Conjunto de equipos flotantes (20, 40, 40A) para bajar una sarta tubular (11) desde una posición de superficie al agujero de un pozo (10),

comprendiendo dicho conjunto un elemento tubular exterior (25) fijado a dicha sarta tubular (11), un primer cuerpo de válvula de clapeta (31A) montado dentro de dicho elemento tubular exterior (25), definiendo dicho primer cuerpo de válvula de clapeta (31A) un primer agujero (29) a través del mismo, un segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A) montado dentro de dicho elemento tubular (21), definiendo dicho segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A) un segundo agujero (29) a través del mismo, un primer elemento de cierre de clapeta (31) montado de manera que pueda pivotar a dicho primer cuerpo de válvula de clapeta (31A) para el movimiento pivotante entre una posición abierta y una posición cerrada, siendo dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) operable selectivamente entre un modo de autollenado y un modo de presión de retorno, estando dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) en dicho modo de autollenado fijado en dicha posición abierta para permitir el flujo de fluidos a través de dicho primer agujero (29) en una dirección hacia dicha posición de superficie y también para permitir el flujo de fluidos en una dirección alejada de dicha posición de superficie, pudiendo dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) en dicho modo de presión de retorno moverse de manera pivotante entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada en respuesta a la dirección de flujo de los fluidos y estando montado para de ese modo evitar el flujo de fluidos a través de dicho primer agujero (29) en dicha dirección hacia dicha posición de superficie y para permitir el flujo de fluidos en dicha dirección alejada de dicha posición de superficie;

caracterizado por que un segundo elemento de cierre de clapeta (31) se monta de manera que pueda pivotar a dicho segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A) para el movimiento pivotante entre una posición abierta y una posición cerrada, siendo dicho segundo elemento de cierre de clapeta (31) operable selectivamente entre dicho modo de autollenado y dicho modo de presión de retorno, estando dicho segundo elemento de cierre de clapeta (31) en dicho modo de autollenado fijado en dicha posición abierta para permitir el flujo de fluidos a través de dicho segundo agujero (29) en dicha dirección hacia dicha posición de superficie y también para permitir el flujo de fluidos en dicha dirección alejada de dicha posición de superficie, pudiendo dicho segundo elemento de cierre de clapeta (31) en dicho modo de presión de retorno moverse de manera pivotante entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada en respuesta a la dirección de flujo de los fluidos y estando montado para de ese modo evitar el flujo de fluidos a través de dicho segundo agujero (29) en dicha dirección hacia dicha posición de superficie y para permitir el flujo de fluidos en dicha dirección alejada de dicha posición de superficie;

un elemento tubular interior (27) con una trayectoria de flujo tubular interior (29) a través del mismo, pudiendo dicho elemento tubular interior (27) fijarse inicialmente en una primera posición axial con respecto a dicho elemento tubular exterior (25), estando dicho elemento tubular interior (27) en dicha primera posición axial montado para extenderse simultáneamente a través de ambos dicho primer agujero (29) y dicho segundo agujero (29) para de ese modo fijar dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) en dicha posición abierta para la operación en dicho modo de autollenado y para fijar dicho segundo elemento de cierre de clapeta (31) en dicha posición abierta para la operación en dicho modo de autollenado, pudiendo dicho elemento tubular interior (27) moverse axialmente desde dicha primera posición axial alejada de dicho primer cuerpo de válvula de clapeta (31A) y dicho segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A), en una dirección alejada de dicha posición de superficie, para de ese modo liberar dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) para la operación en dicho modo de presión de retorno y también para liberar dicho segundo elemento de clapeta (31) para la operación en dicho modo de presión de retorno, y

en el que el elemento tubular exterior se proporciona con unas aberturas (33, 30) anguladas hacia arriba y hacia abajo con respecto a un eje tubular de dicho elemento tubular exterior (25), siendo la disposición tal que en dicha primera posición axial de dicho elemento tubular interior (27), las aberturas anguladas hacia arriba son cubiertas por el elemento tubular interior y las aberturas anguladas hacia abajo están abiertas y en la segunda posición axial de dicho elemento tubular interior, las aberturas anguladas hacia abajo son cubiertas por el elemento tubular interior y las aberturas anguladas hacia arriba están abiertas

Equipo flotante polivalente y método asociado.

Campo de la invención

Esta invención se refiere en general a unos dispositivos y métodos para su uso en la finalización de pozos y, más concretamente, puede operarse para fines múltiples durante la inserción y cementación de sartas tubulares como el entubado y los liners en el agujero del pozo.

Breve descripción del estado de la técnica

Durante el proceso de perforación de un pozo, resulta deseable estabilizar la perforación frente al colapso de sus paredes. Esto puede llevarse a cabo desplazando sartas tubulares como el entubado o liners dentro del agujero del pozo y puede implicar también cementar la sarta tubular en su sitio. A continuación puede perforarse más el pozo, y/o pueden instalarse sarta(s) tubular(es) subsiguientes, y/o puede llevarse a cabo el proceso de finalización para comenzar la producción del hidrocarburo.

Por ejemplo, en las perforaciones verticales u horizontales, o secciones de un pozo con perforaciones verticales y horizontales, pueden bajarse al agujero una o más sartas de entubado y anclarse allí dentro bombeando una columna de cemento dentro del espacio anular entre la sarta de entubado y la pared de la perforación. Al bajar el entubado/liner al agujero del pozo, se ha vuelto una práctica convencional rellenar la sarta de entubado/liner/ con fluido de perforación. Sin embargo debido al peso de la sarta tubular, se crea una sobrepresión durante el proceso de bajada del entubado al agujero del pozo relleno de fluido. La sobrepresión puede dañar la formación ya que el fluido se encuentra altamente comprimido y forzado dentro de la formación. La sobrepresión puede ser especialmente grande al desplazar entubados o liners de poca tolerancia. Aunque se han utilizado dispositivos para permitir una corriente de fluido dentro del entubado conforme se baja para reducir de ese modo la sobrepresión, todavía pueden darse problemas debido a los diámetros internos del entubado limitados que limitan el volumen de la corriente del fluido y/o a las restricciones en el diámetro interno del entubado debido, por ejemplo, al diámetro interno de las válvulas de flotador en los equipos flotantes. Además, los cortes en el agujero del pozo pueden recoger y conectar, por ejemplo restricciones adyacentes en la sarta de entubado, para crear problemas adicionales. Además, pueden dañarse elementos internos como los equipos de suspensión para liners activados hidráulicamente, válvulas de flotador, elementos de sellado como los asientos para las válvulas de flotador, u otros elementos, debido a los fluidos abrasivos o a los cortes en el agujero del pozo que fluyen dentro de la sarta de entubado.

Una vez que se ha colocado la sarta de entubado a la profundidad deseada y se encuentra apoyada en la superficie o ha sido colocada en un colgador de una sarta de entubado de mayor diámetro colocada anteriormente, puede lanzarse un tapón limpiador dentro de la sarta de entubado/liners. Puede bombearse cemento dentro de la sarta por encima del tapón limpiador. El tapón limpiador forma una barrera que separa el cemento de encima del tapón limpiador del lodo que pueda haber encima del tapón limpiador. Se utilizan bombas en superficie para bombear el lodo, y a continuación el cemento fuera del extremo inferior de la sarta y/o pasando una zapata flotadora, o herramienta del pozo con una válvula de contrapresión, en su extremo inferior y dentro del espacio anular del entubado/agujero del pozo. Hay que mencionar que si la válvula de contrapresión o la zapata flotadora se sitúan en el extremo inferior de la sarta de entubado, el dispositivo se denomina a veces zapata flotadora. Si este dispositivo se utiliza interiormente a la longitud de una sarta de entubado completa, el dispositivo se denomina algunas veces collar de flotación. De esta manera, una diferencia de nomenclatura en estos tipos de dispositivos depende de si el dispositivo está roscado al entubado en un extremo (zapata), o en ambos extremos (collar). Tal y como se utiliza en la presente memoria, equipo flotante se refiere al equipo colocado por lo general cerca de o adyacente al fondo de la sarta tubular como un entubado o liner que contiene válvulas que pueden utilizarse para controlar la presión de retorno que puede permitir que el cemento fluya de vuelta al entubado/liner después de la cementación.

Cuando el tapón limpiador aterriza sobre la zapata flotadora/el collar de flotación, puede utilizarse una mayor presión de bombeo para reventar o romper un diafragma rompible a través del interior del tapón limpiador para permitir que el cemento que estaba encima del tapón limpiador sea bombeado al espacio anular. La válvula de contrapresión en la zapata flotadora/el collar de flotación evita simplemente que el cemento situado en el espacio anular vuelva a introducirse en el entubado en cualquier orificio para el cemento por debajo de la válvula después de detener el bombeo. Después de haber bombeado la cantidad deseada de cemento dentro del espacio anular y de haberlo dejado endurecer, puede bajarse una herramienta de perforación a la sarta de entubado y utilizarse para perforar el tapón (o los tapones) y la zapata flotadora/el collar de flotación que contiene la válvula de contrapresión. Esto abre el extremo inferior de la sarta de entubado, si se desea, para una perforación adicional.

Algunas zapatas flotadoras tienen inyectores de lodo, o aberturas dirigidas, que están dirigidas hacia abajo para asistir a bajar el entubado a su sitio al proporcionar unos inyectores de lodo dirigidos hacia abajo durante el desplazamiento del entubado para ayudar a sacar o lavar los cortes de roca presentes en la sección sin entubar la perforación que pudieran impedir la bajada del entubado. Los inyectores que miran hacia abajo ayudan a mover cualquier corte de roca restante en el agujero del pozo para que salgan fuera del pozo a través del espacio anular entre el entubado y la pared de la perforación durante la operación de desplazamiento. Algunas de tales herramientas utilizadas como las zapatas flotadoras han solido tener unos orificios o inyectores de fluidos que miran hacia arriba para ayudar en la distribución del cemento dentro del espacio anular de la perforación/del entubado una vez que la herramienta está en su sitio. Aunque cualquiera de los inyectores resultan útiles, ningún zapata flotadora conocida tiene ambos tipos de orificios o inyectores de fluido porque la operación de uno interfiere por naturaleza con la operación del otro. De esta manera, ha resultado deseable tener uno u otro tipo de orificio pero no ambos.

En un tipo de zapata flotadora, pueden colocarse en su sitio una o más válvulas de contrapresión (o válvulas unidireccionales) cementando las válvulas dentro de un trozo corto de tubería roscado al extremo (cuando se utiliza como zapata) o a una sección entre las longitudes del entubado (cuando se utiliza como collar) de la sarta de entubado.

Estas válvulas anti-retorno evitan que el cemento o el lodo vuelvan a entrar interiormente al entubado durante la operación de desplazamiento y cementación.

De esta manera, se ha descubierto que los inyectores u orificios que miran hacia abajo resultan útiles durante el desplazamiento del entubado mientras que los inyectores que miran hacia arriba mejoran la distribución circunferencial igual del cemento cuando tiene lugar la cementación. Los inyectores que miran hacia arriba crean turbulencias en el espacio anular del entubado/de la perforación y esto tiende a mejorar la distribución circunferencial deseada del cemento alrededor del espacio anular. Si embargo, el uso de inyectores que miran tanto hacia arriba como hacia abajo diluye la función de cada tipo de inyector.

US 5.819.853 describe una válvula operada por disco de ruptura para su uso en la prueba de producción con tubería de perforación (DST). La válvula tiene unas válvulas de clapeta superior e inferior que se accionan mediante la operación de un mandril que se mueve hacia arriba hacia la superficie para mover las válvulas de clapeta de la posición abierta a la posición cerrada.

US 2.220.963 describe un conjunto de válvula de clapeta dual que permite llevar a cabo operaciones de diagrafía después de haber depositado un relleno de grava sin perder una gran cantidad de fluido de finalización dentro de la formación. Un manguito de apoyo mantiene una placa de cierre de la válvula superior abierta y la retirada del manguito hacia la superficie permite el cierre de la válvula superior.

US 2.325.822 describe un dispositivo para cementar objetos en agujeros de pozos en los que se accionan dos...

1. Conjunto de equipos flotantes (20, 40, 40A) para bajar una sarta tubular (11) desde una posición de superficie al agujero de un pozo (10), comprendiendo dicho conjunto un elemento tubular exterior (25) fijado a dicha sarta tubular (11), un primer cuerpo de válvula de clapeta (31A) montado dentro de dicho elemento tubular exterior (25), definiendo dicho primer cuerpo de válvula de clapeta (31A) un primer agujero (29) a través del mismo, un segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A) montado dentro de dicho elemento tubular (21), definiendo dicho segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A) un segundo agujero (29) a través del mismo, un primer elemento de cierre de clapeta (31) montado de manera que pueda pivotar a dicho primer cuerpo de válvula de clapeta (31A) para el movimiento pivotante entre una posición abierta y una posición cerrada, siendo dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) operable selectivamente entre un modo de autollenado y un modo de presión de retorno, estando dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) en dicho modo de autollenado fijado en dicha posición abierta para permitir el flujo de fluidos a través de dicho primer agujero (29) en una dirección hacia dicha posición de superficie y también para permitir el flujo de fluidos en una dirección alejada de dicha posición de superficie, pudiendo dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) en dicho modo de presión de retorno moverse de manera pivotante entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada en respuesta a la dirección de flujo de los fluidos y estando montado para de ese modo evitar el flujo de fluidos a través de dicho primer agujero (29) en dicha dirección hacia dicha posición de superficie y para permitir el flujo de fluidos en dicha dirección alejada de dicha posición de superficie;

caracterizado por que un segundo elemento de cierre de clapeta (31) se monta de manera que pueda pivotar a dicho segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A) para el movimiento pivotante entre una posición abierta y una posición cerrada, siendo dicho segundo elemento de cierre de clapeta (31) operable selectivamente entre dicho modo de autollenado y dicho modo de presión de retorno, estando dicho segundo elemento de cierre de clapeta (31) en dicho modo de autollenado fijado en dicha posición abierta para permitir el flujo de fluidos a través de dicho segundo agujero (29) en dicha dirección hacia dicha posición de superficie y también para permitir el flujo de fluidos en dicha dirección alejada de dicha posición de superficie, pudiendo dicho segundo elemento de cierre de clapeta (31) en dicho modo de presión de retorno moverse de manera pivotante entre dicha posición abierta y dicha posición cerrada en respuesta a la dirección de flujo de los fluidos y estando montado para de ese modo evitar el flujo de fluidos a través de dicho segundo agujero (29) en dicha dirección hacia dicha posición de superficie y para permitir el flujo de fluidos en dicha dirección alejada de dicha posición de superficie;

un elemento tubular interior (27) con una trayectoria de flujo tubular interior (29) a través del mismo, pudiendo dicho elemento tubular interior (27) fijarse inicialmente en una primera posición axial con respecto a dicho elemento tubular exterior (25), estando dicho elemento tubular interior (27) en dicha primera posición axial montado para extenderse simultáneamente a través de ambos dicho primer agujero (29) y dicho segundo agujero (29) para de ese modo fijar dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) en dicha posición abierta para la operación en dicho modo de autollenado y para fijar dicho segundo elemento de cierre de clapeta (31) en dicha posición abierta para la operación en dicho modo de autollenado, pudiendo dicho elemento tubular interior (27) moverse axialmente desde dicha primera posición axial alejada de dicho primer cuerpo de válvula de clapeta (31A) y dicho segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A), en una dirección alejada de dicha posición de superficie, para de ese modo liberar dicho primer elemento de cierre de clapeta (31) para la operación en dicho modo de presión de retorno y también para liberar dicho segundo elemento de clapeta (31) para la operación en dicho modo de presión de retorno, y

en el que el elemento tubular exterior se proporciona con unas aberturas (33, 30) anguladas hacia arriba y hacia abajo con respecto a un eje tubular de dicho elemento tubular exterior (25), siendo la disposición tal que en dicha primera posición axial de dicho elemento tubular interior (27), las aberturas anguladas hacia arriba son cubiertas por el elemento tubular interior y las aberturas anguladas hacia abajo están abiertas y en la segunda posición axial de dicho elemento tubular interior, las aberturas anguladas hacia abajo son cubiertas por el elemento tubular interior y las aberturas anguladas hacia arriba están abiertas.

2. Conjunto según la reivindicación 1, que comprende adicionalmente:

3. Conjunto según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente:

4. Conjunto según la reivindicación 3, en el que dicho por lo menos un elemento de liberación (28) puede romperse en respuesta a dicha primera presión de fluidos seleccionada.

5. Conjunto según la reivindicación 3, que comprende adicionalmente:

6. Conjunto según la reivindicación 5, en el que dicha segunda presión de fluidos seleccionada es menor que dicha primera presión de fluidos seleccionada.

7. Conjunto según la reivindicación 2, que comprende adicionalmente:

8. Conjunto según la reivindicación 1, en el que cada uno de dicho primer cuerpo de válvula de clapeta (31A), dicho primer elemento de cierre de clapeta (31), dicho segundo cuerpo de válvula de clapeta (31A), segundo elemento de cierre de clapeta (31) están compuestos por un material perforable.