Barrera anular con diafragma.

Una barrera (1) anular dispuesta en un pozo (100) de sondeo para proporcionar aislamiento de zona entre unaprimera zona (102) y una segunda zona (103) del pozo de sondeo,

que comprende:

- una parte (2) tubular para su montaje como parte de una estructura (300) de pozo tubular y que tiene unaabertura (9) de expansión,

- un manguito (3) expansible que rodea la pieza tubular, estando cada extremo (31, 32) del manguito expansibleconectado con la pieza tubular, teniendo el manguito expansible un espesor de pared, y

- un espacio (6, 7) de barrera anular entre la parte (2) tubular y

el manguito (3) expansible,

caracterizada porque un primer diafragma (4) con un espesor está dispuesto en el espacio de barrera anular ydivide el espacio de barrera anular en un compartimento (7) de barrera y un compartimiento (6) de expansión,estando tanto el manguito expansible como el primer diafragma conectados a la pieza tubular utilizando unapieza (12) de conexión en cada extremo del manguito expansible, siendo el espesor del primer diafragma menorque el espesor de pared del manguito expansible y estando el diafragma fabricado de un materialelástica/plásticamente deformable, y en la que el compartimiento (6) de expansión está en comunicación defluido con un interior (302) de la parte (2) tubular a través de la abertura (9) de expansión, y el compartimento (7)de barrera está en comunicación de fluido con el pozo (100) de sondeo a través de una primera abertura (10) debarrera.

Barrera anular con diafragma Campo de la invención La presente invención se refiere a una barrera anular dispuesta en un pozo de sondeo para proporcionar aislamiento de la zona entre una primera zona y una segunda zona. Por otra parte, la presente invención se refiere a un sistema de barrera anular, así como a un procedimiento de colocación de una barrera anular en un anillo y a un procedimiento de utilización de barreras anulares en un anillo para sellar una sección de control de flujo de entrada.

Técnica antecedente En los pozos, las barreras anulares se utilizan para diferentes finalidades, tal como para proporcionar una barrera de aislamiento. Una barrera anular tiene una pieza tubular montada como parte de la estructura de pozo tubular, tal como el revestimiento de producción, que está rodeado por un manguito expansible anular. El manguito expansible se fabrica típicamente de un material elastomérico, pero se puede fabricar también de metal. El manguito se fija en sus extremos a la pieza tubular de la barrera anular.

Para sellar una zona entre una estructura de pozo tubular y el pozo de sondeo o una estructura tubular interna y una externa, se utiliza una segunda barrera anular. La primera barrera anular se expande en un lado de la zona a cerrarse herméticamente, y la segunda barrera anular se expande en el otro lado de esa zona, y de esta manera, la zona se cierra herméticamente.

La camisa de presión de un pozo se rige por el índice de estallido de la estructura tubular y del pozo etc. utilizado dentro de la construcción de pozos. En algunas circunstancias, el manguito expansible de una barrera anular se puede expandir mediante el aumento de la presión dentro del pozo, lo que es la forma más rentable de la expandir el manguito. El índice de estallido de un pozo define la presión máxima que se puede aplicar al pozo para expandir el manguito, y es deseable minimizar la presión de expansión requerida para expandir el manguito y minimizar la exposición del pozo a la presión de expansión.

Cuando se expanden, las barreras anulares se pueden someter a una presión continua o a una alta presión periódica desde el exterior, ya sea en forma de presión hidráulica dentro del entorno de pozo o en forma de una presión de formación. En algunas circunstancias, dicha presión puede hacer que la barrera anular se colapse, lo que puede tener consecuencias graves para el área que ha de ser cerrada herméticamente por la barrera, dado que las propiedades de cierre se pierden debido al colapso. Un problema similar puede surgir cuando el manguito expansible se expande por medios de expansión, por ejemplo, un fluido a presión. Si el líquido se escapa del manguito, la contrapresión puede desvanecerse, y el propio manguito puede así colapsar.

La capacidad del manguito expandido de una barrera anular para soportar la presión de colapso resulta, por tanto, afectada por muchas variables, tales como la resistencia de material, el espesor de pared, el área superficial expuesta a la presión de colapso, temperatura, fluidos del pozo, etc.

Una calificación de colapso posible actualmente alcanzable para el manguito expandido dentro de ciertos entornos de pozo no es suficiente para todas las aplicaciones de pozos. Por lo tanto, es deseable aumentar la calificación de colapso para permitir que barreras anulares sean utilizas en todos los pozos, específicamente en los pozos con una alta presión de reducción durante la producción y el agotamiento. La calificación de colapso se puede aumentar mediante el aumento del espesor de pared o de la resistencia del material, sin embargo, esto aumentaría la presión de expansión, que, como ya se ha mencionado, no es deseable.

Una barrera anular se conoce por el documento US 2006/027371. La barrera anular consiste en un manguito expansible y tiene una fina cubierta dispuesta en su lado externo. La cubierta alberga un material de sello, y sustancialmente en el centro de la cubierta, se puede disponer una o más perforaciones para la extrusión del material de sello de la cubierta cuando se está expandiendo el manguito expansible de manera que se proporciona una junta entre la barrera anular y el pozo de sondeo. El material de sello extruido cierra también herméticamente las perforaciones en la cubierta. El documento US 2006/027371 no puede compensar las diferentes presiones de colapso.

Por tanto, es deseable proporcionar una solución en la que la barrera anular se mejore de modo que no colapse, sin tener que aumentar el espesor del manguito expansible.

Sumario de la invención Un objeto de la presente invención es superar total o parcialmente las desventajas anteriores y los inconvenientes de la técnica anterior. Más específicamente, un objeto es proporcionar una solución de barrera anular mejorada que no se colapse sin tener que aumentar el espesor del manguito expansible.

Los objetos anteriores, junto con otros numerosos objetos, ventajas y características, que serán evidentes a partir de la siguiente descripción, se consiguen por una solución de acuerdo con la presente invención mediante una barrera

anular dispuesta en un pozo de sondeo para proporcionar un aislamiento de la zona entre una primera zona y una segunda zona del pozo de sondeo, que comprende:

! una pieza tubular para el montaje como parte de una estructura de pozo tubular y que tiene una abertura de expansión, ! un manguito expansible que rodea a la pieza tubular, cada extremo del manguito expansible se conecta con la pieza tubular, ! un espacio de barrera anular entre la pieza tubular y el manguito expansible,

en el que un primer diafragma dispuesto en el espacio de barrera anular divide el espacio de barrera anular en un compartimento de barrera y un compartimiento de expansión, y en el que el compartimiento de expansión está en comunicación de fluido con un interior de la pieza tubular a través de la abertura de expansión, y el compartimento de barrera está en comunicación de fluido con el pozo de sondeo a través de una primera abertura de barrera.

Al tener un diafragma, la barrera anular es capaz de resistir una presión exterior que es mayor que la presión en la estructura de pozo tubular sin cambiar la presión en el interior de la estructura de pozo tubular, dado que el diafragma cierra herméticamente el interior de la estructura de pozo tubular desde el exterior de la estructura de pozo tubular.

En una realización, la barrera anular puede comprender además un segundo diafragma, en el que el primer y segundo diafragmas pueden dividir el espacio de barrera anular en un primer compartimiento de barrera, un segundo compartimento de barrera y un compartimiento de expansión, y en el que el compartimiento de expansión puede estar en comunicación de fluido con un interior de la pieza tubular a través de la abertura de expansión, y el primer compartimento de barrera puede estar en comunicación de fluido con la primera zona del pozo de sondeo a través de la primera abertura de barrera, y el segundo compartimento de barrera puede estar en comunicación de fluido con la segunda zona del pozo de sondeo a través de una segunda abertura de barrera.

Adicionalmente, el diafragma se puede fabricar de un material deformable.

Por otra parte, el diafragma se puede fabricar de un material elásticamente/plásticamente deformable.

También, el diafragma se puede fabricar de un material expansible.

También, el diafragma puede ser cilíndrico u ondulado.

Finalmente, el diafragma se puede fabricar de metal, aleación, plástico, elastómeros o caucho natural o sintético, o cualquier combinación de los mismos.

La barrera anular puede comprender además una pieza de conexión que conecta el manguito expansible a la pieza tubular.

Adicionalmente, la barrera anular puede comprender un espaciador que puede ser una parte de la pieza de conexión, una parte del manguito expansible o una parte separada.

Por otra parte, la segunda abertura de barrera puede estar dispuesta en el espaciador.

Adicionalmente, al menos una de la abertura de presión de expansión, la primera abertura de presión y/o la segunda abertura de presión pueden comprender una válvula.

Dicha al menos una válvula puede ser una válvula de una vía.

En otra realización, la barrera anular puede comprender además un elemento de restricción dispuesto en el exterior del manguito expansible que restringe el manguito de expandirse libremente. Como alternativa, el elemento de restricción se puede disponer en el interior del manguito.

En otra realización, la barrera anular puede comprender además elementos dispuestos el exterior del manguito expansible para cerrarse herméticamente contra... [Seguir leyendo]

1. Una barrera (1) anular dispuesta en un pozo (100) de sondeo para proporcionar aislamiento de zona entre una primera zona (102) y una segunda zona (103) del pozo de sondeo, que comprende:

- una parte (2) tubular para su montaje como parte de una estructura (300) de pozo tubular y que tiene una abertura (9) de expansión, -un manguito (3) expansible que rodea la pieza tubular, estando cada extremo (31, 32) del manguito expansible conectado con la pieza tubular, teniendo el manguito expansible un espesor de pared, y -un espacio (6, 7) de barrera anular entre la parte (2) tubular y el manguito (3) expansible, caracterizada porque un primer diafragma (4) con un espesor está dispuesto en el espacio de barrera anular y divide el espacio de barrera anular en un compartimento (7) de barrera y un compartimiento (6) de expansión, estando tanto el manguito expansible como el primer diafragma conectados a la pieza tubular utilizando una pieza (12) de conexión en cada extremo del manguito expansible, siendo el espesor del primer diafragma menor que el espesor de pared del manguito expansible y estando el diafragma fabricado de un material elástica/plásticamente deformable, y en la que el compartimiento (6) de expansión está en comunicación de fluido con un interior (302) de la parte (2) tubular a través de la abertura (9) de expansión, y el compartimento (7) de barrera está en comunicación de fluido con el pozo (100) de sondeo a través de una primera abertura (10) de barrera.

2. Una barrera (1) anular de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende además un segundo diafragma (5) , en la que el primer (4) y segundo (5) diafragmas dividen el espacio de barrera anular en el primer compartimiento (7) de barrera, un segundo compartimiento (8) de barrera y un compartimiento (6) de expansión, y en la que el compartimiento (6) de expansión está en comunicación de fluido con un interior (302) de la parte (2) tubular a través de la abertura (6) de expansión, y el primer compartimento (7) de barrera está en comunicación de fluido con la primera zona (102) del pozo de sondeo a través de la primera abertura (10) de barrera, y el segundo compartimento

(8) de barrera está en comunicación de fluido con la segunda zona (103) del pozo de sondeo a través de una segunda abertura (11) de barrera.

3. Barrera (1) anular de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en la que el diafragma está fabricado de metal, aleación, plástico, elastómero o de caucho natural o sintético, o cualquier combinación de los mismos.

4. Barrera (1) anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un espaciador (16) como una parte de la pieza de conexión (12) , una parte del manguito (3) expansible y/o una parte separada.

5. Barrera (1) anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un espaciador (16) en el que la segunda abertura de barrera está dispuesta.

6. Barrera (1) anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una de la abertura de presión de expansión, la primera abertura de barrera y/o la segunda abertura de barrera comprende una válvula (19) .

7. Barrera (1) anular de acuerdo con la reivindicación 6, en el que la válvula (19) es una válvula de una vía.

8. Barrera (1) anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un elemento (13) de restricción dispuesto en el exterior del manguito expansible, que restringe el manguito de expandirse libremente.

9. Barrera (1) anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además elementos (15) de sellado dispuestos en el exterior del manguito expansible para sellarse contra el interior del pozo de sondeo.

10. Barrera (1) anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el diafragma en un estado no expandido tiene sustancialmente la forma de un cilindro hueco.

11. Barrera (1) anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende además un elemento (14) de anti-colapso conectado con el manguito (3) expansible en posiciones predeterminadas a lo largo del manguito.

12. Sistema (500) de barrera anular que comprende:

- una estructura (300) de pozo tubular, y -al menos una barrera (1) anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, dispuesta como parte de la estructura de pozo tubular.

13. Un procedimiento de uso de barreras anulares de acuerdo con la reivindicación 1 en un anillo para sellar una sección de control de flujo de entrada, que comprende las etapas de:

- conectar dos barreras anulares con una estructura (300) de pozo tubular y entre las mismas una sección (600) de control de flujo de entrada, -colocar las dos barreras anulares y la sección de control de flujo de entrada en una posición deseada en el fondo del pozo,

-presurizar la parte (2) tubular y expandir las barreras anulares mediante el fluido de expansión presurizado desde el interior de la pieza tubular para proporcionar aislamiento de zona entre una primera zona (102) y una segunda zona (103) del pozo de sondeo, teniendo la primera zona un primera presión de fluido y teniendo la segunda zona una segunda presión de fluido, -detener la presurización de la pieza tubular,

-activar la sección de control de flujo de entrada para iniciar una producción de fluido dentro de la estructura de pozo tubular, e -igualar la presión entre la primera y/o segunda presión de fluido y la presión dentro del espacio dejando que entre fluido en el espacio.