ES2962569T3

ES2962569T3 - Tubería de perforación

Info

Publication number: ES2962569T3
Application number: ES13711563T
Authority: ES
Inventors: Anton Scheibelmasser; Bouchra Lamik-Thonhauser; Anton Kotov; Michael Korak; Johann Jud; Manfred Gutschelhofer; Alexander Fine
Original assignee: THINK AND VISION GmbH
Current assignee: THINK AND VISION GmbH
Priority date: 2012-03-01
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2024-03-19
Anticipated expiration: 2033-02-25
Also published as: CA2865909A1; CA2865909C; AU2013225601B2; PL2820228T3; EP2820228B1; AT512604B1; EP2820228A2; WO2013126936A2; WO2013126936A3; AU2013225601A8; US10060194B2; AU2013225601A1; US20150041216A1; BR112014021271B1; EP2820228C0; AT512604A1; BR112014021271A2

Abstract

Un tubo de perforación (1), en particular para una sarta de perforación, tiene al menos un conductor eléctrico (4, 7, 8, 9) y un tubo interior (2) que está dispuesto en el interior del tubo de perforación (1). El tubo de perforación (1) y el tubo interior (2) están separados entre sí a cierta distancia en secciones, limitando el tubo de perforación (1) y el tubo interior (2) un espacio hueco (3). En un lado exterior del tubo interior está dispuesto al menos un conductor eléctrico (4, 7, 8, 9). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Tubería de perforación

La invención se refiere a una tubería de perforación con las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Una tubería de perforación de este tipo se conoce por el documento EP 0257744 A.

Un elemento esencial en las perforaciones de petróleo, de gas natural o de geotermia modernas es la recogida de datos durante la operación de perforación (“Measurement While Drilling” (MWD, medición durante la perforación), “Logging While Drilling”(LWD, registro durante la perforación)). Sin embargo, lo mismo es aplicable también a la construcción del orificio de perforación (“Well Site Construction”, construcción del emplazamiento de pozo) o de petróleo, de gas o de agua caliente a continuación. Solo mediante la recogida de las respectivas magnitudes medidas, relevantes, puede hacerse funcionar una perforación de manera segura, eficaz y económica. Surge un problema tanto en la transmisión de datos en tiempo real (“online data transmission”, transmisión de datos en línea) de datos de medición a la superficie como en el suministro de energía (“power supply”, suministro de energía) de las unidades de medición bajo tierra desde la superficie. Los datos deben transmitirse desde varios kilómetros de profundidad con una alta tasa de transmisión de datos (por ejemplo 200 kBaud), las unidades de medición bajo tierra deben abastecerse bajo tierra con energía (por ejemplo 200 W).

A este respecto, uno de los mayores problemas lo representa el peligro de explosión. En particular, la aparición solo predecible de manera condicionada de acumulaciones de gas tiene que considerarse a este respecto. Es decir, para el cableado de tuberías de perforación deben tomarse medidas de seguridad especiales, que impidan la generación de posibles chispas de encendido o permitan que estas solo se generen en zonas protegidas frente a la explosión.

Los planteamientos de solución, en los que los elementos individuales de la sarta de perforación únicamente se acoplan entre sí de manera inductiva, es decir, no hay ningún contacto ni conductor eléctrico descubierto, evitan este problema, pero ni pueden conseguirse las tasas de transmisión de datos deseadas ni pueden abastecerse con corriente consumidores bajo tierra. Por tanto, existe la necesidad de una solución que posibilite conectar galvánicamente entre sí elementos de sarta de perforación o tuberías de perforación. Para ello se necesitan soluciones adecuadas tanto para el acoplamiento de los elementos individuales de sartas de perforación o tuberías de perforación como para el cableado de las propias tuberías de perforación. Lo primero se soluciona mediante el dispositivo para la conexión de conductores eléctricos según el documento AT 508272 B1.

Es decir, la invención se basa en el objetivo de crear una solución para el cableado dentro de una tubería de perforación o sarta de perforación.

Este objetivo se alcanza mediante una tubería de perforación con las características de la reivindicación 1.

Mediante esta disposición se protege el cableado por partida doble. Por un lado, se protege el entorno frente al conductor eléctrico, dado que este está separado del entorno. Por otro lado, tanto dentro como fuera de una sarta de perforación reinan condiciones, que plantean requisitos especiales a los materiales utilizados y conducen a un desgaste rápido, contra las que también está protegido el conductor.

Debido a la separación por zonas de la tubería de perforación con respecto a la tubería interna se genera entre ambas un espacio hueco. En este puede encontrarse según una forma de realización preferida de la invención un material de relleno. Sin embargo, el espacio hueco también puede estar vacío. De ese modo pueden contrarrestarse eventuales deformaciones de la tubería interna, que pueden provocarse debido al líquido de enjuague conducido a través de la tubería interna con muy alta presión. Además, en caso necesario, mediante un material de relleno adecuado pueden amortiguarse vibraciones u oscilaciones, que aparecen durante el funcionamiento, o el líquido de enjuague puede aislarse térmicamente frente al entorno de la tubería de perforación.

Alternativamente, el material de relleno puede utilizarse según una forma de realización preferida con fines de detección, dado que debido a las condiciones que resinan en la tubería y alrededor de la tubería varían diferentes propiedades medibles del material de relleno. A este respecto pueden medirse tanto propiedades que se correlacionan directamente con el entorno, tal como por ejemplo la presión y la temperatura, como aquellas que solo se correlacionan indirectamente con el entorno, tal como por ejemplo la conductividad eléctrica del material de relleno.

Según una forma de realización preferida, el conductor eléctrico está dispuesto en el lado externo de la tubería interna. A este respecto, la sujeción debe tener lugar de modo que el conductor y la tubería interna estén aislados eléctricamente uno respecto a otro, dado que esta se fabrica por regla general de un material conductor, por ejemplo acero.

Mediante una colocación directa del conductor sobre la tubería interna pueden transmitirse variaciones de la tubería interna, en particular variaciones de longitud, por ejemplo, debido a expansión térmica o el peso propio, directamente al conductor. De ese modo, el propio conductor puede cumplir fines de detección, por ejemplo, para la medición de longitud de la sarta de perforación, tal como se describe en el documento AT 504294 A.

Según una forma de realización particularmente preferida, el conductor eléctrico está conectado con la tubería interna sobre el lado externo de la tubería interna, preferiblemente por toda la longitud del conductor, por ejemplo, pegado. De manera ideal, el propio conductor obtiene la forma de una porción de una tubería. Por lo demás, el conductor de ese modo difiere poco o nada de la forma de una tubería o de una porción de la misma. Así, para el espacio disponible dado puede conseguirse una sección transversal de conductor lo más grande posible, con lo que se mantiene lo más reducida posible la resistencia eléctrica del conductor. Si se desean varios conductores, pueden estar previstas, por ejemplo, nervaduras eléctricamente aislantes, mediante las que el conductor está dividido longitudinalmente en conductores parciales, por ejemplo, dividido por la mitad o en cuartos. Así puede adaptarse el número de conductores a las necesidades y/o asignarse a diferentes conductores en cada caso una tarea diferente. Por ejemplo, pueden estar previstos seis conductores, de los que dos sirven para el suministro de energía de consumidores y cuatro como conductores de datos. Preferentemente, se utilizan dos conductores, uno como conductor de ida y uno como conductor de vuelta, que se utilizan como conductores tanto de energía como de datos.

Independientemente de o adicionalmente a las formas de realización mencionadas anteriormente, según una forma de realización preferida adicional de la invención por lo menos un aparato eléctrico y/o electrónico está dispuesto en el espacio hueco. Este puede cumplir diferentes funciones. Por un lado, según una forma de realización preferida de la invención puede cumplir tareas de detección, por otro lado, medir las diferentes propiedades del material de relleno o del propio conductor, tal como se describió anteriormente, o por ejemplo recoger la posición o situación de la sarta de perforación con un sensor de posición. Por otro lado, puede servir, por ejemplo, como amplificador de señales, por ejemplo, para señales de datos procedentes de elementos de sarta de perforación o instrumentos adyacentes en el cabezal de perforación.

Según otra forma de realización preferida alternativa o adicional, un soporte de información legible electrónicamente, en particular un chip, está dispuesto en el espacio hueco y el soporte de información legible electrónicamente está conectado a través de un conmutador con el conductor eléctrico. Así pueden por un lado identificarse en todo momento tuberías de perforación individuales, pero por otro lado puede depositarse también información, tal como por ejemplo, el momento del último mantenimiento de la tubería de perforación, directamente en la tubería de perforación. En este caso puede emitirse por ejemplo un aviso si el mantenimiento de una tubería de perforación ha sucedido ya hace demasiado tiempo.

Otras formas de realización preferidas de la invención son el objeto de las reivindicaciones dependientes restantes.

La invención se explica adicionalmente a continuación haciendo referencia a los dibujos, en los que:

la figura 1 muestra una sección transversal esquematizada a través de una forma de realización de una tubería de perforación según la invención con cuatro conductores,

la figura 2 muestra una sección longitudinal a través de un extremo de una forma de realización adicional de la tubería de perforación según la invención con un conductor y

la figura 3 muestra una sección longitudinal a través del otro extremo de la forma de realización de la tubería de perforación según la invención de la figura 2.

Una tubería de perforación 1 según la invención tiene una tubería interna 2, un espacio hueco 3 entre la tubería de perforación 1 y la tubería interna 2 y por lo menos un conductor 4, 7, 8, 9. La tubería de perforación 1 está compuesta de acero en esta forma de realización.

La figura 1 muestra en una forma muy esquematizada en sección la estructura de una tubería de perforación 1 según la invención. La tubería interna 2 está aislada eléctricamente hacia fuera mediante un aislamiento 5. Este es necesario sobre todo cuando para la tubería interna 2 se utiliza un material eléctricamente conductor o que puede cargarse electrostáticamente. Dado que para la tubería interna 2 tienen que elegirse materiales, que puedan resistir las condiciones especiales en perforaciones, con este fin se utiliza habitualmente acero, es decir, un material eléctricamente conductor. Sin el aislamiento 5, un espacio interno 6 de la tubería interna 2 estaría expuesto a un peligro de explosión elevado o al peligro de un cortocircuito. Si para la tubería interna 2 se utilizara un material eléctricamente no conductor, por ejemplo, un plástico reforzado con fibras de carbono podría prescindirse también del aislamiento 5 entre los conductores 4, 7, 8, 9 y la tubería interna 2. Sobre el aislamiento 5, en la forma de realización representada se encuentran cuatro conductores 4, 7, 8, 9, que están aislados unos respecto a otros en cada caso mediante unas nervaduras aislantes 10, 11, 12, 13. En este ejemplo, los conductores 4, 7, 8, 9 tienen, respectivamente, forma de segmentos de cuarto de tubería. Son igualmente concebibles unas formas de realización, en las que solo está previsto un conductor tubular 4, así como aquellas en las que están previstos otros números, por ejemplo dos, tres, cinco o más, de conductores 4, 7, 8, 9. Igualmente, existe la posibilidad de disponer simplemente conductores redondos o planos en la tubería interna.

Entre la tubería interna 2 con los conductores 4, 7, 8, 9 y la tubería de perforación 1 en el ejemplo de forma de realización se encuentra el espacio hueco 3, que se extiende sustancialmente por toda la longitud de la tubería de perforación y preferentemente, está lleno de un material de relleno. El espacio hueco está sellado en ambos extremos mediante una junta 26, 27 (figura 3). El material de relleno es preferentemente fluido o rociable. El material de relleno puede estar compuesto, por ejemplo, de resina, aceite de silicona, arena, vidrio o cerámica o contener estos materiales. Si se eligiese un material de relleno, que es eléctricamente conductor, es necesario también colocar sobre el lado, dirigido hacia la tubería de perforación, de los conductores 4, 7, 8, 9 un aislamiento. Un aislamiento de este tipo es razonable en cualquier caso, también para evitar un daño de los conductores 4, 7, 8, 9 durante la instalación. En este sentido, también son concebibles formas de realización, en las que los conductores 4, 7, 8, 9 están alojados parcial o completamente en el material de la tubería interna 2.

En el ejemplo de forma de realización representado, en el espacio hueco 3 están dispuestos, rodeados por material de relleno, un aparato eléctrico 14 y un soporte de información legible electrónicamente 15. Ambos están conectados, opcionalmente a través de conmutadores, con por lo menos un conductor 4, 7, 8, 9 (no representado).

La figura 2 muestra una sección longitudinal a través de un extremo de una forma de realización adicional de una tubería de perforación según la invención. A este respecto, la tubería de perforación 1 presenta una rosca 16 en el extremo 19 designado como caja, con el que puede conectarse con el extremo 23 designado como espiga (figura 3) de otra tubería de perforación. Por lo demás, presenta una primera parte de un mecanismo de acoplamiento. El mecanismo de acoplamiento consiste en dos grupos constructivos 17a, 17b y puede estar construido, por ejemplo, tal como se explica en el documento AT 508 272 B1. El mecanismo de acoplamiento establece una conexión galvánica solo a través de la espiga 18, que se desplaza desde el primer grupo constructivo 17a del mecanismo de acoplamiento hacia un segundo grupo constructivo 17b del mecanismo de acoplamiento. Todas las demás partes del mecanismo de acoplamiento están aisladas del entorno. En su extremo alejado de la rosca 16, el primer grupo constructivo 17a del mecanismo de acoplamiento está conectado galvánicamente con el conductor 4. Para evitar adicionalmente el peligro de explosión y el peligro de daños, el extremo del conductor 4, el primer grupo constructivo 17a del mecanismo de acoplamiento y su conexión están aislados mediante un aislamiento adicional 20 con respecto al interior de la tubería interna 2. En el desarrollo adicional, el conductor 4 está en contacto con la tubería interna 2 de manera similar a como se muestra en la figura 1 a través de un aislamiento 5.

Para que el espacio hueco 3 entre la tubería interna 2 y la tubería de perforación 1 sea accesible también tras la finalización de la tubería de perforación 1 , está prevista por lo menos una abertura 21 en la tubería de perforación 1, que puede cerrarse con un elemento de cierre 22. Así, el espacio hueco 3 puede llenarse con diferentes materiales de relleno, o estos pueden cambiarse de manera correspondiente a la situación y/o a la función deseada. Así, por ejemplo, en el caso de aplicaciones en las que puede contarse con que la tubería interna 2 experimente oscilaciones más intensas, el espacio hueco puede llenarse con arena, para amortiguar estas oscilaciones. Alternativamente, podrían utilizarse, por ejemplo, también esferas de cerámica. En otros casos de aplicación posibles, puede desearse que la tubería de perforación 1 presente una flotabilidad en el líquido de enjuague que presenta un peso específico relativamente alto (“ lodo”), lo que puede ser ventajoso por ejemplo en el caso de perforaciones horizontales, para reducir la fricción en la pared de orificio de perforación. En este caso, por ejemplo, aire o aceites ligeros serían un material de relleno más adecuado.

Asimismo, puede proporcionarse acceso a aparatos eléctricos 14 o soportes de datos legibles electrónicamente 15 y/u opcionalmente cambiarse o repararse a través de la abertura 21.

La figura 3 muestra una sección longitudinal a través del otro extremo, denominado espiga 23, de la tubería de perforación 1 de la figura 2. A este respecto, el segundo grupo constructivo 17b del mecanismo de acoplamiento establece una conexión galvánica con respecto a los conductores de una tubería de perforación siguiente. En su lado alejado de la conexión, se extiende un conductor 24, por ejemplo, un cable, hacia el conductor 4 que se encuentra sobre la tubería interna 2. Para posibilitar también para esta conexión, por ejemplo, para mantenimientos, un acceso sencillo, también en este caso se encuentra una abertura 21 , que puede cerrarse con un elemento de cierre 22.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Tubería de perforación (1) para una sarta de perforación, con por lo menos un conductor eléctrico (4, 7, 8, 9) y una tubería interna (2 ), que está dispuesta dentro de la tubería de perforación (1 ), estando la tubería de perforación (1 ) y la tubería interna (2 ) espaciadas entre sí a tramos, de manera que la tubería de perforación (1 ) y la tubería interna (2 ) delimitan un espacio hueco (3), y estando el conductor eléctrico (4, 7, 8, 9) dispuesto sobre un lado externo de la tubería interna, caracterizada por que el espacio hueco (3) es completamente estanco con respecto al entorno.

2. Tubería de perforación (1) según la reivindicación 1, caracterizada por que el conductor eléctrico (4, 7, 8, 9) está dispuesto sobre el lado externo de la tubería interna (2 ).

3. Tubería de perforación (1) según la reivindicación 1 o 2, caracterizada por que el conductor eléctrico (4, 7, 8, 9) está fijado sobre el lado externo de la tubería interna (2).

4. Tubería de perforación (1) según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada por que el conductor eléctrico (4, 7, 8, 9) está conectado con la tubería interna (2) sobre el lado externo de la tubería interna (2), preferentemente por toda la longitud del conductor (4, 7, 8, 9).

5. Tubería de perforación (1) según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada por que por lo menos un aparato eléctrico (14) está dispuesto en el espacio hueco (3).

6. Tubería de perforación (1) según la reivindicación 5, caracterizada por que el aparato eléctrico (14) es un sensor.

7. Tubería de perforación (1) según la reivindicación 6, caracterizada por que el sensor es un sensor de temperatura, un manómetro, un sensor de campo magnético terrestre o un sensor de expansión.

8. Tubería de perforación (1) según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada por que un material de relleno se encuentra en el espacio hueco.

9. Tubería de perforación (1) según la reivindicación 8, caracterizada por que el material de relleno es resina, aceite de silicona, arena, vidrio o cerámica.

10. Tubería de perforación (1) según la reivindicación 8, caracterizada por que el material de relleno presenta un peso específico menor que el de un líquido de enjuague que fluye a través de la tubería de perforación.

11. Tubería de perforación (1) según una de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizada por que un soporte de información legible electrónicamente (15), en particular un chip, está dispuesto en el espacio hueco (3), y por que el soporte de información legible electrónicamente (15) está conectado a través de un conmutador con el conductor eléctrico (4, 7, 8, 9).

12. Tubería de perforación (1) según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada por que varios conductores (4, 7, 8, 9) están separados entre sí mediante unas nervaduras (10, 11, 12, 13), opcionalmente aislantes.

13. Tubería de perforación (1) según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada por que por lo menos un conductor (4, 7, 8, 9) es un conductor de datos.

14. Tubería de perforación (1) según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada por que por lo menos un conductor (4, 7, 8, 9) sirve para suministrar corriente a unos consumidores.