ITTO20000022A1

ITTO20000022A1 - Procedimento per trivellare una formazione sotterranea mediante l'utilizzo di una punta da perforazione oscillante.

Info

Publication number: ITTO20000022A1
Application number: IT2000TO000022A
Authority: IT
Inventors: Gordon A Tibbitts
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 1999-01-12
Filing date: 2000-01-11
Publication date: 2001-07-11
Also published as: GB2345931A; BE1013805A5; GB2345931B; US6338390B1; IT1319767B1; GB9930845D0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo:

"Procedimento per trivellare una formazione sotterranea mediante l'utilizzo di una punta da perforazione oscillante".

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce in generale a procedimenti per trivellare formazioni sotterranee utilizzando scalpelli a lame di tipo rotativo e, più in particolare, a procedimenti di questo tipo che utilizzano una punta da perforazione oscillante per una rimozione più efficace di detriti della formazione da regioni intorno alla punta da perforazione utilizzando fluido di perforazione.

TECNICA DI SFONDO

Scalpelli rotativi a lame ad elementi fresanti fissi sono stati utilizzati nella trivellazione sotterranea da molti decenni con varie misure, forme e configurazioni di diamanti naturali e sintetici utilizzati su corone di scalpelli a lame quali elementi taglienti. Punte da perforazione rotative del tipo a lame comprendono tipicamente un corpo dello scalpello avente un gambo destinato al collegamento ad una batteria di perforazione ed un canale interno destinato ad alimentare fluido di perforazione alla faccia dello scalpello attraverso ugelli o altre aperture. Scalpelli a lame possono essere realizzati per fusione e/o Un tipo di scalpello à lame comprende elementi fresanti di sinterizzato di diamante policristallino ("polycrystalline diamond compact" - PDC) costituiti tipicamente da una piastrina di diamante (normalmente di forma circolare, semicircolare o a lapide) che presenta una faccia di taglio generalmente piana. Uno spigolo di taglio (talvolta smussato o tagliato a smusso) è formato su un lato della faccia di taglio che, durante la perforazione, è almeno parzialmente annegata nella formazione in modo che la formazione impatti su almeno una porzione della faccia di taglio. Con la rotazione dello scalpello, la faccia di taglio entra in contatto con la formazione ed uh truciolo di materiale della formazione si stacca e scorre sulla superficie della faccia di taglio. Quando lo scalpello sta funzionando correttamente, il truciolo si stacca dalla formazione ed è trasportato fuori dal foro di trivellazione attraverso il fluido di perforazione in circolazione. Un altro truciolo inizia quindi a formarsi in vicinanza dello spigolo di taglio, scorre lungo la faccia di taglio dell’elemento tagliente, e si stacca in un modo simile. Tale azione che avviene in corrispondenza di ciascun elemento tagliente sullo scalpello stacca materiale della formazione sull'intero diametro esterno dello scalpello, e fa quindi in modo che il foro di trivellazione diventi progressivamente più profondo.

In alcune formazioni sotterranee, elementi taglienti PDC sono molti efficaci nel taglio della formazione mentre lo scalpello a lame ruota e lo spigolo di taglio dell'elemento tagliente si impegna con la formazione. Tuttavia, in alcune formazioni che presentano un comportamento plastico, come schisti profondi ad alta pressurizzazione, "mudstones", "siltstones" (siltiti), alcuni calcari ed altre formazioni duttili, i trucioli della formazione hanno una marcata tendenza ad aderire alla superficie di attacco del corpo dello scalpello e alla faccia di caglio dell’elemento tagliente.

Quando i trucioli della formazione aderiscono agli elementi taglienti, ai percorsi di fluido o alle scanalature di scarico della punta da perforazione, la massa accumulata di trucioli ostacola il flusso di fluido di perforazione verso gli elementi fresanti ed ostacola il flusso attraverso i percorsi di fluido e le scanalature di scarico con la conseguenza di una riduzione dell'efficienza di raffreddamento del fluido di perforazione. Inoltre, l’aderenza di trucioli della formazione ih corrispondenza delle o vicino alle facce di taglio degli elementi taglienti può impedire praticamente lo scorrimento dei trucioli sulla faccia di taglio, con la conseguenza di una efficienza di taglio ridotta.

Quando questi trucioli della formazione aderiscono alla faccia di taglio di un elemento tagliente, essi tendono a raccogliersi ed accumularsi come massa di detriti davanti ed in posizioni adiacenti al punto o alla linea di impegno tra la faccia di taglio dell'elemento tagliente PDC e la formazione, aumentando potenzialmente la sollecitazione effettiva netta della formazione in fase di taglio. L'accumulo di trucioli della formazione allontana l'azione di taglio dallo spigolo dell'elemento tagliente PDC spostandola davanti a tale spigolo, e modifica il meccanismo di rottura e la posizione del fenomeno di taglio per cui il taglio della formazione è in realtà eseguito dalla massa accumulata, che ovviamente è piuttosto arrotondata. Così l'efficienza degli elementi taglienti, e di conseguenza dello stesso scalpello a lame, è drasticamente ridotta.

L'adesione indesiderata di detriti della formazione agli elementi taglienti PDC è stata da lungo tempo riconosciuta come un problema nella tecnica della trivellazione sotterranea. Un certo numero di approcci differenti sono stati tentati per facilitare la rimozione di detriti della formazione dalla faccia di taglio di elementi taglienti PDC. Ad esempio, il brevetto statunitense n. 5.582.258 di Tibbitts ed altri ceduto alla cessionaria della presente invenzione ed incorporato nella presente tramite questo riferimento, comprende un rompitrucioli formato in posizione adiacente allo spigolo di taglio degli elementi taglienti per impartire una deformazione ad un truciolo in formazione mediante flessione e/o torsione del truciolo aumentando così la probabilità che il truciolo si spezzi allontanandosi dalla faccia dello scalpello. Altri approcci per risolvere il problema di rimozione di trucioli della formazione comprendono il brevetto statunitense n. 4.606.418 di Thompson, che descrive elementi taglienti aventi un'apertura nel loro centro che alimenta fluido di perforazione dall'interno della punta da perforazione sulla faccia di taglio per raffreddare la piastrina di diamante e per allontanare detriti della formazione.

Il brevetto statunitense n. 4.852.671 di Southland descrive un elemento tagliente di diamante che ha un passaggio che si estende dalla struttura di supporto dell'elemento tagliente alla porzione all'estremità esternadell'elemento tagliente, che è intagliato nell'area in cui si impegna con la formazione in fase di taglio in modo che il fluido di perforazione da una camera in pressione all'interno dello scalpello possa essere alimentato attraverso la struttura di supporto fino allo spigolo dell'elemento tagliente immediatamente adiacente alla formazione. Il brevetto statunitense n. 4.984.642 di Renard ed altri descrive un elemento tagliente avente una faccia di taglio nervata o scanalata sulla piastrina di diamante per favorire il distacco di trucioli della formazione o, nel caso di una macchina utensile, il distacco di trucioli del materiale lavorato, migliorando il loro allontanamento dalla faccia di taglio. La topografia irregolare della faccia di taglio contribuisce ad evitare l'impastamento o l'intasamento dello scalpello a lame mediante riduzione della superficie effettiva o area di contatto, della faccia di taglio, il che riduce anche la differenza di pressione dei trucioli della formazione in fase di taglio. Il brevetto statunitense n.

5.172.778 di Tibbitts ed altri, ceduto alla cessionaria della presente domanda, utilizza topografie della superficie di taglio nervate, scanalate, a gradino, dentellate, ondulate e aventi altre forme alternative non piane per.permettere e favorire l'accesso di fluido nel foro di trivellazione all'area sulla faccia di taglio dell'elemento tagliente immediatamente adiacente al e sopra il punto di impegno con la formazione. Tale superficie di taglio non piana contribuisce ad equalizzare una differenza di pressione attraverso il truciolo della formazione in fase di taglio e riduce così la forza di taglio che si oppone al movimento del truciolo attraverso la superficie di taglio.

Il brevetto statunitense n. 4.883.132 di Tibbitts, ceduto alla cessionaria della presente domanda, descrive una nuòva forma di una punta da perforazione che prevede grandi cavità tra la faccia della punta e gli elementi taglienti che si impegnano con la formazione. I detriti della formazione che entrano nell'area della cavità non sono così supportati ed è più probabile che si stacchino per il trasporto lungo il foro di trivellazione. Inoltre, l'allontanamento dei trucioli tagliati è facilitato da ugelli diretti da dietro gli elementi taglienti (nel verso di rotazione dello scalpello) in modo che i trucioli siano colpiti in una direzione rivolta in avanti staccandosi immediatamente dopo il loro taglio dalla formazione. Il brevetto statunitense n. 4.913.244 di Trujillo, ceduto alla cessionaria della presente' invenzione, descrive scalpelli che utilizzano grandi elementi fresanti con i quali sono associati getti direzionali di fluido di perforazione che escono da ugelli aventi un orientamento specifico disposti sulla faccia dello scalpello davanti agli elementi taglienti. Il getto di fluido di perforazione è orientato in modo che il getto incida tra la faccia di taglio dell'elemento tagliente ed un truciolo della formazione mentre questo si sta muovendo lungo la faccia di taglio per staccare per sfogliatura il truciolo dall'elemento tagliente portandolo verso il diametro esterno dello scalpello. Analogamente, GB 2.085.945 di Jurgens prevede ugelli che dirigono fluido di perforazione verso gli elementi taglienti per allontanare detriti generati dagli elementi-taglienti.

Il brevetto statunitense n. 5.447.208 di Lund ed altri, ceduto alla cessionaria della presente Invenzione, descrive un elemento tagliente superduro avente una faccia di taglio lucida sostanzialmente piana ad attrito ridotto per ridurre l'adesione del truciolo sulla faccia di taglio. Il brevetto statunitense n. 5.115.873 di Pastusek, ceduto alla cessionaria della presente domanda, descrive ancora un altro modo in cui è possibile allontanare detriti della formazione da un elemento tagliente mediante l'uso di una struttura adiacente alla e/o integrata nella faccia dell'elemento tagliente in modo da dirigere il fluido di perforazione sulla faccia dell'elemento tagliente e dietro il truciolo della formazione mentre si stacca dalla formazione.

.E' stato anche descritto nella tecnica che sistemi di trivellazione che utilizzano energia sonica cicloidale come procedimento di trivellazione producono una azione di taglio altamente efficace sul fondo ed in particolare sulle pareti laterali adiacenti della porzione di fondo del foro del pozzo grazie all'azione di trivellazione cicloidale. Tipicamente, tali sistemi di trivellazione a vibrazione utilizzano oscillatori a massa orbitante per generare energia vibratoria. Tali oscillatori a massa orbitante possono utilizzare rulli orbitanti che sono condotti in rotazione intorno alla parete di anello interno di un involucro, come descritto nel brevetto statunitense n. 4.815.328 di Bodine, o un rotore squilibrato, la cui uscita è trasmessa ad una punta da perforazione, come descritto nel brevetto statunitense n. 4.261.425 di Bodine. Il brevetto statunitense n. 5.562.169 di Barrow descrive una punta da perforazione ad azionamento sonico che utilizza un oscillatore destinato a trasmettere onde di pressione sinusoidali attraverso la batteria di perforazione.

Nessuno degli approcci precedenti a strutture di elementi taglienti e scalpelli ha avuto successo completo nel facilitare il distacco del truciolo dalla faccia dell'elemento tagliente. Inoltre, i tecnici del ramo noteranno che molti degli approcci precedenti richiedono una modifica significativa degli elementi taglienti stessi, della struttura che supporta gli elementi taglienti sulla faccia dello scalpello, e/o dello scalpello stesso. Così, molti degli approcci precedenti al problema richiedono costi significativi che aumentano sostanzialmente il prezzo della punta da perforazione. Inoltre, a causa del posizionamento richiesto dell'elemento fresante su alcuni tipi e misure di scalpelli, molte delle configurazioni secondo la tecnica anteriore per l'allontanamento idraulico dei trucioli non sono adatte per un'applicazione generale. Inoltre, gli scalpelli che utilizzano sistemi di perforazione a vibrazione non affrontano il problema di allontanamento dei trucioli. Di.conseguenza, sarebbe estremamente auspicabile mettere a disposizione dell'industria una soluzione al peggioramento del meccanismo di taglio prodotto dall'adesione dei trucioli, la quale soluzione possa essere economicamente utilizzata in qualsiasi punta da perforazione indipendentemente dalla misura o dal tipo, ed indipendentemente dal tipo di formazione che potrebbe essere incontrato dalla punta da perforazione.

ENUNCIAZIONE DELL'INVENZIONE

In conformità con la presente invenzione, si realizza un dispositivo di trivellazione per attuare un procedimento di trivellazione in cui vengono prodotti trucioli della formazione,con spessori variabili per favorire la rottura dei trucioli della formazione, evitando così l'accumulo di trucioli della formazione vicino al corpo dello scalpello e facilitando l'allontanamento dei trucioli della formazione dalla, faccia dello scalpello. Trucioli della formazione aventi spessori variabili sono prodotti modificando selettivamente la misura in cui gli elementi taglienti dello scalpello entrano in contatto con, e tagliano la formazione. Una modifica selettiva della misura in cui elementi taglienti entrano in contatto con la formazione è ottenuta nella presente invenzione modificando sostanzialmente il movimento assiale e/o. di rotazione/torsionale della punta da perforazione, di porzioni della punta da perforazione o degli elementi taglienti fissati alla punta da perforazione.

La presente invenzione fornisce un dispositivo per trivèllare una formazione sotterranea che utilizza, soltanto a titolo di esempio, uno scalpello a lame di tipo rotativo comprendente un corpo dello scalpello avente una molteplicità di lame estendentisi longitudinalmente, in cui lame adiacenti definiscono percorsi di fluido con scanalature di scarico comunicanti tra loro. Una molteplicità di elementi taglienti sono fissati alle lame, e ciascun elemento tagliente comprende una faccia di taglio orientata verso un percorso di fluido. Durante la rotazione della punta da perforazione o scalpello in una formazione sotterranea, trucioli della formazione tagliati dagli elementi taglienti scorrono attraverso gli elementi taglienti, entrando nei percorsi di fluido e passando attraverso le scanalature di scarico. I trucioli della formazione sono quindi scaricati nella corona del foro di trivellazione.

In conformità con i procedimenti di trivellazione secondo la presente invenzione, il movimento della batteria di perforazione, del corpo dello scalpello o degli elementi taglienti è modificato in modo tale da introdurre punti deboli nei trucioli della formazione mentre essi sono tagliati dalla formazione. Ossia, si introducono spessori variabili in ciascun truciolo della formazione mentre viene tagliato, facilitando così una rottura preferenziale del truciolo. In una forma di attuazione, lo scalpello è strutturato in modo da oscillare torsionalmente mentre ruota per produrre sezioni alternate relativamente più spesse e più sottili del truciolo in modo che ciascuna porzione più spessa del truciolo sia più soggetta a staccarsi dal resto del truciolo lungo le porzioni più sottili del truciolo a causa della forza del fluido di perforazione che entra in contatto con il truciolo. I trucioli della formazione spezzati permettono il loro allontanamento dal corpo dello scalpello e dal foro di trivellazione. L'oscillazione può essere ottenuta, ad esempio, facendo vibrare un gruppo vicino alla punta o il gambo della punta utilizzando, ad esempio, masse rotanti squilibrate o un motore oscillante avente un rotore squilibrato. Inoltre, tali oscillazioni torsionali possono essere prodotte in superficie utilizzando un innesto a slittamento in un gruppo vicino alla punta, in corrispondenza del gruppo di comando superiore, o in associazione con la tavola rotante. Un freno pulsante sulla parete del foro, che si impegna e si separa ciclicamente dalla parete del foro del pozzo, o un gruppo vicino alla punta avente un dispositivo di trasmissione di rotazione che inserisce e disinserisce ciclicamente la punta da perforazione, può anche far oscillare la velocità di rotazione della punta da perforazione rotante . In formazioni più dure, un getto a cavitazione che crea un flusso turbolento irregolare di fluido di perforazione intorno allo scalpello, la cui direzione di flusso oscilla, può provocare una vibrazione e quindi può provocare una oscillazione angolare dello scalpello rispetto al foro del pozzo. Infine, una punta da perforazione avente elementi taglienti che oscillano separatamente, con movimento oscillante indotto dall'aumento e dalla riduzione della pressione del fluido di perforazione verso gli elementi taglienti, può essere utilizzata per ottenere l'oscillazione torsionale desiderata.

In un'altra forma di attuazione dell'invenzione, lo scalpello è fatto oscillare verticalmente rispetto all'asse longitudinale dello scalpello in modo che il carico sullo scalpello di perforazione sia ciclicamente aumentato e ridotto per provocare tagli alternati più profondi e relativamente meno profondi nella formazione, variando cosi lo spessore dei trucioli della formazione generati dagli elementi taglienti. Tali oscillazioni verticali possono essere prodotte variando il peso sullo scalpello ("weight on bit" - WOB) in corrispondenza del gruppo di comando superiore. Inoltre, oscillazioni verticali possono essere prodotte utilizzando un impulso di fluido per creare ciclicamente pressioni idrostatiche alternate superiori éd inferiori nello scalpello provocando gradi variabili di contatto con la formazione. Ciò può essere ottenuto utilizzando un gruppo di valvola e getto di fluido su un gruppo vicino alla punta per "far pulsare" lo scalpello di perforazione verticalmente o secondo un certo angolo, oppure utilizzando una valvola ed un gruppo a stantuffo nello o sopra lo scalpello di perforazione per far variare ciclicamente la profondità di taglio ("depth of cut" - DOC) dello scalpello di perforazione nella formazione. Inoltre, uno scalpello di perforazione che è fissato elasticamente alla batteria.di perforazione, ad esempio mediante un gruppo di scalpello sollecitato elasticamente o un gruppo di scalpello a stantuffo che può far oscillare verticalmente lo scalpello rispetto al suo asse longitudinale, può variare ciclicamente la profondità di taglio dello scalpello nel fondo del foro di trivellazione per produrre detriti della formazione aventi spessori differenti. L'oscillazione verticale negli elementi taglienti può anche essere prodotta strutturando uno scalpello avente lame regolabili.

Secondo ancora un'altra forma di attuazione dell'invenzione, una oscillazione sia verticale sia torsionale può essere applicata allo scalpello di perforazione combinando dispositivi che producono una oscillazione verticale con quelli che producono una oscillazione torsionale. Analogamente, è possibile produrre una oscillazione dello scalpello di perforazione che non è né completamente torsionale né completamente verticale, ma secondo un certo angolo rispetto all'asse longitudinale dello scalpello di perforazione, combinando dispositivi descritti nella presente o mediante funzionamento di un unico dispositivo, come un impulso di fluido, secondo un certo angolo rispetto all'asse longitudinale dello scalpello di perforazione.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

Nei disegni, che illustrano quella che è attualmente considerata la forma migliore per l'attuazione dell'invenzione:

la figura 1 rappresenta una vista in elevazione di uno scalpello di perforazione di tipo rotativo in conformità con la presente invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista parziale in sezione trasversale di un truciolo della formazione in fase di taglio mediante un elemento tagliente su uno scalpello di perforazione utilizzando un procedimento di trivellazione secondo la tecnica anteriore;

la figura 3 rappresenta una vista parziale in sezione trasversale di un truciolo della formazione in fase di taglio mediante un elemento tagliente su uno scalpello di perforazione che utilizza una prima forma di attuazione di un procedimento di trivellazione in conformità con la presente invenzione;

la figura 4 rappresenta una vista parziale in sezione trasversale di un truciolo della formazione in fase di taglio mediante un elemento tagliente su uno scalpello di perforazione che utilizza una seconda forma di attuazione di un procedimento di trivellazione in conformità con la presente invenzione;

la figura 5 rappresenta una vista in elevazione di un dispositivo di trivellazione esemplificativo avente un meccanismo motorizzato per applicare un movimento verticale alla batteria di perforazione per ottenere una formazione modificata dei trucioli in conformità con la presente invenzione;

la figura 6 rappresenta una vista in elevazione ed in. sezione parziale di una seconda forma di attuazione di uno scalpello di perforazione di tipo rotativo in conformità con la presente invenzione;

la figura 7 rappresenta una vista in elevazione ed in sezione parziale di una terza fonia di attuazione di uno scalpello di perforazione di tipo rotativo in conformità con la presente invenzione;

la figura 8 rappresenta una vista in elevazione ed in sezione parziale di una quarta forma di attuazione di uno scalpello di perforazione di tipo rotativo in conformità con la presente invenzione;

la figura 9 rappresenta una vista in elevazione ed in sezione parziale di una quinta forma di attuazione di uno scalpello di perforazione in conformità con la presente invenzione;

la figura 10 rappresenta una vista in elevazione ed in sezione parziale di una sesta forma di attuazione della presente invenzione strutturata in modo da applicare una oscillazione verticale allo scalpello di perforazione;

la figura 11 rappresenta una vista in elevazione ed in sezione parziale di una settima forma di attuazione della presente invenzione strutturata in modo da generare un movimento negli elementi taglienti rispetto allo scalpello di perforazione;

la figura 12 rappresenta una vista in elevazione ed in sezione parziale di una ottava forma di attuazione della presente invenzione strutturata in modo da generare un'oscillazione torsionale nello scalpello,di perforazione;

- la figura 13 rappresenta una vista parziale in sezione trasversale di una lama di uno scalpello di perforazione che illustra una nona forma di attuazione della presente invenzione strutturata in modo da generare un movimento negli elementi taglienti;

la figura 14 rappresenta una vista parziale in sezione longitudinale di metà di uno scalpello di perforazione che illustra una decima forma di attuazione della presente invenzione strutturata ancora in modo da generare un movimento negli elementi taglienti; e

la figura 15 rappresenta una vista in elevazione ed in sezione parziale di una undicesima forma di attuazione della presente invenzione strutturata ancora in modo da generare un movimento negli elementi taglienti.

FORME MIGLIORI PER L’ATTUAZIONE DELL'INVENZIONE

Un tipico scalpello di perforazione di tipo rotativo 10, come illustrato nella figura 1, comprende un corpo dello scalpello 12, fissato in corrispondenza della sua estremità prossimale 16 ad un organo di gruppo vicino alla punta 14, ed una corona dello scalpello 18 disposta all'estremità distale 20 dello scalpello di perforazione 10. La corona dello scalpello 18 comprende una molteplicità di lame 22 esténdentisi longitudinalmente, con un passaggio di fluido 23 posizionato tra ciascuna coppia di lame adiacenti 22. Ciascun passaggio di fluido 23 ha una scanalatura di scarico comunicante 24 che è anch'essa posizionata tra lame adiacenti 22. Lungo ciascuna lama 22, in posizione vicino all'estremità distale 20 dello scalpello 10, una molteplicità di elementi taglienti 25 sono fissati al bordo di attacco 27 di ciascuna lama 22 ed orientati in modo da tagliare una formazione sotterranea durante la rotazione dello scalpello 10. Ciascun passaggio di fluido 23 è delimitato in modo specifico da una prima parete laterale 26, da una seconda parete laterale 28 e dà un fondo 30. La prima parete laterale 26 forma una superficie adiacente alla faccia di taglio 29 di ciascun elemento tagliente 25.

Nella perforazione tradizionale, mentre trucioli della formazione sono tagliati dagli elementi taglienti 25, i trucioli scorrono sulla faccia di taglio 29 di ciascun elemento tagliente 25, attraversano la parete laterale 26 adiacente agli elementi taglienti 25 ed entrano nel rispettivo passaggio di fluido 23. In condizioni ideali, il fluido di perforazione diretto attraverso il passaggio di fluido 23 allontana i trucioli dagli elementi taglienti 25 e fornisce facce di taglio sostanzialmente pulite 29 durante la perforazione. In alcune situazioni, ad esempio nella perforazione di formazioni che presentano caratteristiche plastiche, i trucioli della formazione possono tendere ad aderire o incollarsi alla faccia di taglio 29 degli elementi taglienti 25 e alla parete laterale adiacente 26 del passaggio di fluido 23. Di conseguenza, il fluido di perforazione che passa attraverso il passaggio di fluido 23 può non sollevare in modo adeguato i trucioli della formazione dalla parete laterale 26 per allontanarli dallo scalpello 10.

Come è illustrato nella figura 2, un tipico procedimento di trivellazione in una formazione sotterranea 40 utilizza sia una rotazione dello scalpello 10 sia il peso sulla punta ("weight on bit" -W0B) per spingere l'elemento tagliente 25 nella formazione 40. La rotazione dello scalpello di perforazione 10 prosegue tipicamente sostanzialmente.alla stessa, velocità durante la trivellazione della formazione 40. In molte formazioni plastiche, come gli schisti profondi o fortemente pressurizzati, "mudstones", "siltstones", alcuni calcari ed altre formazioni duttili, un truciolo della formazione 42 tagliato dall’elemento tagliente 25 può in realtà essere un truciolo allungato sostanzialmente cedevole 42 che scorrerà effettivamente sopra la faccia di taglio 29 ed aderirà alla parete laterale 26 del passaggio di fluido 23. Mentre la formazione 40 viene tagliata, i trucioli cedevoli 42 tagliati dall'elemento tagliente 25 possono accumularsi nel passaggio di fluido 23, ed infine accumularsi sulla faccia di taglio 29 dell'elemento tagliente 25, impastando praticamente lo scalpello di perforazione 10 ed impedendo che esso trivelli in modo efficiente la formazione 40.

Per superare tali problemi come descritto in procedimenti di trivellazione tradizionali, lo scalpello di perforazione 10, e quindi gli elementi taglienti 25, sono fatti oscillare nella presente invenzione in modo da creare un truciolo 50 della formazione che ha porzioni relativamente spesse 52 e porzioni relativamente sottili 54, come è illustrato nella figura 3. In un primo procedimento di trivellazione in conformità con la presente invenzione, illustrato nella figura 3, lo scalpello di perforazione 10 e gli elementi taglienti 25 sono fatti oscillare angolarmente e/o torsionalmente in modo da creare un truciolo della formazione avente porzioni spesse 52 e porzioni sottili 54. Quando la porzione sottile 54 si estende sopra la faccia di taglio 29 dell'elemento tagliente, la porzione spessa 52 rimane sostanzialmente non supportata in modo che il fluido di perforazione in contatto con la porzione spessa iniziale 52 possa staccarla dalla porzione spessa immediatamente seguente 52 lungo la porzione sottile 54 che le collega. Così il truciolo 50 è spezzato in sezioni più piccole prima di poter aderire alla, ed accumularsi sulla parete laterale 26 del passaggio di fluido 23 o sulla faccia di taglio 29. La figura 3 illustra un truciolo 50 della formazione avente una porzione spessa 52 di lunghezza longitudinale sostanziale rispetto alla dimensione della faccia di taglio 29 dell'elemento tagliente 25. Vale la pena notare che l'aumento della frequenza delle oscillazioni fa sì che la formazione 40 sia tagliata in modo da polverizzare i trucioli della formazione in modo che essi possano essere allontanati dal fluido di perforazione.

In alcune operazioni di trivellazione, si incontrano vari tipi differenti di formazioni, variabili da formazioni relativamente dure a formazioni relativamente cedevoli. La velocità di penetrazione dello scalpello 10 nella formazione può essere tipicamente più lenta attraverso formazioni dure e più rapida attraverso formazioni più morbide. Conoscendo la cedevolezza della formazione 40 in ogni dato istante, le varie porzioni spesse 52 e porzioni sottili 54 del truciolo 50 della formazione possono essere sostanzialmente previste per un dato WOB ed una data velocità di rotazione. Di conseguenza, quando si incontra una formazione 40 in cui l’impastamento dello scalpello 10 deve essere preso in considerazione (ossia l'adesione dei trucioli della formazione 50 agli elementi taglienti 25 e al corpo dello scalpello 12), lo scalpello 10 può essere selettivamente fatto oscillare in modo da produrre un profilo desiderato del truciolo 50 della formazione, e quando lo scalpello 10 raggiunge una formazione più dura, la frequenza, di oscillazione può essere ridotta o eliminata come necessario. Così, la frequenza di oscillazione può essere regolata per ottimizzare la produzione del truciolo per ciascuno dei diversi tipi di formazione.

Nella figura 4, è illustrato un secondo procedimento in conformità con la presente invenzione. In questo procedimento, un truciolo 50 della formazione avente porzioni relativamente spesse 52 e porzioni relativamente sottili 54 è generato dall'elemento tagliente 25 in condizioni in cui la forza normale, o WOB, che spinge assialmente lo scalpello 10 nella formazione è variata ciclicamente. Di conseguenza, l'elemento tagliente 25 si muove verticalmente, o longitudinalmente, rispetto alla formazione 40, in un modo ciclico, tagliando una profondità D1 tale da produrre le porzioni spesse 52 del truciolo 50 della formazione ed una profondità D2 tale da produrre le porzioni sottili 54 del truciolo 50 della formazione. In un modo simile a quello illustrato nella figura 3, le porzioni spesse 52 si separeranno dal resto del truciolo 50 della formazione in modo relativamente facile e si spezzeranno in sequenza lungo le porzioni sottili intermedie 54.

Il movimento oscillante degli elementi taglienti, dello scalpello di perforazione o della batteria di perforazione nella presente invenzione per produrre il profilo desiderato di trucioli della formazione (ossia porzioni alternate spesse e sottili) può essere ottenuto in diversi modi. La figura 5, che illustra schematicamente un gruppo di trivellazione di una formazione, presenta una batteria di perforazione 60 posizionata in un foro di trivellazione 62 come lo sarebbe durante un'operazione di trivellazione. All'estremità terminale inferiore della batteria di perforazione 60 vi è uno scalpello di perforazione 10 posizionato in modo da tagliare la formazione. La batteria di perforazione 40 è collegata operativamente ad un’unità di comando in rotazione 64 che applica un.movimento di rotazione alla batteria di perforazione 60 e quindi allo scalpello di perforazione 10. L 'oscillazione assiale dello scalpello di perforazione 10 per.produrre trucioli 50 della formazione come è illustrato nella figura 4 può essere ottenuta applicando un'oscillazione o movimento assiale nella batteria di perforazione 60. Tale oscillazione assiale può essere indotta, ad esemplo, fissando l'unità di comando in rotazione 64 ad un supporto 66 utilizzando un meccanismo elastico 68 {ad esempio molle) che permette che la batteria di perforazione 60 oscilli ciclicamente in una direzione verticale 70. L'oscillazione verticale applicata alla batteria di perforazione 60 è trasmessa allo scalpello di perforazione 10, facendo in modo che lo scalpello di perforazione 10, e quindi gli elementi taglienti, entrino in contatto con la formazione a profondità variabili in modo da produrre un truciolo 50 della formazione come è illustrato nella figura 4. L'oscillazione della batteria di perforazione 60 può anche essere ottenuta in un modo simile variando ciclicamente il WOB applicato alla batteria di perforazione sopra il terreno.

L'oscillazione verticale necessaria per produrre i trucioli 50 della formazione illustrati nella figura 4 può anche essere ottenuta applicando un'oscillazione nello scalpello di perforazione 10. E' possibile utilizzare un certo numero di meccanismi per ottenere una oscillazione nello scalpello di perforazione 10, ed un campione rappresentativo di tali meccanismi è illustrato nelle figure 6-10. Nel gruppo illustrato nella figura 6, ad esempio, lo scalpello di perforazione 10 è fissato ad un gruppo vicino alla punta 76 che contiene un meccanismo a molla 78 per provocare un movimento oscillante nello scalpello di perforazione 10 nella direzione della freccia 70. Lo scalpello di perforazione IO è fissato al gruppo vicino alla punta 76 mediante qualsiasi struttura tradizionale, ad esempio mediante fissaggio del perno filettato 80 dello scalpello di perforazione 10 in un manicotto 82 a filettatura corrispondente estendentesi dal gruppo vicino alla punta 76.

Il meccanismo a molla 78 può comprendere un gambo 83 che è posizionato in modo scorrevole attraverso un'apertura 84 ricavata nel fondo di un involucro di ritenuta 86 del gruppo vicino alla punta 76. L'involucro di ritenuta 86 è a sua volta fissato ad un involucro superiore 88 del gruppo vicino alla punta 76. L'involucro di ritenuta 86 e l'involucro superiore 88 possono essere uniti, ad esempio, in corrispondenza di un giunto 89 mediante una saldatura, benché sia possibile utilizzare altre forme di fissaggio. L'involucro di ritenuta 86 può essere preferibilmente provvisto di almeno una sede per chiavetta 90 estendentesi intorno all'apertura 84 dell'involucro di ritenuta 86, nella quale può essere posizionata una nervatura 92 sporgente dal gambo 83. Il posizionamento della nervatura 92 nella sede per chiavetta 90 impedisce che il gambo 83 ruoti rispetto all'involucro di ritenuta 86 durante operazioni normali di trivellazione. Tuttavia, l'eliminazione della sede per chiavetta 90 può formare un innesto a slittamento tra un organo superiore 94 del meccanismo a molla 78 ed il gambo 83, permettendo così anche un movimento torsionale nello scalpello di perforazione 10.

L'organo superiore 94 è dimensionato in modo da essere trattenuto all'interno dell'involucro di ritenuta 86 ed è fissato all'involucro superiore 88 del gruppo vicino alla punta 76. Come è illustrato, l'organo superiore 94 del meccanismo a molla 78 può essere formato separatamente e fissato all'involucro superiore 88 ad esempio mediante una saldatura in corrispondenza di un'interfaccia di contatto 96 tra l'organo superiore 94 e l'involucro superiore 88. E' tuttavia possibile utilizzare altri mezzi di fissaggio ugualmente adatti. Alternativamente l'involucro superiore 88 e l'organo superiore 94 possono essere realizzati integralmente in un solo pezzo. L'organo superiore 94 è configurato con un canale di fluido 100 disposto in posizione centrale che comunica con un canale di fluido 102 del gruppo vicino alla punta 76. Il gambo 83 è anche configurato con un canale di fluido 104 che è in comunicazione di fluido con il canale di fluido 100 dell'organo superiore 94 per alimentare fluido di perforazione allo scalpello di perforazione 10. L'organo superiore 94 è strutturato con un collare 106 che è posizionato in modo scorrevole entro il canale di fluido 104 del gambo 83 per impedire che il fluido entri nel meccanismo a molla 78. E' possibile utilizzare vantaggiosamente una struttura diversa da un collare 106 per ottenere una tenuta elastica tra l'organo superiore 94 ed il gambo 83.

L'organo superiore 94 è configurato con una flangia 108 che è dimensionata in modo da essere ricevuta con precisione nell'involucro di ritenuta 86. La flangia 108 è strutturata in modo da trattenere un 0-ring 109 intorno alla sua circonferenza per formare una tenuta tra l'organo superiore 94 e l'involucro di ritenuta 86. Analogamente, il gambo 83 è configurato con una flangia 110 che è ricevuta con precisione ma in modo scorrevole nell'involucro di ritenuta 86 e che è posizionata in modo da entrare in contatto con uno spallamento interno 112 dell'involucro di ritenuta 86. La flangia 110 è anche strutturata in modo da trattenere un 0-ring 111 intorno alla sua circonferenza per formare una tenuta tra il gambo 83 e l'involucro di ritenuta 86. Uno spazio anulare 114 è formato tra la flangia 108 dell'organo superiore 94 e la flangia 110 del gambo 83, ed una molla 116 è posizionata intorno all'organo superiore 94 ed al gambo 83 entro lo spazio anulare 114. La molla 116 ha un elevato grado di rigidezza che, nella condizione non di trivellazione, mantiene distanziato l'organo superiore 94 dal gambo 83, formando così tra loro uno spazio 118. E’ possibile utilizzare altri organi elastici, come un pattino di gomma disposto entro lo spazio 118 formato tra l'organo superiore 94 ed il gambo 83, per mantenere elasticamente l'organo superiore 94 in relazione di spaziatura rispetto al gambo 83.

Nel funzionamento, il gambo 83 è mantenuto ad una certa distanza dall'organo superiore 94 dalla rigidezza della molla 116. Tuttavia, con un aumento ciclico del WOB applicato alla batteria di perforazione o al gruppo vicino alla punta 76, la molla 116 si comprime leggermente, permettendo così che il gambo 83 si muova per scorrimento verso l'organo superiore 94, e lo spazio 118 tra loro si riduca. Così, lo scalpello di perforazione 10 può essere fatto oscillare in una direzione assiale 70. Poiché vi è una vibrazione intrinseca dello scalpello di perforazione 10 durante la trivellazione, le forze associate faciliteranno l'oscillazione dello scalpello di perforazione 10. Di conseguenza, lo scalpello di perforazione 10 può oscillare assialmente rispetto all'involucro superiore 88, e quindi alla batteria di perforazione, con la conseguenza della produzione di un truciolo 50 della formazione avente porzioni relativamente spesse 52 e porzioni relativamente sottili 54 come è illustrato nella figura 4. Un manicotto elastico .120 posizionato intorno al gambo 83 ed al perno 80 dello scalpello di perforazione 10 permette che lo scalpello di perforazione 10 si muova assialmente impedendo che i detriti entrino in contatto con il gambo 83.

In una seconda forma di attuazione di uno scalpello di perforazione 10 strutturato in modo da oscillare assialmente, illustrata nella figura 7, lo scalpello di perforazione 10 può essere fissato ad un gruppo vicino alla punta 76 che è strutturato in modo da contenere un tipo alternativo di meccanismo a molla 124. Il gruppo vicino alla punta 76 può essere strutturato con un involucro di ritenuta 126 dimensionato in modo da ricevere nel suo interno il meccanismo a molla 124. L'involucro di ritenuta 126 è fissato ad un involucro superiore 127 del gruppo vicino alla punta 76. Il meccanismo a molla 124 in questa forma di attuazione comprende un corpo 128 posizionato entro l'involucro di ritenuta 126 ed un gambo 130 estendentesi dal corpo 128 attraverso un'apertura centrale 132 dell'involucro di ritenuta 126 attraverso la quale il gambo 130 è ricevuto in modo scorrevole. L'Involucro di ritenuta 126 può essere provvisto di almeno una sede per chiavetta 131 che è dimensionata in modo da ricevere una nervatura corrispondente 133 formata sul gambo 130 del meccanismo a molla 124. La nervatura 133 è scorrevole verticalmente entro la sede per chiavetta 131 in modo da permettere che il meccanismo a molla 124 applichi un'oscillazione assiale allo scalpello di perforazione 10, ma impedisce una rotazione dello scalpello di perforazione 10 rispetto al gruppo vicino alla punta 76 durante operazioni di trivellazione.

Il corpo 128 del meccanismo a molla 124 è configurato con una flangia 134 che è dimensionata in modo da inserirsi circonferenzialmente con precisione entro l'involucro di ritenuta 126. La flangia 134 è strutturata in modo da ricevere un O-ring 136 che mantiene una tenuta tra l'involucro di ritenuta 126 e la flangia 134 del meccanismo a molla 124. Il corpo 128 è anche provvisto di una porzione adiacente alla flangia 134che haunasuperficie perimetrale esterna 135 che ha una dimensione circonferenziale minore della dimensione circonferenziale della flangia 134, formando così uno spazio anulare 138 intorno al corpo 128. Una molla rigida 140 è posizionata entro lo spazio anulare 138 ed intorno al corpo 128 del meccanismo a molla 124.

Il corpo 128 ed il gambo 130 del meccanismo a molla 124 sono configurati con un canale di fluido 142 che riceve fluido di perforazione che giunge da un canale di fluido 144 del gruppo vicino alla punta 76 ed alimenta il fluido di perforazione allo scalpello di perforazione 10. Il corpo 128 è·anche dimensionato in modo da formare un gioco 146 tra la superficie di fondo 147 dell’involucro superiore 127 del gruppo vicino alla punta 76 e la superficie superiore 148 del corpo 128. Il corpo 128 è anche dimensionato in modo che, quando non sta avvenendo la trivellazione, la molla rigida 140 mantenga il corpo 128 del meccanismo a molla 124 in relazione di spaziatura rispetto allo spallamento interno 149 dell'involucro di ritenuta 126. Durante operazioni di trivellazione, il fluido di perforazione che scorre attraverso il canale di fluido 144 del gruppo vicino alla punta 76 riempie il gioco 146 e scorre attraverso il canale di fluido 142 del meccanismo a molla 124. Benché un certo livello di pressione idrostatica si verifichi a causa del flusso di fluido di perforazione, la molla 140 è normalmente sufficientemente rigida per mantenere il corpo 128 ad una distanza di spaziatura dallo spallamento interno 149 dell'involucro di ritenuta 126. Tuttavia, un'oscillazione verticale dello scalpello di perforazione 10 può essere prodotta aumentando e diminuendo selettivamente ed in modo alternato il flusso di fluido di perforazione attraverso il canale di fluido 144 generando così un'azione pulsante, o oscillazione assiale, nello scalpello di perforazione 10. Un manicotto elastico 145 può essere posizionato intorno al gambo 130 del meccanismo a molla 124 per evitare che fluido e detriti entrino in contatto con il gambo 130.

In una terza forma di attuazione illustrata nella figura 8, la pressione idrostatica fornita dal fluido di perforazione che passa attraverso il gruppo vicino alla punta 76 è utilizzata per produrre un'oscillazione assiale nello scalpello di perforazione 10 utilizzando un meccanismo di rilascio di pressione 150. Il meccanismo di rilascio di pressione 150 è alloggiato entro il gruppo vicino alla punta 76 e comprende una porzione di gambo 152 ricevuta in modo scorrevole entro un'apertura 154 formata nel fondo di un involucro di ritenuta 156 del gruppo vicino alla punta 76. L'involucro di ritenuta 156 è fissato ad un involucro superiore 158 del gruppo vicino alla punta 76. L'involucro di ritenuta 156 è provvisto di almeno una sede per chiavetta 160 che si estende assialmente verso l'esterno dall'apertura 154 ed è dimensionata in modo da ricevere a scorrimento una nervatura 162 formata nella porzione di gambo 152. La nervatura 162 è in grado di muoversi verticalmente entro la sede per chiavetta 160 mentre la porzione di gambo 152 oscilla, ma la nervatura 162 e la sede per chiavetta 160 impediscono la rotazione della porzione di gambo 152 rispetto al gruppo vicino alla punta 76. Un manicotto elastico 163 può essere posizionato intorno alla porzione di gambo 152 per mantenere lontani fluido e detriti dall'apertura 154 dell'involucro di ritenuta 156.

Il meccanismo di rilascio di pressione 150 comprende un otturatore 164 che è fissato alla porzione di gambo 152. L'otturatore 164 comprende una porzione a pistone 166, la cui dimensione circonferenziale permette che l'otturatore 164 si inserisca con precisione ed in modo scorrevole entro l’involucro di ritenuta 156 del gruppo vicino alla punta 76. L'otturatore 164 è anche strutturato con una bocca cava rivolta verso l'alto 168, che è in allineamento assiale con il canale di fluido 170 dell'invòlucro superiore 158 del gruppo vicino alla punta 76, ed è posizionata in modo da essere ricevuta a scorrimento nel canale di fluido 170. La bocca cava 168 è dimensionata circonferenzialmente in modo da lasciare uno spazio anulare 172 tra la bocca cava 168 ed il canale di fluido 170 per il movimento del fluido di perforazione attraverso tale spazio. La bocca cava 168 delimita un.canale di fluido 174 che è posizionato in modo da ricevere fluido di perforazione dal canale di fluido 170 dell'involucro superiore 158 .del gruppo vicino alla punta 76 ed è in comunicazione di fluido con un canale di fluido 176 formato nella porzione a pistone 166 ed un canale di fluido 178 formato attraverso la porzione di gambo 152. Così, il fluido di perforazione può passare attraverso la serie di canali di fluido 170, 174, 176, 178 allineati assialmente per alimentare fluido allo scalpello di perforazione 10 ed è- in grado di passare attraverso lo spazio anulare 172 formato intorno alla bocca cava 168 riempiendo una camera 180 delimitata dall'involucro di ritenuta 156, dall’involucro superiore 158 e dall'otturatore 164.

Durante il funzionamento, quando il fluido di perforazione passa attraverso la batterla di perforazione ed attraverso il gruppo vicino alla punta 76, la maggior parte del fluido di perforazione passa attraverso la bocca cava 168 raggiungendo lo scalpello di perforazione 10 mentre una parte secondaria del fluido di perforazione passa attraverso lo spazio anulare 172 riempiendo la camera 180 con fluido di perforazione. Quando la camera si riempie e la pressione nella camera 180 aumenta, l'otturatore 164 è spinto verso il basso, il che fa anche in modo che la porzione di gambo 152 sia spinta verso il basso. Almeno una apertura 182 formata nell'involucro di ritenuta 156 forma una apertura attraverso la quale il fluido di perforazione può uscire quando l'otturatore 164 è spinto verso il basso in misura sufficiente per permettere che la porzione a pistone 166 dell'otturatore 164 liberi l'apertura 182. Così, quando una pressione sufficiente si accumula entro la camera, l'otturatore 164 è fatto muovere verso il basso in misura sufficiente per permettere l'uscita del fluido di perforazione dalla camera 180 ed il rilascio della pressione facendo in modo che l'otturatore 164 si muova di nuovo assialmente verso l'alto finché una pressione sufficiente non si accumula di nuovo nella camera 180 per produrre un rilascio del fluido di perforazione dalla camera 180. Si genera un livello sufficiente di accumulo e rilascio di pressione per realizzare una oscillazione dello scalpello di perforazione 10 in modo da produrre un taglio della formazione come è illustrato nella figura 4.

In una quarta forma di attuazione illustrata nella figura 9, l'oscillazione assiale dello scalpello di perforazione 10 è indótta mediante l'uso di un meccanismo di oscillazione 186 che utilizza la pressione del fluido di perforazione che passa attraverso la batteria di perforazione per provocare una vibrazione o oscillazione dello scalpello di perforazione 10 nella direzione della freccia 70. Il meccanismo di oscillazione 186 può essere qualsiasi dispositivo adatto che è in grado di operare in modo da applicare un'oscillazione allo scalpello di perforazione 10 rispetto alla batteria di perforazione o, come illustrato, rispetto ad un gruppo vicino alla punta 76. A titolo di esempio, un dispositivo di questo tipo può essere una valvola di oscillazione 188 posizionata entro il canale di fluido 190 di un gambo 192 disposto in modo scorrevole entro l'apertura 194 di un involucro di ritenuta 196 di un gruppo vicino alla punta 76. Il gambo 192 è fissato allo scalpello di perforazione 10 mediante qualsiasi dispositivo tradizionale, ad esempio mediante fissaggio filettato del perno 80 dello scalpello di perforazione 10 ad un manicotto a filettatura corrispondente 198 del gambo 192.

Il gambo 192 è mobile per scorrimento attraverso un'apertura 194 nell'involucro di ritenuta 196, ma il limite di movimento superiore del gambo 192 è definito da un organo di arresto 200 contenuto entro l'involucro di ritenuta 196. L'organo di arresto 200 può essere configurato preferibilmente in modo da inserirsi con precisione nell'involucro di ritenuta 196 e formare una tenutaal fluido tra l'organo di arresto 200 e l'involucro di ritenuta 196, tranne per un canale di fluido 202 formato nel centro dell'organo di arresto 200 che è allineato assialmente con il canale di fluido 190 del gambo 192. Il movimento verticale del gambo 192 è anche limitato dal movimento di una chiavetta 204 del gambo 192 entro una sede per chiavetta corrispondente 206 formata nell'involucro di ritenuta 196 in posizione radiale intorno all'apertura 194. Può esservi almeno una sede per chiavetta 206 di questo tipo formata nell'involucro di ritenuta 196. La chiavetta 204 non soltanto limita il movimento assiale del gambo 192 entrando in contatto con la superficie di fondo 208 dell'organo di arresto 200, ma impedisce anche la rotazione del gambo 192 durante la trivellazione.

Nel funzionamento, il fluido di perforazione che passa attraverso la batteria di perforazione (non rappresentata) entra in un canale di fluido 210 formato nell'involucro superiore 212 del gruppo vicino alla punta 76 e riempie una camera 214 delimitata dall'involucro superiore 212, dall'involucro di ritenuta 196 e dall'organo di arresto 200. Il peso applicato sullo scalpello di perforazione 10 dalla batteria di perforazione, o WOB, fa sì che il gambo 192 entri in contatto con l'organo di arresto 200. Inoltre, mentre il fluido di perforazione continua a passare attraverso il canale di fluido 202 dell'organo di arresto 200 entrando nel canale di fluido 190 del gambo 192, la pressione di fluido spinge il gambo 192 allontanandolo dall'organo di arresto 200, formando cosi uno spazio 216 tra l'organo di arresto 200 ed il gambo 192. Il fluido riempie lo spazio 216 ed esercita una pressione sufficiente per fornire un effetto di smorzamento tra l'organo di arresto 200 ed il gambo 192. Il fluido di perforazione che passa attraverso il meccanismo di oscillazione 186, rappresentato in questo caso come una valvola di oscillazione 188, fa sì che il gambo 192 vibri o oscilli nella direzione della freccia 70. Il gambo 192 oscilla a sufficienza per realizzare un contatto con la formazione nel modo illustrato nella figura 4 in modo da produrre detriti 50 della formazione del tipo illustrato nella figura 4. Anche in questo caso, un manicotto elastico 218 può essere posizionato intorno al gambo 192 per impedire che detriti e fluido intasino l’apertura 194 dell'involucro di ritenuta 196.

In una quinta forma di attuazione dell'invenzione illustrata nella figura 10, lo scalpello di perforazione 10 può essere fatto oscillare verticalmente prevedendo almeno un meccanismo di vibrazione 220 che riceve segnali elettrici da sopra il suolo. Un procedimento possibile per realizzare una vibrazione nello scalpello di perforazione 10 è illustrato nella figura 10, in cui uno o più stantuffi vibranti 222 comandati elettricamente sono alloggiati entro un gruppo vicino alla punta 76. Lo scalpello di perforazione 10 è collegato ad un cilindro di ritenuta 224 del gruppo vicino alla punta 76 mediante qualsiasi dispositivo adatto, come un fissaggio filettato del perno 80 dello scalpello di perforazione 10 con un manicotto a filettatura corrispondente 226 del cilindro di ritenuta 224. Il cilindro di ritenuta 224 è strutturato con un canale di fluido 232 disposto in posizione centrale che alimenta fluido di perforazione allo scalpello di perforazione 10. Il cilindro di ritenuta 224 è inoltre strutturato con un collare rivolto verso l'alto 228 disposto in posizione centrale avente una flangia estendentesi verso l'esterno 230.

Il,gruppo vicino alla punta 76 può inoltre comprendere un cilindro di articolazione 234 strutturato con un canale centrale 236 che è allineato assialmente con il canale di fluido 232 del cilindro di ritenuta 224 per trasmettere fluido di perforazione dalla batteria di perforazione 60 allo scalpello di perforazióne 10. Il cilindro di articolazione 234 è fissato ad una piastra di estremità 238 del gruppo vicino alla punta 76 che a sua volta può essere provvista di un perno .filettato 240 o altro dispositivo per il fissaggio del gruppo vicino alla punta 76 alla sezione Immediatamente adiacente della batteria di perforazione 60. Il cilindro di articolazione 234 può essere configurato con un collare 242 che è dimensionato in modo da estendersi nel canale di fluido 232 del cilindro di ritenuta 224 e disporsi contro quest'ultimo in modo che il fluido che passa attraverso il canale centrale 236 del cilindro di articolazione 234 ed il canale di fluido 232 non scorra tra il cilindro di ritenuta 224 ed il cilindro di articolazióne 234. Il cilindro di articolazione 234 è inoltre configurato con una flangia estendentesi verso l'interno 244 che è allineata assialmente con la flangia 230 del cilindro di ritenuta 224 ed è distanziata da quest'ultima. Un anello elastico e compressibile 246 è posizionato tra la flangia 230 del cilindro di ritenuta 224 e la flangia estendentesi verso l'interno 244 del cilindro di articolazione 234 per smorzare il movimentò del cilindro di ritenuta 224 rispetto al cilindro di articolazione 234 e mantenere la spaziatura tra la flangia 230 e la flangia estendentesi verso l'interno 244, come descritto più dettagliatamente nel seguito.

Il cilindro di articolazione 234 può essere generalmente strutturato con una dimensione circonferenziale inferiore al cilindro di ritenuta 224, formando così uno spazio anulare 248 intorno al cilindro di articolazione 234, in cui possono disporsi gli stantuffi vibranti 222, come è illustrato. Alternativamente, il cilindro di articolazione 234 può essere strutturato con aperture dimensionate con una lunghezza ed un diametro sufficienti per alloggiare nel loro interno gli stantuffi vibranti 222. Gli stantuffi vibranti 222 sono posizionati in modo che una punta vibrante 250 dello stantuffo 222 entri in contatto con una superficie superiore 252 del cilindro di ritenuta 224. Nel funzionamento, quando un segnale elettrico è inviato attraverso un cablaggio approppriato 254 a ciascuno stantuffo vibrante 222, la punta 250 di ciascuno stantuffo 222 entra in contatto con la superficie superiore 252 del cilindro di ritenuta 224 e provoca una forza temporanea diretta verso il basso sul cilindro di ritenuta 224, e quindi sullo scalpello di perforazione 10. La flangia estendentesi verso l'esterno 230 del cilindro di ritenuta 224 è temporaneamente spinta verso la flangia estendentesi verso l'interno 244 del cilindro di articolazione 234, e tale movimento è smorzato dall'anello elastico 246. Quando il segnale elettrico è interrotto ad intermittenza, l'anello 246 spinge di nuovo la flangia estendentesi verso l'interno 244 del cilindro di articolazione 234 in direzione di allontanamento dalla flangia 230 del cilindro di ritenuta 224. L'applicazione intermittente di-potenza agli stantuffi vibranti 222 provoca una vibrazione assiale nello scalpello di perforazione 10 che, a sua volta, produce un truciolo 50 della formazione come è illustrato nella figura 4.

Mentre le forme di attuazione precedentemente descritte dell'invenzione hanno illustrato il modo in cui una oscillazione verticale dello scalpello di perforazione 10 può essere prodotta mediante un movimento dello scalpello di perforazione 10 rispetto ad un gruppo vicino alla punta 76, la figura 11 illustra il modo in cui una oscillazione assiale relativa di componenti dello scalpello può anche essere prodotta per ottenere trucioli 50 della formazione come è illustrato nella figura 4 realizzando uno scalpello di perforazione 10 che è strutturato con una corona 270 dello scalpello che è mobile rispetto al gambo 272 dello scalpello. In particolare, il gambo 272 dello scalpello è configurato con una gola anulare 274 che circonda la porzione inferiore del gambo 272 dello scalpello. La gola anulare 274 è dimensionata in modo da ricevere un anello elastico spaccato 276. La corona 270 dello scalpello è provvista di una pista anulare 278 che è posizionata in modo da allinearsi con la gola anulare 274 del gambo 272 dello scalpello quando la corona 270 dello scalpello è fissata al gambo 272 dello scalpello, come illustrato. La . pista anulare 278 è dimensionata in modo da ricevere una porzione dell'anello elastico spaccato 276 in modo che l'anello spaccato 276 si trovi sia entro la gola anulare 274 sia entro la pista anulare 278. Come è illustrato, la profondità 280 della pista anulare 278 è superiore alla larghezza dell'anello elastico spaccato 276 in modo che la corona 270 dello scalpello possa muoversi in una direzione assiale 70, come suggerito dalle linee tratteggiate indicate.

La corona 270 dello scalpello è provvista di una molteplicità di passaggi di fluido 282 che si estendono dall'esterno 284 della corona 270 dello scalpello ad una camera in pressione 286 delimitata tra la corona 270 dello scalpello ed il gambo 272 dello scalpello. Nel funzionamento, quando fluido di perforazione è alimentato attraverso il canale centrale 288 del gambo 272 dello scalpello alla camera in pressione 286 per il trasferimento attraverso i passaggi di fluido 282, e quando la pressione entro la camera in pressione aumenta in misura sufficiente per vincere il WOB esercitato sulla corona 270 dello scalpello, la corona 270 dello scalpello è spinta verso il basso in direzione di allontanamento dal gambo 270 dello scalpello, il che a sua volta fa in modo che gli elementi taglienti 25 penetrino più in profondità nella formazione. Un'azione pulsante del fluido di perforazione provoca aumenti e riduzioni fluttuanti della pressione entro la camera in pressione 286, realizzando così un 'oscillazione verticale nella corona 270 dello scalpello rispetto al gambo 272 dello scalpello.

La figura 12 illustra una diversa forma di attuazione della presente invenzione in cui la misura variabile in cui lo scalpello -di perforazione impatta sulla formazione è ottenuta mediante un'oscillazione torsionale 72 dello scalpello 10. L'oscillazione torsionale dello scalpello 10 può essere ottenuta prevedendo un freno pulsante 300 sulla parete del foro posizionabile in modo variabile entro un gruppo vicino alla punta 76 per oscillare tra una posizione di impegno con la parete 302, rappresentata con linee tratteggiate, ed una posizione di separazione dalla parete 304. Nella posizione di separazione dalla parete 304, il freno 300 è mobile per scorrimento entro il gruppo vicino alla punta 76 in modo da trovarsi nell'interno di quest'ultimo in modo che la superficie esterna 306 del freno 300 sia sostanzialmente a filo con la superficie esterna 308 di un segmento superiore 310 del gruppo vicino alla punta 76. Il freno 300 è fissato al gruppo vicino alla punta 76, benché sia mobile per scorrimento rispetto a quest'ultimo, da una coppia di dispositivi di fissaggio filettati 314, 316 che sono fissati al segmento superiore 310 e ad un segmento inferiore 312, rispettivamente, del gruppo vicino alla punta 76. Inoltre, un dispositivo di fissaggio 318, quale un bullone o altro opportuno dispositivo, può essere utilizzato per impedire la rotazione del segmento inferiore 312 rispetto al segmento superiore 310 durante la trivellazione. I dispositivi di fissaggio filettati 314, 316 sono posizionati attraverso fori 320, 322 ricavati nel freno agente sulla parete del foro 300 e ciascun dispositivo di fissaggio è circondato da una molla elicoidale 324, 326 che sollecita il freno 300 contro la testa 328, 330 di uno dei dispositivi di fissaggio filettati 314, 316 durante un movimento di scorrimento del freno 300 dalla posizione di impegno con la parete 302 alla posizione di separazione dalla parete 304. Contenuto entro il segmento superiore 310 e trattenuto contro il segmento inferiore 312, vi è un organo orbitante eccentrico 334, avente un asse 336 che è eccentrico rispetto all'asse 338 del segmento superiore 310. L'organo orbitante 334 è provvisto di una pista radiale 340 entro la quale si estende una sporgenza rivolta verso l'alto 342 in modo da mantenere la rotazione dell’organo orbitante 334 intorno all’asse 338 del segmento superiore 310.L’organo orbitante 334 è provvisto di un passaggio di fluido 344 estendentesi sulla lunghezza longitudinale dell'organo orbitante 334 e che è in comunicazione di fluido con il passaggio di fluido 346 del segmento superiore 310 e con il passaggio di fluido 348 del segmento inferiore 312. Il flusso di fluido di perforazione attraverso il passaggio di fluido 344 dell'organo orbitante 334 provoca la rotazione dell'organo orbitante, provocando così una rotazione a spirale del passaggio di fluido 344. Con la rotazione dell’organo orbitante 334, il freno 300 è forzato ad intermittenza verso l'esterno contro la parete (non illustrata) della formazione in modo da impegnarsi con la parete. Con un’ulteriore rotazione dell'organo orbitante 334, il freno agente contro la parete del foro 300 ritorna nella sua posizione di impegno con la parete 302. L'impegno del freno 300 con la formazione può anche essere favorito variando ciclicamente la pressione del fluido che raggiunge il passaggio di fluido 344 dell'organo orbitante 334 attraverso il passaggio di fluido 346. Con il movimento intermittente del freno 300 da una posizione di impegno con la parete 302 ad una posizione di separazione dalla parete 304, si ottiene un'oscillazione torsionale dello scalpello di perforazione 10, che a sua volta produce uh taglio variabile nella formazione.

Come è illustrato nella figura 13, è possibile utilizzare altre configurazioni dello scalpello per generare un'oscillazione torsionale, rappresentata dalla freccia 72, dello scalpello 10 o, più precisamente, di alcune sue porzioni. In questa forma di attuazione, lo scalpello 10 può essere provvisto di una molteplicità di elementi taglienti mobili 25 posizionati lungo il bordo di attacco 27 di ciascuna lama 22 dello scalpello 10. Ciascun elemento tagliente 25 ha una faccia di taglio 360 ed un supporto 362, e comprende inoltre un codolo 364 che è alloggiato entro una sede 366 formata nella lama 22 dello scalpello 10 in una configurazione a stantuffo. La sede 366 è dimensionata e sagomata in modo da ricevere un-organo a stantuffo 368 che è fissato al codolo 364. Un manicotto cilindrico 370 circonda il codolo 364 ed è trattenuto entro la sede 366 da un anello spaccato di ritenuta 372. Il codolo 364 è mobile per scorrimento rispetto al manicotto cilindrico 370. Il codolo 364 è provvisto di una gola circonferenziale 374 che alloggia un O-ring 376 per formare una tenuta del codolo 364 rispetto al manicotto cilindrico 370. La ede 366 è in comunicazione di fluido con un passaggio di fluido 378 che riceve fluido di perforazione dalla batteria di perforazione (non illustrata). Quando il passaggio di fluido 378 è pressurizzato dal flusso di fluido di perforazione attraverso lo scalpello di perforazione 10, l'elemento tagliente 25 è spinto verso l'esterno dal bordo di attacco 27 di ciascuna lama 22 dello scalpello 10. Modulando la pressione del fluido di perforazione esercitata nel passaggio di fluido 378, l'elemento tagliente 25 può essere fatto oscillare rispetto alla lama 22, ottenendo così una formazione del truciolo come è illustrato nella figura 4.

Un altro procedimento per ottenere un'oscillazione torsionale dello scalpello di perforazione 10 è illustrato nella figura 14, che mostra metà di uno scalpello di perforazione 10 in sezione trasversale. In questa forma di attuazione, le lame 22 (soltanto una di esse è illustrata) dello scalpello di perforazione 10 sono mobili rispetto ad un corpo 400 dello scalpello, che comprende in combinazione un gambo 402 dello scalpello ed una corona 404 dello scalpello. Lo scalpello 10 comprende un canale di fluido centrale 406 che alimenta fluido di perforazione ad una camera in pressione 408 formata nella corona 404 dello scalpello. Benché non sia illustrato in modo specifico nella figura 14, lo scalpello 10 è anche strutturato con passaggi di fluido che comunicano con l’esterno dello scalpello 10 per alimentare fluido di perforazione nella formazione. Nella forma di attuazione illustrata, le lame 22 dello scalpello 10 sono provviste di una struttura tradizionale comprendente una porzione di diametro esterno 410 ed una corona, o porzione di fondo 412, che è posizionata in modo da impegnarsi con il fondo della formazione durante la trivellazione. Elementi taglienti 25 sono fissati a ciascuna lama 22 in modo tradizionale.

Il corpo 400 dello scalpello è strutturato con una molteplicità di rientranze 414 (soltanto una di esse è illustrata) che sono dimensionate e sagomate in modo da ricevere una lama 22 con possibilità di un movimento di scorrimento rispetto alla rientranza, come suggerito con linee tratteggiate. E' importante che le rientranze 414 siano dimensionate in modo che la lama 22 si disponga con precisione nella rientranza 414 per evitare l’infiltrazione di sporcizia ed altri detriti potenzialmente intasanti tra la lama 22 e la rientranza 414. Ciascuna lama 22 è fissata al corpo 400 dello scalpello mediante un opportuno dispositivo che permette il movimento della lama 22 verso l'esterno dal corpo 10 dello scalpello in risposta, ad esempio, ad un aumento della pressione del fluido esercitata entro la camera in pressione 408. Soltanto a titolo di esempio, la lama mobile 22 può essere fissata al corpo 400 dello scalpello in corrispondenza della corona 404 mediante un dispositivo di fissaggio 416, quale un perno o un bullone, che è posizionato attraverso una apertura 418 nel corpo 400 dello scalpello e che si estende entro la lama 22 per un fissaggio a quest'ultima. Il dispositivo di fissaggio 416 può essere configurato con una testa 420 che è dimensionata o sagomata in modo da rispondere ad aumenti della pressione entro la camera in pressione in modo che la testa 420, e quindi il dispositivo di fissaggio 416 , possano essere spinti verso l'esterno dalla camera in pressione in risposta a tali aumenti di pressione. Il movimento del dispositivo di fissaggio 416 spinge verso l'esterno anche la lama 22 facendo penetrare gli elementi taglienti nella formazione. Così, quando la pressione nella camera in pressione 408 supera il WOB esercitato sullo scalpello di perforazione 10, e/o quando il WOB esercitato sullo scalpello 10 è modificato, le lame 22 sono ciclicamente fatte penetrare nella formazione in modo da produrre un truciolo 50 della formazione come è illustrato nella figura 4.

Il movimento di una porzione dello scalpello di perforazione 10 per ottenere un truciolo della formazione di forma variabile può essere ottenuto come è illustrato nella figura 15 in cui lo scalpello di perforazione 10 è ancora costituito da un gambo 500 dello scalpello e da una corona 502 dello scalpello separati che sono fissati l'uno all'altra in modo mobile, permettendo così il movimento della corona 502 dello scalpello rispetto al gambo 500 dello scalpello. Questa forma di attuazione si differenzia dalla forma di attuazione illustrata nella figura 11 per la disposizione di una corona 502 dello scalpello che è mobile verso l'esterno o lateralmente, nella direzione della freccia 506, dal gambo 500 dello scalpello. Così, la corona 502 dello scalpello secondo questa forma di attuazione è costituita da una molteplicità di sezioni di corona 508 che sono mobili per scorrimento l'una rispetto all'altra lungo una superficie laterale 510 mentre la corona 502 dello scalpello si dilata in risposta ad una pressione esercitata dall'interno dello scalpello 10. Si deve notare che la dilatazione della corona

502 dello scalpello è relativamente piccola (ad esempio con un movimento verso l'esterno compreso tra circa 1 millimetro circa 5 millimetri) e le tolleranze tra le sezioni di corona articolate 508 della corona 502 dello scalpello sono talmente piccole da evitare l'infiltrazione di sporcizia o altro materiale intasante tra le sezioni di corona 508.

Ciascuna delle sezioni di corona 508 separate che costituiscono la corona 502 dello scalpello è fissata al gambo 500 dello scalpello mediante un dispositivo di fissaggio 512, quale un bullone o altro opportuno dispositivo, che è posizionato attraverso un'apertura 514

formata attraverso la porzione superiore 516 della sezione 508. Il dispositivo di fissaggio 512 è fissato in corrispondenza di una prima estremità 518 al gambo 500 dello scalpello e può essere ad esempio portato in impegno di avvitamento con una apertura opportunamente dimensionata e filettata 520 in tale gambo. L'estremità esterna 522 dell'apertura 514 è allargata per ricevere la testa 524 del dispositivo di fissaggio 512 e provvista di uno spallamento 526 contro il quale la testa 524 del dispositivo di fissaggio entra in contatto quando la sezione di corona 508 è fatta muovere verso l'esterno sotto pressione. Una molla 528 è posizionata intorno ad una porzione del dispositivo di fissaggio ed è sollecitata tra l'apertura 520 nel gambo 500 dello scalpello ed il dispositivoo di fissaggio 512 per permettere un movimento elastico della sezione di corona 508 rispetto al gambo dello scalpello. 0-ring 530, 532 possono essere posizionati tra la sezione di corona 508 ed il gambo 500 dello scalpello per realizzare una tenuta stagna tra loro.

Quando il fluido di perforazione passa attraverso un canale di fluido centrale 536 ricavato attraverso il gambo 500 dello scalpello e riempie la camera in pressione 538, la pressione nella camera in pressione aumenta. Il fluido di perforazione passa attraverso una molteplicità di passaggi di fluido 540 formati nelle sezioni di corona 508 per alimentare fluido alla formazione. Quando la pressione idrostatica entro la camera in pressione aumenta al punto in cui la pressione supera il WOB, le sezioni di corona 508 si muovono verso l'esterno nella direzione della freccia 506 per entrare in contatto con la formazione ad una maggiore profondità. Un'ulteriore variazione del WOB, in unione con una variazione ciclica della pressione del fluido, fa sì che gli elementi taglienti 25 entrino in. contatto con la formazione in modo da produrre trucioli della formazione come è illustrato nella figura 4.

Benché i procedimenti per ottenere un'oscillazione verticale e torsionale di scalpelli di perforazione siano stati illustrati e descritti nella presente con riferimento ad esempi specifici, i tecnici del ramo comprenderanno che le strutture ed i procedimenti descritti in generale possono essere adattati per l'uso in una varietà di situazioni oppure possono essere adattati per l'uso con altri tipi di scalpelli, come ad esempio lo scalpello di perforazione avente una corona inclinata dello scalpello descritto nel brevetto statunitense n. 5.595.254 di Tibbitts e ceduto alla cessionaria della presente invenzione. Così, i tecnici del ramo comprenderanno che una o più caratteristiche delle forme di attuazione illustrate possono essere combinate con una o più caratteristiche di un'altra forma di attuazione per dare origine ad una ulteriore combinazione che rientra nell'ambito dell'invenzione come descritto e rivendicato nella presente. Inoltre, benché alcune forme di attuazione rappresentative con i loro dettagli siano state descritte a titolo illustrativo dell'invenzione, sarà evidente per i tecnici del ramo che diverse varianti all'invenzione descritta nella presente possono essere apportate senza allontanarsi dall'ambito dell'invenzione, che è definito nelle rivendicazioni annesse.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. - Dispositivo di trivellazione del terreno destinato ad entrare in contatto in modo variabile con una formazione di terreno, comprendente: un organo di gruppo vicino alla punta configurato per un fissaggio all'estremità di fondo foro di una batteria di perforazione; un corpo di scalpello fissato all'organo di gruppo vicino alla punta suddetto, in cui il corpo di scalpello suddetto comprende elementi taglienti fissati ad esso e posizionati in modo da entrare in contatto con una formazione di terreno; e un'apparecchiatura associata con l'organo di gruppo vicino alla punta suddetto per produrre un contatto variabile tra gli elementi taglienti suddetti del corpo dello scalpello suddetto e la formazione di terreno suddetta. 2. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 1, in cui l'apparecchiatura suddetta è strutturata in modo da realizzare un movimento assiale del corpo dello scalpello suddetto rispetto all'organo di gruppo vicino alla punta suddetto per produrre un contatto variabile tra gli elementi taglienti suddetti e la formazione di terreno suddetta. 3. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 2, in cui l'apparecchiatura suddetta comprende un organo inferiore fissato al corpo dello scalpello suddetto ed un organo superiore distanziato dall'organo inferiore suddetto e spinto contro quest'ultimo da un organo elastico che permette un movimento dell'organo inferiore suddetto rispetto all'organo superiore suddetto. 4. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 2, in cui l'apparecchiatura suddetta comprende un involucro di ritenuta fissato al corpo dello scalpello suddetto, in cui l'involucro di ritenuta suddetto è spinto contro l'organo di gruppo vicino alla punta suddetto da un organo elastico che produce un movimento del corpo dello scalpello suddetto rispetto all'organo di gruppo vicino alla punta suddetto. 5. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 2, in cui l'apparecchiatura suddetta comprende un pistone mobile fissato al corpo dello scalpello suddetto ed una valvola di rilascio di pressione per rilasciare ad intermittenza la pressione entro l'organo di gruppo vicino alla punta suddetto. 6. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 2, in cui l'apparecchiatura suddetta comprende un meccanismo di oscillazione fissato al corpo dello scalpello suddetto in un suo passaggio di fluido in modo da produrre un movimento assiale del corpo dello scalpello suddetto rispetto all'organo di gruppo vicino alla punta suddetto in risposta alla pressione di fluido nell'organo di gruppo vicino alla punta suddetto. 7. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 2, in cui l'apparecchiatura suddetta comprende almeno un meccanismo di vibrazione posizionato entro l’organo di gruppo vicino alla punta suddetta in modo da entrare in contatto con un cilindro di ritenuta mobile fissato al corpo dello scalpello suddetto. 8. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 1, in cui l'apparecchiatura suddetta è strutturata in modo da realizzare un movimento torsionale del corpo dello scalpello suddetto entro la formazione di terreno suddetta in modo da produrre un contatto variabile tra gli elementi taglienti suddetti e la formazione di terreno suddetta. 9.. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 8, in cui l'apparecchiatura suddetta è un freno agente sulla parete del foro fissato in modo mobile all'organo di gruppo vicino alla punta suddetto e posizionato in modo da entrare in contattò in una maniera variabile con la formazione di terreno suddetta durante la rotazione del corpo dello scalpello suddetto per realizzare un movimento torsionale del corpo dello scalpello suddetto rispetto alla formazione di terreno. 10. - Dispositivo di trivellazione del terreno destinato ad entrare in contatto in modo variabile con una formazione di terreno, comprendente: un corpo di scalpello configurato per il fissaggio ad una estremità di fondo foro di una batteria di perforazione e costituito da un gambo dello scalpello e da una corona; almeno un elemento tagliente associato con il corpo dello scalpello suddetto e posizionato in modo da entrare in contatto con una formazione di terreno; e un’apparecchiatura associata con il corpo dello scalpello suddetto per produrre un contatto variabile tra l’almeno un elemento tagliente suddetto e la formazione di terreno suddetta. 11. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 10, in cui la corona suddetta del corpo dello scalpello suddetto è fissata e mobile rispetto al gambo dello scalpello suddetto in modo da realizzare un contatto variabile tra 1'almeno un elemento tagliente suddetto e la formazione di terreno suddetta. 12. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 11, in cui l'apparecchiatura suddetta comprende un anello elastico spaccato posizionato tra la corona suddetta ed il gambo dello scalpello suddetto per permettere un movimento assiale della corona suddetta rispetto al gambo dello scalpello suddetto. 13. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 11, in cui la corona suddetta è inoltre costituita da sezioni di corona separate fissate al, e mobili lateralmente rispetto al gambo dello .scalpello suddetto. 14. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 13, in cui l'apparecchiatura suddetta comprende un dispositivo di fissaggio caricato elasticamente che fissa ciascuna sezione di corona suddetta al gambo dello scalpello suddetto. 15. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 10, in cui il corpo dello scalpello suddetto è inoltre costituito da almeno una lama fissata ih modo mobile al corpo dello scalpello suddetto, ed in cui l'almeno un elemento tagliente suddetto è fissato all'almeno una lama suddetta. 16. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 15, in cui l'apparecchiatura suddetta comprende un dispositivo di fissaggio mobile posizionato attraverso 1'almeno una lama suddetta e mobile in risposta ad un aumento della pressione entro il corpo dello scalpello suddetto. 17. - Dispositivo di trivellazione del terreno secondo la rivendicazione 10, in cui l'almeno un elemento tagliente suddetto è fissato in modo mobile al corpo dello scalpello suddetto, ed in cui l'apparecchiatura suddetta comprende uno stantuffo mobile per scorrimento rispetto al corpo dello scalpello suddetto e fissato all'almeno un elemento tagliente suddetto. 18. - Procedimento per trivellare una formazione sotterranea, comprendente: la predisposizione di uno scalpello di perforazione avente una molteplicità di elementi taglienti ed un asse longitudinale; il collegamento dello scalpello di perforazione suddetto ad una batteria di perforazione; la rotazione dello scalpello di perforazione suddetto in una formazione sotterranea; e l'oscillazione dello scalpello di perforazione suddetto rispetto alla formazione sotterranea durante la rotazione dello scalpello di perforazione suddetto per realizzare un contatto variabile tra gli elementi taglienti suddetti e la formazione sotterranea suddetta. 19. - Procedimento secondo la rivendicazione 18, in cui l'oscillazione dello scalpello di perforazione suddetto comprende un'oscillazione assiale dello scalpello di perforazione suddetto lungo il suo asse longitudinale suddetto. 20. - Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui l’oscillazione assiale suddetta è prodotta sollecitando elasticamente lo scalpello di perforazione suddetto rispetto alla batteria di perforazione suddetta. 21. - Procedimento secondo la rivendicazione 20, in cui l'oscillazione assiale suddetta è inoltre realizzata mediante pulsazione del fluido di perforazione attraverso la batteria di perforazione suddetta e lo scalpello di perforazione suddetto. 22. - Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui l'oscillazione assiale suddetta è ottenuta creando una pressione idrostatica entro lo scalpello di perforazione suddetto, ed inoltre prevedendo un rilascio di pressione dallo scalpello di perforazione suddetto per produrre un movimento oscillante dello scalpello di perforazione suddetto. 23. - Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui l'oscillazione assiale suddetta è ottenuta mediante posizionamento di almeno un meccanismo vibrante ad azionamento elettrico contro lo scalpello di perforazione suddetto. 24. - Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui l'oscillazione assiale suddetta è prodotta mediante posizionamento di un meccanismo di oscillazione su un percorso di scorrimento di fluido attraverso lo scalpello di perforazione suddetto per realizzare un movimento assiale dello scalpello di perforazione suddetto. 25. - Procedimento secondo la rivendicazione 19, in cui l'oscillazione assiale suddetta è ottenuta variando ciclicamente il peso sulla punta. 26. - Procedimento secondo la rivendicazione 18, in cui l'oscillazione dello scalpello di perforazione suddetto comprende un'oscillazione torsionale dello scalpello di perforazione suddetto rispetto alla formazione sotterranea suddetta. 27. - Procedimento secondo la rivendicazione 26, in cui l'oscillazione torsionale suddetta è prodotta mediante pulsazione del fluido di perforazione attraverso la batteria di perforazione suddetta e lo scalpello di perforazione suddetto. 28. - Procedimento secondo la rivendicazione 26, in cui l'oscillazione torsionale suddetta è prodotta mediante rotazione di un motore in foro squilibrato sopra lo scalpello di perforazione suddetto. 29. - Procedimento secondo la rivendicazione 26, in cui l'oscillazione torsionale suddetta è prodotta mediante rotazione di un gruppo squilibrato vicino alla punta fissato allo scalpello di perforazione suddetto. 30. - Procedimento secondo la rivendicazione 26, in cui l'oscillazione torsionale suddetta è prodotta mediante pulsazione di un freno agente sulla parete del foro, in impegno e fuori dall'impegno con una parete della formazione sotterranea durante la trivellazione. 31. - Procedimento secondo la rivendicazione 26, in cui l'oscillazione torsionale suddetta è prodotta mediante pulsazione di almeno un elemento tagliente in e fuori da una sede formata entro,lo scalpello di perforazione suddetto. 32. - Procedimento secondo la rivendicazione 26, in cui l'oscillazione torsionale suddetta è prodotta mediante inserimento e disinserimento ciclici di un innesto a slittamento associato con lo scalpello di perforazione suddetto. 33. - Procedimento secondo la rivendicazione 26, in cui l'oscillazione torsionale suddetta è prodotta mediante pulsazione del fluido di perforazione attraverso lo scalpello di perforazione suddetto in modo da creare un flusso oscillante e turbolento irregolare di fluido di perforazione intorno allo scalpello di perforazione. 34. - Procedimento secondo la rivendicazione 18, in cui l'oscillazione dello scalpello di perforazione suddetto comprende un'oscillazione verticale ed una oscillazione torsionale dello scalpello di perforazione suddetto. 35. - Procedimento per formare trucioli di forma irregolare da una formazione con uno scalpello di perforazione oscillante di tipo rotativo, comprendente: la rotazione dello scalpello di perforazione in una formazione sotterranea in modo da produrre trucioli della formazione, in cui lo scalpello di perforazione presenta una molteplicità di elementi taglienti, e ciascuno della molteplicità suddetta di elementi taglienti ha una faccia di taglio; l'oscillazione dello scalpello di perforazione suddetto ad una frequenza tale da formare trucioli della formazione aventi almeno una porzione spessa longitudinalmente adiacente ad almeno una porzione sottile, in cui l'almeno una porzione spessa suddetta ha una lunghezza longitudinale selezionata. 36. - Procedimento secondo la rivendicazione 35, in cui lo scalpello di perforazione suddetto è fatto oscillare assialmente. 37. - Procedimento secondo la rivendicazione 35, in cui lo scalpello di perforazione suddetto è fatto oscillare torsionalmente. 38. - Procedimento secondo la rivendicazione 36, in cui lo scalpello di perforazione suddetto è fatto oscillare torsionalmente. lavorazione alla macchina di metallo, tipicamente acciaio, oppure possono essere formati da un metallo in polvere (tipicamente carburo di tungsteno (WC)) infiltrato ad alte temperature con un materiale legante liquefatto (tipicamente a base di rame) per formare una matrice. Tali scalpelli possono anche essere realizzati mediante una tecnologia di fabbricazione a strati, come descritto nel brevetto statunitense n. 5.433.280, che è stato ceduto alla cessionaria della presente invenzione ed è incorporato nella presente per riferimento. Il corpo dello scalpello porta tipicamente una molteplicità di elementi taglienti che sono montati direttamente sulla faccia del corpo dello scalpello o su elementi di supporto. Gli elementi taglienti sono disposti in posizione adiacente a percorsi di fluido che permettono che i trucioli (ossia detriti della formazione) generati durante la perforazione scorrano dagli eleménti taglienti verso ed attraverso scanalature di scarico sul diametro esterno dello scalpello. I trucioli passano quindi nella corona del foro di trivellazione sópra lo scalpello. Elementi taglienti possono essere fissati allo scalpello mediante accoppiamento preliminare ad un elemento di supporto, come un codolo, perno o cilindro, che è a sua volta inserito in una tasca, cavità, rientranza o altra apertura nella faccia dello scalpello e fissato meccanicamente o metallurgicamente ad esso.