Dispositivo de presión para tubería con elementos de transporte sinfín para su uso durante un proceso de perforación direccional horizontal.

Un dispositivo (1) de presión para tubería para reducir las fuerzas de tracción sobre una tubería (6) de transportedurante el arrastre de la tubería (6) de transporte por un pozo interior (10) que está perforado en el suelo y seextiende al menos parcialmente en la dirección horizontal,

que comprende:

- un bastidor que está provisto de unas partes (2a) de soporte para colocar sobre una sub-superficie;

- unos elementos de presión que están conectados rotativamente al bastidor y que juntos delimitan unaabertura de alimentación directa para la tubería (6) de transporte; y

- un mecanismo de accionamiento para accionar los elementos de presión en rotación;comprendiendo los elementos de presión unas superficies de fricción para, durante la rotación, ejercer en ladirección axial de la tubería (6) de transporte una fuerza de empuje A sobre la tubería (6) de transporte si se hacepasar la tubería (6) de transporte a través de la abertura de alimentación directa,

caracterizado porque

los elementos de presión comprenden al menos tres elementos (5) de transporte sinfín, estando cada uno de loscuales dispuesto con una parte longitudinal (5') alrededor de la abertura de alimentación directa, pasando cada unode los elementos (5) de transporte sinfín de manera rotativamente accionada sobre al menos dos rodillos, yextendiéndose la anteriormente mencionada parte longitudinal (5') de cada elemento (5) de transporte sinfín entrelos rodillos a lo largo de la abertura de alimentación directa en una dirección que es paralela a la dirección axial dela tubería (6) de transporte.

Dispositivo de presión para tubería con elementos de transporte sinfín para su uso durante un proceso de perforación direccional horizontal

Campo de la invención

La invención se refiere a un dispositivo de presión para tubería para reducir las fuerzas de tracción sobre una tubería de transporte durante la introducción y el arrastre de la tubería de transporte en, y a través de, un pozo interior perforado en el suelo y que se extiende al menos parcialmente en la dirección horizontal. En particular, la invención se refiere a un dispositivo de presión para tubería de este tipo para su uso durante un proceso de perforación direccional horizontal.

La perforación direccional horizontal (HDD) es una tecnología sin cavado que se utiliza para la instalación de una infraestructura subterránea. Ejemplos de ello incluyen el suministro de tuberías de transporte, tales como tuberías de gas natural y petróleo, tuberías de agua, cables de telecomunicaciones y cables electrónicos, bajo ríos, canales y grandes carreteras. En una primera fase (véase también la Figura 4) , se empuja una tubería de perforación, con una cabeza de perforación provista en el extremo libre de la misma, a través del suelo, perforando a medida que avanza. La cabeza de perforación es hueca y se suministra desde la superficie a través de la tubería de transporte con bentonita, que mantiene el pozo interior perforado abierto y al mismo tiempo retira el exceso de tierra. En una segunda fase (véase también la Figura 4b) , puede ampliarse el pozo interior de perforación. Una vez que se ha perforado el pozo interior completo y la cabeza de perforación ha vuelto a la superficie exterior, puede retirarse la cabeza de perforación de la tubería de transporte y reemplazarse por una barrena de ensanchar. Se retira la barrena de ensanchar a través del pozo interior. Durante esta retirada, la barrena de ensanchar agranda el pozo interior, al tiempo que remolca tras de sí una tubería que proporciona fluido de perforación para evitar que el pozo interior se derrumbe. Este ensanchado mediante barrena puede repetirse una pluralidad de veces, dependiendo del diámetro deseado de la tubería de transporte a instalar (véase también la Figura 4c) . La última fase (véase también la Figura 4d) es el tendido de la tubería de transporte. Cuando la barrena de ensanchar ha ampliado el pozo interior lo suficiente, se desacopla la barrena de ensanchar de la tubería de transporte y se reemplaza por una última barrena de ensanchar. En este caso la tubería de transporte es acoplada a la barrena de ensanchar. Un eslabón giratorio entre la barrena de ensanchar y la tubería de transporte evita la rotación de la tubería de transporte mientras la tubería de transporte es remolcada detrás de la barrena de ensanchar. La tubería de transporte está completamente extendida en el extremo de la barrena de ensanchar y se coloca sobre unos rodillos, de manera que pueda ser arrastrada de manera relativamente flexible por detrás de la barrena de ensanchar en el pozo interior de perforación.

Para poder mover el conjunto formado por la tubería de perforación, la barrena de ensanchar y la tubería de transporte a través del pozo interior, debe ejercerse una fuerza de tracción sobre el mismo. Para reducir esta fuerza de tracción suele ejercerse, por ejemplo con la ayuda de una grúa o un mecanismo de mordaza superior, una fuerza adicional sobre la tubería de transporte en el lado por el que la tubería de transporte entra en el pozo interior, es decir en el lado opuesto al punto de inicio original del pozo interior.

El solicitante ha utilizado durante años lo que es conocido como máquina de presión sobre tubo, que el propio solicitante ha desarrollado. Esta máquina de presión sobre tubo se dispone en el extremo del pozo interior opuesto al punto de inicio original, cuando la tubería de transporte está lista en un estado extendido. La máquina de presión sobre tubo comprende un bastidor con tres pares de ruedas conectadas motrizmente al mismo. La tubería de transporte se suministra a través de los tres pares de ruedas. El accionamiento de las ruedas asegura que se ejerza una fuerza de empuje sobre la tubería de transporte. Esta fuerza de empuje reduce la fuerza de tracción requerida para mover la tubería de transporte hacia dentro del pozo interior perforado. Por lo tanto la máquina de presión sobre tubo asegura que sea posible, con el uso de un dispositivo de perforación y arrastre de una capacidad específica, tender una mayor longitud de tubería de transporte a través de un pozo interior perforado.

Un problema de la máquina de perforación con tubo conocida es el hecho de que puede producirse un deslizamiento entre una o más de las ruedas y la tubería de transporte. Tal deslizamiento tiene el riesgo de que pueda dañar la tubería de transporte. Por ejemplo, si la tubería de transporte comprende un recubrimiento anticorrosivo de PE, este recubrimiento puede dañarse en poco tiempo. Esto conduce a mayores problemas en el futuro, especialmente debido a que puede acortar considerablemente la vida útil de la tubería de transporte en el suelo. Puede reducirse el riesgo de deslizamiento aumentando la fuerza que presiona las ruedas contra la tubería de transporte. Sin embargo, esto aumenta nuevamente el riesgo de deformación o de daños a la tubería de transporte (al recubrimiento de la misma) . Un problema adicional es el hecho de que la máquina de presión sobre tubo conocida requiere un mecanismo para sincronizar las ruedas para evitar el deslizamiento anteriormente mencionado. Esta sincronización se lleva a cabo entre las ruedas de cada par con la ayuda de una cadena. Los pares de ruedas están sincronizados hidráulicamente entre sí.

El objeto de la invención es obviar al menos algunos de los problemas anteriormente mencionados, o si no proporcionar una alternativa utilizable. En particular, el objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de presión para tubería que permita arrastrar o empujar una tubería de transporte por el suelo durante distancias considerables sin el riesgo de deslizamiento o de daños.

Este objeto se logra mediante un dispositivo de presión para tubería de acuerdo con la reivindicación 1. El dispositivo comprende en este caso un bastidor que está provisto de unas partes de soporte para su colocación sobre una sub-superficie, y al menos tres elementos de transporte sinfín accionables que están conectados de manera motriz al bastidor y que juntos delimitan una abertura de alimentación directa para la tubería de transporte. Cada uno de los elementos de transporte sinfín está dispuesto con una parte longitudinal alrededor de la abertura de alimentación directa y está configurado para ejercer una fuerza de empuje sobre la tubería de transporte si se hace pasar la tubería de transporte a través de la abertura de alimentación directa.

Cada uno de los elementos de transporte sinfín pasa sobre al menos dos rodillos. Se proporciona un mecanismo de accionamiento para accionar los elementos de transporte sinfín en rotación sobre estos rodillos. Cada uno de los al menos dos rodillos para uno de los elementos de transporte sinfín está situado detrás del otro en la dirección axial a lo largo de la abertura de alimentación directa. Como resultado, un elemento de transporte sinfín, que pasa sobre estos rodillos situados uno tras otro, se extiende con una parte longitudinal sustancialmente recta a lo largo de una ruta sustancialmente recta entre los dos rodillos en una dirección que es paralela a la dirección axial de la abertura de alimentación directa o de la tubería de transporte respectivamente.

Los elementos de transporte sinfín tienen unas superficies de fricción relativamente grandes, lo que permite ejercer ventajosamente una elevada fuerza de empuje en la dirección axial de la tubería de transporte sin la necesidad de que una elevada fuerza presione los elementos de transporte sinfín contra la tubería de transporte en la dirección radial. Esto evita el deslizamiento y la tubería de transporte permanece sin daños y sin deformaciones como consecuencia de la distribución más regular de las fuerzas de propulsión. Resulta más fácil hacer pasar la tubería de transporte a través de las curvaturas existentes en el punto de inicio original y en el extremo opuesto del pozo interior perforado. La tubería de transporte es presionada por la fuerza de empuje sobre la misma, en este caso, hacia la curvatura exterior. Como resultado, la tubería de transporte no se desplaza, como consecuencia de la fuerza de tracción que también ejercen... [Seguir leyendo]

1. Un dispositivo (1) de presión para tubería para reducir las fuerzas de tracción sobre una tubería (6) de transporte durante el arrastre de la tubería (6) de transporte por un pozo interior (10) que está perforado en el suelo y se extiende al menos parcialmente en la dirección horizontal, que comprende:

- un bastidor que está provisto de unas partes (2a) de soporte para colocar sobre una sub-superficie;

- unos elementos de presión que están conectados rotativamente al bastidor y que juntos delimitan una abertura de alimentación directa para la tubería (6) de transporte; y

- un mecanismo de accionamiento para accionar los elementos de presión en rotación;

comprendiendo los elementos de presión unas superficies de fricción para, durante la rotación, ejercer en la dirección axial de la tubería (6) de transporte una fuerza de empuje A sobre la tubería (6) de transporte si se hace pasar la tubería (6) de transporte a través de la abertura de alimentación directa,

caracterizado porque

los elementos de presión comprenden al menos tres elementos (5) de transporte sinfín, estando cada uno de los cuales dispuesto con una parte longitudinal (5’) alrededor de la abertura de alimentación directa, pasando cada uno de los elementos (5) de transporte sinfín de manera rotativamente accionada sobre al menos dos rodillos, y extendiéndose la anteriormente mencionada parte longitudinal (5’) de cada elemento (5) de transporte sinfín entre los rodillos a lo largo de la abertura de alimentación directa en una dirección que es paralela a la dirección axial de la tubería (6) de transporte.

2. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual los elementos (5) de transporte sinfín están formados por unas orugas.

3. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual los elementos (5) de transporte sinfín son correas perfiladas en caucho.

4. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual los elementos (5) de transporte sinfín están dispuestos simétricamente alrededor de la abertura de alimentación directa.

5. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual al menos uno de los elementos (5) de transporte sinfín está dispuesto de manera que pueda ajustarse con respecto al bastidor en una dirección transversal a la abertura de alimentación directa.

6. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el bastidor tiene unas dimensiones que se corresponden con un recipiente estándar de 6, 096 metros.

7. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual el mecanismo de accionamiento puede ser activado para ajustar de manera variable la velocidad y la fuerza de empuje A de los elementos (5) de transporte sinfín.

8. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual los elementos (5) de transporte sinfín juntos delimitan una abertura de alimentación directa con un diámetro de entre 500 y 1500 mm.

9. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual la parte longitudinal (5’) del elemento (5) de transporte sinfín tiene una longitud de al menos 0, 6 m en el lado de la abertura de alimentación directa.

10. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual los elementos (5) de transporte sinfín y el mecanismo de accionamiento están configurados para juntos ejercer una fuerza de empuje A sobre la tubería (6) de transporte de al menos 500 kN.

11. El dispositivo de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes, en el cual las partes longitudinales (5’) de los elementos (5) de transporte sinfín se extienden sustancialmente en la dirección horizontal en el lado de la abertura de alimentación directa.

12. Un sistema para la perforación direccional horizontal en el suelo de un pozo interior (10) y el subsiguiente arrastre de una tubería (6) de transporte dentro del pozo interior (10) , que comprende:

- una tubería (13) de perforación provista de una cabeza de perforación en la misma;

- una tubería (6) de transporte;

- un dispositivo (15) de perforación y arrastre para arrastrar la tubería (13) de perforación de manera direccional a través del suelo con la cabeza de perforación provista en la misma para perforar un pozo interior (10) que se extienda al menos parcialmente en la dirección horizontal, y para después retirar la tubería (13) de perforación, y la tubería (6) de transporte asegurada a la misma, a través del pozo interior (10) ; y

- al menos un dispositivo (1) de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes para reducir, mediante el accionamiento de los elementos (5) de transporte sinfín, las fuerzas de tracción sobre la tubería (6) de transporte durante el arrastre hacia el interior del pozo interior (10) perforado.

13. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 12, en el cual se proporcionan al menos dos dispositivos (1) de presión para tubería.

14. Un sistema de acuerdo con la reivindicación 12 ó 13, en el cual el dispositivo (15) de perforación y arrastre está dispuesto en un punto de inicio del pozo interior (10) a ser perforado y el dispositivo (1) de presión para tubería está dispuesto en un punto final del pozo interior (10) a ser perforado.

15. Un procedimiento para la perforación direccional horizontal en el suelo de un pozo interior (10) y el subsiguiente arrastre de una tubería (6) de transporte dentro del pozo interior (10) , que incluye las etapas de:

- disponer un dispositivo (15) de perforación y arrastre en un punto de inicio de un pozo interior a ser perforado;

- disponer al menos un dispositivo (1) de presión para tubería de acuerdo con una de las reivindicaciones precedentes en un punto final del pozo interior (10) a ser perforado;

- suministro direccional, con la ayuda del dispositivo (15) de perforación y arrastre, al menos parcialmente en la dirección horizontal, de una tubería (13) de perforación provista de una cabeza de perforación en la misma para perforar el pozo interior (10) ;

- acoplar la tubería (6) de transporte a la tubería (13) de perforación;

- retirar la tubería (6) de transporte con la tubería (13) de perforación y una barrena (12) de ensanchar, que puede estar provista, si se desea, sobre la tubería (13) de perforación a través del pozo interior (10) ; y

- ejercer, a la vez que se retira la tubería (6) de transporte a través del pozo interior (10) , una fuerza de empuje A sobre la tubería (6) de transporte mediante el accionamiento de los elementos (5) de transporte sinfín del al menos un dispositivo (1) de presión para tubería.