ITTO20000589A1

ITTO20000589A1 - Ugelli ad orientamento variabile per punte per la perforazione del terreno, punte da perforazione dotate di tali ugelli e procedimenti di or

Info

Publication number: ITTO20000589A1
Application number: IT2000TO000589A
Authority: IT
Inventors: Gordon A Tibbitts
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 1999-06-21
Filing date: 2000-06-19
Publication date: 2001-12-19
Also published as: US6390211B1; BE1014164A5; IT1320507B1; GB2351302A; GB2351302B; GB0011465D0; ITTO20000589A0

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Ugelli ad orientamento variabile per punte per la perforazione del terreno, punte da perforazione dotate di tali ugelli e procedimenti di orientamento"

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce ad ugelli utilizzabili in punte per la perforazione del suolo ed a punte dà perforazione dotate di tali ugelli e, più in particolare, ad ugelli in grado di avere diversi angoli di regolazione per proiettare fluido di perforazione in punti differenti sul, ed intorno al, dispositivo di perforazione.

SFONDO

Le operazioni di perforazione sotterranea utilizzano generalmente una punta da perforazione di tipo rotativo che è fatta ruotare mentre è fatta avanzare attraverso formazioni rocciose. Elementi di taglio sulla faccia della punta da perforazione tagliano la roccia mentre fluido di perforazione allontana detriti della formazione e li riporta in superficie. Il fluido di perforazione è pompato dalla superficie attraverso la batteria di perforazione ed esce attraverso uno o più, e normalmente una molteplicità di, ugelli disposti sulla punta da perforazione. Gli ugelli proiettano getti del fluido per pulire e raffreddare superfici di taglio della punta da perforazione e per l'allontanamento dei detriti precedentemente menzionato.

A causa dell'importanza delle funzioni di raffreddamento e pulitura del fluido di perforazione, altri in questo campo hanno tentato di ottimizzare questi benefici orientando in modo specifico l'uscita dell’ugello in modo da proiettare il fluido di perforazione in un punto predeterminato su una superficie di taglio della punta. Ad esempio, il brevetto statunitense n. 4.776.412 descrive un gruppo di ugello destinato a contrastare forze di rotazione proiettando fluido di perforazione in una posizione angolare predeterminata. La camera interna dell'ugello è preformata in modo da proiettare il fluido secondo un angolo specifico. Analogamente, nel brevetto statunitense n. 4.794.995, è descritto un ugello che modifica la direzione del flusso di fluido angolando l'uscita della camera dell'ugello. Anche in questo caso, l'angolo di uscita è predeterminato e può essere ruotato soltanto intorno al suo asse longitudinale. Il brevetto statunitense n. 4.533.005 costituisce un altro esempio di tentativo di realizzare un ugello che possa essere riorientato in modo da fornire un flusso di fluido in una direzione specifica. Tuttavia, in modo simile ad altri tentativi, una volta fabbricato l'ugello, l’angolo dell'ugello rispetto all'asse longitudinale dell'ugello non può essere modificato.

La limitata capacità di regolare ugelli di una punta da perforazione secondo lo stato della tecnica per adattarli a direzioni di fluido desiderate limita necessariamente l'entità di posizionamento o regolazione che può essere ottenuta per stabilire in modo accurato un angolo desiderato di flusso del fluido, e limita pertanto la potenziale efficacia delle funzioni di pulitura e raffreddamento del fluido di perforazione. La facilità di fabbricazione di tali ugelli è anche limitata poiché, per ogni angolo desiderato, i sistemi secondo la tecnica anteriore richiedono la fabbricazione di un altro ugello. Cosi, sarebbe vantaggioso realizzare un ugello* utilizzabile in punte per la perforazione di formazioni sotterranee che fornisca una capacità di orientamento variabile dell'ugello rispetto a, ma indipendentemente da, l'orientamento del gruppo di ugello nella punta da perforazione. Sarebbe anche vantaggioso realizzare una struttura di ugello che non richieda un ugello fabbricato separatamente per ogni angolo desiderato di flusso di fluido di perforazione.

ENUNCIAZIONE DELL'INVENZIONE

In conformità con la presente invenzione, un ugello ed un sistema per il montaggio dell'ugello forniscono un orientamento modificabile dell'ugello rispetto ad una punta da perforazione in modo da permettere una pulitura ed un raffreddamento accurati ed efficienti della punta e della sua struttura di taglio mediante fluido di perforazione passante attraverso l'ugello durante operazioni di perforazione di formazioni sotterranee.

In conformità con l'invenzione, un ugello è strutturato in modo da essere orientabile in modo regolabile rispetto ad una superficie sii una punta da perforazione. L'ugello è successivamente fissato in un orifizio di ugello sulla punta da perforazione. In altre parole, l'orientamento dell'ugello può essere regolato rispetto alla superficie della punta da perforazione fino ad ottenere un angolo desiderato di flusso di fluido, quindi l'ugello è fissato nell'orifizio dell'ugello sulla punta da. perforazione. L'ugello è strutturato in modo da permettere una molteplicità di orientamenti rispetto alla superficie della punta da perforazione.

L'ugello comprende un corpo di ugello ed un involucro che fissa il corpo di ugello entro l'orifizio di ugello e fornisce la caratteristica di orientabilità della presente invenzione. Il corpo di ugello può essere sferico o convergente sulla sua superficie esterna e comprende un passaggio di fluido formato nel suo interno. L'ugello può essere realizzato in qualsiasi materiale adatto con una resistenza adeguata all'abrasione ed all'erosione, come carburo di tungsteno o ceramica. Alternativamente, il passaggio dell’ugello può essere rivestito internamente con tale materiale. L'ugello regolabile può essere preferibilmente fissato in modo smontabile entro l'orifizio di ugello mediante opportuni mezzi meccanici noti nella tecnica, comprendenti ghiere o manicotti filettati, oppure può essere fissato in modo permanente in tale orifizio mediante brasatura, collegamento adesivo, o saldatura. Adesivi attivati dal calore o agenti per l'accoppiamento di metalli possono essere particolarmente adatti per l'uso, poiché sono facilmente attivati da un cannello.

In una forma di attuazione preferita, il corpo di ugello è fissato ad un manicotto filettato secondo un angolo predeterminato durante un procedimento di fabbricazione. L'ugello può essere fissato mediante collegamento adesivo, saldatura, brasatura, o altri mezzi noti nella tecnica. Il manicotto filettato dell'ugello può allora essere inserito nell'orifizio di ugello con l'ugello posizionato verso la superficie di taglio secondo l’angolo desiderato. Un vantaggio specifico di questa configurazione consiste nella facilità di fabbricazione di un singolo corpo di ugello, invece di complesse configurazioni che richiedono la fabbricazione di diversi angoli di uscita entro il corpo di ugello.

In un'altra forma di attuazione preferita, il passaggio di fluido dell'ugello è realizzato in un corpo di ugello di forma sferica. Il corpo di ugello di forma sferica è quindi fissato nell'orifizio di ugello mediante un certo numero di manicotti filettati e/o non filettati. Questi manicotti fissano il corpo di ugello nell'orifizio di ugello secondo un angolo desiderato. Così, un unico gruppo di ugello può essere utilizzato in diverse posizioni sulla punta da perforazione, essendo orientato in ogni posizione in modo da pulire e raffreddare nel modo migliore l'apparecchiatura di perforazione.

Infine, in un'altra forma di attuazione preferita, la periferia esterna del corpo di ugello è convergente verso l'apertura di uscita del corpo di ugello. Il corpo di ugello è allora fissato nell'orifizio di ugello mediante manicotti che orientano il corpo di ugello e quindi la direzione del flusso di fluido. In altre parole, la superficie del manicotto che è in contatto con il corpo di ugello fornisce l'angolo desiderato. Questa forma di attuazione elimina la costosa fabbricazione di passaggi di ugello ad angoli differenti nel corpo di ugello. Questo ed altri vantaggi della presente invenzione risulteranno evidenti dalla descrizione dettagliata seguente, dai disegni annessi e dalle rivendicazioni allegate.

Procedimenti di orientamento e di fissaggio di gruppi di ugello secondo la presente invenzione sono anche contemplati ed inclusi nell'ambito dell'invenzione, come anche utensili per eseguire tale orientamento e fissaggio.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 rappresenta una vista in elevazione laterale di una punta da perforazione del tipo a diamante, parzialmente sezionata per esporre un ugello secondo la presente invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista in sezione con un piano passante per il centro longitudinale di un corpo di ugello con un passaggio di fluido simmetrico;

la figura 2A rappresenta una vista in sezione di un corpo di ugello simile a quello illustrato nella figura 2, ma con un passaggio di fluido asimmetrico;

la figura 3 rappresenta una vista in sezione con un piano passante per il centro longitudinale di una coppia di manicotti che formano l'involucro del corpo di ugello;

la figura 4 rappresenta una vista in sezione con un piano passante per il centro longitudinale di una coppia di manicotti che formano l'involucro del corpo di ugello;

la figura 5 rappresenta una vista in sezione con un piano passante per uno dei gruppi di ugello secondo le forme di attuazione preferite della presente invenzione;

la figura 6 rappresenta una vista in sezione con un piano passante per uno dei gruppi di ugello secondo le forme di attuazione preferite della presente invenzione;

la figura 7 rappresenta una vista in sezione con un piano passante per uno dei gruppi di ugello secondo le forme di attuazione preferite, che illustra l'angolo di orientamento;

la figura 8 rappresenta una vista in sezione con un piano passante per uno dei gruppi di ugello secondo le forme di attuazione preferite, che mostra un utensile utilizzato per trattenere l'ugello nella posizione desiderata durante 1'installazione;

la figura 9 rappresenta una vista in prospettiva di un utensile utilizzato per ruotare e serrare un gruppo di ugello filettato;

la figura 10 rappresenta una vista in elevazione laterale di una punta da perforazione a tre coni, parzialmente sezionata per esporre un ugello secondo la presente invenzione;

la figura 11 rappresenta una vista in sezione con un piano passante per uno dei gruppi di ugello secondo le forme di attuazione preferite della presente invenzione; e

le figure 12A e 12B rappresentano viste in sezione di ulteriori forme di attuazione preferite della presente invenzione.

FORME MIGLIORI PER ATTUARE L'INVENZIONE

L'invenzione è illustrata nei disegni con riferimento ad una tipica punta rotativa per la perforazione del terreno. Con riferimento alla figura 1, è rappresentata una punta rotativa esemplificativa 10 del tipo a diamante, benché la presente invenzione sia ugualmente applicabile nel contesto di una punta “da roccia" o a tre coni 30 (vedere figura 10). Una molteplicità di elementi taglienti 18 è fissata alla faccia della punta da perforazione per tagliare roccia mentre la punta da perforazione è fatta ruotare in una formazione sotterranea. Una molteplicità di ugelli 25 (soltanto uno dei quali è rappresentato a titolo illustrativo) secondo la presente invenzione è montata nella faccia della punta da perforazione per proiettare fluido 31 perforazione in un punto desiderato sul fondo del foro di trivellazione praticato. Il fluido di perforazione è guidato verso ugelli 25 attraverso un passaggio o camera in pressione 26 nella punta da perforazione che comunica con un orifizio di ugello 16. Gli ugelli 25 sono fissati per avvitamento all'estremità esterna degli orifizi 16 e comprendono uscite di ugello o passaggi di fluido 14 attraverso i quali il fluido di perforazione è proiettato. Il fluido di perforazione pulisce e raffredda gli elementi taglienti 18 e trasporta i detriti della formazione verso l'alto lungo il foro di trivellazione attraverso lo spazio anulare tra la batteria di perforazione e la parete del foro di trivellazione. I tecnici del ramo comprenderanno che una punta del tipo a lame recante elementi taglienti 18 su una o più lame estendentisi sotto la faccia della punta può anche essere configurata in modo da includere gli ugelli secondo la presente invenzione, e che la presente invenzione è ugualmente applicabile con tutte le configurazioni di punte a diamante, benché dimostri una particolare utilità con punte in cui un orientamento preciso e diverso del flusso di fluido è vantaggioso per le prestazioni idrauliche della punta.

Con riferimento ora alle figure 2, 2A e 3, ciascuno degli ugelli 25 (come illustrato nella figura 1) può comprendere un corpo di ugello 12 avente una superficie esterna 51 sostanzialmente sferica di raggio R ed un involucro 24 per fissare il corpo di ugello 12 entro l'orifizio di ugello 16. Il passaggio di fluido 14 nel corpo di ugello 12 illustrato nella figura 2 è del tipo che è simmetrico rispetto ad un asse longitudinale L del corpo di ugello 12, in modo che il passaggio 14 possa essere orientato ruotando il corpo di ugello 12 intorno a qualsiasi asse. In altre parole, il passaggio 14 può proiettare un getto di fluido attraverso il corpo di ugello 12 in una direzione coassiale con l'asse longitudinale L che forma un angolo desiderato A rispetto all'asse longitudinale N dell'orifizio di ugello (vedere figura 7). L'asse longitudinale L dell'ugello può essere modificato rispetto all'asse longitudinale N dell'orifizio di ugello 16 ruotando il corpo di ugello 12 intorno ad un asse orizzontale e può essere orientato angolarmente rispetto all 'asse longitudinale N dell'orifizio di ugèllo 16 nel modo desiderato.

Una porzione di uscita 55 del corpo di ugello presenta un passaggio circolare 59 di diametro interno inferiore ad un passaggio circolare 57 di una porzione di ingresso 53 del corpo di ugello 12. Una superficie di transizione convergente o troncoconica 54 collega i due passaggi 57, 59, e la superficie di transizione 54 è orientata concentricamente rispetto all'asse longitudinale L. Il corpo di ugello 12 è preferibilmente realizzato in carburo di tungsteno, in modo da essere resistente agli effetti abrasivi ed erosivi del fluido di perforazione durante un'operazione di perforazione. Alternativamente, il passaggio 14 del corpo di ugello 12 può essere realizzato ad esempio in acciaio destinato ad essere rivestito internamente con un materiale resistente all'abrasione ed all'erosione, quale carburo di tungsteno, ceramica o poliuretani.

La figura 2A rappresenta una configurazione interna alternativa per il corpo di ugello 12, in cui un passaggio di fluido 14' è disposto in posizione asimmetrica nel corpo di ugello 12, spostato lateralmente dall'asse longitudinale L. In questa forma di attuazione, il passaggio circolare 57 si restringe fino ad una porzione di uscita 55 attraverso un passaggio convergente 59', che può essere asimmetrico, come illustrato, o comprendere un passaggio simmetrico troncoconico. Naturalmente il passaggio di fluido 14' può avere una sezione trasversale asimmetrica per tutta la sua estensione, oppure avere una sezione trasversale simmetrica diversa da una sezione circolare, ad esempio rettangolare, ottagonale, ecc.

L'involucro 24, che comprende manicotti filettati 62, 84, racchiude la superficie periferica esterna del corpo di ugello 12 in modo da permettere che il corpo di ugello 12 sia girevole rispetto ad esso. Una superficie cilindrica esterna del manicotto di supporto 62 è provvista di filettature 76 che sono destinate ad essere ricevute per avvitamento da filettature interne ricavate di fusione o lavorate alla macchina nell'orifizio di ugello 16 della punta da perforazione. Un canale anulare 66 nella periferia interna del manicotto 62 è destinato a ricevere una guarnizione ad O-ring 68. La periferia interna del manicotto di supporto 62 presenta anche filettature sulla sua estremità inferiore 65 per ricevere un manicotto filettato di fermo 84.

La superficie interna 64 del manicotto di supporto 62 e la superficie interna 86 del manicotto di fermo 84 sono sagomate in forma complementare alla superficie esterna 51 del corpo di ugello 12. In altre parole, le rispettive superfici interne 64 ed 86 dei manicotti hanno raggi corrispondenti al raggio esterno R del corpo di ugello 12. I reggi delle superfici interne dei manicotti sono molto simili e leggermente superiori a quelli della superficie esterna del corpo di ugello in modo che il corpo di ugello 12 sia liberamente girevole sulle superfici interne 64, 86 dei manicotti 62, 84, ma con un gioco relativamente limitato. Le superfici curve 64, 86 costituiscono superfici di appoggio dell'ugello che permettono che ì manicotti spostino il corpo di ugello 12 entro l'orifizio 16 quando l'involucro 24 assemblato con il corpo di ugello 12 in posizione è avvitato nell'orifizio di ugello 16.

Il manicotto di supporto 62 comprende un passaggio di fluido 82 alla sua estremità superiore 71 sostanzialmente dello stesso diametro dell'orifizio di ugello 16 immediatamente adiacente alla sua estremità esterna dove l'ugello 25 è fissato. Alla sua estremità inferiore 65, il manicotto di supporto 62 comprende una superficie periferica interna 70 che è filettata in modo corrispondente alle filettature 90 sul manicotto di fermo 84. Il manicotto di fermo 84 comprende un passaggio di uscita di fluido 88 alla sua estremità inferiore 89 che permette un flusso libero di fluido per vari orientamenti del corpo di ugello 12.

La superficie di estremità anteriore 87 del manicotto di fermo 84 contiene una molteplicità di fori 83 (ad esempio sei fori) destinati a ricevere sporgenze di forma complementare 200 su un utensile, quale una chiave 190 (figura 9), per permettere che un operatore fissi il manicotto 62 e quindi l'ugello 25 entro l'orifizio di ugello 16 per mezzo della chiave 190. Analogamente, la superficie di estremità anteriore 85 del manicotto 62 contiene una molteplicità di fori 81 (ad esempio sei fori) destinati a ricevere sporgenze di forma complementare di una chiave simile a quella illustrata nella figura 9. I manicotti possono essere realizzati in un materiale più tenero (ad esempio acciaio) del corpo di ugello per facilitare il taglio di filettature in essi, o in altri materiali adatti, come ceramica, che possono essere formati per colata.

Per l'installazione dell'ugello 25, il manicotto di supporto 62 è strettamente avvitato nell'orifizio di ugello 16 della punta da perforazione 10 utilizzando una chiave 190 del tipo illustrato nella figura 9. Il corpo di ugello 12 è quindi inserito nel manicotto di supporto 62 con la porzione di uscita.55 del corpo di ugello 12 disposta di fronte all'estremità inferiore 65 del manicotto di supporto 62 e trattenuta in posizione mediante avvitamento del manicotto di fermo 84 nel manicotto di supporto 62. Le sporgenze 200 della chiave 190 sono inserite nei fori 83 del manicotto 84 mentre un utensile di orientamento 171 è utilizzato per mantenere l'angolo desiderato, come illustrato nella figura 8. Inserendo un'asta 170 nel passaggio di fluido 14 ed inserendo sporgenze 181 in fori 182 nella faccia della punta che circonda l'orifizio di ugello 16, l'utensile di orientamento 171 manterrà in posizione il corpo di ugello 12 mentre la chiave 190 è ruotata per serrare il manicotto filettato 84.

Con riferimento ora alle figure 2, 2A e 4, è illustrata un'altra forma di attuazione preferita simile alla forma di attuazione illustrata nelle figure 2, 2A e 3. L'involucro 32 è simile all'involucro 24 per il fatto che è costituito da due manicotti 92, 100 che racchiudono il corpo di ugello 12 in modo che il corpo di ugello 12 possa essere girevole rispetto ad essi. L'involucro 32 differisce dall'involucro 24 per il fatto che 1'estremità superiore 103 della periferia interna 102 del manicotto 100 ha un diametro leggermente superiore alla periferia esterna 98 del manicotto 92 per fissare in essa il manicotto 92. Il manicotto 92 si accoppia in modo scorrevole entro l’estremità superiore del manicotto 100 per fissare il corpo di ugello 12. Le superfici interne 96, 108 dei manicotti 92, 100 sono sagomate in forma complementare alla superficie esterna 51 del corpo di ugello 12. Inoltre, il manicotto 92 comprende un passaggio di fluido 94 alla sua estremità superiore 93 che corrisponde al diametro dell'orifizio di ugello 16 in posizione adiacente alla sua estremità esterna.

Questo gruppo di ugello è installato in un modo simile alla forma di attuazione precedentemente descritta. Il corpo di ugello 12 è inserito nell'estremità superiore 103 del manicotto 100 con la porzione di uscita 55 del corpo di ugello 12 disposta di fronte all'estremità anteriore 109 del manicotto 100. L'estremità inferiore 95 del manicotto 92 è allora inserita nell'estremità superiore 103 del manicotto 100. I manicotti 92, 100 ed il corpo di ugello 12 sono quindi inseriti nell'orifizio di ugello 16 per essere avvitati in posizione mediante l'uso della chiave 190. Le sporgenze 200 della chiave 190 sono inserite in fori 105 del manicotto 100 mentre si utilizza l'utensile di orientamento 171 per mantenere l'angolo desiderato, come illustrato nella figura 8. L'asta 170 è inserita nel passaggio di fluido 14 e le sporgenze 181 sono inserite nei fori 182. L'utensile di orientamento 171 è utilizzato per mantenere in posizione il corpo di ugello 12 mentre la chiave 190 è ruotata per serrare il manicotto filettato 100.

In un'altra forma di attuazione preferita (figura 5), il corpo di ugello 151 è simile al corpo di ugello 12 illustrato nella figura 3 tranne per il fatto che la superficie esterna 158 è stata resa convergente verso l'uscita dell'ugello. Come per il corpo di ugello 12, il passaggio di fluido 14 è formato da segmenti 57, 54 e 59. L’involucro 134 è costituito da un manicotto esterno 140 e da due manicotti interni 142, 150. Il manicotto esterno 140 comprende una periferia esterna 138 che è filettata in modo da essere fissata per avvitamento all'orifizio di ugello 16.

La periferia interna 139 del manicotto 140 è cilindrica e di forma complementare per ricevere i manicotti interni 142, 150. Il manicotto 140 presenta fori 148 (ad esempio sei fori) formati nella sua superficie inferiore 147 per ricevere sporgenze 200 della chiave 190. I manicotti 140, 142, 150 si accoppiano tra loro in modo che il manicotto esterno 140 possa essere liberamente ruotato rispetto ai manicotti interni 142, 150, con un gioco relativamente limitato.

Il manicotto interno 142 presenta un passaggio interno 153 per permettere che il fluido di perforazione raggiunge il corpo di ugello 151. La superficie inferiore 159 del manicotto 142 è angolata intorno all'asse longitudinale N in modo corrispondente all'angolo della superficie superiore 156 del corpo di ugello 151 quando quest'ultimo è inserito all'interno del manicotto 150. La superficie inferiore 159 del manicotto 142 forma anche un appoggio di orientamento per il corpo di ugello 151.

Il manicotto 150 ha una periferia interna superiore 154 dimensionata e segomata in forma complementare alla superficie esterna 158 del corpo di ugello 151 ed in modo da fornire un appoggio di orientamento ad essa. La periferia superiore interna 154 del manicotto 150 è angolata intorno all'asse longitudinale N dell'orifizio di ugello 16 in modo da orientare il corpo di ugello intorno all'asse longitudinale L. La periferia inferiore interna 164 del manicotto 150 forma un passaggio di uscita 165 per permettere l'uscita del flusso di fluido dal corpo di ugello 151.

Per l'installazione del corpo di ugello 151 nell'orifizio di ugello 16, il manicotto 150 è inserito per scorrimento nel manicotto 140. Il corpo di ugello 151 è quindi disposto all'interno della periferia superiore interna 154 del manicotto 150. Il manicotto 142 è quindi inserito per scorrimento nel manicotto 140 e disposto sopra il corpo di ugello 151 formando un appoggio per il corpo di ugello 151. L'intero gruppo di ugello 135 è quindi portato in impegno per avvitamento con l'orifizio di ugello 16. Come descritto in altre forme di attuazione, si utilizza la chiave 190 per serrare il manicotto 140 nell'orifizio di ugello 16 mentre la direzione dell'ugello nel piano radiale trasversale all'asse longitudinale L può essere mantenuta mediante inserimento di un'asta nel passaggio di ugello. Non è richiesto l'utensile di orientamento 171. E' evidente che, mediante l'uso di configurazioni complementari selezionate ad angolazione differente dei manicotti, un unico corpo di ugello 151 può essere orientato secondo una molteplicità di angoli prefissati nell'orifizio di ugello 16 rispetto all’asse N.

La forma di attuazione illustrata nella figura 11 è simile a quella illustrata nella figura 5, con leggere modifiche. Il gruppo di ugello 210 è costituito da un corpo di ugello 212 e da un involucro di ugello 213 che comprende un manicotto esterno 214 e due manicotti interni 216, 218. La periferia esterna 220 del corpo di ugello 212, invece di essere convergente sull’intera lunghezza longitudinale L della superficie esterna 158, come rappresentato con riferimento al corpo di ugello 151 illustrato nella figura 5, ha una semisfera superiore 222 simile al corpo di ugello 12 (vedere figura 2). Tuttavia la porzione inferiore 224 è convergente in modo simile al corpo di ugello 151 illustrato nella figura 5.

In questa forma di attuazione, non è necessario modificare la forma del manicotto superiore interno 216 con una variazione corrispondente della configurazione del manicotto inferiore interno 218. Così, per regolare l'angolo del flusso di fluido dall'orifizio di ugello 16, è necessario modificare soltanto il manicotto inferiore 218. L'installazione del gruppo di ugello .210 è realizzata nello stesso modo richiesto per il gruppo di ugello illustrato nella figura 5.

Ancora un'altra forma di attuazione preferita è illustrata nella figura 6. Questo gruppo di ugello 16 è simile ad altre forme di attuazione tranne per il fatto che è costituito da un unico manicotto di involucro 120 e da un corpo di ugello 12. In questa configurazione, il corpo di ugello 12 è fissato al manicotto di involucro 120 per brasatura, saldatura, collegamento adesivo ò altri mezzi noti nella tecnica anteriore. Il corpo di ugello 12 può essere orientato secondo un angolo desiderato rispetto all'asse longitudinale L prima o dopo l'installazione nella punta da perforazione e quindi può essere fissato in seguito in modo permanente al manicotto di involucro 120. L'installazione del gruppo di ugello 116 può essere ottenuta utilizzando la chiave 190. Al posto del fissaggio del corpo di ugello 12 al manicotto di involucro 120, esso può essere collegato in modo adesivo con un adesivo debole e trattenuto in posizione dalla pressione differenziale del fluido di perforazione. Le superfici complementari 51 e 122 del corpo di ugello 12 e del manicotto 120 possono essere rese ruvide per favorirne l’impegno reciproco e il mantenimento della posizione. Come ulteriore alternativa, il corpo di ugello 12 può essere sollecitato elasticamente contro il manicotto di involucro 120 come illustrato con linee tratteggiate 124 nella figura 6. Benché sia illustrato un elemento a molla di tipo elicoidale 124, si comprenderà anche che è pure possibile utilizzare quale elemento di spinta elastica un organo elastomerico precaricato (compresso). Un orientamento preferito del passaggio di ugello può cosi essere facilmente ottenuto e mantenuto mediante la pressione del fluido durante l'operazione di perforazione.

Le figure 12A é 12B illustrano ulteriori forme di attuazione della presente invenzione. La forma di attuazione illustrata nella figura 12A comprende una versione ancora più semplificata delle forme di attuazione illustrate nelle figure 5 ed 11, in cui un manicotto di involucro esterno filettato esternamente 250 avente un foro interno 252 con un arresto anulare 253 alla sua estremità inferiore riceve un corpo di ugello 254 di diametro esterno leggermente inferiore a quello del foro interno 252 ed avente un passaggio di fluido ad angolazione fissa 256 che lo attraversa, orientato secondo un angolo acuto rispetto all'asse longitudinale N dell'orifizio di ugello 16. Il corpo di ugello 254 è liberamente girevole intorno all’asse longitudinale N dell'orifizio di ugello 16 in una posizione selezionata finché il manicotto di involucro esterno 250 non è saldamente fissato nell'orifizio di ugello filettato 16. Così, un certo numero di corpi di ugello intercambiabili 254 aventi angoli prefissati differenti possono essere sostituiti entro il manicotto di involucro esterno 250. La forma di attuazione illustrata nella figura 12B comprende semplicemente un corpo di ugello 151' esternamente identico al corpo di ugello 151 ma avente una configurazione interna differente, ed il corpo di ugello 151' può essere sostituito nella forma di attuazione illustrata nella figura 5 al corpo di ugello 151. Come illustrato nella figura 12B, il corpo di ugello 151' forma un passaggio di fluido interno asimmetrico 14' al posto di un passaggio simmetrico come nel corpo di ugello 151. Tale configurazione può permettere uno scostamento angolare più elevato dall'asse longitudinale N dell'orifizio di ugello 16 rispetto alla configurazione a passaggio di fluido simmetrico del corpo di ugello 151. Il passaggio di fluido asimmetrico può anche essere utilizzato con la forma di attuazione illustrata nella figura 11 configurando la porzione superiore {di ingresso) del corpo di ugello 151' sostanzialmente come una semisfera tronca, come illustrato con linee tratteggiate 51'.

La presente invenzione permette che un ugello ad orientamento variabile sia installato in posizione in modo facile ed efficace con un orientamento corretto. L'invenzione comprende anche utensili per mantenere la posizione del corpo di ugello e serrare i manicotti di fermo per fissare l'ugello nell'orientamento desiderato.

Benché alcune forme di attuazione rappresentative ed alcuni dettagli siano stati rappresentati a titolo di illustrazione dell'invenzione, risulterà evidente per i tecnici del ramo che diverse modifiche nei procedimenti e nei dispositivi descritti nella presente possono essere apportate senza allontanarsi dall'ambito dell'invenzione, che è definito nelle rivendicazioni annesse. Ad esempio, passaggi di ugello multipli possono essere inclusi in ogni ugello; è possibile utilizzare altre forme in sezione trasversale del corpo di ugello e del passaggio; ed è possibile utilizzare diverse strutture alternative per fissare il corpo di ugello alla punta, che permettono la regolazione dell'angolo di uscita dell'ugello.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di ugello utilizzabile su una punta da perforazione per perforare formazioni sotterranee, comprendente: un elemento di ugello comprendente almeno un passaggio che lo attraversa, per dirigere un flusso di fluido di perforazione da una uscita di fluido su una faccia della punta da perforazione suddetta; e una struttura di fissaggio per fissare l'elemento di ugello suddetto rispetto all'uscita di fluido suddetta e con l'almeno un passaggio suddetto in comunicazione con essa, in cui la struttura di fissaggio suddetta è configurata in cooperazione con l'elemento di ugello suddetto in modo da permetterne un orientamento variabile.
2. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, in cui l'orientamento variabile dell'elemento di ugello suddetto comprende almeno due gradi di libertà.
3. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, comprendente inoltre un organo di posizionamento per mantenere l'elemento di ugello suddetto in un orientamento selezionato durante il fissaggio dell'elemento di ugello suddetto all'uscita di fluido suddetta.
4. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, in cui l'uscita di fluido suddetta presenta filettature associate con essa, e comprendente inoltre filettature per fissare la struttura di fissaggio suddetta entro l’uscita di fluido suddetta mediante impegno con le filettature associate suddette.
5. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, in cui l'almeno un passaggio suddetto è di configurazione simmetrica.
6. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, in cui l’almeno un passaggio suddetto è di configurazione asimmetrica.
7. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, in cui almeno una porzione di una superficie esterna dell'elemento di ugello suddetto comprende almeno una porzione di sfera.
8. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 7, in cui almeno una porzione della struttura di fissaggio suddetta ha una configurazione arcuata per cooperare con l'almeno una porzione suddetta della sfera suddetta dell'almeno una porzione suddetta della superficie esterna dell'elemento di ugello suddetto.
9. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, in cui l'elemento di ugello suddetto è almeno parzialmente disposto entro la struttura di fissaggio suddetta.
10. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, in cui 1'almeno un passaggio suddetto è disposto in posizione asimmetrica entro l'elemento di ugello suddetto.
11. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 1, in cui una porzione dell'elemento di ugello suddetto comprende una superficie esterna sostanzialmente troncoconica.
12. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 11, in cui la struttura di fissaggio suddetta comprende in essa una cavità configurata in modo da ricevere almeno parzialmente la superficie esterna sostanzialmente troncoconica suddetta.
13. Gruppo di ugello utilizzabile su una punta da perforazione per perforare formazioni sotterranee, comprendente: un corpo di ugello; e una struttura di involucro del corpo di ugello per fissare il corpo di ugello suddetto alla punta da perforazione suddetta in un orientamento angolare selettivamente variabile rispetto ad essa.
14. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 13, in cui il corpo di ugello suddetto forma almeno un passaggio estendentesi attraverso di esso.
15. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 13, in cui il corpo di ugello suddetto è di forma sostanzialmente sferica.
16. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 13, in cui il corpo di ugello suddetto presenta almeno due gradi di libertà rispetto alla struttura di involucro suddetta del corpo di ugello.
17. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 13, in cui il corpo di ugello suddetto comprende almeno un passaggio che 10 attraversa, rivestito internamente con un materiale resistente all'abrasione e all'erosione selezionato nel gruppo comprendente carburi, ceramiche e poliuretani.
18. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 13, in cui la struttura di involucro suddetta del corpo di ugello comprende una periferia interna sagomata in forma almeno parzialmente complementare ad una porzione di periferia esterna del corpo di ugello suddetto.
19. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 18, in cui la periferia interna suddetta della struttura del gruppo di ugello comprende un appoggio per il corpo di ugello suddetto.
20. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 13, in cui la struttura di involucro suddetta del corpo di ugello è realizzata in un materiale selezionato nel gruppo comprendente acciaio, carburi e ceramiche.
21. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 13, in cui 11 corpo di ugello suddetto è internamente convergente verso una sua estremità.
22. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 21, in cui la struttura di involucro suddetta del corpo di ugello comprende una porzione di periferia interna convergente configurata in modo da cooperare almeno parzialmente con la convergenza del corpo di ugello suddetto.
23. Gruppo di ugello secondo la rivendicazione 22, in cui la periferia-interna convergente suddetta della struttura del gruppo di ugello è angolata rispetto ad un asse longitudinale della struttura suddetta del gruppo di ugello in modo da orientare di conseguenza il corpo di ugello convergente suddetto quando è in contatto con essa.
24. Punta da perforazione per operazioni di perforazione di formazioni sotterranee, comprendente: un corpo della punta da perforazione avente una superficie esterna orientata verso una formazione sotterranea; almeno una struttura di taglio portata dal corpo suddetto della punta da perforazione; almeno una uscita di fluido di perforazione associata con il corpo suddetto della punta da perforazione; e almeno un gruppo di ugello che può essere fissato rispetto all'almeno una uscita suddetta di fluido di perforazione, in cui l'almeno un gruppo di ugello suddetto è configurato in modo da permettere una regolazione rotativa di una sua porzione per un orientamento selettivo di un passaggio di fluido che lo attraversa in comunicazione con l'almeno una uscita suddetta di fluido di perforazione.
25. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 24, in cui l'almeno un gruppo di ugello suddetto comprende un involucro di un corpo di ugello, ed un corpo di ugello,almeno parzialmente ricevuto in esso.
26. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 25, in cui l'involucro suddétto del corpo di ugello comprende una struttura cooperante con la struttura del corpo di ugello per eseguire l'orientamento selettivo suddetto del passaggio di fluido suddetto.
27. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 25, in cui l'involucro suddetto del corpo di ugello comprende una struttura che fissa l'almeno un gruppo di ugello suddetto alla punta da perforazione suddetta.
28. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 25, in cui il passaggio di fluido suddetto ha una configurazione simmetrica.
29. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 25, in cui il passaggio di fluido suddetto è posizionato simmetricamente entro il corpo di ugello suddetto.
30. Procedimento per fissare un ugello al corpo di una punta da perforazione, comprendente: la predisposizione di un corpo di ugello avente un passaggio estendentesi attraverso di esso; la disposizione del corpo di ugello suddetto entro una struttura di involucro avente una superficie interna cooperante con una superficie esterna del corpo di ugello suddetto per eseguirne l'allineamento con il contatto reciproco della superficie interna suddetta della struttura di involucro suddetta e della superficie esterna suddetta del corpo di ugello suddetto l'allineamento per rotazione del passaggio suddetto del corpo di ugello suddetto in un orientamento radiale selezionato rispetto ad una uscita di fluido sul corpo di una punta da perforazione; il fissaggio del corpo di ugello suddetto nell’orientamento radiale selezionato suddetto; e il fissaggio della struttura di involucro suddetta sul corpo suddetto della punta da perforazione.
31. Procedimento secondo la rivendicazione 30, in cui il fissaggio suddetto del corpo di ugello suddetto nell'orientamento radiale selezionato suddetto è eseguito mediante fissaggio della struttura di involucro suddetta al corpo suddetto della punta da perforazione.