Herramienta de inserción de elementos tubulares mejorada.

Una herramienta de inserción (14) de elementos tubulares, que comprende:

un tambor (54) que comprende una vía de fluido axial (56) y una sección estrechada progresivamente haciafuera (64);

un deslizador (62) dispuesto de manera móvil en la sección est 5 rechada progresivamente hacia fuera (64);

un mecanismo móvil (100) que comprende un cilindro de vástago hueco (106) que rodea el tambor (54),estando conectado el mecanismo móvil (100) al tambor (54) y al deslizador (62) y es operable para mover eldeslizador (62) entre agarrar el elemento tubular (30) y no agarrar el elemento tubular (30);

en el que el tambor (54) se puede conectar a un árbol de accionamiento de un accionamiento superior (12) deun equipo de perforación (10) para transferir al menos uno de entre una rotación y un par de torsión desde elárbol de accionamiento del accionamiento superior (62) a través del tambor (54) y el deslizador (62) al elementotubular (30), y que se caracteriza porque

el cilindro de vástago hueco (106) comprende:

un elemento tubular interior (108) y un elemento tubular exterior (110) que forman un espacio anular entre losmismos; y

un pistón del elemento tubular (104) dispuesto de manera móvil axialmente en el anillo y que mueve eldeslizador (62) con respecto al tambor (54).

Herramienta de inserción de elementos tubulares mejorada.

Esta solicitud es una continuación en parte de la Patente norteamericana número 6.309.002 presentada el 9 de abril de 1999

Campo técnico La presente invención se refiere a una herramienta para insertar elementos tubulares en huecos de pozos subterráneos, y más específicamente se refiere a un mecanismo móvil mejorado en la herramienta mediante el cual la herramienta es operable para agarrar internamente un miembro tubular para aplicar pares de torsión a empalmes o columnas de elementos tubulares individuales, hacer rotar y / o realizar un movimiento alternativo a una columna de elementos tubulares, que está adaptado para llenar y hacer circular un fluido en y a través de una columna de elementos tubulares y para la cementación de una columna de elementos tubulares dentro de un hueco de pozo.

Antecedentes Los pozos subterráneos son perforados con muchos propósitos, incluyendo la recuperación de hidrocarburos, dióxido de carbono, y la eliminación de contaminantes. Además, los pozos subterráneos son perforados con el fin de reinyectar sustancias en formaciones subterráneas, tales como hidrocarburos en un domo de sal, agua en un reservorio, y la eliminación de materiales peligrosos.

El proceso de perforación de pozos subterráneos consiste en perforar un pozo en la tierra hacia abajo hasta un reservorio o formación en el cual se pretende retirar o inyectar una sustancia. En la presente memoria descriptiva y a continuación, esta revelación se referirá al proceso en lo que respecta a la perforación para la recuperación de hidrocarburos, aunque la herramienta de la presente solicitud está adaptada para su uso en cualquier tipo de operación de perforación.

Típicamente, en la perforación de pozos, el pozo se perfora en secciones. Después de que se haya perforado cada sección del pozo, una columna de tubos de revestimiento se coloca en el hueco del pozo. Los tubos de revestimiento son tubos que se colocan en el hueco de pozo para formar un conducto desde el reservorio subterráneo a la superficie. Los tubos de revestimiento también evitan que el hueco de pozo se colapse y proporciona una barrera para el flujo de fluidos entre las formaciones en las que penetra el hueco de pozo. Una vez que una columna de tubos de revestimiento se inserta en el pozo, típicamente se cementa en su posición. Es muy común que un pozo incluya más de una sección de tubería de revestimiento, teniendo cada sección un diámetro diferente de las otras secciones de tubería de revestimiento.

La tubería de revestimiento comúnmente es insertada en el pozo con un empalme o soporte cada vez. Se recoge cada empalme y a continuación se conecta al empalme más superior de la columna de tubos de revestimiento que típicamente está soportada en el suelo de la plataforma del equipo de perforación por una cruceta de tubos de revestimiento. Unas tenazas accionadas por motor pueden ser utilizadas entonces para conectar por roscado el empalme adicional del tubo de revestimiento a la columna de tubos de revestimiento en el pozo. Una vez que el conjunto o soporte de los tubos de revestimiento se ha conectado a la columna de tubos de revestimiento, un elevador de la tubería de revestimiento que normalmente agarra el diámetro exterior de los tubos de revestimiento se baja sobre el empalme o soporte añadido y es activado para agarrar la columna de tubos de revestimiento. A continuación, la columna de tubos de revestimiento es levantada por el elevador de tubos de revestimiento exterior permitiendo así que la cruceta libere la columna de tubos de revestimiento. Una vez que el agarre de la cruceta ha liberado la columna de tubos de revestimiento, la columna puede ser bajada en el interior del hueco de pozo.

Cuando cada empalme o soporte adicional de la tubería de revestimiento se ha conectado a la columna de tubos de revestimiento, como se ha establecido más arriba, se llena de fluido para insertarse en el pozo. Este fluido impide la flotación de la columna de tubos de revestimiento, mantiene la presión dentro del hueco de pozo para evitar que el fluido retorne hacia arriba del pozo, e impide que la tubería de revestimiento se colapse. El llenado de cada empalme o soporte de los tubos de revestimiento, cuando se insertan en el pozo de llenado es el proceso de llenado. La bajada de los tubos de revestimiento en el hueco de pozo es facilitada típicamente aplicando y desaplicando alternativamente por etapas deslizadores de elevadores y deslizadores de crucetas a la columna de tubos de revestimiento, lo que facilita la conexión de un soporte adicional de la tubería de revestimiento a la porción superior de la columna de tubos de revestimiento cuando se inserta en el pozo. La técnica anterior muestra conjuntos de mangueras, alojamientos acoplados a la porción más superior de los tubos de revestimiento, y herramientas suspendidas del gancho de la perforadora para el llenado de los tubos de revestimiento.

Cuando los tubos de revestimiento se insertan en el pozo a veces es necesario hacer circular un fluido. Hacer circular un fluido requiere bombear un fluido hacia abajo por el interior de los tubos de revestimiento, saliendo por la porción inferior de los tubos de revestimiento y retornando hacia arriba del pozo a través del espacio anular entre los tubos de revestimiento y el hueco de pozo. Se hace circular el fluido a través del pozo cuando los tubos de

revestimiento se quedan atascados en el pozo, para limpiar el pozo, para acondicionar el fluido de perforación, para probar el pozo y los equipos de superficie, y para cementar los tubos de revestimiento dentro del hueco de pozo.

La circulación del fluido es necesaria a veces cuando se encuentra resistencia cuando la tubería de revestimiento se baja en el hueco de pozo, impidiendo la inserción de la columna de tubos de revestimiento en el pozo. Esta resistencia a la inserción de la tubería de revestimiento en el pozo puede ser debido a factores tales como cortes de perforación, torta de lodo, formación de cuevas en el hueco de pozo, o un pozo estrecho, entre otros factores. Con el fin de hacer circular el fluido de perforación, la porción superior de la tubería de revestimiento debe estar obturada de manera que el interior de los tubos de revestimiento pueda ser presurizado con fluido. Puesto que la tubería de revestimiento está bajo presión, la integridad de la obturación es esencial para la operación segura, y para minimizar la pérdida del caro fluido de perforación. Una vez que se retira la obstrucción, los tubos de revestimiento se pueden insertar en el pozo como antes.

A menudo, cuando la tubería de revestimiento está atascada en el pozo, la circulación de fluido por sí sola es insuficiente para liberar los tubos de revestimiento. En esos momentos, es necesario hacer rotar y mover con movimiento alternativo la tubería de revestimiento para liberarla. Hasta ahora, era necesario manipular hacia abajo las herramientas de llenado y circulación de la técnica anterior para hacer que la columna de tubos de revestimiento girase y se moviese con movimiento alternativo. En estas situaciones, no era práctico poder hacer circular en ese momento el fluido, mientras la tubería de revestimiento estaba girando y realizando un movimiento alternativo. Este proceso de manipulación arriba y abajo es muy lento, costoso, y aumenta el riesgo de lesiones al personal del equipo de perforación.

Una vez que la columna de tubos de revestimiento es insertada en el pozo a una profundidad deseada, es cementada dentro del pozo. El propósito de cementar la tubería de revestimiento es obturar la tubería de revestimiento con la formación del hueco de pozo. Con el fin de cementar los tubos de revestimiento dentro del hueco de pozo, es una práctica común retirar el conjunto que se utiliza para llenar y / o hacer circular el fluido desde el equipo de perforación y un aparato de cabeza de cementación es instalado encima de la columna de tubos de revestimiento. Este proceso consume mucho tiempo, requiere una cantidad significativa de mano de obra, y somete a la cuadrilla de perforación a posibles lesiones al manejar e instalar el equipo adicional.

La técnica anterior muestra dispositivos y conjuntos separados para (1) llenar con fluido de perforación y hacer circular el fluido a través de miembros o columnas tubulares, (2) bajar, y aplicar un par de torsión a los empalmes individuales o columnas de elementos tubulares, (3) hacer rotar y realizar movimientos alternativos a los miembros o columnas tubulares, y (4) operaciones de cementación. Estos conjuntos de la técnica anterior requieren volver a manipular los equipos cada vez que se cambia una nueva secuencia en la inserción y establecimiento... [Seguir leyendo]

1. Una herramienta de inserción (14) de elementos tubulares, que comprende:

un tambor (54) que comprende una vía de fluido axial (56) y una sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) ;

un deslizador (62) dispuesto de manera móvil en la sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) ;

un mecanismo móvil (100) que comprende un cilindro de vástago hueco (106) que rodea el tambor (54) , estando conectado el mecanismo móvil (100) al tambor (54) y al deslizador (62) y es operable para mover el deslizador (62) entre agarrar el elemento tubular (30) y no agarrar el elemento tubular (30) ;

en el que el tambor (54) se puede conectar a un árbol de accionamiento de un accionamiento superior (12) de un equipo de perforación (10) para transferir al menos uno de entre una rotación y un par de torsión desde el árbol de accionamiento del accionamiento superior (62) a través del tambor (54) y el deslizador (62) al elemento tubular (30) , y que se caracteriza porque el cilindro de vástago hueco (106) comprende:

un elemento tubular interior (108) y un elemento tubular exterior (110) que forman un espacio anular entre los mismos; y

un pistón del elemento tubular (104) dispuesto de manera móvil axialmente en el anillo y que mueve el deslizador (62) con respecto al tambor (54) .

2. La herramienta de inserción (14) de elementos tubulares de la reivindicación 1, en el que: la sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) comprende una sección sustancialmente plana (80) ; y el deslizador (62) está dispuesto en forma móvil en la sección sustancialmente plana (80) .

3. La herramienta de inserción (14) de elementos tubulares de la reivindicación 1 o de la reivindicación 2, que comprende una herramienta de llenado y circulación (88) conectada por fluido a la vía de fluido axial (56) .

4. La herramienta de inserción (14) de elementos tubulares de cualquier reivindicación precedente, que comprende un conjunto de cementación (92) conectado por fluido al tambor (54) .

5. La herramienta de inserción (14) de elementos tubulares de cualquier reivindicación precedente, en la que: el deslizador (62) está conectado de manera móvil a la sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) .

6. La herramienta de inserción (14) de elementos tubulares de cualquier reivindicación precedente, en el que la sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) comprende una pluralidad de secciones de tope sustancialmente planas (80) , teniendo cada una de la pluralidad de secciones substancialmente planas (80) un deslizador (62) dispuesto de manera móvil sobre el mismo.

7. La herramienta de inserción (14) de elementos tubulares de cualquier reivindicación precedente, en el que la vía de fluido axial (56) se extiende entre un extremo superior y un extremo inferior del tambor (54) .

8. Un método de inserción de elementos tubulares que comprende:

conectar una herramienta de inserción (14) de elementos tubulares a un accionamiento superior (12) de un equipo de perforación (10) , comprendiendo la herramienta de inserción (14) de elementos tubulares:

un tambor (54) que comprende una sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) ;

un deslizador (62) dispuesto de manera móvil en la sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) ;

un mecanismo móvil (100) que comprende un cilindro de vástago hueco (106) que rodea el tambor, estando conectado el mecanismo móvil (100) al tambor (54) y al deslizador;

accionar el mecanismo móvil en una primera dirección para mover el deslizador (62) a lo largo de la sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) en aplicación con una superficie interno de un el elemento tubular (30) ;

aplicar al menos uno de entre un par de torsión y una rotación desde el accionamiento superior (12) al elemento tubular (30) a través del deslizador (62) , y que se caracteriza porque el cilindro de vástago hueco (106) comprende un elemento tubular interior (108) y un elemento tubular exterior (110) que forman un espacio anular entre los mismos y un pistón tubular (104) dispuesto de manera móvil axialmente en el anillo y que mueve el deslizador (62) con respecto al tambor.

9. El método de la reivindicación 8, que comprende: accionar el mecanismo móvil (100) en una segunda dirección; y

en respuesta a la activación en la segunda dirección, el deslizador (62) se mueve axialmente a lo largo de la sección estrechada progresivamente hacia fuera (64) y se desaplica de la superficie interno.

10. El método de inserción de elementos tubulares de la reivindicación 8 o de la reivindicación 9, que comprende, después de la aplicación, levantar el elemento tubular (30) a través del deslizador (62)

11. El método de inserción de elementos tubulares de la reivindicación 10, que comprende, después de la 10 elevación, bajar el elemento tubular (30) por medio del deslizador (62) .

12. El método de inserción de elementos tubulares de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 11, en el que aplicar el par de torsión realiza o desconecta una conexión roscada entre el elemento tubular (30) y un segundo elemento tubular (30) .

13. El método de inserción de elementos tubulares de cualquiera de las reivindicaciones 8 a 12, que comprende 15 uno o más de entre: conectar una herramienta de llenado y circulación (88) a la vía de fluido axial (56) ;

conectar por fluido un conjunto de cementación (92) a la vía de fluido axial (56) ; y conectar de manera desmontable un tapón rascador (94) al tambor (54) .