MX2014008285A - Herramienta para bajar tapones al interior de pozos. - Google Patents
Herramienta para bajar tapones al interior de pozos.Info
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Abstract
Una herramienta para bajar tapones que incluye un cuerpo que define una cámara, un tapón inicialmente alojado en la cámara, y un miembro colocado con el cuerpo. El miembro es accionable para habilitar selectivamente la comunicación entre la cámara y un anillo definido al menos parcialmente por el cuerpo. El tapón movible dentro del anillo cuando se habilita la comunicación.
Description
HERRAMIENTA PARA BAJAR TAPONES AL INTERIOR DE POZOS
CAMPO DE LA INVENCION
La presente invención se refiere al campo de perforación de pozos, más particularmente se refiere a una herramienta para bajar tapones al interior de pozos.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Las llamadas operaciones de uso de tapones en perforaciones (plug and perf) son bien conocidas en la industria de perforación y terminaciones de pozos, particularmente con relación a los sistemas petroleros de recursos no convencionales (gas, gas lutita, gas y petróleo naturales de arenas compactas, metano en capas de carbón no convencionales) . En una operación plug and perf, un ensamble al fondo el pozo se corre, p.ej., en linea de alambre (o cable conductor) dentro de un pozo que se encuentra generalmente revestido y cementado y que podría incluir tanto secciones horizontales como verticales. El ensamble en el fondo del pozo incluye una herramienta de aislamiento, una herramienta de ajuste y una o más pistolas de perforación. La herramienta de ajuste se acciona para empaquetar una zona de producción con la herramienta de aislamiento. Dichas una o más pistolas de perforación se posicionan en el pozo y se
activan con una señal enviada a través de la linea de alambre. Generalmente, los tapones tipo bola se utilizan para las herramientas de aislamiento, p.ej., ya que proporcionan una comunicación fluida con zonas más bajas, lo que permite suficiente flujo de fluido para redistribuir las pistolas de perforación en caso de que no disparen correctamente. Después de la perforación, se saca el ensamble del fondo del pozo (sin la herramienta de aislamiento) y se deja caer desde la superficie una bola u otro miembro de tapón para acoplarlo a un asiento de la herramienta de aislamiento para impedir el flujo de fluido a través del mismo. Mientras el proceso trabaja adecuadamente, requiere de una cantidad significativa de tiempo y fluido para bombear una bola al interior del pozo. Ocasionalmente se utilizan tapones puente o tapones de detención en lugar de tapones de fractura tipo bola, pero estos tapones de detención no permiten la redistribución en caso del fallo de las pistolas de perforación que antes se menciona. En consecuencia, las alternativas para reducir el tiempo y los recursos requeridos en operaciones de conexión y uso rápido (plug and play) , mientras mantengan los beneficios de los tapones de fractura tipo bola, son bienvenidas por la industria .
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Una herramienta para bajar tapones que incluye un cuerpo que define una cámara, un tapón inicialmente alojado en la cámara, y un miembro unido al cuerpo que puede accionarse para permitir selectivamente la comunicación entre la cámara y un anillo definido al menos parcialmente por el cuerpo, el tapón movible dentro del anillo cuando se habilita la comunicación .
Un ensamble en el fondo del pozo que incluye una herramienta de aislamiento, una herramienta de ajuste dispuesta operativamente para ajusfar la herramienta de aislamiento en una estructura en el interior del pozo, la herramienta de ajuste inicialmente conectada a la herramienta de aislamiento y que puede desconectarse de la misma después de ajustarse, y una herramienta para bajar tapones acoplada a la herramienta de ajuste, la herramienta para bajar tapones configurada para dejar caer un tapón, el tapón dispuesto operativamente para viajar al fondo del pozo y acoplarse a la herramienta de aislamiento después de la desconexión de la herramienta de ajuste para habilitar el aislamiento por medio de la herramienta de aislamiento.
Un método para llevar a cabo una operación al interior del pozo que incluye correr un ensamble en el fondo del pozo dentro de una estructura en el interior del pozo, el ensamble
en el fondo del pozo incluye una herramienta de ajuste, una herramienta de aislamiento, y una herramienta para bajar tapones, ajusfar la herramienta de aislamiento en la estructura en el interior del pozo con la herramienta de ajuste, desconectar la herramienta de ajuste de la herramienta de aislamiento, desplegar un tapón desde la herramienta para bajar tapones, y acoplar el tapón con la herramienta de aislamiento para habilitar el aislamiento por medio de la herramienta de aislamiento.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
Las descripciones siguientes no deben considerarse limitativas de ninguna manera. Con referencia a los dibujos de acompañamiento, los elementos similares se enumeran del mismo modo:
La Figura 1 ilustra esquemáticamente un ensamble en el interior del pozo.
La Figura 2 es una vista en sección transversal de una herramienta para bajar tapones del ensamble de la Figura 1 en una configuración cerrada.
La Figura 3 es una vista lateral de la herramienta para bajar tapones de la Figura 2.
La Figura 4 ilustra esquemáticamente el ensamble para el interior del pozo de la Figura 1 en una configuración
accionada .
La Figura 5 es una vista en sección transversal de la herramienta para bajar tapones en comunicación con un anillo.
La Figura 6 es una vista lateral de la herramienta para bajar tapones de la Figura 5.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
En este documento se presenta una descripción detallada de una o más modalidades del aparato y método que se divulgan a manera de ej emplificación y no limitación con referencia a las figuras.
Ahora con referencia a la Figura 1, en ella se ilustra una modalidad de esta invención, concretamente un ensamble 10 que se corre dentro de una estructura en el interior del pozo 12. La estructura en el interior del pozo, puede ser, p.ej., un pozo forrado, revestido, cementado, etc. El ensamble 10 se corre, p.ej., al interior del pozo por medio de un sistema de linea de alambre. En la modalidad ilustrada el ensamble 10 incluye una herramienta de aislamiento 14, una herramienta de ajuste 16, una pistola de perforación 18 y una herramienta para bajar tapones 20.
Por ejemplo, en una modalidad, el ensamble 10 es un ensamble en el fondo del pozo para una operación de uso de tapones en perforaciones {plug and perf) . En esta modalidad,
el ensamble 10 se posiciona en el interior del pozo y la herramienta de aislamiento 14 se ajusta en la estructura 12 con la herramienta de ajuste 16 para obturar una zona de producción 22. La herramienta de aislamiento 14 y la herramienta de ajuste 16 podrían ser cualquier herramienta conocida en la materia que se adecué p.ej., la herramienta de aislamiento 14 podría ser recuperable, taladrable, etc., y podría ser formada de compuestos, metales, polímeros, etc. En una modalidad la herramienta de ajuste 16 es una herramienta de ajuste E-4 que está disponible comercialmente con Baker Hughes, Inc. La herramienta de ajuste 16 se desacopla de la herramienta de aislamiento 14 y la pistola de perforación 18 se coloca en la estructura 12 para perforar la zona 22, como se ilustra en términos generales en la Figura 4. Se pueden incluir varias pistolas de perforación en el ensamble 10 para formar varias secciones perforadas en cada zona de producción .
Después de la perforación, las herramientas desacopladas del ensamble 10 se retiran (la herramienta de aislamiento 14 permanece en el interior del pozo) y un tapón 24, que corresponde a un asiento formado complementariamente en la herramienta de aislamiento 14, se deja caer al interior del pozo para aislar los lados opuestos de la herramienta de tapón 14, p.ej., habilitando de esta manera un evento de
aumento de presión para fracturar la zona de producción 22 a través de las perforaciones hechas por la(s) pistola (s) 18. El tapón 24 podría ser una bola o tener cualquier otra forma adecuada para ser recibida por la herramienta de aislamiento 14. La herramienta de aislamiento 14 podría incluir cualquier asiento adecuado, como el que se enseña en el documento de Patente de los Estados Unidos No. 7, 600, 572 de Slup et al., cuya Patente se incorpora en este documento por referencia en su totalidad.
Convenientemente, el ensamble 10 incluye la herramienta para bajar tapones 20 para que el tapón 24 pueda dejarse caer antes o durante la salida del ensamble 10 de modo que el tapón 24 solo cae un número pequeño de pies a diferencia de los tapones de los sistemas convencionales que deben caer cientos o miles de pies desde la superficie. De acuerdo a lo anterior, la herramienta para bajar tapones 20 se encuentra inicialmente en la condición de las Figuras 2 y 3 durante la ejecución y la perforación y pasa al estado de las Figuras 5 y 6 para el desplieque del tapón 24 después de realizada la perforación.
En la configuración inicial de la herramienta 20 como se ilustra en las Figuras 2 y 3, se coloca un miembro de válvula 26 con una ventana 28 formada en un cuerpo 30 de la herramienta para bajar tapones 20. La ventana 28 está en
comunicación con un anillo 32 que se forma entre el ensamble
10 y la estructura 12, pero, como se muestra en la Figura 2, está bloqueada a la comunicación con una cámara 34 que se forma en el cuerpo 30. El bloqueo de la ventana 28 en consecuencia bloquea la comunicación entre la cámara 34 y el anillo 32. Al bloquear la comunicación entre la cámara 34 y el anillo 32, el tapón 24 colocado dentro de la cámara 34 puede activarse y moverse con la herramienta 20. Se incluye una cubierta 36 con la herramienta 20 para prevenir que el tapón 24 se salga de la cámara 34 durante la ejecución y posicionamiento de las pistolas de perforación 18. La cubierta 36 y el miembro de válvula 26 pueden estar formados ambos como tuberías coaxiales o barras que tienen pasos a través de los mismos permiten que el flujo de fluido pase a través de la herramienta 20.
La cubierta 36 está asegurada al miembro de válvula 26 por medio de por lo menos un puntal 38 para permitir que las fuerzas que ejercen contra la cubierta 36 se transfieran al miembro de válvula 26. Por ejemplo, la herramienta 20 podría incluir un husillo deslizante, un resorte u otro elemento elástico, o componentes accionados magnética o hidráulicamente, etc., o cualquier otro dispositivo, mecanismo o sistema dispuesto para accionar el miembro de válvula 26. Este sistema de accionamiento puede ser activado,
p.ej., por una señal enviada a través de las lineas de alambre con las que se corre el ensamble 10. Se puede incluir al menos un miembro de desacoplamiento 40, p.ej., un tornillo de ajuste, para prevenir un accionamiento prematuro del miembro de válvula 26, p.ej., hasta que se aplique a la cubierta 36 una fuerza limite predeterminada.
Además se debe tomar en cuenta que, además o alternativamente al movimiento axial, el miembro 26 puede ser accionado de manera diferente, p.ej., un movimiento rotativo podría alinear los puntales 38 con las ventanas 28 para, selectivamente, habilitar o deshabilitar la comunicación entre la cámara 34 y el anillo 32. En otra modalidad, las ventanas 28 se abren cuando el miembro de válvula 26 está formado por un material que se puede disolver, degradar, consumir, corroer, desintegrar, o, por otro lado, se pueda remover como respuesta a un fluido que esté al interior del pozo, p.ej., ácido, salmuera, etc. Independientemente del mecanismo utilizado, el accionamiento (movimiento, desintegración, etc.) del miembro de válvula 26 abrirá la ventana 28 habilitando de esta manera la comunicación entre la cámara 34 y el anillo 32.
Cuando la cámara 34 está comunicada con el anillo 32, se permite la salida del tapón 24 de la cámara 34 pasando a través de la ventana 28 hacia el anillo 32. El tapón 24 se
dimensiona operativamente con respecto al anillo 32, esto es, que tiene una dimensión menor que la de una holgura radial a través del anillo 32. La holgura radial se define generalmente por la porción radialmente más grande de las herramientas después de la cual viaja el tapón 24 para acoplarse con la herramienta de aislamiento 14 (por ej . la herramienta para bajar tapones 20, las pistolas de perforación 18, la herramienta de ajuste 16, etc.)- Al dimensionarse de esta manera, el tapón 24 es capaz de pasar por la herramienta para bajar tapones 20, la pistola de perforación 18 y la herramienta de ajuste 16 del ensamble 10 con el objetivo de acoplarse a un asiento correspondiente de la herramienta de aislamiento 14 y provocar el aislamiento como se mencionó anteriormente.
Mientras la invención se ha descrito haciendo referencia a una modalidad o modalidades ejemplares, se entenderá por aquellos experimentados en la materia que se pueden hacer diferentes cambios y se pueden sustituir equivalentes para elementos de las mismas sin apartarse del alcance de la invención. Además, se pueden hacer muchas modificaciones para adaptar una situación o material en particular a las enseñanzas de la invención sin apartarse del alcance esencial de la misma. Por lo tanto, se pretende que la invención no esté limitada a la modalidad particular que se divulga como
el mejor modo contemplado para llevar a cabo esta invención, pero que la invención incluirá todas las modalidades que caigan dentro del alcance de las reivindicaciones. También, en los dibujos y en la descripción, se han divulgado modalidades ejemplares de la invención y, aunque se hayan empleado términos específicos, estos son utilizados, a menos que se especifique de otro modo, en un sentido únicamente genérico y descriptivo y no con intenciones de limitación, de modo que el alcance de la invención no esté así limitado. Por otra parte, el uso de los términos primero, segundo, etc. no denotan ningún orden o importancia, sino que los términos primero, segundo, etc. se utilizan para distinguir un elemento de otro. Asimismo, el uso de los términos un, una, etc., no denotan una limitación de cantidad, sino que indican la presencia de por lo menos uno del artículo al que se hace referencia .
Claims (18)
1. Una herramienta para bajar tapones, que comprende: un cuerpo que define de una cámara. un tapón alojado inicialmente dentro la cámara y una miembro colocado con el cuerpo y accionable para habilitar de manera selectiva la comunicación entre la cámara y un anillo definido al menos parcialmente por el cuerpo, el tapón movible dentro del anillo cuando se habilita la comunicación .
2. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el tapón es una bola.
3. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el cuerpo incluye una ventana en el mismo que se bloquea selectivamente por el miembro.
4. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el miembro es una barra que se aloja dentro del cuerpo de manera deslizable.
5. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el miembro se incluye con al menos una cubierta, la cubierta dispuesta para prevenir que el tapón salga de la cámara.
6. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 5, caracterizada porque la cubierta y el miembro están colocados en lados axiales opuestos del tapón y conectados por lo menos por un puntal para permitir que las fuerzas ejercidas en la cubierta sean transferidas al miembro para mover el miembro dentro del cuerpo.
7. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el movimiento axial del miembro habilita la comunicación entre la cámara y el anillo.
8. La herramienta de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque el tapón está dimensionado operativamente más pequeño que una holgura radial a través del anillo.
9. Un ensamble para el fondo del pozo que comprende La herramienta de acuerdo con la reivindicación 1.
10. El ensamble para el fondo del pozo de acuerdo con la reivindicación 9, además comprende una herramienta de aislamiento colocada en el interior del pozo desde la herramienta para bajar tapones, la herramienta de aislamiento dispuesta operativamente para recibir el tapón después de que el tapón pasa a través del anillo.
11. Un ensamble para el fondo del pozo que comprende: una herramienta de aislamiento; una herramienta de ajuste que está dispuesta operativamente para ajustar la herramienta de aislamiento en una estructura en el interior del pozo, la herramienta de ajuste conectada inicialmente a la herramienta de aislamiento y que se puede desconectar de la misma después del ajuste; y una herramienta para bajar tapones acoplada con la herramienta de ajuste, la herramienta para bajar tapones configurada para dejar caer un tapón, el tapón dispuesto operativamente para viajar al interior del pozo y acoplarse a la herramienta de aislamiento después de desconectarse de la herramienta de ajuste para habilitar el aislamiento por la herramienta de aislamiento.
12. El ensamble de acuerdo con la reivindicación 11, además incluye por lo menos una pistola de perforación acoplada a la herramienta de ajuste y a la herramienta para bajar tapones.
13. El ensamble de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque la herramienta para bajar tapones, está dispuesta para dejar caer el tapón a través de un anillo que se forma entre el ensamble para el fondo del pozo y la estructura en el interior del pozo.
14. El ensamble de acuerdo con la reivindicación 13, caracterizado porque el tapón se acopla con la herramienta de aislamiento después de la desconexión de la herramienta de aislamiento y la herramienta de ajuste.
15. Un método para llevar a cabo una operación en el interior del pozo que comprende: correr un ensamble al fondo del pozo en una estructura en el interior del pozo, el ensamble al fondo del pozo incluye una herramienta de ajuste, una herramienta de aislamiento y una herramienta para bajar tapones; ajusfar la herramienta de aislamiento en la estructura en el interior del pozo con la herramienta de ajuste; desconectar la herramienta de ajuste de la herramienta de aislamiento; desplegar un tapón desde la herramienta para bajar tapones; y acoplar el tapón con la herramienta de aislamiento para habilitar el aislamiento por la herramienta de aislamiento.
16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque desplegar la herramienta para bajar tapones incluye abrir por lo menos una ventana en un cuerpo de la herramienta para bajar tapones.
17. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque desplegar la herramienta para bajar tapones incluye accionar por lo menos un miembro colocado con un cuerpo de la herramienta para bajar tapones.
18. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque acoplar el tapón con la herramienta de aislamiento incluye dejar caer el tapón a la herramienta de aislamiento a través de un anillo que se forma entre el ensamble en el fondo del pozo y la estructura en el interior del pozo.
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