ES2710536T3 - Combinación de una cabeza de pozo submarino, una pluralidad de sartas de carcasa y un acoplamiento de carcasa modificado - Google Patents
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Abstract
En combinación, una cabeza de pozo submarino (316), una pluralidad de sartas de la carcasa (312) y un acoplamiento de la carcasa modificado (136) que aloja una válvula de alivio de presión, la cabeza de pozo submarino (316) se puede conectar por medio de un conducto submarino (314) a una estación de trabajo flotante (306), la cabeza de pozo submarino está conectada a dicha pluralidad de sartas de la carcasa (312) para estar situada en un orificio de sondeo (318) por debajo de la cabeza de pozo submarino y que define por lo menos una anillo de la carcasa entre los mismos, en el que el acoplamiento de la carcasa modificado se encuentra dentro de por lo menos una de la pluralidad de sartas de la carcasa (312); el acoplamiento de la carcasa modificado que tiene una pared lateral (134) que tiene paredes laterales interiores y exteriores (138, 140) que definen un interior y un exterior del acoplamiento (136), y en el que la válvula de alivio de presión tiene un cuerpo de la válvula alojado en la pared lateral (134) de dicho acoplamiento de la carcasa modificado (136) de manera tal que no se cree ninguna protuberancia en el diámetro exterior de la sarta de la carcasa (312) en el que se encuentra el acoplamiento de la carcasa modificado (136), en el que el acoplamiento de la carcasa modificado (136) tiene una abertura roscada proporcionada en la pared lateral (134), y el cuerpo de la válvula está roscado dentro de dicha abertura roscada, y en el que la válvula de alivio de presión tiene un orificio pasante (142) con aberturas de extremo opuestas (144, 146), el orificio pasante (142) se comunica con el interior del acoplamiento de la carcasa modificado (136) en un abertura de extremo (146) del mismo y con un área que rodea el acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo opuesta del mismo (144), en el que el orificio pasante (142) incluye un asiento de bola (152) adyacente a una abertura de extremo del mismo que recibe una bola de sellado (150), y donde la bola es empujada en la dirección del asiento de bola por un elemento tensor (148) situado dentro del orificio pasante que ejerce una determinada cantidad de tensión en la bola (150); y en el que la bola (150) está expuesta a la presión anular atrapada entre longitudes sucesivas de la carcasa del pozo (312) situado en el orificio de sondeo del pozo (318) y en el que la cantidad de tensión ejercida sobre la bola por el elemento tensor (148) se selecciona para permitir que la bola se mueva fuera del asiento de bola (152) y para liberar de ese modo la presión anular atrapada entre las sartas de la carcasa seleccionados una vez que se alcanza una presión del anillo predeterminada.
Description
DESCRIPCION
Combinacion de una cabeza de pozo submarino, una pluralidad de sartas de carcasa y un acoplamiento de carcasa modificado
Campo tecnico
Por lo general, la presente invencion se refiere a la prevencion de danos a pozos de petroleo y gas, y, mas en concreto, a la prevencion de danos en la carcasa del pozo por la acumulacion cntica de presion anular.
Descripcion de la tecnica anterior
La ffsica de la acumulacion de presion anular (APB, por su sigla en ingles) y las cargas asociadas ejercidas sobre la carcasa del pozo y las sartas de tubenas se han experimentado desde las primeras terminaciones de sarta multiple. APB ha llamado la atencion de los ingenieros de perforacion y terminacion en los ultimos anos. En la terminacion de pozos modernos, todos los factores que contribuyen a la APB se han llevado al extremo, en especial en pozos de aguas profundas.
La APB se puede entender mejor con referencia a una instalacion de cabeza de pozo submarino. En los pozos de petroleo y gas no es raro que una seccion de la formacion se deba aislar del resto del pozo. Esto se consigue de manera tfpica al traer la parte superior de la columna de cemento de la sarta posterior en el interior del anillo por encima de la zapata de la carcasa anterior. Si bien esto afsla la formacion, al juntar el cemento en el interior de la zapata de la carcasa se bloquea eficazmente la valvula de seguridad proporcionada por el gradiente de fractura de la naturaleza. En lugar de una perdida en la zapata, cualquier acumulacion de presion se ejerce sobre la carcasa, a menos que se pueda purgar hacia fuera en la superficie. La mayona de los pozos terrestres y muchos pozos de plataformas en alta mar estan equipados con cabezas de pozo que dan acceso a cada anillo de la carcasa y un incremento de la presion observado se puede purgar con rapidez. De manera desafortunada, la mayona de las instalaciones de cabeza de pozo submarino no tienen acceso a cada anillo de la carcasa y, a menudo se crea un anillo sellado. Debido a que el anillo esta sellado, la presion interna puede incrementar de manera significativa en reaccion a un incremento de la temperatura del orificio del pozo.
La mayona de las sartas de la carcasa y fluidos desplazados se instalan a temperaturas casi estaticas. En el fondo del mar, la temperatura es de aproximadamente 1,1°C (34°F). Los fluidos de produccion se extraen de formaciones "calientes" que disipan y calientan los fluidos desplazados a medida que el fluido de produccion es atrafdo hacia la superficie. Cuando el fluido desplazado se calienta, se expande y puede dar como resultado un incremento de presion sustancial. Esta condicion esta comunmente presente en todos los pozos de produccion, pero es mas evidente en pozos de aguas profundas. Los pozos de aguas profundas son propensos a ser vulnerables a la APB debido a la temperatura fna del fluido desplazado, en contraste a la temperatura elevada del fluido de produccion durante la produccion. Ademas, las cabezas de pozo submarino no proporcionan acceso a todo el anillo y cualquier incremento de presion en un anillo sellado no se puede purgar hacia fuera. Algunas veces la presion puede llegar a ser tan grande como para colapsar la sarta interna o incluso romper la sarta externa, lo cual de ese modo destruye el pozo.
Una solucion anterior al problema de la APB fue tomar una articulacion en la sarta de la carcasa exterior y moler una seccion fuera con el fin de crear una pared relativamente delgada. Sin embargo, fue muy diffcil determinar la presion a la que la pared molida fallana o estallana. Esto podna crear una situacion en la que una pared excesivamente debilitada estalle durante una prueba de presion del pozo. En otros casos, la pared molida podna ser demasiado fuerte, lo cual provocana que la sarta interior colapse antes de que estalle la sarta exterior.
En la Patente de los Estados Unidos Num. 6.675.898, cedida al cesionario de la presente invencion, se demostro un diseno alternativo que comprendfa un acoplamiento de la carcasa modificado para incluir por lo menos un receptaculo para el alojamiento de un montaje de "disco de ruptura" modular. El montaje de disco de ruptura fue disenado para fallar a una presion predeterminada y se compenso por la temperatura. El disco fue disenado para fallar de manera intencional cuando la presion anular atrapada amenazaba la integridad de cualquiera de la carcasa interior o exterior. El diseno tambien permitio que el montaje de disco de ruptura se instalara en la ubicacion o antes del envfo de la tubena.
A pesar de las ventajas que ofrece el diseno de disco de ruptura mejorado, continua existiendo la necesidad de mejoras adicionales en los sistemas automaticos de alivio de presion del tipo bajo consideracion.
La Patente US 2005/189107 A1 describe un aparato para el alivio de la presion del fluido anular entre sartas de la carcasa anidadas. El aparato conocido incluye un collar de alivio de presion formado por un alojamiento cilmdrico y un conjunto de conexiones de extremo dispuestas en lados opuestos del alojamiento cilmdrico. Las conexiones de extremo unen secciones adyacentes de sarta de la carcasa del mismo diametro. Una pluralidad de cuchillas centralizadoras igualmente espaciadas esta fijada a la superficie exterior del alojamiento cilmdrico. Cada cuchilla centralizadora esta equipada con un mecanismo de alivio de presion, que abre el paso de fluido desde un anillo exterior entre sartas de la carcasa adyacentes a un anillo interior entre diferentes sartas de la carcasa adyacentes y tambien evita el reflujo de fluido.
Descripcion de la invencion
Por lo tanto, un objeto de la presente invencion es proporcionar en combinacion, una cabeza de pozo submarino, una pluralidad de sartas de la carcasa y un acoplamiento de la carcasa modificado que aloja una valvula de alivio de presion de acuerdo con lo reivindicado en la reivindicacion 1.
Las formas de realizacion ventajosas del mismo se reivindican en las reivindicaciones 2 a 6.
El acoplamiento de la carcasa modificado con una funcion de alivio de presion mantiene una presion interna suficiente para permitir una prueba de presion de la carcasa pero que se liberara de manera fiable cuando la presion alcanza un nivel predeterminado.
El acoplamiento de la carcasa modificados se libera a una presion menor que la presion de colapso de la sarta interior y menor que la presion de rotura de la sarta exterior.
El acoplamiento de la carcasa modificado es relativamente economico de fabricar, facil de instalar, y es fiable en un intervalo fijo relativamente estrecho de presiones.
El acoplamiento de la carcasa modificado se utiliza en una sarta de la carcasa del tipo utilizado en un pozo en alta mar tiene una cabeza de pozo submarino conectado por un conducto submarino a una estacion de trabajo flotante, donde la cabeza de pozo submarino esta conectada a una pluralidad de sartas de la carcasa situadas en un orificio de sondeo por debajo de la cabeza de pozo submarino y que define por lo menos un anillo de la carcasa entre los mismos. El acoplamiento de la carcasa modificado aloja una valvula de alivio de presion para el alivio de la presion anular entre sartas de la carcasa por lo menos seleccionadas bajo condiciones de acumulacion de presion predeterminadas. El acoplamiento de la carcasa modificado tiene paredes laterales que definen un interior y un exterior del acoplamiento. El alojamiento de receptaculo tambien incluye un orificio pasante con aberturas de extremo opuestas, el orificio pasante se comunica con el interior del acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo del mismo y con un area que rodea el acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo opuesta del mismo.
El orificio pasante incluye un asiento de bola adyacente a una abertura de extremo del mismo que recibe una bola de sellado, y en el que la bola es empujada en la direccion del asiento de bola por un elemento tensor situado dentro del orificio pasante que ejerce una determinada cantidad de tension en la bola. La bola esta expuesta a la presion anular atrapada entre longitudes sucesivas de la carcasa del pozo situada en el orificio de sondeo del pozo. El orificio pasante esta dispuesto para comunicarse con el interior del acoplamiento de la carcasa modificado por un puerto proporcionado en una pared lateral del acoplamiento de la carcasa modificado. La cantidad de tension ejercida sobre la bola por el elemento tensor se selecciona para permitir que la bola se mueva fuera del asiento de bola y para de ese modo liberar la presion anular atrapada entre las sartas de la carcasa seleccionadas una vez que se alcanza una presion del anillo predeterminada.
El elemento tensor utilizado en la valvula de alivio de presion se puede seleccionar de manera conveniente del grupo que consiste en resortes helicoidales, arandelas, arandelas de resorte Belleville y combinaciones de los mismos. El asiento de bola se puede proporcionar en cualquier extremo del orificio pasante, por lo que la valvula de alivio de presion se puede configurar para funcionar en cualquiera de las dos direcciones, dependiendo de cual asiento de bola recibe una bola de sellado. En otras palabras, el receptaculo de la carcasa modificada puede estar configurado para aceptar los dos tipos de cuerpos de valvula de presion interna y externa.
Para evitar danos en pozos de petroleo y gas en alta mar debido a la presion anular atrapada entre las longitudes sucesivas de la carcasa del pozo, el acoplamiento de la carcasa modificado, de acuerdo con lo descrito con anterioridad, se podna instalar dentro de por lo menos una sarta de la carcasa seleccionada y esta provisto de la valvula de alivio de presion descrita con anterioridad. El orificio pasante de la valvula de alivio de presion se comunica con el interior del acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo del mismo y con un area que rodea el acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo opuesta del mismo. El orificio pasante esta provisto con el asiento de bola y la bola de sellado de acuerdo con lo descrito con anterioridad. La bola esta expuesta a la presion anular atrapada entre longitudes sucesivas de la carcasa del pozo situada en el orificio de sondeo del pozo. Al seleccionar de manera adecuada la cantidad de tension que el elemento tensor ejerce sobre la bola de sellado, la bola se puede permitir mover fuera del asiento de bola para liberar de este modo la presion anular atrapada entre las sartas de la carcasa seleccionadas una vez que se alcanza una presion del anillo predeterminada. La presion a la que se abre la valvula de alivio de presion es especificada por el usuario, y se compensa por la temperatura. La valvula se abre cuando la presion anular atrapada amenaza la integridad de cualquiera de la carcasa interior o exterior.
Otros objetos, caractensticas y ventajas seran evidentes en la descripcion escrita que sigue a continuacion.
Breve descripcion de los dibujos
La Figura 1 es una vista lateral, en seccion transversal, en parte esquematica de un sub de alivio de presion automatico que no forma parte de la invencion configurado para liberar la presion interna.
La Figura 2 es una vista similar a la Figura 1, pero que muestra el sub configurado para la liberacion de presion externa.
La Figura 3 es una vista simplificada de una configuracion del pozo de ejemplo del tipo que podna utilizar el sistema automatico de alivio de presion de la invencion.
La Figura 4 es una vista de varias configuraciones de alivio de presion automatico posibles.
La Figura 5 es una vista simplificada de una plataforma de perforacion de pozos en alta mar.
La Figura 6 es una vista en seccion transversal de una valvula de alivio de presion preferida de la invencion, la valvula de alivio esta incorporada en un acoplamiento de la carcasa modificado.
La Figura 6A es una vista superior de la valvula de la Figura 6.
La Figura 7 es una vista similar a la Figura 6, pero con el asiento de bola y la bola en posiciones invertidas.
La Figura 7A es una vista superior de la valvula de la Figura 7.
Descripcion de la forma de realizacion preferida
En primer lugar con respecto a la Figura 3, se muestra una vista simplificada de una plataforma de perforacion de pozos en alta mar tfpica. La torre de perforacion 302 esta colocada en la parte superior de la cubierta 304. La cubierta 304 esta soportada por una estacion de trabajo flotante 306. De manera tfpica, en la cubierta 304 se encuentra una bomba 308 y un aparato de elevacion 310 situado debajo de la torre de perforacion 302. La carcasa 312 esta suspendida de la cubierta 304 y pasa a traves del conducto submarino 314, la instalacion de cabeza de pozo submarino 316 y hacia el orificio de sondeo 318. La instalacion de cabeza de pozo submarino 316 descansa sobre el fondo del mar 320.
Como sera familiar para aquellos con experiencia en las tecnicas relevantes, de manera tfpica se utiliza un taladro rotatorio para perforar a traves de formaciones subterraneas de la tierra para formar el orificio de sondeo 318. A medida que el taladro rotatorio se abre paso por la tierra, un fluido de perforacion, conocido en la industria como un "lodo", se hace circular a traves del orificio de sondeo 318. El lodo por lo general es bombeado desde la superficie a traves del interior de la tubena de perforacion. Al bombear continuamente el fluido de perforacion a traves de la tubena de perforacion, el fluido de perforacion se puede hacer circular por la parte inferior de la tubena de perforacion y de vuelta hasta la superficie del pozo a traves del espacio anular entre la pared del orificio de sondeo 318 y la tubena de perforacion. El lodo se utiliza para ayudar a lubricar y enfriar la broca y facilita la eliminacion de los recortes a medida que se perfora el orificio de sondeo 318. Tambien, la presion hidrostatica creada por la columna de lodo en el orificio impide los escapes que de otro modo ocurren debido a las altas presiones encontradas en el orificio del pozo. Para evitar un escape provocado por la alta presion, el peso pesado se pone en el lodo por lo que el lodo tiene una presion hidrostatica mayor que cualquier presion prevista en la perforacion.
Los diferentes tipos de lodo deben ser utilizados a diferentes profundidades, dado que cuanto mas profundo se encuentra el orificio de sondeo 318, mayor sera la presion. Por ejemplo, la presion a 2.500 pies es mucho mayor que la presion a 1.000 pies. El lodo utilizado a 1.000 pies no sena lo suficientemente pesado como para utilizar a una profundidad de 2.500 pies y se producina un escape. En pozos submarinos la presion a profundidades profundas es tremenda. En consecuencia, el peso del lodo en las profundidades extremas debe ser en particular pesado para contrarrestar la alta presion en el orificio de sondeo 318. El problema con el uso de un lodo en particular pesado es que si la presion hidrostatica del lodo es demasiado pesada, a continuacion, el lodo comenzara a invadir o filtrarse en la formacion, lo cual creana una perdida de la circulacion del lodo. Debido a esto, no se puede utilizar el mismo peso de lodo a 1.000 pies que el que se ha de utilizar a 2.500 pies. Por esta razon, por lo general, no es posible colocar una sola sarta de la carcasa hasta la profundidad final deseada del orificio de sondeo 318. El peso del lodo necesario para alcanzar la gran profundidad sena demasiado grande.
Para permitir el uso de diferentes tipos de lodo, se emplean diferentes sartas de la carcasa para eliminar el amplio gradiente de presion encontrado en el orificio de sondeo 318. Para empezar, el orificio de sondeo 318 se perfora a una profundidad donde se requiere un lodo mas pesado, por ejemplo, alrededor de 1000 pies. Cuando esto sucede, una sarta de la carcasa se inserta en el orificio de sondeo 318. Una pasta de cemento se bombea en la carcasa y un tapon de fluido, tal como lodo de perforacion o agua, se bombea detras de la pasta de cemento con el fin de forzar el cemento arriba hacia el anillo entre el exterior de la carcasa y el orificio de sondeo 318. De manera tfpica, los cementos hidraulicos, en particular cementos Portland, se utilizan para cimentar la carcasa del pozo dentro del orificio de sondeo 318. La pasta de cemento se deja fraguar y endurecer para sostener la carcasa en su lugar. El cemento tambien proporciona aislamiento zonal de las formaciones del subsuelo y ayuda a prevenir el desprendimiento o la erosion del orificio de sondeo 318.
Despues de que fragua la primera carcasa, la perforacion continua hasta que el orificio de sondeo 318 se perfora de nuevo a una profundidad donde se requiere un lodo mas pesado y el lodo mas pesado requerido comenzana invadir y filtrarse en la formacion. Una vez mas, una sarta de la carcasa se inserta en el orificio de sondeo 318, por ejemplo,
a aproximadamente 2500 pies, y se permite que una pasta de cemento se fije y endurezca para sostener la carcasa en su lugar, asf como tambien proporcionar aislamiento zonal de las formaciones del subsuelo, y ayudar a prevenir el desprendimiento o la erosion de la orificio de sondeo 318.
Otra razon por la que se pueden utilizar multiples sartas de la carcasa en un orificio de sondeo es para aislar una seccion de la formacion del resto del pozo. Para lograr esto, el orificio de sondeo 318 se perfora a traves de una formacion o seccion de la formacion que necesita ser aislada y una sarta de la carcasa se fija al juntar la parte superior de la columna de cemento de la sarta posterior en el interior del anillo por encima de la zapata de la carcasa anterior para aislar esa formacion. Puede que esto se tenga hacer un numero de veces, dependiendo del numero de formaciones a ser aisladas. Al traer el cemento en el interior del anillo por encima de la zapata de la carcasa anterior, el gradiente de fractura de la zapata queda bloqueado. Debido a la zapata de la carcasa bloqueada, se impide que la presion se escape fuera en la zapata y cualquier acumulacion de presion se ejerce sobre la carcasa. Algunas veces, esta acumulacion de presion excesiva se puede purgar en la superficie o se puede colocar un dispositivo de prevencion de escapes (BOP, por su sigla en ingles) en el anillo.
Sin embargo, una cabeza de pozo submarino de manera tfpica tiene un alojamiento exterior asegurado al fondo del mar y un alojamiento de cabeza de pozo interior recibido dentro del alojamiento de cabeza de pozo exterior. Durante la terminacion de un pozo en alta mar, la carcasa y los colgadores de tubena se bajan a posiciones soportadas dentro del alojamiento de cabeza de pozo a traves de una pila de BOP instalada encima del alojamiento. Despues de la terminacion del pozo, la pila de BOP se sustituye por un arbol de Navidad que tiene valvulas adecuadas para el control de la produccion de fluidos de pozo. El colgador de la carcasa esta sellado con respecto al diametro interior del alojamiento y el colgador de tubena esta sellado con respecto al colgador de la carcasa o el orificio del alojamiento, con el fin de formar eficazmente una barrera de fluido en el anillo entre las sartas de la carcasa y de la tubena y el orificio del alojamiento por encima del colgador de tubena. Despues de que el colgador de la carcasa esta posicionado y sellado, un sello de anillo de la carcasa se instala para el control de presion. Si el sello esta en una cabeza de pozo de la superficie, a menudo el sello puede tener un puerto que se comunica con el anillo de la carcasa. Sin embargo, en un alojamiento de cabeza de pozo submarino, hay un alojamiento de baja presion de gran diametro y un alojamiento de alta presion de diametro mas pequeno. Debido a la alta presion, el alojamiento de alta presion debe estar libre de cualquier puerto para la seguridad. Una vez que el alojamiento de alta presion esta cerrado, no hay modo de tener un orificio debajo del colgador de la carcasa para propositos de prevencion de escapes. Solo hay miembros anulares solidos con ningun medio para aliviar la acumulacion de presion excesiva.
La presente invencion se refiere a mejoras en los sistemas APRS del tipo utilizado para evitar los problemas descritos con anterioridad provocados la por APB. La mitigacion de APB por el uso de APRS es una tarea de diseno espedfica de pozos. El ejemplo de configuracion de un pozo que se muestra en la Figura 3 se utiliza para ilustrar los diversos parametros de diseno para un pozo particular en consideracion. Las clasificaciones de la carcasa se proporcionan en la Tabla 1. El pozo es una terminacion submarina y la configuracion de cabeza de pozo permite el acceso solamente al anillo de la tubena x carcasa ("A") (vease la Figura 3). Si bien se muestran las tapas de cemento de 13-3/8" y 9-7/8" (TOC) por debajo de las zapatas de la carcasa anteriores, es posible que esas zapatas puedan quedar selladas debido a la canalizacion del cemento por encima del TOC previsto o debido a la sedimentacion de barita y la formacion de un tapon.
Tabla 1 - Clasificacion de Carcasas para Pozo de Ejemplo
Si la APB en el anillo 13-3/8" x 20" o C se determina que es una preocupacion, principalmente debido a una alta carga de colapso en la carcasa de 13-3/8", entonces la presion se puede aliviar por el uso de un APRS que se ventila hacia fuera en cualquiera de las sartas de 20" o 16" o un APRS que actua hacia el interior en la carcasa 13-3/8" (vease la Figura 4).
Un APRS que actua hacia el exterior protege la carcasa 13-3/8" por medio de la ventilacion del exceso de presion en la direccion de escape. Por lo tanto, el dispositivo APRS debe estar especificado para liberar la presion antes de que se supere la resistencia al colapso de la sarta interior. Idealmente, la presion nominal del dispositivo APRS se especifica para exceder la presion de rendimiento interno mmimo de la carcasa exterior (MIYP, por su sigla en ingles), de manera tal que no interfiera con el proceso normal de diseno de la carcasa, pero que tambien sea menor que la clasificacion de ruptura mecanica de la tubena.
Una segunda manera de proteger la carcasa 13-3/8" del colapso mecanico es incluir un APRS que actua hacia el interior dentro de la sarta 13-3/8". Una carcasa 13-3/8" colapsada podna colocar una carga de choque no uniforme en la carcasa de produccion, que posiblemente propague el fallo a las sartas interiores. En lugar de arriesgarse a este escenario de fallo catastrofico, un dispositivo ApRS que actua hacia adentro podna proporcionar un medio para igualar la presion de colapso diferencial a traves del 13-3/8" antes de alcanzar el umbral de colapso mecanico.
Con respecto ahora a las Figuras 1 y 2, se muestra una explicacion simplificada, en parte esquematica de un sistema APRS mejorado que no es parte de la invencion. El sistema incluye un acoplamiento de la carcasa modificado, designado por lo general como 100 en la Figura 1. El acoplamiento de la carcasa estana disenado para ser utilizado dentro de una sarta de la carcasa situada en un orificio de sondeo por debajo de la cabeza de pozo submarino. De acuerdo con lo explicado con respecto a la Figura 3, la cabeza de pozo submarino estana conectada por medio de un conducto submarino a una estacion de trabajo flotante. De manera tfpica la cabeza de pozo submarino estana conectada a una pluralidad de sartas de la carcasa situadas en el orificio de sondeo por debajo de la cabeza de pozo submarino y que define por lo menos un anillo de la carcasa entre los mismos.
De acuerdo con lo mostrado en la Figura 1, el acoplamiento de la carcasa modificado 100 tiene por lo menos un alojamiento de receptaculo 102 para el alojamiento de un rasgo de alivio de presion, tal como una valvula de alivio de presion. El acoplamiento de la carcasa modificado 100 tiene paredes laterales 104 que definen un interior 106 y un exterior 108 y aberturas de extremo opuestas 110, 112 del acoplamiento. Los extremos opuestos del acoplamiento modificado estanan roscados de manera adecuada para permitir que el acoplamiento de la carcasa modificado sea integrado en la sarta de la carcasa del pozo.
De acuerdo con lo que se puede observar en la Figura 1, el alojamiento de receptaculo 102 incluye un orificio pasante 114 con aberturas de extremo opuestas 116, 118. El orificio pasante 114 del alojamiento de receptaculo se comunica con el interior 106 del acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo 116 del mismo y con un area que rodea el acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo opuesta 118 del mismo. En el ejemplo mostrado, el orificio pasante 114 se comunica con el interior del acoplamiento de la carcasa por medio de un puerto 120 proporcionado en la pared lateral 104 del acoplamiento de la carcasa modificado.
La valvula de alivio de presion particular, que constituye una parte del dispositivo APRS que se muestra en las Figuras 1 y 2 esta compuesta por un resorte helicoidal 122 y una bola de sellado 124. El orificio pasante 114 del alojamiento de receptaculo 102 incluye un asiento de bola 126 adyacente a una abertura de extremo del mismo que recibe la bola de sellado 124 para establecer una junta estanca al fluido cuando estan en la posicion mostrada en la Figura 1. El resorte helicoidal 122 actua como un elemento tensor para instar a la bola de sellado 124 en la direccion del asiento de bola 126. Una tuerca de ajuste 128 se encuentra por debajo del resorte helicoidal 122 para el ajuste de la cantidad de tension en el resorte y, a su vez, en la bola de sellado 124. El ajuste de la tension tambien se podna lograr de otras maneras, como por medio de la instalacion de una o mas arandelas, resortes Belleville, o similares, por debajo del resorte helicoidal 122.
Durante el uso, la bola de sellado 124 esta expuesta a la presion anular atrapada entre longitudes sucesivas de la carcasa del pozo situada en el orificio de sondeo del pozo. La cantidad de tension ejercida sobre la bola por el elemento tensor (el resorte helicoidal 122) se selecciona para permitir que la bola se mueva fuera del asiento de bola y para liberar de ese modo la presion anular atrapada entre las sartas de la carcasa seleccionados una vez que se alcanza una presion del anillo predeterminada.
De acuerdo con lo mostrado en la Figura 2, el orificio pasante 114 puede tener un asiento de bola dispuesto 130 en oposicion adyacente a la abertura de extremo 118, por lo que la valvula de alivio de presion puede funcionar en cualquiera de dos direcciones, dependiendo de cual asiento de bola recibe una bola de sellado. La Figura 1 muestra la valvula de alivio de presion dispuesta para ser accionada por la presion interna dentro de la sarta de la carcasa. La Figura 2 muestra la disposicion opuesta, donde la valvula de alivio de presion es accionada por la presion externa. La naturaleza reversible de la valvula de alivio de presion ahorra los costos de inventario y simplifica el montaje y la reparacion.
La Figura 6 muestra una version en particular preferida de la valvula de alivio de presion anular de la invencion. En este caso, la valvula de alivio de presion (designada por lo general como 135) esta alojada en una pared lateral 134 del acoplamiento de la carcasa modificado 136, de manera tal que no se cree ninguna protuberancia en el diametro exterior de la sarta de la carcasa. De acuerdo con lo mostrado en la Figura 6, el acoplamiento de la carcasa modificado 136 tiene paredes laterales interiores y exteriores 138, 140, las paredes laterales interiores 138 definen el interior de la sarta de la carcasa. El acoplamiento en sf tendna extremos roscados opuestos para permitir que el acoplamiento de la carcasa modificado sea integrado en la sarta de la carcasa del pozo.
De acuerdo con lo que se puede observar en la Figura 6, la valvula de alivio de presion de nuevo tiene un orificio pasante 142 con aberturas de extremo opuestas 144, 146. El orificio pasante 146 de la valvula se comunica con el interior del acoplamiento de la carcasa modificado en un extremo del mismo y con un area que rodea el acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo opuesta del mismo.
La valvula de alivio de presion particular, que constituye una parte del dispositivo APRS que se muestra en las
Figuras 6 y 7 esta compuesta por una arandela de resorte BeNeville, que ejerce tension en una bola 150. El orificio pasante 142 de la valvula incluye un asiento de bola 152 adyacente a una abertura de extremo de la misma que recibe la bola de sellado 150 para establecer una junta estanca al fluido cuando estan en la posicion mostrada en la Figura 6. Una arandela de resorte Belleville 148 se recibe sobre un soporte de resorte 149. La arandela de resorte Belleville 148 actua como un elemento tensor para instar a la bola de sellado 150 en la direccion del asiento de bola 146. Una tuerca de ajuste 154 se proporciona para el ajuste de la cantidad de tension sobre la arandela de resorte y, a su vez, en la bola de sellado 150. La Figura 6A es una vista superior de la valvula de alivio de presion de la Figura 6.
La Figura 7 es una vista similar a la Figura 6, excepto que el asiento de bola, la bola y el resorte de tension estan dispuestos de forma opuesta a la presion externa a la sarta de la carcasa que actua en la bola para desbancar la valvula. Por lo tanto, las Figuras 6 y 7 corresponden a las vistas esquematicas presentadas y descritas con respecto a las Figuras 1 y 2, respectivamente. Las partes componentes de las Figuras 7 y 7A son numeradas con numeros primos para indicar las partes correspondientes. La Figura 7A es una vista superior de la valvula de la Figura 7.
Se debe tener cuenta que los acoplamientos de la carcasa modificados 136, 136' pueden aceptar cualquiera de los dos cuerpos respectivos de la valvula y los componentes del cuerpo de la valvula simplemente por medio del enroscado del cuerpo respectivo de la valvula dentro de la abertura roscada de acoplamiento proporcionada en el acoplamiento de la carcasa modificado. Este rasgo proporciona una opcion "bidireccional", sin necesidad de proporcionar un inventario de diferentes tipos de acoplamientos de la carcasa.
Se ha descrito una invencion con varias ventajas. La funcion de descarga de presion del acoplamiento de la carcasa modificado tendra una presion interna suficiente para permitir la prueba de presion de la carcasa y se liberara de manera fiable cuando la presion alcanza un nivel predeterminado. Este nivel predeterminado es menor que la presion de colapso de la sarta interior y menor que la presion de rotura de la sarta exterior. El acoplamiento de la carcasa modificado de la invencion es relativamente economico de fabricar y es de funcionamiento fiable. La valvula de alivio de presion utilizada en el acoplamiento de la carcasa modificado puede estar provista de un asiento de bola adyacente a cualquier abertura de extremo de la misma, por lo que la valvula de alivio de presion puede funcionar en cualquiera de las dos direcciones, dependiendo de cual asiento de bola recibe una bola de sellado. La presion a la que la bolas de sellado se libera puede ser compensada por temperatura. El acoplamiento de la carcasa modificado se puede retirar de la sarta de la carcasa, repararse, y luego volverse a instalar en una sarta de la carcasa. De manera conveniente se puede reparar en el sitio del pozo y sintonizarse por la presion en el sitio del pozo.
Mientras que la invencion se muestra en solo dos de sus formas, por lo tanto no esta limitada, sino que es susceptible a diversos cambios y modificaciones sin apartarse del espmtu de la misma.
Claims (6)
1. En combinacion, una cabeza de pozo submarino (316), una pluralidad de sartas de la carcasa (312) y un acoplamiento de la carcasa modificado (136) que aloja una valvula de alivio de presion, la cabeza de pozo submarino (316) se puede conectar por medio de un conducto submarino (314) a una estacion de trabajo flotante (306), la cabeza de pozo submarino esta conectada a dicha pluralidad de sartas de la carcasa (312) para estar situada en un orificio de sondeo (318) por debajo de la cabeza de pozo submarino y que define por lo menos una anillo de la carcasa entre los mismos,
en el que el acoplamiento de la carcasa modificado se encuentra dentro de por lo menos una de la pluralidad de sartas de la carcasa (312);
el acoplamiento de la carcasa modificado que tiene una pared lateral (134) que tiene paredes laterales interiores y exteriores (138, 140) que definen un interior y un exterior del acoplamiento (136), y
en el que la valvula de alivio de presion tiene un cuerpo de la valvula alojado en la pared lateral (134) de dicho acoplamiento de la carcasa modificado (136) de manera tal que no se cree ninguna protuberancia en el diametro exterior de la sarta de la carcasa (312) en el que se encuentra el acoplamiento de la carcasa modificado (136),
en el que el acoplamiento de la carcasa modificado (136) tiene una abertura roscada proporcionada en la pared lateral (134), y el cuerpo de la valvula esta roscado dentro de dicha abertura roscada, y
en el que la valvula de alivio de presion tiene un orificio pasante (142) con aberturas de extremo opuestas (144, 146), el orificio pasante (142) se comunica con el interior del acoplamiento de la carcasa modificado (136) en un abertura de extremo (146) del mismo y con un area que rodea el acoplamiento de la carcasa modificado en una abertura de extremo opuesta del mismo (144),
en el que el orificio pasante (142) incluye un asiento de bola (152) adyacente a una abertura de extremo del mismo que recibe una bola de sellado (150), y donde la bola es empujada en la direccion del asiento de bola por un elemento tensor (148) situado dentro del orificio pasante que ejerce una determinada cantidad de tension en la bola (150); y
en el que la bola (150) esta expuesta a la presion anular atrapada entre longitudes sucesivas de la carcasa del pozo (312) situado en el orificio de sondeo del pozo (318) y en el que la cantidad de tension ejercida sobre la bola por el elemento tensor (148) se selecciona para permitir que la bola se mueva fuera del asiento de bola (152) y para liberar de ese modo la presion anular atrapada entre las sartas de la carcasa seleccionados una vez que se alcanza una presion del anillo predeterminada.
2. La combinacion de acuerdo con la Reivindicacion 1, en la que el elemento tensor (148) se selecciona del grupo que consiste en resortes helicoidales, arandelas, arandelas de resorte Belleville y combinaciones de los mismos.
3. La combinacion de acuerdo con la Reivindicacion 1, en la que el orificio pasante (142) se comunica con el interior del acoplamiento de la carcasa modificado (136) por un puerto proporcionado en una pared lateral (140) del acoplamiento de la carcasa modificado.
4. La combinacion de acuerdo con la Reivindicacion 1, en la que el acoplamiento de la carcasa modificado (136) es desmontable desde una sarta de la carcasa, lo que le permite ser reparado, y luego se vuelve a instalar en una sarta de la carcasa.
5. La combinacion de acuerdo con la Reivindicacion 1, en la que el acoplamiento de la carcasa modificado (136) es util en un sitio del pozo.
6. La combinacion de acuerdo con la reivindicacion 1, en la que el acoplamiento de la carcasa modificado (136) es sintonizable por presion en un sitio del pozo.
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