MX2013008581A - Centralizador de arco compuesto. - Google Patents

Abstract

Un centralizador (200) comprende un primer collar (202), un segundo collar (204), una pluralidad de muelles de arco (206) que acoplan el primer collar al segundo collar, y una pluralidad de partículas (220) dispuestas en una superficie externa de al menos un muelle de arco. Uno o más del primer collar, el segundo collar, y los muelles de arco comprenden un material compuesto. En algunas modalidades, el centralizador comprende un tercer collar (302), en donde la pluralidad de muelles de arco comprende una primera porción de muelles de arco (304) y una segunda porción de muelles de arco (306), y en donde la primera porción de los muelles de arco acopla el primer collar (202) al tercer collar (302) la segunda porción de los muelles de arco acopla el segundo collar (204) al tercer collar (302).

Description

CENTRALIZADOR DE ARCO COMPUESTO CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona con métodos para dar servicio a sondeos. Más particularmente, a un centralizador para elementos tubulares de sondeo en yacimientos subterráneos y a un método para proporcionar un centralizador dispuesto alrededor de un elemento tubular de sondeo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sondeos a veces se perforan en yacimientos subterráneos que contienen hidrocarburos para permitir la recuperación de los hidrocarburos. Algunos métodos para dar servicio a sondeos emplean elementos tubulares de sondeo que se bajan en el sondeo durante diversos procesos a lo largo de la vida del sondeo. Puesto que los sondeos en general no son perfectamente verticales, los centralizadores se utilizan para mantener los elementos tubulares de sondeo · alineados dentro del sondeo. La alineación puede ayudar a evitar cualquier fricción entre el elemento tubular de sondeo y el lado de la pared o tubería de revestimiento del sondeo, reduciendo potencialmente cualquier daño que pueda ocurrir. Los centralizadores flexibles comunes utilizan collares de retención ubicados en cualquier extremo del centralizador para mantener la posición del centralizador en relación al elemento tubular de sondeo cuando el elemento tubular se transporte dentro y fuera del sondeo. El centralizador flexible puede ser libre de moverse dentro de los limites de los collares de retención. Los centralizadores flexibles y los collares de retención se fabrican de metales tales como acero, para proporcionar propiedades adecuadas para el centralizador .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona un centralizador que comprende un primer collar; un segundo collar; una pluralidad de muelles de arco acoplando el primer collar al segundo collar; en donde uno o más del primer collar, el segundo collar, y los muelles de arco comprenden un material compuesto. El centralizador además puede comprender una pluralidad de partículas dispuestas en una superficie externa de al menos un! muelle de arco. Los bordes delantero y trasero del primer collar o el segundo collar pueden ser ahusados o angulados. El centralizador además puede comprender un tercer collar, en donde la pluralidad de muelles de arco comprende una primera porción de muelles de arco y una segunda porción de muelles de arco, y en donde la primera porción de los muelles de arco acopla el primer collar al tercer collar y la segunda porción de los muelles de arco acopla el segundo collar al tercer collar. Al menos uno de la pluralidad de muelles de arco puede tener un diseño de múltiples etapas que comprende una pluralidad de secciones arqueadas. El espesor de al menos un muelle de arco puede variar a lo largo de la longitud del muelle de arco. Las partículas pueden comprender sustancialmente partículas esféricas, y pueden tener un tamaño que oscila desde aproximadamente 0.0025 centímetros (0.001 pulgadas) hasta aproximadamente 0.05 centímetros (0.2 pulgadas) . Las partículas comprenden un metal o cerámica, y las partículas comprenden óxido de circonio. Las partículas pueden recubrirse con un agente de revestimiento de superficie. El material compuesto puede comprender una fibra y un material de matriz. El material de matriz puede comprender una resina que comprende una resina endürecible y un agente de endurecimiento. La fibra puede comprender una fibra de vidrio, una fibra celulósica, una fibra de carbono, una fibra de grafito, una fibra metálica, una fibra cerámica, una fibra metálica-cerámica, una fibra de aramida, o cualquier combinación de las mismas, y la fibra puede revestirse con un agente de revestimiento de superficie. De preferencia, el centralizador comprende tres o más collares y una pluralidad de muelles de arco que comprende una pluralidad de porciones de muelles de arco. Cada porción de muelles de arco puede acoplar dos collares adyacentes. Uno o más de los collares y los muelles de arco pueden comprender un material compuesto. Los muelles de arco en porciones adyacentes pueden alinearse longitudinalmente en un patrón de desplazamiento. El número de muelles de arco en una primera porción y una segunda porción pueden ser diferentes.

En otro aspecto de la presente invención, un centralizador que comprende tres o más collares; una pluralidad de muelles de arco que comprende una pluralidad de porciones de muelles de arco, en donde cada porción de muelles de arco acopla dos collares adyacentes, y en donde uno o más de los collares y los muelles de arco comprenden un material compuesto. Los muelles de arco en porciones adyacentes pueden alinearse longitudinalmente en un patrón de desplazamiento. El número de muelles de arco en una primera porción y una segunda porción puede ser diferente. El centralizador además puede comprender una pluralidad de partículas dispuestas a lo largo de la superficie externa de al menos un muelle de arco. El material compuesto puede comprender una fibra y un material de matriz. El material de matriz puede comprender una resina que comprende una resina endurecible y un agente de endurecimiento. La fibra puede comprender una fibra de vidrio, una fibra celulósica, una fibra de carbono, una fibra de grafito, una fibra metálica, una fibra cerámica, una fibra metálica-cerámica, una fibra de aramida, o cualquier combinación de las mismas. La fibra puede revestirse con un agente de revestimiento de superficie. De preferencia, el centralizador comprende tres o más collares y una pluralidad de muelles de arco que comprenden una pluralidad de porciones de muelles de arco. Cada porción de muelles de arco puede acoplar dos collares adyacentes. Uno o más de los collares y los muelles de arco pueden comprender un material compuesto. Los muelles de arco en porciones adyacentes pueden alinearse longitudinalmente en un patrón de desplazamiento. El número de muelles de arco en una primera porción y una segunda porción pueden ser diferentes .

La presente invención también proporciona, un centralizador que comprende tres o más collares; una pluralidad de muelles de arco que comprende una pluralidad de porciones de muelles de arco, en donde cada porción de muelles de arco acopla dos collares adyacentes, y en donde uno o más de los collares y los muelles de arco comprenden un material compuesto. Los muelles de arco en porciones adyacentes pueden alinearse longitudinalmente en un patrón de desplazamiento. El número de muelles de arco en una primera porción y una segunda porción puede ser diferente. El centralizador además puede comprender una pluralidad de partículas dispuestas a lo largo de la superficie externa de al menos un muelle de arco. El material compuesto puede comprender una fibra y un material de matriz. El material de matriz puede comprender una resina que comprende una resina endurecible y un agente de endurecimiento. La fibra puede comprender una fibra de vidrio, una fibra celulósica, una fibra de carbono, una fibra de grafito, una fibra metálica, una fibra cerámica, una fibra metálica-cerámica , una fibra de aramida, o cualquier combinación de las mismas. La fibra puede revestirse con un agente de revestimiento de superficie. . , En otro aspecto de la presente invención, un método comprende proporcionar un centralizador dispuesto alrededor de un elemento tubular de sondeo, en donde el centralizador comprende: un primer collar; un segundo collar; ; una pluralidad de muelles de arco que acoplan el primer collar al segundo collar; en donde uno o más del primer collar, el segundo collar, y los muelles de arco comprenden un material compuesto; y colocar el elemento tubular de sondeo en un sondeo dispuesto en un yacimiento subterráneo. El centralizador puede comprender además una pluralidad de partículas dispuestas en una superficie externa de al menos un muelle de arco. Al menos uno de los muelles de arco puede tener un diseño de múltiples etapas que comprende una pluralidad de secciones arqueadas. Las partículas pueden comprender sustancialmente partículas esféricas, y las partículas pueden comprender óxido de circonio. Las partículas pueden revestirse con un agente de revestimiento de superficie. El centralizador puede mantenerse en posición en el elemento tubular de sondeo utilizando collares de retención, proyecciones, salientes, o cualquier combinación de los mismos. El centralizador puede girar alrededor del elemento tubular de sondeo. El material compuesto puede comprender una fibra y un material de matriz, y el material de matriz puede comprender una resina que comprende al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de: un poliéster ortoftálico, un poliéster isoftálico, un poliéster tipo ftálico/maleico, un viniléster, una epoxi termoestable, un fenólico, un cianato, una bismaleimida, una poliimida con extremo nádico encapsulado, una polisulfona, una poliamida, un policarbonato, un óxido de polifenileno, un polisulfuro, una polieteretercetona, una polietersulfona, una poliamida-imida, una polieterimida, una poliimida, un poliarilato, un poliéster cristalino líquido, un poliuretano, una poliurea, y cualquier combinaciones de los mismos. El material de matriz puede comprender una resina que comprende una resina endurecible y un agente de endurecimiento. La resina endurecióle puede comprender al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de: una resina de diglicidiléter de bisfenol A, una resina de butoximetilbutilglicidiléter , una resina de bisfenol A-epiclorohidrina, una resina de bisfenol F, una resina de poliepóxido, una resina de novolak, una resina de poliéster, una resina de fenol-aldehido, una resina de urea-aldehido, una resina de furano, una resina de uretano, una resina de glicidiléter , y cualesquier combinaciones de las mismas. El agente de endurecimiento puede comprender al menos un componente seleccionado del grupo que consiste de: una amina cicloalifática, una amina aromática, una amina alifática, un imidazol, un pirazol, una pirazina, una pirimidina , una piridazina, un lH-indazol, una purina, una ftalazina, una naftiridina, una quinoxalina, una quinazolina, una fenazina, una imidazolidina, una cinolina, una imidazolina, una 1,3,5-triazina, un tiazol, una pteridina, un indazol, una amina, una poliamina, una amida, una poliamida, un 2-etil-4-metil imidazol, y cualesquier combinaciones de los mismos.- La fibra puede revestirse con un agente de revestimiento de superficie, y el agente de revestimiento de superficie puede comprender al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste de: un silazano, un siloxano, un alcoxisila-no, un aminosilano, un silano, un silanol, un alcohol polivinilico, y cualquier combinación de los mismos.

En otro aspecto de la presente invención, se proporciona un método que comprende un centralizador dispuesto alrededor de un elemento tubular de sondeo, en donde el elemento tubular de sondeo comprende un collar de retención, una proyección, o una saliente en cada extremo del centralizador, y en donde el centralizador comprende: tres o más collares; una pluralidad de muelles de arco que comprende una pluralidad de porciones de muelles de arco, en donde . cada porción de muelles de arco acopla dos collares adyacentes, y en donde uno o más de los collares y los muelles de arco comprenden un material compuesto; y colocar el elemento tubular de sondeo en un sondeo dispuesto en un yacimiento subterráneo. Los muelles de arco en al menos dos porciones adyacentes pueden alinearse longitudinalmente en un patrón de desplazamiento. El método además puede comprender una pluralidad de partículas dispuestas a lo largó de" una superficie externa de al menos un muelle de arco. El material compuesto puede comprender una fibra y un material de matriz. El material de matriz puede comprender una resina que comprende una resina endurecible y un agente de endurecimiento. La fibra puede revestirse con un agente de revestimiento de superficie, y el agente de revestimiento de superficie puede comprender al menos un compuesto seleccionado del grupo que consiste de: un silazano, un siloxano, un alcoxisilano, un aminosilano, un silano, un silanol, un alcohol polivinilico, y cualquier combinación de los mismos.

En otro aspecto de la presente invención, se produce un centralizador a partir de un proceso que comprende: formar una pluralidad de muelles de arco compuesto a partir de una fibra y una resina; que dispone de una pluralidad de partículas en una superficie externa de los muelles de arco compuesto; curar los muelles de arco compuesto en una forma deseada para formar una pluralidad de muelles de arco curado; disponer de una primera porción de una fibra humedecida con resina sobre un mandril cilindrico para formar una pluralidad de collares; disponer la pluralidad de muelles de arco curado en el mandril con los extremos del muelle de arco en contacto con la primera porción de fibra humedecida con resina; disponer de una segunda porción de la fibra humedecida con resina sobre el mandril cilindrico; curar los collares para formar un centralizador curado; y presionar el mandril fuera del centralizador curado. La fibra puede suministrarse como un filamento, un hilo, una estopa, una madeja, una cinta, una tela, o cualquier combinación de los mismos. La fibra en los muelles de arco compuesto puede alinearse en una -dirección longitudinal, y la fibra en los collares puede alinearse en una dirección circunferencial. El proceso puede comprender un proceso automatizado, y el proceso automatizado puede considerar un diámetro de la fibra, una rigidez de la fibra, unos módulos de la fibra, un costo de la fibra, o cualquier combinación de los mismos.

Estas y otras características se entenderán más claramente a partir de la siguiente descripción detallada tomada junto con los dibujos y reivindicaciones anexas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Para un entendimiento más completo de la presente descripción y las ventajas de la misma, ahora se hace referencia a la siguiente descripción, tomada junto con los dibujos anexos y descripción detallada: La Figura 1 es una vista en corte de una modalidad de un sistema de servicio de sondeo de acuerdó, con: una modalidad .

La Figura 2 es una vista en planta de un centralizador de acuerdo con una modalidad.

La Figura 3A y Figura 3B son vistas en planta de los centralizadores de acuerdo con modalidades.

La Figura 4A, Figura 4B, y Figura 4C son vistas en sección transversal de los centralizadores que comprenden muelles de arco de acuerdo con otras modalidades.

La Figura 5 es una vista en planta de un centralizador de acuerdo con todavía otra modalidad.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN En los dibujos y descripción que siguen, las partes semejantes se marcan típicamente a través de la especificación y dibujos con los mismos números de referencia, respectivamente. Las figuras del dibujo no necesariamente son a escala. Ciertas características de la invención pueden mostrarse exageradas en escala o en alguna forma esquemática y algunos detalles de elementos convencionales pueden no mostrarse en el interés de claridad y forma abreviada.

A menos que se especifique de otra forma, cualquier uso de cualquier forma de los términos "conectar", "embragar", "acoplar", "unir", o cualquier otro término que describa una interacción entre los elementos no significa que limita la interacción a la interacción directa entre los elementos y también puede incluir la interacción indirecta entre los elementos descritos. En la siguiente discusión y en las reivindicaciones, los términos "que incluye" y "que comprende" se utilizan de un modo de composición abierta, y por consiguiente, deben interpretarse para significar "incluyendo, pero no limitado a...". La referencia para arriba o abajo se hará para propósitos de descripción con "arriba", "superior", "hacia arriba", o "corriente arriba" significando hacia la superficie del sondeo y con "abajo", "inferior", "hacia abajo", o "corriente abajo" significando hacia el extremo terminal del pozo, con respecto de la orientación del sondeo. Las diversas características mencionadas anteriormente, así como otros rasgos y características descritos en más detalle a continuación, serán fácilmente aparentes para aquellos con experiencia en la técnica con la ayuda de esta descripción tras la lectura de la siguiente descripción detallada de las modalidades, y por referencia a los dibujos anexos.

Se describe en la presente un centralizador para su uso con un elemento tubular de sondeo. El centralizador puede comprender uno o más materiales compuestos. El centralizador resultante puede ser relativamente ligero en peso cuando se compara con un centralizador metálico tradicional, representando una ventaja de seguridad operativa. El uso de materiales compuestos puede permitirse para un retiro más fácil y rápido del centralizador y/o cualesquier componentes del centralizador a partir del sondeo en caso de que falle un centralizador dentro del sondeo cuando se compara con los centralizadores metálicos y/o componentes del centralizador metálico. Además, los materiales compuestos pueden permitirse para el uso de los centralizadores en aplicaciones magnéticamente sensibles (por ejemplo, unidades sustituías de medición durante la perforación, prospección, etc. ) . Además, la capacidad para formar los centralizadores a partir de un material compuesto puede permitir al centralizador fabricarse y adaptarse rápidamente a una aplicación particular, la cual puede permitir a un centralizador optimizarse para un uso dado basado en las condiciones en un sondeo especifico. Además, la capacidad para utilizar diversos materiales de construcción tal como diversas fibras, resinas, y/o partículas puede permitirse para un diseño flexible, rentabilidad, y geometría no disponible previamente con los centralizadores metálicos tradicionales.

Con referencia a la FIGURA 1, se muestra un ejemplo de un ambiente operativo de sondeo. Como se ha representado, el ambiente operativo comprende un equipo de perforación 106 que se coloca en la superficie terrestre 104 y se - extiende sobre y alrededor de un sondeo 114 que penetra un yacimiento subterráneo 102 por propósito de recuperar hidrocarburos. El sondeo 114 puede perforarse en el yacimiento subterráneo 102 utilizando cualquier técnica de perforación adecuada;. El sondeo 114 se extiende sustancialmente de forma vertical lejos de la superficie terrestre 104 sobre una porción de sondeo vertical 116, que se desvia de la vertical en relación de la superficie terrestre 104 sobre una porción de sondeo desviada 136, y transiciones a una porción de sondeo horizontal 118. En ambientes operativos alternativos, todas o porciones de un sondeo pueden ser vertical, desviadas en cualquier ángulo adecuado, horizontales, y/o curvadas. El sondeo puede ser un nuevo sondeo, un sondeo existente, un sondeo recto, un sondeo que alcanza una extensión, un sondeo desviado, un sondeo multilateral, y otros tipos de sondeo para perforación y completación de una o más zonas de producción. Además, el sondeo puede utilizarse tanto para pozos de producción como para pozos de inyección. El sondeo puede utilizarse para propósitos diferentes o además de la producción de hidrocarburos, tales como sus usos relacionados con energía geotérmica.

Una sarta de elementos tubulares de sondeo 120 comprende un centralizador 200 que puede bajarse en el yacimiento subterráneo 102 para una variedad de perforaciones, completación, trabajo de complemento, o procedimientos de tratamiento a través de la .vida, del sondeo. La FIGURA 1 ilustra el elemento tubular de sondeo 120 en forma de una sarta de revestimiento que se baja en el yacimiento subterráneo. Debe entenderse que el elemento tubular de sondeo 120 comprende un centralizador 200 que es igualmente aplicable para cualquier tipo de elemento tubular de sondeo que se inserta en un sondeo, incluidos como ejemplos no limitantes tuberías perforadas, tubo de perforación, tubería de producción, sartas de varillaje, y tubería flexible. El centralizador 200 también puede utilizarse para centralizar diversas unidades sustituías y herramientas de trabajo de complemento. Como se muestra en la FIGURA 1, el elemento tubular de sondeo 120 que comprende el centralizador 200 se transporta en el yacimiento subterráneo 102 de una manera convencional y puede de forma subsiguiente asegurarse dentro del sondeo 114 al llenar | una zona anular 112 entre el elemento tubular de sondeo 120 y el sondeo 114 con un material cementoso.

El equipo de perforación 106 comprende una torre de perforación 108 con un piso del equipo de perforación 110 a través del cual el elemento tubular de sondeo ..120; se extiende hacia abajo del equipo de perforación 106 eri el sondeo 114. El equipo de perforación 106 comprende, un montacargas accionado por motor y otro equipo asociado ara extender la sarta de revestimiento 120 en el sondeo 114 para colocar el elemento tubular de sondeo 120 a una profundidad seleccionada. Mientras que el ambiente operativo descrito en la Figura 1 se refiere a un equipo de perforación estacionario 106 para bajar y configurar el elemento tubular de sondeo 120 que comprende el centralizador 200 dentro de un sondeo terrestre 114, en modalidades alternativas, los equipos de perforación de trabajo de complemento móvil, unidades para dar servicio al sondeo (tales como unidades de tubería flexible) , y similares pueden utilizarse para bajar el elemento tubular de sondeo 120 que comprende el centralizador 200 en un sondeo. Debe entenderse que un elemento tubular de sondeo 120 que comprende el centralizador 200 puede utilizarse alternativamente en otros ambientes operativos, tales como dentro de un ambiente operativo de sondeo marítimo.

En ambientes operativos alternativos, una porción de sondeo vertical, desviada u horizontal puede revestirse y cementarse y/o porciones del sondeo pueden estar sin revestir. Por ejemplo, la sección sin revestir 140 - puede comprender una sección del sondeo 114 lista para revestirse con el elemento tubular de sondeo 120. El centralizador puede disponerse en la tubería de producción en- un pozo revestido o sin revestir. Una porción del sondeo 114 puede comprender una sección ensanchada del pozo. Como se utiliza en la presente, el ensanchamiento del pozo se refiere al alargamiento de un sondeo existente debajo de una sección existente, la cual puede revestirse en algunas modalidades.

Una sección ensanchada del pozo puede tener un diámetro mayor que una sección hacia arriba de la sección ensanchada del pozo. Por consiguiente, un elemento tubular de sondeo que pasa debajo a través del sondeo puede pasar a través de un paso de diámetro más pequeño seguido por un paso de diámetro más grande.

Con respecto del tipo de ambiente operativo del centralizador 200 que se utiliza, se apreciará que el centralizador 200 sirve para ayudar en guiar y colocar el elemento tubular de sondeo 120 a través del sondeo 114. Como se describe en mayor detalle a continuación, el centralizador 200 comprende collares 202, 204, y una pluralidad de muelles de arco 206 que conectan los collares 202, 204. El centralizador sirve para centrar el elemento tubular de sondeo (por ejemplo, la sarta de revestimiento 120) dentro del sondeo 114 cuando el elemento tubular de sondeo 120 se transporta dentro del sondeo 114.

Diversas fuerzas se utilizan para caracterizar centralizadores 200. Los muelles de arco 206 proporcionan una fuerza conocida como una "fuerza de recuperación" para impulsar radialmente (es decir, lateralmente) el eleirtento tubular de sondeo lejos de la pared del sondeo. Al mismo tiempo, los muelles de arco 206 pueden ser comprimibles lateralmente de modo que el elemento tubular de sondeo pueda moverse a lo largo del interior del sondeo no obstante la presencia en el sondeo de pequeñas restricciones en diámetro y otros obstáculos para el movimiento longitudinal del elemento tubular de sondeo dentro del sondeo. Tras encontrar una restricción dentro del sondeo durante el traslado, los muelles de arco pueden comprimirse con el fin de entrar a la restricción. La fuerza requerida para comprimir los muelles de arco e insertar el centralizador en el interior de la restricción, la cual puede incluir la inserción inicial en el sondeo, se denomina como la "fuerza de inicio". El contacto entre los muelles de arco y la pared del sondeo puede llevar a una fuerza de arrastre. La fuerza requerida para superar la fuerza de arrastre puede denominarse corno la "fuerza de tendido", la cual es la cantidad de fuerza requerida para mover longitudinalmente el elemento tubular de sondeo a lo largo del sondeo con el centr-ali'zádor colocado hacia su exterior. Las especificaciones :para. la cantidad de fuerza de recuperación y uso apropiado de los centralizadores se describen en un documento titulado, Specifications for Bow-Spring Centralizers, API Specification 10D, 5th edition, American Petroleum Institüte, Washington, D.C. (1994), el cual se incorpora en la presente para referencia en su totalidad. Hablando en general, la tubería de revestimiento de los centralizadores se hace para centrar un diámetro externo particular (OD) del elemento tubular de sondeo dentro de un diámetro de sondeo nominal particular o elemento tubular de sondeo externo (por ejemplo, una tubería de revestimiento) .

Con referencia ahora a la FIGURA 2, el centralizador 200 se muestra en gran detalle. Como se describe anteriormente, el centralizador 200 comprende un primer collar 202, un segundo collar 204, y una pluralidad de muelles de arco 206 que conectan los collares 202, 204. Los collares 202, 204 y la pluralidad de muelles de arco 206 pueden formarse de acero, un compuesto, o cualquier otro material de alta resistencia similar. Los collares 202, 204, y/o los muelles de arco 206 pueden hacerse a partir de material compuesto. Los collares 202, 204 pueden ser generalmente de forma cilindrica y pueden tener un diámetro interno seleccionado para disponerse alrededor del exterior de un elemento tubular de sondeo al cual se acoplan. Los collares 202, 204 pueden tener una longitud 210, 212 deseada con base en los requerimientos mecánicos del centralizador 200 y tomando en cuenta el material de construcción y la longitud necesaria para integrar los muelles de arco 206, como se describe en mayor detalle a continuación. Como se utiliza en la presente, la longitud del centralizador y/o uno o más muelles de arco se refieren a la dimensión del centralizador 200 en dirección longitudinal del elemento tubular de sondeo 120, y la anchura del centralizador 200 y/o uno o más muelles de arco 206 se refieren a la dimensión en una dirección perpendicular a la dirección longitudinal del elemento tubular de sondeo 120 a lo largo de la superficie del elemento tubular de sondeo 120. La longitud 210 del primer collar 202 y la longitud 212 del segundo collar 204 pueden ser las mismas o diferentes. Los bordes delantero y/o trasero 214, 216 del primer collar 202 y/o el segundo collar 204 puede ser ahusados o angulados para ayudar en el movimiento del centralizador 200 a través del sondeo (por ejemplo, a través de una restricción y/o tras entrar al sondeo) . Cuando los collares de retención se utilizan para mantener el centralizador 200 en posición del elemento tubular de sondeo, los bordes delantero y/o trasero de los collares de retención pueden ser ahusados y los bordes delantero y/o trasero 214, 216 pueden;- no | ser ahusados.

En la FIGURA 3A, un diseño de centralizador de múltiples secciones se muestra con un tercer collar 302 dispuesto entre el primer collar 202 y el segundo collar 204. Una primera porción 304 de una pluralidad de muelles de arco puede utilizarse para acoplar el primer collar 202 y el tercer collar 302, y una segunda porción 306 ¾é la pluralidad de muelles de arco puede utilizarse para acoplar el tercer collar 502 y el segundo collar 204. El tercer collar 302 puede ser similar en diseño a los collares 202, 204. Los collares 202, 204, 302 y cualesquier porciones del muelle de arco 304, 306 pueden formarse de acero, un compuesto, o cualquier otro material de alta resistencia similar. Uno o más del primer collar 202, el segundo collar 204, el tercer collar 302, la primera porción 304 de la pluralidad de muelles de arco, y la segunda porción 306 de la pluralidad de muelles de arco puede comprender un material compuesto. La primera porción 304 de los muelles de arco y la segunda porción 306 de los muelles de arco pueden acoplarse al tercer collar 302 utilizando cualquiera de los medios descritos en la presente. Como se muestra en la FIGURA 3A, el número de muelles de arco en la primera porción 304 y la segunda porción 306 de muelles¦ de- arco pueden ser las mismas, y los muelles de arco en cada porción pueden alinearse a lo largo del eje longitudinal del elemento tubular de sondeo. Como se muestra en la FIGURA 3B, el número de muelles de arco en la primera porción 306 y la segunda porción 304 de muelles de arco puede ser la* misma, y los muelles de arco en cada porción pueden desplazarse de modo que los muelles de arco no se alinean a lo largo'! del eje longitudinal del elemento tubular de sondeo 120 El número de muelles de arco en la primera porción y la segunda porción de muelles de arco puede ser diferente, y los muelles de arco en cada porción pueden desplazarse de modo que los muelles de arco no se alinean. Por ejemplo, la primera porción puede tener 5 muelles de arco y la segunda porción puede tener 3 muelles de arco. En este ejemplo, los muelles de arco en la primera porción y la segunda porción pueden alinearse de modo que ninguno de los muelles de arco en la primera porción se alinea a lo largo del eje longitudinal del elemento tubular de sondeo 120 con cualquiera de los muelles de arco en la segunda porción. El uso de múltiples collares para permitir muelles de arco adicionales entre el primer collar 202 y el segundo collar 204 puede incrementar la fuerza de recuperación sin un incremento correspondiente en la fuerza de inicio, permitiendo a las propiedades deseadas ajustarse con- basé al diseño del centralizador 200. Como una ventaja adicional-, se puede permitir un diseño en el cual los muelles de arco en cada porción se disponen en una alineación de desplazamiento de tipo longitudinal para que incremente la fuerza de recuperación sin un incremento en la fuerza de inicio.

Se apreciará que mientras un tercer collar 302· se ilustra, cualquier número de collares adicionales puede disponerse entre las porciones subsiguientes de los muelles de arco para conectar el primer collar 202 al segundo collar 204. Una pluralidad de collares puede acoplarse por una pluralidad de porciones de muelles de arco. Además, la pluralidad de secciones cada una puede tener el mismo número de muelles de arco o un número diferente de muelles de arco, y los muelles de arco en cada porción pueden alinearse a lo largo de un eje longitudinal o desplazarse con respecto al eje longitudinal. Mientras que una simple sección se describe a continuación por claridad, debe entenderse que los mismos conceptos pueden aplicarse fácilmente por alguien con experiencia ordinaria en la técnica para un diseño de múltiples secciones.

Regresando a la FIGURA 2, una pluralidad de muelles de arco 206 puede conectar los collares 202, 204, y opcionalmente uno o más collares interiores en un diseño de múltiples secciones. Los muelles de arco 206 pueden formarse a partir de material compuesto que comprende los- mismos componentes como el primer collar 202 y/o el segundo collar 204 o materiales compuestos diferentes a partir del primer collar 202 y/o el segundo collar 204. Uno o más de los muelles de arco pueden formarse de acero o un material de alta resistencia similar. Dos o más muelles de..arco. 206 puede utilizarse para acoplar los collares 202, 204. El número de muelles de arco 206 puede seleccionarse con base en las propiedades del elemento tubular de sondeo (por ejemplo, peso, tamaño) , las propiedades del sondeo (por ejemplo, orientación, tortuosidad, etc. ) , las condiciones del dispositivo de sondeo (por ejemplo, temperatura, acidez, etc.) y/o la distancia de la zona anular disponible entre el elemento tubular de sondeo y la pared del sondeo interior. El número de muelles de arco 206 también puede seleccionarse para reducir la fuerza de inicio y/o de arrastre mientras incrementa la fuerza de recuperación disponible dentro del sondeo. Los muelles de arco 206 pueden extenderse en general longitudinalmente entre los collares 202, 204. Sin embargo, pueden utilizarse orientaciones adicionales dependiendo . del uso deseado del centralizador . Por ejemplo, también son posibles las orientaciones helicoidales y/o anguladas. Cada uno de los muelles de arco 206 puede comprender los mismos materiales y orientación. Cada muelle de arco o cualquier combinación de la pluralidad de muelles de arco puede comprender materiales y orientaciones diferentes.

Los muelles de arco 206 en general pueden tener un perfil arqueado entre los collares 202, 204, a través de cualquier forma adecuada (por ejemplo, re-curvada) impartiendo una reserva desde el elemento tubular de sondeo y puede utilizarse una fuerza deseada de recuperación. Como se muestra en la FIGURA 4A, los muelles de arco 206 pueden tener un arco fino entre los collares 202, 204. La fuerza de flexión proporciona la fuerza de recuperación que entonces puede describirse por ecuaciones de flexión conocidas. Como se muestra en la FIGURA 4B y FIGURA 4C, los muelles de arco 206 pueden tener un diseño de múltiples etapas. Los muelles de arco en general pueden tener una primera sección arqueada 402 entre los collares 202, 204 con una segunda sección arqueada 404 dispuesta a lo largq de la longitud del muelle de arco entre los collares 202, 204. La segunda sección arqueada 404 puede formarse en una variedad de formas, (por ejemplo, un arco de ángulo incrementado, una curva sinusoidal, etc.). La segunda sección arqueada 40 en general puede tener una constante de flexión incrementada para impartir una fuerza de recuperación incrementada al muelle de arco. Como resultado del diseño de múltiples etapas, la fuerza de recuperación puede incrementarse en etapas cuando el muelle de arco 206 se desplaza, en una dirección radial hacia el centro del centralizador 200. El desplazamiento inicial puede ocurrir como resultado de la flexión de la sección arqueada 402 más grande como se muestra en la FIGURA 4C. Un desplazamiento interno adicional puede provocar que la segunda sección arqueada 404 se flexione y presente una mayor fuerza de recuperación. Una pluralidad de secciones arqueadas podría implementarse a lo largo de un muelle de arco 206 para crear un perfil de fuerza de recuperación según se desee. Cada uno de los muelles de arco 206 puede comprender la misma forma. Cada muelle de arco o cualquier combinación de la pluralidad de muelles de arco puede comprender diferente formas.

La fuerza de recuperación también puede adaptarse con base en consideraciones adicionales incluyendo, pero sin limitarse a, el espesor de un muelle de arco y/o la anchura de un muelle de arco. Un muelle de arco puede tener un espesor uniforme a lo largo de la longitud del muelle de arco, o el espesor puede variar a lo largo de la longitud del muelle de arco. Como se muestra en la FIGURA 4A, el espesor 406 del muelle de arco 206 puede ser sustancialmente uniforme a lo largo de la longitud del muelle de arco 206. Como se utiliza en la presente, "sustancialmente uniforme" se refiere a un espesor que puede variar dentro de las tolerancias de fabricación del componente. Como se muestra en la FIGURA 4B y FIGURA 4C, el espesor 410 de la primera sección arqueada 402 puede ser menor que el espesor 408 de la segunda sección arqueada 404. En general, la fuerza de recuperación puede incrementar cuando el espesor del muelle de arco incrementa. De modo similar, la fuerza ; de recuperación puede incrementar cuando la anchura del muelle de arco incrementa. El espesor, anchura, y longitud puede limitarse con base en las características del elemento tubular de sondeo y el sondeo en el cual el centralizador se dispone. Además, factores de diseño que pueden afectar la fuerza de recuperación, la fuerza de inicio, y la fuerza de tendido pueden incluir, pero no limitarse a, el tipo de fibra o fibras utilizadas en formar los muelles de arco, y/o el tipo de material de matriz o materiales utilizados para formar los muelles de arco, cada uno de los cuales se discute en más detalle a continuación. Todavía factores de diseño adicionales pueden incluir el ángulo de devanado de las fibras y el espesor de las fibras.

Con referencia nuevamente a la FIGURA 2, los muelles de arco pueden tener una pluralidad de partículas 220 dispuestas en la superficie externa de los muelles de arco 206. Como se utiliza en la presente, la "superficie externa" de los muelles de arco 206 comprende aquellas porciones de los muelles de arco anticipadas al contacto con una superficie de un sondeo y/o elemento tubular en el cual el centralizador se coloca. Las partículas pueden disponerse a lo largo de toda la longitud de los muelles de arco o sólo aquellas porciones anticipadas para contactar con la pared del sondeo durante el transporte del centralizador y el elemento tubular de sondeo dentro del sondeo. Como se utiliza en la presente, dispuestas en la superficie externa generalmente se refiere a las partículas que se ubican en la superficie externa de los muelles de arco 206 y pueden incluir las partículas embebidas en la superficie externa, depositadas en y/o sobre la superficie externa, y/o revestidas sobre la superficie externa. Las partículas en general pueden ser resistentes a la erosión y/o abrasión para evitar el desgaste en los puntos de contacto entre las superficies del muelle de arco y las paredes del sondeo o superficies internas del sondeo. La forma, tamaño, y composición de las partículas puede seleccionarse para afectar la cantidad de fricción entre los muelles de arco y las paredes del sondeo durante el transporte del elemento tubular de sondeo que comprende el centrali zador dentro del sondeo. En general, las partículas pueden seleccionarse para reducir la fuerza de tendido requerida durante el transporte del elemento tubular de sondeo dentro del sondeo. Las partículas pueden comprender una baja energía de superficie y/o coeficiente de fricción, y/o pueden comprender sustancialmente partículas esféricas. Las partículas pueden tener una distribución de tamaños, o todas pueden ser de aproximadamente el mismo tamaño. Las partículas pueden estar dentro de una distribución de tamaños que oscila desde aproximadamente 0.0025 centímetros (0.001 pulgadas) hasta aproximadamente 0.05 centímetros (0.2 pulgadas), 0Í012 centímetros (0.005 pulgadas) a aproximadamente 0.25 centímetros (0.1 pulgadas), 0.025 centímetros (0.01 pulgadas) a aproximadamente 0.012 centímetros (0.005 pulgadas). Las. partículas puede ser de aproximadamente 0.05 centímetros (0.02 pulgadas) a aproximadamente 0.01 centímetros (0.004 pulgadas). Las partículas pueden comprender cualquier material capaz de resistir la abrasión y erosión cuando se disponen sobre un muelle de arco y se ponen en contacto con la pared del sondeo. Las partículas pueden formarse de metal y/o cerámica. Por ejemplo, las partículas pueden comprender óxido de circonio. Las partículas pueden revestirse con cualquiera de los agentes de revestimiento de superficie discutidos a continuación para ayudar en el enlace entre las partículas y uno o más materiales de construcción del centralizador o cualesquier componentes del centralizador.

El centralizador 200 puede disponerse alrededor de un elemento tubular de sondeo 120 y mantenerse en el lugar utilizando cualquier técnica conocida en el arte. Como se muestra en la FIGURA 5, los collares de retención 502, 504 pueden utilizarse para retener el centralizador 200 en un elemento tubular de sondeo 120. Los collares de retenqión 502, 504 pueden hacerse de acero o de material de alta resistencia similar. Los collares de retención 502, 504 pueden construirse a partir de material compuesto. Los collares de retención 502, 504 pueden en general ser de forma cilindrica y pueden tener un diámetro interno seleccionado para para ajustarse sobre el exterior del elemento tubular de sondeo 120 los cuales son para fijarse. Los collares de retención 502, 504 pueden fijarse en el exterior del elemento tubular de sondeo utilizando tornillos de ajuste 506 o cualquier otro dispositivo conocido en la técnica para tal propósito. Los collares de retención pueden construirse de un material compuesto y pueden tomar la forma de cualquiera de los collares de retención mostrados en las Publicaciones de las Solicitudes de Patente de los Estados Unidos Nos. US 2005/0224123 Al, titulada "Centralizador Integral" y publicada el 13 de octubre de 2005, y US 2007/0131414 Al, titulada "Método para Fabricar Centralizadores para Centralizar una Tubería de Revestimiento de Tracción Integral en un Pozo de Sondeo" y publicada el 14 de junio de 2007, ambas de las cuales se incorporan en la presente para referencia en su totalidad. El uso de collares de retención 502, 504 puede permitir al centralizador 200 girar con respecto al elemento tubular de sondeo 120 cuando el centralizador 200 no puede acoplarse de modo fijo al elemento tubular de sondeo 120. Un dispositivo conector de fricción (por ejemplo, un tornillo de fi ación en uno o más de los collares 202, 204) puede utilizarse para conectar fijamente el centralizador 200 al elemento tubular de sondeo 120. El dispositivo o conector de fricción puede formarse a partir de material compuesto.

Métodos de conexión adicionales pueden utilizarse para acoplar el centralizador al elemento tubular de sondeo. Puede formarse una proyección en el elemento tubular de sondeo utilizando un material compuesto que es capaz de retener al centralizador 200 en el elemento tubular de sondeo. Proyecciones y métodos apropiados para hacer lo mismo se describen en la Publicación de Solicitud de Patente de los Estados Unidos No. 2005/0224123 Al para Baynham et al. y publicada el 13 de octubre de 2005, la totalidad de la descripción de la cual se incorpora en la presente para referencia. Las proyecciones pueden comprender un material compuesto, el cual puede comprender una cerámica a' base de resina incluida, pero no limitada a, los tipos descritos en las Publicaciones de Solicitud de Patente de los Estados Unidos Nos. US 2005/0224123 Al, titulada "Centralizador Integral" y publicada el 13 de octubre de 2005, y US 2007/0131414 Al, titulada "Método para . Fabricar Centralizadores para Centralizar una Tubería de Revestimiento de Tracción Integral en un Pozo de Sondeo" y publicada el 14 de junio de 2007, ambas de las cuales fueron incorporadas para referencia en lo anterior. Como se muestra en el centralizador 200 de la Figura 1, al menos una ventana puede disponerse en un collar 202, 204, y puede utilizarse para acoplar el centralizador 200 a un elemento tubular de sondeo 120. La ventana dispuesta en un collar 202, 204 puede comprender un recorte del collar 202, 204 que se permite para el acceso a través del collar 202, 204. Una saliente puede crearse dentro de la ventana para acoplar el centralizador 200 al elemento tubular de sondeo 120. Configuraciones adecuadas, materiales, y métodos para acoplar el centralizador 200 al elemento tubular de sondeo 120 que utilizan una ventana con una saliente dispuesta se describen en la Solicitud de Patente Copendiente de los Estados Unidos No. 12/964,605, presentada el 9 de diciembre de 2010, y titulada "Centralizador de Tracción Integral", la totalidad de la descripción de la cual se incorpora en la presente para referencia.

Con referencia a la FIGURA 5, los collares de retención 502, 504 u otros medios para retener el centralizador 200 en el elemento tubular de sondeo 120 pueden ser lo suficientemente espaciados para permitir' al centralizador 200 expandirse longitudinalmente cuando se comprime radialmente. La compresión interna, radial de los muelles de arco 206 crea un alargamiento longitudinal de la distancia 514 entre los collares 202, 204, incrementando por consiguiente la longitud total del centralizador 200. El incremento en longitud del centralizador 200 es aproximadamente el mismo cuando o mayor que la distancia radial 508 atravesada por el muelle de arco 206 durante la compresión. Con el fin de acomodar este viaje longitudinal, los collares de retención 502, 504 pueden espaciarse de modo que la suma de las distancias 510 y 512 son iguales a o mayores que la distancia de viaje radial más grande 508 de la pluralidad de muelles de arco 206. La suma de las distancias 510 y 512 puede ser de aproximadamente 5% a aproximadamente 10% mayor que la distancia 508 para permitir tolerancias operativas durante el acoplamiento del centralizador 200 al elemento tubular de sondeo 120 utilizando los collares de retención 502, 504.

El centralizador 200 puede formarse a partir de uno o más materiales compuestos . Un material compuesto comprende una combinación heterogénea de dos o más componentes que difieren en forma o composición en una escala macroscópica. Mientras que el material compuesto puede mostrar características que ningún componente posee solo, los componentes retienen sus identidades físicas y químicas únicas dentro del compuesto. Los materiales compuestos pueden incluir un agente de refuerzo y un material de matriz. En un compuesto a base de fibra, las fibras pueden actuar como el agente de refuerzo. El material de matriz puede actuar para mantener las fibras en una ubicación y orientación deseadas y pueden servir como un medio de transferencia de carga entre fibras dentro del compuesto.

El material de matriz puede comprender un componente de resina, el cual puede utilizarse para formar una matriz de resina. Los materiales de matriz de resina adecuados que pueden utilizarse en los materiales compuestos descritos en la presente pueden incluir, pero no limitarse a, resinas termoestables que incluyen poliésteres ortoftálicos , poliésteres isoftálicos, poliésteres tipo ftálico/maleico, vinilésteres , epoxis termoestables, fenólicos, cianatos, bismaleimidas, poliimidas con terminación nádica encapsulada (por ejemplo, PMR-15), y cualesquier combinaciones de los mismos. Los materiales de matriz de resina pueden incluir resinas termoplásticas incluidas polisulfonas, poliamidas, policarbonatos , óxidos de polifenileno, polisulfuros , polieteretercetonas, polietersulfonas, poliamida-imidas, polieterimidas , poliimidas, poliarilatos , poliéster cristalino liquido, poliuretanos , poliureas, y cualesquier combinaciones de los mismos.

El material de matriz puede comprender : una composición de resina de dos componentes. Los materiales adecuados de resina de dos componentes pueden incluir una resina endurecible y un agente de endurecimiento que, cuando se combinan, reaccionan para formar un material de matriz de resina curada. Las resinas endurecibles adecuadas que pueden utilizarse incluyen, pero no se limitan a, resinas orgánicas tales como resinas de diglicidiléter de bisfenol A, resinas de butoximetilbutilglicidiléter, resinas de bisfenol A-epiclorohidrina, resinas de bisfenol F, resinas de poliepóxido, resinas de novolak, resinas de poliéster, resinas de fenol-aldehido, resinas de urea-aldehido, resinas de furano, resinas de uretano, resinas de glicidiléter, otras resinas epóxido, y cualesquier combinaciones de las mismas. Los agentes de endurecimiento adecuados que pueden utilizarse incluyen, pero no se limitan a, aminas cicloalifáticas ; aminas aromáticas; aminas alifáticas; imidazol; pirazol; pirazina; pirimidina; piridazina; 1H-indazol; purina; ftalazina; naftiridina; quinoxalina; quinazolina ; fenazina; imidazolidina; cinolina; imidazolina; 1, 3, 5-triazina; tiazol; pteridina; indazol; . aminas; poliaminas; amidas; poliamidas; 2-etil-4-metil imidazol; y cualesquier combinaciones de los mismos. Uno o más componentes adicionales pueden agregarse al material de matriz para afectar las propiedades del material de matriz.

Por ejemplo, uno o más componentes elastoméricos (por ejemplo, caucho de nitrilo) pueden agregarse para incrementar la flexibilidad del material de matriz resultante .

Las fibras pueden prestar sus propiedades características al compuesto, incluidas sus propiedades relacionadas con resistencia. Las fibras útiles en los materiales compuestos utilizados para formar un collar y/o uno o más muelles de arco pueden incluir, pero no limitarse a, fibras de vidrio (por ejemplo, vidrio e, vidrio A, vidrio E-CR, vidrio C, vidrio D, vidrio , y/o vidrio S), fibras celulósicas (por ejemplo, rayón viscoso, algodón, etc.), fibras de carbono, fibras de grafito, fibras metálicas (por ejemplo, acero, aluminio, etc.), fibras cerámicas, fibras metálicas-cerámicas , fibras de aramida, y cualesguier combinaciones de las mismas.

La resistencia de interconexión entre las fibras y el material de matriz puede modificarse o mejorarse a través del uso de un agente de revestimiento de superficie. El agente de revestimiento de superficie puede proporcionar una unión fisicoquímica entre la fibra y el material de matriz de resina, y por consiguiente, puede tener un impacto en las propiedades mecánicas y químicas del compuesto final. El agente de revestimiento de superficie puede aplicarse a fibras durante su fabricación o en cualquier otro momento antes de la formación del material compuesto. Los agentes de revestimiento de superficie adecuados pueden incluir, pero no limitarse a, tensioactivos , agentes antiestáticos, lubricantes, silazano, siloxanos, alcoxisilanos , aminosilanos, silanos, silanoles, alcohol polivinilico, y cualesquier combinaciones de los mismos.

Un centralizador que comprende un material compuesto puede formarse utilizando cualesquier técnicas conocidas para formar un material compuesto en una forma deseada. Las fibras utilizadas en el proceso pueden suministrarse en cualquiera de un número de formas disponibles. Por ejemplo, las fibras pueden suministrarse como filamentos individuales devanados en bobinas, hilos que comprenden una pluralidad de fibras puestas juntas, estopas, madejas, cintas, telas, otros productos de fibra, o cualesquier combinaciones de los mismos. La fibra puede pasar a través de cualesquier número de rodillos, tensores, u otros elementos estándar para ayudar en la guia de' la fibra a través del proceso para un baño de resina.

Una fibra primero puede enviarse a un baño; de resina. La resina puede comprender cualquiera de aquellas resinas o combinación de resinas conocidas en la técnica, incluidas aquellas listadas en la presente. El baño de resina puede implementarse en una variedad de formas. Por ejemplo, el baño de resina puede comprender un baño con rodillos de cuchilla tangente en donde un cilindro giratorio pulido se dispone en el baño para recoger la resina cuando gira. La barra tangente presiona contra el cilindro para obtener un grosor preciso de película de resina en el cilindro y presiona el exceso de resina de regreso al baño. Cuando la fibra pasa sobre la parte superior del cilindro y está en contacto con el cilindro, la fibra puede estar en contacto con la película de resina y humedecerse. El baño de resina puede comprender un baño de inmersión donde la fibra está parcial o totalmente sumergida en la resina y luego empujada a través de una serie de limpiadores o rodillos que retiran el exceso de resina.

Después de dejar el baño de resina, la fibra humedecida con resina puede pasar a través de 'diversos anillos, ojales, y/o peines para dirigir la fibra humedecida con resina a un mandril para formar los muelles de arco. ; Las fibras pueden devanarse en el mandril para formar la base para los muelles de arco utilizando un proceso automatizado que se permite para controlar la dirección del devanado y patrón de devanado. El proceso de devanado puede determinar el perfil de espesor de los muelles de arco en el proceso de formación del muelle de arco. Las partículas, que pueden comprender un agente de revestimiento de superficie, pueden disponerse en la superficie externa de los muelles de arco después que las fibras dejan el baño de resina y/o cuando se disponen en el mandril.

A las fibras devanadas se les puede permitir endurecer o fraguar a un grado deseado en el mandril antes que se corten y retiren del mandril como un tapete. El tapete entonces puede dividirse en bandas de una dimensión deseada para formar inicialmente los muelles de arco. Las bandas pueden colocarse en un molde formado para curarse en una forma deseada. El molde puede comprender un molde en bloque de dos piezas en el cual una o más de las bandas se coloca y formarse en una forma deseada debido a la forma del molde de dos piezas. Las partículas, que pueden comprender un agente de revestimiento de superficie, pueden disponerse en la superficie externa de los muelles de arco cuando los muelles de arco se colocan en el molde. El molde entonces puede calentarse para curar por calor la resina hasta un estado curado, final. Otras técnicas de curación pueden utilizarse para provocar que las bandas se endurezcan hasta un estado curado, final. Después de completar el proceso de curado, el molde puede desensamblarse y los muelles , de arco retirarse.

Uno o más collares entonces pueden prepararse de acuerdo con un proceso similar. La fibra y/o combinación de fibras utilizadas para formar uno o más collares puede pasarse a través de un baño de resina como se describe anteriormente. La fibra humedecida con resinas entonces puede devanarse en un mandril cilindrico de una forma deseada, la cual puede ser la misma o diferente que el mandril cilindrico utilizado para formar los muelles de arco. El mandril cilindrico sobre el cual se devanan los collares de fibras humedecidas con resina puede tener un diámetro de aproximadamente el mismo cuando el diámetro de un elemento tubular de sondeo sobre el cual el centrali zador final se encuentra dispuesto. Las fibras pueden devanarse en el mandril cilindrico para formar una porción de los collares utilizando un proceso automatizado que puede permitir controlar la dirección de devanado y el patrón de devanado. Después del devanado, una porción de las fibras del collar humedecido con resina en los mandriles cilindricos, los muelles de arco pueden colocarse en el mandril cilindrico en las posiciones deseadas. Los muelles de arco: pueden contenerse en su lugar utilizando medios de restricción temporales (por ejemplo, cinta) , o la resina utilizada en las fibras del collar puede ser lo suficientemente pegajosa para mantener los muelles de arco en su lugar durante el resto del proceso de fabricación. :- Además el collar de fibras humedecidas con resina entonces puede devanarse en el mandril cilindrico, al menos una porción que puede colocarse en la parte superior de los extremos de los muelles de arco. De esta manera, los muelles de arco pueden formarse integralmente en los collares. Las fibras pueden devanarse en el mandril cilindrico para formar el resto de los collares utilizando un proceso automatizado que pueda permitirse para control de la dirección del devanado y el patrón de devanado. El centralizador formado entonces puede curarse para producir un estado curado final, en los collares y los muelles de arco. Puede utilizarse un ciclo de calor para curar térmicamente una resina térmicamente curable, y/o puede utilizarse cualquier otro número de procesos de curación para curar una resina alternativa o adicional utilizada en la formación del centralizador compuesto. El mandril cilindrico entonces puede presionarse fuera del centralizador. El centralizador entonces puede disponerse sobre un elemento tubular de sondeo y asegurarse en su lugar utilizando cualquiera de los métodos descritos anteriormente. ': ";':¦ El proceso de devanado utilizado para formar ' los muelles de arco y/o los collares puede determinar, la dirección de las fibras y el espesor de los muelles, de arco y/o collares. La capacidad para controlar la dirección y patrón de devanado puede permitirse para las propiedades del centralizador completado y/o componentes del centralizador para poseer propiedades de dirección. La dirección de las fibras en los collares puede ser diferente a la dirección de las fibras en los muelles de arco. Las fibras en los collares pueden alinearse en general en una dirección circunferencial, y las fibras en los muelles de arco pueden alinearse en general a lo largo del eje longitudinal del centralizador.

El proceso de formación del centralizador puede diseñarse por y/o controlarse por un proceso automatizado, el cual puede implementarse como software operativo en un procesador. El proceso automatizado puede considerar diversas propiedades deseadas del centralizador como entradas y calcular un diseño del centralizador basado en las propiedades de los materiales disponibles y los procesos de fabricación disponibles. El proceso automatizado puede considerar diversas propiedades de los materiales disponibles para su uso en la construcción del centralizador incluyendo, pero no limitado a, diámetro, rigidez, módulos, y costó de las fibras. Las propiedades deseadas del centralizador pueden comprender la geometría del centralizador, la fuerza de recuperación, la fuerza de tendido, la fuerza de inicio, y cualesquier otras consideraciones específicas tales como una elección deseada de materiales. El uso del proceso automatizado puede permitir a los centralizadores diseñarse para usos específicos y permitir el diseño más efectivo en costo para elegirse al tiempo de fabricación. Por consiguiente, la capacidad para adaptar el diseño del centralizador para proporcionar un ajuste deseado de propiedades puede ofrecer una ventaja del centralizador y métodos descritos en la presente.

Una pluralidad de centralizadores puede utilizarse con una o más secciones de elementos tubulares de sondeo. Una sarta de elementos tubulares de sondeo se refiere a una pluralidad de secciones de elementos tubulares de sondeo conectadas juntas para su transporte dentro del sondeo. Por ejemplo, la sarta de elementos tubulares de sondeo puede comprender una sarta de revestimiento transportada dentro del sondeo para su cementación. La sarta de sondeo de revestimiento puede pasar a través del sondeo antes de la primera sarta de revestimiento que se cementa, o la sarta de reves imiento puede pasar a través de una o más sartas de revestimientos que se han cementado en su lugar dentro del sondeo. Una pluralidad de centralizadores como se describe en la presente puede utilizarse en la sarta de elementos tubulares de sondeo para centralizar la sarta de elementos tubulares de sondeo cuando ésta se transporta dentro , del sondeo. El número de centralizadores y su espaciado respectivo a lo largo de una sarta de elementos tubulares de sondeo puede determinarse con base en un número de consideraciones incluidas las propiedades de cada centralizador (por ejemplo, la fuerza de recuperación, la fuerza de inicio, la fuerza de tendido, etc.), las propiedades del elemento tubular de sondeo (por ejemplo, el dimensionado, el peso, etc.), y las propiedades del sondeo a través de las cuales el elemento tubular de sondeo se pasa (por ejemplo, la diferencia en diámetro de la zona anular, la tortuosidad, la orientación del sondeo, etc.). Un programa de diseño de sondeo puede utilizarse para determinar el número y tipo de centralizadores basados en las diversas entradas como se describe en la presente. El programa de diseño de sondeo puede acoplarse con el proceso de diseño automatizado del centralizador para producir una pluralidad de centralizadores adaptados a las condiciones que cada sección del elemento tubular de sondeo puede encontrar en la sección del sondeo respectiva. El número de centralizadores y la separación de centralizadores a lo largo del elemento tubular de sondeo pueden variar a lo largo de la longitud del elemento tubular de sondeo basada en las condiciones esperadas dentro del sondeo.

Al menos se describe una modalidad y variaciones, combinaciones, y/o modificaciones de la o las modalidades y/o características de la o las modalidades hechas por una persona que tiene experiencia ordinaria en la técnica dentro del alcance de la descripción. Modalidades alternativas que resulten de combinar, integrar, y/u omitir características de la o las modalidades también están dentro del alcance de la descripción. Donde intervalos numéricos o limitaciones están expresamente establecidos, tales intervalos o limitaciones expresados deben entenderse para incluir intervalos o limitaciones iterativos de magnitud similar que caen dentro de los intervalos o limitaciones expresamente establecidos (por ejemplo, de aproximadamente 1 a aproximadamente 10 incluidos, 2, 3, 4, etc.; mayor que 0.10 incluidos 0.11, 0.12, 0.13, etc.) . Por ejemplo, en cualquier momento se describe un intervalo numérico con un límite inferior, i, y un límite superior, Ru, se describe específicamente cualquier número que cae dentro del intervalo. En particular, se describen específicamente los siguientes números dentro del intervalo: R= Ri + k* (Ru-Ri) , en donde k es una variable ' que oscila de 1 por ciento a 100 por ciento con un 1 por ciento de incremento, es decir, k es 1 por ciento, 2 por ciento, 3 por ciento, 4 por ciento, 5 por ciento, ... , 50 por ciento, 51 por ciento, 52 por ciento, ... , 95 por ciento,- 96 ¦ por ciento, 97 por ciento, 98 por ciento, 99 por ciento, o 1100 por ciento. Más aún, cualquier intervalo numérico definido por dos números R como se define anteriormente, también se describe específicamente. El uso del término "opcionalmente" con respecto de cualquier elemento de una reivindicación significa que se requiere del elemento, o alternativamente, que el elemento no se requiere, ambas alternativas están dentro del alcance de la reivindicación. El uso de términos más amplios tales como que comprende, que incluye, y que tiene debe entenderse para proporcionar apoyo para términos más cercanos tales como que consiste de, que consiste esencialmente de, y que comprende sustancialmente de. Por consiguiente, el alcance de protección no se limita por la descripción establecida anteriormente pero se define por las reivindicaciones que siguen, este alcance incluye todos los equivalentes de la materia objeto de las reivindicaciones. Toda y cada reivindicación se incorpora como descripción adicional en la especificación y las reivindicaciones son modalidades de la presente invención.

Claims (23)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como novedad y por lo tanto se reclama como propiedad lo descrito en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un centrali zador caracterizado porque comprende: un primer collar; un segundo collar; una pluralidad de muelles de arco acoplando el primer collar al segundo collar; y en donde uno o más del primer collar, el segundo collar, y los muelles de arco comprenden un material compuesto.

2. El centralizador de conformidad con la reivindicación 1, se caracteriza además porque comprende una pluralidad de partículas dispuestas a lo largó= de ' la superficie externa de al menos un muelle de arco.

3. El centralizador de conformidad con. la reivindicación 1 ó 2, se caracteriza porque el primer collar o el segundo collar comprenden llevar o transportar bordes que son ahusados o angulados.

4. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, se caracteriza porque el centralizador además comprende un tercer collar, en donde la pluralidad de muelles de arco comprende una primera porción de muelles de arco y una segunda porción de muelles de arco, y en donde la primera porción de los muelles de arco acopla el primer collar al tercer collar y la segunda porción de los muelles de arco acopla el segundo collar al tercer collar .

5. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, se caracteriza porque al menos un muelle de arco tiene un diseño de múltiples etapas que comprende una pluralidad de secciones arqueadas.

6. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, se caracteriza porque el espesor de al menos un muelle de arco varía a lo largo de la longitud del muelle de arco.

7. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 6, se caracteriza porque las partículas comprenden partículas sustancialmente esféricas.

8. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 7, se caracteriza porque las partículas tienen un tamaño que oscila desde 0.002 centímetros (0.001 pulgadas) a aproximadamente 0.5 centímetros (0.2 pulgadas).

9. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 8, se caracteriza porque las partículas comprenden un metal o cerámica.

10. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 9, se caracteriza porque las partículas comprenden óxido de circonio.

11. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 10, se caracteriza porque las partículas se revisten con un agente de revestimiento de superficie .

12. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, se caracteriza porque el material compuesto comprende una fibra y un material de matriz .

13. El centralizador de conformidad con la reivindicación 12, se caracteriza porque la fibra comprende una fibra de vidrio, una fibra celulósica, una fibra de carbono, una fibra de grafito, una fibra metálica, una fibra cerámica, una fibra metálica-cerámica, una fibra de aramida, o cualquier combinación de las mismas.

14. El centralizador de conformidad con la reivindicación 12 ó 13, se caracteriza porque la fibra se reviste con un agente de revestimiento de superficie.

15. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14 se caracteriza porque comprende : tres o más collares; una pluralidad de muelles de arco que comprenden una pluralidad de porciones de muelles de arco, en donde cada porción de muelles de arco acopla dos collares adyacentes, y en donde uno o más de los collares y los muelles de arco comprenden un material compuesto.

16. El centralizador de conformidad con la reivindicación 15, se caracteriza porque los muelles de arco en porciones adyacentes se alinean longitudinalmente en un patrón de desplazamiento.

17. El centralizador de conformidad con la reivindicación 15 ó 16, se caracteriza porque el número de muelles de arco en una primera porción y una segunda porción son diferentes.

18. Un centralizador producido a partir de un proceso, caracterizado porque comprende: formar una pluralidad de muelles de arco compuesto a partir de una fibra y una resina; disponer de una pluralidad de partículas en una superficie externa de los muelles de arco compuesto; curar los muelles de arco compuesto en una forma deseada para formar una pluralidad de muelles de arco curados ; disponer una primera porción de una fibra humedecida con resina alrededor de un mandril cilindrico para formar una pluralidad de collares; disponer la pluralidad de muelles de arco curado en el mandril con los extremos del muelle de arco en contacto con la primera porción de fibra humedecida con resina; disponer una segunda porción de la fibra humedecida con resina alrededor el mandril cilindrico; curar los collares para formar un centralizador curado; y presionar el mandril fuera del centralizador curado .

19. El centralizador de conformidad con la reivindicación 18, se caracteriza porque la fibra se suministra como un filamento, un hilo, una estopa, una madeja, una cinta, una tela, o cualquier combinación de las mismas .

20. El centralizador de conformidad con la reivindicación 18 ó 19, se caracteriza porque la fibra en los muelles de arco compuesto se alinea en una dirección longitudinal.

21. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 20, se caracteriza porque la fibra en los collares se alinea en una dirección circunferencial.

22. El centralizador de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 18 a 21, se caracteriza porque el proceso comprende un proceso automatizado.

23. El centralizador de conformidad con la reivindicación 22, se caracteriza porque el proceso automatizado considera un diámetro de la fibra, una rigidez de la fibra, unos módulos de la fibra, un costo de la fibra, o cualquier combinación de las mismas.