Dispositivo de fondo del pozo.

Un centrador (2101) que tiene una primera y una segunda corona extremas (210,

220) opuestas, donde las coronas extremas están separadas axialmente mediante una pluralidad de arcos elásticos (240 - 245), caracterizado por un primer conjunto de arcos (241, 2435, 245; 2105) que se extienden desde la primera corona extrema (210), de manera sustancialmente paralela al eje durante una primera distancia antes de que se extiendan a través de una sección curva convexa hasta la segunda corona extrema (220), y un segundo conjunto de arcos (240, 242, 244; 2107) que se extienden a través de una sección generalmente curva convexa, desde la primera corona extrema (210) y hasta una sección sustancialmente paralela al eje en la segunda corona extrema (220), de modo que las secciones curvas del primer y segundo conjunto de arcos están desfasadas longitudinalmente entre sí, de modo que el centrador esté formado por una única pieza

Dispositivo de fondo del pozo Campo de la invención La presente invención se refiere al campo de los dispositivos de fondo del pozo, y más concretamente pero no exclusivamente al campo de este tipo de dispositivos que se pueden utilizar en la extracción de petróleo y/o gas. Algunas realizaciones conciernen a las coronas de tope o a dispositivos similares. Algunas otras se refieren a los centradores.

Antecedentes de la invención Las coronas de tope se utilizan en entornos de fondo del pozo, por ejemplo, en la industria del petróleo y del gas, para montarlas alrededor de un elemento tubular tal como un tramo de tubería, una columna de perforación o una columna de entubación para ajustar y agarrar el exterior del elemento tubular. Las coronas de tope proporcionan un respaldo de tope en el elemento tubular para restringir el desplazamiento axial a lo largo del elemento tubular de cualquier otro producto asociado – por ejemplo, un centrador – que se ensamble en el exterior del elemento tubular.

Como sabrán los expertos en la técnica, una corona de tope, denominada en ocasiones anillo de tope o una expresión similar, se utiliza comúnmente para restringir el movimiento axial de productos tales como, pero sin carácter limitante, centradores que se ensamblan en los elementos tubulares (se denominan en ocasiones “conductos tubulares”) de un revestimiento del pozo.

Los centradores son dispositivos que se ajustan en un elemento tubular, como los anteriores, y que tienen una envoltura exterior destinada a contactar con la perforación con el fin de mantener ese elemento tubular generalmente sin contacto dentro de la perforación e idealmente centrado en esta.

Un diseño de una corona de tope debe hacer frente a un montaje libre en los conductos tubulares que tienen diámetros exteriores con unas tolerancias bajas. Se remite al lector a la norma API 5CT del Instituto Americano del Petróleo, la cual define que la tolerancia del diámetro exterior del conducto tubular es “el diámetro nominal + 1%”. Se puede comprobar que el tamaño de conducto tubular más común de “nueve y cinco octavos” (9 – 5/8 de pulgada,

24.47 cm) podría estar entre 9.625 pulgadas y 9.721 pulgadas (de 24.47 cm a 26.92 cm) de diámetro exterior. Cualquier diseño que se realice debe tomar esta tolerancia como un prerrequisito para aplicar la carga suficiente con el fin de conseguir la restricción a la carga axial deseada.

Las numerosas coronas de tope o dispositivos similares actuales, que se utilizan para resistir cargas axiales, dependen de diversos métodos de penetración parcial en la superficie de los conductos tubulares bajo la acción de cargas axiales aplicadas localmente. Dos de los métodos más comunes empleados son unos tornillos de acero endurecido dispersos radialmente alrededor de la circunferencia de la corona de tope, y unos insertos de acero endurecido calzados entre la corona de tope y la superficie del conducto tubular.

La penetración en la superficie de los conductos tubulares crea unas marcas significativas, las cuales pueden llevar a una concentración de tensiones y provocar una rotura por corrosión bajo tensión cuando el conducto tubular se coloca en su entorno de trabajo. Cuando los conductos tubulares están fabricados de una aleación que contiene, por ejemplo, cromo, comúnmente un 13% o más, la corrosión galvánica entre los tornillos de acero endurecido y la superficie aleada con cromo empeora la tasa de fallo de la vida del conducto tubular.

Los montajes actuales son incapaces de resistir cargas axiales de una magnitud similar a las capacidades de soporte de carga de los componentes asociados que se supone que deben mantener en su posición, es decir, los centradores, tanto a tracción como a compresión. El aumento del número de tornillos o calzos dispuestos radialmente aumenta radicalmente la probabilidad de corrosión bajo tensión. Los usuarios buscan un equilibrio entre una capacidad de retención axial deseada y el aumento mencionado en la corrosión bajo tensión.

Un problema adicional es que el montaje de la corona de tope en el conducto tubular, in situ, frecuentemente se encomienda a mano de obra no cualificada. Es una práctica común ensamblar, por ejemplo, los tornillos, sin tener en cuenta los pares de apriete correctos que se deben aplicar o si las roscas están adecuadamente lubricadas. Este último punto tiene un riesgo inherente de que los tornillos se rompen frecuentemente debido a la aplicación de un par de apriete incorrecto, lo cual no será evidente para el personal que lleva a cabo el montaje. El resultado posiblemente lleve a una capacidad de retención axial incluso menor conforme el conducto tubular se desplaza hasta su posición de trabajo. Por defecto, los tornillos que se emplean deben ser lo suficientemente pequeños para encajar con un huelgo adecuado dentro del anillo que se forma entre el conducto tubular al cual están sujetos, y el pozo o el diámetro interior del conducto tubular de mayor tamaño instalado previamente, donde dichos tornillos suelen ser tornillos de fijación con cabeza hueca largos de 1.27 cm x 1.27 cm (1/2’’ x 1/2’’) , los cuales tienen solamente un tamaño de 0.635 cm (1/4’’) entre caras de la forma de ranura hexagonal. Las llaves inglesas hexagonales son pequeñas, tienen una vida muy corta y la tendencia es no cambiar a nuevas llaves hexagonales antes de un fallo en el giro en las esquinas de las llaves hexagonales, lo que resulta en una entrada del par de apriete insuficiente para conseguir las fuerzas de retención axiales deseadas.

Los tornillos o los dispositivos de calzo que sobresalen por encima del diámetro exterior del cuerpo principal de la corona de tope restringen considerablemente la utilización de coronas de tope tradicionales en una configuración en la que hay un anillo estrecho entre el conducto tubular, al cual se sujetan las coronas de tope, y el pozo o diámetro interno de un conducto tubular de mayor tamaño instalado previamente.

La puesta en práctica del diseño mencionado anteriormente en las construcciones de la corona de tope con múltiples piezas puede hacer que las piezas perdidas de la corona de tope o de los componentes asociados se caigan dentro del pozo. Esto se considera catastrófico en esta industria.

Además existen problemas con los centradores cuando la perforación tiene una parte superior con una sección transversal generalmente menor que una parte inferior donde se necesita que actúe el centrador. Obviamente el centrador debe atravesar la parte superior sin daños y sin requerir una fuerza de inserción demasiado elevada. Estas dos restricciones pueden, por supuesto, estar interrelacionadas.

Uno de dichos escenarios se presenta en las perforaciones denominadas “escariadas”. Esto ocurre, por ejemplo, cuando los pozos se ‘agrandan transversalmente’ en una zona por debajo de un conducto tubular instalado previamente.

En un ejemplo, la barrena de perforación atraviesa el diámetro interno de 21.68 cm (8.535’’) de un conducto tubular instalado previamente de 24.45 cm (9-5/8’’) y posteriormente se hace girar la barrena de manera no concéntrica para crear un agujero de 24.13 cm (9.5’’) . Por lo que se requiere un centrador que encaje en el tamaño nominal de diámetro 24.13 cm (9.5’’) de manera que se centre un conducto tubular en esa perforación, pero también se requiere que atraviese el diámetro de 21.58 cm (8.535’’) del conducto tubular superior.

El documento US 2003/0000607 expone un dispositivo centrador elástico para mantener un elemento tubular separado de la pared de una perforación, el cual está fabricado a partir de una única pieza de material de acero al boro. El dispositivo centrador elástico tiene una primera y una segunda corona separadas entre sí a lo largo del eje longitudinal. Las partes en arco elásticas se extienden entre las coronas.

El documento 3.575.239 expone un centrador de tubería de un pozo con una pluralidad de partes elásticas en arco salientes que se extienden entre las coronas alineadas adaptadas para encajar en la tubería del pozo, donde la posición de alguno de los arcos elásticos en las coronas está desfasada longitudinalmente de otros arcos elásticos, por lo que no todos los arcos elásticos se ajustan simultáneamente cuando se fuerza el centrador a través de una abertura restringida.

El documento EP 0196339 se refiere a los centradores para revestimientos y para las tuberías de perforación. En este documento se destaca que los centradores para revestimientos y perforaciones con tuberías en la tecnología de perforación del terreno presentan... [Seguir leyendo]

1. Un centrador (2101) que tiene una primera y una segunda corona extremas (210, 220) opuestas, donde las coronas extremas están separadas axialmente mediante una pluralidad de arcos elásticos (240 – 245) , caracterizado por un primer conjunto de arcos (241, 2435, 245; 2105) que se extienden desde la primera corona extrema (210) , de manera sustancialmente paralela al eje durante una primera distancia antes de que se extiendan a través de una sección curva convexa hasta la segunda corona extrema (220) , y un segundo conjunto de arcos (240, 242, 244; 2107) que se extienden a través de una sección generalmente curva convexa, desde la primera corona extrema (210) y hasta una sección sustancialmente paralela al eje en la segunda corona extrema (220) , de modo que las secciones curvas del primer y segundo conjunto de arcos están desfasadas longitudinalmente entre sí, de modo que el centrador esté formado por una única pieza.

2. Un centrador de acuerdo con la reivindicación 1, que comprende una tira generalmente cilíndrica que tiene al menos una sección en arco con zonas extremas opuestas, donde las zonas extremas están acopladas entre sí mediante una sección de unión que dispone de un par de secciones con forma de brazo que se extienden en los lados respectivos de una sección del cuerpo, extendiéndose los extremos distales de las secciones con forma de brazo en las zonas extremas, donde la sección del cuerpo tiene una disposición para el ajuste en esta de una herramienta, donde la rotación de la sección del cuerpo mediante una herramienta cambia el tamaño del dispositivo, comprendiendo además el dispositivo unos medios de ajuste (12, 44) para fijar las secciones con forma de brazo con respecto a una zona extrema adyacente de modo que dispositivo se pueda cerrar.

3. Un centrador de acuerdo con la reivindicación 2, que tiene una pluralidad de secciones en arco, donde cada una tiene sus respectivas zonas extremas y una pluralidad de secciones de unión correspondientes.

4. Un centrador de acuerdo con la reivindicación 2, donde las secciones de unión tienen generalmente forma de S.

5. El centrador de la reivindicación 2, donde la sección o cada sección en arco tiene prolongaciones para formar 25 guías que restrinjan el movimiento lateral de las secciones con forma de brazo.

6. El centrador de la reivindicación 5, donde las guías disponen de dientes para interaccionar con los dientes complementarios en las secciones con forma de brazo para formar un medio de ajuste.

7. El centrador de la reivindicación 2, que es sustancialmente circular con un eje, donde la sección o cada sección

en arco tiene una primera anchura paralela al eje y las secciones con forma de brazo tienen una segunda anchura 30 paralela al eje que es menor que la primera anchura.

8. El centrador de cualquier reivindicación anterior, que está fabricado de acero microaleado.