MXPA00011237A

MXPA00011237A - Arreglo para el retiro de escombros de excavacion y gas que surgen de las operaciones de perforacion.

Info

Publication number: MXPA00011237A
Application number: MXPA00011237A
Authority: MX
Inventors: Per Espen Edvardsen
Original assignee: Agr Services As
Priority date: 1998-05-26
Filing date: 1999-05-25
Publication date: 2003-04-22
Also published as: US20030132028A1; CA2333516A1; EP1084325A1; US6877565B2; NO982394D0; NO308043B1; AU4065199A; WO1999061745A1; NO982394L; DE69903625D1; CA2333516C; EP1084325B1; ATE226683T1

Abstract

Se describe un arreglo para el retiro de escombros de perforacion, lodo y gases de la boca del pozo, donde se acomoda, entre la barra de sondeo y el tubo de manguito, una pieza extrema que asegura un sello hermetico al fluido, y donde en la porcion de pared del tubo de manguito existe una abertura que esta conectada a un sistema de conducto, para la recolocacion del material hacia una posicion a una distancia de la boca del pozo, como resultado de la presion que es establecida en el espacio anular entre la barra de sondeo y el tubo de manguito en el suministro del lodo de perforacion.

Description

ARREGLO PARA EL RETIRO DE ESCOMBROS DE EXCAVACIÓN Y GAS QUE SURGEN DE LAS OPERACIONES DE PERFORACIÓN DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a un arreglo principalmente para el retiro de escombros de excavación, lodo, arcilla y gas y similares, en conexión con la perforación de pozos para prevenir la acumulación de escombros del pozo y similares alrededor de la boca del pozo. El arreglo funcionará también como un "desviador", es decir un sistema de desviación para gases. El gas representa un problema cuando durante la perforación del pozo con equipos perforadores flotantes en las primeras fases de la perforación, los tubos de manguito no han sido ajustados. Con grandes cantidades de gas durante la perforación del pozo, el taladrado debe ser terminado con el fin de evitar el hundimiento del equipo de perforación debido a la boyancia reducida. Ya que el arreglo de acuerdo a la invención tiene una conexión sustancialmente hermética a los fluidos para retirar los escombros de la perforación y similares, el gas también fluirá, con el resultado de que el efluente gaseoso es guiado como es requerido, de 100 a 300 metros del equipo perforador, y de este modo no representa un problema . En conexión con la perforación sobre pozos 5 en el lecho oceánico, los escombros son formados alrededor de la anchura de perforación (plantilla) . Es usual emplear vehículos submarinos remotamente controlados (ROV-"vehiculo operado a control remoto") con cámaras para verificar y realizar las fl 10 operaciones, y los escombros/polvo de la perforación en la región alrededor de la boca del pozo representan por lo tanto un problema de visibilidad significativo. Los escombros de perforación son fragmentos de especies de rocas los cuales durante 15 la perforación son arrastrados con el lodo de perforación . La Patente Noruega NO 302043 describe un aparato de dragado sumergible, accionado por expulsor, que trabaja sobre el fondo marino, y allí 20 los escombros de perforación son transferidos vía una manguera desde la boca del pozo y son colocados en otro sitio en el fondo del mar. Este aparato de dragado es elevado desde un equipo perforador y es de este modo conectado al equipo perforador por 25 alambres y cables eléctricos.

El problema con las acumulaciones de escombros de perforación en la boca del pozo es resuelto por la presente invención de una manera más simple mediante el empleo de bombas de sondeo del equipo perforador para presionar los escombros de perforación hacia un sistema de conducto. Con el fin de hacer esto posible es construida una pieza final la cual está acomodada entre la barra de sondeo y el tubo de manguito y que asegura en el tubo principal un sello hermético al fluido entre el tubo de manguito y la barra de sondeo. El arreglo es equipado en aquella porción que está de frente hacia la barra de sondeo con medios de sellado elásticos, por ejemplo rodajas. La presente invención que se refiere a un sistema para el retiro de escombros de perforación de la boca del pozo, está de este modo caracterizado porque entre la superficie interior del tubo de manguito y la superficie exterior de la barra de sondeo está acomodada una pieza extrema que forma un sello, en la tubería principal un sello hermético al fluido, entre el tubo de manguito y la barra de sondeo, y porque al menos un pasaje de salida está acomodado en el tubo de manguito que está directamente conectado con un sistema de conducto que guía los escombros de perforación y similares hacia un sitio que está a una distancia de la boca del pozo. Las modalidades específicas del arreglo son evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes 2-10. La invención será ahora explicada adicionalmente con referencia a las figuras anexas, donde : La Figura 1 muestra una vista general de un equipo perforador (el cual está muy disminuido con relación al resto de la instalación) , y un arreglo de acuerdo a la presente invención para el retiro de los escombros de perforación. La Figura 2 muestra cómo una pieza extrema está colocada entre el tubo de manguito y la barra de sondeo, y cómo está ésta colocada con relación a la plantilla y a la unidad base. La Figura también muestra el sistema de conducto que guía los escombros de perforación lejos de la boca del pozo. La Figura 3 es una sección de las porciones superiores de la instalación observada desde arriba, e ilustra una línea de chorro que está construido dentro de la instalación.

La Figura 4 muestra con más detalle cómo está diseñada la pieza extrema de acuerdo a la invención, y particularmente cómo funciona el sellado en la alimentación de la barra de sondeo hacia abajo ("extracción interna") y hacia arriba ("extracción externa") respectivamente. La Figura 5 muestra una vista simplificada de cómo la presión proveniente del pozo asegura un sello hermético al fluido entre el tubo de manguito y la barra de sondeo. Un equipo perforador flotante 10 se muestra en la Figura 1 en una posición por arriba del fondo del océano. A partir del equipo perforador 10 se extiende una barra de sondeo 12 hacia el fondo del océano. En el fondo del océano existe sujetada una plantilla (calibre o anchura de perforación) 14. A la plantilla 14 está sujetada una unidad base (16) y un tubo de manguito (18) . La barra de sondeo 12 con el trépano de sondeo asociado (no mostrado) es guiada a través del tubo de manguito (18), centralmente en este último, para la perforación del pozo. Además, la Figura 1 muestra una pieza extrema (20) de acuerdo a la invención, y un sistema de conducto (22) el cual guía los escombros de perforación y el lodo de perforación consumido hacia un sitio a una distancia de la boca del pozo. La pieza extrema (20) también funciona como un arreglo de control y de centrado para colocar correctamente el vastago de sondeo con relación al tubo de manguito (18), a la plantilla (14) y a la unidad base 16, al mismo tiempo que la pieza extrema (20) asegura un sello sustancialmente hermético al fluido entre la barra de sondeo (12) y el tubo de manguito (18) . Ya que se asegura de esta manera un sello que es sustancialmente hermético al fluido entre el tubo de manguito 18 y la barra de sondeo 12, la presión que es establecida por el suministro del lodo de perforación, por medio de las bombas de sondeo hacia el pozo, es decir el incremento de presión que se forma en el espacio anular 24 entre el tubo de manguito y la barra de sondeo 12, conduce a los escombros de perforación, al gas y al lodo de perforación consumido para que sean capaces de ser conducidos hacia afuera a través de un sistema de conducto 22, ilustrado aquí como un sistema efluente nivelado, de modo que los escombros de perforación son conducidos lejos de la boca del pozo. Esto involucra que las bombas de sondeo sean empleables para retirar el lodo de perforación desde la boca del pozo, y de este modo se utiliza equipo que está ya presente en las plataformas de perforación 10 para realizar esta tarea. El novedoso arreglo para • el retiro de los escombros de perforación de acuerdo 5 con la invención tiene de este modo ventajas claras con relación a la técnica conocida ya que únicamente dos componentes, es decir la pieza extrema 20 y el sistema de conducto 22, van a ser montados en la instalación . 10 La Figura 2 muestra algo más con detalle cómo se coloca la pieza extrema 20 entre el tubo de manguito 18 y la barra de sondeo 12. Ya que el trépano de sondeo tiene un diámetro que es mayor que la barra de sondeo 12, se forma un espacio anular 15 longitudinal 24 entre la superficie interior del tubo de manguito 18 y la superficie exterior de la barra de sondeo 12. En la perforación, el lodo de perforación es conducido vía la barra de sondeo 12 hacia el pozo. El lodo de perforación es un líquido 20 que es empleado para una serie de funciones diferentes, entre otras para mantener el control sobre la presión en el pozo y para enfriar y lubricar el trépano de sondeo, y consiste como una regla de agua, suelo arcilloso y productos químicos. 25 Con el suministro constante del lodo de perforación hacia el pozo, la presión que es establecida (por las bombas de sondeo) conducirá a los escombros de perforación, los cuales son formados durante la perforación, y el lodo de perforación consumido y el gas que es conducido vía el espacio anular 24, hacia la superficie del fondo del océano. En soluciones conocidas, este material de desecho es guiado entre el tubo de manguito 18 y la barra de sondeo 12 hacia arriba del borde extremo superior del tubo de manguito 18. La solución de acuerdo a la presente invención está basada por sí misma en la formación de un sello entre el tubo de manguito 18 y la barra de sondeo 12, y además en que se llega a establecer un pasaje de salida en la pared 18a del tubo de manguito 18, de modo que los escombros de perforación y el lodo y los posibles gases son conducidos vía esta abertura 18a hacia un sistema de conducto 22. El lodo de perforación, los escombros y el gas son de este modo conducidos lejos de la boca del pozo, y éstos ya no representan un problema . Es evidente a partir de las Figuras 2 y 3 cómo está diseñada la construcción de la pieza extrema 20. La pieza extrema tiene una forma circular exterior que tiene un diámetro que es algo menor que el diámetro interior del tubo de manguito 16 que es empleado junto con éste. La superficie exterior de la pieza extrema puede estar provista con medios de sellado, tales como empaques de caucho y similares. La pieza extrema 20 tiene en el centro una abertura 20a la cual es adaptada para las barras de sondeo 12 y los manguitos asociados 12a que van a ser empleados conjuntamente, es decir que el diámetro de la abertura es algo más grande que el diámetro exterior del manguito de la barra de sondeo. La superficie interior de la abertura 20a está provista con medios de sellado 20e los cuales aseguran un sello sustancialmente hermético al fluido entre el tubo de manguito 18 y la barra de sondeo 12. La flexibilidad/elasticidad del medio de sellado 20e es suficiente para que el sello se vuelva sustancialmente hermético al fluido cuando la barra de sondeo 12 es encerrada por la pieza extrema 20 y cuando los manguitos de junta 12a son encerrados por la pieza extrema. En su porción inferior la construcción ilustrada de la pieza extrema 20 está además cónicamente diseñada ya que estas superficies funcionan como superficies de guía 20b para la guía en el montaje de la pieza extrema 20 en su sitio, en el tubo de manguito 18. La pieza extrema 20 también tiene una porción 20c con una periferia algo más grande que el resto de la pieza extrema, ya que esto funciona como una cara de tope contra el borde extremo superior del tubo de manguito 18. Además, en su porción superior, la pieza extrema 20 está acomodada con superficies cónicas de modo que éstas funcionan como superficies de guía 20d en conexión con la penetración de la barra de sondeo 12 en la pieza extrema 20. En virtud del diseño de la pieza extrema 20 esto, además del sellado entre el tubo de manguito 18 y la barra de sondeo 12, asegurará también una guía y centrado favorables de la barra de sondeo 12 con relación al tubo de manguito 18, a la unidad base 16, la plantilla 14 y al pozo. En el tubo de manguito 18 se acomoda una abertura 18a para exportar los escombros de perforación, -lodo y gas. Preferentemente, esta abertura está colocada de modo que ésta es adecuadamente conducida vía las superficies 20a de la pieza extrema, y directamente dentro del sistema de conducto 22, es decir que la abertura 18a se está uniendo a la superficie 20a y que el ángulo con relación al tubo de manguito 18 sobre la primera porción 22a del sistema de conducto 22, corresponde al ángulo para la superficie 20a. La Figura 2 muestra el sistema de conducto 22 para la transferencia de los escombros de perforación, -lodo y gas. El sistema de conducto 22 está nivelado ya que éste está equipado con elementos de anclaje 22b y elementos flotantes 22c de modo que la mayor porción del sistema de conducto tiene una dimensión sustancialmente horizontal. La longitud del sistema de conducto 22 está adaptada para el propósito, y es frecuentemente de un orden de magnitud de 100 a 300 metros. El arreglo también incluye una línea 26 de "respaldo" que puede ser abierta con la válvula 26a si el sistema de conducto 22 está cerrado por sellado. Además, existe en el arreglo una línea de chorro 28 (ver Figura 3), la cual hace posible suministrar por medio de las válvulas 28a un fluido de alta presión para desprender los escombros de perforación y el lodo que se han adherido al sistema . La Figura 3 muestra una modalidad de los medios de sellado 20e donde éstos están diseñados como un número de rodajas 20e las cuales se extienden axialmente desde la superficie interior de la pieza extrema 20 hacia el centro de la abertura 20a. Las rodajas 20e están preferentemente construidas de caucho de nitrilo ya que éste es elástico y resistente al desgaste. No obstante, pueden ser empleados otros materiales. Las rodajas 20e pueden ser menos rígidas en aquella porción que está en contacto con la barra de sondeo que en aquella porción que está sujetada a la pieza extrema 20, por ejemplo por el espesor de las rodajas 20e que disminuye hacia el centro. Las rodajas 20e tienen un tamaño y diseño que asegura un acoplamiento sustancialmente hermético al fluido entre la pieza extrema 20 y la barra de sondeo 12, incluso si el diámetro de la barra de sondeo 12 varía. La Figura 5 ilustra en una sección una rodaja 20e en contacto con una barra de sondeo 12. En virtud de la barra de sondeo 12 que es guiada con dirección hacia abajo con relación a la pieza extrema 20, la sección transversal de la rodaja 20e producirá una forma similar a una S. Al guiar la barra de sondeo 12 en la dirección opuesta, la porción exterior de la rodaja es invertida y las rodajas reciben una forma transversal similar a una U.

El concepto inventivo de la presente invención es por lo tanto que se llega a establecer un sello entre la barra de sondeo 12 y el tubo de manguito 18, y que se llega a establecer un pasaje de salida 18a para exportar lodo de perforación y escombros, ya que la presión que es establecida en el espacio anular de este modo guiará de manera forzada el lodo de perforación, -los escombros y los gases, vía la abertura 18a hacia un sistema de conducto 22. De la misma manera, las bombas de sondeo del equipo perforador 10 pueden ser empleadas para establecer la fuerza que es necesaria para transferir los escombros de perforación hacia un sitio a una distancia dada de la boca del pozo.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Arreglo para el retiro de escombros de perforación que son formados por el taladrado de perforación de formaciones en el lecho oceánico, que comprende un equipo perforador a partir del cual es guiada una barra de sondeo hacia el fondo del océano para la perforación del mismo, la barra de sondeo es guiada en el centro de un tubo de manguito y la unidad base que está anclada al fondo del océano vía una plantilla, y donde, entre la superficie interior del tubo de manguito y la superficie exterior de la barra de sondeo, el trépano de sondeo tiene una periferia más grande que la barra de sondeo, formándose con relación a la barra de sondeo y al tubo de manguito un espacio anular longitudinal a través del cual son presionados los escombros de perforación, los gases y el lodo de perforación consumido, como resultado de la presión que es establecida en el espacio anular conforme el lodo de perforación es guiado a través de la barra de sondeo hacia el pozo, caracterizado porque entre la superficie interior del tubo de manguito y la superficie exterior de la barra de sondeo se acomoda una pieza extrema que forma un sello, en la tubería central un sello hermético al fluido, entre el tubo de manguito y la barra de sondeo, y porque se llega a acomodar en la porción de pared del tubo de manguito al menos un pasaje de salida que está directamente conectado con un sistema de conducto que guía los recortes de perforación, el lodo y los gases hacia un sitio que está a una distancia de la boca del pozo.

2. Arreglo de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la pieza extrema está cónicamente diseñada en su porción inferior, formando este diseño una superficie de guía en la colocación de la pieza extrema entre el tubo de manguito y la barra de sondeo.

3. Arreglo de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la porción inferior cónica de la pieza extrema y la porción del sistema de conducto que se acopla al tubo de manguito está acomodada aproximadamente al mismo ángulo con relación al tubo de manguito, y a una distancia tal con relación uno al otro que la porción inferior cóncava de la pieza extrema forma superficies de guía para los escombros de perforación .

4. Arreglo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la pieza extrema en su porción superior en la superficie interior de esta porción está cónicamente diseñada de modo que las superficies oblicuas forman superficies de guía en conexión con la introducción de la barra de sondeo en el tubo de manguito.

5. Arreglo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la pieza extrema es una porción diseñada con una porción de pestaña que está adaptada para ser soportada sobre la porción extrema superior del tubo de manguito.

6. Arreglo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la pieza extrema se proporciona a lo largo de la superficie interior con medios de sellado adaptados de modo que se llega a asegurar un sello sustancialmente hermético al fluido entre el tubo de manguito y la barra de sondeo.

7. Arreglo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el medio de sellado es suficientemente elástico para asegurar un • sello sustancialmente hermético al fluido entre el tubo de manguito y la barra de sondeo, en porciones de la barra de sondeo que tienen una periferia pequeña y en porciones de la barra de sondeo que tienen una periferia grande, por ejemplo por un manguito de unión. • 10

8. Arreglo de conformidad con la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque los medios de sellado comprenden un número de rodajas construidas de un material elástico. 15

9. Arreglo de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque al guiar la barra de sondeo con dirección hacia abajo, las • rodajas tienen en su sección transversal una forma 20 similar a una S, donde aquella porción que está en contacto con la pieza extrema está de cara hacia arriba y donde aquella porción que está en contacto con la barra de sondeo está de cara hacia abajo.

10. Arreglo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 8-9, caracterizado porque las rodajas en aquella porción que está en contacto con la barra de sondeo, son suficientemente elásticas y muestran una fricción suficiente con relación a la barra de sondeo, de modo que la forma de S de las rodajas, al guiar la barra de sondeo hacia abajo, es convertida a una forma similar a una U conforme la barra de sondeo es extraída hacia arriba con relación al tubo de manguito.