MX2011005498A - Valvula de fuelle. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo el cual se puede usar en un pozo de petróleo y/o gas en altamar y en tierra para el propósito de incrementar la producción del pozo. El dispositivo comprende una estructura exterior en la cual se arregla un primero y un segundo dispositivo de fuelle accionados por presión, el primero y segundo dispositivo de fuelle accionados por presión, por la vía de un medio de soporte, están en comunicación para fluidos entre sí. El medio de soporte se monta fijamente de manera interna en la estructura exterior, el medio de soporte delimita en consecuencia un espacio abierto y cerrado para respectivamente el primero y segundo dispositivo de fuelle accionados por presión, en donde el espacio cerrado se llena con un fluido bajo presión, mientras que el espacio abierto está en comunicación para fluidos con un fluido circundante.

Description

VÁLVULA DE FUELLE Campo de la Invención La presente invención se refiere a un dispositivo que se usa en unión con equipos, con varios tipos de trabajo y con operaciones llevada a cabo con relación a pozos de petróleo y/o gas en tierra y en altamar, y de manera más particular, la presente invención se refiere a un dispositivo de presión controlada que se opera dentro de un intervalo de presión proporcionado.

Antecedentes de la Invención Los hidrocarburos, tales como petróleo, gas y/o mezclas de los mismos, se encuentran normalmente en acumulaciones bajo presión en formaciones porosas en un lecho rocoso. Estos depósitos naturales de hidrocarburos se aprovechan al perforar uno o más pozos de sondeo en el lecho rocoso. Cuando estos pozos de sondeo se han perforado completamente y el pozo está en producción, varias instalaciones de procesamiento que se localizan en o arriba del lecho marino serán capaces de procesar completa o parcialmente los hidrocarburos.

Sin embargo, existen depósitos de hidrocarburos donde el flujo natural de hidrocarburos a la superficie no es suficiente para permitir o mantener una producción rentable del pozo. Por ejemplo, esto puede ser debido a la viscosidad y/o peso de los hidrocarburos, o a que la presión en el pozo de petróleo sea muy baja para contrarrestar la presión hidrostática del fluido en el pozo así como también la contrapresión que ejercen las instalaciones de procesamiento sobre la superficie en el fluido en el pozo de petróleo y/o gas.

El depósito de hidrocarburos también puede, después de estar en producción por algún tiempo, "perder" la presión que es necesaria para conducir los hidrocarburos fuera del depósito, lo cual no hará rentable por más tiempo operar el pozo.

Para estos depósitos de hidrocarburos se ha desarrollado por lo tanto una variedad de sistemas y varios principios que son capaces de incrementar la producción del pozo con la ayuda de la llamada elevación artificial. Los dos sistemas más comunes usados en la actualidad son inyección de agua e inyección de gas. Durante la inyección de gas, el gas se inyecta a alta presión dentro del espacio anular entre la tubería de revestimiento y la tubería de producción. Por lo general, se usan válvulas de presión controlada, las llamadas válvulas de inyección o de elevación de gas, para ser capaces de suministrar y controlar o administrar la cantidad de gas que fluye dentro de la tubería de producción actual.

Estas válvulas de elevación de gas también se pueden usar durante una fase de puesta en marcha de un pozo, donde el fluido de terminación se encuentra tanto en el anillo del pozo y la tubería de producción. Para iniciar la producción en este pozo, el fluido de terminación que está en el anillo en primer lugar se debe desplazar del mismo, a través de una o más válvulas de elevación de gas, y hasta la superficie a través de la tubería de producción.

De manera similar, se puede usar una válvula de elevación de gas, por ejemplo, después de que se ha detenido un pozo por varias razones, con el resultado de que el fluido llena por lo menos partes del anillo en el pozo, o que el gas de un fluido de producción migra a la superficie, lo cual puede conducir a que la presión en el pozo se vuelva muy baja para permitir que se reanude la producción en el mismo sin que se suministre al pozo con soporte de presión externa por ejemplo, soporte de presión por inyección de gas .

De cómo estás válvulas de presión controlada se configuren y arreglen en el pozo dependerá de una variedad de parámetros. Por ejemplo, de acuerdo con el tamaño (diámetro) de la tubería de producción y la presión de inyección disponible, los llamados puntos de inyección de gas se proporcionarán en una o más ubicaciones en y a lo largo de la tubería de producción, la configuración específica para cada pozo individual que se adapta de esta manera para la. inyección de gas óptima. Las válvulas operadas por presión, tal como una válvula de elevación de gas, luego se instalarán en estos puntos de inyección de gas, en las mismas o diferentes ubicaciones a lo largo de la dirección longitudinal de la tubería de producción con el propósito de ser capaces de iniciar la inyección de gas, tal que a través de está "elevación" artificial se obtiene una producción óptima del pozo.

La(s) válvula (s) de elevación de gas entonces se puede operar o controlar de acuerdo con una variedad de diferentes principios, por ejemplo, por medio de presión, donde existen diferencias de presión alrededor y/o a través de la válvula que efectúa el control de la(s) válvula (s) es decir, la abertura y cierre de la misma.

Breve Descripción de la Invención Uno de los objetos 'de la presente invención por lo tanto es proporcionar un dispositivo que sea operado y/o controlado por diferencias de presión.

Otro objeto de la presente invención será proporcionar un dispositivo que se pueda conectar a un dispositivo de inyección y se use de esta manera conjuntamente con el dispositivo de inyección para operar y/o controlar la inyección de un fluido en un pozo de petróleo y/o gas.

Todavía otro objeto de la presente invención será proporcionar un dispositivo que opere dentro de un intervalo de presión predeterminado.

Estos objetos se logran por medio de un dispositivo como se da a conocer en la siguiente reivindicación independiente, con las características adicionales de la invención expuestas en las reivindicaciones dependientes y la descripción a continuación .

Un dispositivo de acuerdo con la presente invención se propones específicamente a ser usada en unión con una fase de puesta en marcha en un pozo de petróleo y/o gas, en cuyo pozo todo o partes del anillo del pozo y la tubería de producción se llenan con, por ejemplo, un fluido de terminación. Antes de que la producción del pozo pueda ponerse en marcha, el fluido de terminación que está en el anillo y/o la tubería de producción se deben desplazar y reemplazar por un fluido de inyección, por ejemplo, un gas. El gas o nitrógeno bajo alta presión, en una manera adecuada, luego se bombearán dentro del anillo del pozo (el espacio entre la tubería de revestimiento del pozo y la tubería de producción) .

Se identifica un posicionamiento óptimo de las diversas válvulas de inyección en este pozo usando herramientas de simulación para cada pozo individual, la configuración óptima que varía de pozo a pozo, dependiendo de los parámetros específicos del pozo. Una composición diferente del fluido del pozo durante la puesta en marcha significará, por otra, que existe una necesidad de tener varios niveles de punto de inyección en el pozo. Sin embargo, cuando se ha logrado la producción óptima del pozo, solo existirá una necesidad por un punto de inyección (estimulación) , este se localiza tan abajo en el depósito como sea posible.

Una o más válvulas operadas por presión, que comprenden el dispositivo de acuerdo con la presente invención, las cuales se arreglan en la dirección longitudinal de la tubería de producción, entonces, en vista de la simulación que se ha conducido, serán las llamadas "unidades de puesta en marcha", donde estas unidades deben ser cerradas sucesivamente hacia abajo en el pozo después de que el pozo ha comenzado su producción, de modo que el fluido de inyección se distribuye hacia abajo a la "unidad de puesta en marcha" deseada.

Cuando la presión arriba de tal "unidad" de puesta en marcha es suficientemente mayor, se abre y se permite un flujo pasante de fluido de terminación a través de la unidad, tal que el fluido de terminación puede fluir del anillo dentro de la tubería de producción. La introducción del gas presurizado adicional dentro del anillo dará por resultado que el fluido de terminación se desplace del anillo y hacia arriba a través de la tubería de producción. Este proceso se repite para cada punto de inyección hacia abajo en el pozo. Cuando el gas presurizado comienza a fluir dentro de la tubería de producción, el pozo puede comenzar la producción de unidad a unidad hasta que se alcance el punto de inyección principal. Luego es solo este punto de inyección que está en uso. Se cierran todas las otras unidades iniciales.

El dispositivo de acuerdo con la presente invención también se puede usar concebiblemente cuando el pozo no tiene suficiente presión para conducir los hidrocarburos hacia arriba a la superficie, o durante una puesta en marcha de un pozo el cual se ha detenido temporalmente, donde un fluido ha llenado por lo menos partes del anillo y/o la tubería de producción, o donde el fluido de producción ha permanecido por algún tiempo en el anillo y/o la tubería de producción y donde el gas ha migrado a la superficie, el resultado es que la presión en el pozo es muy baja para que el pozo comience la producción sin recibir soporte de presión de la inyección de gas.

Se debe entender, sin embargo, que el dispositivo de acuerdo a la presente invención también puede tener otras áreas de uso, por ejemplo, en unión con equipo que se usa en un pozo de petróleo y/o gas, equipo que está en la parte superior del proceso o que se localiza sobre el lecho marino.

La presente invención se refiere a un dispositivo que comprende una estructura exterior. Se forma una perforación en estructura exterior, la perforación que se delimita por una superficie de extremo que está arreglada en un extremo de la estructura exterior. De esta manera, la estructura de extremo se cerrará en uno del extremo de la misma y se abre en un extremo opuesto. Se proporciona uno o más agujeros pasantes en un área cercana al extremo abierto de la estructura exterior, lo cual permite que un fluido que circunda el dispositivo fluya dentro del dispositivo. La terminación o borde de la estructura exterior se puede configurar adicionalmente con medios de conexión para permitir que el dispositivo se acople o se conecte a otro equipo o herramientas, por ejemplo, una válvula de elevación de gas.

La estructura exterior del dispositivo se puede hacer en una sola pieza o se puede componer de varias estructuras .

De acuerdo con la presente invención, un primer y un segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se arreglan en la perforación longitudinal de la estructura exterior. Este dispositivo de fuelle accionado por presión, cuando se observa en sección en su dirección longitudinal, puede tener una forma que puede ser ovalada, poligonal, curveada, pero preferiblemente no circular, a fin de obtener una compresión o extensión simple del dispositivo de fuelle. Esta compresión o extensión se obtiene al someter el dispositivo de fuelle accionado por presión a condiciones de presión y/o accionamiento reciproco.

El dispositivo de fuelle accionado por presión, por ejemplo, se puede hacer de una pluralidad de secciones o laminillas las cuales, cuando se ensambla, forman el dispositivo de fuelle. También es concebible que el dispositivo de fuelle se haga mediante maquinado, moldeado etcétera. Adicionalmente, los dispositivos de fuelle accionados por presión se pueden hacer de un material metálico, pero también se pueden hacer de un material no metálico o de un material elastomérico . En algunos casos los dispositivos de fuelle accionados por presión también se pueden hacer de diferentes materiales.

Los dispositivos de fuelle accionados por presión se hacen además huecos y se delimitan en un extremo por una pestaña o similar, mientras que en su otro extremo (extremo abierto) se conectan a un medio de soporte. Como se hace esta conexión y la estructura del medio de conexión se explica a continuación.

Los dispositivos de fuelle accionados por presión se pueden diseñar adicionalmente para contener los mismos o diferentes volúmenes de fluido. Esto propondrá que uno de los dispositivos de fuelle accionados por presión actúe sobre el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión de tal manera que el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se comprime/extiende por la misma o diferente longitud como el primer dispositivo de fuelle accionado por presión, que la "fuerza" la cual se transmite por el primer y el segundo dispositivos de fuelle accionados por presión es la misma o diferente etcétera.

Lo anterior significa que los dispositivos de fuelle accionados por presión y el medio de soporte forman una unidad cerrada, la unidad que se llena de manera preferible con un fluido incompresible.

Cuando se arregla en la estructura exterior, el primer dispositivo de fuelle accionado por presión solo se soportará por el medio de soporte, mientras que el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se soportará por el medio de soporte en un extremo y una barra de pistón en el extremo opuesto.

Ya que el primer y el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se arreglan en la perforación longitudinal en estructura exterior, los dispositivos de fuelle accionados por presión deben tener una extensión radial (diámetro) que es más pequeña que la extensión radial (diámetro) de la perforación longitudinal, cuando se observa en la dirección longitudinal de la perforación.

De acuerdo con una modalidad preferida de la presente invención, tanto la estructura exterior como los dispositivos de fuelle accionados por presión se configuran con una sección transversal circular, pero pueden tener cualquier forma adecuada.

El primero y el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se conectan además hidráulicamente entre si por la via del medio de soporte, lo cual significa que los dispositivos de fuelle accionados por presión actuarán mutuamente entre si en su dirección axial. Si, por ejemplo, el primer dispositivo de fuelle accionado por presión se acciona tal que se comprime, la compresión se "transmitirá" por la via del medio de soporte de modo que el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se extiende a una cierta longitud. De manera similar, el accionamiento del segundo dispositivo de fuelle accionado por presión dará por resultado que el primer dispositivo de fuelle accionado por presión se extienda o comprima dependiendo de si el primer dispositivo de fuelle accionado por presión se comprimió o extendió. El fluido incompresible luego se "transmitirá" del dispositivo de fuelle accionado por presión al otro, esta "transmisión" entre los dispositivos de fuelle accionados por presión de esta manera es capaz de operar y controlar la abertura y cierre del dispositivo.

El medio de soporte se monta adecuadamente de manera fija internamente en la estructura exterior. Esto se puede hacer, por ejemplo, mediante soldadura, unión con adhesivo, atornillado etcétera. Ya que el medio de soporte tiene una extensión radial (diámetro) que corresponde esencialmente a la extensión radial (diámetro) de la perforación, el medio de soporte, la otra estructura y el extremo cerrado de la estructura exterior definirán un espacio hermético, en el cual el espacio hermético se arregla en el dispositivo de fuelle accionado por presión. El segundo dispositivo de fuelle accionado por presión luego se arreglará en el espacio que se define por el medio de soporte, la estructura exterior y el extremo abierto de la estructura exterior.

El medio de soporte, de acuerdo con una modalidad preferida de la invención, se configura como un cilindro cerrado, hueco, donde en la cara superior de fondo del cilindro cerrado, observado en la dirección longitudinal del cilindro, se proporciona un agujero pasante u orificio. El primer y el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión luego se conectan a través de su extremo abierto a los agujeros en la cara superior y de fondo del medio de soporte, tal que el primer y el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión junto con el medio de soporte forman una unidad cerrada.

En una modalidad preferida de la invención, la cavidad que se define por el primer dispositivo de fuelle accionado por presión, el medio de soporte y el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se llenan preferiblemente con un fluido incompresible.

De acuerdo con una modalidad de la invención, un pistón "de flotación" se puede proporcionar en el medio de soporte, el pistón que se deja mover en la dirección axial del medio de soporte cuando uno o ambos de los dispositivos de fuelle accionados por presión se someten a una fuerza externa. El pistón tiene una extensión radial (diámetro) la cual es esencialmente la misma extensión radial como la superficie interior del medio de soporte. Cuando el pistón entre en contacto con la cara superior o de fondo del medio de soporte, el pistón no se moverá más, también deteniendo en consecuencia el movimiento de los dispositivos de fuelle accionados por presión.

En otra modalidad de la presente invención, se puede proporcionar un dispositivo de retardo en el medio de soporte, este dispositivo de retardo tiene el propósito de retardar el flujo del fluido incompresible dentro de la unidad cerrada. En su forma más simple, este dispositivo de retardo puede comprender una placa que está configurada con uno o más agujeros pasantes. La placa se sujeta de manera adecuada internamente en el medio de soporte.

Ya que a través de la invención se desea proporcionar un dispositivo que opere dentro de un intervalo de presión predefinido, los dispositivos de fuelle accionados por presión se soportan internamente en la perforación de alojamiento longitudinal de tal manera que el medio de soporte per se forma una limitación (tope terminal para el movimiento que respectivamente se les permite hacer al primero y segundo dispositivos de fuelle accionados por presión. Esto significa que si el primer dispositivo de fuelle accionado por presión se somete a presión lo cual da por resultado que seo comprima en su dirección axial, el medio de soporte, es decir, el tope terminal, evitará una extensión adicional del segundo dispositivo de fuelle accionado por presión. De manera similar, el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión, cuando la presión que lo circunda se incrementa, se le permitirá solamente un cierto desplazamiento en su dirección axial antes de que su movimiento se detenga por el tope terminal, mediante lo cual también el primer dispositivo de fuelle accionado por presión se evita de ser extendido adicionalmente .

En una modalidad alternativa, el tope terminal puede ser un manguito el cual se arregla de manera preferible en el interior del medio de soporte, el manguito luego se extiende hacia afuera del medio de soporte y alguna longitud dentro de la dirección axial del dispositivo de fuelle accionado por presión. El tope terminal se puede arreglar en cada uno de los dispositivos de fuelle accionados por presión, o solamente en uno de ellos. Sin embargo, se debe entender que el manguito también se puede arreglar en el exterior del dispositivo de fuelle accionado por presión, y en ese caso el manguito se puede conectar al medio de soporte.

El tope terminal también se puede constituir de una pestaña o similar que se arregle internamente en la estructura exterior.

En una modalidad preferida de la presente invención también se pueden configurar de esta manera uno o ambos de los dispositivos de fuelle accionados por presión que cuando se ha obtenido una compresión deseada del dispositivo de fuelle accionado por presión, el dispositivo de fuelle accionado por presión se comprimirá esencialmente de modo que no es obtenible del mismo una compresión adicional. Esto significa que el dispositivo de fuelle accionado por presión en su posición comprimida máxima actuará como un elemento rígido, sólido, lo cual proporciona al dispositivo de fuelle accionado por presión con resistencia mecánica sustancial y resistencia a la presión.

Al introducir un fluido en el espacio hermético en el cual se localiza el primer dispositivo de fuelle accionado por presión, es decir, el espacio hermético definido por la estructura exterior, el medio de soporte y el extremo cerrado de la estructura exterior, y que se presuriza subsecuentemente con una presión especifica, lo cual da por resultado que el primer dispositivo de fuelle accionado por presión que se somete a una presión pre-ajustada, el primer dispositivo de fuelle accionado por presión se accionará por la presión pre-ajustada y se comprimirá contra el medio de soporte. El primer dispositivo de fuelle accionado por presión luego se comprimirá completamente, es decir, que asume la posición de un elemento rígido, sólido, el cual no se puede comprimir adicionalmente . Esta compresión del primer dispositivo de fuelle accionado por presión luego dará por resultado el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión que se extiende a una longitud, con el efecto del segundo dispositivo de fuelle accionado por presión, el cual por la vía de una barra de pistón o similar se conecta a un cuerpo de válvula, llevará el cuerpo de válvula en contacto con un asiento de válvula, lo cual da por resultado que el dispositivo se mantenga en una posición apagada o cerrada. En esta situación, el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se acciona por el primer dispositivo de fuelle accionado por presión únicamente.

Para introducir un fluido en el espacio hermético definido por la estructura exterior, el extremo cerrado de la estructura exterior y el medio de soporte, un agujero pasante se puede proporcionar en la estructura exterior, a cuyo agujero, por ejemplo, se puede conectar una válvula de retención .

De manera subsecuente, el dispositivo, por ejemplo, se puede conectar a una válvula de elevación de gas, y luego se baja en el pozo para luego ser arreglado en una tubería de producción.

Cuando el dispositivo y la válvula de elevación de gas unida se arreglan en la tubería de producción, el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión, el cual está arreglado en el espacio definido por el medio de soporte, la estructura exterior y el extremo abierto de la estructura exterior, se someterán a una fuerza externa (además de la fuerza del primer dispositivo de fuelle accionado por presión) , por ejemplo, de una presión de un fluido en el anillo del pozo. Si la presión en el fluido que está en el anillo del pozo es menor que la presión de pre-ajuste por la cual el primer dispositivo de fuelle accionado por presión se acciona, el dispositivo permanecerá en su posición apagada o cerrada. Al presurizar un fluido y al agregarlo al fluido que está en el anillo el pozo, la presión en el anillo del pozo se puede incrementar hasta que esta presión sea tan grande como la presión en el espacio hermético. La presión a la cual el primero y el segundo dispositivo de fuelle accionados por presión se someten luego se igualará, lo cual dará por resultado que el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se comprima ligeramente (y el primer dispositivo de fuelle accionado por presión se extiende como resultado) , mediante lo cual esta compresión causará que el cuerpo de la válvula se levante del acoplamiento con el asiento de válvula. El dispositivo ahora está en su posición de trabajo, y el fluido circundante (el fluido en el anillo) luego se le permite fluir a través del dispositivo y dentro de la válvula de elevación de gas, mediante lo cual esto también se acciona ara ser abierta. El fluido que está en el anillo del pozo ahora puede, por la vía del dispositivo y la válvula de elevación de gas, fluir del anillo y dentro de la tubería de producción, de modo que, por ejemplo, el fluido de terminación se desplaza del anillo.

La transmisión del movimiento axial entre el primer y segundo dispositivos de fuelle accionados por presión puede, sin embargo, también tomar lugar en otras formas que con el primer dispositivo de fuelle accionado por presión que se somete a una presión de fluido, por ejemplo, mediante transmisión mecánica. Una persona experta en la técnica sabrá cómo se puede hacer esto.

También es concebible que el primer y el segundo dispositivos de fuelle accionados por presión se pueden llenar con un fluido tal que tengan la misma presión, o que la presión en los dos dispositivos de fuelle accionados por presión sea diferente. Esto proporcionará una mejor posibilidad para controlar el intervalo de movimiento de los dispositivos de fuelle accionados por presión.

En una modalidad preferida de la presente invención, el primero y/o segundo dispositivos de fuelle accionados por presión se puede configurar para ser capaz de ser llenado, o vaciado del fluido que contiene, permitiendo en consecuencia que la presión y/o el fluido que contiene sea variada/reemplazada.

En el volumen definido por la perforación en el alojamiento exterior y el dispositivo de fuelle accionado por presión mismo, una de las soluciones de acuerdo con la presente invención puede ser que alrededor de cada dispositivo de fuelle accionado por presión se proporcione un paquete de nitrógeno (u otro gas) que se presuriza, en donde el paquete de nitrógeno forma un sesgo que se debe superior si los dispositivos accionados por presión son capaces de ser accionados. El paquete de nitrógeno se puede configurar como un cilindro cerrado, hueco que está arreglado alrededor del dispositivo de fuelle accionado por presión, o puede consistir de varios paquetes individuales que se distribuyen alrededor de la periferia exterior del dispositivo de fuelle accionado por presión. De manera alternativa, el paquete de nitrógeno se puede reemplazar por, por ejemplo, resortes de disco o dispositivos elásticos similares. Los paquetes de dispositivos elásticos para cada uno de los elementos de fuelle accionados por presión pueden tener la misma o diferente elasticidad (módulo de elasticidad) .

El segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se puede conectar a una barra de pistón o similar, la barra de pistón que se conecta de manera adicional de manera directa o indirectamente a un cuerpo de válvula. En el accionamiento reciproco del primer y segundo dispositivos de fuelle accionados por presión, el cuerpo de válvula se levantará de o se podrá en contacto con un asiento de válvula, abriendo o cerrando en consecuencia el dispositivo para el flujo pasante de un fluido.

Si el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se conecta directamente al cuerpo de válvula por la vía de una barra de pistón, será una transmisión lineal directa del movimiento del segundo dispositivo de fuelle accionado por presión al cuerpo de válvula. En una modalidad de la invención, el dispositivo puede comprender dos asientos de válvula, entre las cuales el cuerpo de válvula se dispone, de modo que el dispositivo se puede mantener cerrado cuando está en "equilibrio" entre los dos dispositivos de fuelle accionados por presión, o que el dispositivo se mantiene cerrado en que la presión externa (la cual circunda el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión) es mayor que la presión pre-ajustada que circunda el primer dispositivo de fuelle accionado por presión .

También es concebible que el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión se conecte por la vía de una barra de pistón a dos sub-pistones, los sub-pistones que se conectan entre si a través de un dispositivo de articulación. En una modalidad, el dispositivo de articulación comprende un eje rotacional, donde el movimiento lineal del segundo dispositivo de fuelle accionado por presión a través del eje rotacional se transmite a los dos sub-pistones. El eje rotacional del dispositivo de articulación, en una modalidad, puede ser sustancialmente transversal al eje longitudinal del dispositivo. En otra modalidad, puede intersecar el eje longitudinal o se puede arreglar excéntricamente en el dispositivo. También es concebible un eje rotacional que no sea transversal, pero que forme otro ángulo al eje longitudinal del dispositivo, el dispositivo de articulación puede comprender un perno pivote arreglado para girar alrededor de su propio eje longitudinal, el cual forma de esta manera el eje rotacional del dispositivo de articulación. El perno pivote se arregla para girar relativo a la estructura exterior y comprende además dos porciones de acoplamiento sobre cualquier lado del perno pivote, acoplando las porciones que están en acoplamiento con un hueco en su sub-pistón respectivo.

El primero y el segundo sub-pistón pueden tener una forma que les permita deslizarse en la estructura exterior sin ningún impedimento al movimiento de los sub-pistones. En una modalidad, un sub-pistón, en una porción en un extremo del mismo de espaldas al otro sub-pistón, se puede configurar de esta manera para que llene la totalidad de la sección transversal interior de la perforación en la estructura exterior, mientras que en el extremo opuesto que enfrenta el segundo sub-pistón se puede configurar para llenar solamente una parte de la sección transversal de la perforación. Esto permite que el segundo sub-pistón llene una parte de la misma sección transversal interior: el segundo sub-pistón, en una modalidad, se puede conectar a un cuerpo de válvula mediante una barra de conexión o pistón, de modo que el cuerpo de válvula se puede arreglar en una distancia de la porción del segundo sub-pistón que llena sustancialmente la totalidad de la sección transversal interior de la perforación en la estructura exterior. Los sub-pistones llenan la sección transversal interior de la estructura exterior, pero no hay comunicación para fluidos a través de los sub-pistones . Esto también se puede obtener al configurar los sub-pistones con los huecos con la superficie sobre la parte superior de los sub-pistones y/o en una superficie interior de la estructura exterior.

En una modalidad alternativa de la presente invención, el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión, por la vía de una barra de pistón, se conecta directamente a un cuerpo movible interior en, por ejemplo, una válvula de elevación de gas, mediante el cual la barra de pistón, cuando se acciona por el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión, desplazará el cuerpo movible interior en la dirección axial de la válvula de elevación de gas, habiendo en consecuencia la válvula de elevación de gas .

El dispositivo de acuerdo con la presente invención también puede comprender un medio de fijación y sensor, el medio de fijación el cual será capaz de fijar el dispositivo en una posición deseada (abierta o cerrada) . El dispositivo permanecerá en la posición fija hasta que el medio de fijación se accione para ser abierto, tomando en lugar esto, por ejemplo, después de que el medio de sensor ha medido una cierta presión circundante. El medio de fijación puede, por ejemplo, ser eléctrico, electromagnético, etcétera.

Otras ventajas y aspectos característicos de la presente invención serán claramente evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, las figuras adjuntas y las siguientes reivindicaciones.

Breve Descripción de las Figuras La invención ahora se describirá con más detalle con referencia a las siguientes figuras, en donde: La Figura 1 muestra una primera modalidad de un dispositivo de acuerdo con la presente invención; La Figura 2 muestra una modalidad del dispositivo en la Figura 1 conectado a una válvula; La Figura 3 muestra una segunda modalidad del dispositivo en la Figura 1; La Figura 4 muestra un medio de soporte de acuerdo con la presente invención.

Descripción Detallada De La Invención Las figuras muestran diferentes modalidades del dispositivo de acuerdo con la presente invención, donde el dispositivo conectado a otro equipo, por ejemplo, se propone para ser arreglado en una tubería de producción en un pozo de petróleo y/o gas. Uno de experiencia en la técnica apreciará como se hace esto y por lo tanto no se describe en la descripción.

La Figura 1 muestra un dispositivo de acuerdo con la presente invención. El dispositivo comprende una estructura 1, estructura 1 exterior que en la modalidad ilustrada se hace en una sola pieza. Sin embargo, también es concebible que la estructura 1 exterior este compuesta de una pluralidad de elementos que se unen para formar la estructura 1 exterior. La estructura 1 exterior está configurada para tener una perforación 2 interna la perforación 2 se delimita por una cara de extremo E 'que está arreglada en un extremo de la estructura 1 exterior. A través de esta configuración, la estructura 1 exterior se cerrará en un extremo de la misma y se abrirá en su extremo opuesto. Se proporcionan medios de conexión en el extremo abierto de la estructura 1 exterior para permitir que el dispositivo se conecte a otro equipo o herramientas, por ejemplo, una válvula 16 de elevación de gas (solamente indicado) . En la vecindad del extremo abierto de la estructura 1 exterior, se proporcionan uno o más agujeros 15 pasantes, los agujeros 15 que permiten que un fluido circundante fluya dentro de la estructura 1 exterior.

En la estructura 1 exterior se proporciona además un primer y un segundo dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión.

El primero y segundo dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión se configuran como un fuelle en la forma de un "acordeón", donde se ensambla una pluralidad de secciones o laminillas 6 para formar los fuelles actuales. Esto se puede hacer por ejemplo, mediante soldadura, unión con adhesivo o en alguna otra forma adecuada que conecte las secciones o laminillas 6 entre si.

Los dos dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión se interconectan por la vía de un medio 5 de soporte. La sección 6 exterior (es decir la sección de extremo) en un extremo de los dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión se soldán de esta manera, se unen adhesivamente o en alguna otra manera se conectan a su lado respectivo del medio 5 de soporte. El medio 5 de soporte se monta a su vez de manera fija al interior de la perforación 2. Esto se puede hacer, por ejemplo, mediante soldadura, unión con adhesivo, atornillado o alguna otra manera adecuada.

El segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión similar el primer dispositivo 3 de fuelle accionado por presión, está en su otro extremo (es decir, el extremo opuesto a la conexión al medio 5 de soporte) conectado a una pestaña 9. La pestaña 9 está configurada adicionalmente con un agujero internamente y con por lo menos un agujero pasante 10 en uno de sus extremos, lo cual permite que el segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión se conecte por la vía de la pestaña a una barra 12 de pistón. La barra 12 de pistón luego se sujeta a la pestaña 9 por medio de una chaveta, tornillo, etcétera, (no mostrados) a través del agujero 10.

Conforme el medio 5 de soporte se monta fijamente sobre el interior de la perforación 2, el medio 5 de soporte formará una partición hermética internamente en la estructura exterior entre el primer y segundo dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión. Esto significa que se forma un espacio cerrado 11, el espacio cerrado 11 que encierre el primer dispositivo 3 de fuelle accionado por presión. Este espacio cerrado 11 se llena con un fluido, por ejemplo, nitrógeno bajo presión, lo cual significa que el primer fuelle accionado por presión se somete a un "sesgo" deseado. Este sesgo, dependiendo de su tamaño accionará el primer dispositivo 3 de fuelle accionado por presión, de modo que se comprime. El espacio 11 cerrado se llena ya que la estructura exterior está provista de un agujero pasante (no mostrado) , al cual, por ejemplo, se conecta una válvula de retención.

Sin embargo, también es concebible que el primer dispositivo 3 de fuelle accionado por presión se pueda accionar mediante un mecanismo de accionamiento (no mostrado) haciéndolo en consecuencia y necesario de pre-ajustar el espacio 11 cerrado a una presión. El mecanismo de accionamiento luego se puede configurar de esta manera ya que transmite o aplica una fuerza al dispositivo 3 de fuelle accionado por presión tal que se comprime o se extiende en su dirección axial. El mecanismo de accionamiento, por ejemplo, se puede configurar de esta manera ya que se activa eléctricamente, hidráulicamente, etcétera.

De manera similar, también se formará un espacio alrededor del segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión, el espacio que se define por el medio 5 de soporte, la estructura 1 exterior y el extremo abierto de la estructura exterior. El segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión luego también se someterá a una fuerza externa por ejemplo, de una presión en un fluido en el anillo del pozo.

Cada uno de los dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión se hace hueco y mantiene un fluido incompresible, y los dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión se deben configurar de esta manera como una unidad cerrada. Esto se puede hacer en diferentes formas, por ejemplo, en que uno de los dispositivos 3, 4 accionados por presión se conecte al medio 5 de soporte, mientras que el extremo opuesto está delimitado por la pestaña 7, 9.

El medio 5 de soporte de acuerdo con la Figura 1 se configura como un cilindro cerrado, donde se proporciona un agujero (no mostrado) a través del material de la cara superior y la cara de fondo del cilindro cerrado. El extremo abierto (es decir, el extremo opuesto a la pestaña 7, 9) del primero y segundo dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión luego se conecta a este agujero pasante de modo que se forma una unidad cerrada, que consiste del primer dispositivo 3 de fuelle accionado por presión, el medio 5 de soporte intermedio y el segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión.

Internamente en el medio 5 de soporte se proporciona adicionalmente un pistón 101 móvil (ver 'también la Figura 4), este pistón que se le permite ser movido en la dirección axial del medio 5 de soporte. El pistón se puede configurar adicionalmente tal que, junto con el agujero pasante en la cara superior y/o de fondo del medio 5 de soporte, forma un sello de metal a metal, lo cual significa que cuando el pistón se pone en contacto con la cara superior o de fondo del medio de soporte, el primero y el segundo dispositivo 3, 4 de fuelle accionados por presión no se le permitirá un movimiento adicionan en su dirección axial .

Un manguito 104 se puede proporcionar adicionalmente de manera interna en el medio 5 de soporte, el manguito que se extenderá alguna distancia hacia adentro en el espacio cerrado del primero y/o el segundo dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión. Esto permitirá que el primero y/o segundo dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión se extiendan o se compriman hasta que el dispositivo 3, 4 de fuelle accionados por presión se ponga en contacto con el manguito 104, mediante lo cual la extensión o compresión adicional de los dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión se detenga .

En el medio 5 de soporte también se puede proporcionar un dispositivo 102 de retardo, el propósito del dispositivo 102 de retardo es retardar el flujo del fluido incompresible en el soporte 5. En su forma más simple, dispositivo 102 de retardo comprende una placa formada que tiene uno o más agujeros 104 pasantes. El medio 102 de retardo se soporta en una forma adecuada en el medio 5 de soporte .

La Figura 1 muestra una primera modalidad del dispositivo de acuerdo con la invención, donde el segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión se conecta a la barra 12 de pistón. Esto se hace en que la pestaña 9, la cual está conectada al segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión, se diseña para recibir la barra 12 de pistón, la pestaña 9 y la barra 12 de pistón que se conectan por la vía de una condición adecuada. La pestaña 9 está de manera configurada con un agujero 10 pasante, donde por medio de un perno, tornillo, chaveta o similar la barra 12 de pistón se puede asegurar a la pestaña 9. La barra 12 de pistón se configura asi de esta manera en que se puede poner en contacto con un cuerpo, por ejemplo, con un cuerpo interior móvil en una válvula 16 de elevación de gas (indicada solamente), mediante la cual la barra 12 de pistón en el accionamiento (extensión o compresión) de segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión luego moverá el cuerpo móvil interior en la dirección axial de la válvula de elevación de gas, de modo que la válvula de elevación de gas se abre o se cierra. El dispositivo, por otra parte, se configura con uno o más agujeros 15 pasantes en la estructura 1 exterior, en la cual se colocan agujeros 15 pasantes en el área alrededor del segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión.

Una segunda modalidad del dispositivo de acuerdo con la presente invención se muestra en la Figura 2, donde la barra 12 de pistón se conecta al segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión de la misma manera como en lo explicado en lo anterior. En esta modalidad, sin embargo, la barra 12 de pistón no se conecta directamente al cuerpo móvil interior en la válvula 16 de elevación de gas. La barra 12 de pistón, en el extremo del mismo opuesto a la conexión de la pestaña 9, en este caso se conecta a un cuerpo 13 de válvula, en la cual el cuerpo 13 de válvula se dispone entre dos asientos 14 de válvula. Cuando el dispositivo se pre-ajusta en una presión en el espacio 11, esta presión accionará el primer dispositivo 3 de fuelle accionado por presión de modo que se comprime. Esto da por resultado la compresión del primer dispositivo 3 de fuelle accionado por presión, por la vía del medio 5 de soporte, que se transmite al segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión, mediante lo cual se extiende una cierta longitud en su dirección axial. Conforme el segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión se conecta a la barra 12 de pistón y la barra 12 de pistón se conecta adicionalmente a un cuerpo 13 de válvula, el cuerpo 13 de válvula se empujará en contacto con el asiento 14 de válvula inferior, cuando se observa en la Figura. El dispositivo luego se cierra y se bajará en el pozo para ensamble con una válvula 16 de elevación de gas (solamente indicada) . Cuando el dispositivo y la válvula 16 de elevación de gas se arreglan en la tubería de producción (no mostrada) , el fluido circundante en el anillo del pozo fluirá a través de los orificios 15 en la estructura 1 exterior, y el segundo dispositivo de fuelle accionado por presión luego se someterá a una fuerza. Si la presión pre-ajustada, la cual está en el espacio 11, es mayor que la presión en el anillo, una presión será aplicada en el anillo, de modo que la presión se incrementa en el mismo. Cuando la presión pre-ajustada y la presión en el anillo son iguales, el segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión luego tendrá que ser accionado para ser comprimido, logrando en consecuencia un estado "balanceado" entre el primero y segundo dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión.

El cuerpo 14 de válvula luego tendrá que ser llevado fuera del acoplamiento con el asiento 14 de válvula inferior, mediante lo cual el fluido circundante del anillo se deja fluir del asiento 14 de válvula. El fluido luego fluirá en la válvula 16 de elevación de gas y el cuerpo móvil interior en la misma luego se accionará para que la válvula de elevación de gas se abra. El fluido circundante luego será capaz de fluir desde el anillo y a través del dispositivo y la válvula 16 de elevación de gas conectada y dentro de la tubería de producción. En el caso donde el fluido circundante tiene una presión mayor que la presión pre-ajustada en el espacio 11, el segundo dispositivo 4 de fuelle accionado por presión se comprimirá para que el cuerpo 13 de válvula se desplace en la dirección axial del dispositivo, mediante lo cual el cuerpo 13 de válvula se lleva en acoplamiento con el asiento 14 de válvula superior, cuando se observa en la Figura. Luego el dispositivo también estará en una posición cerrada. Esto significa que el dispositivo de acuerdo con la presente invención se abrirá solamente dentro de un intervalo predefinido, pequeño (es decir, en el intervalo alrededor del pistón de equilibrio de los dos dispositivos 3, 4 de fuelle accionados por presión) .

La Figura 3 muestra una modalidad adicional del dispositivo de acuerdo con la presente invención, donde se observa que la barra 12 de pistón ahora se conecta a un primer sub-pistón 17, el sub-pistón 17 el cual, por la vía de un dispositivo 18 de articulación, se conecta adicionalmente a un segundo sub-pistón 19. El segundo sub-pistón 19 se conecta por otra parte a una barra 12 de pistón, la cual a su vez se conecta a un cuerpo 13 de válvula. El cuerpo 13 de válvula, como en la segunda modalidad, se dispone entre dos asientos 14 de válvula.

El primer sub-pistón 17 comprende una primera porción 27 de extremo, la cual comprende la cara 28 de contacto. Se muestra esta primera porción 27 de extremo para que una sección transversal de esta porción 27 de extremo llene casi la perforación 2 completa de la estructura 1 exterior. Adicionalmente, el primer sub-pistón 17 comprende una segunda porción 29 de extremo la cual está de espalda de la primera porción 27 de extremo, la segunda porción 29 de extremo llena únicamente una parte de la perforación 2 de la estructura 1 exterior. Esta segunda porción 29 de extremo también se conecta a un dispositivo 18 de articulación que comprende un perno 30 pivote y una primera porción 31 de acoplamiento la cual se apoya en un hueco 32 en la segunda porción 29 de extremo del primer sub-pistón 17. El dispositivo 18 de articulación comprende además una segunda porción 33 de acoplamiento la cual se extiende desde el perno 30 de pivote sobre el lado opuesto relativo con la primera porción 32 de acoplamiento. Esta segunda porción 33 de acoplamiento se apoya en un huevo 34 en una segunda porción 38 de extremo, de un segundo sub-pistón 19. El movimiento del primer sub-pistón 17 se transmite al segundo sub-pistón 19 a través del dispositivo 18 de articulación, mediante el cual el segundo sub-pistón 19 se moverá en la dirección opuesta al movimiento del primer sub-pistón 17. El movimiento toma lugar esencialmente en una dirección axial del dispositivo. La segunda porción 38 de extremo del segundo sub-pistón 19 también tiene un grado de sección transversal más pequeño que la perforación 2 en la estructura 1 exterior, de modo que hay espacio para el dispositivo 18 de articulación y el movimiento de los sub-pistones 17, 19. Una primera porción 39 de extremo del segundo sub-pistón 19, la cual está de espaldas al primer sub-pistón 17, cubre esencialmente la sección transversal completa de la perforación 12 en la estructura 1 exterior. Al final de esta primera porción 39 de extremo se conecta a una barra 12 de pistó a la cual se asegura el cuerpo 13 de válvula. Un movimiento del segundo sub-pistón 19 moverá de esta manera el cuerpo 13 de válvula relativo con el asiento 14 de válvula. El dispositivo de acuerdo con esta modalidad se cerrará o se abrirá de la misma forma como se describe anteriormente .

Solamente los elementos que se relacionan con la invención se han explicado y descrito anteriormente y una persona de experiencia en la técnica apreciará que la estructura exterior se puede formar como una unidad o puede comprender varios elementos que se unen conjuntamente. El dispositivo de válvula debe tener además medios adecuados para conexión e instalación en una corriente de fluido de proceso. La persona experta entenderá adicionalmente que una variedad de modalidades y modificaciones de la modalidad descrita e ilustrada se pueden proporcionar dentro del alcance de la invención como se define en las siguientes reivindicaciones .

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo, en particular para el uso en un pozo de petróleo y/o gas en altamar o en tierra, que comprende una estructura exterior provista con una perforación y un fuelle accionado por presión arreglado en la misma, caracterizado en que el fuelle accionado por presión se forma de un primero y un segundo dispositivo de fuelle accionados por presión, el primero y segundo dispositivo de fuelle accionados por presión, por medio de un medio de soporte, se conectan hidráulicamente entre si, el fuelle accionado por presión y el medio de soporte forman una unidad cerrada, el medio de soporte que comprende un pistón móvil se monta fijamente de manera interna en la estructura exterior, de modo que el medio de soporte delimita un espacio abierto y cerrado para respectivamente el primer y segundo dispositivos de fuelle accionados por presión en la estructura exterior en la cual el espacio cerrado comprende medios para presurizar el espacio cerrado, mientras que el espacio abierto se diseña para estar en comunicación para fluidos con un fluido circundante.

2. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el medio de soporte forma un cilindro cerrado, donde una cara superior y de fondo del cilindro, se proporciona con un agujero pasante, el primer y el segundo dispositivos de fuelle accionados por presión se conectan a los agujeros pasantes de la cara superior y de fondo del cilindro.

3. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado en que un dispositivo de retardo se proporciona en unión con el medio de soporte.

4. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3, caracterizado en que un dispositivo de retardo es una placa que comprende por lo menos un agujero pasante .

5. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que por lo menos una cara de tensión internamente el medio de soporte delimita el movimiento axial del primero y segundo dispositivos de fuelle accionados por presión.

6. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el primero y el segundo dispositivos de fuelle accionados por presión se hacen de un material metálico, elastomérico o no metálico.

7. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el primero y segundo dispositivo de fuelle accionados por presión y el medio de soporte se llenan con un fluido incompresible.

8. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que un elemento elástico se arregla alrededor del primero y/o segundo dispositivo de fuelle accionados por presión.

9. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado en que el elemento elástico es un paquete de nitrógeno, uno o más resortes y otro dispositivo de sesgado.

10. Un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que el primero y segundo dispositivo de fuelle accionados por presión en una posición de detección inferior se configuran para tener una compresión máxima.