MAQUINA PERFORADORA DE POZOS CON NUEVA CARGADORA DE TUBERIAS DE PERFORACION.

Máquina perforadora de pozos, en particular para perforar con tuberías individualizadas,

que comprende un cuerpo de máquina con un mástil de soporte (M) provisto de al menos una cabeza de perforación (R) para el movimiento de rotación-traslación de la tubería de perforación (A), al menos una cargadora (C) para dichas tuberías (A), caracterizada por que dicha cargadora (C), articulada al bastidor de soporte correspondiente (T) integrado con el cuerpo de la máquina, puede ser inclinada alrededor de una o más articulaciones (C1), de modo que se pueda variar el ángulo del eje geométrico de las tuberías (A) con respecto al terreno, haciéndolas girar para ello desde la posición no operativa (1) a la posición operativa (2), en que los ejes geométricos de dichas tuberías (A) están además inclinados con respecto al nivel del terreno, y viceversa

Máquina perforadora de pozos con nueva cargadora de tuberías de perforación.

La presente patente se refiere a máquinas perforadoras, en particular para plantas de energía geotérmica, y en particular concierne a una máquina perforadora de pozos con una nueva cargadora de tuberías de perforación que puede estar inclinada.

Están siendo cada vez más usadas las plantas de energía geotérmica que explotan el calor endógeno del planeta. Dicho calor endógeno, además de ser absorbido por el terreno, es también absorbido por el agua en los estratos subterráneos y puede por lo tanto ser explotado en plantas de energía geotérmica.

Las plantas de energía geotérmica conocidas, tanto las de alta entalpía como las de baja entalpía, requieren una o más sondas geotérmicas, insertadas profundamente en el terreno para el intercambio de calor y conectadas a un depósito o usuario externo, tal como una turbina o una bomba de calor.

Dichas plantas de energía geotérmica, usadas en particular para calentar edificios civiles o industriales, se instalan en general en edificios y en áreas residenciales y las operaciones de perforación deben ser efectuadas en los terrenos circundantes.

El intercambio de calor con el terreno y/o con el agua subterránea tiene por lo tanto lugar por medio de dichas sondas de toma geotérmica, las cuales son colocadas dentro de pozos dispuestos específicamente para este fin y que tienen un diámetro de aproximadamente 10 cm.

Las sondas de toma geotérmica conocidas consisten en un par de tubos, uno de entrega y uno de retorno, preferiblemente unidos para formar un circuito de forma de U cerrado.

El número de plantas de energía geotérmica producidas va en aumento, y en algunos países se prefieren incluso a las plantas de calefacción ordinarias, de metano o de petróleo.

Uno de los factores que impiden el uso en gran escala de las plantas de este tipo es el alto coste de las operaciones de perforación y, en particular, el coste del equipo de perforación y de la mano de obra.

Para la creación de dichos pozos para inserción de las sondas de toma, se usan máquinas perforadoras, provistas de un útil de perforación conectado al cuerpo de la máquina por medio de una columna de perforación apropiada.

Son conocidos los útiles de perforación para terreno rocoso.

Dicha columna de perforación es hueca, y consiste en varios segmentos o conducciones tubulares huecas unidas a rosca de modo que pueden ser enroscadas entre sí mismas.

Los segmentos o tuberías que constituyen dicha columna de perforación tienen cada uno una longitud del orden de 3-4 metros y se van empalmando a rosca progresivamente uno con otro a medida que la perforación va profundizando más.

Inicialmente, el útil de perforación está conectado al cuerpo de la máquina por medio del primer segmento de tubería de perforación.

La máquina perforadora efectúa la perforación comunicando para ello a dicha columna de perforación, y por lo tanto también al útil de perforación, un movimiento de rotación-traslación hacia el terreno.

Cuando el pozo perforado tiene una profundidad tal que dicha batería de perforación está insertada casi por completo en el terreno, se interrumpe la perforación y se debe conectar a rosca otra tubería para continuar con la perfora-ción.

Esta operación se repite hasta que el útil de perforación alcanza el estrato óptimo, es decir, hasta que dicho pozo perforado llega a la profundidad requerida.

La operación de montaje de la tubería de perforación se efectúa manualmente por uno o más operarios, o, lo que es más frecuente, por medio de dispositivos de carga automática específicos.

Algunas máquinas perforadoras conocidas están provistas de cargadoras de tubería específicas, con sistemas de brazo mecánico que agarra la tubería y la alinea con la tubería que ya está insertada en el terreno.

El extremo superior de la tubería es acoplado a la cabeza giratoria de la máquina perforadora y se conecta a rosca a la tubería ya insertada en el terreno, de tal modo que forme parte integrante de la misma; puede entonces continuar la operación de perforación.

Las cargadoras conocidas están integradas en el cuerpo de la máquina y tienen la función de contener las tuberías de perforación, colocarlas una a una en la posición de retirada, de donde son agarradas y retiradas por el brazo mecáni-co.

Son conocidas cargadoras por gravedad, dentro de las cuales dichas tuberías están dispuestas horizontalmente.

El brazo mecánico agarra la tubería que está en la posición más baja dentro de la cargadora, la retira y la alinea con la tubería que ya está insertada en el terreno.

Dentro de la cargadora, la posición de retirada es ocupada inmediatamente por otra tubería, lista para uso subsiguiente.

La tubería se mueve dentro de la cargadora inclinable sustancialmente por gravedad, con los graves inconvenientes de producir ruidos muy fuertes y dar por resultado una colocación en posición inexacta de la tubería.

El documento US A 4604724 se refiere a un aparato para manejar elementos de pozo alargados, que comprende una grúa con medios para suspender una sarta de tuberías, una grada para almacenar tuberías y medios de manipulador que hace girar a cada tubería desde la posición horizontal no operante a una posición vertical operante, y viceversa.

En la grada de almacenamiento se mantienen las tuberías en una posición sustancialmente horizontal y cada tubería rueda hacia abajo por gravedad a lo largo de estantes, en dirección perpendicular al eje geométrico, hasta llegar el extremo de los propios estantes, donde unas tenazas agarran la tubería y la transfieren al manipulador.

Son también conocidas cargadoras de tipo revólver, que comprenden sustancialmente un eje giratorio central vertical, donde las tuberías están dispuestas alrededor de dicho eje y paralelas al mismo.

También aquí, el brazo mecánico retira la tubería de perforación desde una posición de retirada previamente definida.

Después de retirar la tubería, la cargadora de tipo revólver gira alrededor de su eje, colocando otra tubería en la posición de retirada.

Las cargadoras de tipo revólver son muy lentas en las operaciones de maniobra, y la estructura de su construcción requiere que necesariamente estén acopladas en la parte frontal del mástil de perforación, creando así un peso considerable en el frente de la máquina, la cual puede resultar inestable.

El sujeto del presente invento es una máquina perforadora de pozos, en particular para plantas de energía geotérmica, con una nueva cargadora para tuberías de perforación individualizadas.

La finalidad principal del presente invento es la de hacer pozos para la inserción de sondas de toma geotérmica, en particular en terrenos donde la perforación se efectúe por sistemas de perforación que usen tuberías de perforación individualizadas.

Otro objeto del presente invento es automatizar el proceso de carga de tuberías.

Otro objeto del presente invento es automatizar la colocación de nuevo en posición dentro de la cargadora las tuberías de perforación extraídas del terreno.

Otro objeto del presente invento es reducir las emisiones sonoras y, por lo tanto, la contaminación por ruido producida durante la perforación de los pozos.

Otro objeto del presente invento es efectuar operaciones de perforación tanto verticales como inclinadas.

Una de las ventajas del presente invento radica en que el mismo puede ser también usado en espacios limitados, ya que tiene una forma compacta y es de dimensiones reducidas.

Otra ventaja del presente invento radica en que el mismo requiere la presencia de un solo operador, reduciéndose los costes de mano de obra.

Por último otra ventaja del presente invento, aunque no la menos importante, radica en que el mismo reduce el tiempo requerido para colocar en posición las tuberías de perforación y por lo tanto para realizar la perforación.

Estos y otros objetivos directos y complementarios se consiguen mediante la nueva máquina perforadora de pozos, en particular para la construcción de plantas de energía geotérmica sobre terreno rocoso, con una nueva cargadora de tuberías de perforación de bajo ruido que puede...

1. Máquina perforadora de pozos, en particular para perforar con tuberías individualizadas, que comprende un cuerpo de máquina con un mástil de soporte (M) provisto de al menos una cabeza de perforación (R) para el movimiento de rotación-traslación de la tubería de perforación (A), al menos una cargadora (C) para dichas tuberías (A), caracterizada por que dicha cargadora (C), articulada al bastidor de soporte correspondiente (T) integrado con el cuerpo de la máquina, puede ser inclinada alrededor de una o más articulaciones (C1), de modo que se pueda variar el ángulo del eje geométrico de las tuberías (A) con respecto al terreno, haciéndolas girar para ello desde la posición no operativa (1) a la posición operativa (2), en que los ejes geométricos de dichas tuberías (A) están además inclinados con respecto al nivel del terreno, y viceversa.

2. Máquina perforadora de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada por que dicha cargadora (C) comprende una pluralidad de correderas (J, K) que discurren sobre guías paralelas (S) y sobre las cuales descansan dichas tuberías (A), siendo dichas tuberías paralelas entre sí y estando situadas lado a lado transversalmente a dichas guías (S), y en que, entre tuberías adyacentes (A), están situadas una, dos o más espigas largas o barras (P) perpendiculares al plano en el que están dispuestas dichas guías (S), cada una transversal a, o integrada con, al menos una de dichas correderas (J, K), y en que al discurrir dichas correderas (J, K) sobre dichas guías (S), originan el traslado de dichas barras (P) y de dichas tuberías (A) situadas entre ellas.

3. Máquina perforadora de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2, caracterizada por que cada una de dichas correderas (J, K) comprende uno, dos o más dientes y/o muñones laterales (J1, J2), (K1, K2, K3), de tal modo que el traslado de dicha corredera (J, K) origina el traslado de la corredera o correderas adyacentes (K) y viceversa, el traslado de la corredera o correderas adyacentes (J, K) origina el traslado de la corredera (K).

4. Máquina perforadora de acuerdo con las reivindicaciones 1. 2, 3, caracterizada por que la misma comprende al menos un dispositivo de traslado (Y) para una corredera principal (J), en que el traslado de dicha corredera principal (J) origina el traslado de la corredera o correderas adyacentes (K).

5. Máquina perforadora de acuerdo con las reivindicaciones 1, 2, 3, 4, caracterizada por que cada corredera (J, K) discurre sobre la correspondiente guía (S), simple o doble.

6. Máquina perforadora de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que la misma comprende un sistema de brazos mecánicos móviles (B) adecuados para retirar dichas tuberías (A), desde una posición de retirada (X) previamente establecida dentro de la cargadora (C), y situarlas al nivel del eje o acoplamiento roscado (R1) de dicha cabeza de perforación (R).

7. Máquina perforadora de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que una o más de dichas correderas (J, K) discurre sobre dichas guías (S), para situar dichas tuberías (A) en dicha posición de retirada (X).

8. Máquina perforadora de acuerdo con las reivindicaciones precedentes, caracterizada por que, para permitir la nueva colocación en posición de las tuberías (A) extraídas del terreno en dicha posición de retirada (X) en la cargadora (C), una o más de dichas correderas (J, K) discurre sobre dichas guías (S) originando el traslado de dichas tuberías (A), moviéndolas hacia fuera de la posición de retirada (X).