Dispositivo de separación para dispositivos tubulares de circulación continua.

Dispositivo de separación para dispositivos tubulares de circulación continua (22),

que sirve para extraer líquidos o gases de perforaciones profundas o perforaciones en rocas, siendo dicho dispositivo de separación apropiado para separar partículas de arena y piedra, y que comprende:

- una pila de anillos (20) formada por discos anulares quebradizos, apilándose y reforzándose dichos discos (30) de modo que entre cada disco (30) individual exista un hueco (37) para la separación de partículas de arena y piedra, de modo que, en su lado superior (31), los discos anulares (30) estén provistos de por lo menos tres distanciadores (32) en forma de tramos de una esfera, distribuidos uniformemente por el perímetro de la circunferencia de los discos, lo que hace posible regular la altura del hueco (37) (anchura del hueco), y de modo que el material quebradizo de los discos anulares (30) se seleccione de entre materiales cerámicos oxídicos y no oxídicos, cerámicas mixtas de dichos materiales, materiales cerámicos con fases secundarias añadidas, materiales mixtos con partes de materiales cerámicos duros y fase de fusión metálica, materiales de fundición endurecidos por precipitación, materiales metalúrgicos en polvo con fases duras formadas in situ, y materiales cerámicos reforzados 15 con fibras largas y/o cortas,

- un elemento de acoplamiento (18, 19) en uno o ambos extremos de la pila anular (20):

- un dispositivo de sujeción en uno o ambos extremos de la pila anular (20), lo que hace posible, por un lado, reforzar los discos (30) quebradizos y, por otro lado, fijar de modo variable la pila de anillos (20) sobre el dispositivo tubular de circulación continua (22).

Dispositivo de separacion para dispositivos tubulares de circulacion continua. Alcance de la invencion La presente invencion se refiere a un nuevo dispositivo de separacion, con una mejora en la resistencia a la erosion y a la abrasion, que se utiliza en dispositivos de circulacion continua para la elaboracion de mezclas de petroleo, agua y gas o de sus componentes individuales, con ayuda de solidos; como particulas de arena o roca, de las que se pueden separar los gases y liquidos extraidos. El dispositivo de separacion se utiliza particularmente para evitar el desgaste por erosion y abrasion del equipo de extraccion en la perforacion profunda, causada por particulas de arena y roca. Al mismo tiempo, el dispositivo de separacion tambien es resistente a la corrosion causada por los liquidos de tratamiento. Antecedentes de la invencion Para la extraccion de liquidos y gases, como mezclas de petroleo, agua y gas o sus componentes individuales, de un deposito de roca, se utilizan equipos de perforacion que basicamente comprenden un tubo de extraccion, para conducir el medio extraido desde el lugar de extraccion externo hasta el tubo de extraccion interno. Puede tratarse de un tubo perforado o de un tubo que comprenda al menos una abertura. A menudo estas aberturas estan provistas de un dispositivo adecuado, como una corredera o una valvula, con cuya ayuda se puede controlar el efecto del medio de extraccion. Ademas, este tubo de extraccion (tubo interior) se conoce como dispositivo de circulacion continua, a menudo tambien se utilizan los terminos manguito deslizante, sliding sleeve y sliding side door. En la extraccion es necesario separar las particulas de depositos y, en caso necesario, las particulas obtenidas de modo artificial o generadas por el desgaste, del medio de extraccion, y filtrar antes de la entrada al tubo de extraccion. Estado de la tecnica Por lo general, para esta tarea se utiliza tela metalica o red de alambre. Una solucion con tela metalica se describe en el documento US n.D 5.624.560. Estas soluciones con tela metalica o red de alambre deben tener el apoyo de una estructura metalica de soporte, para que puedan permanecer mecanicamente estables. Una importante desventaja de esta construccion es su escasa resistencia al desgaste. Debido al efecto abrasivo o erosivo de las particulas de arena y roca que fluyen a gran velocidad, los filtros se destruyen y los tubos de extraccion sufren danos, especialmente en las aberturas y las valvulas. Al mismo tiempo, la productividad de la extraccion disminuye, debido a que ahora la arena ya no se filtra de modo eficaz, sino que se transporta junto con el medio de extraccion. Otro problema es el desgaste corrosivo en los filtros y tubos de extraccion, causado por el uso de fluidos de tratamiento. Este desgaste corrosivo aumenta a su vez el desgaste abrasivo. Los liquidos de tratamiento, tales como acidos, lejias, agua o vapor, se utilizan para la limpieza del dispositivo de separacion y del dispositivo de circulacion continua, y para la estimulacion del agujero de perforacion. Es preciso mejorar la resistencia del equipo de perforacion frente al desgaste abrasivo y erosivo, asi como garantizar que no reciba ningun ataque corrosivo. En los documentos US n.D 2004/0050217 A1 y WO 2008/080402 A1 se describen soluciones donde, en lugar de cribas de agujeros oblongos, se utilizan dispositivos de separacion fabricados con materiales permeables porosos. Los materiales de filtracion porosos del documento US n.D 2004/0050217 A1 pueden ser metalicos, ceramicos u organicos, y en el documento WO 2008/080402 A1 se utilizan materiales ceramicos porosos. Un problema con las soluciones descritas en ambos documentos es que el filtro de materiales porosos tiende a romperse por la carga de flexion, debido a su mala calidad mecanica. Habitualmente, la resistencia a la rotura por carga de flexion es notablemente inferior al 30% de la del material denso correspondiente y, por tanto, no es suficiente para las cargas mecanicas en las condiciones de uso de perforacion en rocas. Otro problema es que la resistencia a la abrasion y a la erosion de los materiales ceramicos porosos es notablemente inferior a la de los materiales ceramicos densos. Otra solucion para un dispositivo de separacion realizado con materiales porosos se describe en el documento WO 2004/099560 A1, que tambien presenta las desventajas descritas anteriormente. En otra forma de realizacion (pagina 7, linea 24 - pagina 8, linea 2 y la reivindicacion 20) el documento WO 2004/099560 A1 preve un filtro de arena convencional para proteger ademas el exterior mediante un anillo de junta con anillas densas resistentes a la erosion, que ademas presentan nervaduras o picaduras en sus superficies superiores e inferiores. En las anillas apiladas unas sobre otras se forma un canal de liquidos sinuoso, en cuyas paredes disminuye la energia debida al choque del medio que fluye a traves del canal, de modo que se reduce el desgaste del filtro de arena convencional subyacente. Preferentemente, las anillas se fabrican con carburos o nitruros, como carburo de silicio o de volframio.

Una desventaja de esta solucion es que la resistencia al desgaste mejorada va acompanada de una disipacion de energia del medio que fluye; el anillo de junta exterior no actua como filtro sino como resistencia al caudal, que empeora la velocidad de extraccion. No se describe el modo en que el anillo de junta se fija al tubo de extraccion.

En el documento US n.D 5.249.626 se da a conocer un tamiz cilindrico que comprende una pluralidad de segmentos de filtro anulares apilados. La pila de segmentos anulares se mantiene unida mediante una pluralidad de varillas roscadas con tuercas roscadas o incluso tuercas dobles de acero inoxidable en los extremos superior e inferior. La separacion de particulas se lleva a cabo en la hendidura anular variable que se forma entre segmentos de filtro enfrentados. Los anillos son de material plastico, preferentemente de polipropileno reforzado con vidrio (columna 4, lineas 50-54) . Las varillas roscadas se pasan a traves de aberturas en los anillos previstas para este fin (columna 4, lineas 31-33) . Esta solucion no es factible con ceramica. Las uniones de secciones transversales son angulosas: los segmentos de filtros presentan un diseno de plastico tipico. Los distanciadores se fabrican con forma plana, las tensiones de flexion no se podrian compensar con anillos de ceramica. Ademas, con anillos de ceramica, el cojinete rigido de la estructura de soporte no permitiria asumir una deformacion; pero ello es absolutamente necesario en la colocacion del filtro en la abertura. Otras desventajas del tamiz de polipropileno reforzado con vidrio descrito en el documento US n.D 5.249.626 son la falta de resistencia a la erosion y a la abrasion, asi como una insuficiente resistencia a la corrosion.

El documento US-A-1 995 850 (HARTER CHARLES J) describe un dispositivo de filtracion para su uso en la perforacion de petroleo, para separar material granulado del petroleo. Como elementos de filtro se dan a conocer para ello hojas de vidrio o anillas de vidrio.

El documento US-A-2 250 871 (LUMBERTWILLIAM J) describe un dispositivo de tamizpara separar arena ygrava fina procedente de perforaciones. El tamiz utilizado para dicho fin comprende una pila de anillos de cemento de amianto endurecido.

El documento US-A-2 746 552 (JOSEPH GROSPAS PIERRE) da a conocer unidades de tamiz o de filtro, donde se pueden utilizar anillos de metal, plastico u hormigon.

El documento WO 99/06669 A (SPRAY JEFFERY [US]) describe un elemento de filtracion para perforaciones, donde el elemento de filtracion puede estar compuesto por elementos anulares apilados.

Objetivo de la invencion El objetivo de la presente invencion es proporcionar un dispositivo de separacion para dispositivos tubulares de circulacion continua, para la separacion de particulas de arena y roca mediante la extraccion de liquidos o gases desde perforaciones profundas o perforaciones en rocas, superando las desventajas del estado de la tecnica, que presente una mejor resistencia al desgaste, es decir, a la abrasion y la erosion, y una menor tendencia a la rotura que el dispositivo de separacion conocido en el estado de la tecnica, y que tambien sea resistente a la corrosion causada por los liquidos de tratamiento, y que no se vea afectado negativamente por la velocidad de extraccion debido a la proteccion contra el desgaste, y que pueda soportar tensiones de flexion producidas durante la extraccion y especialmente durante el montaje.

Resumen de la invencion El problema anterior se resuelve segun la presente invencion mediante un dispositivo de separacion segun la reivindicacion 1 y el uso del mismo segun la reivindicacion 20. En las reivindicaciones secundarias se indican formas de realizacion ventajosas y especialmente utiles del objeto... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo de separacion para dispositivos tubulares de circulacion continua (22) , que sirve para extraer liquidos o gases de perforaciones profundas o perforaciones en rocas, siendo dicho dispositivo de separacion apropiado para separar particulas de arena y piedra, y que comprende:

-una pila de anillos (20) formada por discos anulares quebradizos, apilandose y reforzandose dichos discos (30) de modo que entre cada disco (30) individual exista un hueco (37) para la separacion de particulas de arena y piedra, de modo que, en su lado superior (31) , los discos anulares (30) esten provistos de por lo menos tres distanciadores (32) en forma de tramos de una esfera, distribuidos uniformemente por el perimetro de la circunferencia de los discos, lo que hace posible regular la altura del hueco (37) (anchura del hueco) , y de modo que el material quebradizo de los discos anulares (30) se seleccione de entre materiales ceramicos oxidicos y no oxidicos, ceramicas mixtas de dichos materiales, materiales ceramicos con fases secundarias anadidas, materiales mixtos con partes de materiales ceramicos duros y fase de fusion metalica, materiales de fundicion endurecidos por precipitacion, materiales metalurgicos en polvo con fases duras formadas in situ, y materiales ceramicos reforzados con fibras largas y/o cortas,

- un elemento de acoplamiento (18, 19) en uno o ambos extremos de la pila anular (20) :

-un dispositivo de sujecion en uno o ambos extremos de la pila anular (20) , lo que hace posible, por un lado, reforzar los discos (30) quebradizos y, por otro lado, fijar de modo variable la pila de anillos (20) sobre el dispositivo tubular de circulacion continua (22) .

2. Dispositivo de separacion segun la reivindicacion 1, de modo que los discos anulares (30) comprendan en su lado inferior (34) al menos tres depresiones (35) , en las que se puedan disponer los distanciadores (32) .

3. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, de modo que los discos anulares (30) comprendan en su superficie de circunferencia al menos tres brechas (33) que sirvan para alojar las varillas de guia (9) .

4. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, de modo que el lado superior (31) de los discos anulares (30) presente un angulo recto respecto al eje de los discos.

5. Dispositivo de separacion segun cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, estando formado el lado superior (31) de los discos anulares (30) en una pendiente descendiente hacia afuera o hacia adentro con una superficie plana o curvada.

6. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, estando formado el lado inferior (34) de los discos anulares (30) en una pendiente descendiente hacia afuera o hacia adentro, preferentemente en una pendiente descendiente hacia adentro, mas preferentemente con forma concava.

7. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, siendo los bordes exteriores (36) de los discos anulares (30) biselados o redondeados.

8. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el grosor de la pared radial de los discos anulares (30) al menos 2, 5 mm, preferentemente al menos 5 mm.

9. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo el grosor de los discos anulares entre 1 y 20 mm, preferentemente entre 1 y 10 mm.

10. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, presentando el hueco (37) entre los discos (30) individuales una altura comprendida entre 0, 05 y 1 mm, preferentemente entre 0, 1 y 0, 5 mm.

11. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, presentando los materiales quebradizos una densidad de al menos el 90%, preferentemente al menos el 95%, de la densidad teorica.

12. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, siendo el material quebradizo carburo de silicio sinterizado (SSiC) o carburo de boro.

13. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, estando provistos los elementos de acoplamiento (18, 19) , en su superficie de circunferencia exterior, de al menos una ranura periferica (38) para alojar un anillo de estanqueidad (14) .

14. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, estando provistos los elementos de acoplamiento (18, 19) , en su superficie de circunferencia interior, de al menos tres brechas (39) que sirven para alojar las varillas de guia (9) .

15. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, siendo el diametro exterior de los elementos de acoplamiento (18, 19) igual o superior al de los discos anulares (30) .

16. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, estando fabricados los elementos de acoplamiento (18, 19) con el mismo material quebradizo que los discos anulares (30) .

17. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, comprendiendo los dispositivos

de sujecion una cubierta de fijacion (1, 2) , muelles de compresion (13) , asientos de los muelles de compresion (3, 4) y tuercas de sujecion (5, 6) .

18. Dispositivo de separacion segun la reivindicacion 17, donde los dispositivos de sujecion son de acero,

preferentemente acero resistente a la corrosion. 10

19. Dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, que comprende ademas un distanciador como ayuda para el montaje y la guia, y/o una jaula exterior (11) y/o uno o mas revestimientos de proteccion (21) .

20. Uso de un dispositivo de separacion segun al menos una de las reivindicaciones anteriores, para la separacion de particulas de arena y roca segun un proceso de extraccion de liquidos o gases de perforaciones profundas o perforaciones en rocas mediante dispositivos tubulares de circulacion continua.

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REFERENCIASºCIAADASºEN ºAA ºDESCRIPCION

La presente lista de referencias citadas por el solicitante se presenta unicamente para la comodidad del lector. No forma parte del documento de patente europea. Aunque la recopilacion de las referencias se ha realizado muy 5 cuidadosamente, no se pueden descartar errores u omisiones y la Oficina Europea de Patentes declina toda responsabilidad en este sentido.

Docu/entopºee ºpatente ºcDtaeopºenº uaºeepciDpcDon · US 5624560 A [0004]º[00229]º[0042] · US 1995850 A, HARTER CHARLES J [0011] · US 20040050217 A1 [0006] · US 2250871 A, LUMBERT WILLIAM J [0012] · WO 2008080402 A1 [0006]º · US 2746552 A, JOSEPH GROSPAS PIERRE [0013] · WO 2004099560 A1 [0009]º · WO 9906669 A, SPRAY JEFFERY [0014] · US 5249626 A [0010]º[0029] º[0042]

Docu/entopºuueºnoº coiiepponeenºa ºpatentepº cDtaeopºen ºuaºeepciDpcDon · Spalte, vol. 4 (Z) .

5. 54 [0010] · Spalte, vol. 4 (Z) .

3. 33 [0010]