Procedimiento para realizar una perforación horizontal en el terreno y dispositivo de perforación horizontal.

Procedimiento para realizar una perforación horizontal en el terreno,

que comprende los pasos de:

a) construcción de un foso de obra (4) de corte transversal circular;

b) bajada de un dispositivo de perforación horizontal (1) dentro del foso de obra (4), presentando parcialmente el dispositivo 5 de perforación horizontal (1) un corte transversal circular al menos en la sección en la que éste se encuentra dispuesto en el foso de obra (4) después de la bajada del mismo;

c) producción de la perforación horizontal empleando el dispositivo de perforación horizontal (1),

caracterizado por

d) transporte de un tramo (23) de un varillaje de perforación entre una sección de superficie y una sección de foso con ayuda de un ascensor de varillaje, enchufándose directamente el tramo de varillaje (23) por el ascensor de varillaje, para su transporte, sobre un mandril de recepción (45) dispuesto en la zona de un accionamiento lineal y basculándose el mandril de recepción (45) para pasar de una posición de transporte sustancialmente vertical a una posición de perforación sustancialmente horizontal.

Procedimiento para realizar una perforación horizontal en el terreno y dispositivo de perforación horizontal

La invención concierne a un procedimiento para realizar una perforación horizontal en el terreno y a un dispositivo de perforación horizontal para uso en este procedimiento.

Los dispositivos de perforación horizontal se utilizan para introducir en el terreno tuberías de suministro y evacuación en un modo de construcción sin zanjas o bien para cambiar sin zanjas las tuberías viejas ya tendidas.

Existen un gran número de dispositivos de perforación horizontal diferentes. Están ampliamente difundidos los dispositivos de perforación horizontal en los que una cabeza perforadora es hecha avanzar primero oblicuamente en el terreno por medio de un varillaje de perforación y partiendo de una cureña de perforación posicionada en la superficie terrestre hasta que la cabeza perforadora alcance la profundidad de perforación deseada. A continuación, se conmuta la cabeza perforadora a la dirección horizontal para producir la perforación horizontal deseada. El punto de destino de esta perforación horizontal puede estar situado, por ejemplo, en un foso de obra de destino excavado a propósito para ello o en un sótano o puede encontrarse también, es decir, como el punto de partida, en la superficie terrestre. A este fin, la cabeza perforadora es conmutada después de un cierto progreso de la perforación a una dirección orientada oblicuamente hacia arriba para que la cabeza perforadora pueda salir nuevamente en la superficie terrestre.

Después de que la cabeza perforadora haya alcanzado el punto de destino, se sustituye ésta frecuentemente por un dispositivo de ensanchamiento, por ejemplo un cuerpo de ensanchamiento cónico, para que, al retraer el varillaje de perforación por medio de la cureña de perforación, se ensanche la perforación (piloto) anteriormente realizada. Puede estar previsto en este caso enganchar al dispositivo de ensanchamiento una tubería nueva a introducir para meterla en el terreno al mismo tiempo que se realiza el ensanchamiento de la perforación piloto.

Los dispositivos de perforación horizontal se emplean también para sustituir sin zanjas las tuberías viejas tendidas en el terreno. A este fin, en un primer paso de trabajo se empuja el varillaje de perforación por la cureña de perforación a lo largo de la tubería vieja (y especialmente a través de un tubo viejo) y, después de alcanzar un punto de destino que puede estar situado, por ejemplo, en un pozo de mantenimiento de la canalización, se une el extremo delantero del varillaje de perforación con un dispositivo de ensanchamiento mediante el cual se corta en pedazos o se revienta el tubo viejo al retraer el varillaje de perforación, siendo desalojados radialmente los fragmentos del tubo viejo destruido hacia el terreno circundante. Al mismo tiempo, se puede introducir un tubo nuevo en el tubo viejo. Gracias a la destrucción del tubo viejo y el desalojamiento de los fragmentos del tubo viejo, el tubo nuevo puede presentar un diámetro exterior que corresponda al diámetro exterior del tubo viejo o incluso lo sobrepase.

Como alternativa, existe también la posibilidad de que, en lugar de un dispositivo de ensanchamiento, se conecte al extremo delantero del varillaje de perforación un adaptador que ataque en el extremo trasero del tubo viejo y lo extraiga del terreno al retraer el varillaje de perforación. Se puede impedir así que queden en el terreno fragmentos del tubo viejo que, en caso contrario, podrían dañar al tubo nuevo a consecuencia de los cantos de rotura afilados en combinación con la presión ejercida por el terreno circundante.

Los dispositivos de perforación horizontal presentan regularmente un accionamiento lineal con el que se hace avanzar el varillaje de perforación dentro del terreno y se le retrae hacia fuera de éste. Asimismo, se ha previsto regularmente un accionamiento rotativo con el que se puede poner en rotación al varillaje de perforación (y a la cabeza perforadora o ensanchadora unida con éste). Gracias a la rotación de la cabeza perforadora o del dispositivo de ensanchamiento se puede mejorar el avance en el terreno.

Asimismo, en la mayoría de los dispositivos de perforación horizontal controlable es necesaria una rotación de la cabeza perforadora para poderla controlar en la dirección de perforación deseada. Las cabezas perforadoras de tales dispositivos de perforación horizontal presentan un frente asimétricamente configurado (por ejemplo, achaflanado) que conduce a una desviación lateral de la cabeza perforadora durante el movimiento de esta cabeza a través del terreno. Cuando la cabeza perforadora es accionada rotativamente al mismo tiempo que se produce el avance en el terreno, la configuración asimétrica de la cabeza perforadora no tiene influencia alguna sobre el recorrido rectilíneo de la perforación, puesto que la desviación lateral se compensa en el centro de una revolución. Por el contrario, si se detiene la rotación de la cabeza perforadora y ésta es hecha avanzar exclusivamente por empuje - eventualmente con asistencia de golpes aplicados por un dispositivo de percusión integrado en la cabeza perforadora o en la cureña de perforación la configuración asimétrica de la cabeza perforadora conduce a una desviación lateral (constante). Se logran así un trazado de la perforación en forma de arco y, como resultado, una variación de la dirección de perforación.

Los dispositivos de perforación horizontal que están previstos exclusivamente para sustituir tubos viejos ya tendidos en el terreno no presentan frecuentemente ningún accionamiento rotativo adicional.

Los dispositivos de perforación horizontal en los que la cureña de perforación está prevista para un posicionamiento

en la superficie terrestre son adecuados frecuentemente tan solo para uso en regiones extraurbanas, ya que éstos, a causa del recorrido de perforación inicial necesario para alcanzar la profundidad de perforación deseada, tienen que posicionarse a una distancia parcialmente considerable de la zona en la que deberá producirse la perforación o introducirse la nueva tubería en el terreno o en la que deberá cambiarse una tubería vieja ya existente. Frecuentemente, no existen condiciones de espacio convenientes en regiones urbanas edificadas. Un inconveniente adicional de tales dispositivos de perforación horizontal reside en que estos dispositivos de perforación horizontal - regularmente configurados como una cureña de perforación automóvil - producen considerables daños en el suelo que tienen que eliminarse nuevamente con un coste financiero correspondiente.

Debido a estos inconvenientes, la construcción de conducciones sin zanjas en regiones edificadas se limita aún ampliamente a la sustitución sin zanjas de tubos viejos, ya que los tubos viejos se extienden siempre entre cavidades subterráneas existentes (especialmente pozos de suministro y sótanos) que pueden aprovecharse para el posicionamiento del dispositivo de perforación horizontal. Se pueden evitar así ampliamente los trabajos de excavación y, en consecuencia, los daños del suelo. A este fin, se han desarrollado dispositivos de perforación horizontal que están dimensionados de modo que puedan posicionarse en un pozo de suministro de la canalización. Sin embargo, dado que, frecuentemente, no deberán tenderse nuevas tuberías de suministro a lo largo de calles de suministro existentes, no se puede recurrir frecuentemente para el nuevo tendido de tuberías de suministro a estos dispositivos de perforación horizontal.

Se conoce por el documento DE 196 33 934 A1 un dispositivo de perforación horizontal que está diseñado para uso en pequeños fosos de obra con un corte transversal rectangular de aproximadamente 7 cm x 4 cm y una profundidad de aproximadamente 1 m a 1,5 m. Este dispositivo de perforación horizontal comprende un bastidor cuyas dimensiones corresponden aproximadamente a las dimensiones del corte transversal del foso de obra y el cual se puede bajar dentro del foso de obra. Una parte del bastidor se proyecta entonces más allá del canto superior del foso de obra. En la sección del bastidor situada dentro del foso de obra está previsto un accionamiento lineal/rotativo combinado mediante el cual se hace que avance en el terreno un varillaje de perforación constituido por tramos de varillaje individuales atornillados uno con otro. Los tramos de varillaje que se atornillan sucesivamente al extremo trasero del varillaje de perforación ya metido en la perforación se aportan al accionamiento lineal/rotativo por medio de un ascensor de varillaje que los transporta al accionamiento lineal/rotativo desde un almacén de varillaje que está dispuesto en la sección superior del... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para realizar una perforación horizontal en el terreno, que comprende los pasos de:

a) construcción de un foso de obra (4) de corte transversal circular;

b) bajada de un dispositivo de perforación horizontal (1) dentro del foso de obra (4), presentando parcialmente el dispositivo de perforación horizontal (1) un corte transversal circular al menos en la sección en la que éste se encuentra dispuesto en el foso de obra (4) después de la bajada del mismo;

c) producción de la perforación horizontal empleando el dispositivo de perforación horizontal (1), caracterizado por

d) transporte de un tramo (23) de un varillaje de perforación entre una sección de superficie y una sección de foso con ayuda de un ascensor de varillaje, enchufándose directamente el tramo de varillaje (23) por el ascensor de varillaje, para su transporte, sobre un mandril de recepción (45) dispuesto en la zona de un accionamiento lineal y basculándose el mandril de recepción (45) para pasar de una posición de transporte sustancialmente vertical a una posición de perforación sustancialmente horizontal.

2. Procedimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el foso de obra (4) se construye con un diámetro de < 85 cm, especialmente < 6 cm.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado por que el foso de obra (4) se realiza perforando un sellado de superficie con una corona perforadora y/o succionando la tierra.

4. Dispositivo de perforación horizontal para uso en un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende un accionamiento lineal y un varillaje de perforación (24) que puede ser hincado en el terreno por el accionamiento lineal, comprendiendo también el dispositivo de perforación horizontal una carcasa (2) que rodea al accionamiento lineal y que está configurada con una forma al menos parcialmente cilindrica en al menos la sección con la que dicha carcasa está dispuesta, en un estado de funcionamiento, dentro de un foso de obra (4), constituyendo la sección de foso, caracterizado por un ascensor de varillaje (6) que transporta un tramo (23) del varillaje de perforación entre una sección de la carcasa (2), que constituye la sección de superficie, dispuesta, en el estado de funcionamiento, por encima del foso de obra (4), y la sección de foso, y un mandril de recepción (45) dispuesto en la zona del accionamiento lineal, sobre el cual puede ser enchufado directamente el tramo de varillaje (23) por el ascensor de varillaje (6), pudiendo ser basculado el mandril de recepción (45) para pasar de una posición de transporte sustanclalmente vertical a una posición de perforación sustancialmente horizontal.

5. Dispositivo de perforación horizontal según la reivindicación 4, caracterizado por que la carcasa (2) forma en la sección de foso una envolvente ampliamente cerrada (3).

6. Dispositivo de perforación horizontal según la reivindicación 4 ó 5, caracterizado por al menos un elemento de apoyo (15) que puede trasladarse radlalmente a lo largo del perímetro exterior de la carcasa (2) para soportar el dispositivo de perforación horizontal (1) en la pared del foso de obra (4).

7. Dispositivo de perforación horizontal según la reivindicación 6, caracterizado por al menos dos y preferiblemente tres, cuatro o cinco elementos de apoyo (15) que están distribuidos a lo largo del perímetro de la carcasa (2) y que pueden trasladarse individualmente o en grupos.

8. Dispositivo de perforación horizontal según las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado por que los elementos de apoyo (15) presentan cada uno de ellos una placa de apoyo (16) que forma un segmento de la envolvente (3).

9. Dispositivo de perforación horizontal según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 8, caracterizado por al menos un dispositivo de apoyo para soportar el dispositivo de perforación horizontal (1) en la superficie terrestre.

1. Dispositivo de perforación horizontal según la reivindicación 9, caracterizado por que el dispositivo de apoyo está configurado en forma regulable para hacer posible un posicionamiento en altura del dispositivo de perforación horizontal (1) en el foso de obra (4).

11. Dispositivo de perforación horizontal según cualquiera de las reivindicaciones 4 a 1, caracterizado por que el ascensor de varillaje (6) presenta un alojamiento de varillaje en el que puede enchufarse desde un lado el tramo de varillaje (23).