ES2581903T3

ES2581903T3 - Desarrollo y rehabilitación de agujeros de perforación, pozos y manantiales mediante un dispositivo de toberas giratorias con toberas ajustables en ángulo

Info

Publication number: ES2581903T3
Application number: ES13155953.6T
Authority: ES
Inventors: Gerhard Etschel; Rainer Etschel
Original assignee: Em Holding & Co KG GmbH
Current assignee: EM HOLDING & Co KG GmbH
Priority date: 2013-02-20
Filing date: 2013-02-20
Publication date: 2016-09-08
Anticipated expiration: 2033-02-20
Also published as: PL2770161T3; US20140231546A1; US9366113B2; EP2770161B1; EP2770161A1

Abstract

Un dispositivo (1) de toberas giratorias para el desarrollo o la rehabilitación de pozos (3), donde el dispositivo (1) de toberas giratorias comprende un cuerpo (5) con un eje (7) longitudinal; un primer grupo (9) de toberas (23, 25); un segundo grupo (11) de toberas (27, 29); donde el cuerpo (5) está adaptado para ser insertado dentro de un pozo y para suministrar un medio (13) de regeneración a las toberas (23, 25, 27, 29); donde el primer grupo (9) de toberas (23, 25) está ubicado a una primera distancia (15) a lo largo del eje (7) longitudinal con respecto al segundo grupo (11) de toberas (27, 29); donde al menos una tobera (23, 25, 27, 29) es ajustable de una manera tal que el ángulo entre la tobera (23, 25, 27, 29) y el eje (7) longitudinal es variable, donde el primer grupo (9) de toberas (23, 25) comprende una primera tobera (23) y una segunda tobera (25); donde el segundo grupo (11) de toberas (27, 29) comprende una tercera tobera (27) y una cuarta tobera (29); donde la primera tobera (23) está montada en el cuerpo (5) en un lugar opuesto al de la segunda tobera (25) en un primer plano perpendicular al eje (7) longitudinal; donde la tercera tobera (27) está montada en el cuerpo (5) en un lugar opuesto al de la cuarta tobera (29) en un segundo plano perpendicular al eje (7) longitudinal; y donde la primera distancia entre el primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas es variable.

Description

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DESCRIPCION

Desarrollo y rehabilitation de agujeros de perforation, pozos y manantiales mediante un dispositivo de toberas giratorias con toberas ajustables en angulo

Campo tecnico de la invencion

La invencion se refiere a un dispositivo de toberas giratorias para el desarrollo y la rehabilitacion de pozos y manantiales. Ademas, la invencion se refiere a la utilization de tal dispositivo de toberas giratorias para el desarrollo y la rehabilitacion de pozos. Mas aun, la invencion se refiere a un metodo para fabricar tal dispositivo de toberas giratorias.

Antecedentes de la invencion

Un pozo o manantial, en particular un pozo profundo, comprende una columna de pozo vertical, inclinada u horizontal y un tubo con perforaciones. Entre la columna de pozo y el tubo, se dispone un filtro de grava natural o artificial. El agua presente en el terreno alrededor de la columna de pozo fluye a traves de la columna de pozo, el filtro de grava y las perforaciones del tubo hacia adentro del pozo. El agua del pozo puede ser suministrada a una red de suministro de agua.

El agua que entra a traves de la columna de pozo porta partlculas y sedimentos y/o agentes qulmicos y bacteriologicos solidos. Cuando pasa a traves del filtro de grava, el agua es filtrada y las partlculas y los sedimentos, etc., se acumulan en el filtro de grava. La pellcula o la capa de sedimento resultante situada en el filtro de grava y en las paredes del tubo y en la pared del agujero de perforacion reduce la eficiencia del pozo. Por lo tanto, esta pellcula de sedimentos debe ser retirada.

Dispositivos conocidos para limpiar pozos comprenden un cuerpo dotado de toberas dispuestas en un plano. El cuerpo es insertado dentro del pozo y se suministra un fluido a alta presion a las toberas. El fluido entra en el area del filtro de grava a traves de las perforaciones del tubo. Debido a la alta presion, los sedimentos son retirados del filtro de grava y fluyen hacia adentro del pozo junto con el fluido. Una maquina accionada por motor o de manera electrica puede controlar las toberas para que giren alrededor del cuerpo.

Sin embargo, los dispositivos conocidos pueden tener una disposition complicada. Ademas, los dispositivos conocidos deben ser ajustados de manera manual a los requerimientos del pozo particular.

El documento WO 2008/016961 se refiere a un aparato perforador con una columna perforadora y una broca y al menos un cono de helice de vortice. Un fluido giratorio es liberado, lo que, por medio de cavitation, libera los residuos adheridos al agujero del pozo.

El documento WO 99/54590 se refiere a un aparato para limpiar un conducto tubular en un agujero de pozo. El aparato comprende un casquillo que esta girando de manera relativa a un mandril. Unos orificios de lavado permiten la liberation del fluido hacia adentro del agujero de pozo.

Resumen de la invencion

Por lo tanto, puede existir una necesidad para un dispositivo mejorado para el desarrollo y la rehabilitacion de pozos y un metodo correspondiente para fabricar un dispositivo tal, que en particular tenga una eficiencia mejorada y sea menos complejo en comparacion con los dispositivos conocidos.

Esta necesidad puede satisfacerse mediante la materia objeto de las reivindicaciones independientes. En las reivindicaciones dependientes se describen realizaciones ventajosas de la presente invencion. En el texto que sigue, se explicaran con detalle las posibles caracterlsticas propias y las ventajas del dispositivo.

De acuerdo con un primer aspecto de la presente invencion, se propone un dispositivo de toberas giratorias para el desarrollo y la rehabilitacion de pozos. El dispositivo de toberas giratorias comprende un cuerpo con un eje longitudinal, un primer grupo de toberas y un segundo grupo de toberas. El cuerpo esta adaptado para ser insertado dentro de una columna de pozo y para suministrar un medio de rehabilitacion a las toberas. Aqul, el primer grupo de toberas esta dispuesto a una primera distancia a lo largo del eje longitudinal con respecto al segundo grupo de toberas. Al menos una tobera es ajustable de una manera tal que el angulo entre la tobera y el eje longitudinal es variable.

En otras palabras, el primer aspecto de la presente invencion puede contemplarse como basado en la idea de disponer las toberas en dos planos dispuestos a una distancia a lo largo del eje longitudinal y al mismo tiempo de disenar las toberas de tal manera que la inclination de las aberturas de la tobera sea variable. De esta manera, la eficiencia del dispositivo de toberas giratorias mejora debido a que gracias a la disposicion de dos grupos de toberas a una distancia uno respecto a otro puede limpiarse un mayor volumen o superficie del pozo durante el mismo perlodo de tiempo. Ademas, la inclinacion de una tobera o preferiblemente de cada tobera es variable. Por lo tanto, el dispositivo de toberas giratorias puede adaptarse a los requerimientos del pozo respectivo sin necesidad de desmontar el dispositivo. En particular, el dispositivo de toberas giratorias puede adaptarse para diferentes tamanos

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de grano del filtro de grava y para diferentes disposiciones, materiales y tamanos de los tubos perforados y no perforados del pozo.

Mas aun, el caracter variable del angulo entre la tobera y el eje longitudinal permite que el medio de rehabilitacion sea eyectado con un angulo deseado. Por lo tanto, la direccion de los impulsos de alta presion producidos por el medio de rehabilitacion en el agua del pozo puede variarse. Por ejemplo, si se detecta una region con una capa particularmente persistente de sedimentos, ambos grupos de toberas pueden ser orientados hacia esta capa. Mas aun, tambien variando la inclinacion de las toberas puede cubrirse un volumen o superficie del pozo mayor o menor durante el mismo perlodo de tiempo. Por lo tanto, el pozo puede limpiarse, desarrollarse o rehabilitarse de manera mas rapida y mas eficiente.

El dispositivo de toberas giratorias puede emplearse para el desarrollo y la rehabilitacion de cualquier tipo de pozo. Aqul, un pozo puede ser una fuente de agua, como por ejemplo de aguas subterraneas. El pozo puede estar dispuesto en direccion horizontal o en direccion vertical con respecto al suelo.

El medio suministrado a las toberas puede ser un medio de rehabilitacion o un medio de desarrollo. Un medio de desarrollo puede ser el mismo medio que el medio de rehabilitacion, como por ejemplo agua. Alternativamente, el medio de rehabilitacion puede ser diferente del medio de desarrollo.

El dispositivo de toberas giratorias comprende un cuerpo, que tambien puede denominarse cuerpo de montaje. Cuando el cuerpo es insertado dentro de la columna de pozo, el eje longitudinal del cuerpo puede estar situado en direccion paralela al eje longitudinal del pozo. En particular, el cuerpo puede ser insertado dentro del tubo con perforaciones dispuesto en el seno de la columna de pozo. La columna de pozo tambien puede denominarse agujero de perforacion y el tubo tambien puede denominarse carcasa. La parte perforada del tubo puede denominarse filtro de pozo.

El cuerpo puede comprender un conducto de alimentacion para dirigir el medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo a las toberas. El medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo pueden ser suministrados con presion a las toberas. Aqul, el medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo pueden ser, por ejemplo, un fluido tal como agua o alternativamente una solucion de productos qulmicos para retirar sedimentos y para romper incrustaciones de agentes qulmicos y bacteriologicos. El medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo pueden ser suministrados desde una fuente de medio situada fuera del pozo. De manera alternativa, el medio de regeneracion o el medio de desarrollo pueden ser agua bombeada desde el pozo por encima del area de trabajo del dispositivo de toberas giratorias.

El primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas pueden comprender, cada uno de ellos, al menos dos toberas. En particular, el primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas pueden comprender, por ejemplo, el mismo numero de toberas o un numero de toberas diferente. En este caso, las toberas del primer grupo pueden estar dispuestas en lugares opuestos entre si. Por ejemplo, formando un angulo de 180° entre si alrededor del cuerpo. Si el primer grupo de toberas comprende un numero n de toberas, entonces estas pueden disponerse a una distancia angular de 360°/n una con respecto a otra. Lo mismo se aplica para el segundo grupo de toberas.

Las toberas tambien pueden denominarse toberas de chorro de pulverization o toberas de alta presion. Aqul, cada tobera puede ser una tuberla o un tubo de area de section transversal variable. Una abertura de la tobera por la que se eyecta el medio de desarrollo o el medio de rehabilitacion puede tener un diametro, por ejemplo, comprendido en el intervalo entre 0,1 mm y 3 mm. En particular, el diametro de la abertura puede ser de 0,5 mm. Las toberas pueden permitir el suministro de un volumen comprendido en el intervalo entre 0,5 y 0,9 litros por minuto. Ademas, las toberas pueden disenarse para promover un flujo turbulento y por lo tanto para permitir la creation de impulsos de alta presion por parte del dispositivo de toberas giratorias.

Las toberas se utilizan para controlar la direccion, la velocidad y la presion del medio de desarrollo o el medio de rehabilitacion. Las toberas del primer grupo de toberas pueden conectarse a un primer cojinete en el cuerpo. Las toberas del segundo grupo de toberas pueden estar conectadas a un segundo cojinete en el cuerpo. El primer cojinete y el segundo cojinete pueden girar alrededor del eje longitudinal del cuerpo. Ademas, un brazo de tobera puede conectar una tobera al cuerpo o al cojinete. Aqul, el brazo de tobera puede estar conectado al cojinete de manera rlgida, mientras que la tobera puede variar su inclinacion con respecto al eje longitudinal.

El primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas pueden girar alrededor del eje longitudinal a una velocidad de rotation de hasta 10.000 revoluciones por minuto. El primer grupo de toberas, es decir, el primer cojinete, esta montado en el cuerpo en un primer nivel o a una primera altura del cuerpo. El segundo grupo de toberas, es decir, el segundo cojinete, esta montado en el cuerpo en un segundo nivel o a una segunda altura del cuerpo. Por lo tanto, el primer grupo y el segundo grupo de toberas estan separados entre si por una primera distancia. La primera distancia puede ser variable y, por ejemplo, puede variar en el intervalo comprendido entre 5 cm y 20 cm.

Al menos una de las toberas y preferiblemente todas las toberas estan montadas en el cuerpo, en el cojinete o en el brazo de tobera de una manera tal que el angulo entre la abertura de la tobera y el eje longitudinal del cuerpo es variable. En otras palabras, el angulo entre un plano perpendicular al eje longitudinal y el chorro de medio de desarrollo o medio de rehabilitacion es variable. En particular, el angulo es variable de manera continua, es decir, sin

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discontinuidades de paso.

El primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas estan dispuestos en un espacio de trabajo en el cuerpo. El espacio de trabajo esta definido entre dos elementos de sellado que pueden, por ejemplo, inflarse cuando el cuerpo es insertado dentro del pozo y los grupos de toberas se llevan hasta la posicion requerida.

De acuerdo con una realizacion de la invencion, el primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas estan montados en el cuerpo de una manera tal que giran en sentidos opuestos. Por ejemplo, el primer grupo de toberas puede girar alrededor del cuerpo en el sentido de las agujas del reloj, mientras que el segundo grupo de toberas puede girar alrededor del cuerpo en sentido contrario a las agujas del reloj (o viceversa). De esta manera, el par de torsion que actua en el cuerpo se reduce o incluso desaparece incluso para velocidades de rotacion de hasta 10.000 revoluciones por minuto. Aqul, la velocidad de rotacion puede depender del diametro del pozo o del diametro del tubo. Cuanto mayor sea el diametro, menor sera la velocidad de rotacion debido a las perdidas por friccion. El caudal de suministro del medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo es independiente del numero de toberas presentes en el dispositivo de toberas giratorias. Cuanto mayor sea la presion, mayor sera el caudal de suministro y por lo tanto mayor sera la velocidad de rotacion.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, el giro de las toberas es accionado por el medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo suministrado a las toberas. Es decir, las toberas estan dispuestas y orientadas en el cuerpo de una manera tal que las toberas empiezan a girar tan pronto como el medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo es suministrado a las toberas a una cierta presion. Esto puede, por ejemplo, ser debido a un efecto de retroceso. Por ejemplo, el efecto de retroceso puede ocurrir si las toberas forman con el tubo un angulo diferente de 90°. El giro de las toberas puede ser provocado y accionado solo por el medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo.

El uso del fluido de desarrollo o el fluido de rehabilitacion suministrado a las toberas como una fuerza de accionamiento puede hacer prescindible la maquina accionada por motor o de manera electrica y por lo tanto puede simplificar el diseno del dispositivo de toberas giratorias. Ademas, puede ayudar a reducir el consumo de energla.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, al menos una tobera es ajustable de una manera tal que la orientacion de la tobera en un plano perpendicular al eje longitudinal del cuerpo es variable. En otras palabras, ademas de la ajustabilidad de la tobera en una direccion vertical, la tobera tambien es ajustable en una direccion horizontal. Por lo tanto, la orientacion de la tobera puede ser ajustable en tres dimensiones. La ajustabilidad de la orientacion de la tobera en el plano perpendicular al eje longitudinal puede mejorar el giro de las toberas producido por el medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, el dispositivo de toberas giratorias esta adaptado para desarrollar y/o rehabilitar pozos proporcionando impulsos de alta presion a traves del medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo dentro del pozo que va a ser desarrollado y/o rehabilitado. Los impulsos de alta presion tambien pueden denominarse ondas de presion pulsantes. Los impulsos de alta presion se proporcionan al agua del pozo a traves de toberas y se propagan a traves de las perforaciones en el tubo hasta dentro del filtro de grava y mas alla hacia adentro del aculfero y posiblemente hacia adentro de la masa de rocas circundante. Mas aun, el dispositivo de toberas giratorias esta adaptado para desarrollar y rehabilitar pozos incluso en areas en las que no estan presentes perforaciones en el tubo del pozo. Esto resulta posible gracias a que los impulsos de alta presion tambien pueden propagarse a traves del tubo sin perforaciones.

Los impulsos de alta presion hacen que los sedimentos y las partlculas se separen de la pared del tubo, del filtro de grava y de la pared de la columna de pozo. Los impulsos de alta presion tambien pueden provocar cavitacion, lo que resultarla util para destruir las bacterias producidas por los asentamientos. La presion con la cual se proporcionan los impulsos de alta presion puede depender del tamano de las salidas de la tobera y de la longitud de la manguera de alta presion. Por ejemplo, la presion puede tener un valor aproximado o ser mayor que 270 bar en las toberas para crear impulsos de alta presion.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, se dispone una junta entre el cuerpo y al menos una de las toberas. Preferiblemente, se dispone una junta entre cada una de las toberas y el cuerpo, respectivamente. La junta hace posible ajustar la orientacion y/o la inclinacion de las toberas. La junta puede disponerse entre una tobera y un brazo de tobera. De manera alternativa, la tobera puede estar conectada de manera rlgida al brazo de tobera y la junta puede estar dispuesta entre el cuerpo y el brazo de tobera.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, la junta es una junta de rotula. La junta de rotula tambien puede denominarse conexion de rotula. Una junta de rotula puede permitir el ajuste de la orientacion de una tobera en tres dimensiones.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, el dispositivo de toberas giratorias comprende adicionalmente un brazo de tobera que esta dispuesto entre el cuerpo y al menos una de las toberas. Aqul, la junta esta dispuesta entre el cuerpo y el brazo de tobera. De manera alternativa, el brazo de tobera esta dispuesto entre el cuerpo y la junta. Pueden utilizarse diferentes longitudes de brazos de tobera para diferentes pozos dependiendo, por ejemplo, del diametro del pozo. En una realizacion preferida, el dispositivo de toberas giratorias comprende

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cuatro toberas y cuatro brazos de tobera. Por ejemplo, el primer grupo de toberas comprende dos toberas conectadas, cada una de ellas, a un brazo de tobera. El segundo grupo de toberas tambien puede comprender dos toberas conectadas, cada una de ellas, a un brazo de tobera. La longitud del brazo de tobera puede seleccionarse de una manera tal que un giro de la tobera este provocado por el medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo. Por ejemplo, la longitud del brazo de tobera puede elegirse de tal manera que las toberas esten separadas de la pared del tubo del pozo por una distancia comprendida en el intervalo entre 20 y 30 mm.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invention, el primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas estan disenados de una manera tal que proporcionan una presion negativa durante el giro alrededor de sus curvas de rotation respectivas. En particular, la presion negativa puede ser proporcionada por el movimiento de giro de las toberas. La presion negativa puede utilizarse de manera ventajosa para extraer hacia adentro del pozo los sedimentos y las partlculas retiradas del tubo perforado o no perforado, el filtro de grava y la pared de la columna del pozo.

Adicionalmente, puede disponerse una bomba por encima de las toberas, es decir, por encima de una region de trabajo del dispositivo de toberas giratorias. La bomba puede extraer las partlculas y los sedimentos retirados y disueltos del area de trabajo mediante succion.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, el primer grupo de toberas comprende una primera tobera y una segunda tobera y el segundo grupo de toberas comprende una tercera tobera y una cuarta tobera. Aqul, la primera tobera esta montada en el cuerpo en un lugar opuesto al de la segunda tobera en un primer plano perpendicular al eje longitudinal y la tercera tobera esta montada en el cuerpo en un lugar opuesto al de la cuarta tobera en un segundo plano perpendicular al eje longitudinal.

En otras palabras, de acuerdo con esta realizacion el dispositivo de toberas giratorias comprende dos pares de toberas. El primer par esta situado en un primer plano, por ejemplo en un primer cojinete. La primera tobera esta ubicada en un lugar opuesto, es decir, a 180° de distancia angular con respecto a la segunda tobera. El segundo par de toberas esta situado en un segundo plano, por ejemplo en un segundo cojinete. La tercera tobera esta ubicada a 180° de distancia angular con respecto a la cuarta tobera.

Tal como se menciono anteriormente, pueden incluirse toberas adicionales en el primer grupo y en el segundo grupo de toberas. Cuantas mas toberas se incluyan en el primer grupo y en el segundo grupo de toberas, mas eficiente sera el accionamiento de las toberas por parte del medio de rehabilitacion o el medio de desarrollo.

De acuerdo con una realizacion adicional de la invencion, la primera distancia entre el primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas es variable. La primera distancia puede variarse de manera continua. Esto puede ayudar mas aun a adaptar el dispositivo de toberas giratorias a los requerimientos del pozo respectivo.

De acuerdo con un segundo aspecto de la invencion, se presenta el uso de un dispositivo de toberas giratorias para el desarrollo y rehabilitacion de pozos tal como el que se ha descrito anteriormente.

De acuerdo con un tercer aspecto de la invencion, se presenta un metodo para fabricar un dispositivo de toberas giratorias tal como el que se ha descrito anteriormente. El metodo comprende los siguientes pasos: dotar a un cuerpo de un eje longitudinal, de manera que el cuerpo este adaptado para ser insertado dentro de una columna de pozo y para suministrar un medio de rehabilitacion o un medio de desarrollo a las toberas; disponer un primer grupo de toberas en el cuerpo; disponer un segundo grupo de toberas en el cuerpo a una primera distancia a lo largo del eje longitudinal con respecto al segundo grupo de toberas; montar al menos una de las toberas en el cuerpo de una manera tal que un angulo entre la tobera y el eje longitudinal sea variable.

Debe apreciarse que las realizaciones de la invencion se describen con referencia a diferentes materias. En particular, algunas realizaciones se describen con referencia a reivindicaciones de tipo metodo mientras que otras realizaciones se describen con referencia a reivindicaciones de tipo aparato. Sin embargo, una persona experta en la tecnica deducira de lo explicado anteriormente y de la description que sigue que, a no ser que se especifique de otro modo, adicionalmente a cualquier combination entre caracterlsticas propias que pertenecen a un tipo de materia tambien se considera como descrita en esta solicitud cualquier combinacion entre caracterlsticas propias relacionadas con las diferentes materias, en particular combinaciones entre caracterlsticas propias de las reivindicaciones de tipo aparato y caracterlsticas propias de las reivindicaciones de tipo metodo. La invencion se describira con mayor detalle a partir de este punto haciendo referencia a ejemplos de realizaciones a los que sin embargo la invencion no esta limitada.

Breve descripcion de los dibujos

La Figura 1 muestra una section transversal de un pozo con un dispositivo de toberas giratorias de acuerdo con una realizacion de la invencion insertado dentro del pozo.

La Figura 2 muestra una seccion transversal de un dispositivo de toberas giratorias de acuerdo con una realizacion de la invencion.

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La Figura 3 muestra diferentes vistas de un cojinete para el dispositivo de toberas giratorias de acuerdo con una realizacion de la invention.

La ilustracion de los dibujos es solamente esquematica. Debe apreciarse que en diferentes figuras se hace referencia a elementos similares o identicos mediante los mismos numeros de referencia.

Descripcion detallada de realizaciones de la invencion

En la Figura 1, se muestra un pozo 3 con un dispositivo 1 de toberas giratorias insertado dentro del pozo 3. El pozo 3 comprende una columna 37 de pozo y un tubo 39 con perforaciones 41. Despues de que se haya perforado la columna 37 de pozo, se inserta el tubo 39 dentro de la columna 37 de pozo y el espacio entre la columna 37 de pozo y la pared externa del tubo 39 se llena con un filtro 43 de grava. El filtro 43 de grava puede estar constituido por grava natural o por grava artificial. De manera adicional o de manera alternativa, el espacio puede llenarse con perlas de vidrio.

El agua subterranea fluye desde el terreno hacia adentro de la columna 37 de pozo. En la columna 37 de pozo, el agua es filtrada por el filtro 43 de grava de tal manera que los sedimentos y las partlculas permanecen parcialmente en la capa del filtro 43 de grava. A continuation, el agua filtrada fluye a traves de las perforaciones 41 en el tubo 39.

Para retirar la capa de sedimentos y partlculas del filtro 43 de grava y de las paredes del tubo 39 y del agujero de perforation, generada durante la construction o el funcionamiento del pozo, se proporciona el dispositivo 1 de toberas giratorias de acuerdo con la invencion. El dispositivo 1 de toberas giratorias puede ser insertado dentro del pozo 3 de una manera tal que un eje longitudinal del dispositivo 1 de toberas giratorias queda situado en direction paralela a un eje longitudinal del tubo 39 o del pozo 3.

El dispositivo 1 de toberas giratorias comprende un cuerpo 5 con un eje 7 longitudinal. Mas aun, comprende un primer grupo 9 de toberas y un segundo grupo 11 de toberas. Cuando se inserta dentro de la columna 37 de pozo, el cuerpo 5 suministra un medio 13 de regeneration a las toberas 23, 25, 27, 29 a traves de un conducto. El suministro del medio de rehabilitation o del medio 13 de desarrollo puede controlarse mediante un dispositivo 35 de control. Mas aun, el medio de rehabilitacion o el medio 13 desarrollo puede ser agua de un pozo o de otra fuente y/o una solution con productos qulmicos para disolver los sedimentos y las partlculas del filtro 43 de grava. El medio de rehabilitacion o el medio 13 desarrollo puede suministrarse a las toberas en forma de pulsos de alta presion que se propagan a traves del agua en el pozo 3 hasta el filtro 43 de grava. La cantidad de medio de rehabilitacion o de medio de desarrollo y la presion y la frecuencia de los pulsos de alta presion puede controlarse mediante el dispositivo 35 de control. La direccion de propagation de los pulsos de alta presion, que tambien pueden denominarse ondas de choque, depende de la inclination y la orientation de las toberas 23, 25, 27, 29.

El primer grupo 9 de toberas esta dispuesto a una primera distancia 15 a lo largo del eje 7 longitudinal con respecto al segundo grupo 11 de toberas. La primera distancia puede ser variable para adaptar el dispositivo de toberas giratorias a los diferentes requerimientos de diferentes pozos 3. En la realizacion mostrada, las toberas 23, 25, 27, 29 son ajustables de una manera tal que el angulo a entre la tobera 23, 25, 27, 29 y el eje 7 longitudinal es variable. El angulo a puede denominarse angulo vertical y puede ser variado de manera continua.

El primer grupo 9 de toberas y el segundo grupo 11 de toberas estan disenados para girar en sentidos opuestos. Tal como se muestra mediante las flechas en la Figura 1, el primer grupo 9 de toberas gira en el sentido de las agujas del reloj alrededor del eje 7 longitudinal, mientras que el segundo grupo 11 de toberas gira en el sentido contrario a las agujas del reloj alrededor del eje 7 longitudinal.

El giro de los grupos 9, 11 de toberas esta provocado o accionado por el medio de rehabilitacion o el medio 13 de desarrollo suministrado a alta presion a las toberas 23, 25, 27, 29. Debido a la rotation en sentido contrario respectivo de los grupos 9, 11 de toberas, se reduce o desaparece un par de torsion que actua sobre los componentes del dispositivo 1 de toberas giratorias.

Las toberas 23, 25, 27, 29 pueden estar montadas en el cuerpo 5 de una manera tal que al menos una y preferiblemente cada una de las toberas 23, 25, 27, 29 tenga una orientacion variable en un plano 17 perpendicular al eje 7 longitudinal del cuerpo 5. Es decir, el angulo horizontal de las toberas 23, 25, 27, 29 puede variarse. En la Figura 1, se muestra el plano 17 por debajo de las toberas 23, 25, 27, 29. Junto con el caracter variable del angulo a vertical, la orientacion de las toberas 23, 25, 27, 29 puede variarse en tres dimensiones. En particular, las toberas 23, 25, 27, 29 pueden estar dispuestas con cualquier angulo y orientacion en el cuerpo 5 siempre que se mantenga un efecto de retroceso por parte del medio 13 de regeneracion eyectado por las toberas 23, 25, 27, 29. La orientacion de las toberas 23, 25, 27, 29 puede controlarse mediante el dispositivo 35 de control o de manera alternativa puede controlarse manualmente.

La eficiencia del dispositivo 1 de toberas giratorias mejora debido a la disposition de dos grupos 9, 11 de toberas a una primera distancia 15 uno de otro. Esta distancia 15 posibilita la limpieza de un mayor volumen del pozo 3 durante un perlodo de tiempo corto. Mas aun, debido al caracter variable de la inclinacion de las toberas 23, 25, 27, 29, el dispositivo 1 de toberas giratorias puede adaptarse a los requerimientos del pozo 3 respectivo sin necesidad de desarmar el dispositivo 1.

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En particular, el dispositivo 1 de toberas giratorias puede estar adaptado para diferentes tamanos de grano del filtro 43 de grava y para diferentes disposiciones y tamanos de los tubos 39. De esta manera, la eficiencia del dispositivo 1 de toberas giratorias puede mejorar en un factor de 10 en comparacion con dispositivos conocidos. La separacion y la retirada de sedimentos, y en particular de sedimentos de bio-pellculas, ocre de hierro, manganeso, y/o fango y arena, puede llevarse a cabo de manera mas eficiente con el dispositivo 1 de toberas giratorias de acuerdo con la invencion. Mas aun, el proceso de desarrollar nuevos pozos 3 o de rehabilitar pozos 3 existentes puede ser mas eficiente debido a que con el dispositivo 1 de toberas giratorias pueden retirarse mayores cantidades de arena y residuos de perforacion en un tiempo menor. Esto es debido al hecho de que la primera distancia 15 entre los grupos 9, 11 de toberas y el angulo de impacto de los pulsos de alta presion en el tubo 39 y en el filtro 43 de grava pueden variarse y adaptarse tal como resulte necesario.

La posibilidad de variar la inclinacion y la orientacion de las toberas 23, 25, 27, 29 puede ser proporcionada por una junta 19. La junta puede estar disenada como una junta de rotula y puede estar dispuesta entre el cuerpo 5 y los brazos 21 de tobera en los cuales estan fijadas de manera rlgida las toberas 23, 25, 27, 29 tal como se muestra en la Figura 1. De manera alternativa, la junta 19 puede estar dispuesta entre el brazo 21 de tobera y la tobera 23, 25, 27, 29. No es as! como se muestra en las Figuras.

Mas aun, los cojinetes 31, 33 estan dispuestos entre los brazos 21 de tobera y el cuerpo 5. Los cojinetes 31, 33 estan adaptados para girar alrededor del eje 7 longitudinal. Los brazos 21 de tobera pueden estar montados directamente en los cojinetes 31, 33 o a traves de las juntas 19 tal como se menciono anteriormente. Aqul, la primera tobera 23 y la segunda tobera 25 estan montadas en un primer cojinete 31 en lados opuestos, es decir, a una distancia angular de 180° entre si. Mas aun, la tercera tobera 27 y la cuarta tobera 29 estan montadas en el segundo cojinete 33 en lados opuestos.

El dispositivo 1 de toberas giratorias puede comprender adicionalmente al menos un centralizador 45. En la realizacion mostrada en la Figura 1, dos centralizadores 45 estan dispuestos en la vecindad de las toberas 25. En particular, un primer centralizador 45 esta ubicado por encima del primer cojinete 31 y un segundo centralizador 45 esta ubicado por debajo del segundo cojinete 33. Los centralizadores 45 pueden estar disenados por ejemplo como marcos metalicos o como un cuerpo solido.

Aqul, los centralizadores 45 pueden tener un diametro que sea ligeramente mas pequeno que el diametro interno del tubo 39 y que sea ligeramente mayor que la maxima extension de las toberas 23, 25, 27, 29 en un plano 17 perpendicular al eje 7 longitudinal.

Los centralizadores 45 garantizan que las toberas 23, 25, 27, 29 estan protegidas evitandose que entren en contacto con el tubo 39. Por lo tanto, los centralizadores 45 cumplen una funcion protectora. Mas aun, las toberas 23, 25, 27, 29 ayudan a mantener siempre la misma distancia entre las toberas 23, 25, 27, 29 y el tubo 39 o filtro de pozo.

La Figura 2 se muestra una realizacion alternativa del dispositivo 1 de toberas giratorias. En la Figura 2 los brazos 21 de tobera estan montados directamente en los cojinetes 31, 33; es decir, sin utilizar juntas 19. El diseno de estos cojinetes se muestra con detalle en la Figura 3.

En la Figura 3, se muestran diferentes vistas en perspectiva de los cojinetes 31, 33. La Figura 3A muestra una vista superior del cojinete 31, 33. La Figura 3B muestra una vista lateral del cojinete 31, 33. La Figura 3C muestra una seccion transversal del cojinete 31, 33. Mas aun, la Figura 3D muestra una vista en perspectiva del cojinete 31, 33. En las Figuras 3A a 3D puede verse que el cojinete 31, 33 esta dotado de una ranura para ajustar la inclinacion y la orientacion de los brazos 21 de tobera y por lo tanto de las toberas 23, 25, 27, 29.

Debe apreciarse que los terminos “comprende”, “incluye”, etc., no excluyen otros elementos o pasos y que la preposicion “un” no excluye una pluralidad. Ademas, pueden combinarse elementos descritos en relacion con diferentes realizaciones. Tambien deberla apreciarse que los numeros de referencia en las reivindicaciones no deben interpretarse como limitantes del alcance de las reivindicaciones.

5

10

15

20

25

Listado de numeros de referenda

I dispositivo de toberas giratorias

3 pozo

5 cuerpo

7 eje longitudinal

9 primer grupo de toberas

II segundo grupo de toberas

13 medio de rehabilitacion o medio desarrollo

15 primera distancia

17 plano perpendicular al eje longitudinal

19 junta

21 brazo de tobera

23 primera tobera

25 segunda tobera

27 tercera tobera

29 cuarta tobera

31 primer cojinete

33 segundo cojinete

35 dispositivo de control

37 columna de pozo

39 tubo

41 perforaciones

43 filtro de grava

45 centralizadores

a angulo entre la tobera y el eje longitudinal

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

45

REIVINDICACIONES

1. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias para el desarrollo o la rehabilitacion de pozos (3), donde el dispositivo (1) de toberas giratorias comprende

un cuerpo (5) con un eje (7) longitudinal;

un primer grupo (9) de toberas (23, 25);

un segundo grupo (11) de toberas (27, 29);

donde el cuerpo (5) esta adaptado para ser insertado dentro de un pozo y para suministrar un medio (13) de regeneracion a las toberas (23, 25, 27, 29);

donde el primer grupo (9) de toberas (23, 25) esta ubicado a una primera distancia (15) a lo largo del eje (7) longitudinal con respecto al segundo grupo (11) de toberas (27, 29);

donde al menos una tobera (23, 25, 27, 29) es ajustable de una manera tal que el angulo entre la tobera (23, 25, 27, 29) y el eje (7) longitudinal es variable,

donde el primer grupo (9) de toberas (23, 25) comprende una primera tobera (23) y una segunda tobera (25);

donde el segundo grupo (11) de toberas (27, 29) comprende una tercera tobera (27) y una cuarta tobera (29);

donde la primera tobera (23) esta montada en el cuerpo (5) en un lugar opuesto al de la segunda tobera (25) en un primer plano perpendicular al eje (7) longitudinal;

donde la tercera tobera (27) esta montada en el cuerpo (5) en un lugar opuesto al de la cuarta tobera (29) en un segundo plano perpendicular al eje (7) longitudinal; y

donde la primera distancia entre el primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas es variable.
2. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias segun la reivindicacion 1, donde el primer grupo (9) de toberas (23, 25) y el segundo grupo (11) de toberas (27, 29) estan montados en el cuerpo (5) de una manera tal que giran en sentidos opuestos.
3. - Un dispositivo 1 de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, donde un giro de las toberas (23, 25, 27, 29) esta accionado por el medio de rehabilitacion o el medio (13) de desarrollo suministrado a las toberas.
4. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, donde al menos una tobera (23, 25, 27, 29) es ajustable de una manera tal que la orientacion de la tobera (23, 25, 27, 29) en un plano (17) perpendicular al eje (7) longitudinal del cuerpo (5) es variable.
5. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, donde el dispositivo (1) de toberas giratorias esta adaptado para desarrollar y/o rehabilitar pozos (3) mediante el suministro de impulsos de alta presion a traves del medio de rehabilitacion o el medio (13) de desarrollo.
6. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, donde una junta (19) esta dispuesta entre el cuerpo (5) y al menos una de las toberas (23, 25, 27, 29).
7. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias segun la reivindicacion 6, donde la junta (1) es una junta de rotula.
8. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, que comprende adicionalmente

un brazo (21) de tobera que esta ubicado entre el cuerpo (5) y al menos una de las toberas (23, 25, 27, 29); donde la junta (19) esta ubicada entre el cuerpo (5) y el brazo (21) de tobera.
9. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, donde el primer grupo (9) de toberas (23, 25) y el segundo grupo (11) de toberas (27, 29) estan disenados de una manera tal que proporcionan una presion negativa durante el giro alrededor de sus curvas de rotacion respectivas.
10. - Un dispositivo (1) de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende adicionalmente

un dispositivo (25) de control;

donde el dispositivo (25) de control esta adaptado para ajustar el angulo (a) entre la tobera (23, 25, 27, 29) y el eje

(7) longitudinal.
11. - El uso de un dispositivo (1) de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10 para el desarrollo y la rehabilitacion de pozos (3).
12. - Un metodo para fabricar un dispositivo (1) de toberas giratorias segun una cualquiera de las reivindicaciones 1 a

5 10, donde el metodo comprende

Dotar a un cuerpo (5) de un eje (7) longitudinal, donde el cuerpo (5) esta adaptado para ser insertado dentro de un pozo y para suministrar un medio de rehabilitacion o un medio (13) de desarrollo a las toberas (23, 25, 27, 29);

Disponer un primer grupo (9) de toberas (23, 25) en el cuerpo (5);

Disponer un segundo grupo (11) de toberas (27, 29) en el cuerpo (5) a una primera distancia (15) a lo largo del eje 10 (7) longitudinal con respecto al primer grupo (9) de toberas (23, 25);

Montar al menos una de las toberas (23, 25, 27, 29) en el cuerpo (5) de una manera tal que un angulo (a) entre la tobera (23, 25, 27, 29) y el eje (7) longitudinal sea variable;

donde el primer grupo (9) de toberas (23, 25) comprende una primera tobera (23) y una segunda tobera (25);

donde el segundo grupo (11) de toberas (27, 29) comprende una tercera tobera (27) y una cuarta tobera (29);

15 donde la primera tobera (23) esta montada en el cuerpo (5) en un lugar opuesto al de la segunda tobera (25) en un primer plano perpendicular al eje (7) longitudinal;

donde la tercera tobera (27) esta montada en el cuerpo (5) en un lugar opuesto al de la cuarta tobera (29) en un segundo plano perpendicular al eje (7) longitudinal; y

donde la primera distancia entre el primer grupo de toberas y el segundo grupo de toberas es variable.

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