ES2303246T3 - Dispositivo de control de un sondeo. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de control (10) para sellar un sondeo, dispositivo que presenta un alojamiento (12) generalmente cilíndrico, el alojamiento dispone de un orificio pasante (14) cilíndrico con un eje central para recibir una línea de acondicionamiento, alojamiento que incluye: al menos una mordaza (16, 18) movible, al menos un pistón (20) movible, al menos un mecanismo de articulación (26, 28) que comprende un primer miembro de articulación (30) y un segundo miembro de articulación (32), el primer miembro de articulación tiene un primer extremo (34) y un segundo extremo (36), estando acoplado el primer extremo de modo pivotante con el al menos un pistón, y estando acoplado el segundo extremo de modo pivotante con la al menos una mordaza, el segundo miembro de articulación presenta un primer extremo (38) y un segundo extremo (40), estando acoplado el primer extremo de modo pivotante con el primer miembro de articulación, y estando acoplado el segundo extremo con el alojamiento, el mecanismo de articulación se dispone de tal modo que, como respuesta al movimiento del al menos un pistón paralelamente al eje del orificio pasante hacia la al menos una mordaza, el mecanismo de articulación fuerza el desplazamiento substancialmente perpendicular al eje del orificio pasante de la al menos una mordaza a lo largo del orificio pasante.
Description
Dispositivo de control de un sondeo.
La presente invención se refiere a un aparato
para sellar un orificio pasante, particularmente aunque no de modo
exclusivo para sellar un sondeo a través del cual pasa una línea de
acondicionamiento, tal como una tubería arrollada o un cable de
perforación.
Para la protección del personal y del medio
ambiente, las instalaciones petrolíferas están dotadas de una
variedad de dispositivos de seguridad, tales como dispositivos de
control de la columna de ascensión, para el sellado del sondeo.
Los dispositivos de control de la columna de
ascensión presentan mordazas de corte montadas perpendicularmente a
una línea de acondicionamiento. Las mordazas se pueden activar para
cortar la línea de acondicionamiento y sellar el sondeo. Las
mordazas de corte se desplazan a través de un plano horizontal y a
menudo están accionadas por pistones en línea. El montaje de los
pistones y de las mordazas de corte convierte el dispositivo de
control de la columna de ascensión en algo incómodo y tosco. Su
tamaño físico lo hace impracticable para su instalación dentro de
un orificio de 469,9 mm.
A menudo se utilizan procedimientos alternativos
para sellar el sondeo, tales como válvulas de bola, sin embargo
estas válvulas pueden ser caras de mantener y de funcionamiento
complicado.
El documento US 4.512.411 describe un cortador
de la línea de servicio de pozo para su conexión en un conducto de
pozo. El cortador de pozo incluye un pistón de accionamiento, una
pareja de cuchillas y unas primera y segunda pistas por las cuales
coactuar con los cortadores.
Es un objeto de la presente invención obviar o
mitigar al menos una de las desventajas mencionadas
anteriormente.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un dispositivo de control para el sellado
de un sondeo, dispositivo que tiene un alojamiento generalmente
cilíndrico, el alojamiento tiene un orificio pasante cilíndrico con
un eje central para recibir una línea de acondicionamiento,
alojamiento que incluye:
- al menos una mordaza movible,
- al menos un pistón movible,
- al menos un mecanismo de articulación que comprende un primer miembro de articulación y un segundo miembro de articulación, el primer miembro de articulación tiene un primer extremo y un segundo extremo, estando acoplado el primer extremo de modo pivotante con el al menos un pistón, y estando acoplado el segundo extremo de modo pivotante con la al menos una mordaza, el segundo miembro de articulación presenta un primer extremo y un segundo extremo, estando acoplado el primer extremo de modo pivotante con el primer miembro de articulación, y estando acoplado el segundo extremo con el aloja-miento,
- el mecanismo de articulación se dispone de tal modo que, como respuesta al movimiento del al menos un pistón paralelamente al eje del orificio pasante hacia la al menos una mordaza, el mecanismo de articulación fuerza el desplazamiento substancialmente perpendicular al eje del orificio pasante de la al menos una mordaza a lo largo del orificio pasante.
El mecanismo de articulación convierte el
movimiento axial del al menos un pistón en un movimiento radial de
la al menos una mordaza. Esto permite que el dispositivo tenga un
tamaño y forma compactos y pueda ser alojado dentro de un
sondeo.
Preferiblemente, el acoplamiento pivotante se
logra mediante el uso de charnelas.
Las charnelas son montajes pivotante eficientes,
ya que las pérdidas por fricción se minimizan durante el movimiento
del mecanismo, lo que hace que el mecanismo sea intrínsecamente
tolerante a los detritus.
Preferiblemente, el primer extremo del segundo
miembro de articulación se acopla de modo pivotante con el punto
medio del primer miembro de articulación.
Preferiblemente, la longitud del primer miembro
de articulación es el doble de la longitud del segundo miembro de
articulación.
Preferiblemente, el segundo extremo del segundo
miembro de articulación está acoplado con el alojamiento mediante
una charnela, y la charnela se sitúa paralelamente al eje del
orificio pasante con la charnela en el primer extremo del primer
miembro de articulación, y situada substancialmente perpendicular al
eje del orificio pasante con respecto a la charnela en segundo
extremo del primer miembro de articulación.
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Este montaje de mecanismos de articulación
intensifica progresivamente la fuerza suministrada desde el pistón
a la mordaza. Una fuerza superior hacia el extremo del recorrido de
la mordaza es ventajosa para cortar cualquier obstrucción que pueda
estar presente en el orificio pasante de sistema.
Preferiblemente, al menos una mordaza incluye
una superficie de corte.
La superficie de corte permite que la mordaza
corte a través de la columna de ascensión, lo cual es más eficiente
que machacar.
Preferiblemente, la superficie de corte se
diseña para cortar tuberías arrolladas.
Preferiblemente, existen dos mordazas opuestas y
dos mecanismos de articulación.
Utilizando dos mordazas opuestas y dos
mecanismos de articulación es posible que mordazas más pequeñas
sellen el orificio pasante, lo que reduce el tamaño global del
dispositivo y permite que se utilice en espacios confinados, tales
como en el fondo de un pozo.
Preferiblemente, hay un pistón anular.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente
invención, se proporciona un procedimiento para sellar un sondeo,
procedimiento que comprende:
- disponer un alojamiento generalmente cilíndrico en una columna de pozo, alojamiento que presenta un orificio pasante con un eje central para recibir una línea de acondicionamiento;
- accionar al menos un pistón movible en una dirección paralela al eje del orificio pasante,
- acoplar el pistón mediante un mecanismo de articulación con al menos una mordaza movible, y
- provocar el movimiento substancialmente perpendicular de la mordaza con respecto al eje del orificio pasante a lo largo del orificio pasante, como respuesta al movimiento axial del pistón para sellar el sondeo.
Preferiblemente, el procedimiento incluye
proporcionar un segundo mecanismo de articulación y una segunda
mordaza movible y accionar la segunda mordaza movible como respuesta
al movimiento axial del pistón en una dirección substancialmente
perpendicular al eje del orificio pasante opuesta a la dirección de
la primera mordaza.
Preferiblemente, la al menos una mordaza incluye
una superficie de corte.
Una superficie de corte permitirá que la mordaza
corte a través de la línea de acondicionamiento, lo que es más
eficiente que machacar, y permite asimismo el desacoplamiento
subsiguiente de la línea de acondicionamiento.
En virtud de la presente invención, se puede
sellar un sondeo que incorpora una línea de acondicionamiento
mediante un dispositivo de control, que es compacto y de
funcionamiento sencillo.
La presente invención se describirá a
continuación a modo de ejemplo con referencia a los diagramas
adjuntos, en los cuales:
la figura 1 es una perspectiva en sección de un
dispositivo de control de la columna de ascensión en una
configuración abierta, de acuerdo con una realización preferida de
la presente invención;
la figura 2 es una vista lateral en sección del
dispositivo de control de la columna de ascensión de la figura 1,
en una configuración abierta;
la figura 3 es una perspectiva en sección del
dispositivo de control de la columna de ascensión de las figuras 1
y 2 en una configuración cerrada;
la figura 4 es una vista esquemática del
mecanismo de articulación del dispositivo de control de la columna
de ascensión de las figuras 1 a 3; y
las figuras 5a a 5e son vistas esquemáticas que
muestran la secuencia de movimientos durante el funcionamiento de
la articulación de la figura 4.
Se hace referencia en primer lugar a las figuras
1 y 2, las cuales representan respectivamente un perspectiva en
sección y una vista lateral en sección de un dispositivo de control
de la columna de ascensión, indicado generalmente mediante la
referencia numérica 10, en una configuración abierta de acuerdo con
una realización preferida de la presente invención. El dispositivo
de control de la columna de ascensión incluye un alojamiento 12 que
presenta un orificio pasante 14. El diámetro externo del alojamiento
12 se dimensiona de tal modo que el dispositivo de control de la
columna de ascensión 10 se puede situar dentro de un sondeo, por
ejemplo un sondeo con un diámetro interno de 469,9 mm. El orificio
pasante 14 presenta un diámetro suficiente para permitir el paso de
una línea de acondicionamiento (no mostrada) a través del mismo.
Dentro del alojamiento 12 se encuentra una
primera mordaza 16 movible radialmente, una segunda mordaza 18
movible radialmente y un pistón anular 20 movible axialmente.
Montadas sobre las mordazas 16, 18 se encuentran superficies de
corte respectivas 22, 24 para cortar a través de una línea de
acondicionamiento (no mostrada) durante su uso. Una pareja de
mecanismos de articulación 26, 28 conectan el pistón 20 con las
mordazas 16, 18.
El primer mecanismo de articulación 26, mostrado
mejor en referencia a la figura 2, comprende un primer miembro de
articulación 30 y un segundo miembro de articulación 32. El primer
miembro de articulación 30 está montado de modo pivotante con
respecto al pistón anular 20 mediante una primera charnela 34, y
montado de modo pivotante con la primera mordaza 16 mediante una
segunda charnela 36. El segundo miembro de articulación 32 está
montado de modo pivotante con respecto al primer miembro de
articulación 30 mediante una tercera charnela 38, y montado de modo
pivotante con respecto al alojamiento 12 mediante una cuarta
charnela 40. La cuarta charnela 40 está desplazada axialmente
respecto a la primera charnela 34, y desplazada radialmente respecto
a la segunda charnela 36. Sólo se describe el primer mecanismo de
articulación 26, ya que el segundo mecanismo de articulación 28 es
una imagen especular del primer mecanismo de articulación 26.
El pistón anular 20 se acciona hidráulicamente.
La presión hidráulica se utiliza para desplazar el pistón anular 20
desde la posición mostrada en las figuras 1 y 2 hasta la posición
mostrada en la figura 3. El pistón 20 incluye una junta 42 que,
junto con el pistón anular 20 y el alojamiento 12, define una cámara
anular superior 44, y una cámara anular inferior 46. Para desplazar
el pistón anular 20 se vierte un fluido hidráulico (no mostrado)
desde la cámara superior 44 del pistón a través de un puerto (no
mostrado), y el fluido hidráulico se bombea al interior de la
cámara inferior 46 del pistón a través de un puerto (no mostrado).
Bajo la acción del fluido hidráulico bombeado hacia el interior de
la cámara anular superior 46, el pistón 20 se desplazará axialmente
hacia las mordazas 16, 18. El movimiento ascendente del pistón 20
acciona los mecanismos 26, 28, cerrando las mordazas de corte 16,
18, lo cual a su vez fuerza que la superficies de corte 22, 23
corten a través de la columna de ascensión (no mostrada). Las
mordazas 16, 18 se unen entre sí para sellar el orificio pasante
14, como se muestra en la figura 3.
A continuación se hace referencia a la figura 4,
que es una vista lateral esquemática del primer mecanismo de
articulación 26. El primer miembro de articulación 30 es el doble de
largo (longitud 2x) que el segundo miembro de articulación 32
(longitud). Se puede ver asimismo que las charnelas 34, 36 y 40
definen un triángulo rectángulo y que la charnela 38 se sitúa en el
punto medio del primer miembro de articulación 30. El mecanismo de
articulación 28 (no mostrado en detalle) es idéntico al mecanismo 26
y la descripción del funcionamiento del mecanismo 26 se aplica al
mecanismo 28.
En referencia a continuación a las figuras
5a-5e, se muestran vistas esquemáticas del
funcionamiento de la articulación 26 de la figura 4.
En primer lugar en referencia la figura 5a, la
articulación se muestra en la posición de partida, esto es, las
mordazas 16, 18 están completamente retraídas en el alojamiento 12
(como se muestra en las figuras 1 y 2).
En la figura 5b el pistón 20 ha comenzado a
moverse axialmente hacia arriba, en la dirección de la flecha A,
hacia la cuarta charnela 40, en donde el segundo miembro de
articulación 32 se asegura de modo pivotante al alojamiento 12. A
medida que el pistón 12 se desplaza axialmente hacia arriba, la
mordaza 16 se desplaza radialmente hacia el interior del orificio
14 (no mostrado), como se indica mediante la flecha B. En esta
etapa inicial del ciclo, los desplazamientos relativos del pistón 20
y de la mordaza 16 no son lineales; un desplazamiento grande de la
mordaza 16 ocurre como respuesta a un desplazamiento pequeño del
pistón 20.
En referencia a continuación a la figura 5c,
esta figura representa el punto medio del desplazamiento del
mecanismo de articulación 26 y es el único punto del ciclo en el
cual la relación entre el movimiento del pistón 20 y el movimiento
de la mordaza 16 es lineal.
En referencia a continuación a la figura 5d, a
medida que el pistón se aproxima al límite de su recorrido, la
relación entre el desplazamiento del pistón 20 y de la mordaza 16 es
la opuesta a la mostrado en la figura 5b, esto es, un
desplazamiento grande del pistón 20 da como resultado un
desplazamiento pequeño de la mordaza 16.
En referencia continuación a la figura 5e, el
mecanismo 26 ha alcanzado la extensión completa de su recorrido,
así como el mecanismo 28 y, como se muestra en la figura 3, las
mordazas 16, 18 están totalmente extendidas en el interior del
orificio y la primera mordaza 16, junto con el segunda mordaza 18,
ha sellado el orificio 14.
Se pueden realizar diversas modificaciones y
mejoras a las realizaciones descritas aquí sin alejarse del ámbito
de la invención. Por ejemplo, se comprenderá que se puede utilizar
un único mecanismo de articulación y mordaza para cizallar a través
de una línea de acondicionamiento y sellar el orificio, pero por
eficiencia del corte se prefieren dos mecanismos y mordazas
opuestas, como se describió anteriormente.
Los expertos en la técnica reconocerán,
asimismo, que la realización de la invención anteriormente descrita
proporciona un dispositivo 10 en el cual el accionamiento del pistón
20 cizallará a través de una línea de acondicionamiento y sellará
el orificio 14. El dispositivo 10 está dimensionado de tal modo que
se ajustará en el interior de un sondeo, permitiendo el sellado de
una línea de acondicionamiento dentro del sondeo.
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Claims (12)
1. Un dispositivo de control (10) para sellar un
sondeo, dispositivo que presenta un alojamiento (12) generalmente
cilíndrico, el alojamiento dispone de un orificio pasante (14)
cilíndrico con un eje central para recibir una línea de
acondicionamiento, alojamiento que incluye:
- al menos una mordaza (16, 18) movible,
- al menos un pistón (20) movible,
- al menos un mecanismo de articulación (26, 28) que comprende un primer miembro de articulación (30) y un segundo miembro de articulación (32), el primer miembro de articulación tiene un primer extremo (34) y un segundo extremo (36), estando acoplado el primer extremo de modo pivotante con el al menos un pistón, y estando acoplado el segundo extremo de modo pivotante con la al menos una mordaza, el segundo miembro de articulación presenta un primer extremo (38) y un segundo extremo (40), estando acoplado el primer extremo de modo pivotante con el primer miembro de articulación, y estando acoplado el segundo extremo con el alojamiento,
- el mecanismo de articulación se dispone de tal modo que, como respuesta al movimiento del al menos un pistón paralelamente al eje del orificio pasante hacia la al menos una mordaza, el mecanismo de articulación fuerza el desplazamiento substancialmente perpendicular al eje del orificio pasante de la al menos una mordaza a lo largo del orificio pasante.
2. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 1, en el cual el acoplamiento pivotante se consigue
mediante el uso de charnelas (34, 36, 38, 40).
3. Un dispositivo de acuerdo con las
reivindicaciones 1 o 2, en el cual el primer extremo del segundo
miembro de articulación está acoplado de modo pivotante con el punto
medio del primer miembro de articulación.
4. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 3, en el cual la longitud del primer
miembro de articulación es el doble de la longitud del segundo
miembro de articulación.
5. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el cual el segundo extremo del
segundo miembro de articulación está acoplado con el alojamiento
mediante una charnela, y la charnela se sitúa de modo paralelo al
eje del orificio pasante, con la charnela en el primer extremo del
primer miembro de articulación y situada de modo substancialmente
perpendicular al eje del orificio pasante con respecto a la
charnela en segundo extremo del primer miembro de articulación.
6. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el cual la al menos una mordaza
incluye una superficie de corte.
7. Un dispositivo de acuerdo con la
reivindicación 6, en el cual la superficie de corte está diseñada
para cortar una tubería arrollada.
8. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el cual hay dos mordazas
opuestas y dos mecanismos de articulación.
9. Un dispositivo de acuerdo con cualquiera de
las reivindicaciones anteriores, en el cual hay un pistón
anular.
10. Un procedimiento para sellar un sondeo,
procedimiento que comprende:
- disponer un alojamiento (12) generalmente cilíndrico en una columna de pozo, alojamiento que presenta orificio pasante (14) con un eje central para recibir una línea de acondicionamiento;
- accionar al menos un pistón movible (20) en una dirección paralela al eje del orificio pasante,
- acoplar el pistón mediante un mecanismo de articulación (26, 28) con al menos una mordaza movible (16, 18), y
- provocar el movimiento substancialmente perpendicular de la mordaza con respecto al eje del orificio pasante a lo largo del orificio pasante, como respuesta al movimiento axial del pistón para sellar el sondeo.
11. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10, en el cual el procedimiento incluye proporcionar
un segundo mecanismo de articulación y una segunda mordaza movible
y accionar la segunda mordaza movible como respuesta al movimiento
axial del pistón en una dirección substancialmente perpendicular al
eje del orificio pasante opuesta a la dirección de la primera
mordaza.
12. Un procedimiento de acuerdo con la
reivindicación 10 o con la reivindicación 11, en el cual la al
menos una mordaza incluye una superficie de corte.
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