ES2251254T3 - Metodo y sistema para acceder a depositos subterraneos desde la superficie. - Google Patents
Metodo y sistema para acceder a depositos subterraneos desde la superficie.Info
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Abstract
Un método para tener acceso a una zona subterránea desde la superficie, que comprende: la perforación de una pluralidad de pozos substancialmente verticales (12) desde la superficie (14) hasta la zona subterránea; la perforación de un pozo de perforación articulada (30) desde la superficie (14) hasta la zona subterránea, en la que el pozo (30) de perforación articulada está desplazado horizontalmente con respecto a cada uno de los pozos (12) substancialmente verticales en la superficie (14) y produciéndose la intersección con cada uno de los pozos sustancialmente verticales (12) en la unión próxima a la zona subterránea; y caracterizado porque: se perfora a través del pozo (30) perforado de forma articulada un patrón (50, 100, 120) de drenaje substancialmente horizontal, que se extiende desde cada una de las uniones en la zona subterránea.
Description
Método y sistema para acceder a depósitos
subterráneos desde la superficie.
La presente invención está relacionada en general
con la recuperación de depósitos subterráneos, y más particularmente
con un método y sistema para acceder a depósitos subterráneos desde
la superficie.
Los depósitos subterráneos de carbón contienen
cantidades substanciales de gas metano en suspensión limitado en su
producción para el uso del gas metano que ha tenido lugar durante
muchos años a partir de depósitos de carbón. Obstáculos
substanciales sin embargo han hecho fracasar un desarrollo más
extensivo y el uso de los depósitos de gas metano en las vetas de
carbón. El problema más destacado en la producción de gas metano a
partir de las vetas de carbón es que mientras que las vetas de
carbón pueden extenderse a través de grandes áreas de hasta miles de
acres (en donde 1 acre es aproximadamente igual a 0,4 hectáreas),
las vetas de carbón son claramente delgadas en su profundidad,
variando desde algunas pocas pulgadas (en donde 1 pulgada es igual a
2,54 centímetros) hasta varios metros. Así pues, aunque las vetas de
carbón se encuentra con frecuencia relativamente cerca de la
superficie, los pozos verticales perforados en los depósitos de
carbón para obtener el gas metano pueden solo efectuar el drenaje de
un radio claramente pequeño alrededor de los depósitos de carbón.
Adicionalmente, los depósitos de carbón no están sujetos a la
fractura por presión y a otros métodos utilizados frecuentemente
para incrementar la producción de gas metano a partir de las
formaciones rocosas. Como resultado de ello, una vez que el gas se
ha drenado fácilmente a partir de un pozo perforado vertical en una
veta de carbón, la producción adicional está limitada en su volumen.
Adicionalmente, las vetas de carbón están asociadas frecuentemente
con agua subterránea, la cual tiene que ser drenada a partir de la
veta de carbón con el fin de obtener el metano.
Se ha procedido con patrones de perforación
horizontales con el fin de ampliar la cantidad de vetas de carbón
expuestas a un pozo perforado para la extracción del gas. Dichas
técnicas de perforación horizontal, no obstante precisan el uso de
un taladro de pozos de tipo radial, lo cual representa dificultades
en la eliminación del agua en suspensión en la veta de carbón. El
método más eficiente para bombear el agua de un pozo subterráneo,
una bomba de barra de absorción, no trabaja bien en un pozos
horizontales o en forma radial.
Un problema adicional en la producción de
superficie de gas a partir de vetas de carbón es la dificultad que
se presenta por las condiciones de perforación infraequilibradas
provocadas por la porosidad de la veta de carbón. Durante las
operaciones de perforación superficial vertical y horizontal, el
fluido de la perforación se utiliza para eliminar los residuos de
los cortes desde el taladro del pozo hasta la superficie. El fluido
de perforación ejerce una presión hidrostática en la formación, la
cual si supera la presión hidrostática de la formación, puede dar
lugar a una perdida del fluido de perforación en la formación. Esto
da lugar a una oclusión de los residuos de la perforación en la
formación, lo cual tiende a taponar los poros, a crear fisuras y
fracturas que son necesarias
\hbox{para producir el gas.}
Como resultado de estas dificultades en la
producción de superficie del gas metano a partir de los depósitos de
carbón, el gas metano que tiene que eliminado de la veta de carbón
con antelación a las operaciones de minería, habrá sido eliminado
de las vetas de carbón a través del uso de métodos subterráneos.
Aunque el uso de métodos subterráneos permite que el agua sea
eliminada fácilmente de una veta de carbón y que elimine las
condiciones de perforación equilibradas, puede originar solo el
acceso a una cantidad limitada de las vetas de carbón expuestas por
las operaciones de minería en curso. Al practicar una minería de
largos recorridos, por ejemplo, los carros de perforación
subterráneos se utilizan para perforar pozos horizontales desde un
panel que se esté procesando en curso hacia un panel adyacente que
se procesará posteriormente. Las limitaciones de los carros de
perforación subterráneos limitan el alcance de dichos pozos
subterráneos y por tanto el área que pueda ser drenada con
efectividad. Además de ello, la desgasificación de siguiente panel
durante el barrenado de un panel en curso limita el tiempo de
desgasificación. Como resultado de ello, tienen que ser perforadas
muchas perforaciones horizontales para eliminar el agua en un
periodo limitado de tiempo.
Adicionalmente, en condiciones de un contenido
alto de gas o en condiciones de migración del gas a través de la
veta de carbón, la exploración minera puede ser necesario detenerla
o retardada hasta que pueda desgasificarse adecuadamente el panel
siguiente.
Estos retardos de la producción se añaden al
gasto asociado de la desgasificación de la veta de carbón.
La patente de los EE.UU. número 4390067 expone un
método de tratamiento de depósitos subterráneos que contienen
petróleo pesado o viscoso, de forma que el petróleo pesado o viscoso
pueda ser recuperado. El proceso comprende la perforación de una
pluralidad de pozos en la subsuperficie tales que los pozos estén
inter-enlazados y calentando un corredor de aceite
en la proximidad de los pozos para reducir la viscosidad del
petróleo para su recuperación efectiva. Las partes horizontales de
los pozos están taponados con hormigón y el corredor de aceite
caliente se desplaza de un extremo a otro y fuera de los pozos
mediante la inyección de vapor en los pozos.
La solicitud de patente de los EE.UU. número
EP-0819834-A1 expone un método de
perforar una cavidad en una zona subterránea principalmente mediante
la sal por disolución. El método comprende la formación de un canal
de inyección vertical y un canal de extracción vertical en la zona
subterránea y conectando los canales verticales con un canal de
comunicación horizontal. El canal horizontal incluye un túnel ciego
que se extiende desde la unión entre el canal de inyección vertical
y el canal horizontal. Se inyecta un disolvente de sal en el canal
de comunicación a través del canal de inyección de forma tal que el
disolvente disuelva la sal y perforando la cavidad. La salmuera
resultante es eliminada a través del canal de extracción.
La presente invención proporciona un método y
sistema mejorados para tener acceso a depósitos subterráneos desde
la superficie, que substancialmente elimina o reduce los
inconvenientes y problemas asociados con lo anteriores sistemas y
métodos.
De acuerdo con la presente invención, un método
para tener acceso a una zona subterránea desde la superficie que
comprende la perforación de una pluralidad de pozos perforados
substancialmente verticales desde la superficie hasta la zona
subterránea, un pozo con perforación articulada desplazado
horizontalmente desde cada uno de los pozos perforados
substancialmente verticales en la superficie y con intersección en
cada uno de los pozos perforados substancialmente verticales en un
unión próxima a la zona subterránea, y caracterizado porque se
perfora un patrón de drenaje substancialmente horizontal a través
del pozo con perforación articulada desde la unión en la zona
subterránea.
Los patrones de drenaje proporcionan el acceso a
la gran área subterránea desde la superficie mientras que el pozo de
la cavidad vertical permite que el agua en suspensión, hidrocarburos
y demás depósitos puedan ser eliminados eficientemente y/o ser
producidos.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, el patrón de drenaje substancialmente horizontal
comprende un patrón en forma de los nervios de una hoja que incluye
un pozo diagonal substancialmente horizontal que se extiende desde
el pozo substancialmente vertical y que define un primer extremo de
un área cubierta por el patrón de drenaje hasta un extremo distal
del área. El primero de los pozos laterales substancialmente
horizontales se extiende en una relación de separación entre sí
desde el pozo diagonal hasta la periferia del área sobre un primer
lado del pozo diagonal. Un segundo conjunto de pozos laterales
substancialmente horizontales se extiende en una relación de
separación entre sí desde el pozo diagonal hasta la periferia del
área de un segundo lado opuesto de la diagonal.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, un método para preparar una zona subterránea para los
procesos de minería que utiliza unos pozos con perforación
articulada y substancialmente verticales y el patrón de drenaje. El
agua es drenada desde la zona subterránea a través del patrón de
drenaje hasta la unión del pozo substancialmente vertical. El agua
es bombeada desde la unión hasta la superficie a través del pozo
substancialmente vertical. El gas se produce desde la zona
subterránea hasta al menos uno de los pozos de perforación
articulada y substancialmente vertical. Después de haber completado
la desgasificación, la zona subterránea puede ser preparada
adicionalmente mediante el bombeo del agua y otros aditivos en la
zona a través del patrón de drenaje. De acuerdo con otro aspecto
incluso de la presente invención, se proporciona un dispositivo de
posicionamiento de una bomba para situar con precisión una bomba en
la cavidad de un pozo.
Las ventajas técnicas de la presente invención
incluyen el suministro de un método y sistema mejorados para tener
acceso a los depósitos subterráneos desde la superficie. En
particular, se perfora un patrón de drenaje horizontal en una zona
objetivo desde un pozo de superficie de perforación articulada, para
proporcionar el acceso a la zona desde la superficie. El patrón de
drenaje se cruza con un pozo de cavidad vertical desde el cual el
agua en suspensión, hidrocarburos y demás fluidos son drenados de la
zona, pudiendo eliminarse y/o producirse mediante una unidad de
bombeado por barra de aspiración. Como resultado de ello, el gas,
petróleo y demás fluidos pueden ser producidos eficientemente en la
superficie a partir de una formación de baja presión y baja
porosidad.
Otra ventaja técnica de la presente invención
incluye el suministro de un método y sistema mejorados para la
perforación de yacimientos a baja presión. En particular, se
utiliza una bomba en el fondo del pozo para aligerar la presión
hidrostática ejercida por los fluidos de perforación utilizados para
eliminar los residuos de los cortes durante las operaciones de
perforación. Como resultado de ello, los yacimientos pueden ser
perforados a presiones ultrabajas sin la pérdida de fluidos de
perforación en la formación y taponando la misma.
Otra ventaja técnica incluso de la presente
invención incluye el suministro de un patrón de drenaje horizontal
mejorado para tener acceso a la zona subterránea. En particular, se
utiliza una estructura en forma de los nervios de una hoja con una
diagonal principal y laterales opuestos para maximizar el acceso a
una zona subterránea desde un pozo vertical único. La longitud de
los laterales se maximiza cerca del pozo vertical, y disminuye hacia
el extremo de la diagonal principal, para proporcionar un acceso
uniforme al área cuadrilateral o de otra área de rejilla. Esto
permite al patrón de drenaje que pueda estar alineado con paneles de
paredes grandes y con otras estructuras subterráneas para la
desgasificación de una veta de carbón o de otros depósitos.
Otra ventaja técnica incluso de la presente
invención incluye el suministro de un método y sistema mejorados
para preparar una veta de carbón o bien otro depósito subterráneo
para los procesos mineros. En particular, los pozos de superficie
se utilizan para desgasificar una veta de carbón antes de proceder
con las operaciones de minería. Esto reduce el equipamiento
subterráneo y las actividades, e incrementa el tiempo previsto para
desgasificar la veta, lo cual minimiza las paradas debidas al alto
contenido de gas. Además de ello, el agua y los aditivos pueden se
bombeados en la veta de carbón desgasificada con antelación a las
operaciones de minería, para minimizar el polvo y otras condiciones
peligrosas, para mejorar la eficiencia del proceso de minería, y
para mejorar la calidad del producto del carbón.
Otra ventaja técnica incluso de la presente
invención incluye un método y sistema mejorados para producir gas
metano a partir de una veta de carbón en explotación. En particular,
los pozos utilizados para desgasificar inicialmente una veta de
carbón con antelación a las operaciones de minería pueden ser
reutilizados para recolectar el gas natural de la veta de carbón
después de los procesos de minería. Como resultado de ello, se
minimizan los costos asociados con la recogida del gas natural para
facilitar o hacer posible la recogida del gas natural de las vetas
de carbón previamente sometidas a las operaciones de
minería.
minería.
Otra ventaja técnica incluso de la presente
invención incluye un dispositivo de posicionamiento para posicionar
automáticamente bombas en el fondo de los pozos y otros
equipamientos en una cavidad. En particular, se configura un
dispositivo de posicionamiento en cavidad de tipo giratorio, para
retraer para el transporte en un pozo y para extenderlo dentro de
una cavidad en el fondo de un pozo para colocar óptimamente el
equipo dentro de la cavidad. Esto permite que el equipo en el fondo
del pozo pueda posicionarse fácilmente y fijarlo a la cavidad.
Otras ventajas técnicas de la presente invención
serán evidentes para los técnicos especializados en el arte a partir
de las siguiente figuras, de la descripción y de las
reivindicaciones.
Para una mejor comprensión completa de la
presente invención y de sus ventajas, se hace referencia ahora a la
siguiente descripción considerada conjuntamente con los dibujos
adjuntos, en los que los numerales iguales representan componentes
iguales, en los que:
la figura 1 es un diagrama en sección transversal
que ilustra la formación de un patrón de drenaje horizontal en una
zona subterránea a través de un pozo de superficie de perforación
articulada que se cruza con un pozo de cavidad vertical de acuerdo
con una realización de la presente invención;
la figura 2 es un diagrama en sección transversal
que ilustra la formación de un patrón de drenaje horizontal en la
zona subterránea a través del pozo de superficie de perforación
articulada, que se cruza con el pozo de cavidad vertical de acuerdo
con otra realización de la presente invención;
la figura 3 es un diagrama en sección transversal
que ilustra la producción de fluidos a partir de un patrón de
drenaje horizontal en una zona subterránea a través de un pozo
vertical de acuerdo con una realización de la presente
invención;
la figura 4 es un diagrama que muestra un patrón
de drenaje en forma de los nervios de una hoja para acceder a los
depósitos en una zona subterránea de acuerdo con una realización de
la presente invención.
La figura 5 es un diagrama en planta superior que
ilustra un patrón de drenaje en forma de los nervios de una hoja
para acceder a los depósitos en una zona subterránea de acuerdo con
otra realización de la presente invención;
la figura 6 es un diagrama en planta superior que
ilustra un patrón de drenaje en forma de los nervios de una hoja
cuadrilateral para tener acceso a los depósitos en una zona
subterránea de acuerdo con otra realización incluso de la presente
invención;
la figura 7 es un diagrama en planta superior que
muestra el alineamiento de los patrones de drenaje en forma de los
nervios de una hoja dentro de paneles de una veta de carbón para
desgasificar y preparar la veta de carbón para las operaciones de
minería de acuerdo con una realización de la presente invención;
la figura 8 es un diagrama de flujo que muestra
un método para preparar una veta de carbón para las operaciones de
minería de acuerdo con una realización de la presente invención.
La figura 1 muestra una combinación de una
cavidad y de un pozo de perforación articulada para tener acceso a
una zona subterránea desde la superficie de acuerdo con una
realización de la presente invención. En esta realización, la zona
subterránea es una veta de carbón. Se comprenderá que se puede tener
acceso de forma similar a otras zonas subterráneas de baja presión,
presión ultrabaja y de baja porosidad, mediante la utilización del
sistema de pozos dobles de la presente invención para eliminar y/o
producir agua, hidrocarburos y otros fluidos en la zona y para el
tratamiento de minerales en la zona con antelación a los procesos de
minería.
Con referencia a la figura 1, el pozo 12
substancialmente vertical se extiende desde la superficie 14 hasta
una veta de carbón de objetivo 15. El pozo 12 substancialmente
vertical se cruza, penetra y continúa por debajo de la veta de
carbón 15. El pozo substancialmente vertical está alineado con un
revestimiento adecuado 16 que termina a nivel de la veta de carbón
15 o por encima de la misma.
El pozo 12 substancialmente vertical está
apuntalado durante la perforación o después de la misma con el fin
de localizar la profundidad vertical exacta de la veta de carbón 15.
Como resultado de ello, la veta de carbón no se pierde en las
siguientes operaciones de perforación, y no se precisa la
utilización de las técnicas utilizadas para localizar la veta 15
mientras que se perfora. Se forma una cavidad 20 de diámetro
agrandado en el pozo 12 substancialmente vertical a nivel de la veta
de carbón 15. Según lo expuesto más adelante con más detalles, la
cavidad 20 de diámetro ampliado 20 proporciona una unión para la
intersección del pozo substancialmente vertical con el pozo de
perforación articulada para formar un patrón de drenaje
substancialmente horizontal en la veta de carbón 15. La cavidad 20
de diámetro ampliado proporciona también un punto de recogida de los
fluidos drenados en la veta de carbón 15 durante las operaciones de
la producción.
En una realización, la cavidad 20 de diámetro
ampliado tiene un radio de aproximadamente 24 metros y una dimensión
vertical que es igual o supera a la dimensión vertical de la veta de
carbón 15. La cavidad 20 de diámetro ampliado se forma utilizando
técnicas y equipamiento adecuadas de
infra-escariado. Una parte vertical del pozo 12
substancialmente vertical continúa por debajo de la cavidad 20 de
diámetro ampliado para formar un sumidero 22 para la cavidad 20.
El pozo 30 de perforación articulada se extiende
desde la superficie 14 hasta la cavidad 20 de diámetro ampliado del
pozo 12 substancialmente vertical. El pozo perforado de forma
articulada 30 incluye una parte substancialmente vertical 32, una
parte 34 substancialmente horizontal, y una parte curvada o radial
36 que interconecta con las partes vertical y horizontal 32 y 34.
La parte horizontal 34 está situada substancialmente en el plano
horizontal de la veta de carbón 15 y se cruza con la cavidad 20 de
diámetro grande del pozo 12 substancialmente vertical.
El pozo 30 de perforación articulada está
desplazado una distancia suficiente desde el pozo 12
substancialmente vertical en la superficie 14 para permitir la
sección 36 curvada con un gran radio y para que cualquier sección
34 horizontal deseada pueda perforarse antes de cruzarse con la
cavidad 20 de diámetro agrandado. Para proporcionar la parte 36
curvada con un radio de 30 metros, el pozo 30 de perforación
articulada está desplazado una distancia de aproximadamente 91
metros desde el pozo 12 substancialmente vertical. Este espacio
minimiza el ángulo de la parte curvada 36 para reducir la fricción
en el pozo 30 durante las operaciones de perforación.
Como resultado de ello, se maximiza el alcance
de la cadena articulada de la barrena a través del pozo 30 de
perforación articulada.
El pozo 30 de perforación articulada se perfora
utilizando una cadena de barrenas articulada 40 que incluye un motor
y una broca 42 adecuados en el fondo del pozo. Se incluye en la
cadena de taladrado articulada 40 un dispositivo de medida durante
la perforación (MWD), para controlar la orientación y dirección del
pozo perforado por el motor y la broca 42. La parte 32
substancialmente vertical del pozo 30 perforado en forma articulada
está revestida con un revestimiento adecuado 38.
Después de que haya sido intersectada con éxito
la cavidad 20 de diámetro ampliado por el pozo 30 de perforación
articulada, se continua la perforación a través de la cavidad 20
utilizando la cadena 40 de taladros articulados y se proporciona un
taladro horizontal adecuado para proporcionar un patrón 50 de
drenaje substancialmente horizontal en la veta de carbón 15. El
patrón 50 de drenaje substancialmente horizontal y otros pozos
incluyen tramos en pendiente, ondulados y demás inclinaciones de la
veta de carbón 15 o bien otras zonas subterráneas. Durante esta
operación, pueden utilizarse herramientas de alojamiento de rayos
gamma e instrumental de medidas durante la perforación, para
controlar y dirigir la orientación de la broca del taladro para
retener el patrón 50 de drenaje dentro de los confines de la veta de
carbón 15, y para proporcionar una cobertura substancialmente
uniforme de un área deseada dentro de la veta de carbón 15. La
información adicional con respecto al patrón de drenaje se describe
con más detalle más adelante en relación con las figuras
4-7.
Durante el proceso de perforación del patrón de
drenaje 50, se bombea un fluido de taladrado o "lodo" hacia
abajo por la cadena 40 de taladros articulados, y haciendo que salga
de la cadena de taladros 40 en la proximidad del taladro 42, en
donde se utiliza para limpiar la formación y para eliminar los
cortes residuales de la formación. Los cortes residuales quedan
atrapados en el fluido de taladrado que circulan a través del anillo
entre la cadena de taladros 40 y las paredes del pozo hasta que
alcanzan la superficie 14, en donde se eliminan estos cortes
residuales del fluido de perforación, haciendo que se recircule el
fluido. Esta operación de perforación convencional genera una
columna estándar de fluido de perforación que tiene una altura
vertical igual a la profundidad del pozo 30, y que genera una
presión hidrostática en el pozo correspondiente a la profundidad del
pozo. Debido a que las vetas de carbón tienden a ser porosas y
fracturadas, puede ser imposible mantener dicha presión
hidrostática, incluso aunque este presente también el agua de
formación en la veta de carbón 15. En consecuencia, si se permite
que la presión hidrostática total pueda actuar sobre la veta de
carbón 15, el resultado puede ser la pérdida de fluido de
perforación y cortes en suspensión en la formación. Dicha
circunstancia se denomina como una operación de perforación
"sobre-equilibrada" en la cual la presión de
fluido hidrostática en el pozo supera a la capacidad de la formación
para soportar la presión. La pérdida de los fluidos de perforación
en los cortes en la formación no solo es costoso en términos de
fluidos de perforación perdidos, que tiene que quedar establecidos,
sino que tiende a taponar los poros en la veta de carbón 15, que son
necesarios para drenar la veta de carbón de gas y agua.
Para prevenir las condiciones de perforación de
sobre-equilibrado durante la formación del patrón 50
de drenaje, se proporcionan compresores de aire 60 para hacer
circular aire comprimido hacia abajo en el pozo 12 sustancialmente
vertical, y retornado a través del pozo de perforación articulada
30. El aire en circulación se mezclará con los fluidos de
perforación en el anillo alrededor de la cadena 40 de taladros
articulada y creará burbujas a través de la columna del fluido de
perforación. Esto tiene el efecto de aligerar la presión
hidrostática del flujo de perforación y reducir la presión en el
fondo del pozo en forma suficiente para que las condiciones de
perforación no lleguen a estar sobre-equilibradas.
La aireación del fluido de perforación reduce la presión en el fondo
del pozo hasta aproximadamente 1,03 x 10^{6} - 1,38 x 10^{6}
Pascales.
En consecuencia, las vetas de carbón de baja
presión y otras zonas subterráneas pueden ser perforadas sin
substancialmente tener lugar la perdida del fluido de perforación y
contaminación de la zona por el fluido de perforación.
La espuma que puede ser aire comprimido mezclado
con agua, puede hacerse circular a través de la cadena de taladros
40 articulada junto con el lodo de perforación con el fin de airear
el fluido de perforación en el anillo conforme se está taladrando el
pozo 30 de forma articulada, y si se desea, conforme se esté
perforando el patrón de drenaje 50. La perforación del patrón de
drenaje 50 con el uso de una broca de martillo neumático o un motor
en el fondo del pozo accionado por aire suministrará también aire
comprimido o espuma al fluido de perforación. En este caso, el aire
comprimido o la espuma se utilizan para accionar la broca o el motor
en el fondo del pozo, sale en la proximidad de la broca de taladrado
42. No obstante, el volumen más grande de aire que puede hacerse
circular hasta el pozo 12 substancialmente vertical permite una
mayor aireación del fluido de perforación que generalmente es
posible por el aire suministrado a través de la cadena de taladros
articulados 40. La figura 2 muestra el método y sistema para
perforar el patrón de drenaje 50 en la veta de carbón 15, de acuerdo
con otra realización de la presente invención. En esta realización,
el pozo substancialmente vertical 12, la cavidad 20 de diámetro
ampliado, y el pozo perforado en forma articulada 32 están
posicionados y formados tal como se expuso previamente en relación
con la figura 1.
Con referencia a la figura 2, después de la
intersección de la cavidad 20 de diámetro ampliado con el pozo
articulado 30 se instala una bomba 52 en la cavidad 20 de diámetro
ampliado para bombear el fluido de perforación y los cortes de
desecho hacia la superficie 14 a través del pozo 12 substancialmente
vertical. Esto elimina la fricción del aire y el fluido que retornan
al pozo articulado 30 y reduciendo la presión en el fondo del pozo
hasta casi un valor nulo. En consecuencia, las vetas de carbón y
otras zonas subterráneas tienen presiones ultrabajas por debajo de
1,03 x 10^{6} Pascales, pueden tener acceso desde la superficie.
Adicionalmente, se elimina el riesgo de combinar aire y metano en el
pozo.
La figura 3 muestra una producción de fluidos
desde un patrón de drenaje horizontal 50 en la veta de carbón 15 de
acuerdo con una realización de la presente invención.
En esta realización, después de haber perforado
los pozos 12 y 30 sustancialmente vertical y articulado así como
también el patrón de drenaje deseado 50, la cadena de taladros
articulada 40 se elimina del pozo articulado 30 y se tapa el pozo
articulado. Para la estructura en forma de los nervios de una hoja
múltiple descrita más adelante, el pozo articulado 30 puede ser
taponado en la parte 34 sustancialmente horizontal.
De lo contrario, el pozo articulado 30 puede
dejarse sin taponar.
Con referencia a la figura 3, la bomba 80 en el
fondo del pozo se encuentra dispuesta en el pozo 12 sustancialmente
vertical en la cavidad 22 se diámetro ampliado. La cavidad 20
ampliada proporciona un depósito para acumular fluidos que permite
el bombeado intermitente sin los efectos adversos de una presión
hidrostática por los fluidos acumulados en el pozo.
La bomba 140 en la parte inferior del pozo está
conectada a la superficie 14 por medio de una cadena de tubos 82 y
puede accionarse por las barras de succión 84 que se extienden hacia
abajo a través del pozo 12 del entubado. Las barras de aspiración se
someten a un movimiento de vaivén mediante un aparato adecuado
montado en la superficie, tal como una vigueta de balancín
motorizada 86 para operar la bomba 80 en el fondo del pozo. La
bomba 80 en el fondo del pozo se utiliza para extraer el agua y los
residuos de carbón atrapados de la veta de carbón 15 a través del
patrón de drenaje 50. Una vez que el agua haya sido llevada a la
superficie, puede ser tratada para la separación del metano que
podría estar disuelto en el agua, y para eliminar los residuos en
suspensión. Después de que se haya eliminado el agua suficiente de
la veta de carbón 15, se permitirá que circule hacia la superficie
14 el gas puro de la veta de carbón, a través del anillo del pozo 12
substancialmente vertical alrededor de la cadena de entubación 82 y
eliminándose a través de tuberías fijadas a un aparato sobre el
pozo. En la superficie el metano se trata, se comprime y se bombea a
través de una tubería para su uso como combustible de la forma
convencional. La bomba en el fondo del pozo 80 puede ser operada en
forma continua o según se precise para eliminar el agua drenada a
partir de la veta de carbón 15 en la cavidad 22 de diámetro
ampliado.
Las figuras 4-7 muestran unos
patrones 50 de drenaje sustancialmente horizontales para tener
acceso a la veta de carbón 15 o a otra zona subterránea de acuerdo
con una realización de la presente invención. En esta realización,
los patrones de drenaje comprenden patrones en forma de los nervios
de una hoja que tienen una diagonal central con laterales separados
debidamente y dispuestos simétricamente en general que se extienden
desde cada lado de la diagonal. El patrón en forma de los nervios de
una hoja se aproxima al patrón de los nervios en una hoja o al
diseño de una pluma que tenga unos conductos similares de drenaje
auxiliar sustancialmente paralelos con una separación
substancialmente igual y paralela o en los lados opuestos de un eje.
El patrón de drenaje en forma de los nervios de una hoja con su
conducto central y con conductos de drenaje auxiliares dispuesto
generalmente en forma simétrica en cada lado proporciona un patrón
uniforme para drenar los fluidos desde una veta de carbón o bien
otra formación subterránea. Según se describe con más detalles más
adelante, el patrón en forma de nervios en una hoja proporciona una
cobertura substancialmente uniforme de un cuadrado, o bien otras
áreas cuadrilaterales o de rejilla y que pueden alinearse con
paneles de minería de paredes largas para preparar la veta de carbón
15 para las operaciones de minería. Se comprenderá que pueden
utilizarse otros patrones de drenaje adecuados de acuerdo con la
presente invención.
La configuración con forma de los nervios de una
hoja y otros patrones de drenaje adecuados perforados desde la
superficie proporcionan un acceso superficial a las formaciones
subterráneas. El patrón de drenaje puede ser utilizado para eliminar
y/o insertar fluidos de forma uniforme o bien manipular un depósito
subterráneo. En las aplicaciones ajenas al carbón, el patrón de
drenaje puede ser utilizado mediante la iniciación de quemaciones
in situ, operaciones de vapor soplado para el petróleo crudo
pesado y para la extracción de hidrocarburos a partir de yacimientos
de baja porosidad.
La figura 4 muestra un patrón 100 de drenaje en
forma de los nervios de una hoja de acuerdo con una realización de
la presente invención. En esta realización, el patrón 100 de
drenaje en forma de los nervios de una hoja proporcionar el acceso a
un área substancialmente cuadrada 102 de una zona subterránea.
Pueden utilizarse varios patrones 60 en la forma de los nervios de
una hoja conjuntamente para proporcionar un acceso uniforme en una
zona subterránea grande.
Con referencia a la figura 4, la cavidad 20 de
diámetro ampliado define una primera esquina del área 102. El patrón
100 en forma de los nervios de una hoja incluye un pozo 104
principal substancialmente horizontal que se extiende diagonalmente
a través del área 102 hasta una esquina distal 106 del área 102.
Preferiblemente, los pozos 102 y 30 substancialmente verticales y
articulados están situados sobre el área 102, de forma tal que el
pozo diagonal 104 esté perforado hasta la pendiente de la veta de
carbón 15. Esto facilitará la recogida del agua y gas desde el área
102. El conducto diagonal 104 está perforado utilizando la cadena
40 de taladros articulados y se extiende desde la cavidad ampliada
20 en alineación con el pozo 30 articulado.
Una pluralidad de pozos 110 laterales se
extienden desde los lados opuestos del pozo 104 hasta la periferia
112 del área 102. Los pozos 122 pueden ser especulares entre sí en
los lados opuestos de pozo diagonal 104 o bien pueden desplazarse
entre sí a lo largo del pozo diagonal 104. Cada uno de los pozos
laterales110 incluyen una parte curvada radial 114 que sale del pozo
diagonal 104, y una parte alargada 116 formada después de que la
parte curvada haya alcanzado una orientación deseada. Para la
cobertura uniforme del área cuadrada 102, los pares de pozos 110
laterales están separados substancialmente de forma uniforme en cada
lado del pozo diagonal 104, y extendiéndose desde la diagonal 64 con
un ángulo de aproximadamente 45 grados. Los pozos laterales 110 se
acortan en su longitud basándose en su avance alejándose de la
cavidad 20 de diámetro ampliado, con el fin de facilitar la
perforación de los pozos laterales 110.
El patrón 100 de drenaje en forma de los nervios
de una hoja que utiliza un pozo diagonal único 104 y cinco pares de
pozos laterales 110 puede drenar un área de una veta de carbón de
aproximadamente 60 hectáreas de superficie. Al tener que drenar un
área más pequeña, o cuando la veta de carbón tenga una forma
distinta, tal como una forma larga y estrecha o bien debido a la
topografía de la superficie o del subsuelo, pueden utilizarse
patrones de drenaje alternativo en forma de los nervios de una hoja,
mediante la variación del ángulo de los pozos laterales 110 con
respecto al pozo diagonal 104 y la orientación de los pozos
laterales 110. Alternativamente, los pozos laterales 120 pueden
ser perforados desde solo un lado del pozo diagonal 104 para formar
un patrón de la mitad de un patrón en forma de los nervios de una
hoja.
El pozo diagonal 104 y los pozos laterales 110 se
forman mediante la perforación a través de la cavidad 20 de diámetro
ampliado, utilizando la cadena de barrenas articulada 40, y el
aparato de perforación horizontal apropiado. Durante esta
operación, las herramientas de localización de rayos gamma y las
tecnologías de perforación de medidas durante la perforación se
utilizan para controlar la dirección y la orientación de la barrena
de perforación, con el fin de mantener el patrón de drenaje dentro
de los confines de la veta de carbón 15 y para mantener la
separación y orientación apropiadas de la diagonal y de los pozos
laterales 104 y 110.
En una realización en particular, el pozo
diagonal 104 se perfora con una inclinación en cada uno de una
pluralidad de puntos laterales de inicio 108. Después de haber
completado la diagonal 104, la cadena de barrenas articulada 40 se
retorna a cada punto lateral sucesivo 108 desde el cual se perfora
un pozo lateral 110 en cada lado de la diagonal 104. Se comprenderá
que el patrón 100 de drenaje en forma de los nervios de una hoja
puede estar formado de la forma contraria de acuerdo con la
presente invención.
La figura 5 muestra un patrón 120 de drenaje en
forma de los nervios de una hoja de acuerdo con otra realización de
la presente invención. En esta realización, el patrón 120 de drenaje
en forma de los nervios de una hoja efectúa el drenaje de un área
122 substancialmente rectangular de la veta de carbón 15. El patrón
de drenaje en forma de los nervios de una hoja 120 incluye un pozo
124 diagonal principal y una pluralidad de pozos laterales 126, que
se forman según lo expuesto en relación con los pozos diagonal y
laterales 104 y 110 de la figura 4. Para el área substancialmente
rectangular 122, no obstante, los pozos laterales 126 en un primer
lado de la diagonal 124 incluyen un ángulo agudo mientras que los
pozos laterales 126 en el lado opuesto de la diagonal 124 incluyen
un ángulo mas escarpado para proporcionar conjuntamente una
cobertura uniforme del área 12.
La figura 6 muestra un patrón 140 de drenaje
cuadrilateral en forma de los nervios de una hoja de acuerdo con
otra realización de la presente invención. El patrón 140 de drenaje
cuadrilateral incluye cuatro patrones 100 de drenaje en forma de los
nervios de una hoja, drenando cada uno un cuadrante de la zona 142
cubierta por el patrón 140 de drenaje en forma de los nervios de una
hoja.
Cada uno de los patrones 100 de drenaje en forma
de los nervios de una hoja incluyen un pozo diagonal 104 y una
pluralidad de pozos laterales 110 que se extienden desde el pozo
diagonal 104. En la realización cuadrilateral, cada uno de los s
de la diagonal y los laterales 104 y 110 están perforados desde un
pozo 141 común de perforación articulada. Esto permite una
separación más exacta del equipamiento de producción de la
superficie, con una cobertura más amplia del patrón de drenaje y
reduciendo el equipamiento de perforación y sus operaciones.
La figura 7 muestra el alineamiento de los
patrones de drenaje en forma de los nervios de una hora 100 con las
estructuras subterráneas de una veta de carbón para desgasificar y
preparar la veta de carbón para las operaciones de minería de
acuerdo con una realización de la presente invención. En esta
realización, la veta de carbón 15 se perfora utilizando un proceso
de sistemas de arranque de frente largo. Se comprenderá que la
presente invención puede ser utilizada para desgasificar las vetas
de carbón de otros tipos operaciones de minería.
Con referencia a la figura 7, los paneles de
carbón 150 se extienden longitudinalmente desde un frente largo 152.
De acuerdo con las prácticas de minería de frentes largos, cada
panel 150 se somete a arranques subsiguientemente desde un extremo
distante hacia el frente largo 152 y dejando que el techo de la mina
pueda excavarse y fracturarse en la abertura posterior al proceso de
minería. Con antelación al proceso de minería de los paneles 150,
los patrones 100 de drenaje en forma de los nervios de una hoja se
perforan en los paneles 150 desde la superficie para desgasificar
los paneles 150 por delante de las operaciones de minería. Cada uno
de los patrones 100 de drenaje en forma de los nervios de una hora
están alineados con el frente largo 152 y la rejilla de paneles 150
y cubriendo las partes de un o más paneles 150. De esta forma,
puede desgasificarse una zona de una mina desde la superficie
basándose en las estructuras subterráneas y en sus
limitaciones.
La figura 8 es un diagrama de flujo que muestra
un método para preparar la vea de carbón 15 para las operaciones de
minería de acuerdo con una realización de la presente invención. En
esta realización, el método comienza en la etapa 160 en la cual se
identifican las áreas a drenar y los patrones de drenaje 50 para
dichas áreas. Preferiblemente, las áreas se alinean con la rejilla
de un plan de minería para la zona. Pueden utilizarse estructuras en
forma de los nervios de una hoja 100, 120 y 140 para proporcionar
una cobertura optimizada para la zona. Se comprenderá que pueden
utilizarse otros patrones para desgasificar la veta de carbón
15.
Avanzando hasta la etapa 162, se perfora el pozo
12 substancialmente vertical desde la superficie 14 a través de la
veta de carbón 15. A continuación, en la etapa 164, se utiliza un
equipo de localización en el fondo del pozo para identificar
exactamente el emplazamiento de la veta de carbón en el pozo 12. En
la etapa 166 se forma la cavidad 22 de diámetro ampliado en el pozo
12 substancialmente vertical en el emplazamiento de la veta de
carbón 15. Tal como se expuso anteriormente, la cavidad 20 de
diámetro ampliado puede estar formada por el
infra-escariado y otras técnicas convencionales.
A continuación, en la etapa 168, el pozo
perforado articulado 30 se perfora para que efectúe la intersección
con la cavidad 22 de diámetro ampliado. En la etapa 170, el pozo 104
diagonal principal del patrón 100 de drenaje en forma de los nervios
de una hoja se perfora a través del pozo 30 de perforación
articulada dentro de la veta de carbón 15. Después de la formación
de la diagonal principal 104, se perforan los pozos laterales 110
para del patrón de drenaje 100 en forma de los nervios de una hoja
en la etapa 172. Tal como se expuso previamente, pueden formarse
puntos de arranque laterales en el pozo principal diagonal 104
durante su formación, para facilitar la perforación de los pozos
laterales 110.
En la etapa 174, el pozo perforado con
articulación 30 queda tapado. A continuación, en la etapa 176, la
cavidad diagonal ampliada 22 se limpia en preparación para la
instalación de un equipo de producción en el fondo del pozo. La
cavidad de diámetro ampliado 22 puede ser limpiada mediante el
bombeado de aire comprimido en el pozo 12 substancialmente vertical
o bien con otras técnicas adecuadas. En la etapa 178, se instala el
equipo de producción en el pozo 12 substancialmente vertical. El
equipo de producción incluye una bomba de barra de succión que se
extiende hasta la cavidad 22 para eliminar el agua de la veta de
carbón 15. La eliminación de agua hará que caiga la presión en la
veta de carbón y permitirá que el metano se difunda y pueda
producirse hasta el anillo del pozo substancialmente vertical
12.
Avanzando hasta la etapa 180, el agua que se
drena desde el patrón de drenaje 100 en la cavidad 22 es bombeada
hasta la superficie con la unidad de bombeo de barra de aspiración.
El agua puede ser bombeada de forma continua o intermitente según
sea preciso para eliminarla de la cavidad 22. En la etapa 182, el
gas metano difundido desde la veta de carbón 15 se recoge
continuamente en la superficie 14. A continuación, en la etapa de
decisión 184, se determina si la producción de gas de la veta de
carbón 15 está completada o no. En una realización, la producción
de gas puede completarse después de que el costo de la recogida
supere a lo ingresos generados por el pozo. En otra realización, el
gas puede continuar siendo producido a partir del pozo hasta que el
nivel de gas restante en la veta de carbón 15 se encuentre por
debajo de los niveles requeridos para las operaciones de minería. Si
la producción de gas no está completada, la ramificación indicada
por NO en la etapa de decisión 184 retornará a las etapas 180 y 182
en la que el agua y el gas continuad siendo extraídos de la veta de
carbón 15. Al completarse la producción, la ramificación indicada
por SI de la etapa de decisión 184 conduce a la etapa 186 en la cual
se retira el equipo de producción.
A continuación, en la etapa de decisión 188, se
determina si la veta de carbón 15 se tiene que preparar
adicionalmente para las operaciones de minería. Si la veta de carbón
15 se tiene que preparar adicionalmente para las operaciones de
minería, la ramificación indicada por SI de la etapa de decisión 188
conduce a la etapa 190 en la cual el agua y otros aditivos pueden
ser inyectados de retorno en la veta de carbón 15, para rehidratar
la veta de carbón con el fin de minimizar el polvo, para mejorar el
rendimiento de las operaciones de minería, y para mejorar el
producto extraído.
En la etapa 190 y en la ramificación indicada por
NO de la etapa de decisión 188 se llega a la etapa 192 en la cual se
procede con operaciones de minería la veta de carbón 15. La
extracción del carbón de la veta provoca la excavación del techo de
la mina y la fractura en la abertura posterior al proceso de
minería. El techo colapsado crea un gas natural que puede ser
recogido en la etapa 194 a través del pozo 12 sustancialmente
vertical. En consecuencia, no se precisan operaciones adicionales
de perforación para recuperar el gas natural de una veta de carbón
en explotación minera. La etapa 192 conduce al final del proceso,
mediante el cual la veta de carbón se desgasifica con eficiencia
desde la superficie. El método proporciona una relación simbiótica
con la mina para extraer el gas no deseado con antelación a la
explotación minera y para rehidratar el carbón con antelación al
proceso de minería.
La bomba 200 de la cavidad del pozo comprende una
parte 202 del pozo y un dispositivo de posicionamiento de la cavidad
204. La parte del pozo 202 comprende una entrada 206 para la
extracción y transferencia del fluido del pozo contenido dentro de
la cavidad 20 hasta la superficie del pozo vertical 12.
En esta realización, el dispositivo 204 de
posicionamiento de la cavidad está acoplado giratoriamente a la
parte del pozo 202 para proporcionar un movimiento rotacional del
dispositivo de posicionamiento de la cavidad 204, con respecto a la
parte del pozo 202. Por ejemplo, un pasador, un eje, o bien
cualquier otro método o dispositivo adecuados (no mostrados
explícitamente) pueden ser utilizados para acoplar giratoriamente el
dispositivo de posición de la cavidad 204 a la parte del pozo 202,
para proporcionar el movimiento pivotal del dispositivo de
posicionamiento de la cavidad 204 alrededor de un eje 208, con
respecto a la parte del pozo 202. Así pues, el dispositivo de
posicionamiento de la cavidad 204 puede estar acoplado a la parte
del pozo 202 entre un extremo 210 y un extremo 212 del dispositivo
de posicionamiento de la cavidad 204, de forma tal que ambos
extremos 210 y 212 pueden ser manipulados giratoriamente con
respecto a la posición del pozo 202.
El dispositivo 204 de posicionamiento de la
cavidad comprende también una parte de contrabalanceado 214 para
controlar una posición de los extremos 210 y 212 con respecto a la
parte del pozo 202 en una condición no soportada en general. Por
ejemplo, el dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad está en
voladizo en general alrededor del eje 208 con respecto a la parte
del pozo 202. La parte de contrabalanceado 214 está dispuesta a lo
largo del dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad entre el
eje 208 y el extremo 210, de forma tal que el peso o masa de la
parte de contrabalanceado 214 contraequilibre el dispositivo 204 de
posicionamiento de la cavidad durante el despliegue y extracción de
la bomba 200 de la cavidad del pozo con respecto al pozo vertical 12
y a la cavidad 20.
Durante la operación minera, el dispositivo 204
de posicionamiento de la cavidad se despliega en el pozo vertical 12
teniendo el extremo 210 y la parte de contraequilibrado 214
situados en una condición de retracción en general, disponiendo por
tanto el extremo 210 y la parte de contrabalanceado 214 en forma
adyacente a la parte del pozo 202. La bomba 200 de la cavidad se
desplaza también hacia abajo dentro del pozo vertical 12 en la
dirección indicada en general por las flechas 216, en donde una
longitud del dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad impide
generalmente el movimiento rotacional del dispositivo 204 de
posicionamiento de la cavidad con respecto al parte del pozo 202.
Por ejemplo, la masa de la parte 214 de contrabalanceado puede
provocar que la parte de contrabalanceado 214 y el extremo 212 sean
soportadas en general por el contacto con una pared vertical 218 del
pozo vertical 12, así como también la bomba de la cavidad 200 se
desplaza hacia abajo dentro del pozo vertical 12.
Conforme la bomba 200 de la cavidad se desplaza
hacia abajo dentro del pozo vertical 12, la parte de
contrabalanceado 214 provoca el movimiento rotacional o pivotal del
dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad con respecto a la
parte del pozo 202 conforme el dispositivo 204 de posicionamiento de
la cavidad efectúa las transiciones desde el pozo vertical 12 a la
cavidad 20. Por ejemplo, conforme el dispositivo 204 de
posicionamiento de la cavidad efectúa las transiciones desde el pozo
vertical 12 a la cavidad 20, la parte de contrabalanceado 214 y el
extremo 212 llegan a estar no soportadas por la pared vertical 218
del pozo vertical 12. Conforme la parte de contrabalanceado 214 y el
extremo 212 llegan a estar sin soporte, la parte de contrabalanceado
214 provoca automáticamente el movimiento rotacional del dispositivo
204 de posicionamiento de la cavidad con respecto a la parte del
pozo 202. Por ejemplo, la parte de contrabalanceado 214 provoca
generalmente que el extremo 210 gire o se extienda hacia fuera con
respecto al pozo vertical 12 en la dirección indicada generalmente
por la flecha 220. Adicionalmente, el extremo 212 del dispositivo
204 de posicionamiento de la cavidad se extiende o gira hacia fuera
con respecto al pozo vertical 12 en la dirección indicada
generalmente por la flecha 222.
La longitud del dispositivo 204 de
posicionamiento de la cavidad está configurada de forma tal que los
extremos 210 y 212 del dispositivo 204 de posicionamiento de la
cavidad lleguen a estar no soportados por el pozo vertical 12,
conforme el dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad efectúa
las transiciones desde el pozo vertical 12 a la cavidad 20,
permitiendo por tanto que la parte de contrabalanceado 214 provoque
el movimiento rotacional del extremo 212 hacia fuera con respecto a
la parte del pozo 202 y más allá de una parte anular 224 del
colector 22. Así pues, durante la operación, conforme el
dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad efectúa
transiciones desde el pozo vertical 12 hasta la cavidad 20, la parte
de contrabalanceado 214 provoca que el extremo 212 gire o se
extienda hacia fuera en la dirección indicada generalmente por la
flecha 222, de forma tal que el recorrido hacia abajo continuado de
la bomba 200 de la cavidad del pozo provoque el contacto del extremo
12 con una pared horizontal 226 de la cavidad 20.
Conforme continúe el desplazamiento hacia debajo
de la bomba 200 de la cavidad del pozo, el contacto del extremo 212
con la pared horizontal 226 de la cavidad 20 provocará el
movimiento rotacional adicional del dispositivo 204 de
posicionamiento de la cavidad con respecto a la parte del pozo 202.
Por ejemplo, el contacto entre el extremo 212 y la horizontal 226
combinado con el recorrido hacia debajo de la bomba 200 de la
cavidad del pozo provocará que el extremo 210 se extienda o que gire
hacia fuera con respecto al pozo vertical 12 en la dirección
indicada generalmente por la flecha 228 hasta que la parte de
contrabalanceado 214 haga contacto con la pared horizontal 230 de la
cavidad 20. Una vez que la parte 214 de contrabalanceado y el
extremo 212 del dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad
lleguen a estar generalmente soportados por las paredes horizontales
226 y 230 de la cavidad 20, quedará impedido substancialmente el
recorrido hacia debajo de la bomba 200 de la cavidad del pozo,
posicionando por tanto la entrada 206 en un emplazamiento definido
dentro de la cavidad 20.
Así pues, la entrada 206 puede estar situada en
varias posiciones a lo largo de la parte del pozo 202 de forma tal
que la entrada 206 esté dispuesta en un lugar predefinido dentro
de la cavidad 20 ya que el dispositivo 204 de posicionamiento de la
cavidad toca fondo dentro de la cavidad 20. En consecuencia, la
entrada 206 puede ser posicionada con precisión dentro de la cavidad
20 para impedir substancialmente la aspiración de residuos o de
otros materiales dispuestos dentro del colector 22 para impedir la
interferencia de gas provocada por la colocación de la entrada 20 en
el pozo estrecho. Adicionalmente, la entrada 206 puede situarse
dentro de la cavidad 20 para maximizar la extracción de líquidos de
la cavidad 20.
En la operación inversa, el recorrido hacia
arriba de la bomba 200 de la cavidad del pozo da lugar en general a
la liberación del contacto entre la parte de contrabalanceado 214 y
el extremo 212 con las paredes horizontales 230 y 226,
respectivamente. Conforme el dispositivo 204 de posicionamiento de
la cavidad llega a estar no soportado en general dentro de la
cavidad 20, la masa del dispositivo 204 de posicionamiento de la
cavidad dispuesto entre el extremo 212 y el eje 208 provoca en
general que el dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad
pueda girar en direcciones opuestas a las direcciones indicadas en
general por las flechas 220 y 222 según se muestra en la figura 9B.
Adicionalmente, la parte de contrabalanceado 214 coopera con la
masa del dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad dispuesto
entre el extremo 212 y el eje 208 par alinear en general el
dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad con el pozo
vertical 12. Así pues, el dispositivo de posicionamiento de la
cavidad 204 llega a estar automáticamente alineado con el pozo
vertical 12, así como también la bomba 200 de la cavidad del pozo es
extraída de la cavidad 20. El recorrido hacia arriba adicional de la
bomba 200 de la cavidad del pozo puede ser utilizado para retirar el
dispositivo 204 de posicionamiento de la cavidad de la cavidad 20 y
del pozo vertical 12.
En consecuencia, la presente invención
proporciona una mayor fiabilidad que los sistemas y métodos
anteriores mediante la localización efectiva de la entrada 206 de la
bomba 200 de la cavidad del pozo en un emplazamiento definido dentro
de la cavidad 20. Adicionalmente, la bomba 200 de la cavidad del
pozo puede ser retirada eficientemente de la cavidad 20 sin precisar
instrumentales de desbloqueo o alineación adicionales, para
facilitar la extracción de la bomba 200 de la cavidad del pozo de la
cavidad 20 y del pozo vertical 12.
Aunque la presente invención ha sido descrita con
varias realizaciones, pueden sugerirse varias cambios y
modificaciones para los técnicos especializados en el arte. Se
pretende que la presente invención pueda abarcar tales cambios y
modificaciones dentro del alcance de las reivindicaciones
adjuntas.
Claims (18)
1. Un método para tener acceso a una zona
subterránea desde la superficie, que comprende:
la perforación de una pluralidad de pozos
substancialmente verticales (12) desde la superficie (14) hasta la
zona subterránea;
la perforación de un pozo de perforación
articulada (30) desde la superficie (14) hasta la zona subterránea,
en la que el pozo (30) de perforación articulada está desplazado
horizontalmente con respecto a cada uno de los pozos (12)
substancialmente verticales en la superficie (14) y produciéndose la
intersección con cada uno de los pozos sustancialmente verticales
(12) en la unión próxima a la zona subterránea; y
caracterizado porque:
se perfora a través del pozo (30) perforado de
forma articulada un patrón (50, 100, 120) de drenaje
substancialmente horizontal, que se extiende desde cada una de las
uniones en la zona subterránea.
2. El método de la reivindicación 1, que
comprende además:
la formación de una cavidad ampliada (20) en cada
uno de los pozos (12) substancialmente verticales en forma próxima a
la zona subterránea;
la perforación de un pozo de forma articulada
(30) para que interseccione con la cavidad ampliada (20) de cada uno
de los pozos (12) substancialmente verticales; y
la perforación a través del pozo articulado (20)
de los patrones (50, 100, 120) de drenaje substancialmente
horizontales desde cada una de las cavidades ampliadas dentro de la
zona subterránea.
3. El método de la reivindicación 1, en el que la
zona subterránea comprende una veta de carbón (15).
4. El método de la reivindicación 1, en el que la
zona subterránea comprende un yacimiento de petróleo.
5. El método de la reivindicación 1, que
comprende además la producción de fluido desde la zona subterránea a
través de los pozos substancialmente verticales (12).
6. El método de la reivindicación 1, que
comprende además:
instalar una unidad de bombeado de barra de
aspiración substancialmente vertical (80, 200) en cada uno de los
pozos substancialmente verticales (12) con una entrada a la bomba
(206) próxima a la unión correspondiente: y
operar la unidad de bombeado de barra
substancialmente vertical (80, 200) para producir fluido desde la
zona subterránea.
7. El método de la reivindicación 1, en el que la
zona subterránea comprende una zona de baja presión.
8. El método de la reivindicación 1, con la
perforación de los patrones de drenaje (100, 200) substancialmente
horizontales desde cada una de las uniones en la zona subterránea,
que comprende:
la perforación de un pozo (104, 124)
substancialmente horizontal desde cada una de las uniones que
definen un primer extremo de un área (102, 122) en la zona
subterránea hasta un extremo distante del área (102, 122);
la perforación de un primer conjunto de pozos
(110) laterales substancialmente horizontales en una relación
separada entre sí desde el pozo (104, 124) substancialmente
horizontal hasta la periferia del área (102, 122) en un primer lado
del pozo (104, 124) substancialmente horizontal; y
la perforación de un segundo conjunto de pozos
(110) laterales substancialmente horizontales en una relación de
separación entre sí con respecto al pozo (104, 124) substancialmente
horizontal hasta la periferia del área (102, 122) en un segundo lado
opuesto del pozo (104, 124) substancialmente horizontal.
9. El método de la reivindicación 8, en el que
los pozos laterales (110) se extienden substancialmente cada uno con
un ángulo de aproximadamente 45 grados desde el pozo
substancialmente horizontal (104, 124).
10. El método de la reivindicación 8, en el que
el área (122) en la zona subterránea es de forma substancialmente
cuadrilateral.
11. El método de la reivindicación 8, en el que
el área (102) en la zona subterránea es de forma substancialmente
cuadrada.
12. El método de la reivindicación 1, en el que
se perfora los patrones de drenaje substancialmente horizontales
desde cada una de las uniones dentro de la zona subterránea, que
comprende:
la perforación de los patrones de drenaje (100,
120) utilizando una cadena de barrenas articuladas (40) que se
extienden a través del pozo de perforación articulada (30) y las
uniones;
el suministro de fluido de perforación hacia
abajo a través de la cadena (40) de barrenas articuladas y de
retorno a través de un anillo entre la cadena (40) de barrenas
articuladas y el pozo (30) articulado para eliminar los residuos de
los cortes generados por la cadena (40) de barrenas articuladas al
perforar los patrones de drenaje (100, 120);
la inyección de un gas de perforación en los
pozos substancialmente verticales (12); y
la mezcla del gas de perforación con el fluido de
perforación en las uniones para reducir la presión hidrostática en
la zona subterránea durante la perforación de los patrones de
drenaje (100, 120).
13. El método de la reivindicación 12, en el que
el gas de perforación comprende aire.
14. El método de la reivindicación 12, en el que
la zona subterránea comprende un yacimiento de baja presión que
tiene una presión inferior a 1,72 x 10^{6} Pascales.
15. El método de la reivindicación 1, en el que
se perforan los patrones (100, 120) de drenaje substancialmente
horizontales desde cada una de las uniones en la zona subterránea,
que comprende:
la perforación de los patrones de drenaje (100,
120) utilizando una cadena (40) de barrenas articuladas que se
extiende a través del pozo articulado (30) y las uniones;
el suministro de fluido de perforación hacia
abajo a través de la cadena de barrenas articuladas (40) para
eliminar los cortes residuales generados por la cadena de barrenas
articuladas al perforar los patrones de drenaje (100, 120); y
el bombeado de fluido de perforación con los
cortes residuales de retorno a través de los pozos substancialmente
verticales (12) para reducir la presión hidrostática en la zona
subterránea durante la perforación de los patrones de drenaje (100,
120).
16. El método de la reivindicación 15, en el que
la zona subterránea comprende un yacimiento de ultra baja presión
que tiene la presión por debajo de 1,03 x 10^{6} Pascales.
17. Un sistema para tener acceso a una zona
subterránea desde la superficie, que comprende:
una pluralidad de pozos substancialmente
verticales (12) que se extienden desde la superficie (14) hasta la
zona subterránea;
un pozo articulado (30) que se extiende desde la
superficie (14) hasta la zona subterránea, en el que el pozo (30)
articulado está desplazado horizontalmente desde cada uno de los
pozos (12) substancialmente verticales en la superficie (14) y
efectuando la intersección con cada uno de los pozos (12)
substancialmente verticales (12) en una unión próxima a la zona
subterránea; y caracterizado porque:
tiene un patrón de drenaje substancialmente
horizontal (100, 120) que se extiende desde cada una de las uniones
en el interior de la zona subterránea.
18. El sistema de la reivindicación 17, en el que
la unión comprende además una cavidad ampliada (20) formada en el
pozo (12) substancialmente vertical próximo a la zona
subterránea.
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