MX2011001459A - Soporte de carga transmisor de par torsor. - Google Patents

Abstract

Una herramienta de perforación de pozo tiene un miembro tubular conectado hacia una sarta de entubado que sirve como una sarta de perforación. Un soporte de carga se localiza dentro de la perforación del miembro tubular. El soporte de carga tiene una porción que transfiere par torsor que se extiende a partir de un término inferior a un término superior. El soporte de carga tiene una porción que transfiere fuerza axial que mira hacia arriba. Un ensamblaje de fondo de perforación se baja a través de la sarta de entubado y rellana sobre el soporte de carga. El ensamblaje de fondo de perforación tiene un perfil que concuerda con el soporte de carga tal que será soportado por el soporte de carga y recibirá par torsor transferido a partir del soporte de carga.

Description

SOPORTE DE CARGA TRANSMISOR DE PAR TORSOR Campo de la Invención Esta invención se refiere en general a herramientas de pozo y de manera particular a un soporte de carga localizado dentro de un miembro tubular de perforación de pozo que es capaz de transmitir par torsor así como transmitir una carga axial.

Antecedentes de la Invención Soportes de carga son frecuentemente usados en perforaciones de pozo para soportar varias herramientas y equipos . Un soporte de carga es típicamente una superficie cónica o plana que rodea una perforación dentro de un miembro tubular.

Un soporte de carga, también llamado un soporte de "no paso", impide que herramientas teniendo diámetros mayores que el diámetro interno del soporte de carga pasen a su través . El soporte de carga tiene la capacidad de soportar el peso de la herramienta o dispositivo que rellana sobre el mismo.

Un soporte de carga es empleado donde los pozos son perforados por un método llamado entubado mientras se perfora. En este método, en lugar de que una sarta de tubería de perforación siendo empleada para perforar al pozo, el operador perfora al pozo con una sarta de entubado o revestimiento y el entubado o revestimiento es subsecuentemente cementado en el pozo. El término "entubado" se refiere a la tubería de pozo que es cementada en el pozo y se extiende todo el camino hasta la cabeza de pozo. El término "revestimiento" se refiere a tubería que es cementada en el pozo pero solamente se extiende una distancia corta por encima del extremo inferior de una sarta de entubado previamente instalada. Por conveniencia, tanto entubado y revestimiento serán referidos en la presente como entubado. En la técnica de entubado mientras se perfora, un aditamento auxiliar o miembro tubular se conecta hacia la sarta de entubado cerca de o en el extremo inferior de la sarta de entubado. El miembro tubular tiene un soporte de no paso localizado dentro de su perforación .

El operador baja un ensamblaje de fondo de perforación ("BHA") hacia la sarta de entubado. El BHA tiene un perfil que rellanará en el soporte de no paso. Una porción inferior del BHA se extiende a través del soporte de no paso y por fuera del extremo inferior del entubado. Una broca de perforación y opcionalmente otro equipo se localizan en esta porción inferior. Típicamente el BHA tiene un miembro conector que incluye perros que se extienden fuera de y vinculan un rebajo anular en el miembro tubular para prevenir que el BHA se mueva hacia arriba a partir del soporte de no paso cuando el peso de sarta de entubado se impone sobre la broca de perforación durante la perforación. También, par torsor necesita ser transmitido a partir de la sarta de entubado al BHA. Típicamente, perros impulsados por resorte se emplean para resortear y vincular de manera circunferencial rebajos o ranuras separadas localizadas en la perforación del miembro tubular. El operador emplea un sujetador de entubado en la superficie para sujetar al entubado y girarlo. El sujetador de entubado se une a una tracción superior de la instalación de perforación .

Aunque este tipo de entubar mientras se perfora es exitoso, los perros impulsados por resorte que sirven para transmitir par torsor del entubado al BHA añaden algo de complejidad al BHA. También, en perforaciones de pozo de diámetros pequeños, puede haber espacio inadecuado para montar perros impulsados por resorte para transmitir par torsor.

Compendio de la Invención El aparato de pozo de esta invención incluye un miembro tubular que se localiza en la perforación de pozo y puede conectarse hacia y formar parte de una sarta de entubado empleada para entubar mientras se perfora. El miembro tubular tiene una perforación con un soporte de carga localizado dentro de la misma. El soporte de carga tiene una porción que transfiere par torsor que se extiende hacia arriba a partir de una terminal inferior a una terminal hacia arriba. La porción que transfiere par torsor mira generalmente hacia una dirección de rotación seleccionada con relación a un eje de un miembro tubular. El soporte de carga tiene también una porción que transfiere fuerza axial que mira hacia arriba para transferir fuerza axial.

Un BHA que se baja a través de la sarta de entubado tiene un perfil que rellana sobre el soporte de carga. El perfil tiene una porción que transfiere par torsor que concuerda en contacto nivelado con la porción que transfiere par torsor del soporte de carga, tal que el par torsor impuesto sobre la sarta de entubado se transfiera al BHA. El perfil también tiene una porción que transfiere carga axial que concuerda en contacto nivelado con la porción que transfiere fuerza axial del soporte de carga para transferir peso de la sarta de entubado al BHA.

El soporte de carga puede formarse en un manguito que se une de manera rígida al miembro tubular dentro de la perforación del miembro tubular. En algunas de las formas de realización, la porción que transfiere par torsor es sustancialmente paralela con un eje del miembro tubular. En otras formas de realización, está inclinada. La porción que transfiere fuerza axial puede comprender una superficie espiral extendiéndose 360 grados a partir del término inferior al término superior de la porción que transfiere par torsor. Alternativamente, el soporte de carga puede tener una configuración de sierra con picos y valles definiendo al término superior y al término inferior . Los flancos entre los valles y los picos comprenden las porciones que transfieren par torsor. Los flancos pueden ser paralelos al eje del miembro tubular o pueden inclinarse en un ángulo. Las porciones que transfieren fuerza axial están en los valles del soporte de carga.

De preferencia el BHA tiene una traba que se monta al BHA y vincula un rebajo en el miembro tubular cuando el perfil rellana sobre el soporte de carga. La traba impide movimiento hacia arriba del BHA con relación a la sarta de entubado.

Breve Descripción de los Dibujos La figura 1 es una vista en secciones ilustrando un ensamblaje de fondo de perforación siendo bajado hacia vinculación con un soporte de carga, el ensamblaje de fondo de perforación teniendo un perfil que concuerda con el soporte de carga, el perfil del soporte de carga siendo configurado de acuerdo con esta invención.

La figura 2 muestra una porción del ensamblaje de fondo de perforación y soporte de carga de la figura 1, con el ensamblaje de fondo de perforación en la posición rellanada.

La figura 3 es una vista en secciones del aparato de la figura 1, tomada a lo largo de la línea 3-3 de la figura 1.

La figura 4 es una vista en perspectiva ilustrando al manguito teniendo al soporte de carga en la figura 1.

La figura 5 es una vista esquemática del aparato de la figura 1, mostrado conectado hacia una sarta de entubado para operaciones de entubado mientras se perfora.

La figura 6 es una vista lateral de una forma de realización alternativa de un manguito teniendo un soporte de carga de acuerdo con esta invención, el manguito siendo montado en un miembro tubular que se muestra en sección transversal .

La figura 7 es una vista lateral de otra forma de realización de un manguito teniendo un soporte de carga de acuerdo con esta invención, el manguito estando montado en un miembro tubular que se muestra en sección transversal .

Descripción Detallada de la Invención Con referencia a la figura 1, el miembro tubular 11 tiene una perforación 13 con un soporte de no paso mirando hacia arriba 15 localizado en la misma. El soporte 15 se localiza en un solo plano que es perpendicular a un eje 16 de la perforación 13.

Un manguito 17 tiene un extremo inferior que está en contacto con el soporte de no paso 15. El manguito 17 tiene un diámetro externo que es mayor que el diámetro interno del soporte de no paso 15. En este ejemplo, el diámetro externo del manguito 17 es sustancialmente el mismo como el diámetro interno de la perforación 13 por encima del soporte de no paso 15. El manguito 17 se une de manera rígida al miembro tubular 11 tal que transmitirá par torsor así como resistirá movimiento hacia arriba y hacia abajo dentro de la perforación 13. El manguito 17 puede unirse al miembro tubular 11 en varias maneras, y en esta forma de realización, una soldadura 19 se muestra uniendo al extremo inferior del manguito 17 con el soporte de no paso 15. Alternativamente, el manguito 17 podría tener ranuras o claves que vinculan hendiduras concordantes en la perforación 13 o viceversa para transmitir par torsor.

Como se muestra también en la figura 4, el manguito 17 tiene un soporte de carga 21 formado en su extremo superior. El soporte de carga 21 tiene una porción de transferencia de par torsor 23 que tiene un término superior 25 y un término inferior 27. En este ejemplo, la porción que transfiere par torsor 23 es una superficie de borde recto que está paralela con el eje 16. Sin embargo, podría estar inclinada. Si está paralela al eje 16, el término superior 25 estará directamente por encima del término inferior 27 como se muestra. La porción que transfiere par torsor 23 mira hacia la dirección en la que será girado el miembro tubular 11 durante la operación.

El soporte de carga 21 también tiene una porción de transferencia de carga axial 29. La porción de transferencia de carga axial 29 en este ejemplo es un borde espiral que mira y hace pendiente hacia arriba del termino inferior 27 al término superior 25. El punto mas bajo de la porción de transferencia de carga axial 29 une al término inferior 27. El punto mas superior de la porción de transferencia de carga axial 29 se une al término superior 25. Un ángulo espiral relativo al eje 16 se selecciona tal que proporcione una longitud axial deseada para la porción de transferencia de carga 23. La extensión circunferencial de la porción de transferencia de carga axial 29 a partir del término inferior 27 al término superior 25 es 360 grados alrededor del eje 16. El grosor de la porción de transferencia de par torsor 23 es la misma como el grosor de la porción de transferencia de carga axial 29, la cual es el grosor de pared del manguito 17. En lugar de un manguito separado 17 siendo instalado en la perforación 13, el soporte de carga 21 podría maquinarse directamente hacia la perforación 13 del miembro tubular 11.

Con referencia de nuevo a la figura 1, el ensamblaje de fondo de perforación ("BHA") 31 se muestra en el proceso de ser bajado hacia el miembro tubular 11. El BHA 31 tiene una porción inferior 33 que se extiende hacia abajo a través del manguito 17. Como se muestra en la figura 2, la porción inferior 33 puede tener una broca de perforación 35 en su extremo inferior. La porción inferior 33 también puede incluir otros equipos, tales como instrumentos de exploración, y perforación direccional. La porción inferior 33 del BHA tiene un diámetro externo máximo que es menor que el diámetro interno del manguito 17, proporcionando un espacio para el paso de la broca de perforación 35.

Un perfil 37 es formado en el BHA 31 por encima de la broca de perforación 35. El perfil 37 concuerda con el contorno del soporte de carga 21. El perfil 37 tiene una porción de transferencia de par torsor 39 que está en el mismo ángulo con relación al eje 16 como la porción de transferencia de par torsor 23 del soporte de carga 21. El perfil 37 tiene una porción de transferencia de carga axial 41 que comprende una pendiente de borde espiral a partir de la terminal inferior de la porción de transferencia de par torsor 39 a la terminal superior de la porción de transferencia de par torsor 39. La porción de transferencia de carga axial 41 se extiende 360 grados y tiene el mismo ángulo espiral como la porción de transferencia de carga axial 29 del soporte de carga. La longitud de la porción de transferencia de par torsor 39 es la misma como la longitud de la porción de transferencia de par torsor 23 del soporte de carga 21. El diámetro externo del perfil 37 puede ser ligeramente menor que el diámetro externo del manguito 17 para proporcionar un espacio libre conforme el BHA 31 está siendo bajado hacia el miembro tubular 11. Alternativamente, podría tener el mismo diámetro externo como el manguito 17 si el manguito 17 estuviera localizado en una porción de menor diámetro de la perforación 13.

Con referencia a la figura 5, la porción superior del BHA 31 de preferencia comprende un conector con una traba 43 que se acciona para vincular un rebajo 45 (figura 1) en la perforación 13 cuando el perfil de BHA 37 ha rellanado por completo sobre el soporte de carga 21. La figura 5 ilustra el miembro tubular 11 sujetado en y formando parte de una sarta de entubado 47. La sarta de entubado 47 se soporta en su extremo superior por un sujetador de entubado 49. El sujetador de entubado 49 puede sujetar al interior de la sarta de entubado 47. Alternativamente, podría sujetar al exterior de la sarta de entubado 47. El sujetador de entubado 49 se sujeta a una tracción superior 51, la cual es parte de una instalación de perforación que moverá a la tracción superior 51 hacia arriba y hacia abajo de una grúa. La tracción superior 51 también ocasiona rotación del sujetador de entubado 49, que a su vez imparte rotación a la sarta de entubado 47. La tracción superior 51 y sujetador de entubado 49 se localizarán por encima de un piso de instalación 53 de la instalación de perforación.

En el ejemplo de la figura 5, una primera sarta de entubado 55 ya ha sido instalada y cementada en su lugar con cemento 56. El BHA 31 se instala dentro de la sarta de entubado 47, con la broca de perforación 35 sobresaliendo por debajo. Un sello 60 sella entre la porción superior del BHA 31 y el miembro tubular 11. Un sub-fresador 59 salta de una posición retraída y perfora un diámetro mayor del agujero de perforación 57 que la broca de perforación 35. Mientras se perfora, el operador también bombeará fluido de perforación hacia abajo de la sarta de entubado 47, el cual fluye fuera de la broca de perforación 35 y regresa a la superficie en el anillo que rodea a la sarta de l entubado 47.

En la operación de la invención, el operador puede necesitar soltar al BHA 31 de la posición de la figura 5 para reemplazar componentes tales como la broca de perforación 35. El soltado puede llevarse a cabo por varios medios, incluyendo bajar una sarta de trabajo, tal como la tubería de perforación o una línea de cable, a través de la sarta de entubado 47 para vincular al extremo superior del BHA 31. Alternativamente, el BHA 31 podría ser bombeado hacia arriba por circulación inversa del fluido de perforación. La traba 43 puede ser liberada por la sarta de trabajo o mediante bombear hacia abajo una herramienta de liberación. El BHA 31 trae consigo la broca de perforación 35 conforme se mueve a la superficie mientras el soporte de carga 21 permanece en su lugar. Cuando se baja el BHA 31 de regreso hacia la sarta de entubado 47, el perfil 37 sobre el BHA 31 rellanará sobre el soporte de carga 21. Normalmente, no estará alineado u orientado apropiadamente con el soporte de carga 21. Sin embargo, las porciones espirales 29 y 41 se deslizarán entre sí, ocasionando que el BHA 31 gire hasta que las porciones de transferencia de carga axial 41 se alineen. El BHA 31 entonces se deslizará hacia abajo hacia recuperación completa según se ilustra en las figura 2 y 5. El soporte de carga 21 soportará el peso del BHA 31 hasta que la broca de perforación 35 vincule al fondo del agujero de perforación 57. El operador entonces ocasionará que la tracción superior 51 gire la sarta de entubado 47. Par torsor será transferido de la sarta de entubado 47 a través de la porción de transferencia de par torsor de soporte de carga 23 a la porción de transferencia de par torsor del BHA 39. El par torsor es así impartido a la porción inferior del BHA 33 y la broca de perforación 35.

La figura 6 ilustra otra forma de realización de un soporte de carga que transmitirá par torsor. En esta forma de realización, un manguito 61 es montado sobre un soporte de no paso 63 en una perforación 65 del miembro tubular 67. El manguito 61 puede ser fijado en su lugar por una variedad de medios, incluyendo una soldadura 68. El manguito 61 gira con el miembro tubular 67 y es impedido de movimiento axial relativo al miembro tubular 67. El manguito 61 tiene un soporte de carga que tiene una configuración de sierra con picos y valles formando dientes. Los flancos entre los valles y picos sirven como porciones de transferencia de par torsor 69. Los valles sirven como porciones de transferencia de carga axial 71. En este ejemplo, la figura triangular de cada diente es equilátera, por ende el par torsor puede ser transmitido tanto en direcciones en sentido de las manecillas del reloj y en sentido contrario a las manecillas del reloj . La mitad de las porciones de transferencia de par torsor 69 miran generalmente hacia una dirección de rotación y la otra mitad gira generalmente en la dirección opuesta. Como en la primera forma de realización, en lugar de un manguito separado 61, las porciones de transferencia de par torsor 69 y porciones de transferencia de carga axial 70 podrían formarse mediante maquinar directamente la perforación 65.

El BHA (no mostrado) para la forma de realización de la figura 6 tendrá un perfil de sierra idéntico. Las porciones de transferencia de par torsor inclinadas 69 transferirán par torsor al BHA aunque no estén paralelas con el eje del miembro tubular 67 debido a que el BHA tendrá una traba que impide movimiento hacia arriba del BHA con relación al manguito 61.

En el ejemplo de la figura 7, el manguito 73 se sujeta en un soporte de no paso 75 formado en una perforación 77 de un miembro tubular 79. Como en las otras formas de realización, una soldadura 81 ilustra un método de unir al manguito 73 tal que girará en unísono con el miembro tubular 79. El soporte de carga del manguito 73 también tiene una figura de sierra, pero los flancos o porciones de transferencia de par torsor 83 son bordes rectos que son paralelos con los ejes 85. El flanco opuesto de cada diente es inclinado, formando una figura de triángulo isósceles para cada diente. Las porciones de transferencia de carga axial 87 comprende la base o termino inferior de cada porción de transferencia de par torsor 83.

Las varias formas de realización divulgan soportes de carga que no solamente soportan el peso de una herramienta siendo bajada hacia una perforación de pozo, sino que también transmitirán par torsor entre la herramienta y el miembro tubular.

Aunque la invención ha sido mostrada solamente en algunas de sus formas, deberá ser aparente a los técnicos en la materia que no se limita de esta manera sino que es susceptible a varios cambios sin salir del alcance de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIO ES

1. Un aparato de pozo para llevar a cabo entubado mientras se perfora, comprendiendo: un miembro tubular teniendo una perforación, un eje longitudinal, y un extremo superior para conexión a una sarta de entubado; un soporte de carga dentro de la perforación; el soporte de carga teniendo una porción que transfiere par torsor extendiéndose a partir de un término inferior a un término superior; el soporte de carga teniendo una porción de transferencia de fuerza axial que mira hacia arriba; un ensamblaje de fondo de perforación para bajar a través de la sarta de entubado, el ensamblaje de fondo de perforación teniendo un perfil que rellana sobre el soporte de carga; el perfil teniendo una porción que transfiere par torsor que concuerda en contacto nivelado con la porción que transfiere par torsor del soporte de carga tal que par torsor impuesto sobre la sarta de entubado se transfiera al ensamblaje de fondo de perforación; y el perfil teniendo una porción que transfiere carga axial que concuerda en contacto nivelado con la porción que transfiere carga axial del soporte de carga para transferir peso del ensamblaje de fondo de perforación a la sarta de entubado.

2. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 1, donde el soporte de carga se forma en un manguito que se une de manera rígida al miembro tubular dentro de la perforación.

3. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 1, donde la porción que transfiere par torsor está sustancialmen-te paralela con un eje del miembro tubular.

4. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 1, donde la porción que transfiere fuerza axial comprende una superficie espiral extendiéndose 360 grados alrededor del eje a partir del término inferior al término superior.

5. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 1, donde el soporte de carga tiene una configuración de sierra, con picos y valles que comprenden al término superior y al término inferior, respectivamente.

6. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 1 , donde : el ensamblaje de fondo de perforación tiene una porción inferior extendiéndose hacia abajo a partir del perfil y a través de la perforación del miembro tubular debajo del soporte de carga; y una broca de perforación se une a un extremo inferior del ensamblaje de agujero de perforación.

7. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 1, comprendiendo además una traba montada al ensamblaje de agujero de perforación, la traba axialmente trabando al ensambla- je de agujero de perforación con relación al miembro tubular.

8. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 1, donde una longitud de la porción que transfiere par torsor del perfil es igual a una longitud de la porción que transfiere par torsor del soporte de carga, y la porción que transfiere par torsor del perfil se extiende a lo largo de una línea sustancial-mente paralela con el eje.

9. Un aparato de pozo, que comprende: un miembro tubular para ubicación en una perforación de pozo, el miembro tubular teniendo una perforación; un soporte de carga dentro de la perforación; el soporte de carga teniendo una porción que transfiere par torsor extendiéndose hacia arriba a partir de un término inferior a un término superior, la porción que transfiere par torsor mirando generalmente hacia una dirección de rotación seleccionada con relación a un eje del miembro tubular; y el soporte de carga teniendo una porción que transfiere fuerza axial que se extiende a lo largo de un ángulo espiral alrededor del eje del término inferior al término superior.

10. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 9, donde el soporte de carga se forma en un manguito que se une de manera rígida al miembro tubular dentro de la perforación.

11. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 10, donde el manguito tiene un diámetro externo sustancial-mente igual a un diámetro interno de la porción de la perforación en la cual se localiza.

12. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 9, donde la porción que transfiere par torsor se extiende a lo largo de una línea sustancialmente paralela con el eje del miembro tubular.

13. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 9, donde la porción que transfiere par torsor y la porción que transfiere fuerza axial tienen un mismo grosor radial con relación al eje del miembro tubular. '

14. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 9, donde el término superior se localiza directamente por encima del término inferior.

15. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 9, donde la porción que transfiere fuerza axial se extiende 360 grados alrededor del eje a partir del término inferior al término superior.

16. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 9, comprendiendo además: una herramienta teniendo un perfil que concuerda con el soporte de carga cuando se baja hacia vinculación con el soporte de carga, el perfil teniendo una porción que transfiere par torsor que topa con la porción que transfiere par torsor del soporte de carga, el perfil teniendo una porción que transfiere fuerza axial que topa con la porción que transfiere fuerza axial del soporte de carga.

17. El aparato de pozo de acuerdo con la reivindicación 16, donde: la porción que transfiere par torsor del perfil de la herramienta tiene una misma longitud y se extiende en un mismo ángulo con relación al eje como la porción que transfiere par torsor del soporte de carga; la porción que transfiere fuerza axial del perfil de la herramienta está en el mismo ángulo espiral como la porción que transmite fuerza axial del soporte de carga.

18. Un método de perforar con sarta de entubado, que comprende : (a) proporcionar un miembro tubular con un soporte de carga interno teniendo una porción que transfiere par torsor y una porción que transfiere fuerza axial; (b) conectar al miembro tubular con la sarta de entubado; (c) proporcionar un ensamblaje de fondo de perforación con una broca de perforación teniendo una porción que transfiere par torsor y una porción que transfiere fuerza axial; (d) bajar el ensamblaje de fondo de perforación hacia la sarta de entubado y rellanando al perfil sobre el soporte de carga con la broca de perforación sobresaliendo mas allá de un extremo inferior de la sarta de entubado; (e) transferir peso del ensamblaje de fondo de perforación a partir de la porción que transfiere fuerza axial del perfil a la porción que transfiere carga axial del soporte de carga; y (f) girar la sarta de entubado y transferir par torsor a partir de la sarta de entubado a través de la porción que transfiere par torsor del soporte de carga a la porción que transfiere par torsor del perfil para ocasionar que el ensamblaje de fondo de pozo gire .

19. El método de acuerdo con la reivindicación 19, donde el paso (d) además comprende permitir que el ensamblaje de fondo de pozo gire según sea necesario con relación al miembro tubular para orientar al perfil con relación al soporte de carga.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 18, comprendiendo además trabar al ensamblaje de fondo de perforación dentro del miembro tubular para impedir movimiento hacia arriba del ensamblaje de fondo de perforación con relación a la sarta de entubado mientras se perfora.