Acoplamiento de restricción de flujo.

Un método para formar un acoplamiento de restricción de flujo (10) que comprende las siguientes fases:



- Proveer un miembro tubular hueco (12) que presenta en el primer extremo un primer medio de enrosque con el extremo de una primera tubería y, en el segundo extremo, un segundo medio de enrosque con una segunda tubería.

- Formar al menos una abertura en la pared de dicho miembro tubular hueco (12) entre el primer y el segundo extremo, seleccionando las dimensiones de dicha abertura para controlar el caudal de fluido hacia el interior de dicho miembro tubular hueco, y

- Seleccionar el número de aberturas en el acoplamiento de restricción de flujo y el diámetro de al menos una abertura para crear una caída de presión específica para un caudal dado hacia el interior de dicho miembro tubular hueco.

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E09170752.

Solicitante: FLOTECH HOLDINGS LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Islas Vírgenes (Británicas).

Dirección: PO BOX 958, MORGAN & MORGAN BUILDING PASEA ESTATE ROAD TOWN, 958 ISLAS VIRGENES.

Inventor/es: Boyle,Colin, Carter,Neale, Simonian,Sam.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • E21B17/042 SECCION E — CONSTRUCCIONES FIJAS.E21 PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA; EXPLOTACION MINERA.E21B PERFORACION DEL SUELO O DE LA ROCA (explotación minera o de canteras E21C; excavación de pozos, galerías o túneles E21D ); EXTRACCION DE PETROLEO, GAS, AGUA O MATERIALES SOLUBLES O FUNDIBLES O DE UNA SUSPENSION DE MATERIAS MINERALES A PARTIR DE POZOS. › E21B 17/00 Barras o tubos de perforación; Trenes de barras flexibles; Barras de accionamiento; Collares de perforación; Barras de bombeo; Entubaciones; Columnas de producción (acoplamientos de barras en general F16D; tubos o acoplamiento de tubos en general F16L). › fileteados.
  • E21B17/10 E21B 17/00 […] › Protectores contra el desgaste; Dispositivos de centrado (medios de accionamiento utilizados en el orificio de perforación que llevan medios de anclaje E21B 4/18; dispositivos de guíado o de centrado en el exterior del orificio de perforación E21B 19/24).
  • E21B21/10 E21B […] › E21B 21/00 Procedimientos o aparatos para limpiar por chorro de líquido los orificios de perforación, p.ej. utilizando el aire de escape de un motor (desprendimiento de objetos dejados en los orificios de perforación por chorro de líquido E21B 31/03; composiciones para la perforación de pozos C09K 8/02). › Instalación de válvulas en los sistemas de circulación de fluidos de perforación (válvulas en general F16K).
  • E21B43/12 E21B […] › E21B 43/00 Procedimientos o dispositivos para la extracción de petróleo, gas, agua o materiales solubles o fundibles o de una suspensión de materias minerales a partir de pozos (aplicables únicamente al agua E03B; explotación de yacimientos petrolíferos o de materiales solubles o fundibles por las técnicas de explotación minera E21C 41/00; bombas F04). › Procedimientos o aparatos para controlar la salida del fluido extraído hacia o en los pozos (E21B 43/25 tiene prioridad; disposiciones de válvulas E21B 34/00).

PDF original: ES-2377443_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Acomplamiento de restricción de flujo.

La presente descripción hace referencia a un acoplamiento de restricción de flujo y, en particular, a un acoplamiento de restricción de flujo para un pozo petrolero.

Cuando se perfora un pozo petrolero, éste atraviesa directamente un yacimiento de petróleo del que se extraerá petróleo a la superficie. Se realiza una perforación en el yacimiento de petróleo y se introduce una tubería de explotación en la perforación. La tubería de explotación está formada por secciones de tuberías individuales de 9,1 metros de largo aproximadamente (30 pies). En el extremo superior de cada sección de tubería hay un acoplamiento con dos roscas hembra para permitir el acoplamiento de las correspondientes roscas macho que se encuentran en el otro extremo de cada sección de tubería y así crear una cadena de tuberías continua.

La roca que conforma el yacimiento de petróleo puede variar en cuanto a tipo y características físicas, pero la principal característica de interés es la permeabilidad de la roca. La permeabilidad determina la facilidad con la que el petróleo puede fluir a través de la roca y hacia el pozo petrolero.

Ciertas rocas como la arenisca tienen una permeabilidad relativamente uniforme y se les denomina homogéneas. El petróleo puede fluir a través de la roca homogénea a un ritmo relativamente regular y se producirá de manera constante a través de la sección perforada del yacimiento. Otras rocas del yacimiento como la piedra caliza y la creta pueden fracturarse mucho de manera natural y su permeabilidad varía en gran medida. A estas rocas se las conoce como heterogéneas. El petróleo de yacimientos heterogéneos se producirá principalmente de las áreas de mayor permeabilidad donde se producen las fracturas.

Aunque el pozo petrolero puede perforarse en un tramo de longitud considerable del yacimiento de petróleo, las zonas de alta permeabilidad puede que representen solo el 10-15% de la longitud de la sección perforada del yacimiento. Si se permitiera la producción directa por el agujero perforado y la tubería de producción, nunca podría extraerse petróleo del 85-90% restante de la sección perforada y, por consiguiente, se reduciría el rendimiento del pozo petrolero.

Un segundo problema es que justo debajo del yacimiento de petróleo se haya normalmente una napa de agua natural. Cuando se perfora un pozo, el propósito es producir la mayor cantidad de petróleo posible y limitar la cantidad de agua natural producida. Con el paso del tiempo y a medida que el petróleo se agota, se reemplaza por el agua natural que se filtra por la roca que hay debajo. En un yacimiento homogéneo, el agua puede subir de manera lenta y regular, prolongando el tiempo antes de que el agua finalmente se abra paso hasta el pozo. En un yacimiento heterogéneo la permeabilidad mixta del yacimiento y de la falla natural permite que se extraiga el agua casi inmediatamente a expensas de la extracción de petróleo.

Con el fin de paliar estos dos problemas a la hora de producir petróleo de un yacimiento de petróleo heterogéneo, se ha diseñado una serie de componentes mecánicos para controlar el flujo del petróleo hacia la tubería de producción. Históricamente, se permitía que el petróleo fluyera desde el pozo en el yacimiento directamente hasta la tubería de producción a través del extremo abierto de la tubería o a través de agujeros perforados de manera uniforme a lo largo de la tubería. Este método de producción no afectaba a la permeabilidad del yacimiento y ocasionaba una producción desde una porción limitada de la sección perforada, lo que conllevaba una salida de agua anticipada.

Se descubrió que si se pudiera restringir mecánicamente el flujo de petróleo del yacimiento a medida que pasa a la tubería, la contrapresión resultante creada permitiría que secciones del yacimiento con permeabilidades inferiores y que no tendrían posibilidad de producir normalmente debido a las zonas de mayor permeabilidad, contribuyeran a la producción del pozo. Esto aumentó de manera eficiente la zona de producción de petróleo del yacimiento y aumentó el tiempo hasta que finalmente fluyera el agua.

Los mecanismos que invocan este efecto se presentan en una variedad de formas y tienen la característica común de restringir el flujo creando una caída de presión conforme el petróleo pasa a través de ellos. La restricción se puede dar en forma de una serie de orificios o de un conducto tortuoso. Los mecanismos se incluyen en la tubería de producción y se separan a intervalos por toda la sección del yacimiento. Conforme se produce el petróleo, este saldrá de la roca del yacimiento de petróleo y llenará el área anular entre el pozo perforado a través del yacimiento y el exterior de la tubería de producción. Entonces fluirá hacia los mecanismos de restricción de flujo y entrará en la tubería de producción del modo descrito anteriormente.

Debido al coste de estos dispositivos de restricción de flujo, sólo se coloca un número limitado en el pozo. Por ejemplo, una tubería de producción que atraviese una sección de 1.000 metros del yacimiento puede que sólo disponga de entre 5 y 10 dispositivos. Esto limita la eficacia del proceso y puede reducir la extensión de las zonas de producción de petróleo y, por consiguiente, disminuye el tiempo hasta que salga agua.

Antecedentes de la invención

La patente CA 2,132,458 revela que en la industria del petróleo y del gas los pozos se perforan normalmente de manera horizontal a través de la roca del yacimiento que contiene petróleo o gas. Es común equipar (completar) la sección de producción con un tubo especial (llamado tubería de revestimiento) que facilita el mantenimiento o el aumento de la capacidad productiva. Puesto que la sección de producción es tan larga (de 100 a 2.000 m) para los pozos horizontales en comparación con los pozos verticales (de 1 a 20 m), los diseños de terminación de tuberías de revestimiento convencionales previos, que fueron diseñados principalmente para pozos verticales, tienen con frecuencia un precio prohibitivo para los pozos horizontales. En respuesta a este gasto, muchos pozos horizontales se dejan inacabados ("pozo abierto") o se acaban con un diseño de tubería de revestimiento simplificado, lo que pone en peligro su óptimo rendimiento. Por consiguiente, la patente CA 2,132,458 revela un diseño de tubería de revestimiento con apertura de bajo coste que permite lo siguiente: recuperabilidad, reutilización, extracciones limpias de arena producida, perforación hidráulica de múltiples "perforaciones" simultáneas, perforación abrasiva de múltiples "perforaciones" simultáneas, estimulación de entrada limitada o inyección química, operaciones de desbalance e instalación de bajo torque y resistencia. La patente CA 2,132,458 revela fundamentalmente un orificio especializado colocado en los acoplamientos de las tuberías de revestimiento. Para colocar de manera selectiva el fluido a lo largo del pozo, se puede variar el diámetro y la frecuencia de los orificios.

La presente invención revela un acoplamiento de restricción de flujo que incluye ciertas ventajas en relación a los acoplamientos ya conocidos.

En este sentido, la presente invención hace referencia a un dispositivo capaz de crear la restricción de flujo necesaria y la resultante caída de presión que puede producirse a un precio inferior al de los dispositivos actuales. Esto le permite a un operario de un yacimiento de petróleo instalar una mayor cantidad de dispositivos distribuidos de manera más uniforme a lo largo del yacimiento de petróleo. El resultado será un mayor rendimiento de la producción de una proporción más alta del yacimiento y una ampliación del tiempo hasta que fluya agua.

En una tubería de producción donde se incorporen los acoplamientos descritos, se reemplazarán los acoplamientos habituales de la tubería de producción por los acoplamientos de restricción de flujo según la presente invención.

Según otro aspecto de la presente invención, se provee un acoplamiento de restricción de flujo que comprende: un miembro tubular hueco que tiene en un primer extremo un primer medio de enrosque con el extremo de una primera tubería y, en el segundo extremo, un segundo medio de enrosque con una segunda tubería, en la que dicho miembro tubular hueco se coloca de forma que una la primera tubería con la segunda y proporcione una comunicación de fluido entre ellas; dicho acoplamiento de restricción de flujo se puede disponer... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un método para formar un acoplamiento de restricción de flujo (10) que comprende las siguientes fases:

- Proveer un miembro tubular hueco (12) que presenta en el primer extremo un primer medio de enrosque con el extremo de una primera tubería y, en el segundo extremo, un segundo medio de enrosque con una segunda tubería.

- Formar al menos una abertura en la pared de dicho miembro tubular hueco (12) entre el primer y el segundo extremo, seleccionando las dimensiones de dicha abertura para controlar el caudal de fluido hacia el interior de dicho miembro tubular hueco, y

- Seleccionar el número de aberturas en el acoplamiento de restricción de flujo y el diámetro de al menos una abertura para crear una caída de presión específica para un caudal dado hacia el interior de dicho miembro tubular hueco.

2. Un método según la reivindicación 1 que comprende, además, la colocación en al menos una de las aberturas de un miembro de inserción de restricción de flujo (14).

3. Un método según la reivindicación 2 que comprende, además, la provisión de al menos una de las aberturas con una rosca para enroscarse con dicho miembro de inserción (14) que a su vez tiene una rosca.

4. Un método según las reivindicaciones 2 y 3 en el que dicho miembro de inserción (14) presenta una abertura de restricción de flujo (26).

5. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, en el que el caudal de fluido entre el exterior de dicho miembro tubular hueco (12) y el interior de dicho miembro tubular hueco (12) a través de dicha abertura (26) de dicho miembro de inserción (14) es variable según el número de miembros de inserción (14) presentes en dicho miembro tubular hueco (12).

6. Un método según la reivindicación 5 en el que el caudal de fluido entre el exterior de dicho miembro tubular hueco (12) y el interior de dicho miembro tubular hueco (12) a través de dicha abertura (26) de dicho miembro de inserción (14) se puede variar en mayor medida reemplazando al menos uno de los muchos miembros de inserción (14) con un miembro de inserción ciego (16), dispuesto para unirse con la correspondiente abertura de dicho miembro tubular hueco (12) y dispuesto, además, para evitar que el fluido fluya entre el exterior de dicho miembro tubular hueco (12) y el interior de dicho miembro tubular hueco (12) a través de al menos una de las aberturas correspondientes de dicho miembro tubular hueco (12) en el que se encuentra dicho miembro de inserción ciego (16).

7. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el primer y segundo mecanismo de unión comprende roscas hembra dispuestas para cooperar con las correspondientes roscas macho en los extremos de la primera y segunda tubería respectivamente.

8. Un método según la reivindicación 7 en el que una porción de la superficie interior en la región intermedia (24) de dicho miembro tubular hueco (12) y separada de los extremos internos de dichas roscas hembra no está enroscada.

9. Un método según las reivindicaciones 7 u 8 en el que al menos una de las aberturas de dicho miembro tubular hueco (12) se extiende a través de la pared de dicho miembro tubular hueco (12) en una posición que se corresponde con dicha región intermedia (24).

10. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el primer y segundo mecanismo de unión comprende roscas macho dispuestas para cooperar con las correspondientes roscas hembra en los extremos de la primera y segunda tubería respectivamente.

11. Un método según cualquiera de las reivindicaciones anteriores que incluye, además, la provisión de dicho acoplamiento (10) con un mecanismo de centralización (18) dispuesto para separar las regiones de dicho acoplamiento de restricción de flujo (10) de formaciones (22) externas a dicho acoplamiento de restricción de flujo (10).

12. Un método según la reivindicación 11 en el que dicho mecanismo de centralización (18) comprende un miembro anular provisto con una rosca interna para unirse con una rosca externa provista en el exterior de dicho miembro tubular hueco (12).

13. Un método según las reivindicaciones 11 o 12 en el que dicho mecanismo de centralización (18) forma parte de dicho miembro tubular hueco (12), de modo que la pared de dicho miembro tubular hueco (12) es más gruesa en la región del mecanismo de centralización (18) que en la porción del miembro tubular hueco (12) en la que se encuentra dicho miembro de inserción (14).

14. Un método según la reivindicación 13 en el que dicho mecanismo de centralización (18) se sitúa o bien en un extremo o en ambos extremos de dicho miembro tubular hueco (12).

15. Un método para formar un sistema de tuberías que comprende:

- La provisión de una pluralidad de secciones de tubería y una pluralidad de acoplamientos de restricción de flujo (10) formados según cualquiera de las reivindicaciones anteriores; y

- El uso de los acoplamientos de restricción de flujo (10) para unir secciones de tubería adyacentes para permitir la comunicación de fluido entre dichas secciones de tubería adyacentes.

16. Un método para igualar el perfil de entrada de un pozo cruzando una zona de yacimiento de petróleo que comprende secciones de mayor permeabilidad y de menor permeabilidad. El método comprende:

- La formación de una cadena de tuberías de producción mediante la unión de tuberías usando acoplamientos formados según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14; y

- La configuración de cada acoplamiento para crear una caída de presión específica para un determinado caudal y así crear un efecto de estrangulamiento y una contrapresión en las secciones de mayor permeabilidad del yacimiento, permitiendo de este modo que las secciones de menor permeabilidad presenten una mayor producción.

17. Un método para proporcionar un control enconado para un pozo que cruza una zona de yacimiento de petróleo. El método comprende:

- La formación de una cadena de tuberías de producción mediante la unión de tuberías usando acoplamientos formados según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14; y

- La configuración de cada acoplamiento para crear una caída de presión específica para un determinado caudal y así crear un efecto de estrangulamiento y una contrapresión.


 

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