ITTO20000816A1 - Punte da perforazione con elementi fresanti a carico controllato e profondita' di taglio controllata. - Google Patents

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: "Punte da perforazione con elementi fresanti a carico controllato e profondità di taglio controllata"

DESCRIZIONE

CAMPO TECNICO

La presente invenzione si riferisce a punte a lame rotative ed al loro funzionamento e, più in particolare, alla progettazione di tali punte per prestazioni ottimali nel contesto del controllo del carico sugli elementi fresanti e della profondità di taglio .

SFONDO

Punte a lame rotative che utilizzano elementi fresanti di sinterizzato di diamante policristallino ( "polycrystalline diamond compact" - PDC) sono state utilizzate da diversi decenni. Gli elementi fresanti PDC sono tipicamente costituiti da una "piastrina" di diamante a forma di disco formata su, e collegata in condizioni di alta pressione ed alta temperatura ad un substrato di supporto, ad esempio di carburo di tungsteno cementato (WC) , benché siano note altre configurazioni. Punte che portano elementi fresanti PDC, che possono essere brasati in sedi nella faccia della punta o in lame estendentisi dalla faccia o montati su codoli inseriti nel corpo della punta, si sono dimostrate molto efficaci per ottenere elevate velocità di penetrazione ("rate of penetration" -ROP) nella perforazione di formazioni sotterranee che presentano da basse a medie resistenze alla compressione. Recenti perfezionamenti nella progettazione idraulica di punte, nella progettazione di elementi fresanti e nella composizione del fluido di perforazione hanno ridotto precedenti notevoli tendenze di tali punte ad "impastarsi" aumentando il volume di materiale della formazione che può essere tagliato prima di superare la capacità della punta e del flusso di fluido di perforazione ad essa associato di allontanare detriti della formazione dalla faccia della punta .

Anche alla luce di tali perfezionamenti, tuttavia, gli elementi fresanti PDC sono ancora soggetti a quello che potrebbe essere denominato semplicemente "sovraccarico" anche per un basso peso sulla punta ("weight on bit" - WOB) applicato alla batteria,di perforazione su cui è montata la punta che porta tali elementi fresanti, in particolare se si utilizzano strutture di taglio aggressive.La relazione tra coppia e WOB può essere utilizzata come indicatore di aggressività per elementi fresanti,per cui,maggiore è il rapporto tra coppia e WOB, più aggressivo è l'elemento fresante.Questo problema è particolarmente significativo in formazioni a bassa resistenza alla compressione in cui è possibile ottenere, per WOB estremamente bassi, una profondità di taglio ("depth of cut" - DOC) eccessivamente alta. Il problema può anche essere aggravato dal rimbalzo della batteria di perforazione, in cui l'elasticità della batteria di perforazione può provocare l'applicazione irregolare di WOB alla punta da perforazione, con conseguente sovraccarico. Inoltre, il funzionamento di elementi fresanti PDC ad una DOC estremamente elevata può generare una quantità di detriti della formazione superiore a quella che può essere allontanata con continuità dalla faccia della punta ed attraverso le scanalature di scarico anche con l'idraulica perfezionata precedentemente menzionata della punta secondo lo stato dell'arte, conducendo al fenomeno precedentemente menzionato di impastatura della punta .

Un altro problema separato riguarda la perforazione da una zona o strato di formazione avente una resistenza a compressione superiore ad una zona "più tenera" di resistenza inferiore. Quando la punta perfora la formazione più tenera senza modificare il WOB applicato (o prima che il WOB possa essere modificato dal trivellatore direzionale) , la penetrazione degli elementi fresanti PDC, e quindi la coppia risultante sulla punta, aumenta quasi istantaneamente ed in una misura,sostanziale. La coppia bruscamente superiore, a sua volta, può provocare il danneggiamento degli elementi fresanti. Nella trivellazione direzionale, tale variazione provoca la fluttuazione dell'orientamento della faccia dell'utensile del gruppo direzionale (misurazione durante la perforazione, o MWD ("measuring while drilling"), o un utensile deviatore) , rendendo più difficile per il trivellatore direzionale seguire la traiettoria direzionale pianificata per la punta e richiedendo un arretramento dal fondo del foto di trivellazione per registrare nuovamente la faccia dell'utensile. Inoltre, un motore in foro, come i motori Moineau azionati dal fluido di perforazione comunemente utilizzati in operazioni di trivellazione direzionale in combinazione con un gruppo di fondo foro direzionale, può entrare completamente in stallo sotto un brusco aumento di coppia, interrompendo l'operazione di trivellazione e richiedendo ancora un arretramento dal fondo del foro di trivellazione per ristabilire il flusso di fluido di perforazione e l'energia generata dal motore.

Sono stati fatti negli anni numerosi tentativi che utilizzano vari approcci per proteggere l'integrità di elementi fresanti di diamante e delle loro strutture di montaggio, e limitare la penetrazione degli elementi fresanti in una formazione trivellata. Ad esempio, in un periodo ancora precedente all'avvento dell'uso commerciale di elementi fresanti PDC, il Brevetto statunitense n. 3.709.308 descrive l'uso di diamanti naturali arrotondati sul lato di uscita sul corpo della punta per limitare la penetrazione di diamanti cubici utilizzati per tagliare una formazione. Il Brevetto statunitense n. 4.351.401 descrive l'uso di diamanti naturali incastonati nella superficie in corrispondenza del, o vicino al-calibro della punta quali limitatori di penetrazione per controllare la profondità di taglio di elementi fresanti PDC sulla faccia della punta. Altri brevetti descrivono l'uso di una varietà di strutture che seguono immediatamente elementi fresanti PDC (rispetto al verso di rotazione della punta) per proteggere gli elementi fresanti o le loro strutture di montaggio: Brevetti statunitensi nn. 4.889.017, 4.991.670, 5.244.039 e 5.303.785. Il Brevetto statunitense n. 5.314.033 descrive, tra l'altro, l'uso di elementi fresanti cooperanti ad angolo di spoglia posteriore positivo e negativo o neutro per limitare la penetrazione degli elementi fresanti ad angolo di spoglia positivo nella formazione. Un'altra soluzione per limitare la penetrazione degli elementi di taglio consiste nel-1'utilizzare strutture o caratteristiche sul corpo della punta che precedono in rotazione (invece che seguire) elementi fresanti PDC, come descritto nei Brevetti statunitensi nn. 3.153.458, 4.554.986, 5.199.511 e 5.595.252.

In un altro contesto, quello delle cosiddette strutture di trivellazione "anti-mulinello" , è stato asserito nel Brevetto statunitense n. 5.402.856 di uno degli Inventori della presente che una superficie portante allineata con la fdrza radiale risultante generata da un allargatore anti-mulinello dovrebbe essere dimensionata in modo che la forza per area applicata alla parete laterale del foro di trivellazione non superi la resistenza alla compressione della formazione allargata. Vedere anche i Brevetti statunitensi nn. 4.982.802, 5.010.789, 5.042.596, 5.111.892 e 5.131.478.

Benché alcuni deibrevetti precedenti riconoscano il vantaggio di limitare la penetrazione degli elementi fresanti o DOC, o.altrimenti limitare la forza applicata alla superficie di un foro di trivellazione, le soluzioni descritte sono di natura sostanzialmente generalizzata e non consentono o adottano un approccio ingegneristico all'ottenimento di una ROP designata in combinazione con prestazioni della punta più stabili e prevedibili.

ENUNCIAZIONE DELL'INVENZIONE

La presente invenzione affronta le necessità precedenti fornendo una struttura di punta ben ragionata, facilmente realizzabile, adatta in particolare per punte a lame che portano elementi fresanti PDC, la quale struttura di punta può essere personalizzata secondo resistenze o campi di resistenza alla compressione specifici della formazione in modo da ottenere un controllo della DOC'in termini sia di DOC massima sia di limitazione della variabilità della DOC. Come risultato, è possibile ottimizzare la ROP ottenibile in modo continuo e controllare la coppia anche sotto elevati WOB, impedendo sostanzialmente nel contempo un carico distruttivo degli elementi fresanti PDC.

La struttura di punta secondo la presente invenzione utilizza caratteristiche di controllo della profondità di taglio ("depth of cut control" - DOCC) che possono precedere in rotazione almeno alcuni degli elementi fresanti PDC sulla faccia della punta su cui la punta può appoggiare mentre gli elementi fresanti PDC della punta sono in impegno con la formazione alla loro DOC di progetto, che può essere definita come la distanza per cui gli elementi fresanti PDC sono effettivamente esposti sotto le caratteristiche DOCC. In altre parole, la sporgenza degli elementi fresanti è sostanzialmente controllata dalle caratteristiche DOCC, e tale controllo può permettere una DOC (quindi una ROP per una data velocità di rotazione della punta) relativamente maggiore che nel caso di una struttura di punta tradizionale senza le conseguenze dannose normalmente conseguenti ad essa. Le caratteristiche DOCC precludono una DOC superiore a quella che è stata progettala mediante la distribuzione del.carico attribuibile al WOB su un'area di superficie sufficiente sulla faccia della punta, sulle lame o altra struttura del corpo della punta in contatto con la faccia non tagliata della formazione sul fondo del foro di trivellazione in modo che la resistenza alla compressione della formazione non sia superata dalle caratteristiche DOCC. Come risultato, la punta sostanzialmente non intacca, o spezza, la roccia della formazione e non permette una penetrazione degli elementi fresanti superiore a quella prevista con un aumento conseguente del carico sugli elementi fresanti e della coppia.

In altre parole, la presente invenzione limita il volume unitario di materiale della formazione (roccia) rimosso, per ogni rotazione della punta, in modo da evitare che la punta tagli eccessivamente il materiale della formazione con la conseguenza dell'impastatura della punta o del danneggiamento degli elementi fresanti. Se la punta è utilizzata in un'operazione di trivellazione direzionale, si evita anche la perdita della faccia della punta o lo stallo del motore. In una forma di attuazione, le caratteristiche DOCC possono essere configurate come segmenti arcuati, in cui ciascun segmento corrisponde sostanzialmente ad una porzione di una traiettoria circolare seguita da un elemento fresante PDC associato che esso precede sostanzialmente allo stesso raggio durante la rotazione della punta, e la faccia più econtesto della trivellazione direzionale, questa capacità assicura il mantenimento della faccia dell'utensile e un funzionamento senza stallo di un motore in foro associato che aziona la punta.

E' previsto in modo specifico che caratteristiche DOCC secondo la presente invenzione possano essere applicate a punte da carotaggio oltre che a punte da perforazione a foro pieno. Come utilizzato nella presente, il termine "punta" comprende punte da carotaggio. Tale impiego può essere, soltanto a titolo di esempio, particolarmente vantaggioso quando si effettua il carotaggio da un impianto galleggiante di trivellazione in cui è difficile controllare il WOB a causa dell'ondeggiamento dell'impianto indotto dal moto ondoso.Quando si utilizza la presente invenzione, un WOB superiore a quello normalmente richiesto per il carotaggio può essere applicato alla batteria di perforazione in modo da mantenere la punta da carotaggio sul fondo e mantenere l'integrità e l'orientamento del carotaggio.

E' anche previsto in modo specifico che caratteristiche DOCC secondo la predente invenzione siano particolarmente utili per il controllo, ed in particolare la riduzione, della coppia richiesta per la rotazione di punte a lame rotative con l'aumento del WOB . Mentre la coppia relativa può essere ridotta rispetto a quella richiesta da punte tradizionali per un dato WOB utilizzando le caratteristiche DOCC in corrispondenza di un qualsiasi raggio o campo di raggi dall'asse della punta, la variazione di posizionamento di caratteristiche DOCC rispetto all'asse della punta può essere una tecnica utile per limitare ulteriormente la coppia poiché il carico assiale sulla punta dal WOB applicato è più evidente verso l'asse e la componente di attrito della coppia è correlata con tale carico assiale.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

La figura 1 rappresenta una vista in elevazione dal basso guardando verso l'alto sulla faccia di una forma di attuazione di una punta da perforazione comprendente caratteristiche DOCC secondo l'invenzione;

la figura 2 rappresenta una vista in elevazione dal basso guardando verso l'alto sulla faccia di un'altra forma di attuazione di una punta da perforazione comprendente caratteristiche DOCC secondo l'invenzione; '

la figura 2A rappresenta una vista in elevazione ed in sezione laterale del profilo della punta illustrata nella figura 2;

la figura 3 rappresenta un grafico che mostra la coppia prevista matematicamente in funzione del WOB per strutture di punta tradizionali che utilizzano elementi fresanti ad angoli di spoglia posteriore differenti rispetto ad una punta simile secondo l'invenzione;

la figura 4 rappresenta una vista schematica in elevazione laterale, non in scala, che confronta il posizionamento secondo la tecnica anteriore di una struttura limitatrice della profondità di taglio immediatamente dietro un elemento fresante allo stesso raggio, lungo una traiettoria di rotazione di 360°, con il posizionamento secondo la presente in-,

venzione che precede l'elemento fresante ed allo stesso raggio;

la figura 5 rappresenta una vista schematica in elevazione laterale di una caratteristica DOCC a due livelli e di un elemento fresante PDC associato che la segue;

le figure 6A e 6B rappresentano rispettivamente degli schemi di caratteristiche DOCC a superficie portante ad un solo angolo e"*superficie portante ad angoli multipli; ;le figure 7 e 7A rappresentano, rispettivamente, una vista schematica in elevazione laterale ed in sezione parziale di una forma di attuazione di una caratteristica DOCC orientabile e di un elemento fresante PDC associato che la segue, ed una vista in elevazione guardando in avanti verso la caratteristica DOCC orientabile dalla posizione dell'elemento fresante PDC associato; ;le figure 8 ed 8A rappresentano, rispettivamente, una vista schematica in elevazione laterale ed in sezione parziale di una forma di attuazione di una caratteristica DOCC del tipo a rullo e di un elemento fresante associato che la segue, ed una vista in sezione trasversale parziale del montaggio della caratteristica DOCC del tipo a rullo sulla punta; le figure 9A-9D mostrano viste schematiche addizionali in elevazione ed in sezione parziale di ulteriori caratteristiche DOCC orientabili secondo la presente invenzione; ;le figure 10A e 10B rappresentano viste schematiche in elevazione laterale ed in sezione parziale di varianti di una combinazione di supporto dell'elemento fresante e caratteristica DOCC secondo la presente invenzione; ;la figura 11 rappresenta una vista in elevazione frontale di una caratteristica DOCC del tipo a canale anulare in combinazione con elementi fresanti PDC associati che la seguono; ;le figure 12 e 12A rappresentano, rispettivamente, una vista schematica in elevazione laterale ed in sezione parziale di un caratteristica DOCC del tipo a pattino portante a fluido secondo l'invenzione e di un elemento fresante PDC associato che la segue, ed una vista in elevazione guardando verso l'alto verso la superficie portante del pattino,· e ;le figure 13A, 13B e 13C rappresentano viste in sezione trasversale di varie configurazioni in sezione per caratteristiche DOCC secondo l'invenzione. FORME MIGLIORI PER L'ATTUAZIONE DELL'INVENZIONE La figura 1 dei disegni mostra una punta a lame rotativa 10 guardando verso l'alto verso la sua faccia o estremità anteriore 12 come se l'osservatore fosse posizionato sul fondo di un foro di trivellazione. La punta 10 comprende una molteplicità di elementi fresanti PDC 14 collegati attraverso i loro substrati (piastrine di diamante e substrati non sono illustrati separatamente per chiarezza), ad esempio per brasatura, in sedi 16 in lame 18 estendentisi sopra la faccia 12, come è noto nella tecnica con riferimento alla fabbricazione di cosiddette punte del tipo "a matrice" . Tali punte comprendono una massa di polvere metallica, ad esempi carburo di tungsteno, infiltrata con un legante fuso successivamente induribile, come una lega a base di rame. Si deve tuttavia comprendere che la presente invenzione non è limitata a punte del tipo a matrice, e che punte a corpo d'acciaio e punte fabbricate in modo differente possono anche essere configurate secondo la presente invenzione. ;Percorsi di fluido 20 sono compresi tra lame 18, e ad essi è alimentato fluido di perforazione attraverso ugelli 22 fissati in orifizi di ugello 24; gli orifizi 24 si trovano all'estremità di passaggi che sboccano da una camera in pressione estendentesi nel corpo della punta da un gambo tubolare all'estremità superiore, o posteriore, della punta (vedere figura 2A in unione con il testo annesso per una descrizione di queste caratteristiche). I passaggi di fluido 20 si estendono verso scanalature di scarico 26 estendentisi verso l'alto lungo il fianco della punta 10 tra lame 18. Pattini di calibro 19 comprendono prolungamenti longitudinali verso l'alto di lame 18, e possono avere inserti o rivestimenti resistenti all'usura su loro superfici radialmente esterne 21, in modo noto nella tecnica. I detriti della formazione sono allontanati dagli elementi fresanti PDC 14 da fluido di perforazione F proiettato da ugelli 22 che avanza generalmente radialmente verso l'esterno attraverso i passaggi di fluido 20 e quindi verso l'alto attraverso le scanalature di scarico 26 in una corona anulare formata all'interno della batteria di perforazione a cui la punta 10 è sospesa, raggiungendo la superficie. ;Una molteplicità di caratteristiche DOCC, ciascuna delle quali comprende un segmento portante arcuato da 30a a 30f (talvolta indicati complessivamente con il numero di riferimento "30"), si trovano su, ed in alcuni casi coprono la distanza tra, lame 18. In modo specifico, ciascuno dei segmenti portanti 30b e 30e risiede parzialmente su una lama adiacente 18 e si estende tra loro. I segmenti portanti arcuati da 30a a 30f, ciascuno dei quali giace sostanzialmente lungo lo stesso raggio dall'asse della punta di un elemento fresante PDC 14 che segue in rotazione il segmento portante 30, formano complessivamente un'area superficiale sufficiente per sopportare il WOB assiale o longitudinale senza superare la resistenza alla compressione della formazione trivellata, in modo che la roccia non sia intaccata o spezzata e la penetrazione di elementi fresanti PDC Γ4 nella roccia sia sostanzialmente controllata. Come si può vedere dalla figura 1, elementi o inserti resistenti all'usura 32, sotto forma di piastrine o dischi di carburo di tungsteno, graniglia di diamante, pellicola di diamante, o diamante naturale o sintetico (PDC o TSP), o nitruro di boro cubico, possono essere aggiunti alle superfici portanti esterne di segmenti portanti 30 per ridurne il consumo abrasivo per contatto con la formazione sotto il WOB mentre la punta 10 ruota sotto la coppia applicata. Al posto di inserti, le superfici portanti possono essere costituite da, o completamente ricoperte con, un materiale resistente all'usura. L'importanza delle modalità di usura delle caratteristiche DOCC sarà spiegata più in dettaglio nel seguito. ;Le figure 2 e 2A illustrano un'altra forma di attuazione 100 di una punta da perforazione rotativa secondo la presente invenzione, e caratteristiche ed elementi nelle figure 2 e 2A corrispondenti a quelli identificati con riferimento alla punta 10 illustrata nella figura 1 sono identificati con gli stessi numeri di riferimento. La figura 2 mostra una punta a lame rotativa 100 guardando verso l'alto verso la sua faccia 12 come se l'osservatore fosse posizionato sul fondo di un foro di trivellazione. La punta 100 comprende anche una molteplicità di elementi fresanti PDC 14 collegati attraverso i loro substrati (piastrine di diamante e substrati non sono illustrati separatamente per chiarezza), ad esempio per brasatura, in sedi 16 in lame 18 estendentisi sopra la faccia 12 della punta 100. ;Passaggi di fluido 20 giacciono tra lame 18, e ad essi è alimentato fluido di perforazione F mediante ugelli 22 fissati in orifizi di ugello 24; gli orifizi 24 si trovano al termine di passaggi 36 che sboccano da una camera in pressione 38 estendentesi nel corpo della punta 40 da un gambo tubolare 42 filettato (non illustrato) sulla sua superficie esterna 44 in modo noto nella tecnica all'estremità superiore della punta (vedere figura 2A). I passaggi di fluido 20 si estendono fino a scanalature di scarico 26 estendentisi verso l'alto lungo il fianco della punta 10 tra lame 18. Pattini di calibro 19 comprendono prolungamenti longitudinali verso l'alto di lame 18, e possono avere inserti o rivestimenti resistenti all'usura su loro superfici radialmente esterne 21, in modo noto nella tecnica. ;Una molteplicità di caratteristiche DOCC, ciascuna delle quali comprende un segmento portante arcuato da 30a a 30f, risiedono su, ed 'in alcuni casi coprono la distanza tra lame 18. In modo specifico, ciascuno dei segmenti portanti 30b e 30e risiede parzialmente su una lama adiacente 18 e si estende tra loro. I segmenti portanti arcuati da 30a a 30f, ciascuno dei quali giace sostanzialmente lungo lo stesso raggio dall'asse della punta di un elemento fresante PDC 14 che segue in rotazione il segmento portante 30, formano complessivamente un'area superficiale sufficiente per sopportare il WOB assiale o longitudinale senza superare la resistenza alla compressione della formazione trivellata, in modo che la roccia non sia intaccata o spezzata e la penetrazione di elementi fresanti PDC 14 nella roccia sia sostanzialmente controllata. ;Soltanto a titolo di esempio, l'area superficiale complessiva delle caratteristiche DOCC per una punta del diametro di 216 mm (8,5 pollici) configurata generalmente come illustrato nelle figure 1 e 2 può essere di circa 77 cm2 (12 pollici quadrati).Se, ad esempio, la resistenza alla compressione in condizione libera di una formazione relativamente tenera che deve essere trivellata dalla punta 10 o 100 è 13,8 megapascal (MPa) (2.000 libbre per pollice quadrato (psi)), allora un WOB di almeno circa 106,7 kilonewton (kN) (24.000 libbre) può essere applicato senza cedimento o intaccatura della formazione. Tale WOB è molto superiore al WOB che può essere normalmente applicato ad una punta in tali formazioni (ad esempio soltanto da 4,4 a 13,3 kN (da 1.000 a 3.000 libbre), fino a circa 22,2 kN (5.000 libbre)) senza che si verifichi l'impastatura della punta a causa di una DOC eccessiva con il volume conseguente di detriti che supera la capacità idraulica della punta di allontanarli. In formazioni più dure, ad esempio con resistenze alla compressione comprese tra 137,8 e 275,8 MPa (tra 20.000 e 40.000 psi), l'area superficiale complessiva delle caratteristiche DOCC può essere notevolmente ridotta permettendo ancora l'applicazione di un WOB sostanziale per trattenere saidamente la punta sul fondo del foro di trivellazione. Quando si utilizzano impianti di trivellazione più vecchi o durante la trivellazione direzionale, caratteristiche che rendono entrambe difficile controllare il WOB con una precisione sostanziale, la possibilità di sovraccarico del WOB senza conseguenze nocive caratterizza ulteriormente le prestazioni superiori di punte secondo l'invenzione. Si deve notare a questo proposito che l'uso di una resistenza alla compressione libera di roccia della formazione fornisce un margine sufficiente per il calcolo dell'area portante richiesta di caratteristiche DOCC per una punta, poiché la resistenza alla compressione confinata sul posto di una formazione sotterranea trivellata è sostanzialmente superiore. Così, se lo si desidera, la resistenza alla compressione confinata può essere utilizzata nella progettazione dell'area portante complessiva delle caratteristiche DOCC ottenendo un'area richiesta minore,,ma che prevede ancora intenzionalmente un "margine" adeguato di area portante in eccesso per tener conto di variazioni della resistenza alla compressione continua in,modo da evitare una sostanziale intaccatura e cedimento della formazione nel foro. ;Benché la punta 100 sia sostanzialmente simile alla punta 10, 1Osservatore riconoscerà e si renderà conto che inserti resistenti all'usura 32 sono omessi da segmenti portanti sulla punta 100; tale disposizione è adatta per formazioni meno abrasive in cui l'usura ha meno importanza e il carburo di tungsteno della matrice della punta (o riporto duro applicato nel caso di un corpo di punta di acciaio) è sufficiente per resistere all'usura abrasiva per la vita desiderata della punta. Come illustrato nella figura 13A, le caratteristiche DOCC (segmenti portanti) 30 della punta 10 o della punta 100, o' di qualsiasi punta secondo l'invenzione,possono avere una sezione trasversale arcuata,trasversalmente all'arco seguito durante la rotazione della punta, in modo da formare una superficie portante arcuata 31a che riproduce l'arco descritto dallo spigolo di taglio di un elemento fresante PDC associato non consumato che segue una caratteristica DOCC.Alternativamente, come illustrato nella figura 13B, una caratteristica DOCC 30 può presentare una superficie portante appiattita 31F alla formazione, oppure può essere altrimenti configurata. E' anche previsto, come illustrato nella figura 13C, che una caratteristica DOCC 30 possa essere configurata in sezione trasversale e costituita da un materiale tale da consumarsi intenzionalmente e con relativa rapidità (rispetto alla velocità di usura di un elemento fresante PDC) da una superficie portante iniziale più piccola 31i che fornisce una DOCi relativamente piccola rispetto al punto o linea di contatto C con la formazione seguita dallo spigolo di taglio di un elemento fresante PDC associato che segue durante la trivellazione di un primo intervallo duro della formazione ad una superficie portante secondaria più grande 3ls che fornisce anche una DOC2 molto minore per un secondo intervallo della formazione inferiore molto più tenero (e con resistenza alla compressione inferiore). Alternativamente, la testa 33 della struttura DOCC 30 può essere resa tranciabile in modo controllabile dalla base 35 (ad esempio con collegamenti spezzabili come una spina di sicurezza; una spina di sicurezza 37 è illustrata con linee tratteggiate). ;A titolo di riferimento, si può affermare che punte 10 e 100 come illustrato sono simmetriche o concentriche intorno alle loro linee assiali o assi longitudinali L, benché ciò non sia necessariamente un requisito dell'invenzione. ;Le due punte 10 e 100 non sono convenzionali rispetto a punte secondo lo stato dell'arte per il fatto che elementi fresanti PDC 14 sulle punte 10 e 100 sono disposti ad angoli di spoglia posteriore molto inferiori, nel campo, ad esempio, tra 7° e 15°. In confronto,molte punte tradizionali sono provviste di elementi fresanti ad un angolo di spoglia posteriore di 30°, ed un angolo di spoglia posteriore di 20° è considerato come abbastanza "aggressivo" nella tecnica. La presenza delle caratteristiche DOCC permette l'uso di angoli di spoglia posteriore sostanzialmente più aggressivi, poiché le caratteristiche DOCC impediscono agli elementi fresanti PDC ad angoli di spoglia aggressivi di penetrare nella formazione ad una profondità eccessiva, come avverrebbe in una punta senza le caratteristiche DOCC. ;Nei casi delle punte 10 e 100, le caratteristiche DOCC 30 che precedono in rotazione sono configurate e posizionate per corrispondere in modo sostanzialmente esatto alla configurazione trivellata nel fondo del foro di trivellazione durante la trivellazione ad una ROP di 30,48 metri per ora (m/h) (100 piedi per ora (fph)) a 120 giri al minuto (rpm) della punta. Ciò produce una DOC di circa 4,23 mm (0,166 pollici) per ogni rivoluzione.A causa della presenza delle caratteristiche DOCC 30, dopo che è stato applicato un WOB sufficiente per trivellare a 30,48 m/h (1000 fph), un eventuale WOB addizionale è trasferito dal corpo 40 della punta 10 o 100 attraverso le caratteristiche DOCC alla formazione.Così, gli elementi fresanti 14 non sono esposti ad un peso addizionale sostanziale, a meno che e finché non venga applicato un WOB sufficiente per spezzare la formazione trivellata, la quale applicazione può essere sostanzialmente controllata dal trivellatore, poiché le caratteristiche DOCC possono essere ingegnerizzate in modo da fornire un ampio margine di errore rispetto ad una data sequenza di formazioni che si potrebbe incontrare durante la trivellazione di\in dato intervallo. Come ulteriore conseguenza della presente invenzione, le caratteristiche DOCC impediranno, come precedentemente indicato, agli elementi fresanti 14 di penetrare eccessivamente nella, o "scavare" la formazione, vantaggio sostanziale durante la trivellazione con un motore in foro in cui è spesso diffi-, Cile controllare il WOB, ed un WOB che produca una penetrazione eccessiva potrebbe provocare lo stallo del motore, con la perdita conseguente della faccia dell'utensile ed eventuale danneggiamento di componenti del motore nonché della punta stessa. Benché l'aggiunta di un WOB oltre quello richiesto per ottenere la ROP desiderata richieda una coppia addizionale per far ruotare la punta a causa della resistenza di attrito alla rotazione delle caratteristiche DOCC sulla formazione, tale coppia addizionale costituisce una componente secondaria della coppia complessiva. ;Il beneficio di caratteristiche DOCC nel controllo della coppia può essere facilmente apprezzato esaminando la figura 3 dei disegni, che rappresenta un modello matematico di prestazioni di una punta PDC Hughes Christensen R324XL a quattro lame, del diametro di 95,3 mm (3 3/4 pollici), che mostra varie curve di coppia in funzione del WOB per angoli di spoglia posteriore variabili 3⁄4egli elementi fresanti nella trivellazione di schisto Mancos. La curva A rappresenta la punta con un angolo di spoglia posteriore degli elementi fresanti di 10°, la curva B la punta con un angolo di spoglia posteriore degli elementi fresanti di 20°, la curva C la punta con un angolo di spoglia posteriore degli elementi fresanti di 30°, e la curva D la punta facente uso di elementi fresanti disposti ad un angolo di spoglia posteriore di 20° e comprendente caratteristiche DOCC secondo la presente invenzione. Il modello ipotizza una struttura di punta secondo l'invenzione per una ROP di 15,24 m/h (50 fph) a 100 rpm, che fornisce una penetrazione di 2,54 mm (0,1 pollici) per rivoluzione in una formazione trivellata. Come si può facilmente vedere, indipendentemente dall'angolo di spoglia posteriore degli elementi fresanti, le curve da A a C indicano chiaramente che, in assenza di caratteristiche DOCC secondo la presente invenzione, la coppia richiesta sulla punta continua ad aumentare con continuità ed in modo sostanzialmente lineare con il WOB applicato, indipendentemente dal livello di WOB applicato. D'altra parte, la curva D indica che, dopo che il WOB si avvicina a circa 35,6 kN (8.000 libbre) sulla punta comprendente caratteristiche' DOCC, la curva della coppia si appiattisce in misura significativa ed aumenta in un modo sostanzialmente lineare soltanto leggermente da circa 908 joule (J) (670 libbre-piede) a poco più di 1.085 J (800 libbre-piede) anche quando il WOB si avvicina a 111,2 kN (25.000 libbre). Come precedentemente indicato,questo aumento relativamente limitato della coppia dopo che le caratteristiche DOCC si impegnano con la formazione è relativo all'attrito, ed è anche abbastanza prevedibile. Come illustrato graficamente nella figura 3,questo carico di coppia addizionale aumenta in modo sostanzialmente lineare in funzione del WOB moltiplicato per il coefficiente di attrito tra la punta e la formazione, ed è sostanzialmente indipendente dall'area di contatto tra loro. ;Con riferimento ora alla figura 4 (che non è in scala) dei disegni, è possibile ottenere un ulteriore apprezzamento del funzionamento e dei benefici delle caratteristiche DOCC secondo la presente invenzione. Supponendo che una punta sia progettata per una ROP di 36,6 m/h (120 fph) a 120 rpm, ciò richiede una DOC media di 5 mm (0,20 pollici). Le caratteristiche DOCC o i limitatori DOC saranno così progettati per entrare inizialmente in contatto con la superficie della formazione sotterranea FS in modo da fornire una DOC di 5 mm (0,20 pollici). Si* suppone -per gli scopi della figura 4 che le caratteristiche DOCC o i limitatori DOC siano dimensionati in modo che la resistenza alla compressione della formazione trivellata non sia superata sotto il WOB applicato. Come precedentemente indicato, la resistenza alla compressione da considerare sarà tipicamente la resistenza alla compressione sul posto della roccia della formazione residente nella formazione trivellata (più un certo fattore di sicurezza), invece della resistenza alla compressione libera di un campione di roccia. Nella figura 4, è rappresentato un elemento fresante PDC esemplificativo 14, per comodità, che avanza linearmente da destra verso sinistra sul disegno. Una rivoluzione completa della punta 10 o 100 su cui è montato l'elemento fresante PDC 14 è stata 11srotolata" ed appiattita nella figura 4. Così, come illustrato, l'elemento fresante PDC 14 è avanzato verso il basso (ossia lungo l'asse longitudinale della punta 10 o 100 su cui esso è montato) di 5 mm (0,20 pollici) in una rotazione di 360° della punta 10 o 100. Come illustrato nella figura 4, una struttura o elemento 50 da utilizzare quale limitatore DOC è disposto convenzionalmente subito "dietro"l'elemento fresante PDC 14 rispetto al verso di rotazione, ad esempio soltanto 22,5° dietro l'elemento fresànte PDC 14, e la punta più esterna 50a deve essere rientrante verso l'alto di 0,3 mm (0,0125 pollici) (5 mm (0,20 pollici) DOC x 22,5°/l60°) dalla punta più esterna 14a dell'elemento fresante PDC 14 per ottenere una DOC iniziale di 5 mm (0,20 pollici). Tuttavia, quando il limitatore DOC 50 si usura durante la trivellazione, ad esempio soltanto di 0,25 mm (0,010 pollici) rispetto alla punta 14a dell'elemento fresante PDC 14, la distanza di spostamento verticale tra la punta 50a del limitatore DOC 50 e la punta 14a dell'elemento fresante PDC 14 è aumentata a 0,57 mm (0,0225 pollici). Così, la DOC sarà sostanzialmente aumentata, in effetti quasi raddoppiata, a 9,1 mm (0,36 pollici). La ROP potenziale sarà di conseguenza uguale a 65,8 m/h (216 fph) a causa dell'aumento dello spostamento verticale ottenuto per l'elemento fresante PDC 14 a causa del limitatore DOC consumato 50, ma l'aumento della DOC può danneggiare l'elemento fresante PDC 14 o impastare la punta 10 o 100 generando un volume di detriti della formazione che supera la capacità della punta di allontanarli idraulicamente. Analogamente, se la punta dell'elemento fresante PDC 14a si consumasse ad una velocità relativamente superiore al limitatore DOC 50, ad esempio di 0,25 mm (0,010 poilici), la distanza di spostamento verticale si ridurrebbe a 0,0635 mm (0,0025 pollici), la DOC si ridurrebbe ad 1,02 mm (0,04 pollici) e la ROP a 7,3 m/h (24 fph). Così, un'usura eccessiva o un errore di posizionamento verticale dell'elemento fresante PDC 14 o del limitatore DOC 50 rispetto all'altro componente potrebbe produrre un'ampia gamma di ROP possibili per una data velocità di rotazione. D'altra parte, Be una caratteristica DOCC esemplificativa 60 è posizionata secondo la presente invenzione, 45° in rotazione davanti (o 315° in rotazione dietro) la punta 14a dell'elemento fresante PDC, la punta più esterna 60a sarà inizialmente rientrante verso l'alto di 4,45 min (0,175 pollici) (5 mm (0,20 pollici) DOC x 315°/360° ) rispetto alla punta 14a dell'elemento fresante PDC in modo da ottenere la DOC iniziale di 5 mm (0,20 pollici). La figura 4 mostra due volte la stessa caratteristica DOCC 60, sia davanti sia dietro l'elemento fresante PDC 14 in rotazione, per chiarezza, essendo naturalmente inteso che la traiettoria dell'elemento fresante PDC 14 è circolare per tutto un arco di 360° in accordo con la rotazione della punta 10 o 100. Quando la caratteristica DOCC 60 si consuma di 0,25 mm (0,010 pollici) rispetto alla punta I4a dell'elemento fresante PDC, la distanza di spostamento verticale tra la punta 60a della caratteristica DOCC 60 e la punta 14a dell'elemento fresante PDC 14 è aumentata soltanto da 4,45 mm (0,175 pollici) a 4,7 mm (0,185 pollici). Tuttavia, grazie al posizionamento della caratteristica DOCC 60 rispetto all'elemento fresante PDC 14, la DOC sarà soltanto leggermente aumentata, a circa 5,4 mm {0,211 pollici). Come conseguenza, la ROP aumenterà soltanto a circa 38,7 m/h (127 fph).Analogamente, se l'elemento fresante PDC 14 si consuma di 0,25 mm (0,010 pollici) rispetto alla caratteristica DOCC 60, lo spostamento verticale della caratteristica DOCC 60 è ridotto soltanto a 4,2 mm (0,165 pollici) e la DOC è ridotta soltanto a circa 4,8 mm (0,189 pollici), con una ROP conseguente di circa 34,4 m/h (113 fph). Così, si può facilmente vedere come il posizionamento angolare di una caratteristica DOCC può interessare in misura significativa la ROP quando il limitatore o l'elemento fresante si consuma rispetto all'altro componente, o se uno di tali componenti è stato posizionato in modo errato o dimensionato in modo non corretto sporgendo in misura non corretta anche soltanto leggermente verso l'alto o verso il basso rispetto alla sua posizione ideale, o "di progetto", rispetto all'altro componente associato quando la punta è fabbricata. Analogamente, scostamenti dell'usura tra un elemento fresante ed un limitatore DOC che segue l'elemento fresante sono amplificati nella tecnica anteriore, mentre sono ridotti in misura significativa quando si utilizzano caratteristiche DOCC dimensionate e disposte in posizioni tali da precedere gli elementi fresanti secondo la presente invenzione. Inoltre, se si utilizza un limitatore DOCC che segue, invece di precedere, un dato elemento fresante, si noterà che un carico d'urto o di impatto dell'elemento fresante è più probabile poiché, nel momento in cui il limitatore DOC entra in contatto con la formazione, la punta dell'elemento fresante sarà già entrata in contatto con la formazione. Caratteristiche DOCC che precedono gli elementi fresanti, d'altra parte, essendo disposte davanti ad un dato elemento fresante lungo la traiettoria elicoidale verso il basso seguita dall'elemento fresante mentre taglia la formazione e la punta avanza lungo il suo asse longitudinale, tendono ad impegnarsi con la formazione prima dell'elemento fresante. Le espressioni "precedere" e "seguire" l'elemento fresante possono essere facilmente comprese essendo rispettivamente associate preferibilmente con posizioni delle caratteristiche DOCC fino a 180° in rotazione prima di un elemento fresante rispetto a posizioni fino a 180° in rotazione dopo un elemento fresante. Benché una porzione, ad esempio, di una caratteristica DOCC allungata arcuata che' precede un elemento fresante secondo la presente invenzione possa estendersi angolarmente in avanti rispetto ad un elemento fresante associato in modo da avvicinarsi ad una posizione che segue l'elemento fresante, sostanzialmente la maggior parte della lunghezza arcuata di tale caratteristica DOCC risiederà preferibilmente in una posizione che precede l'elemento fresante. Come si può apprezzare facendo ancora riferimento alle figure 1 e 2, può esservi una spaziatura angolare significativa tra un elemento fresante PDC 14 ed un segmento portante associato 30 di una caratteristica DOCC, ad esempio attraverso un passaggio di fluido 20 e la scanalatura di scarico 26 ad esso associata,pur precedendo ancora in rotazione l'elemento fresante PDC 14. Più preferibilmente, almeno una porzione di una caratteristica DOCC secondo l'invenzione giacerà entro circa 90° in rotazione prima della faccia di un elemento fresante associato.

Ci si potrebbe domandare la ragione per cui sarebbe vantaggioso limitare la ROP, poiché punte secondo la presente invenzione che utilizzano caratteristiche DOCC non possono, in pratica, trivellare ad una ROP pari a quella di punte tradizionali prive di tali caratteristiche. Tuttavia, come precedentemente indicato, utilizzando caratteristiche DOCC per ottenere una DOC prevedibile e sostanzialmente sostenibile in unione con la capacità nota dell'idraulica di una punta di allontanare detriti della formazióne dalla punta ad una data portata in volume massima, è possibile ottenere una ROP massima sostenibile (invece che soltanto di picco) senza impastatura della punta e con un consumo ridotto dell'elemento fresante ed una sostanziale eliminazione del danneggiamento dell'elemento fresante e della rottura a causa di una DOC eccessiva, nonché di un danneggiamento e di una rottura per urto. E' anche possibile eliminare lo stallo del motore e la perdita di faccia dell'utensile. In formazioni tenere o ultra-tenere, molto soggette ad impastatura, la limitazione del volume unitario di roccia rimosso dalla formazione per unità di tempo impedisce che una punta "tagli eccessivamente" la formazione. In formazioni più dure, la capacità di applicare un WOB addizionale superiore a quello necessario per ottenere una DOC di progetto per la punta può essere utilizzata per eliminare vibrazioni normalmente indotte dagli elementi fresanti PDC e dalla loro azione di taglio, nonché la vibrazione della batteria di perforazione sotto forma di rimbalzo, che si manifesta sulla punta a causa di una DOC eccessiva. In tali formazioni più dure, le caratteristiche DOCC possono anche essere indicate come "dispositivi di arresto di carico" utilizzati in unione con un WOB "in eccesso" per proteggere gli elementi fresanti PDC da danni indotti dalle vibrazioni, dimensionando ancora le caratteristiche DOCC in modo da non superare la resistenza alla compressione della formazione. In formazioni più dure, la capacità di smorzare vibrazioni e rimbalzo mantenendo la punta costantemente in contatto con la formazione è molto vantaggiosa in termini di stabilità e longevità della punta, mentre in applicazioni direzionali l'invenzione evita la perdita di faccia dell'utensile.

La figura 5 mostra una variante esemplificativa di una caratteristica DOCC secondo la presente invenzione, che può essere denominata caratteristica DOCC "a livelli" 130 comprendente un segmento portante arcuato allungato .Tale configurazione, rappresentata a titolo illustrativo mentre precede un elemento fresante PDC 14 su una punta 100 {soltanto a titolo di esempio), comprende un primo livello inferiore 132 che precede in rotazione ed un secondo livello superiore che segue in rotazione 134. Mentre la punta 14a dell'elemento fresante PDC 14 segue la"sua traiettoria elicoidale verso il basso indicata generalmente dalla linea 140 (la traiettoria, come nel caso della figura 4, è stata srotolata sul disegno), l'area superficiale del primo livello 132 può essere utilizzata per limitare la DOC in una formazione più dura con una maggiore resistenza alla compressione, mentre la punta "scorre" in posiziona alta sulla formazione con l'elemento fresante 14 che ha una DOCi minima nella superficie della formazione, indicata dalla linea tratteggiata inferiore. Invece, quando la punta 100 entra in una formazione molto più tenera con una resistenza alla compressione molto inferiore, l'area superficiale del primo livello 132 sarà insufficiente per evitare l'intaccatura e la rottura della formazione, e quindi il primo livello 132 intaccherà la formazione finché la superficie del secondo livello 134 non incontra il materiale della formazione, aumentando la DOC dell'elemento fresante 14. A questo punto, l'area superficiale complessiva del primo e del secondo livello 132 e 134 (in combinazione con altri primi e secondi livelli associati rispettivamente con altri elementi fresanti 14) sarà sufficiente per evitare una ulteriore intaccatura della formazione e la DOCa più profonda nella superficie della formazione più tenera (indicata dalla linea tratteggiata superiore) sarà mantenuta finché la punta 100 non incontra di nuovo una formazione più dura. Quando ciò avviene, la punta 100 scorrerà in posizione rialzata sul primo livello 132, che assorbirà qualsiasi impatto dovuto all'incontro prima che l'elemento fresante 14 incontri la formazione, e la DOC sarà ridotta al suo livello DOC precedente, evitando una coppia eccessiva ed uno stallo del motore.

Come illustrato nelle figure 1 e 2, una o più caratteristiche DOCC di una punta secondo l'invenzione possono comprendere segmenti portanti arcuati allungati 30 disposti sostanzialmente allo stesso raggio intorno alla linea assiale o asse longitudinale della punta di un elemento fresante preceduto dalla caratteristica DOCC. In tale caso, e come illustrato nella figura 6A con un segmento portante arcuato esemplificativo 30 srotolato in modo da essere appiattito sul disegno, si preferisce che la superficie portante esterna S di un segmento 30 sia inclinata di un angolo a rispetto ad un piano P trasversale all'asse L della punta sostanzialmente uguale all'angolo fi della traiettoria elicoidale 140 seguita dall'elemento fresante PDC 14 associato mentre la punta perfora il foro di trivellazione. Orientando in questo modo la superficie esterna S, 1'intera area superficiale, o portante, potenziale del segmento portante 30 entra in contatto e rimane in contatto con la formazione durante la rotazione dell'elemento fresante PDC. Come illustrato nella figura 6B, la superficie esterna S di un segmento arcuato può anche essere inclinata di un angolo variabile per adattarsi ad ROP di progetto massima e minima per una punta. Così, se una punta è progettata per trivellare tra 35,5 e 39,6 m/h (tra 110 e 130 fph), la porzione che precede in rotazione LS della superficie S può trovarsi ad un primo angolo relativamente più basso 7, mentre la porzione che segue in rotazione TS della superficie S (tutta la superficie S precede ancora in rotazione l'elemento fresante PDC 14) può trovarsi ad un altro angolo relativamente più ripido δ (entrambi gli angoli sono rappresentati per chiarezza in modo esagerato) , mentre il resto della superficie S esegue una transizione graduale di angolo tra questi due estremi . In questo modo, e poiché la DOC deve necessariamente aumentare affinché aumenti la ROP, data una velocità di rotazione sostanzialmente costante, ad un primo angolo inferiore dell'elica 140a corrispondente ad una ROP più bassa, la porzione che precede LS della superficie S sarà in contatto con la formazione trivellata, mentre ad una ROP più alta'"1'angolo dell'elica diventerà maggiore, come indicato (in modo esagerato per chiarezza) dall'angolo dell'elica 140b, e la porzione che precede LS non sarà più in contatto con la formazione, l'area di contatto essendo trasferita alla porzione che segue TS ad un angolo più ripido. Naturalmente, ad una ROP intermedia tra i limiti superiore ed inferiore del campo di progetto, una porzione di superficie S intermedia tra la porzione che precede LS e la porzione che segue TS (o porzioni sia di LS sia di TS) fungerà da superficie portante. Una configurazione del tipo illustrato nella figura 6B è facilmente adattabile a formazioni ad elevata resistenza alla compressione per ROP variabili entro un campo di progetto,poiché i requisiti di area superficiale portante per le caratteristiche DOCC sono nominali.Per punte utilizzate nella trivellazione di formazioni più tenere, può essere necessario prevedere un'area superficiale in eccesso per ciascuna caratteristica DOCC per evitare la rottura e l'intaccatura della formazione,poiché soltanto una porzione di ciascuna caratteristica DOCC sarà in contatto con la formazione in un dato istante durante la trivellazione in un campo di ROP di progetto .

Un'altra considerazione nel progetto di punte secondo la presente invenzione è il potere abrasivo della formazione trivellata, e le velocità relative di usura delle caratteristiche DOCC e degli elementi fresanti PDC. In formazioni non abrasive, ciò non è di particolare interesse,poiché né la caratteristica DOCC né l'elemento fresante PDC si consumerà in misura apprezzabile. Tuttavia, in formazioni più abrasive, può essere necessario prevedere inserti resistenti all'usura 32 (vedere figura 1) o altrimenti proteggere le caratteristiche DOCC da una usura eccessiva (ossia prematura) rispetto agli elementi fresanti con i quali esse sono associate per evitare una riduzione della DOC. Ad esempio, se la punta è una punta del tipo a matrice, uno strato di graniglia di diamante può essere incluso nelle superfici esterne delle caratteristiche DOCC. Alternativamente, blocchetti cementati preformati di carburo di tungsteno colati nella faccia della punta possono essere utilizzati quali caratteristiche DOCC. Una pellicola di diamante può essere formata su porzioni selezionate della faccia della punta utilizzando tecniche note di deposizione di vapore chimico, come è noto nel ramo, oppure pellicole di diamante possono essere formate su substrati che sono allora inglobati per colata nel, o brasati o altrimenti collegati'al corpo della punta. Diamanti naturali, PDC termicamente stabili (comunemente denominati TSP) o anche PDC con le loro facce sostanzialmenteparallele all'angolo dell'elica della traiettoria dell'elemento fresante (in modo che quella che sarebbe normalmente la faccia di taglio del PDC funga da superficie portante), o strutture di nitruro di boro cubico simili alle strutture di diamante precedentemente menzionate possono anche essere utilizzate su, o come, superfici portanti delle caratteristiche DOCC, come desiderato o richiesto, ad esempio durante la trivellazione in calcari e dolomiti. Allo scopo di ridurre le forze di attrito tra una superficie portante DOCC e la formazione, è possibile utilizzare, secondo i Brevetti statunitensi nn.

5.447.208 e 5.653.300, ceduti alla cessionaria della presente invenzione ed incorporati così nella presente tramite questo riferimento, una superficie di diamante a rugosità molto bassa, cosiddetta "lucidata". Idealmente, e prendendo in considerazione l'usura della piastrina di diamante e del substrato di supporto rispetto all'usura delle caratteristiche DOCC, le caratteristiche di usura ed i volumi di materiali che subiscono l'usura per le caratteristiche DOCC possono essere adattati in modo che la velo-. cità di usura delle caratteristiche DOCC possa essere sostanzialmente fatta corrispondere alla velocità di ueura degli elementi fresanti PDC per mantenere una DOC sostanzialmente costante. Questo approccio fornisce la possibilità di utilizzare l'elemento fresante PDC alla sua vita potenziale massima. E' naturalmente inteso che le caratteristiche DOCC possono essere configurate come "noduli" abbreviati o grandi "piattaforme" oltre che come i segmenti arcuati precedentemente menzionati, o con qualsiasi altra configurazione adatta per la formazione da trivellare per impedirne la rottura mediante le caratteristiche DOCC sotto il WOB previsto o programmato.

Come alternativa ad una caratteristica DOCC fissa, o passiva, e' anche previsto di poter utilizzare per vari scopi caratteristiche DOCC o segmenti portanti attivi. Ad esempio, rulli possono essere disposti davanti agli elementi fresanti per fornire una caratteristica DOCC ad attrito ridotto, oppure un cuscinetto a fluido comprendente un'apertura circondata da un pattino o piattaforma sulla faccia della punta può essere utilizzato per fornire un rialzo per gli elementi fresanti con un conseguente basso attrito. Caratteristiche DOCC mobili, ad esempio strutture orientabili, potrebbero anche essere utilizzate per adattarsi a variazioni di ROP entro un dato campo mediante inclinazione delle superfici portanti delle caratteristiche DOCC in modo che le superfici siano orientate secondo lo stesso angolo della traiettoria elicoidale degli elementi fresanti associati.

Con riferimento ora alle figure da 7 a 12 dei disegni, sono illustrate varie caratteristiche DOCC (che possono anche essere indicate come segmenti portanti) secondo la presente invenzione.

Con riferimento alle figure 7 e 7A, una punta esemplificativa 150 avente un elemento fresante PDC 14 fissato ad essa che segue in rotazione un passaggio di fluido 20 comprende una caratteristica DOCC orientabile 160 costituita da un corpo a superficie arcuata 162 (che può comprendere una semisfera per una rotazione intorno a diversi assi o -soltanto una superficie arcuata estendentesi trasversalmente al piano del disegno per una rotazione intorno ad un asse trasversale al disegno) fissato in una sede 164 ed avente una caratteristica opzionale resistente all'usura 166 sulla sua superficie portante 168. La caratteristica resistente all'usura 166 può essere semplicemente una porzione esposta del materiale del corpo 162 se quest'ultimo è realizzato ad esempio in WC. Alternativamente, la caratteristica resistente all'usura 166 può comprendere una punta, inserto o riporto di WC sulla superficie portante 168 del corpo 162, graniglia di diamante inclusa nel corpo 162 in corrispondenza della superficie portante 168, o un trattamento superficiale con diamante naturale o sintetico della superficie portante 168, comprendente in modo specifico e senza carattere limitativo una pellicola di diamante depositata su di essa o legata ad essa. Si deve notare che l'area della superficie portante 168 della caratteristica DOCC che scorrerà sulla formazione trivellata, nonché la DOC per l'elemento fresante PDC 14, possono essere facilmente regolate per una data struttura di punta utilizzando corpi 162 che presentano esposizioni (altezze) differenti della superficie portante e larghezze, lunghezze o configurazioni in sezione traversale differenti, il tutto come illustrato con linee tratteggiate. Così è possibile l'adattamento a resistenze alla compressione di formazioni differenti.L'uso di una caratteristica DOCC orientabile 160 permette che la caratteristica DOCC si adatti automaticamente ad ROP differenti entro un dato campo di angoli dell'elica per gli elementi fresanti.Mentre la DOC può essere modificata mediante oscillazione della caratteristica DOCC 160, la variazione entro un dato campo di ROP sarà normalmente nominale.

Le figure 8 ed 8A mostrano una punta esemplificativa 150 avente un elemento fresante PDC 14 fissato ad essa che segue in rotazione un passaggio di fluido 20, in cui la punta 150 in questo caso comprende una caratteristica DOCC 170 comprendente un rullo 172 montato in modo girevole mediante un perno 174 su cuscinetti 176 portati dalla punta 150 su ogni lato di una cavità 178 in cui il rullo 172 è parzialmente ricevuto. In questa forma di attuazione, si deve notare che l'esposizione e l'area superficiale portante della caratteristica DOCC 170 possono essere facilmente regolate per una data struttura di punta utilizzando rulli 172 di diametro differente che presentano larghezze differenti e/o configurazioni differenti in sezione trasversale. Le figure 9A, 9B, 9C e 9D mostrano rispettivamente caratteristiche DOCC orientabili alternative 190, 200, 210 e 220. La caratteristica DOCC 190 comprende una testa 192 ricevuta parzialmente in una cavità 194 in una punta 150 e montata attraverso un collegamento a sfera e sede 196 su un codolo 180 inserito a pressione in una apertura 198 alla sommità della cavità 194. La caratteristica DOCC 200, in cui elementi simili a quelli della caratteristica DOCC 190 sono indicati con gli stessi numeri di riferimento, costituisce una variante della caratteristica DOCC 190. La caratteristica DOCC 210 utilizza una testa 212 che è parzialmente ricevuta in una cavità 214 in una punta 150 e fissata ad essa mediante un elemento di collegamento resiliente o duttile 216 che si estende in una apertura 218 alla sommità della cavità'214. L'elemento di collegamento 216 può comprende, ad esempio, un blocchetto elastomerico, una molla elicoidale, una molla Belleville, una molla a lamina, o un blocchetto di metallo duttile, quale acciaio o bronzo. Così, l'elemento di collegamento 216, come nel caso dei collegamenti a sfera e sede 196 e delle teste 192, permette che la testa 212 si adatti automaticamente a, o compensi, ROP variabili che definiscono angoli differenti dell'elica per l'elemento fresante. La caratteristica DOCC 220 utilizza una forcella 222 disposta in modo girevole e parzialmente ricevuta entro una cavità 224, con la forcella 222 supportata su una sporgenza 226 della punta 150.Arresti 228, di materiali resilienti o duttili (quali elastomeri, acciaio, piombo, eccetera) e che possono essere permanenti o sostituibili, permettono che la forcella 226 si adatti a vari angoli dell'elica. La forcella 226 può essere fissata entro la cavità 224 mediante qualsiasi mezzo tradizionale. Poiché gli angoli dell'elica''variano anche per una data ROP specifica con la distanza di ciascun elemento fresante dall'asse della punta, la possibilità di tale regolazione o compensazione automatica può essere preferibile al tentativo di formare caratteristiche DOCC con superfici portanti ad angoli differenti in posizioni differenti sulla faccia della punta.

Le figure 10A e 10B mostrano rispettivamente diverse combinazioni di caratteristica DOCC ed elemento fresante PDC. In ogni caso, un elemento fresante PDC 14 è fissato ad un supporto dell'elemento fresante e limitatore DOC combinato 240, con il supporto 240 ricevuto entro una cavità 242 nella faccia {o su una lama) di una punta esemplificativa 150 e fissato in essa ad esempio per brasatura, saldatura, fissaggio meccanico, o altrimenti in modo noto nella tecnica. Il limitatore DOC 240 comprende una sporgenza 244 che presenta una superficie portante 246. Come illustrato e soltanto a titolo di esempio, la superficie portante 246 può essere sostanzialmente piana (figura 10A) o semisferica (figura 10B). Selezionando un supporto dell'elemento fresante e limitatore DOC 240 appropriato, la DOC dell'elemento fresante PDC 14 può essere modificata e l'area superficiale della superficie portante 246 regolata per adattarla alla resistenza alla compressione di una formazione da trivellare .

Si deve notare che le caratteristiche DOCC delle figure da 7 a 10, in aggiunta ad adattarsi a resistenze alla compressione di formazioni differenti oltre ad ottimizzare la DOC e permettere la minimizzazione dell'area superficiale portante che produce attrito evitando una rottura della formazione sotto il WOB, facilitano anche le riparazioni sul campo e la sostituzione di caratteristiche DOCC a causa di un danneggiamento durante la trivellazione o per adattarle a formazioni differenti da trivellare in formazioni, o intervalli, adiacenti che devono essere attraversati dallo stesso foro di trivellazione.

La figura li mostra una caratteristica DOCC 250 costituita da una cavità o canale anulare 252 sulla faccia di una punta esemplificativa 150. Elementi fresanti PDC 14 radialmente adiacenti che fiancheggiano il canale anulare 252 tagliano la formazione 254 con l'eccezione di un segmento anulare non tagliato 256, che sporge nella cavità anulare 252.Alla sommità 260 del canale anulare 252, un elemento fresante PDC a bordo piano 258 (o preferibilmente una molteplicità di elementi fresanti 258 distanziati angolarmente) tronca il segmento anulare 256 della formazione in un modo controllato in modo che l'altezza del segmento anulare 256 rimanga sostanzialmente costante limitando la DOC di elementi fresanti PDC 14 che lo fiancheggiano. In questo caso, la superficie portante della caratteristica DOCC 250 comprende la sommità 260 del canale anulare 252, ed i lati 262 del canale 252 evitano il cedimento del segmento anulare 256 della formazione. Naturalmente, è sottinteso che è possibile utilizzare canali anulari multipli 252 con elementi fresanti 14 che li fiancheggiano, e che sarà prevista una sorgente di fluido di perforazione, ad esempio una apertura 264, per lubrificare il canale 252 ed allontanare detriti della formazione dall'elemento fresante 258.

Le figure 12 e 12A mostrano una caratteristica DOCC 270 a basso attrito, idraulicamente migliorata, costituita da un pattino DOCC 272 che precede in rotazione un elemento fresante PDC 14 con l'interposizione di un passaggio di fluido 20 su una punta esemplificativa 150, con il pattino 272 provvisto di un passaggio per fluido di perforazione 274 che sbocca sulla superficie portante 276 del pattino 272 da una camera in pressione 278 all'interno del corpo della punta 150. Come illustrato nella figura 12A, una molteplicità di canali 282 possono essere formati sulla superficie portante 276 per facilitare la distribuzione del fluido di perforazione dallo sbocco 280 del passaggio 274 attraverso la superficie portante 276. Deviando una piccola porzione del flusso di fluido di perforazione sulla punta dalla sua traiettoria normale diretta verso ugelli associati con gli elementi fresanti, si ritiene che il maggiore attrito normalmente conseguente ad aumenti di WOB dopo che la superficie portante 276 del pattino DOCC 272 entra in contatto con la formazione possa essere almeno in una certa misura alleviato, ed in alcuni casi del tutto evitato, riducendo o eliminando aumenti di coppia in risposta ad aumenti di WOB. Naturalmente, i passaggi 274 possono essere dimensionati in modo da ottenere un flusso appropriato, o i pattini 272 possono essere calibrati con sbocchi opportunamente dimensionati 280. I pattini 272 possono naturalmente essere configurati in modo da renderli sostituibili .

Come è stato precedentemente menzionato, gli angoli di spoglia posteriore degli elementi fresanti PDC utilizzati in una punta provvista di caratteristiche DOCC secondo l'invenzione possono essere più aggressivi, ossia meno negativi, che nel caso di punte tradizionali. E' anche^previsto 'che angoli di spoglia estremamente aggressivi per l'elemento fresante, compresi angoli di spoglia neutri ed anche angoli di spoglia positivi (in avanti) degli elementi fresanti, possano essere utilizzati con successo conformemente alla resistenza intrinseca degli elementi di taglio per supportare il carico agente su di essi come conseguenza di tali angoli di spoglia, poiché le caratteristiche DOCC eviteranno che tali elementi fresanti aggressivi si impegnino con la formazione ad una profondità eccessiva. E' anche previsto che due altezze, o esposizioni, differenti di segmenti portanti possano essere utilizzate su una punta, con un insieme di segmenti portanti più alti che forniscono una prima area superficiale portante che supporta la punta su formazioni più dure aventi una maggiore resistenza alla compressione fornendo una DOC relativamente poco profonda per gli elementi fresanti PDC della punta, mentre un insieme di segmenti portanti più bassi rimane distanziato dal contatto con la formazione durante la trivellazione finché non si incontra una formazione più tenera avente una resistenza alla compressione inferiore. In questo caso, i segmenti portanti più alti o più esposti avranno un'area superficiale insufficiente per evitare l'intaccatura (rottura) della roccia della formazione sotto il WOB applicato. Così, i segmenti portanti più alti intaccheranno la formazione finché il secondo insieme di segmenti portanti non entra in contatto con essa, dopodiché l'area superficiale complessiva dei due insiemi di segmenti portanti supporterà -la punta sulla formazione più tenera, ma con una DOC superiore in modo da permettere che gli elementi fresanti rimuovano un maggiore volume di materiale della formazione per ogni rotazione della punta generando così una ROP superiore per una data velocità di rotazione della punta. Questo approccio differisce dall'approccio illustrato nella figura 5 per il fatto che, diversamente dal segmento portante a più livelli 130, segmenti portanti di altezze o esposizioni differenti sono associati con elementi fresanti differenti. Così, questo aspetto dell'invenzione può essere attuato, ad esempio, nelle punte 10 e 100 delle figure 1 e 2 fabbricando segmenti portanti arcuati selezionati ad una altezza o esposizione superiore rispetto ad altri. Così, i segmenti portanti 30b e 30e delle punte 10 e 100 possono presentare un'esposizione superiore ai segmenti 30a, 30c, 30d e 30f, o viceversa .

Gli elementi fresanti utilizzati con le punte 10 e 100 illustrate nella presente sono stati descritti come elementi fresanti PDC, ma i tecnici del ramo riconosceranno ed apprezzeranno che l'invenzione può anche essere attuata su punte che portano altri elementi fresanti superabrasivi, come sinterizzati di diamante policristallino termicamente stabili o TSP, ad esempio disposti in un disegno a mosaico come è noto nella tecnica per simulare la faccia di taglio di un PDC. E' anche possibile utilizzare elementi fresanti a pellicola di diamante, nonché sinterizzati di nitruro di boro cubico.

Benché la presente invenzione sia stata descritta nella presente con riferimento ad alcune forme di attuazione preferite, i tecnici del ramo riconosceranno ed apprezzeranno che essa non è a queste limitata. Invece molte aggiunte, cancellazioni e modifiche alle forme di attuazione preferite possono essere apportate senza allontanarsi dall'ambito dell'invenzione come rivendicato nel seguito. Inoltre, caratteristiche di una forma di attuazione possono essere combinate con caratteristiche di un'altra forma di attuazione rimanendo ancora nell'ambito dell'invenzione come previsto dagli inventori. Inoltre, l'invenzione è utile sia per punte per fori completi, sia per punte da carotaggio, e con profili della punta, nonché tipi di elementi fresanti, configurazioni e soluzioni di montaggio, differenti e variabili.

Claims (24)

1. RIVENDICAZIONI 1. Punta da perforazione per la trivellazione sotterranea, comprendente: un corpo della punta comprendente un'estremità anteriore destinata ad entrare in contatto con la formazione durante la trivellazione ed una estremità posteriore avente una struttura associata con essa per collegare la punta ad una batteria di perforazione; almeno un elemento fresante superabrasivo fissato al corpo della punta sopra l'estremità anteriore; e almeno una caratteristica sull'estremità anteriore dimensionata e configurata in modo da limitare una profondità di taglio dell 'almeno un elemento fresante superabrasivo nella formazione attraverso la distribuzione di un peso sulla punta o altro carico assiale applicato alla punta durante la trivellazione su un'area superficiale sufficiente per evitare la rottura della formazione.
2. 2. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 1, in cui l'almeno un elemento fresante*superabrasivo comprende una molteplicità di elementi fresanti superabrasivi, e 1'almeno una caratteristica sull'estremità anteriore comprende una molteplicità di segmenti portanti aventi superfici portanti e sporgenti dal corpo della punta, in cui ciascun segmento portante della molteplicità precede, considerato nel verso di rotazione della punta, un elemento fresante superabrasivo della molteplicità, in cui una combinazione di superfici portanti di segmenti portanti della molteplicità è dimensionata e configurata in modo da fornire l'area superficiale sufficiente.
3. 3. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 2, in cui almeno alcuni dei segmenti portanti sono disposti ciascun ad un raggio da un asse del corpo della punta Bostanzialmente uguale ad un raggio a cui è disposto un elemento fresante superabrasivo preceduto dal segmento portante.
4. 4. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 2 oppure 3, in cui gli almeno alcuni segmenti portanti sono allungati e ciascuno degli almeno alcuni segmenti portanti definisce un arco che si estende sostanzialmente lungo un singolo raggio.
5. 5. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 2, 3 oppure 4, in cui gli almeno alcuni segmenti portanti hanno una sezione trasversale arcuata, considerata trasversalmente ad una direzione di allungamento.
6. 6. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 4 oppure 5, in cui le superfici portanti di ciascuno degli almeno alcuni segmenti portanti allungati sono orientate secondo almeno un angolo rispetto ad un piano trasversale all'asse del corpo della punta, in cui 1'almeno un angolo è sostanzialmente uguale ad un angolo di una traiettoria seguita da un elemento fresante superabrasivo sostanzialmente allo stesso raggio del segmento portante allungato quando la punta da perforazione sta trivellando ad una data velocità di penetrazione.
7. 7. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 4, 5 oppure 6, in cui le superfici portanti di ciascuno degli almeno alcuni segmenti portanti allungati sono orientate secondo almeno due angoli rispetto ad un piano trasversale all'asse del corpo della punta, in cui gli almeno due angoli sono sostanzialmente uguali ad almeno due angoli di traiettorie seguite da un elemento fresante superabrasivo sostanzialmente allo stesso raggio del segmento portante allungato quando la punta da perforazione sta trivellando a due velocità di penetrazione differenti.
8. 8. Punta da perforazione secondo la'rivendicazione 7, in cui le superfici portanti di ciascuno degli almeno alcuni segmenti portanti allungati comprendono una porzione di superficie portante iniziale ad un angolo relativamente minore rispetto al piano ed una porzione di superficie portante finale ad un angolo relativamente maggiore rispetto al piano.
9. 9. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 2, in cui le superfici portanti di almeno alcuni dei segmenti portanti sporgono dal corpo della punta ad almeno due altezze differenti.
10. 10. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 2, in cui le superfici portanti di almeno alcuni dei segmenti portanti sporgono dal corpo della punta ad una prima altezza e le superfici portanti di almeno altri dei segmenti portanti sporgono dal corpo della punta ad una seconda altezza differente.
11. 11. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 1, in cui 1'almeno una caratteristica comprende una superficie portante destinata ad entrare in contatto con la formazione, in cui la superficie portante è inclinata di un angolo determinato almeno in parte da un valore della penetrazione dell'almeno un elemento fresante superabrasivo controllato dall 'almeno una caratteristica e da una velocità di rotazione prevista per la punta.
12. 12. Punta da perforazione secondo la rivendicazione 1, in cui l'almeno un elemento fresante superabrasivo comprende una molteplicità di elementi fresanti superabrasivi e 1'almeno una caratteristica comprende una molteplicità di caratteristiche, in cui ciascuna caratteristica è associata con un elemento fresante superabrasivo e comprende un segmento arcuato, in cui la molteplicità di segmenti arcuati presenta complessivamente un'area superficiale sufficiente,quando si impegna con la formazione sotto il peso sulla punta o altro carico assiale, per evitare la rottura del materiale della formazione sottostante.
13. 13 . Punta da perforazione secondo la rivendicazione 1, in cui l'almeno un elemento fresante superabrasivo comprende una molteplicità di elementi fresanti superabrasivi e 1'almeno una caratteristica comprende una molteplicità di caratteristiche, in cui ciascuna caratteristica è associata con un elemento fresante superabrasivo e comprende un segmento arcuato, in cui la molteplicità di segmenti arcuati presenta complessivamente una superficie tale da distribuire in misura sufficiente il peso sulla punta o altro carico assiale in modo da ottenere un carico unitario sulla formazione inferiore ad una sua resistenza alla compressione.
14. 14. Procedimento per la progettazione di una punta per la trivellazione sotterranea, comprendente: la determinazione di una resistenza alla compressione di almeno una formazione da trivellare,· la selezione di una molteplicità di elementi fresanti superabrasivi richiesti sulla punta progettata per trivellare un foro di trivellazione; la determinazione di un peso totale sulla punta o altro carico assiale richiesto per far sì che la molteplicità di elementi fresanti penetrino nell'almeno una formazione; e la determinazione di un'area superficiale per almeno una caratteristica esterna su una estremità anteriore della punta su cui è montata la molteplicità di elementi fresanti in modo da supportare la punta su di essa sotto un peso sulla punta o altro carico assiale almeno pari al peso totale sulla punta o altro carico assiale senza rottura dell'almeno una formazione attribuibile al superamento della resistenza alla compressione della formazione.
15. 15. Procedimento secondo la rivendicazione 14, in cui il peso sulla punta o altro carico assiale almeno pari al peso totale sulla punta o altro carico assiale comprende un peso o carico assiale superiore al peso totale sulla punta o carico assiale.
16. 16. Procedimento secondo la rivendicazione 14 oppure 15, comprendente inoltre la selezione di una profondità di taglio per la molteplicità di elementi fresanti e la disposizione dell'almeno una caratteristica esterna in modo da impedire la penetrazione nel-1'almeno una formazione ad un valore superiore alla profondità di taglio selezionata.
17. 17. Procedimento secondo la rivendicazione 16, comprendente inoltre la determinazione di un volume massimo di detriti della formazione per unità di tempo che può essere allontanato dalla punta, dati un numero, una dimensione, una disposizione ed un orientamento di una molteplicità di ugelli associati con la punta e sotto una portata selezionata di fluido di perforazione che sarà resa disponibile alla punta durante la trivellazione dell'almeno una formazione, e la determinazione di una velocità di rotazione massima richiesta per generare il volume massimo di detriti della formazione mediante la molteplicità di elementi fresanti alla profondità di taglio selezionata.
18. 18. Procedimento secondo la rivendicazione 14 oppure 15, comprendente inoltre la determinazione di un volume massimo di detriti della formazione per unità di tempo che può essere allontanato dalla punta, dati un numero, una dimensione, una disposizione ed un orientamento di una molteplicità di ugelli associati con la punta e sotto una portata selezionata di fluìdo di perforazione che sarà reso disponibile alla punta durante la trivellazione dell'almeno una formazione, la selezione di una velocità di rotazione, la determinazione di una profondità di taglio richiesta per generare il volume massimo di detriti della formazione mediante la molteplicità di elementi fresanti alla velocità di rotazione selezionata e la disposizione dell'almeno una caratteristica esterna in modo da impedire la penetrazione dell'almeno una formazione in una misura superiore alla profondità di taglio selezionata.
19. 19. Procedimento per la trivellazione di una formazione sotterranea, comprendente: l'applicazione di un peso selezionato per far sì che almeno un elemento fresante di una punta da perforazione si impegni con una formazione ad una profondità di taglio selezionata; e l'impedimento della penetrazione successiva dell 'almeno un elemento fresante nella formazione in misura superiore alla profondità di taglio selezionata durante l'applicazione di un peso sulla punta superiore al peso selezionato.
20. 20. Procedimento secondo la rivendicazione 19, comprendente inoltre il mantenimento della profondità di taglio selezionata sotto il maggiore peso sulla punta mediante predisposizione di un'area portante sulla punta per distribuire il maggiore peso sulla punta, sufficiente per ottenere un carico unitario prodotto dall'area portante sulla formazione inferiore ad una resistenza alla compressione della formazione.
21. 21. Procedimento secondo la rivendicazione 19, comprendente inoltre il mantenimento della profondità di taglio selezionata sotto il maggiore peso sulla punta mediante predisposizione di un'area portante sulla punta sufficiente per supportare la punta sulla formazione senza rottura di quest'ultima .
22. 22. Procedimento secondo la rivendicazione 19, comprendente inoltre il mantenimento della profondità di taglio selezionata sotto il maggiore peso sulla punta mediante supporto della punta sulla formazione senza provocarne una deformazione plastica sostanziale.
23. 23. Procedimento per la trivellazione di una formazione sotterranea, comprendente: l'applicazione di un primo peso selezionato per far sì che almeno un elemento fresante di una punta da perforazione si impegni con una prima formazione ad una prima profondità di taglio selezionata; l'impedimento della penetrazione successiva dell 'almeno un elemento fresante nella prima formazione in misura superiore alla prima profondità di taglio selezionata durante l'applicazione almeno del primo peso selezionato,· l'applicazione di un secondo peso selezionato differente dal primo peso selezionato per far sì che l'almeno un elemento fresante della punta da perforazione si impegni con una seconda formazione ad una seconda profondità di taglio selezionata differente dalla prima profondità di taglio selezionata; e l'impedimento della penetrazione successiva dell'almeno un elemento fresante nella seconda formazione in misura superiore alla seconda profondità di taglio selezionata durante l'applicazione almeno del secondo peso selezionato.
24. 24. Procedimento secondo la rivendicazione 23, comprendente inoltre: l'impedimento della penetrazione successiva dell'almeno un elemento fresante nella prima formazione in misura superiore alla prima profondità di tagliò selezionata,durante l'applicazione di un peso superiore al primo peso selezionato; e l'impedimento della penetrazione successiva dell'almeno un elemento fresante nella'seconda formazione in misura superiore alla seconda profondità di taglio selezionata durante l'applicazione almeno del secondo peso selezionato.