ES2264769T3 - Centralizador para accesorio tubular para pozos de petroleo. - Google Patents
Centralizador para accesorio tubular para pozos de petroleo.Info
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Abstract
Un centralizador (10) adaptado para expandirse radialmente desde una configuración no expandida a una configuración expandida, teniendo el centralizador (10): un cuerpo (14) y al menos una hoja (16); y ranuras (18) proporcionadas en el cuerpo (14) del centralizador (10); caracterizado porque las ranuras (18) están adaptadas para deformarse durante la expansión del centralizador (10) en la configuración expandida y porque al menos una hoja (18) se proyecta radialmente desde el cuerpo (14) en la configuración no expandida.
Description
Centralizador para accesorio tubular para pozos
de petróleo.
Esta solicitud se refiere a un centralizador
para un accesorio tubular para pozos de petróleo.
Se conocen centralizadores expandibles, tales
como el centralizador de resorte arqueado, que emplea resortes
arqueados resilentes que están desviados en una configuración
expandida, y se fuerzan en un orificio más estrecho de modo que los
resortes se deformen entre el cuerpo del centralizador y la
perforación para separar el cuerpo del centralizador fuera de la
perforación. Se conoce un centralizador provisto de hojas
expandibles articuladas del documento US 5.358.040 A.
De acuerdo con la presente invención se ha
proporcionado un centralizador expandible ranurado como se
especifica en la reivindicación 1.
Normalmente el centralizador tiene un cuerpo con
un orificio para aceptar un accesorio tubular, y es expandible al
aplicar una fuerza en dirección radial.
Preferentemente, las hojas y el centralizador
están hechos de un metal como acero y pueden ser del mismo
espesor.
Opcionalmente, las hojas pueden proyectarse
hacia fuera del cuerpo del centralizador en la configuración
expandida. Alternativamente, las hojas pueden cambiar la
configuración durante la expansión del centralizador de modo que la
configuración expandida pueda tener un radio más uniforme.
Preferentemente, el centralizador tiene al menos
dos ranuras.
Preferentemente, las ranuras son longitudinales
en la configuración no expandida y se abren generalmente en
aperturas romboidales en la configuración expandida. Normalmente,
las ranuras están dispuestas en filas alineadas longitudinalmente
con ranuras en filas adyacentes, estando axialmente desplazadas
unas de otras, de modo que se superpongan los extremos de las
ranuras circunferencialmente adyacentes. Las mismas filas y
ranuras no necesitan alinearse axialmente, esto es meramente una
opción preferida.
Alternativamente, en la configuración no
expandida las ranuras tienen forma de C. Son posibles otras formas
de ranuras como formas en Z.
Preferentemente, las ranuras son de una
dimensión uniforme, pero no es necesario.
Opcionalmente, las ranuras se distribuyen
uniformemente sobre el cuerpo y las hojas. Alternativamente, el
centralizador tiene porciones ranuradas circunferencialmente
adyacentes a porciones no ranuradas.
Opcionalmente, las porciones no ranuradas
incluyen al menos una hoja.
Opcionalmente, todas las hojas están situadas en
porciones no ranuradas.
Normalmente, el centralizador está hecho de un
material que es capaz de deformación plástica y/o elástica.
Normalmente el centralizador está adaptado para
recibir un accesorio tubular expandible dentro de su orificio y
está adaptado para deformarse radialmente con el accesorio tubular
expandible durante la expansión.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se proporciona un ensamblaje del centralizador como se
especifica en la reivindicación 17.
El accesorio tubular puede comprender tubería de
producción, tubería de revestimiento, tubo perforado, tubo de
perforación, filtro, cañón perforador o cualquier otro tipo de
accesorio tubular situado en el fondo.
Preferentemente, la fuerza para expandir el
centralizador es proporcionada por un dispositivo de expansión, tal
como un cono de expansión, al empujar o tirar a través del accesorio
tubular.
Las ranuras pueden tener una longitud típica de
entre 1 y 5 cm, pero esto es sólo opcional y pueden usarse otras
longitudes de ranura.
Una realización de la invención será ahora
descrita únicamente a modo de ejemplo y con referencia a los
dibujos adjuntos, en los que:
La Figura 1A muestra una vista en perspectiva de
un centralizador con una configuración inicial no expandida;
La Figura 1B muestra el centralizador de la
Figura 1A en una configuración expandida;
La Figura 2A muestra una realización alternativa
de un centralizador en una configuración no expandida; y
la Figura 2B muestra el centralizador de la
Figura 2A en una configuración expandida.
Ahora, en referencia a los dibujos, la Figura 1A
muestra un centralizador de acero 10 en una configuración no
expandida, unido a un accesorio tubular de acero expandible
ranurado 12. El accesorio tubular de acero expansible ranurado 12
es bien conocido en la técnica. El centralizador 10 y el accesorio
tubular 12 tienen muchas ranuras 18, distribuidas aproximadamente
de modo uniforme sobre la superficie.
El centralizador 10 comprende un cuerpo 14 y
hojas 16 que se proyectan de forma radial hacia el exterior desde
el cuerpo 14 en la configuración no expandida mostrada en la Figura
1A. En esta realización, las hojas 16 son proyecciones profundas
formadas al presionar la forma de la hoja desde el cuerpo 14, y son
del mismo grosor y material que el cuerpo del centralizador 10. Las
hojas 16 comprenden cada una cara externa 16A, paredes laterales
16B y paredes terminales 16C.
Las ranuras 18 tienen normalmente entre 1 y 5 cm
de largo y están dispuestas en filas paralelas que están alineadas
con el eje del accesorio tubular 12 y el centralizador 10. Las
ranuras en filas circunferencialmente adyacentes están axialmente
desplazadas unas de otras, de modo que se superponen los extremos
de las ranuras circunferencialmente adyacentes dejando una red de
metal entre los extremos de las ranuras axialmente adyacentes y sus
vecinas circunferencialmente adyacentes. Cada ranura 18 tiene una
longitud mucho más corta que la longitud axial del centralizador
10. Las ranuras 18 cubren el cuerpo 14 y las hojas 16.
Todas las ranuras 18 tienen que ser de tamaño y
forma uniforme, o alternativamente, las ranuras de las hojas 16
podrían estar formadas de forma diferente a la de las ranuras en el
cuerpo 14.
En el uso, un centralizador no expandido 10 se
ajusta sobre una cadena de accesorios tubulares expandibles 12, con
el accesorio tubular 12 recibido en el orificio del centralizador
como muestra la Figura 1A. La cadena se baja en la perforación
hasta el fondo donde desee expansión del accesorio tubular 12. Un
dispositivo de expansión (no mostrado) se atrae o empuja a través
del accesorio tubular 12. Un posible dispositivo de expansión es
un cono de expansión, que normalmente es atraído/empujado por un
ariete hidráulico o por presión de fluido. El dispositivo de
expansión expande el accesorio tubular 12 a medida que pasa a
través de él, y a medida que el accesorio tubular expande esto, se
expande el centralizador 10 localizado sobre la superficie externa
del accesorio tubular 12.
El extremo más largo del cono tiene un área
transversal mayor que el del centralizador no expandido, de modo
que el cono atraviese el centralizador 10, el centralizador 10
experimenta una fuerza de expansión radial desde el cono de
expansión (transmitido a través del accesorio tubular expandible
12). Los dos lados de cada ranura del centralizador 10 son
empujados lejos uno del otro, lo que ensancha la ranura hasta el
punto permitido por la red de metal entre las ranuras adyacentes.
Por tanto, las ranuras cambian su forma; de ser largas y delgadas,
se vuelven aperturas romboidales, más anchas y cortas. El
centralizador se expande radialmente hasta el tamaño de la parte
más ancha del cono de expansión. La forma de la apertura final en
el centralizador expandido 10 está determinada por el tamaño,
forma y fuerza de la red entre las ranuras.
Las hojas 16 no necesitan expandirse tanto como
el cuerpo 14 del centralizador 10 para acomodar el cono de
expansión, ya que han sido presionadas fuera del cuerpo del
centralizador 10. Por tanto, las ranuras de las caras exteriores
16A pueden adoptar una forma diferente (por ejemplo, más estrecha)
en la expansión, cuando se compara con las ranuras sobre el cuerpo
del centralizador 10. De la misma manera, partes de la pared
lateral 16B y paredes terminales 16C necesitan expandirse más que
otras partes, así puede existir opcionalmente un patrón no uniforme
de aperturas en el centralizador expandido 10 que puede ser usado
para influir en la forma y fuerza características del centralizador
expandido 10. Después de que el cono ha atravesado el centralizador
10, el centralizador entero 10 adopta aproximadamente el mismo
diámetro interno que el diámetro externo del accesorio tubular
12.
La Figura 1B muestra el centralizador 10 de la
Figura 1A en una configuración expandida. Las caras externas 16A de
los brazos 16 se han expandido menos que el cuerpo del
centralizador 10, de modo que el centralizador 10 tiene un radio
generalmente uniforme.
Esta realización es útil para insertar
accesorios tubulares expandibles tales como filtros dentro de una
perforación, donde las hojas 16 del centralizador 10 se requieren
para facilitar la entrada de la cadena en el orificio pero sin
embargo no se requieren después de la expansión del filtro contra
la pared de la perforación. Con hojas ranuradas como en esta
realización, el centralizador puede facilitar el paso de la cadena
en el orificio, reduciendo la fricción entre el filtro y el
orificio, y espaciando el filtro desde la pared para aumentar la
inserción, y después de la expansión de la cadena puede
virtualmente desaparecer contra la pared de la perforación.
En esta realización, los patrones de las ranuras
en las hojas y el cuerpo son sustancialmente el mismo y esto puede
derivar en un patrón no uniforme de aperturas en el centralizador
expandido. En otras realizaciones, el patrón o forma de las ranuras
en las hojas 16 puede ser diferente del patrón o forma de las
ranuras en el cuerpo del centralizador 10 para adoptar un patrón
más uniforme de aperturas después de la expansión del centralizador
10.
La Figura 2A muestra una realización alternativa
del centralizador 10A. El centralizador 10A tiene un cuerpo 24 y
tiras longitudinales 20, que no están ranuradas. Las hojas 25 están
posicionadas en las tiras no ranuradas longitudinales 20. El resto
del centralizador 10A está ranurado como en la realización de las
Figuras 1A y 1B.
Las ranuras 28 están alineadas axialmente en
filas, como en la realización de las Figuras 1A y 1B. Las ranuras
28 en filas adyacentes están axialmente desplazadas unas de otras.
Cada ranura 28 tiene una longitud más corta que la longitud axial
del centralizador 10A.
En el uso, el centralizador 10A está unido a una
porción de tubería ranurada y expandida de la misma forma que el
centralizador 10 de las Figuras 1A y 1B, por ejemplo, por medio de
un cono de expansión. Las partes ranuradas del centralizador l0A se
expanden de la misma forma descrita arriba: los dos lados de cada
ranura son empujados lejos uno de otro, lo que ensancha la ranura.
Las largas ranuras delgadas se convierten en aperturas más cortas
romboidales más gruesas.
Las tiras no ranuradas 20 no se expanden
sustancialmente (aparte de posiblemente alguna deformación
plástica/elástica). Así, las tiras no ranuradas 20 no cambian su
forma sustancialmente, y las hojas 25 permanecen sobresaliendo del
cuerpo expandido 24. Estas pueden seguir separándose
circunferencialmente una de otra, debido a la expansión de las
partes ranuradas del cuerpo 24 entre las hojas 25. La Figura 2B
muestra el centralizador 10A de la Figura 2A en una configuración
expandida.
Esta realización es apropiada para cadenas de
revestimiento expandibles que todavía requieren una función
centralizadora después de la expansión, por ejemplo para
proporcionar un ánulo para cemento o para lavar los restos u otro
material del pozo después de la inserción en la tubería de
revestimiento.
Se debe apreciar que es posible proporcionar
algunas realizaciones con propiedades intermedias, por ejemplo un
cuerpo ranurado y hojas con comparativamente menos ranuras, de modo
que las hojas se puedan expandir menos que el cuerpo, y dejando una
pequeña estructura de hoja después de la expansión.
Modificaciones y mejoras pueden incorporarse sin
apartarse del ámbito de la invención.
Claims (18)
1. Un centralizador (10) adaptado para
expandirse radialmente desde una configuración no expandida a una
configuración expandida, teniendo el centralizador (10):
un cuerpo (14) y al menos una hoja (16); y
ranuras (18) proporcionadas en el cuerpo (14) del centralizador
(10);
caracterizado porque las ranuras (18)
están adaptadas para deformarse durante la expansión del
centralizador (10) en la configuración expandida y porque al menos
una hoja (18) se proyecta radialmente desde el cuerpo (14) en la
configuración no expandida.
2. Un centralizador (19) según la
reivindicación 1, en el que el cuerpo (14) tiene un orificio para
aceptar un accesorio tubular (12).
3. Un centralizador (10) según la
reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el que las ranuras (18)
son longitudinales en la configuración no expandida y romboidales
en la configuración expandida.
4. Un centralizador (10) según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, estando adaptado para recibir un
accesorio tubular expandible (12) y adaptado para deformarse
radialmente con el accesorio tubular expandible (12) al expandirse
el accesorio tubular (12).
5. Un centralizador (10) según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que al menos una hoja (16)
se proyecta radialmente fuera del cuerpo (14) en la configuración
expandida.
6. Un centralizador (10) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que al menos una hoja (16) se
adapta para cambiar la configuración durante la expansión del
centralizador (10).
7. Un centralizador (10) según cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 5, en el que al menos una hoja (16) se adapta
para mantener su configuración durante la expansión del
centralizador (10).
8. Un centralizador (10) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, en el que al menos una hoja (16)
tiene el mismo espesor que el cuerpo (14).
9. Un centralizador (10) según cualquiera de las
reivindicaciones precedentes, que tiene porciones ranuradas
circunferencialmente adyacentes a porciones no ranuradas (20).
10. Un centralizador (10) según la
reivindicación 9, en el que al menos una hoja (16) está situada en
una porción no ranurada (20).
11. Un centralizador (10) según cualquiera de
las reivindicaciones 1 a 8, en el que las ranuras (18) están
distribuidas uniformemente sobre el centralizador (10).
12. Un centralizador (10) según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que las ranuras (18) están
distribuidas en filas alineadas longitudinalmente con ranuras (18)
en filas adyacentes estando axialmente desplazadas una de otra de
modo que se superponen los extremos de las ranuras
circunferencialmente adyacentes (18).
13. Un centralizador (10) según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, en el que las ranuras (18) son de
dimensión uniforme.
14. Un centralizador (10) según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, estando adaptado para deformarse
plásticamente.
15. Un centralizador (10) según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, estando adaptado para deformarse
elásticamente.
16. Un centralizador (10) según cualquiera de
las reivindicaciones precedentes, siendo un centralizador (10) de
revestimiento.
17. Un ensamblaje del centralizador (10) que
comprende un accesorio tubular (12) expandible y un centralizador
(10) según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.
18. Un ensamblaje según la reivindicación 17, en
el que el accesorio tubular (12) comprende tubería de
revestimiento, tubo perforado o un filtro.
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