MXPA98001279A - Aparato y metodo de despliegue de instrumentos - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un adaptador de mamparo para utilizarse con una herramienta de fondo de pozo que se va a bombear a través de un entubado de pozo o tubería de perforación en un cable. El adaptador de mamparo incluye un conjuntode alojamiento que tiene un elemento de fijación superior para conectar el conjunto de alojamiento al cable, y un elemento de fijación inferior para conectar el alojamiento a la herramienta. El adaptador también tiene una copa de limpieza circular que define unárea superficial expuesta a un flujo de fluido de bombeo. La copa de limpieza estáfijada separablemente al alojamiento y tiene un diámetro exterior que encierra unaárea proyectada mayor que elárea proyectada de la herramienta, medida en un plano transversal al entubado de pozo o tubería de perforación. Se describen diversos materiales y métodos de uso preferidos. La invención puede mejorar especialmente el bombeo de herramientas hacia abajo de pozos horizontales o altamente desviados.

Description

APARATO Y MÉTODO DE DESPLIEGUE DE INSTRUMENTOS Este invento está relacionado con un aparato y mé todo para desplegar instrumentos en pozos de petróleo con -técnicas de bombeo de lodo, y está especialmente diseñado -para usarse en pozos desviados. Una vez que se ha perforado un pozo de petróleo, es habitual hacer una diagrafía de ciertas secciones del po zo con instrumentos eléctricos. Estos instrumentos se deno minan a veces instrumentos del "cable de sondeo", ya que -se comunican con la unidad de diagrafía, en la superficie -del pozo, a través de un cable eléctrico con el cual son des plegados. En pozos verticales, a menudo los instrumentos -se hacen descender simplemente al fondo del pozo en el cable de sondeo. En pozos horizontales o muy desviados, sin embar go, la gravedad es a menudo insuficiente para mover los instrumentos a las profundidades a ser registradas. En estas -situaciones, a veces es necesario empujar los instrumentos a lo largo del pozo con una tubería de perforación. La diagrafía en un cable de sondeo con una tubería de perforación puede ser difícil, no obstante, debido a la -presencia del cable. Es incómodo y peligroso extender el ca ble eléctrico a través de toda la tubería de perforación an-tes de hacer descender los instrumentos al interior del pozo.

Por este motivo se han desarrollado algunos sistemas de despliegue, tales como el Sistema de Diagrafía para Pozos Difíciles (SDPD) de Schlumberger, con el que la conexión eléctri ca entre los instrumentos y el cable en el fondo de la per-foración se hace después de hacer descender los instrumentos al fondo. En estos sistemas, los instrumentos eléctricos -son desplegados fácilmente con tuberías de perforación estándar, y luego el cable es introducido al interior de la -tubería de perforación y conectado. Después de realizar la diagrafía, el cable puede desacoplarse fácilmente de la sonda de diagrafía y retirarse antes de retirar la sonda. El SDPD es muy eficaz y ha sido ampliamente reconocido comercialmente. En el SDPD y en otros sistemas, el cable se conec-ta remotamente a los instrumentos con un conector en el fondo de la perforación. Una mitad de este conector se une a -los instrumentos y se hace descender al interior del pozo en la tubería de perforación. La otra mitad del conector se -une al extremo del cable y es bombeada, a lo largo de la tu-bería de perforación, con un flujo de lodo que sale de los orificios abiertos en la parte inferior de la tubería de per foración y hacia el interior de la perforación. El conector es denominado a veces "conector húmedo" porque la conexión -se hace en el flujo del lodo de perforación bajo condiciones que desafían la fiabilidad de una conexión eléctrica.

En pozos muy desviados u horizontales, bombear el conector al fondo del pozo puede ser especialmente difícil. En estos casos, la fuerza de bombeo ejercida en el conector debe vencer la fricción entre el revestimiento del pozo o -la superficie de la tubería de perforación y, en algunos ca sos, debe actuar incluso contra la fuerza de la gravedad. El reto presentado al bombear el conector del cable al fondo del pozo es aplicable al hecho de bombear cuaiL quier instrumento del cable de sondeo al fondo de un pozo -con un flujo de lodos, de perforación que pueden, dependiendo de la aplicación y entorno del fondo del pozo, tener una amplia gama de pesos y viscosidades.

EXTRACTO DE LA INVENCIÓN Hemos observado que, dotando al conector del cable (u otro instrumento a ser bombeado al fondo del pozo) de un adaptador diseñado apropiadamente con una copa de limpieza, puede lograrse con éxito una restricción del flujo dirigido hacia el fondo del pozo que puede mejorar sustancialmente el bombeo del conector o instrumento a lo largo del pozo, especialmente en pozos muy desviados. De acuerdo con un aspecto del invento, se proporciona un adaptador adecuado para usarse con un instrumento -en el fondo del pozo para ser bombeado, a través del revestí miento de un pozo o tubería de perforación, en un cable. El adaptador incluye un conjunto de alojamiento con un elemento de acoplamiento superior, para conectar el conjunto de aloja miento al cable, y un elemento de acoplamiento inferior, pa-ra conectar el alojamiento al instrumento. La copa de limpieza puede acoplarse provisionalmente al alojamiento y tiene un diámetro externo alrededor de un área proyectada mayor que el área proyectada del instrumento, medido en un plano -transversal al revestimiento o tubería de perforación de di-cho pozo. En algunas representaciones físicas del invento, -preferidas actualmente, la copa de limpieza consta de un material resiliente, tal como un elastdmero fluorocarbonado. En otras representaciones físicas del invento pre-feridas, la copa de limpieza consta de un material seleccionado de entre un grupo consistente en aluminio, bronce, politetrafluoroetileno y resina de acetal. El material preferido, en la actualidad, es la resina de homopolímero de acetal. En algunos diseños, el conjunto de alojamiento incluye una sección inferior, y una sección superior. La sección superior del alojamiento está diseñada para acoplarla provisionalmente a la sección inferior del alojamiento, con la copa de limpieza retenida entre las dos. La copa de lim-pieza consta de un material resiliente comprimido entre las secciones superior e inferior del alojamiento. El alojamiento incluye también, en algunos casos, un pasador de retención de la copa de limpieza, que se extiende entre las secciones superior e inferior del alojamien to, a través de la copa de limpieza. En algunos casos, la sección inferior del alojamiento incluye un armazón inferior que forma un reborde y -que cuenta con un eje que se extiende desde el reborde, a -través de la copa de limpieza, y donde el eje cuenta con un extremo roscado, y un manguito inferior de retención de la copa de limpieza montado giratoriamente alrededor del eje, entre el reborde y la copa de limpieza. La seccidn superior del alojamiento incluye una tuerca con roscas para acoplar el extremo roscado del eje de modo que comprima la copa de limpieza, y un manguito de retención superior de la copa de limpieza montado giratoriamente alrededor del eje entre la -tuerca y la copa de limpieza. En algunos arreglos preferidos, por lo menos una -de las secciones superior e inferior del alojamiento define una superficie interna superpuesta axialmente a una superficie externa de la copa de limpieza de manera que retiene la copa de limpieza. Para algunas aplicaciones, la superficie interna define una superficie frustocónica con un ángulo pro gresivo, medido con respecto al eje de la copa de limpieza, de entre unos 5 y 10 grados.

En algunas representaciones físicas del invento, la copa de limpieza comprende un material moldeado por inyección. En algunos casos, la copa de limpieza define guías de ajuste concéntricas moldeadas, formando diámetros ajustables que -permiten adaptar la copa de limpieza para usarla en revestimientos de pozo o tuberías de perforación con" diferentes diá metros. En algunas representaciones físicas del invento, -el alojamiento define una superficie interna para extender -el cable a través del adaptador a fin de formar una conexión eléctrica con el instrumento. El acoplamiento superior incluye, en algunas repre sentaciones físicas del invento, una arandela para formar un sello entre el cable y el alojamiento, y una tuerca de ojal para comprimir la arandela alrededor del cable. En algunos casos, la arandela define una hendidura que se extiende a -través de un lado de la arandela, de modo que la arandela -puede sustituirse sin separar el cable del alojamiento. En otros aspectos del invento, el adaptador des-crito anteriormente es combinado con una sonda de diagrafía de pozos acoplada al acoplamiento inferior del alojamiento -del adaptador. En otro aspecto del invento, se proporciona un ins trumento para el fondo de la perforación, a ser bombeado a -través del revestimiento del pozo o tubería de perforación -en un cable. El instrumento para el fondo de la perforación incluye una copa de limpieza circular acoplada al instrumento cerca de su extremo inferior. La copa de limpieza define una superficie expuesta a un flujo de fluido bombeado, y es-tá acoplada provisionalmente al instrumento. La copa de lim pieza tiene un diámetro externo que rodea un área proyectada mayor que el área proyectada del instrumento, medida en un -plano transversal al revestimiento del pozo o tubería de per foración. Las características descritas anteriormente son combinadas, en varias representaciones físicas del invento, según sea necesario, para satisfacer las necesidades de una aplicación determinada. De acuerdo con otro aspecto del invento, se propor ciona un método para bombear un instrumento a través del revestimiento del pozo o tubería de perforación en un cable. El método incluye los pasos siguientes: (1) proporcionar -un adaptador para' la copa de limpieza dotado de un conjunto -de alojamiento, con un accesorio de acoplamiento superior -para conectar el conjunto de alojamiento al cable, y un accesorio de acoplamiento inferior para conectar el alojamiento -al instrumento, y una copa de limpieza circular que define -una superficie expuesta a un flujo de fluido bombeado (y estando la copa de limpieza acoplada provisionalmente a un área proyectada mayor que el área proyectada del instrumento, medi do en un plano transversal al revestimiento del pozo o tubería de perforación) ; (2) acoplar el instrumento al acoplamiento inferior del adaptador de la copa de limpieza; (3) acoplar el cable al acoplamiento superior del adaptador de -la copa de limpieza; (.4) colocar el instrumento y adaptador de la copa de limpieza en el revestimiento del pozo o -tubería de perforación; y (5) bombear fluido a través del revestimiento del pozo para empujar el adaptador de la copa de limpieza y el instrumento acoplado a través del revesti-miento del pozo o tubería de perforación. En algunas representaciones físicas del invento, -el método incluye, asimismo, el paso de ajustar el adaptador de la copa de limpieza a un diámetro apropiado, el diámetro del revestimiento del pozo o tubería de perforación. La co-pa de limpieza es ajustada preferentemente a un diámetro externo de aproximadamente 0,254 cm menos que el diámetro del revestimiento del pozo o tubería de perforación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las Figuras 1-5 ilustran ordenadamente el uso de -un conector eléctrico acoplado remotamente a una sonda de -diagrafía de un pozo. Las Figuras 6A-6C ilustran la construcción de la -mitad del conector usada en el fondo de la perforación (CCFP) de la Figura 1. La Figura 6D es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 6D-6D en la Figura 6B. Las Figuras 7A-7C ilustran la construcción de la -mitad correspondiente al cable del conector CCCBD) de la Figura 1. La Figura 7D es una vista transversal tomada a lo largo de la línea 7D-7D en la Figura 7B. La Figura 8 muestra un arreglo alternativo del ex-tremo superior del CCBD. La Figura 9 ilustra una función de la copa de limpieza en una tubería. La Figura 9A muestra una copa de limpieza ubicada en el extremo inferior de un instrumento. La Figura 10 es una vista ampliada y despiezada de la copa de limpieza y componentes relacionados. La Figura 11 es una vista ampliada del conjunto de conectores hembra de la Figura 7B. La Figura 12 es una vista despiezada, en perspecti-va, de un subconjunto del conjunto de conectores hembra de la Figura 11. La Figura 13 es una vista ampliada del área 13 en la Figura 11. La Figura 14 es una vista ampliada del conector de varias espigas de la Figura 7B.

La Figura 15 es una vista del conector, tal como -se observaría desde la posición 15 en la Figura 14.

DESCRIPCIÓN DE LAS REPRESENTACIONES FÍSICAS PREFERIDAS DEL INVENTO Refiriéndonos primero a las Figuras 1 a la 5, el -sistema de conexión en el fondo de la perforación es adecuado para usarse con sondas de diagrafía con cable de sondeo -10 tanto en un pozo sin entubar como en un pozo entubado 12, y especialmente es útil en situaciones donde el pozo está -desviado y/o la zona a ser registrada (es decir, la zona 14) se encuentra a una profundidad considerable. En estas figuras, el pozo 12 tiene una sección horizontal 16 que debe ser registrada en la zona 14, y está revestido con una tubería -18 que se extiende desde la superficie del pozo a la zapata de la tubería de revestimiento 20. Tal como se muestra en la Figura 1, las sondas de diagrafía 10 están dotadas de un cabezal de conexión húmeda en el fondo de la perforación (CCFP) 22 que se conecta entre un extremo superior de las sondas de diagrafía y la tubería de perforación 24. Como se explicará más adelante, el CCFP 22 proporciona una sección macho de una conexión eléctrica -en el fondo de la perforación para establecer una comunica-ción eléctrica entre las sondas de diagrafía 10 y una unidad dé diagrafía móvil 26. Durante el primer paso del procedimiento de diagrafía, las sondas 10 y el CCFP22 se hacen des cender en el pozó 12 en secciones conectadas de tubería de perforación estándar 24 hasta que las sondas 10 alcanzan el extremo superior de la seccidn del pozo a ser registrada - (es decir, la parte superior de la zona 14) . La tubería de perforación 24 se hace descender usando las técnicas normales y, mientras la tubería de perforación no se abre para -permitir la entrada de fluido desde el pozo, a intervalos -regulares (es decir, cada 600 a 900 metros) la tubería de -perforación se llena con fluido de perforacidn (es decir, -lodo) . Como se muestra en la Figura 2, cuando las sondas 10 han alcanzado la parte superior de la zona 14, un cabezal de conexión húmeda es bombeado en dirección descendente (CC BD)28 a través de la superficie interna de la tubería de -perforacidn en un cable eléctrico 30 que es desenrollado des_ la unidad de diagrafía 26. El CCBD28 cuenta con un sonector hembra que se acopla al conector macho del CCFP. Una entra-da de cable lateral secundaria (ELSC)32, donde se ha introducido cable previamente 30 para proporcionar una salida la teral del cable desde la tubería de perforacidn empalmada, -es acoplada al extremo superior de la tubería de perforacidn 24, y una tapa para lodo 34 (es decir, de una impulsión supe rior del tren de sondeo o sistema de circulación de lodo del vastago de transmisión "Kelly") es acoplada sobre el ELSC 32 para bombear el lodo, en sentido descendente, a través de la superficie interna de la tubería de perforacidn. Para este propósito se usa equipo de bombeo de lodo normal (no mostra-do) . Como se describirá más adelante, una copa de limpieza construida especialmente en el CCBD ayuda a desarrollar una fuerza de presidn en el CCBD28, debido al flujo de lodo que baja por la tubería de perforacidn, para empujar el CCBD al fondo del pozo y unirlo al CCFP22 para formar una conexidn -eléctrica. Una válvula especial (descrita más adelante) en el CCFP22 permite que el flujo de lodo circule desde la tubería de perforacidn a la superficie interna del pozo. Como se muestra en la Figura 3, el CCBD28 es bombeado en sentido descendente por la tubería de perforacidn 24 hasta que se acopla con el CCFP22 para formar una conexidn eléctrica entre las sondas de diagrafía 10 y la unidad de -diagrafía 26. En este punto, el flujo de lodo puede detenerse y se puede retirar la tapa para lodo 34 de la parte su perior de la tubería de perforacidn. Las sondas de diagrafía 10 pueden activarse para verificar el funcionamiento del sis_ tema o para realizar un sondeo preliminar mientras éstas se hacen descender al fondo del pozo. Como se muestra en la Figura 4, las sondas de diagrafía 10, el CCFP22 y el CCBD28 se hacen descender o se em-pujan al fondo del pozo mediante los métodos normales con la tubería de perforacidn, agregando otras secciones de tubería de perforacidn 24 a medida que son necesarias. Durante este proceso, el ELSC32 permanece acoplado a la tubería de perforacidn, proporcionando una salida lateral para el cable 30. Por encima del ELSC32, el cable 30 descansa en la parte exterior de la tubería de perforacidn 24, evitando tener que -ensartar previamente el cable 30 a través de cualquier seccidn de la tubería de perforacidn a excepción del ELSC32. El proceso de descenso es coordinado entre el operador de la unidad de diagrafía y el operador de la tubería de perforación para hacer descender simultáneamente la tubería de per foración y el cable. En el fondo del pozo, los dedos sensores o dispositivos del cojín 36 de la sonda de diagrafía (si cuenta con ellos) son desplegados, y las sondas de diagrafía son retira das haciéndolas subir por el pozo hasta la parte superior de la zona 14 mientras se registran las lecturas de los sensores en la unidad de diagrafía del pozo 26. Al igual que con el proceso de descenso, el ascenso de la sonda de diagrafía es coordinado entre el operador de la unidad de diagrafía y el operador de la tubería de perforación a fin de hacer ascender el cable y la tubería de perforación simultáneamente. Refiriéndonos a la Figura 5, después de completar la diagrafía, se desactiva la potencia del fondo de la perfo racidn y el CCBD28 se desacopla del CCFP22 y se extrae del -pozo. El ELSC32 y el CCBD28 son retirados de la tubería de perforacidn y el resto de la tubería, incluyendo el CCFP y las sondas de diagrafía son retirados. Refiriéndonos a las Figuras 6A a 6 C, el CCFP22 contiene dos subconjuntos principales, el cartucho de compensación del conector húmedo del fondo de la perforacidn - (CCCP) 38 y el conjunto de retención del conector húmedo del fondo de la perforacidn (CRCP)40. El extremo inferior 41 -del CCCP38 se conecta a las sondas de diagrafía 10 (ver la -Figura 1) . El CRCP40 es el extremo superior del CCFP22, y tie ne un alojamiento externo 42 que se conecta, en su extremo -inferior, al CCFP38 en una junta roscada 44 (Figura 6B) . Unido a la superficie interior del alojamiento del CRCP42 -con fijadores roscados 46 se encuentra un conjunto de enganche que contiene tres dedos de retencidn en voladizo 48 extendiéndose radialmente hacia adentro y hacia el CCCP para -asegurar el CCBD28. Dos centralizadores separados axialmente 50 están asegurados también alrededor del interior del -alojamiento del CRCP42 a fin de guiar el extremo inferior -del CCBD para acoplarlo con el conjunto de conectores macho 52 del CCCP. El CCCP38 contiene los componentes eléctricos e hi dráulicos del CCFP. Cuenta con un alojamiento externo 54 -acoplado mediante una junta roscada 55 a un bloque inferior 56 con roscas internas 57 en su extremo inferior para unir -provisionalmente el CCFP a las sondas de diagrafía. En el -extremo superior del alojamiento 54 se halla una junta rosca da 58 que une el alojamiento 54 a un acoplador 60. Unos man güitos roscados partidos 62 en las juntas 44, 55 y 58 permiten que los componentes del alojamiento del CCFP54, 60, 42 y 56 se acoplen sin hacer girar ninguno de los extremos del -CCFP. El bloque 56 contiene un conector eléctrico con armazón hermético 64 para realizar la conexidn eléctrica del CC FP con las sondas de diagrafía. Una función del CCCP38 es proporcionar contactos -eléctricos expuestos (en forma de un conjunto de sonectores macho 52) que se acoplan eléctricamente a las sondas de diagrafía mediante el conector 64. Este acoplamiento eléctrico tiene lugar a través de un cable de múltiples hilos 66 que -se extiende hacia arriba a través de una cámara de cables -hermética 68, hacia los contactos individuales 102 del conjun to de conectores 52. El cable 66 se extiende hacia arriba a través de un tubo de aceite 71, a través del centro del CCFP. La cámara 68 está sellada mediante juntas tdricas de contacto individuales 70 en el conjunto de conectores 52, juntas -tdricas 72 en el tubo de aceite 71, juntas tdrisas 74 y 76 en el pistdn 77, y juntas tdricas 78 en el bloque 56, y está lie na de un fluido aislante eléctrico, tal como aceite de sili-cona. La presidn en la cámara 68 es mantenida apro imadamen-te a la presidn del interior de la tubería de perforacidn 24 (Figura 1), cerca de la parte superior del CCFP22, mediante el sistema de compensación de la presión descrito más completamente a continuación. Un conjunto de pistón de lodo 80 (Figura 6B) , que consiste en un pistón 82, un collarín del pistón 84, un tope del pistón 86, juntas 88 y reductores de fricción deslizantes 90, es desviado, en dirección ascendente, contra la tuer ca limitadora del pistón 92, por un resorte del pistón del -lodo 94. Con el conjunto del pistdn del lodo en la posición mostrada, con el tope 86 contra la tuerca 92, el pistdn 82 -bloquea eficazmente el fluido evitando que se mueva entre la corona circular del pozo 96 (el área entre la tubería de per foracidn y la superficie interior del pozo; ver la Figura 1) y el interior de la tubería de perforacidn (es decir, el área interior 98) a través de tres puertos laterales 100 repartidos alrededor del diámetro del CCFP. Cuando funciona, el con junto del pistdn del lodo 80 permanece en esta posicidn de -bloqueo de los puertos hasta que existe la suficiente presidn en el área interior 98 in exceso de la corona circular del po zo 96 (actuando contra el extremo superior del pistdn 82) para superar la fuerza de precarga desviante del resorte 94 y mover el conjunto del pistdn de lodo hacia abajo, comprimiendo el resorte 94 y exponiendo los puertos 100. Una vez ex-puestos, los puertos 100 permiten una circulación frontal -normal del lodo descendiendo a lo largo de la tubería de per foración y saliendo por los puertos 100 al interior del pozo. Una vez que se detiene la presidn de bombeo, el resorte del pistdn del lodo 94 obliga a retroceder al conjunto del pis-tdn del lodo 80 a su posición de bloqueo de los puertos. Al bloquear los puertos 100 en el alojamiento del CRCP42, ante la ausencia de presión de bombeo en la tubería de perforacidn, el conjunto del pistdn del lodo 80 evita eficazmente la entra da de flujo no deseado desde el pozo al interior de la tube-ría de perforacidn. Esto es especialmente útil cuando se -trata de evitar una explosión del pozo a través de la tubería de perforacidn, y que los residuos transportados por el lodo desde el pozo interfieran con el funcionamiento apropiado de las secciones de acoplamiento y eléctricas del sistema. Tam-bi n ayuda a evitar el retorno de fluido, donde una irrupción súbita de fluidos del pozo y el flujo de lodo ascendente resultante en la tubería de perforacidn pueden provocar que el CCFP y el CCBD se separen prematuramente. El conjunto de conectores macho 52 está compuesto de una serie de nueve anillos de contacto 102, cada uno de -ellos sellado por dos juntas tdricas 70 y separados por aislantes 104. El interior de este conjunto de anillos de contacto y aislantes se encuentra a la presidn de la cámara 68, mientras que el exterior de este conjunto está expuesto a la presidn de la tubería de perforacidn (es decir, la presidn -del área interna 98) . A fin de mantener la integridad estruc tural de este conjunto de conectores, además de la fiabilidad de las juntas 70, es importante que la diferencia de presidn a través del conjunto de conectores (es decir, la diferencia entre la presidn en la cámara 68 y la presidn en el área 98) sea mantenida a un bajo nivel. Una gran diferencia de presidn (es decir, superior a 100 psi) puede causar que las juntas 70 fallen o, en casos extremos, que el conjunto de conectores -colapse, incluso un escape mínimo de lodo de perforacidn con-ductor de la electricidad a través de las juntas 70 al interior de la cámara 68, debido en parte a una gran diferencia entre la presidn de la tubería de perforacidn y la presidn en la cámara 68, puede repercutir negativamente en la fiabilidad de los sistemas eléctricos. El sistema de compensacidn de la presión mantiene la diferencia de presidn a través del conjunto de conectores macho dentro de un nivel razonable, y desvía la diferencia de presidn de manera que la presidn en la cámara 68 sea ligeramente superior (más de 50 y 100 psi) que la presidn en el -área 98. Esta "sobrecompensacidn" de la presidn en la cámara 68 hace que cualquier tendencia a sufrir escapes resulte en un escape de aceite de silicona no conductor desde la cámara 68 al área 98, en lugar de un flujo de lodos de perfora cidn conductores de electricidad a la cámara 68. Una corona circular 106 alrededor del tubo de aceite 71, formada en par-te entre el tubo de aceite 71 y el eje de lodo 108 que rodea concéntricamente el tubo de aceite 71, transmite la presidn del lodo de perforacidn desde el área 98, a través de los -orificios 110, para actuar contra el lado superior del pis-tdn 77. La presidn del lodo es transferida a través del pis tdn 77, sellado por las juntas tdricas 74 y 76, al interior de la cámara de aceite 68. Durante el montaje del CCCP, la cámara 68 se llena con un fluido aislante eléctrico, tal como aceite de silico-na, a través de una válvula de retención de llenado de aceite de una dirección 112 (Figura 6D) , tal como una válvula de retención de marca Lee CKFA1876015A. Para llenar apropiadamente la cámara de aceite, se aplica primero un aspirador a la cámara a través de un puerto de purga 114. Con el aspira dor aplicado, el aceite se vuelve a introducir en la cámara 68 a través del puerto de purga 114. Esto se repite varias veces hasta que se ha llenado completamente la cámara. Seguidamente se retira el aspirador, el puerto 114 es sellado con un tapón 116, y se bombea más aceite al interior de la -cámara 68 a través de una válvula de retención 112, extendien do un resorte de compensación 118, hasta que se abre una válvula de retención limitadora de la presidn 119 en el pistdn 77, indicando que la presidn en la cámara 68 ha alcanzado un nivel deseado por encima de la presidn en la cámara 98 (la -cual, durante el proceso de llenado, se encuentra generalmen-te a la presidn atmosf rica) . Cuando la válvula 119 indica que se ha alcanzado la presidn deseada (preferiblemente de -50 a 100 psi, típicamente) , el tubo de llenado de aceite es retirado de la válvula de retención de una dirección 112, -dejando la cámara 68 presurizada. Los puertos de relleno de la cámara de lodo 120, en el acoplami nto 60, permiten que la corona circular del -lodo 106 y el volumen interno encima del pistdn 77 se llenen previamente con un fluido de lubricación recomendado, tal co mo aceite para motor, antes del uso en el campo. El fluido de lubricación permanece típicamente en el CCFP (específicamente en la corona circular 106 y el volumen encima del pistón 77) durante la utilizacidn en el pozo y no es desplazado fácilmente por el lodo de perforacidn, simplificando con eso el mantenimiento de los instrumentos.- Además del fluido de lubricacidn, se recomienda la aplicación de abundante mate-rial reductor de la fricción, tal como LUBRIPLATE TM, en todas las superficies de contacto deslizantes. Refiriéndonos a las Figuras 7A a 7C, el CCBD28 con-tiene un conjunto de conectores hembra 140 que se acopla al -conjunto de conectores macho 52 del CCFP22 en el fondo de la perforacidn. Mientras se hace descender al CCBD al fondo del pozo, antes de acoplar el CCFP, se desvía un manguito 142 com puesto de un material aislante eléctrico al extremo inferior del CCBD. Una junta de cuatro aros 144 forma un sello contra el diámetro externo del manguito 142 para mantener los fluidos del pozo fuera del CCBD hasta que el manguito es desplazado por el conjunto de conectores macho del CCFP. Un saliente con la parte inferior cónica 146 ayuda a alinear el -CCBD para acoplarlo con el CCFP. Cuando es empujado al interior del CCFP por unas -cargas de inercia o presidn del lodo suficientes, el extremo inferior del CCBD se extiende a través de los dedos de reten cidn 48 del CCFP (Figura 6A) hasta que los dedos de rétencidn se cierran a presidn detrás de un anillo de retención -frangible 148 en el CCBD. Tan pronto como el aro de retención 148 es acoplado por los dedos de retencidn del CCFP, re sistirá el desacoplamiento del CCFP y CCBD, es decir, debido al movimiento de la tubería de perforacidn, vibracidn o re-torno de fluido. El anillo de retención 148 puede seleccionarse de entre un surtido de aros con diferentes resistencias de esfuerzo cortante máximas (es decir, de 1600 a 4000 libras, dependiendo de las condiciones del campo anticipadas) de manera que el CCBD pueda ser soltado del CCFP, después de re-copilar datos, simplemente tirando hacia arriba del cable de despliegue hasta que el anillo de retención 148 se abra y -suelte el CCBD. El CCBD tiene un alojamiento externo 150 y un conjunto soldado para casquillo sujetacable conectado mediante un acoplador 154 y unos anillos roscados partidos apropiados 156. Dentro del alojamiento exterior 150 se encuentra un -subconjunto de mandriles para cable con un mandril superior 158 y un mandril inferior 160. Las ranuras 162 en el mandril superior y los orificios 163 (Figura 7D) a través del alojamiento exterior forman una vía de circulación abierta desde el interior de la tubería de perforacidn a una cámara de lodo 164 dentro del subconjunto de mandriles para cable. Los cables de señal 165 del conjunto de conectores hembra 140 son dirigidos entre el alojamiento externo 150 y el man dril para cables, a lo largo de surcos axiales en la superficie externa del mandril inferior 160, a través de orificios 166 en el mandril superior 158, a través de la cavidad para cables 168, y conectados individualmente a las espigas inferiores del conjunto de conectores 170. Al igual que el CCFP, el CCBD tiene un sistema de compensación de presidn para igualar la presidn a través del manguito 142 al mismo tiempo que mantiene los componentes -eléctricos rodeados de un fluido aislante eléctrico, tal co mo el aceite de silicona, hasta que el manguito es despla-zado . Dentro del mandril inferior 160 se halla una cámara de aceite 172, separada de la cámara de lodo 164 por un pis tdn de campensacidn 174 con una junta tdrica 175. El pistón 174 puede moverse libremente dentro del mandril inferior 160, de manera que la presión en las cámaras de lodo y acei-te es sustancialmente la misma. Unos resortes superior e -inferior 176 y 178 que se encuentran dentro de las cámaras -de lodo y aceite 164 y 172, respectivamente, y desvían el -manguito 142 hacia abajo. La cámara de aceite 172 se comunica, por fluido, con la cavidad del cable 168 y mediante -l?s surcos de direccionamiento de cables en el mandril inferior 160 y orificios para cables 166 en el mandril superior 158, sellados contra la presidn de la tubería de perforacidn mediante juntas 180 alrededor del mandril superior. Por lo tanto, con el manguito colocado como se muestra, el fluido de la tubería de perforacidn actúa contra el extremo superior del pistdn de compensación 174, el cual transfiere la -presión a la cámara de aceite 172 y el extremo superior del manguito 174, equilibrando las fuerzas de presidn del fluido en el manguito. Los puertos de llenado' 182 y 184, en los ex tremos superior e inferior de la seccidn repleta de aceite del CCBD, respectivamente, permiten llenar la cámara de acei^ te 172 y cavidad para cables 168 después del montaje. Una -válvula de seguridad 186 en el pistdn de compensación permite que la cámara de aceite sea presurizada en el montaje a -un máximo de 100 psi sobre la presidn en la cámara de lodo -164 (es decir, presidn atmosférica durante el montaje) . El extremo superior del CCBD proporciona una conexidn eléctrica y mecánica con el cable de sondeo 30 (Figura 2). El conjunto de conectores 170 tiene nueve espigas ais-ladas eléctricamente, cada una de ellas con un cable de co-nexidn flexible aislado 188 para hacer conexiones eléctricas con hilos individuales del cable 30. Un fijador de conector 189 es enroscado al extremo expuesto del acoplamiento 154 pa ra sujetar el conector en posición. La construcción especí-fica del conjunto de conectores 170 se discute más detalladamente a continuación. Para montar el extremo superior del CCBD al cable, el alojamiento del casquillo sujetacable 152 es enroscado -primero sobre el extremo del cable, juntamente con la junta para cable partido 190, tuerca obturadora 192, y mandriles de las copas de limpieza superior e inferior 194 y 196, res pectivamente. Alrededor del extremo del cable se coloca un fijador de casquillo sujetacable estándar autotensante 197 para asegurar el extremo del cable al alojamiento del cas-quillo sujetacable contra un reborde interno 198. Los hilos del cable se conectan a los cables de conexión flexible 188 del conjunto de conectores, el alojamiento del casquillo s jetacables 152 se une al acoplamiento 154 con un aro roscado partido 156, y en el alojamiento del casquillo s jeta-cables se bombea grasa aislante eléctrica, tal como grasa -de silicona, a través de orificios de engrase 200. La copa de limpieza 202, descrita más detalladamente a continuación, se instala entre los mandriles de las copas de limpieza superior e inferior 194 y 196 para restringir el flujo, a tra vés de la tubería de perforacidn alrededor del CCBD, y desa-rrollar una fuerza de presidn capaz de mover el CCPE a lo -largo de la tubería de perforacidn y acoplar el CCBD al CC FP en el fondo de la perforacidn. El mandril de la copa de limpieza superior 194 se enrosca al alojamiento del casqui-lio sujetacables 152 para sujetar la copa de limpieza 202 en posición, y se aprieta la tuerca obturadora. Refiriéndonos a la Figura 8, un arreglo alternati vo para el extremo superior del CCBD consta de dos copas de limpieza 202a y 202b, separadas por una distancia L, para -restringir más el flujo alrededor del CCBD. Este arreglo -es útil cuando se vayan a usar lodos ligeros, de baja visco sidad para bombear, por ejemplo. Una extensión del alojamiento del casquillo sujetacables 204 conecta apropiadamente los mandriles a las dos copas de limpieza. También pue-den usarse más de dos copas de limpieza. Refiriéndonos a la Figura 9, la copa de limpieza -202 crea una restricción del flujo con la correspondiente -caída de presidn en el punto A. Puesto que la presidn ascendente (es decir, la presidn en el punto B) es mayor que -la presidn descendente (es decir, la presidn en el punto C) , se desarrolla una fuerza neta en la copa de limpieza para em pujar la copa y su instrumento acoplado hacia abajo. Como -se muestra en la Figura 9A, una copa de limpieza (es decir, la copa de limpieza 202C) puede ser colocada alternativamen-te cerca de la parte inferior de un instrumento 206 para ti-rar del instrumento hacia el fondo de una tubería o pozo. Este arreglo puede ser particularmente útil, por ejemplo, -para centrar el instrumento a fin de proteger funciones extendidas cerca de su extremo descendente o con relaciones -grandes de diámetros de la tubería/instrumento o relaciones pequeñas de diámetro a la longitud del instrumento. El espacio radial f\ deseado entre la superficie exterior de -la copa de limpieza y la superficie interior de la tubería se trata de una función de varios factores, incluyendo la viscosidad del fluido. Hemos observado que un espacio radial de aproximadamente 0,127 cm por lado (es decir, un espacio diametral de 0,254 cm) es adecuado para la mayoría de lodos de perforacidn de pozos. Refiriéndonos a la Figura 10, la copa de limpieza 202 está moldeada por inyeccidn usando un material resilien te tal como VITON u otro elastdmero fluorocarbonado, y tie ne una hendidura 210 en un lado para facilitar la instalación y remoción sin necesidad de desenganchar el cable del instrumento. Las secciones cónicas 214 y 216 de la copa de limpieza caben dentro de los orificios correspondientes en -los mandriles de la copa de limpieza superior e inferior 194 y 196, respectivamente, y tienen superficies exteriores inclinadas aproximadamente 7 grados con respecto al eje longi tudinal de la copa de limpieza. La longitud de las seccio-nes cdnicas ayuda a retener la copa de limpieza dentro de los orificios del alojamiento. Asimismo, se extienden seis pernos 217 a través de los orificios 218 en la copa de limpieza, entre los mandriles de las copas superior e inferior, para re tener la copa de limpieza durante su uso. Unas guías circu-lares 219 estampadas en una superficie de la copa de limpieza ayudan a ajustar la copa a diferentes diámetros externos para adaptarla a varios tamaños de tubería. Para la copa de limpieza pueden usarse otros materiales resilientes, aunque, idealmente, el material de la copa de limpieza tiene que ser capaz de soportar la severa abrasión que puede ocurrir a lo largo de los muros de la tubería y la gran variedad de sustancias químicas que pueden hallarse en los pozos. Otros ma teriales no resilientes que pueden ser útiles también son me tales blandos, tales como bronce o aluminio, o plásticos du-ros, tal como politetrafluoroetileno (TEFLON TM) o resina de homopolímero de acetal (DELRIN TM) . Las copas de limpieza no resilientes pueden ser conformadas en dos piezas sobrepuestas para instalarlas sobre un instrumento premontado. Refiriéndonos a la Figura 11, el conjunto de conec tores hembra 140 del CCBD tiene una serie de contactos hembra 220 dispuestos alrededor de un eje común 222. Los contactos tienen una separación lineal, d, que corresponde a las separaciones de los contactos macho del conjunto de conectores ma cho del CCFP (Figura 6A) y una junta deslizante 224. Los con tactos 220 y los anillos obturadores frotantes 224 son soste-nidos dentro de un aislante respectivo 226. La pila de contactos, anillos obturadores frotantes y aislantes son sujetados dentro de un manguito exterior 228, entre un fijador -de extremo 230 y un mandril superior 232. Refiriéndonos también a las Figuras 12 y 13, cada contacto 220 se fabrica a partir de una sola pieza de material conductor eléctrico, tal como cobre de berilio, y tiene una porción compuesta de un manguito 234 con ocho dedos -extensibles 236 (preferiblemente seis o más) . El contacto -220 está chapado preferentemente en oro. Cada uno de los de dos 236 está conformado para doblarse radialmente hacia aden tro, en otras palabras, para tener, desde la porción del man güito 234 al extremo distal 237, una seccidn principal 238 -que se extiende radialmente hacia adentro y una seccidn se-cundaria 240 que se extiende radialmente hacia afuera, formando una seccidn radialmente más interior 242 con una longitud de contacto d de aproximadamente 0,381 cm. Al fabri car el contacto 220 de una sola pieza de material, los dedos 236, en su estado relajado como se muestra, no tienen esfuer zos de flexión residuales que tienden a reducir su resistencia a la fatiga. El diámetro interior d. del contacto 220, tal como se mide entre las superficies de contacto 242 de dedos -opuestos, es ligeramente menor que el diámetro externo de -los contactos eléctricos macho 102 del CCFP (Figura 6A) , de modo que los dedos 236 son empujados hacia afuera durante el acoplamiento con el conector macho y proporcionan una presidn de contacto entre las superficies de contacto 242 y los contactos macho 102. El ancho circunferencial, w, de cada dedo es mínimo en la superficie de contacto 242. Hemos observado que al fabricar el contacto de manera que la longitud d de las superficies de contacto 242 sea aproximadamente un cuarto de la longitud total df de los dedos, y el grosor radial, t, de los dedos sea aproximadamente un 75 por ciento -de la distancia radial, r, entre la superficie interna de la porción del manguito 234 y las superficies de contacto -242, da como resultado una construcción de contacto que soporta acoplamientos repetidos. Los anillos obturadores frotantes 224 son moldea-dos preferentemente con un elastdmero fluorocarbonado resi-líente, tal como VITON TM. El diámetro interno d_ de los anillos obturadores frotantes 224 también es ligeramente me ñor que el diámetro externo de los contactos macho, de modo que los anillos obturadores frotantes tienden a frotar los -residuos de la superficie de los contactos macho durante el acoplamiento. Preferiblemente, los diámetros internos d, y d? de los contactos y anillos obturadores frotantes son -aproximadamente iguales. Los anillos obturadores frotantes 224 son moldeados con un material aislante eléctrico para -reducir la posibilidad de provocar un cortocircuito entre -los contactos ante la presencia de fluidos conductores de la electricidad. El contacto 220 tiene un terminal soldado 224 instalado en un lado de la porción de su manguito 234 para co-néctar eléctricamente un cable 246. Como se muestra en la -Figura 12, a medida que el contacto 220 es insertado en el -aislante 226, el hilo 246 es dirigido a través de un orificio 248 en el aislante. Las espigas de alineación 250 en otros orificios 248 en el aislante caben en los surcos externos -252 del anillo obturador frotante 224 para alinear el anillo obturador frotante con el aislante. Una muesca 254 en anillo obturador frotante se adapta alrededor del terminal soldado 244. Los aislantes 226 y los anillos obturadores frotantes 224 están conformados con suficientes orificios 248 y surcos 252, respectivamente, para poder dirigir todos los hilos 246 desde cada contacto 220 en el conector hembra al extremo superior del conjunto para acoplarlo al conjunto de anillos ob turadores 170 (Figura 7B) . Con el contacto 220 insertado en el aislante 226, los extremos distales 237 de los dedos de contacto descansan dentro de un surco axial 256 formado por un labio interno 258 del aislante. El labio 258 protege los extremos distales de los dedos para que no se enganchen en las superficies del -conjunto de conectores macho cuando se desacopla el CCBD del CCFP.

Refiriéndonos a la Figura 14, el conjunto de conectores 170 del CCBD tiene un armazdn de conectores moldeado 280 con un material aislante eléctrico, tal como polietilacetona, polie tileteracetona o poliarileteracetona. El armazdn 280 está -diseñado para soportar una presidn diferencial estática alta de hasta 15.000 psi, por ejemplo, a través de una junta tórica en un surco de la junta tdrica 281, y tiene orificios -con salida 282 dentro de los que se introducen espigas conductoras eléctricas 284 unidas a hilos de plomo 286. (Los hilos de plomo 286 forman cables de conexidn flexibles 188 -de la Figura 7B) . Las espigas de acero inoxidable 17-4, cha padas en oro 284, son introducidas en posicidn hasta que sus rebordes inferiores 288 descansan contra la parte inferior -de orificios escariados 290 en el armazdn del conector. Pa-ra sellar la superficie de separación entre el armazdn del -conector y los hilos de plomo, se moldea un obturador de cables 292 en posicidn, alrededor de los hilos y el armazdn -del conector después de decapar el aislante en los hilos de plomo individuales para obtener una mejor adhesidn al mate-rial de sellado. El obturador 292 también deberá soportar -altas presiones diferenciales de hasta 15.000 psi como las soportadas por el conjunto de conectores. Hemos observado que algunos elastdmeros fluorocarbonados de alta temperatura, tal como VITON TM y KALREZTM dan buenos resultados para se llar los hilos 292.

Para formar una barrera en forma de arco entre las espigas adyacentes 284, y entre las espigas y el acoplamiento 154 (Figura 7B) , en la cara del armazdn del conector 280, se moldean unos aisladores individuales 296 en posicidn aire dedor de cada una de las espigas 284 entre sus rebordes infe rior y superior, 288 y 298, respectivamente. Los aislantes 296 se extienden hacia afuera, a través del plano de la cara 294 del armazdn del conector, unas 0,3048 cm, y están moldea dos preferentemente de un elastdmero fluorocarbonado de alta temperatura t 'a'l' como VITONTM o KALREZTM. Los aislantes - 296 ofrecen protección contra la formación de arcos eléctricos que pueden ocurrir a lo largo de la cara 294 del armazón del conector si, por ejemplo, se infiltra aire húmedo o agua líquida en la cavidad del cable 168 del CCBD (Figura 7B) . Además de proteger contra la formación de arcos eléctricos -no deseados, los aislantes 296 también sirven para evitar -que la humedad de la conexidn penetre entre las espigas 284 y los hilos de plomo 286 en el interior del armazón del conector durante el almacenamiento y transporte. Refiriéndonos también a la Figura 15, el armazón -del conector 280 tiene un diámetro externo d, de aproximadamente 2,413 cm a fin de caber dentro de los pequeños diámetros internos de los instrumentos (hasta un mínimo de 2.54 cm, por ejemplo) , hecho típico en los instrumentos usados en el fondo de la perforacidn. El conector instalado tiene un arreglo circular de nueve espigas 284, cada una de ellas con el aislante 296 e hilo de plomo 286 correspondientes.

Claims (10)

REIVINDICACIONES

1. Un adaptador diseñado para ser usado en un ins_ trumento en el fondo de una perforacidn y que debe ser bom-beado a través del revestimiento del pozo o tubería de perforacidn en un cable, comprendiendo lo siguiente: un conjun to de alojamiento compuesto de un acoplamiento superior para conectar el conjunto del alojamiento al cable, y un acoplamiento inferior para conectar el alojamiento al instrumento? y, una copa de limpieza circular formando una superficie expuesta al flujo de un fluido bombeado, estando la copa unida provisionalmente al alojamiento y contando con un diámetro -exterior rodeando un afea proyectada mayor que el área proyectada del instrumento, medida en un plano transversal al -revestimiento del pozo o tubería de perforacidn.

2. El adaptador de la reivindicación 1, donde el conjunto del alojamiento comprende lo siguiente: una seccidn inferior del alojamiento; y, una sección superior del alojamiento diseñada para ser unida provisionalmente a la seccidn inferior del alojamiento, con la copa de limpieza retenida -entre las dos secciones.

3. El adaptador de la reivindicación 2, donde la -copa de limpieza consta de un material resiliente comprimido entre las secciones superior e inferior del alojamiento.

4. El adaptador de la reivindicación 3, donde el -alojamiento comprende, además, un pasador de retención para la copa de limpieza, extendiéndose entre las secciones superior e inferior del alojamiento, a través de la copa de limpieza.

5. El adaptador de la reivindicación 3, donde el -alojamiento inferior comprende lo siguiente: un armazón inferior formando un reborde y conteniendo un eje que se extiende desde el reborde a través de la copa de limpieza, cons tando dicho eje de una porción con un extremo roscado; y un manguito inferior para el retendor de la copa de limpieza mon tado giratoriamente alrededor del eje entre el reborde y la copa de limpieza; y, la seccidn superior del alojamiento -que comprende lo siguiente: una tuerca roscada para acoplar la seccidn del extremo roscado del eje de tal manera que com prima la copa de limpieza; y, un manguito superior del rete nedor de la copa de limpieza montado giratoriamente alrededor del eje entre la tuerca y la copa de limpieza.

6. El adaptador de la reivindicación 3, donde como mínimo, una de las secciones superior e inferior del aloja-miento forma una superficie interna que se superpone axialmente a una superficie externa déla copa de limpieza de tal manera que retiene la copa de limpieza.

7. El adaptador de la reivindicación 6, donde dicha superficie interna forma una superficie frustocónica con un ángulo progresivo, medido con respecto al eje de la copa de limpieza, de entre unos 5 y 10 grados.

8. El adaptador de la reivindicación 1, donde el alojamiento forma una superficie interna para extender el -cable a través del adaptador a fin de realizar una conexidn eléctrica con el instrumento, y donde el acoplamiento superior comprende lo siguiente: una arandela para formar un -sello entre el cable y el alojamiento; y, una tuerca de ojal para comprimir la arandela alrededor del cable.

9. Un aparato que comprende el adaptador de la -reivindicación 1 y una sonda de diagrafía de pozos unida al acoplamiento inferior del alojamiento del adaptador.

10. El aparato de la reivindicacidn 9, donde el -instrumento comprende, asimismo: una copa de limpieza circular unida al instrumento, cerca de su extremo inferior, -formando la copa de limpieza una superficie expuesta a un -flujo de fluido bombeado, estando la copa de limpieza unida provisionalmente al instrumento y contando con un diámetro externo alrededor de una superficie proyectada mayor que el área proyectada del instrumento, medida en un plano trans-versal al revestimiento de dicho pozo o tubería de perforacidn.