Barrena para perforar pozos y procedimiento asociado de perforación.

Una barrena para perforar pozos que comprende:

- una cara frontal (1),

- una pluralidad de cuchillas radiales (2) dotadas de elementos (3) de corte, estando distribuidas lascuchillas en torno a la cara frontal,

- un espacio (4) para formar un testigo (10), estando situado el espacio en el centro de la cara frontal,

- una cavidad (5) para evacuar el testigo hacia la periferia de la barrena, estando situada la cavidad entredos cuchillas adyacentes, caracterizada porque la cavidad está delimitada por dos superficies laterales(6) y una superficie (7) de espacio libre, estando retrasada la superficie de espacio libre con respecto ala cara frontal (1).

Barrena para perforar pozos y procedimiento asociado de perforación

La presente invención versa acerca de una barrena para perforar pozos, y en particular pozos cilíndricos de gran profundidad, tales como pozos de mina, pozos de petróleo o de gas natural. La presente invención también versa acerca de un procedimiento para perforar pozos utilizando una barrena.

La barrena es una herramienta de perforación que se pretende que sea instalada en el extremo de una sarta de tubos de sondeo para perforar pozos en un yacimiento de petróleo. Por yacimiento, se quiere roca que es suficientemente porosa y permeable para poder contener fluidos (agua, petróleo, gas natural) . Estos fluidos pueden acumularse opcionalmente para formar un yacimiento.

Una sarta de tubos de sondeo está soportada por una torre metálica de sondeo y es girada por medio de una mesa rotatoria. Entonces, el lodo de perforación, una mezcla específica de arcilla, agua y productos químicos inyectados continuamente en el interior de los tubos de sondeo emerge a través de la barrena y vuelve a la superficie a través de un espacio anular contenido entre los tubos de sondeo y las paredes del pozo. La circulación del lodo de perforación enfría la barrena y permite que los detritos de sondeo sean evacuados. En la superficie, se filtra y se vuelve a inyectar el lodo de perforación. Un análisis de los detritos de sondeo proporciona información invaluable acerca de la naturaleza y composición de las rocas atravesadas.

Hace treinta años, la perforación de un pozo de gran profundidad podía llevar varios meses. Además, para acelerar la velocidad de perforación, se han propuesto barrenas que no perforan en el centro de los pozos. De hecho, la velocidad lineal circunferencial de la barrena se reduce desde la periferia de la barrena hacia su centro y es cero en el centro de la barrena. Por lo tanto, al no perforar el centro de los pozos, las barrenas han ganado eficacia. Sin embargo, este tipo de barrena produce un testigo en su centro, que debe ser roto o evacuado.

Se conocen diversos tipos de barrenas que no perforan el centro de los pozos.

En particular, se conoce una barrena por el documento US-A-2 931 630 que comprende un conjunto en la superficie del cual hay montada una pluralidad de diamantes. Esta barrena comprende, además, una cavidad para recibir un testigo, rompiéndose periódicamente el testigo y evacuándose al moverse hacia el exterior y por encima de la barrena. El conjunto en el que está montada la pluralidad de diamantes hace que sea posible perforar a través de rocas duras y muy duras. Sin embargo, si la barrena encuentra roca blanda, los espacios situados entre los diamantes quedan obstruidos y la herramienta deja de poder perforar. Ahora bien, durante la perforación de pozos de gran profundidad, la barrena pasa a través de distintos tipos de formaciones geológicas y es muy probable que se encuentre roca blanda. Por lo tanto, este tipo de herramienta no es adecuado para perforar pozos de gran profundidad.

Las barrenas dotadas de una cámara para triturar el testigo formado son conocidas por los documentos FR-A-2 141 510 y FR-A-2 197 325. Sin embargo, si la barrena encuentra roca blanda, la cámara de trituración queda obstruida. Entonces, la barrena dotada de una cámara de trituración debe ser sacada, de forma que se pueda limpiar la barrena, lo que conlleva una pérdida significativa de tiempo.

Por el documento BE-A-1 014 561 de la técnica anterior más cercana también se conoce una barrena, estando dotada dicha barrena de un medio o un dispositivo adecuado para destruir el testigo de forma progresiva o continua

o periódicamente, estando situado este medio o este dispositivo en la zona central del cuerpo de la barrena. En una realización, el medio para destruir el testigo es la pared lateral de la zona central del cuerpo de la barrena. Entonces, se rompe el testigo periódicamente bajo el efecto de vibraciones mecánicas transmitidas. Sin embargo, si la barrena encuentra roca blanda, la zona central de la barrena queda obstruida. Entonces, debe ser sacada para ser limpiada, lo que conlleva una pérdida considerable de tiempo.

Por lo tanto, el propósito de la invención es proponer una barrena que haga que resulte posible perforar pozos rápidamente de gran profundidad en todo tipo de rocas sin el riesgo de obstrucción.

Se consigue este propósito por medio de una barrena para perforar pozos que comprende:

- una cara frontal,

- una pluralidad de cuchillas radiales dotadas de elementos de corte, estando distribuidas las cuchillas en torno a la cara frontal,

- un espacio para formar un testigo, estando situado el espacio en el centro de la cara frontal,

- una cavidad para evacuar el testigo hacia la periferia de la barrena, estando situada la cavidad entre dos cuchillas adyacentes.

Según otra característica, la cavidad está delimitada por dos superficies laterales y una superficie de espacio libre, estando retrasada la superficie de espacio libre con respecto a la cara frontal.

Según otra característica, la superficie de espacio libre es adecuada para evacuar el testigo simultáneamente hacia la periferia y hacia la parte trasera de la barrena.

Según otra característica, la barrena comprende, además, un dispositivo para romper el testigo.

Según otra característica, el dispositivo de ruptura está situado en la cavidad cerca del centro de la barrena.

Según otra característica, el dispositivo de ruptura es una punta fabricada de un material resistente a la abrasión.

Según otra característica, la punta está inclinada con respecto al eje de la barrena.

Según otra característica, las dimensiones de la cavidad son adecuadas para formar testigos cilíndricos, la longitud de los cuales es igual a al menos el doble de su diámetro.

Según otra característica, la barrena comprende, además, canales de alimentación de lodo de perforación, abriéndose cada uno de los canales a la cara frontal.

Según otra característica, uno de los canales se abre a la cavidad y es adecuado para facilitar la evacuación del testigo hacia la periferia de la barrena.

Según otra característica, la barrena comprende, además, un elemento para cortar de forma radial el testigo.

Otro propósito de la invención es proporcionar un procedimiento para perforar pozos utilizando la barrena descrita anteriormente, que comprende las etapas que consisten en:

- formar un testigo en el centro de la barrena,

- evacuar el testigo ascendiendo a través del pozo de perforación a la superficie del suelo,

- recuperar el testigo.

Según otra característica, el procedimiento de perforación comprende, además, una etapa de análisis de las propiedades petrofísicas del testigo.

Serán evidentes otras características y ventajas de la invención al leer la siguiente descripción detallada de las realizaciones de la invención, dada únicamente a modo de ejemplo y con referencia a los dibujos, que muestran:

- Figura 1, una vista en perspectiva de una barrena (herramienta de PDC) según la invención,

- Figura 2, una vista en corte longitudinal de una barrena (herramienta adiamantada) según la invención,

- Figura 3, una vista frontal de una barrena (herramienta de PDC) según la invención,

- Figura 4, una vista lateral de un elemento de corte,

- Figura 5, una vista en corte longitudinal de la cara frontal de la barrena.

Una barrena según la invención comprende una cara frontal. La barrena también comprende una pluralidad de cuchillas radiales dotadas de elementos de corte, estando distribuidas las cuchillas en torno a la cara frontal. Las cuchillas, dotadas de elementos de corte, hacen que sea posible perforar, mediante cizallamiento, en todo tipo de rocas, evitando de esta manera la obstrucción de las cuchillas. Un espacio situado en el centro de la cara frontal permite la formación de un testigo en el centro de la barrena. La formación de un testigo en el centro de la barrena hace que sea posible una perforación rápida.... [Seguir leyendo]

1. Una barrena para perforar pozos que comprende:

- una cara frontal (1) ,

- una pluralidad de cuchillas radiales (2) dotadas de elementos (3) de corte, estando distribuidas las 5 cuchillas en torno a la cara frontal,

- un espacio (4) para formar un testigo (10) , estando situado el espacio en el centro de la cara frontal,

- una cavidad (5) para evacuar el testigo hacia la periferia de la barrena, estando situada la cavidad entre dos cuchillas adyacentes, caracterizada porque la cavidad está delimitada por dos superficies laterales

(6) y una superficie (7) de espacio libre, estando retrasada la superficie de espacio libre con respecto a 10 la cara frontal (1) .

2. Una barrena según la reivindicación 1, en la que la superficie (7) de espacio libre es adecuada para evacuar el testigo simultáneamente hacia la periferia y hacia la parte trasera de la barrena.

3. Una barrena según la reivindicación 1 o 2, que comprende, además, un dispositivo (11) para romper el testigo 15 (10) .

4. Una barrena según la reivindicación 3, en la que el dispositivo (11) de ruptura está situado en la cavidad (5) cerca del centro de la barrena.

5. Una barrena según la reivindicación 4, en la que el dispositivo (11) de ruptura es una punta fabricada de un material resistente a la abrasión.

20 6. Una barrena según la reivindicación 5, en la que la punta está inclinada con respecto al eje de la barrena.

7. Una barrena según una de las reivindicaciones 1 a 6, en la que las dimensiones de la cavidad (5) son adecuadas para formar testigos cilíndricos la longitud de los cuales es igual al menos al doble de su diámetro.

8. Una barrena según una de las reivindicaciones 1 a 7, que comprende, además, canales (8) de alimentación de lodo de perforación, abriéndose cada uno de los canales a la cara frontal (1) .

25 9. Una barrena según la reivindicación 8, en la que uno de los canales (9) se abre a la cavidad (5) y es adecuado para facilitar la evacuación del testigo (10) hacia la periferia de la barrena.

10. Una barrena según la reivindicación 9, en la que dichos canales (9) adecuados para facilitar la evacuación del testigo (10) hacia la periferia de la barrena se abren en la cavidad (5) cerca del centro de la barrena.

11. Una barrena según una de las reivindicaciones 1 a 10, que comprende, además, un elemento (14) para cortar 30 de forma radial el testigo.

12. Una barrena según una de las reivindicaciones 1 a 11, en la que la cavidad (5) está abierta.

13. Un procedimiento para perforar pozos utilizando la barrena según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, que comprende las etapas que consisten en:

- formar un testigo en el centro de la barrena.

35. evacuar el testigo hacia arriba a través del pozo de perforación a la superficie del suelo,

- recuperar el testigo.

14. Un procedimiento de caracterización de pozos en la superficie que comprende las etapas que consisten en:

- perforar pozos según el procedimiento de la reivindicación 13, .

40. analizar las propiedades petrofísicas del testigo.