WO2025224480A1 - Calefactor de fondo para pozos petroleros horizontales - Google Patents
Calefactor de fondo para pozos petroleros horizontalesInfo
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- WO2025224480A1 WO2025224480A1 PCT/IB2024/053928 IB2024053928W WO2025224480A1 WO 2025224480 A1 WO2025224480 A1 WO 2025224480A1 IB 2024053928 W IB2024053928 W IB 2024053928W WO 2025224480 A1 WO2025224480 A1 WO 2025224480A1
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B36/00—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones
- E21B36/04—Heating, cooling or insulating arrangements for boreholes or wells, e.g. for use in permafrost zones using electrical heaters
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- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
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- E21B43/30—Specific pattern of wells, e.g. optimising the spacing of wells
Definitions
- the present invention relates to a bottom heater applied to oil extraction in horizontal wells.
- the heating cables have high electrical insulation and very high mechanical resistance, and are arranged in such a way as to minimize their cross-section, thus leaving the annular space free for the passage of the fluidized oil required for extraction by the pumping equipment.
- Scope of application of the present invention [0002] It is already known in the art that for the extraction of hydrocarbons in horizontal extraction installations, it is necessary to drill wells that have two clearly differentiated sections: a vertical section and a horizontal section.
- the vertical section is the drilling necessary to reach sufficient depth to the formation and is generally lined with a support pipe or "casing".
- the horizontal section is the truly productive section.
- a power cable is lowered through the tubing and connected to at least one heating cable attached to the pump rod.
- implementing this second solution is not simple because it requires bringing the heater to the horizontal section of the well and placing it inside the liner, i.e., the perforated pipe, since installing it externally is impossible because it is embedded in the rock formation.
- the sucker rods are prepared by attaching the heating cable and, optionally, the temperature sensor cable, if required, as this is a known additional resource in the field. The tubing is removed beforehand if it is in the well.
- the rods to be used, joined with adapter couplings, are hung below the pump or, if necessary, below the tubing if it is outside the liner and in the casing section. They are then lowered with the production tubing and the heater's power cable attached to them, until the rods are inside the liner. Finally, the wellhead is sealed, and the installation is ready. The heater's power supply is connected, and extraction operations begin. of the crude oil. It should be clarified that the rod in this case is used merely as an element on which to mount the heater and does not have the function of operating the pump. A small-diameter pipe can also be used interchangeably.
- the term “rod” will be used hereafter, but this term also includes the aforementioned small-diameter pipe, since the only function of this rod according to the invention is to provide support for the heating conductors.
- the problems that the present invention solves are mainly three: a) it allows three resistive conductors, that is, conductors physically separated and spaced apart from each other, to be derived from the power cable, for example, a three-phase cable, each acting as an electrical resistance arranged along the liner at the required length, delivering the amount of heat uniformly and continuously within the geological formation to uniformly decrease the viscosity of the crude oil.
- the support rod incorporates centralizers, defined by sets of radial fins linked to the rod's periphery, which allow it to be centered within the liner, or also potentially within an additional protective tube that can be housed inside the liner depending on the design, leaving a substantially uniform annular clearance that allows the housing, within the liner or the additional tube, as applicable, of the heating conductors, possibly associated with the temperature sensors, without risk of jamming or stresses that could cause the cables to break.
- the resistive conductors are placed individually between each pair of centralizing fins, which act as separators for said conductors.
- the inside diameter of the liner will dictate the limits of the material that can be used, since there must be sufficient space for the heater, the temperature sensor(s), and, as already stated, a clearly open cross-section for the fluid to circulate without restriction.
- Objectives of the present invention [0010]
- the objective of the present invention is a downhole heater for horizontal oil wells consisting of at least one electrical conductor arranged along a rod substantially coaxial with the liner in the horizontal portion of the wellbore for extracting crude oil from the formation. geological, said conductor having the necessary and variable length to reduce the viscosity of the crude oil to be extracted.
- said at least one resistive conductor be a monofilament conductor made of an electrically conductive material, such as, for example, conductive polymers or metal alloys.
- the conductors be three conductors powered by a three-phase source, physically separated from each other by a sufficient separation to prevent one conductor from overheating the adjacent one, distributing the heat uniformly. Single-phase power may be used, as this is technically possible, but the preference for phase balance in installations requiring higher power, such as those indicated below, must be considered.
- each resistive conductor be able to maximize its diameter, allowing the circulation of a higher current intensity, with a larger heat exchange area without obstructing the interior of the liner, allowing the transfer of the crude oil under the demands of the pumping equipment.
- the objective of the invention is that the power cable descends linked to the tubing, to the vicinity of the bend in which the coupling of the horizontal liner begins, where said power cable branches off into at least one resistive conductor, and ideally into three resistive conductors in parallel (three-phase power supply).
- each resistive conductor be sheathed by at least one PEEK sheath, which has the dual function of dielectric insulation and is inert to the action of hydrocarbons.
- the PEEK sheath have an outer overcoat of ETFE or PFA (Perfluoroalkoxy).
- ETFE Perfluoroalkoxy
- an aluminum foil may be placed between the PEEK sheath and the overcoat sheath, defining a barrier against the gases present in the crude oil being extracted.
- each resistive conductor be located, separated from the other two conductors, between two centralizing fins, according to the constructions in publication AR116183A1, linked to the periphery of the coaxial support rod to the liner, preventing one resistive conductor from increasing the temperature of a second resistive conductor by proximity or direct contact of one upon the other.
- a second auxiliary pipe for the protection of the heating conductors be housed inside the liner, preferably coaxially, this additional pipe also being provided with passages or perforations along at least part of it.
- BOTTOM HEATER FOR HORIZONTAL OIL WELLS comprising a vertical borehole within which at least the tubing is installed, with the wellhead and pumping devices and seals, the vertical borehole extending to a certain depth, from which the borehole has a curve that gives rise to a substantially horizontal section of borehole and penetrates the geological formation that contains the crude oil to be extracted, said horizontal section comprising at least one liner with perforations for the entry of the crude oil, the vertical section having the drop of an electrical power cable characterized in that in the vicinity of the curve in which the said vertical section of the borehole becomes a substantially horizontal section, said power cable is electrically connected to at least one resistive conductor which extends at least part of the length of the liner;
- Figure 1 represents in a very schematic and simplified way, without any complementary accessories known in the art, a cross-section of a borehole with a vertical section, the bend, and the horizontal section that penetrates the geological substrate for the extraction of crude oil, also schematically showing a preferred construction of the present invention using the separators or centralizing fins of the rod with respect to the inside of the liner;
- Figure 2 illustrates in a diametral cross-section a construction of a resistive conductor of the invention in one of its possible constructions in which it can be seen that the conductor is covered by a PEEK sheath which is in turn covered by a second sheath of ETFE or PFA (PerFluoroAlkoxy) or some other equivalent fluoropolymer of high chemical resistance;
- Figure 3 illustrates in cross-section another construction of a resistive conductor incorporating an aluminum foil barrier against gases present in the crude oil under extraction, arranged between the
- Figure 4 shows cross-section AA of Fig. 1, in a preferred construction of the invention, with three conductors with three-phase power supply, separated from each other and arranged on the centralized support rod using the teachings of publication AR116183A1.
- Figure 5 shows another cross-section of a heating cable construction, covered only with a PEEK sheath.
- Figure 6 shows the cross-sectional construction in which the second additional pipe is located, within which the rod, conductors, and separator fins are arranged, also employing the teachings of publication AR116183A1.
- At least one power cable (2) is passed through the tubing (1), even though the The present invention also achieves results with single-phase power.
- a three-phase cable is chosen. This three-phase power cable runs downwards until it reaches the bend (3), where, by means of a connector, it branches into three resistive conductors (4a, 4b, and 4c) (See Fig. 4). In Fig. 1, to avoid cluttering the figure, one of these conductors is generically represented as (4).
- the power cable (2) is preferably made of copper and has a smaller cross-section than the resistive conductors (4). The power cable (2) is shielded, resulting in a three-phase cable.
- the resistive conductors (4) can be made of various materials/alloys depending on the required power (voltage and current), such as conductive polymers or metal alloys; this is indicated merely as an example.
- a longitudinal and substantially horizontal section of a liner (5) is attached.
- This liner is a conduit with a plurality of perforations (13) communicating with its interior, through which the crude oil being extracted passes.
- a rod (6) is placed, or alternatively, an additional intermediate pipe (12) (See Fig. 6) may be used as protection if required by the design, without modifying the structure of the invention.
- This additional pipe is, in turn, slotted or has passages (14) communicating with its interior.
- This additional protective pipe (12) has as The further function of the rod (6) is to increase the weight of the assembly once it is installed inside (12), with the electrical conductors, if necessary to ensure that the pipe is lowered by its greater weight. It is generally preferred that (12) consist of simple 2 3/8 ” or 2 7/8 ” tubing.
- each resistive conductor (4) is covered by a sheath of at least one inert material, preferably PEEK (See Fig. 5), specially adapted for extrusion over said conductor.
- the maximum permissible operating temperature is 250°C, with a maximum power of 300 kW.
- the maximum length of the heater is 2,500 meters operating with a maximum voltage drop of 5,000 V.
- the maximum continuous operating temperature is 250°C.
- the tubing (1) can be 178mm (7”) conduit, and the power cable can have a total cross-section of 20mm (7/8”).
- the tubing can be any type.
- the casing can also be of any type, as standard combinations allow for the installation of the power cable.
- the liner cannot be less than 4.5” because otherwise, the equipment of the present invention cannot be housed within it.
- the diameter of the resistive conductors (4) totals up to 11 mm, making them suitable for installation in wells with limited space within the liner.
- the rod (6) is an elastically deformable component with a diameter ranging (for this use) from 5/8” to 1” (16.1 mm to 25.4 mm) measured from its inner diameter, selected to leave a minimum clearance between the outer face of the heater and the inner surface of the liner (or auxiliary pipe) of 0.8 to 3 mm, preferably 1 mm, considering that the critical diameter occurs not in the rod itself but in its couplings, which are of a larger diameter.
- This rod (6) It accommodates the horizontal deviations of the liner (5) without fracturing, and can have, for example, up to 90° and in some cases, even greater deviations from the horizontal due to pressures in the geological layer.
- the resistive conductors (4) are insulated heating cables that act as an electrical resistance that can take different values depending on the application.
- Fig. 2 we observe a cross-section of one of these conductors according to a construction of the invention. In this figure, we can see the monofilament core (4) surrounded by a PEEK sheath (7). PEEK is the main insulation. Its characteristics of high chemical resistance and high mechanical hardness make it ideal for a demanding application such as this. Exposure temperatures can reach around 250°C, and the medium is oil. Furthermore, pressures at the formation level can be as high as 10,000 psi.
- This sheath (7) is in turn coated with a second sheath (8) of ETFE or PFA (PerfluoroAlkoxy) or some other equivalent fluoropolymer with high chemical resistance, which helps to create a first protective barrier against both the medium and the dielectric properties, in addition to the PEEK.
- the PEEK sheath has a thickness ranging from 1 to 4 mm, which in turn is coated with the aforementioned sheath of high chemical resistance fluoropolymer, with a thickness ranging from 0.3 to 3 mm.
- the downhole heater of the present invention has a much more robust structure and is based on PEEK insulation with a possible ETFE over-coating and an alternative of placing an aluminum foil in between if gas is present.
- the main feature is the use of PEEK as insulation due to its chemical and, primarily, mechanical properties.
- PEEK is a polymer that, in this application, has the dual function of being a good dielectric (i.e., it prevents short-circuiting of the conductor (4) by contact with the metal parts (rod and liner)) and, at the same time, offers high mechanical strength, high hardness, and is inert to the corrosive action of hydrocarbons [0040].
- the function of the rod (6) is to provide an axially aligned support shaft with the liner (5), equipped with the perforations or passages (13), and on which the conductors (4) are individually arranged.
- the rod (6) has a series of radial, centralizing fins (10). Between each pair of fins (10) is arranged one of the conductors of structure (4, 7) or (4, 7, 8) or (4, 7, 8 and 9), that is, complete with their sheathing, preventing excessive proximity of one to the other from resulting in one of the conductors acquiring a higher temperature due to direct heat transfer from one conductor to the other.
- the conductors (4) of the invention are installed individually and separately from each other. another around the shaft or rod (6), possibly with the centralizers (10).
- the optional temperature sensor(s) are indicated by (11).
- Figure 5 shows a cross-section of an electrical heating conductor (4) with a single PEEK sheath (7).
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Abstract
Un calefactor de fondo pasa pozos petroleros horizontales cuyos cables calefactores poseen una elevada aislación eléctrica, con una muy elevada resistencia mecánica y al mismo tiempo se disponen de forma tal que reducen a un mínimo su sección transversal dejando libre en consecuencia el espacio anular para el pasaje del petróleo fluidizado, solicitado en extracción por el equipo de bombeo. Dicho cable de alimentación se conecta eléctricamente a por lo menos un conductor resistivo, idealmente tres conductores resistivos trifásicos que incluyen a sus vainas protectoras, extendidos por lo menos en parte de la longitud del liner.
Description
CALEFACTOR DE FONDO PARA POZOS PETROLEROS HORIZONTALES [0001] La presente invención es referida a un calefactor de fondo aplicado a la extracción de petróleo en perforaciones horizontales cuyos cables calefactores poseen una elevada aislación eléctrica, con una muy elevada resistencia mecánica y al mismo tiempo se disponen de forma tal que reducen a un mínimo su sección transversal dejando libre en consecuencia el espacio anular para el pasaje del petróleo fluidizado, solicitado en extracción por el equipo de bombeo. Ámbito de aplicación del presente invento: [0002] Ya es conocido en el arte que para la extracción de hidrocarburos en instalaciones de extracción horizontal es necesario practicar pozos que tienen dos sectores claramente diferenciados: un tramo vertical y un tramo horizontal. El tramo vertical es la perforación necesaria para alcanzar la profundidad suficiente hasta la formación y en general está revestido por una tubería de soporte o “casing”. El tramo horizontal es el verdaderamente productivo. [0003] El tramo horizontal se encuentra revestido por una tubería perforada, llamada “liner”, que permite que el fluido ingrese y pueda ser bombeado y extraído, determinando una gran área de tubería expuesta al ingreso de petróleo desde la formación geológica, y por consiguiente se consiguen mejores producciones. [0004] Cuando el crudo es altamente viscoso, le cuesta fluir hacia el interior del “liner” y también a lo largo de mismo. Para resolver este problema una solución que aporta la técnica conocida en el arte consiste en rendir más fluido al petróleo. De
todas las soluciones que rinden más fluido al petróleo y que se conocen en el arte, tal como la inyección de polímeros, vapor de agua, o el empleo de calefactores eléctricos, el presente invento se centraliza en el empleo de calefacción por resistencia eléctrica, y por consiguiente en lo que sigue a continuación solo se hará referencia a este método de calentar el crudo. [0005] De acuerdo al presente invento, para calentar el crudo se baja por el tubing un cable de alimentación, el cual se conecta a por lo menos un cable calefactor adosado a la varilla de bombeo. Sin embargo, llevar adelante esta segunda forma de solución no es sencillo debido a que para lograrlo es necesario llevar el calefactor hasta el sector horizontal del pozo y colocarlo dentro del liner, es decir la tubería perforada, ya que instalarlo por fuera es imposible dado que se encuentra en la formación rocosa. [0006] Antes de comenzar la instalación se preparan las varillas de bombeo adosándoles el cable calefactor y opcionalmente, el cable con sensores de temperatura, si es que el mismo es requerido puesto que es un recurso adicional conocido en el arte, retirando previamente el tubing en caso de que estuviese alojado en el pozo. Las varillas a utilizar unidas con cuplas adaptadoras se cuelgan debajo de la bomba o eventualmente del tubing si este se encontrara fuera del liner y en el sector de casing, y luego se comienza a bajarlas con el tubing de producción y el cable de alimentación eléctrica del calefactor adosado a las mismas, hasta que las varillas ingresen en el liner. Finalmente se cierra la cabeza de pozo, quedando así la instalación en condiciones conectar la alimentación eléctrica del calefactor y comenzar las operaciones de extracción
del crudo. Debe aclararse que la varilla en este caso se utiliza meramente como elemento sobre el cual montar el calefactor y no tiene su función de accionar la bomba. Puede ser también utilizada de manera indistinta una tubería de pequeño diámetro. A continuación, se hará mención a la “varilla” pero este término comprende también a la citada tuberia de pequeño diametro, pues la única función de esta varilla según el invento es la de proveer soporte a los conductores calefactores. [0007] Los problemas que soluciona el presente invento son principalmente tres: a) permite que del cable de alimentación, por ejemplo, un cable trifásico, deriven tres conductores resistivos, es decir, conductores separados físicamente y a distancia el uno del otro, actuando cada uno como una resistencia eléctrica dispuesta a lo largo del liner en la extensión o longitud requerida, entregando la cantidad de calor de manera uniforme y continua dentro de la formación geológica para disminuir la viscosidad del crudo de manera uniforme. b) presenta una sección transversal de los conductores resistivos o calefactores distribuida de manera tal de dejar a la sección transversal del huelgo anular dentro del liner con el menor impedimento posible para el libre pasaje del petróleo o crudo a extraer; c) a su vez introduce una varilla soporte o eje montante alrededor del cual se disponen los tres conductores resistivos, de manera que al estar separados, se evita que el uno sobre-caliente al otro, disipando la energía calórica de manera uniforme. [0008] A los efectos del presente invento, y sin que esto sea de empleo obligatorio o limitante del alcance del mismo, es conveniente el empleo de las enseñanzas de
la publicación AR116183 A1, del mismo solicitante. De acuerdo a la construcción ofrecida en dicha solicitud de patente, a la varilla soporte se le incorpora centralizadores, definidos por juegos de aletas radiales vinculadas a la periferia de la varilla, que permiten centrar a la misma dentro del liner, o también eventualmente dentro de una tubería de protección adicional que puede ser alojada dentro del liner según el diseño, dejando un huelgo anular sustancialmente uniforme que permite el alojamiento dentro del liner, o de la tubería adicional, según los casos, de los conductores calefactores eventual asociación con los sensores de temperatura, sin riesgo de atascamientos ni de tensiones que impliquen la ruptura de dichos cables. De acuerdo a esta modalidad constructiva, los conductores resistivos se colocan de a uno entre cada par de aletas centralizadoras las que actúan como separadores de dichos conductores. [0009] El diámetro interior del liner es el que dictará los límites del material que pueda usarse, ya que debe haber espacio suficiente para el calefactor, el o los sensores de temperatura, y además como ya se dijo, una sección transversal claramente abierta para que el fluido circule sin restricciones. Objetivos del presente invento: [0010] Es objetivo del presente invento un calefactor de fondo para pozos petroleros horizontales que consiste en por lo menos un conductor eléctrico dispuesto a lo largo de una varilla sustancialmente coaxial al liner en la porción horizontal de la perforación del pozo para la extracción del crudo de la formación
geológica, teniendo dicho conductor la longitud necesaria y variable para la disminución de la viscosidad del crudo a extraer. [0011] Es objetivo del invento que dicho por lo menos un conductor resistivo sea un conductor monofilamento realizado en un material eléctricamente conductor, tal como por ejemplo polímeros conductivos o aleaciones de metales. [0012] Es objetivo del invento que los conductores sean tres conductores alimentados por una fuente trifásica, el uno físicamente separado del otro con una separación suficiente para evitar que un conductor sobre-caliente al adyacente, distribuyendo el calor de manera uniforme. Puede ser de alimentación monofásica ya que esto es técnicamente posible pero debe considerarse la preferencia en el equilibrio de fases en instalaciones que requieren mayor potencia como las abajo indicadas. [0013] Es objetivo del invento que la sección transversal de cada conductor resistivo sea capaz de maximizar sus diámetro, permitiendo la circulación de una mayor intensidad de corriente, con una mayor área de intercambio de calor sin obstruir el interior del liner, permitiendo el traslado del crudo bajo solicitación del equipo de bombeo. [0014] Es objetivo del invento que el cable de alimentación baje vinculado al tubing, hasta las adyacencias de la curva en la cual comienza el acople del liner horizontal, en donde dicho cable de alimentación se deriva en por lo menos un conductor resistivo, e idealmente en tres conductores resistivos en paralelo (alimentación trifásica).
[0015] Es objetivo del invento que cada conductor resistivo se halle revestido por lo menos por una vaina de PEEK, la cual tiene la doble función de aislamiento dieléctrico e inerte a la acción de los H.C. [0016] Es objetivo del invento que la vaina de PEEK tenga una sobre-cobertura exterior de ETFE o de PFA (PerFluoroAlcoxy). [0017] Es objetivo del invento que entremedio de la vaina de PEEK y la vaina de sobre-cobertura se pueda colocar si fuera necesario un foil de aluminio que define una barrera contra los gases presentes en el crudo bajo extracción. [0018] Es objetivo del invento proveer un dispositivo calefactor trifásico capaz de operar en un entorno de hasta 250ºC y de presiones de 10.000 p.s.i., con una potencia máxima de 300Kw y un máximo de 5.000V. [0019] Es objetivo del invento que cada conductor resistivo se ubique, separado de los otros dos conductores, entre dos aletas centralizadoras, según las construcciones de la publicación AR116183A1, vinculadas a la periferia de la varilla soporte coaxial al liner, impidiendo que un conductor resistivo incremente la temperatura de un segundo conductor resistivo por cercanía o contacto directo del uno sobre el otro. [0020] Es objetivo del invento que dentro del liner se aloje preferiblemente coaxial una segunda tubería auxiliar de protección de los conductores calefactores, siendo esta tubería adicional también ella dotada de pasajes o perforaciones a lo largo de por lo menos parte de la misma. Reseña del invento:
[0021] CALEFACTOR DE FONDO PARA POZOS PETROLEROS HORIZONTALES, que incluye una perforación vertical dentro de la cual se instala por lo menos el tubing, con la cabeza de pozo y dispositivos de bombeo y sellos, perforación vertical extendida hasta una determinada profundidad, a partir de la cual la perforación presenta una curva que da origen a un tramo de perforación sustancialmente horizontal y penetra en la formacion geológica que contiene al crudo a extraer, comprendiendo dicho tramo horizontal por lo menos un liner con las perforaciones para el ingreso del crudo, teniendo el tramo vertical la bajada de un cable de alimentación eléctrica caracterizado porque en adyacencias de la curva en el cual el referido tramo vertical de la perforación se convierte en un tramo sustancialmente horizontal, dicho cable de alimentación se conecta eléctricamente a por lo menos un conductor resistivo el cual se extiende por lo menos en parte de la longitud del liner; dentro del liner se dispone una varilla longitudinal de menor diámetro interior del liner, determinando un espacio anular entre la superficie interior del liner y la citada varilla, constituyendo dicha varilla un eje montante sobre el cual apoya en retención el por lo menos un conductor resistivo, siendo la sección transversal del referido conductor resistivo inferior a la sección transversal del huelgo anular, dejando libre el pasaje del crudo a extraer; dicho conductor resistivo es rodeado por lo menos por una vaina de aislamiento eléctrico PEEK, la cual a su vez se halla revestida por una vaina de un fluoropolímero de alta resistencia química.
Listado de las figuras representativas de una construcción del presente invento: [0022] La Figura 1, representa de manera muy esquemática y simplificada, desprovista de todo accesorio complementario y conocido en el arte, a un corte de una perforación con un tramo vertical, el acodamiento y el tramo horizontal que penetra en el sustrato geológico para la extracción del crudo, mostrando también esquemáticamente una construcción preferida del presente invento con empleo de los separadores o aletas centralizadoras de la varilla respecto al interior del liner; [0023] La Figura 2, ilustra en corte diametral una construcción de un conductor resistivo del invento en una de sus posibles construcciones en la cual se observa que el conductor se halla revestido por una vaina de PEEK a su vez revestida por una segunda vaina de ETFE o PFA (PerFluoroAlcoxy) o algún otro fluoropolímero equivalente de alta resistencia química; [0024] La Figura 3, ilustra en corte otra construcción de un conductor resistivo incorporando una lámina de foil de aluminio de barrera contra los gases presentes en el crudo bajo extracción dispuesta entre la vaina de PEEK y la del ETFE o PFA. [0025] La Figura 4, muestra el corte AA de la Fig.1, en una construcción preferida del invento, con tres conductores con alimentación trifásica, el uno separado del otro y dispuestos sobre la varilla sostén centralizada empleando las enseñanzas de la publicación AR116183A1. [0026] La Figura 5, enseña otra sección trasversal de una construcción del cable calefactor, revestido solamente con una vaina de PEEK.
[0027] La Figura 6, muestra la construcción en corte transversal en la cual se ubica la segunda tubería adicional, dentro de la cual se dispone la varilla, los conductores y las aletas separadoras, también empleando las enseñanzas de la publicación AR116183A1. Descripción detallada de las construcciones preferidas del invento: [0028] A efectos de lograr ejemplificar las construcciones preferidas del presente invento, se adjuntan los siguientes dibujos que las ilustran, con el apoyo de la descripción de las mismas dada a continuación, debiendo interpretarse estos ejemplos de realización como una de las tantas posibles construcciones del invento, por lo que no corresponde asignarles ningún valor limitativo al mismo, incluyéndose dentro del ámbito de protección del invento los posibles medios equivalentes a los ilustrados; siendo la amplitud del presente invento determinado por la primer reivindicación adjunta en el capítulo de Reivindicaciones correspondiente. Asimismo, en estas Figuras, las mismas referencias identifican medios iguales y/o equivalentes. [0029] En la Figura 1 se indica con (1) a una porción del tubing que reviste la perforación vertical de un pozo petrolero, habiéndose omitido para simplificar a la referida Figura1 la cabeza de pozo y todos los accesorios de bombeo ya conocidos en el arte. [0030] De acuerdo al invento, dentro del tubing (1) se hace pasar por lo menos un cable de alimentación (2), preferiblemente un cable trifásico, aun cuando el
presente invento logra resultados también con alimentación monofásica. En lo que sigue se elige la opción de un cable trifásico. Este cable de alimentación trifásica llega hacia abajo hasta encontrar la curva (3) en donde mediante un conector, se deriva en tres conductores resistivos (4a, 4b y 4c) (Ver Fig.4) de los cuales en la Fig. 1 para no entorpecer la figura se representa de manera genérica a uno de ellos con la referencia (4). [0031] El formato del cable de alimentación (2) preferiblemente es un conductor de cobre y dimensionalmente tiene una sección transversal menor que la de los conductores resistivos (4). El cable de alimentación (2) es blindado y queda todo como un cable trifásico. [0032] Los conductores resistivos (4) pueden ser de varios materiales/aleaciones dependiendo de la potencia que se requiera (voltaje y corriente), tal como polímeros conductivos o bien aleaciones de metales, siendo esto indicado a mero título de ejemplo. [0033] Como ya fuera expresado, de manera convencional luego de la curva (3) se acopla un tramo longitudinal y sustancialmente horizontal de un liner (5), el cual como se sabe es un conducto con una pluralidad de perforaciones (13) comunicantes con su interior a través de las cuales es pasante el crudo bajo extracción. Dentro de dicho liner (5) y de acuerdo al invento se coloca una varilla (6), o en su defecto puede utilizarse una tubería adicional (12) (Ver Fig.6) intermedia como protección si fuera requerido por el diseño sin modificar esto la estructura del invento. Esta tubería adicional es a su vez ranurada o tienen pasajes (14) comunicantes con su interior. Esta tubería adicional (12) de protección tiene como
función ulterior la de incrementar el peso del conjunto una vez instalada la varilla (6) dentro de (12), con los conductores eléctricos, si fuese necesario asegurar por su mayor peso que la tubería baje. Por lo general se prefiere que (12) consista en un simple tubing de 23/8” o de 27/8“. [0034] A título de ejemplo, se observa que cada conductor resistivo (4) se halla revestido por una vaina de por lo menos un material inerte, preferiblemente PEEK (Ver Fig.5) especialmente adaptada para su extrusión sobre dicho conductor. La temperatura de trabajo máxima admisible es de 250ºC, con un potencia máxima de 300Kw. La longitud máxima del calefactor es de 2.500 metros operando con una d.d.p. máxima de 5.000 V. La temperatura máxima operativa continua es de 250ºC. El tubing (1) puede ser conductos de 178mm (7”), y el cable de alimentación puede tener una sección total de 20mm (7/8”). El tubing puede ser cualquiera. El Casing también, ya que las combinaciones estándar dan lugar a la instalación del cable de alimentación. El Liner no puede ser menor a 4.5” porque caso contrario, no se puede alojar dentro del mismo el equipo del presente invento. [0035} El diámetro de los conductores resistivos (4) suman hasta 11mm, lo que los rinde aptos para su instalación en pozos con poco espacio dentro del liner. La varilla (6) constituye un componente elásticamente deformable, con un diámetro que oscila (para este uso) entre los 5/8” a 1” (16,1mm a 25,4mm) medidos desde su diámetro interno, a seleccionar de modo de dejar un huelgo mínimo entre la cara externa del calefactor y la superficie interior del liner (o tubería auxiliar) de 0,8 a 3 mm, preferiblemente 1mm, considerando que el diámetro crítico se presenta no en la varilla sino en las cuplas de la misma que son de mayor diámetro. Esta varilla (6)
acompaña las desviaciones en la horizontal del liner (5) sin fracturarse, pudiendo tener por ejemplo hasta 90º y en algunos casos, hasta desviaciones mayores respecto a la horizontal debido a las presiones en la capa geológica. [0036] Los conductores resistivos (4) son cables calefactores aislados que actúan como una resistencia eléctrica que puede tomar diferentes valores según la aplicación. [0037] En la Fig.2 observamos el corte de uno de dichos conductores según una construcción del invento. En dicha figura se observa el alma monofilamento (4) rodeada por un vaina (7) de PEEK. El PEEK es el aislamiento principal. Sus características de alta resistencia química y gran dureza mecánica lo hacen ideal para una aplicación exigente como esta. Las temperaturas de exposición pueden rondar los 250ºC y el medio es petróleo. Además las presiones a la altura de la formación pueden ser tan elevadas como 10.000 psi. Esta vaina (7) es a su vez revestida por una segunda vaina (8) de ETFE o PFA (PerFluoroAlcoxy) o algún otro fluoropolímero equivalente de alta resistencia química, que ayuda a generar una primera barrera de protección tanto al medio como dieléctrica sumándose al PEEK. La vaina de PEEK tiene un espesor con un rango entre 1 a 4 mm la cual a su vez se halla revestida por la citada vaina del fluoropolìmero de alta resistencia química, con un espesor de un rango entre 0.3 a 3 mm. [0038] En la Fig.3 observamos otra construcción del conductor resistivo, en la cual entre la vaina (7) de PEEK y la capa o vaina externa de (8) se instala una lámina o foil (9) de aluminio. Este foil de Al se coloca helicoidalmente como un film de Mylar- Aluminio. Su función es únicamente proveer una barrera contra los gases que
eventualmente se encuentren en el pozo evitando que migren hasta el interior de la resistencia (4). [0039] Resumiendo, el calefactor de fondo de pozo del presente invento tiene una estructura mucho más resistente y se basa en una aislamiento de PEEK con una posible sobre-cobertura de ETFE y una alternativa de colocar un foil de aluminio entre medio si hay gas presente. La característica principal es el uso del PEEK como aislante por sus propiedades químicas y principalmente mecánicas. El PEEK es un polímero que en este caso de aplicación tiene la doble función de ser un buen dieléctrico (es decir evita el cortocircuito del conductor (4) por contacto con las piezas metalicas (varilla y liner) y al mismo tiempo ofrece una gran resistencia mecánica, gran dureza y es inerte a la acción corrosiva de los H.C. [0040] Como ya fuera mencionado, de acuerdo al invento, la función de la varilla (6) es la de proveer un eje montante axialmente alineado con el liner (5) dotado de las perforaciones o pasajes (13) y sobre la cual se disponen individualmente separados, los conductores (4). Idealmente sin que esto sea excluyente, se prefiere emplear las enseñanzas de la publicación AR116183A1 del mismo inventor y solicitante, mediante la cual (Ver Fig.4) a intervalos regulares la varilla (6) presenta una serie de aletas radiales (10) centralizadoras. Entre cada par de aletas (10) se dispone uno de los conductores de estructura (4, 7) ó (4, 7, 8) ó (4, 7, 8 y 9), es decir completo con sus vainas de recubrimiento, evitando que la proximidad excesiva del uno contra el otro concluya en que uno de los conductores adquiera una temperatura más elevada por transmisión directa entre un conductor sobre el otro. Los conductores (4) del invento se instalan en forma individual y separada el uno del
otro alrededor del eje o varilla (6), eventualmente con los centralizadores (10). Se indica con (11) al o los sensores de temperatura opcionales. [0041] La Figura 5 nos muestra en corte un conductor eléctrico calefactor (4) con una única vaina de PEEK (7). [0042] En la Figura 6, en escala ampliada, observamos al liner (5), con la tubería adicional (12) preferiblemente coaxial dispuesta en su interior, con sus pasajes (14) hallándose la varilla (6), separadores (10) y conductores (4) dentro de (12).
Claims
1/3 REIVINDICACIONES 1- CALEFACTOR DE FONDO PARA POZOS PETROLEROS HORIZONTALES, que incluye una perforación vertical dentro de la cual se instala por lo menos el tubing, con la cabeza de pozo y dispositivos de bombeo y sellos; perforación vertical que es extendida hasta una determinada profundidad, a partir de la cual la perforación presenta una curva que da origen a un tramo de perforación sustancialmente horizontal y penetra en la formación geológica que contiene al crudo a extraer, comprendiendo dicho tramo horizontal por lo menos un liner con las perforaciones para el ingreso del crudo, teniendo el tramo vertical la bajada de por lo menos un cable de alimentación eléctrica caracterizado porque en adyacencias de la curva en la cual el referido tramo vertical de la perforación se convierte en un tramo sustancialmente horizontal dicho cable de alimentación se conecta eléctricamente a por lo menos un conductor resistivo el cual se extiende por lo menos en parte de la longitud del liner; dentro del liner se dispone una varilla longitudinal de diámetro menor al diámetro interior del liner, determinando un espacio anular entre la superficie interior del liner y la citada varilla, constituyendo dicha varilla un eje montante sobre el cual apoya en retención y soporte el conductor resistivo, siendo la sección transversal del referido conductor resistivo inferior a la sección transversal del huelgo anular, dejando libre el pasaje del crudo a extraer; dicho conductor resistivo es rodeado por lo menos por una vaina de
2/3 aislamiento eléctrico de PEEK con una capa de espesor con un rango entre 1 a 4mm. 2- CALEFACTOR DE FONDO, según lo reivindicado en 1, caracterizado porque la referida alimentación eléctrica es trifásica, siendo tres los conductores resistivos dispuestos sobre la varilla soporte, el uno físicamente separado y a distancia del otro sobre la periferia de dicha varilla. 3- CALEFACTOR DE FONDO, según lo reivindicado en 1 y 2, caracterizado porque el diámetro de los conductores resistivos suman hasta 11mm, constituyendo la citada varilla un componente elásticamente deformable, con un diámetro que oscila entre los 5/8” a 1" (16,1mm a 25,4mm), medido desde su diámetro interno, determinando un huelgo anular entre la cara externa de la varilla y la superficie interior del liner con un diámetro de rango entre 0,8 a 3 mm. 4- CALEFACTOR DE FONDO, según lo reivindicado en 1 a 3, caracterizado porque el material que compone cada conductor resistivo es elegido entre polímeros conductivos o bien aleaciones de metales, en función de la potencia que se requiera (voltaje y corriente), siendo el diámetro de los conductores resistivos por un total de 11mm; la temperatura de trabajo máxima admisible es de 250ºC, con un potencia máxima de 300Kw; la longitud máxima de los conductores resistivos es de hasta 2.500 metros operando con una d.d.p. máxima de 5.000V y una temperatura máxima operativa continua de 250ºC. 5- CALEFACTOR DE FONDO, según lo reivindicado en 1 a 4, caracterizado porque la varilla soporte presenta aletas separadoras dispuestas entre la
3/3 periferia de la mismas, siendo los conductores resistivos colocados de a uno, entre cada par de aletas separadoras. 6- CALEFACTOR DE FONDO, según lo reivindicado en 1 a 4, caracterizado porque sobre la vaina de PEEK se reviste una segunda vaina de un fluoropolìmero de alta resistencia química, con un espesor de un rango entre 0.3 a 3 mm. 7- CALEFACTOR DE FONDO, según lo reivindicado en 1 a 6, caracterizado porque entre la vaina de PEEK y la del fluoropolìmero se interpone una barrera de gases que incluye una lámina o foil de aluminio enrollado entre dichas dos vainas. 8- CALEFACTOR DE FONDO, según lo reivindicado en 1 a 7, caracterizado porque entre el liner y la varilla se dispone un segundo conducto cribado, dentro del cual se acomodan los conductores resistivos calefactores rodeando a la citada varilla. 9- CALEFACTOR DE FONDO, según lo reivindicado en 8, caracterizado porque entre el liner y la varilla se dispone el segundo conducto cribado, dentro del cual se disponen las aletas separadoras con los conductores resistivos calefactores rodeando a la citada varilla y dispuestos separados entre cada par de aletas.
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Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
| US2276833A (en) * | 1939-05-06 | 1942-03-17 | Stanley A Germain | Electric heater for oil wells |
| EP1276957B1 (en) * | 2000-04-24 | 2005-12-21 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Electrical well heating system and method |
| US20090272536A1 (en) * | 2008-04-18 | 2009-11-05 | David Booth Burns | Heater connections in mines and tunnels for use in treating subsurface hydrocarbon containing formations |
| US8448707B2 (en) * | 2009-04-10 | 2013-05-28 | Shell Oil Company | Non-conducting heater casings |
| US20200400251A1 (en) * | 2019-03-26 | 2020-12-24 | Titeflex Corporation | Multilayer composite pipe and pipe assemblies including reflective insulation |
-
2024
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Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2276833A (en) * | 1939-05-06 | 1942-03-17 | Stanley A Germain | Electric heater for oil wells |
| EP1276957B1 (en) * | 2000-04-24 | 2005-12-21 | Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. | Electrical well heating system and method |
| US20090272536A1 (en) * | 2008-04-18 | 2009-11-05 | David Booth Burns | Heater connections in mines and tunnels for use in treating subsurface hydrocarbon containing formations |
| US8448707B2 (en) * | 2009-04-10 | 2013-05-28 | Shell Oil Company | Non-conducting heater casings |
| US20200400251A1 (en) * | 2019-03-26 | 2020-12-24 | Titeflex Corporation | Multilayer composite pipe and pipe assemblies including reflective insulation |
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