitudinali. Il numero delle camme 951, l’ampiezza della loro oscillazione indotta dalla porzione superiore 21 rotante, il numero di oscillazioni per giro, la costante elastica delle molle 70 e la massa principale dell’anello cavo esterno 96 sono scelte in modo da ottimizzare l’azione di rilascio ed eventualmente consentire di raggiungere la risonanza della parte di batteria in presa. Se necessario, per limitare le dimensioni dell’anello cavo esterno 96 che rappresenta la massa in movimento, può essere utilizzato un metallo di peso specifico elevato quale il Tungsteno.

Alternativamente un albero 60 alternativo comprende il profilo sinusoidale 210 descritto nella precedente alternativa.

Ancora alternativamente come mostrato nelle figure 10A-10C un sistema di sblocco 10 ancora ulteriormente alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 ulteriormente alternativo, dove la porzione superiore 21 della batteria di aste 20 in rotazione e l’albero rotante 60 comprendono almeno una camma 601 che, tramite accoppiamento con un profilo sinusoidale 952 dell’anello cavo interno 95, forza l’anello cavo interno 95 di massa adeguata a seguire un percorso periodico assiale alternato preferibilmente sinusoidale. Nelle figure 10A-10C viene mostrata una camma 601, ma potrebbero essere anche due o più camme 601. Il sistema di sblocco 10 comprende le camme 601 e il profilo sinusoidale 952. Il sistema di accoppiamento torsionale 40 alternativo è posizionato superiormente a detto sistema di sblocco 10. La massa di questo anello cavo interno 95 posto in rapido movimento genera una forza d’inerzia che si scarica tramite le camme 952 stesse sulla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20. La trasformazione tra moto rotatorio a moto assiale avviene con degli attriti radiali per cui il sistema deve essere adeguatamente lubrificato. Per garantire il libero movimento verticale ed impedire la rotazione, l’anello cavo interno 95 viene trascinato in rotazione per mezzo dell’albero rotante 60 mediante guide longitudinali nelle quali l’anello cavo interno 95 scorre. Il numero delle camme 952, l’ampiezza della loro oscillazione indotta dall’albero rotante 60, il numero di oscillazioni per giro e la massa principale dell’anello cavo interno 95 sono scelte in modo da ottimizzare l’azione di rilascio ed eventualmente consentire di raggiungere la frequenza di risonanza ν0 del tratto libero 24. Se necessario, per limitare le dimensioni dell’anello cavo esterno 96 che rappresenta la massa in movimento, può essere utilizzato un metallo di peso specifico elevato quale il Tungsteno.

Ancora alternativamente, facendo riferimento all’alternativa mostrata nelle figure 10A-10C, a seconda di come viene realizzato il sistema di accoppiamento torsionale 40, la camma 601 potrebbe essere realizzata in alternativa sull’anello cavo esterno 96 in modo da far sì che il rapido movimento della massa dell’anello cavo interno 95 generi una forza di inerzia che si scarichi tramite la camma 601 direttamente sulla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20. I componenti a presentare una certa parte dell’accoppiamento a camma 601 e 952 possono quindi essere indipendentemente realizzati su un componente piuttosto che sul suo complementare.

Ulteriore alternativa mostrata nelle figure 11A-11C rappresenta un sistema di sblocco 10 alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 alternativo, dove la porzione superiore 21 della batteria di aste 20 comprende quattro o più camme dentate 602 che, tramite accoppiamento con una cremagliera 953 ricavata nella massa principale dell’anello cavo interno 95, forza la massa stessa, a forma di corona cilindrica a seguire un percorso periodico assiale alternato preferibilmente sinusoidale. Il sistema di sblocco 10 comprende le camme dentate 602 e la cremagliera 953. La massa di questo anello cavo interno 95 posta in rapido movimento genera una forza d’inerzia che si scarica sulle camme 602 e quindi sulla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20. L’accoppiamento mediante ruote dentate 602 e cremagliera 953 potrebbe anche essere di tipo diverso purché in grado di garantire la continuità del movimento senza scorrimenti delle camme 602 stesse. Il vantaggio rispetto alla soluzione alternativa mostrata nelle figure 10A-10C è che la trasformazione tra moto rotatorio a moto assiale alternato avverrebbe senza attriti radiali, ma solo con attriti volventi e quindi potrebbe consentire velocità di rotazione superiori con conseguenti carichi assiali alternati di entità maggiore. Maggiore potrebbe essere anche l’ampiezza delle oscillazioni. Metà delle camme 602 sono impegnate con la cremagliera superiore 953 e metà con quella inferiore 953. Il numero delle camme 602 può essere superiore a quattro in caso di carichi attesi elevati e comunque divise in due gruppi, metà impegnate con la cremagliera superiore 953 e metà con quella inferiore 953. Per garantire il libero movimento verticale ed impedire la rotazione, l’anello cavo interno 95 scorre all’interno di guide longitudinali. L’ampiezza della oscillazione indotta dall’albero rotante 60, il numero di oscillazioni per giro e la massa principale dell’anello cavo interno 95 sono scelte in modo da ottimizzare l’azione di rilascio ed eventualmente consentire di raggiungere la risonanza del tratto libero dalla presa 24.

Ancora alternativamente, facendo riferimento all’alternativa mostrata nelle figure 11A-11C, a seconda di come viene realizzato il sistema di accoppiamento torsionale 40, la camma 602 potrebbe essere realizzata in alternativa sull’albero rotante 60 in modo da far sì che il rapido movimento della massa dell’anello cavo interno 95 generi una forza di inerzia che si scarichi tramite la camma 602 direttamente sulla batteria di aste 20. I componenti a presentare una certa parte dell’accoppiamento a camma 602 e 953 possono quindi essere indipendentemente realizzati su un componente piuttosto che sul suo complementare.

Alternativa ancora diversa è mostrata nelle figure 12A-12D che rappresenta un sistema di sblocco 10 ulteriormente alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 alternativo, dove la superficie inferiore 210 della porzione superiore 21 della batteria di aste 20 in rotazione comprende un profilo sinusoidale 210 lungo il quale scorrono degli elementi rotanti 600 che possono essere dei cilindri o delle sfere. Il sistema di sblocco 10 alternativo comprende gli elementi rotanti 600 e il profilo periodico 210, preferibilmente sinusoidale. Durante il movimento rotatorio tale profilo 210, tramite gli elementi rotanti 600 stessi trasmette una forza assiale alternata preferibilmente sinusoidale, ma non solamente, all’anello cavo interno 95 che nel suo movimento comprime una molla 70.

Il movimento assiale dell’anello cavo interno 95 potrebbe anche avvenire con andamento non sinusoidale e diventare maggiormente impulsivo, se questo potesse consentire una maggiore efficacia nella azione di rilascio.

Il vantaggio di questa alternativa è principalmente legato alla semplicità e all’utilizzo di elementi rotanti e quindi con attrito volvente.

Alternativa ancora diversa è mostrata nelle figure 13A-13C e nelle figure 14A-14E che rappresentano un sistema di sblocco 10 ulteriormente alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 alternativo, dove la porzione superiore 21 della batteria di aste 20 comprende una serie di elementi magnetici di uno stesso polo posizionati su una stessa sezione circolare. Di fronte a tale cilindro è libera di scorrere assialmente l’anello cavo interno 95 che si può muovere solamente in senso assiale all’interno di alcune guide assiali. Nella parete interna di tale anello cavo interno 95 sono posizionate due serie di magneti con polarità alternata. Il sistema di sblocco 10 alternativo comprende le serie di magneti. Rispetto alla serie di magneti ricavata nella parete interna dell’albero rotante 60, una serie di magneti risulta posizionata leggermente più in alto ed una leggermente più in basso. Quando l’albero di rotazione 60 ruota i suoi magneti interagiscono con i magneti ricavati all’interno dell’anello cavo interno 95 generando una forza assiale alternata in quanto in ogni posizione il magnete centrale viene respinto da uno ed attratto dall’altro. Tale forza viene utilizzata per comprimere due molle cilindriche 70 poste alle estremità assiali dell’anello cavo interno 95 trasmettendo la forza alle aste in presa 25. Vantaggiosamente il collegamento tra l’anello cavo interno 95 e la porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 non è di tipo meccanico e quindi non esiste alcun attrito meccanico. Il numero di magneti dell’albero rotante 60 può essere scelto per aumentare la forza complessiva, mentre il numero di magneti alternati dell’anello cavo interno 95 sarebbe invece scelto per ottimizzare la frequenza delle oscillazioni e fare in modo ad esempio che il sistema possa raggiungere le frequenze di risonanza del tratto libero dalla presa 24.

La distanza tra le due serie di magneti, l’intensità del campo magnetico ed il tipo di magneti possono essere scelti per massimizzare l’azione. Se le forze generate dal sistema non fossero molto elevate è possibile inserire più di un accoppiamento magnetico.

Alternativa ancora diversa è mostrata nelle figure 15A-15C che rappresenta un sistema di sblocco 10 ulteriormente alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 alternativo, dove la porzione superiore 21 della batteria di aste 20 nella sua connessione con le aste in presa 25 comprende camme cilindriche 603 che durante la rotazione trasferiscono un movimento assiale diretto grazie ad un profilo curvo 961 di forma alternata ricavato dall’anello cavo esterno 96.

E’ possibile prevedere inoltre che le camme cilindriche 603 ed il profilo curvo 961 possano essere montati sui rispettivi elementi complementari.

Il sistema di sblocco 10 alternativo comprende inserti cilindrici 603 e il profilo curvo 961.

Quando non vi sono aste in presa 25 e il sistema di sblocco 10 è disattivato, allora non si ha movimento relativo tra le due parti e le camme non vengono utilizzate. Quando invece vi sono aste in presa 25 il sistema viene attivato ed è possibile la rotazione relativa tra la parte alta solidale alle aste libere di ruotare 21, e la parte bassa solidale alla batteria in presa 25. Dal momento che le camme stesse scorrono entro il profilo ondulato 961 ricavato dall’anello cavo esterno 96, si genera un movimento oscillatorio relativo tra le due parti, che induce delle forze assiali in grado di favorire il distacco della parte di batteria in presa 25.

Tale profilo 961 può essere sinusoidale o di forma diversa per un diverso tipo di movimento. Vantaggiosamente non vengono utilizzate delle molle, ma è l’elasticità dell’albero rotante 60 a rappresentare l’elemento elastico equivalente. L’ampiezza dell’oscillazione, generata dall’altezza in senso assiale del profilo sinusoidale 961 sarà minima in quanto diversamente dai casi alternativi precedenti la massa coinvolta è molto elevata. Tuttavia anche con una ampiezza minima la forza assiale trasmessa potrebbe essere molto elevata proprio a causa dell’accoppiamento diretto. Di conseguenza l’azione applicata potrebbe essere molto efficace per liberare le aste in presa 25. Il numero di oscillazioni per giro, l’ampiezza della oscillazione, la forma del profilo 961 ed il numero di inserti circolari 603 sono variabili da ottimizzare l’efficacia dell’azione di rilascio.

Ancora un’altra alternativa è mostrata nelle figure 16A-16C che rappresenta un sistema di sblocco 10 ancora alternativo comprende un generatore di forzanti assiali periodiche 13 alternativo, dove la porzione superiore 21 della batteria di aste 20 comprende ad una estremità inferiore una serie di inserti rotanti 603 cilindrici o sferici.

Quando non vi sono aste in presa 25 e il sistema di sblocco 10 è disattivato non si ha movimento relativo e gli inserti non ruotano. Quando vi sono aste in presa 25 il sistema 10 viene attivato e la rotazione relativa tra la parte alta del sistema di sblocco 10 solidale alla batteria di aste 21 e la parte bassa solidale alle aste in presa 25 genera delle oscillazioni assiali tra le due parti a causa della rotazione dei cilindri o sfere 603 lungo il profilo sinusoidale o di forma diversa 961.

Il sistema di sblocco 10 alternativo comprende gli inserti cilindrici rotanti 603 e il profilo 961.

Il moto da rotatorio ad assiale avviene tramite attrito volvente e può quindi consentire di raggiungere vantaggiosamente forze trasmesse maggiori. Per poter consentire il libero movimento ogni supporto cilindrico o sferico ruota appoggiandosi su un solo profilo ed il numero degli inserti sarà scelto in modo da ripartire il carico applicato nel massimo numero possibile di inserti, ricordando che, dopo lo svincolo, tali inserti dovranno anche supportare la massima trazione della batteria di aste 20 durante le fasi di rilascio. Per favorire il supporto del carico tra le due serie di inserti rotanti può essere posizionato l’anello cavo esterno 96 come appoggio per entrambe. In questo caso l’anello 96 ruoterebbe ad una velocità angolare doppia. Il numero di oscillazioni per giro, l’ampiezza della oscillazione, la forma del profilo ed il numero di inserti circolari sono variabili e tali da ottimizzare l’efficacia dell’azione di rilascio.

Per quanto riguarda il funzionamento del sistema di sblocco 10 è definito un procedimento per sbloccare di aste in presa 25 di una batteria di aste 20 di un apparato di perforazione 100 atto a scavare pozzi per estrarre fluidi o fango, dove la batteria di aste 20 comprende la porzione superiore 21 e la porzione inferiore 23 comprendente le aste in presa 25 da parte del terreno circostante lo scavo del pozzo. Il procedimento comprende una prima operazione di disconnettere la porzione superiore 21 dalla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 quando vi sono aste in presa 25 per mezzo di un sistema di accoppiamento torsionale 40.

Il procedimento comprende una seconda operazione di trasferire una rotazione al sistema di sblocco 10 per mezzo del sistema di accoppiamento torsionale 40 dopo aver svincolato la porzione superiore 21 dalla porzione inferiore 23 della batteria di aste 20.

Il procedimento comprende una terza operazione di generare forzanti assiali per mezzo di almeno un generatore di forzanti assiali 11, 12, 13 del sistema di sblocco 10, dove detto almeno un generatore di forzanti assiali 11, 12, 13 comprende almeno un elemento movimentabile assialmente 50, 51, 94, 95, 96.

La terza operazione comprende una generazione di almeno una vibrazione in una banda di frequenze νA da parte di detto almeno un elemento movimentabile assialmente 50, 51, 94, 95, 96.

In successione la terza operazione comprende una propagazione di detta almeno una vibrazione ad aste 20 di un tratto libero dalla presa 24 della porzione inferiore 23 della batteria di aste 20 che è compreso tra il sistema di accoppiamento torsionale 40 e le aste in presa 25, dove le vibrazioni indotte nel tratto libero dalla presa 24 sono comprese in una banda di frequenze indotte νF prossime o corrispondenti ad una frequenza di risonanza ν0 del tratto libero dalla presa 24.

In successione la terza operazione comprende che dette vibrazioni indotte si propagano nelle aste in presa 25 e da qui al terreno circostante.

Vantaggiosamente il sistema di sblocco 10 è azionabile tempestivamente, subito dopo che si sia verificata la presa di almeno un’asta 25.

Vantaggiosamente si ha un aumento della sicurezza operativa in quanto sono evitate azioni legate alla rimozione della batteria di perforazione e all’utilizzo di quella di ripescaggio.

Vantaggiosamente il sistema di sblocco 10 generante sollecitazioni assiali può anche agire contemporaneamente al funzionamento di un dispositivo analogo dedicato alla generazione di forze/forzanti di altro tipo come le flessionali e/o le torsionali. Inoltre la sua azione può sommarsi anche a qualsiasi altra azione esterna agente sulla batteria di perforazione e/o generata dal tratto di batteria libera di ruotare, dopo l’azionamento dello svincolo torsionale 40.

L’invenzione così concepita è suscettibile di numerose modifiche e varianti, tutte rientranti nell’ambito del concetto inventivo; inoltre tutti i dettagli sono sostituibili da elementi tecnicamente equivalenti. In pratica i materiali utilizzati, nonché le dimensioni, potranno essere qualsiasi a seconda delle esigenze tecniche.

Claims (20)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema di sblocco (10) di aste in presa (25) di una batteria di aste (20) di un apparato di perforazione (100) atto a scavare pozzi per estrarre fluidi o fango, dove detta batteria di aste (20) comprende una porzione superiore (21) ed una porzione inferiore (23) comprendente almeno un’asta (20) suscettibile di venire bloccata in presa da un terreno circostante uno scavo di pozzo, un sistema di accoppiamento torsionale (40) atto a svincolare la porzione superiore (21) dalla porzione inferiore (23) della batteria di aste (20) quando vi sono aste in presa (25), dove detto sistema di sblocco (10) è associato a detto sistema di accoppiamento torsionale (40) in modo tale che una volta svincolata la porzione superiore (21) dalla porzione inferiore (23) della batteria di aste (20) il sistema di accoppiamento torsionale (40) trasferisce una rotazione al sistema di sblocco (10), detto sistema di sblocco (10) comprendendo almeno un generatore di forzanti assiali (11, 12, 13) comprendente almeno un elemento movimentabile assialmente (50, 51, 94, 95, 96) atto a generare almeno una vibrazione che si propaga ad un tratto libero dalla presa (24) della porzione inferiore (23) della batteria di aste (20) compreso tra il sistema di accoppiamento torsionale (40) e le aste in presa (25), le vibrazioni indotte nel tratto libero dalla presa (24) sono comprese in una banda di frequenze indotte (νF) prossime o corrispondenti ad una frequenza di risonanza (ν0) del tratto libero dalla presa (24), dette vibrazioni indotte si propagano nelle aste in presa (25) e da qui al terreno circostante.
2. 2) Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto tratto libero dalla presa (24) comprende aste pesanti (22) della batteria di aste (20).
3. 3) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto che detto sistema di accoppiamento torsionale (40) trasferisce la rotazione al sistema di sblocco (10) per mezzo di un albero rotante (60) comprendente un profilo scanalato (61) che è collegato al sistema di accoppiamento torsionale (40).
4. 4) Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che l’albero rotante (60) comprende almeno un profilo periodico (65) interrotto, che il sistema di sblocco (10) comprende detto almeno un elemento movimentabile assialmente che è almeno un maglio (50) montato con almeno un mezzo elastico (70) del sistema di sblocco (10), dove detto almeno un maglio (50) è montato scorrevolmente in asse con un’asta (20) della porzione inferiore (23) della batteria di aste (20), dove detto almeno un maglio (50) comprendendo almeno una camma (55) che viene guidata da detto profilo periodico (65) in rotazione, in modo tale che detto almeno un maglio (50) è periodicamente atto a comprimere detto almeno un mezzo elastico (70) e a essere spinto da esso lungo l’asse della batteria di aste (20), dove un’asta (20) inferiore a quella dove è montato detto almeno un maglio (50) comprende almeno un elemento incudine (26) atto ad essere percosso da detto almeno un maglio (50).
5. 5) Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto almeno un maglio (50) è un solo maglio (50) che è un cilindro cavo concentrico a detto albero rotante (60), detto un solo maglio (50) comprende detta almeno una camma (55).
6. 6) Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che detto almeno un maglio (50) è una molteplicità di magli (50), ognuno dei quali comprende detta almeno una camma (55), detta molteplicità di magli (50) essendo disposta intorno a detto albero rotante (60).
7. 7) Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto almeno un elemento movimentabile assialmente è almeno un componente mobile (51) tubolare concentrico con detto albero rotante (60), comprende almeno una camma (55) atta a essere guidata da almeno un profilo periodico (65) dell’albero rotante (60), a due estremità assiali di detto almeno un componente mobile (51) sono montati due mezzi elastici (70) atti periodicamente ad essere compressi da detto almeno un componente mobile (51) e a spingere detto almeno un componente mobile (51).
8. 8) Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto almeno un componente mobile (51) comprende almeno una seconda camma (54) montata con una sede (28) di un’asta (20) per trasmettere movimento traslatorio a detta asta (20).
9. 9) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-8, caratterizzato dal fatto che detto almeno un profilo periodico (65) comprende una porzione inferiore ed una porzione superiore ad un livello di altezza più alto rispetto alla porzione inferiore.
10. 10) Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto di comprendere un anello cavo (90) concentrico e solidale con l’albero rotante (60) ed in comunicazione di flusso con il fluido di scavo del pozzo, almeno una camera anulare (93) disposta ad una di due estremità assiali dell’anello cavo (90), , dove detto almeno un elemento movimentabile assialmente è un pistone (94) di detta camera anulare (93), dove detto almeno un pistone (94) è atto periodicamente a comprimere almeno un mezzo elastico (70) e ad essere spinto da esso.
11. 11. Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che detta camera anulare (93) comprende almeno un’apertura passante radiale (196), detto albero rotante (60) comprende almeno un’apertura passante radiale (169) in comunicazione di flusso con il fluido di scavo del pozzo che scorre all’interno dell’albero rotante (60), durante la rotazione dell’albero rotante (60) detta almeno un’apertura passante radiale (169) dell’albero rotante (60) risulta in corrispondenza con detta almeno un’apertura passante (196) della camera anulare (93) essendo atto a far passare il fluido verso detta almeno una camera anulare (93) per movimentare detto almeno un pistone (94).
12. 12) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 11 o 12, caratterizzato dal fatto che detto anello cavo (90) comprende almeno un’apertura passante radiale (91) adatta a far passare il fluido dall’interno dell’asta (20) verso l’esterno (120) dell’asta (20), almeno un’apertura passante assiale (190) in comunicazione di flusso con almeno un’apertura passante assiale (199) di detta almeno una camera anulare (93), dove detta almeno un’apertura passante assiale (190) di detto anello cavo (90) è in comunicazione di flusso con detta almeno un’apertura passante radiale (91) di detto anello cavo (90).
13. 13) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 3-12, caratterizzato dal fatto che detto albero rotante (60) è tubolare e cavo atto a far passare il fluido di scavo del pozzo.
14. 14) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno una camma (951, 601, 602, 600, 603) e almeno un profilo di forma ad ingranaggio o di forma sinusoidale o di forma curvilinea (210, 952, 953, 961), che almeno un elemento movimentabile assialmente del generatore di forzanti assiali (11, 13) è almeno un anello cavo (95, 96) concentrico ad un’asta (20) dove è montato.
15. 15) Sistema di sblocco (10) secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che detto almeno un elemento movimentabile assialmente del generatore di forzanti assiali (11, 13) comprende due anelli cavi (95, 96) concentrici tra loro.
16. 16) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 14 o 15, caratterizzato dal fatto che detto almeno un anello cavo (95, 96) comprende detta almeno una camma (951) e detta porzione superiore (21) della batteria di aste (20) comprende detto almeno un profilo di forma ad ingranaggio o di forma sinusoidale o di forma curvilinea (210).
17. 17) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 14 o 15, caratterizzato dal fatto che detto almeno un anello cavo (95, 96) comprende detto almeno un profilo di forma ad ingranaggio o di forma sinusoidale o di forma curvilinea (952, 953, 961) e detta porzione superiore (21) della batteria di aste (20) comprende detta almeno una camma (601, 602, 600, 603).
18. 18) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1 o 2, caratterizzato dal fatto di comprendere una serie di magneti, che almeno un elemento movimentabile assialmente del generatore di forzanti assiali (11, 13) è almeno un anello cavo (95, 96) concentrico ad un’asta (20) dove è montato, dove detta serie di magneti sono montati con detta porzione inferiore (21) della batteria di aste (20) e/o sono montati con uno di detto almeno un anello cavo (95, 96).
19. 19) Sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-18, caratterizzato dal fatto di comprendere almeno un cuscinetto a spinta (80) montato ad estremità di detto almeno un mezzo elastico (70) del sistema di sblocco (10), dove detto almeno un mezzo elastico (70) è montato con detto almeno un elemento movimentabile assialmente.
20. 20) Procedimento per sbloccare di aste in presa (25) di una batteria di aste (20) di un apparato di perforazione (100) atto a scavare pozzi per estrarre fluidi o fango, dove detta batteria di aste (20) comprende una porzione superiore (21) ed una porzione inferiore (23) comprendente dette aste in presa (25) da parte di un terreno circostante uno scavo di pozzo, detto procedimento comprendente una prima operazione di disconnettere la porzione superiore (21) dalla porzione inferiore (23) della batteria di aste (20) quando vi sono aste in presa (25) per mezzo di un sistema di accoppiamento torsionale (40), dove detto procedimento comprende una seconda operazione di trasferire una potenza al sistema di sblocco (10) per mezzo del sistema di accoppiamento torsionale (40) dopo aver svincolato la porzione superiore (21) dalla porzione inferiore (23) della batteria di aste (20), una terza operazione di generare forzanti assiali per mezzo di almeno un generatore di forzanti assiali (11, 12, 13) di un sistema di sblocco (10) secondo una qualsiasi delle rivendicazioni 1-17, dove detto almeno un generatore di forzanti assiali (11, 12, 13) comprende almeno un elemento movimentabile assialmente (50, 51, 94, 95, 96), detta terza operazione comprende una generazione di almeno una vibrazione da parte di detto almeno un elemento movimentabile assialmente (50, 51, 94, 95, 96), in successione detta terza operazione comprende una propagazione di detta almeno una vibrazione ad aste (20) di un tratto libero dalla presa (24) della porzione inferiore (23) della batteria di aste (20) che è compreso tra il sistema di accoppiamento torsionale (40) e le aste in presa (25), dove le vibrazioni indotte nel tratto libero dalla presa (24) sono comprese in una banda di frequenze indotte (νF) prossime o corrispondenti ad una frequenza di risonanza (ν0) del tratto libero dalla presa (24), in successione detta terza operazione comprende che dette vibrazioni indotte si propagano nelle aste in presa (25) e da qui al terreno circostante.