ES2299609T3 - Metodo y dispositivo para evitar el deslizamiento de tuberias. - Google Patents
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Abstract
Método para evitar que una sarta (5) de tubería dispuesta de manera sujeta en cuñas (2) de retención se deslice fuera de las cuñas (2) de retención en el caso de que la sarta (5) de tubería se deslice en las cuñas (2) de retención, en el que las cuñas (2) de retención están conectadas a una estructura (20) de brazo de un manipulador (1) de cuñas de retención, y en el que una abrazadera (22) de tubería está sujeta a la sarta (5) de tubería en una posición por encima de las cuñas (2) de retención y se mantiene en el estado sujetado fundamentalmente mientras la sarta (5) de tubería se sujeta mediante las cuñas (2) de retención, desplazándose la abrazadera (22) de tubería en el caso de que la sarta (5) de tubería se deslice en las cuñas (2) de retención junto con la sarta (5) de tubería hasta que la abrazadera (22) de tubería choca contra las cuñas (16) de las cuñas (2) de retención, caracterizado porque la abrazadera (22) de tubería está conectada al manipulador (1) de cuñas de retención y está sujetada de manera hidráulica a la sarta (5) de tubería.
Description
Método y dispositivo para evitar el
deslizamiento de tuberías.
Esta invención se refiere a un método para fijar
tuberías y otros objetos largos contra el deslizamiento en un
dispositivo de fijación, especialmente para fijar tuberías de
perforación u otras tuberías similares contra el deslizamiento en
cuñas de retención del tipo usado en la perforación y producción de
petróleo. La invención se refiere también a un dispositivo para
implementar el método.
Al recuperar sartas de tuberías durante la
perforación u otras operaciones similares relacionados con la
producción de petróleo, la tubería se mueve a través de una cuña de
retención diseñada para mantener la sarta de tubería en una
posición vertical cuando se atornillan/desatornillan equipos
(secciones de entubación) a la sarta de tubería. Se conoce el uso
de manipuladores de cuña de retención para colocar las cuñas de
retención alrededor de la sarta de tubería, véase por ejemplo el
documento US 2736941A o el documento US 2829617A.
Después de que la sarta de tubería se ha
elevado/descendido una longitud correspondiente a una longitud de
entubación, por ejemplo, por medio del torno de izar del dispositivo
de perforación, las tuberías que no están dotadas de una parte de
hombro externa deben, según la técnica anterior, ajustarse con una
abrazadera a una posición por encima de la cuña de retención. La
cuña de retención está bloqueada, por lo que agarra la sarta de
perforación y la mantiene en su posición mientras el dispositivo de
elevación se desconecta de la sarta de tubería durante la
conexión/desconexión de una longitud de entubación.
En caso de que la sarta de tubería se deslice en
dicha cuña de retención, la abrazadera se desplaza hacia abajo
hasta un tope contra las cuñas de la cuña de retención. El peso neto
de la sarta de tubería se transfiere a través de la abrazadera a
las cuñas de la cuña de retención, provocando de ese modo que
agarren la sarta de tubería de manera más firme. Por lo tanto el
uso de una abrazadera de tubería del tipo mencionado evita que la
sarta de tubería se pierda por debajo de la perforación. Abrazaderas
de tubería se conocen por ejemplo del documento US 3 037 258 A.
Una abrazadera de tubería nueva debe ajustarse
antes de desmontar cada equipo de la sarta de tubería. El trabajo
implicado en el ajuste de las abrazaderas de tubería provoca un
retraso considerable para la operación de subida.
Las abrazaderas de tubería deben desmontarse
antes de mover la sarta de tubería de vuelta al pozo.
El objetivo de la invención es proporcionar un
remedio a las desventajas de la técnica anterior.
El objetivo se consigue según la invención
mediante las características indicadas en la descripción posterior
y en las reivindicaciones adjuntas.
Al conectar un manipulador de cuñas mecanizado
que comprende una abrazadera de tubería accionada preferiblemente
de manera hidráulica a las cuñas de la cuña de retención, puede
eliminarse la necesidad de un ajuste manual de las abrazaderas de
tubería a la sarta de tubería sin que aumente el riesgo de perder la
sarta de tubería por debajo de la perforación.
Durante la elevación de la sarta de perforación,
las cuñas de la cuña de retención se elevan y salen de la posición
acoplada por medio del manipulador, permitiendo que la sarta de
tubería se mueva a través del manguito de las cuña de retención de
la manera normal.
Cuando debe desconectarse un equipo nuevo de la
sarta de tubería, se hacen descender las cuñas hacia el manguito de
las cuñas de retención hasta la posición de bloqueo. La abrazadera
de tubería del manipulador de cuñas se mueve hasta la tubería,
agarrándola.
El torno de izar del dispositivo de perforación
se relaja, mientras que la cuña de retención agarra y sujeta la
sarta de tubería de un modo en sí conocido. En caso de que la sarta
de tubería se deslice en la cuña de retención, la abrazadera de
tubería se desplaza hacia abajo junto con la sarta de tubería hasta
que la abrazadera de tubería choque con las cuñas. Por tanto el
peso de la sarta de tubería se transfiere por medio de la abrazadera
de tubería a las cuñas de la cuña de retención, que se mueven
entonces hacia un agarre más firme alrededor de la sarta de
tubería.
La sarta de tubería se libera de la cuña de
retención de la manera normal mediante el torno de izar del
dispositivo de perforación que eleva la sarta de tubería. La
abrazadera de tubería se separa de la sarta de tubería y se retrae,
con lo que las cuñas se elevan a su posición inactiva y la sarta de
tubería puede moverse libremente a través de la cuña de
retención.
El método y el dispositivo según la invención
hacen que sea innecesaria una operación que es relativamente
difícil y peligrosa, y también aumenta la eficacia del trabajo
implicado en ascender y descender en un pozo.
A continuación se describe un ejemplo no
limitativo de una realización preferida ilustrada en los dibujos
adjuntos, en los que:
la figura 1 es una vista lateral de un
manipulador de cuñas y en la que el manguito de las cuñas de
retención se muestra en sección, estando las cuñas de la cuña de
retención en su posición inactiva, por lo que la sarta de tubería
puede moverse libremente a través del manguito de la cuña de
retención;
la figura 2 muestra lo mismo que la figura 1,
pero en este caso las cuñas están en la posición activa en el
manguito de la cuña de retención;
la figura 3 es una vista en planta del
manipulador de cuñas de retención de la figura 2;
la figura 4 muestra el manipulador de cuñas de
retención en la misma posición que la de la figura 2, pero en este
caso la abrazadera de tubería del manipulador de cuñas de retención
se ha movido hasta un tope contra la sarta de tubería;
la figura 5 es una vista en planta del
manipulador de cuñas de retención de la figura 4;
la figura 6 muestra lo mismo que la figura 4
después de que la abrazadera de tubería se haya dispuesto de manera
que agarra alrededor de la sarta de tubería, y la sarta de tubería
se ha deslizado hacia abajo para dejar que la abrazadera de tubería
haga tope con las cuñas;
la figura 7 es una vista en planta del
manipulador de cuñas de retención de la figura 6;
la figura 8 muestra el manipulador de cuñas de
retención con la abrazadera de tubería abierta y lista para
retraerse de la sarta de tubería, y el manipulador está a punto de
sacar las cuñas de la posición de bloqueo; y
la figura 9 es una vista en planta del
manipulador de cuñas de retención de la figura 8.
En los dibujos el número de referencia 1 denota
un manipulador de cuñas de retención dispuesto por una cuña 2 de
retención en una base 4 de perforación. Una sarta 5 de tubería pasa
a través de la cuña 2 de retención.
El manipulador 1 de cuñas de retención comprende
una estructura 6 de cimentación montada rígidamente en la base 4 de
perforación, una estructura 10 de trabajo montada en la estructura 6
de cementación de modo que puede girar alrededor un eje 8 de
rotación, y dos cilindros 12 basculantes diseñados para girar la
estructura de trabajo alrededor del eje 8 de rotación, véanse las
figuras 1 y 2.
La cuña 2 de retención, que es de un tipo en sí
conocido, comprenden un manguito 14 y una o más cuñas 16
interconectadas, donde el manguito 14 está conectado a la base 4 de
perforación.
La estructura 10 de trabajo comprende una
ménsula 18 basculante montada en la estructura 6 de cimentación de
modo que puede girar alrededor de un eje 8 de rotación, y una
estructura 20 de brazo equipada con una abrazadera 22 de tubería
móvil. La estructura 20 de brazo está conectada a la ménsula 18
basculante de modo que puede desplazarse en paralelo con la misma,
por medio de cuatro brazos 24 paralelos articulados en ambos
extremos a la ménsula 18 basculante y la estructura 20 de brazo
respectivamente. Dos cilindros 25 paralelos están diseñados para
desplazar la estructura 20 de brazo en paralelo con la ménsula 18
basculante. Las partes 26 de extremo que sobresalen de la
estructura 20 de brazo están conectadas por cadenas 28 a las cuñas
16.
La estructura 20 de brazo también forma
superficies de tope y guías para la abrazadera 22 de tubería. La
abrazadera 22 de tubería está diseñada para desplazarse
acercándose/alejándose de la sarta 5 de tubería mediante un cilindro
30 de desplazamiento, y comprende, además de una estructura 32
guía, un tope 34 posterior y brazos 36 de sujeción conectados de
manera giratoria a la estructura 32 guía en articulaciones 38
respectivas. Un cilindro 40 de sujeción, véase la figura 7, está
diseñado para hacer girar los brazos de sujeción alrededor de las
articulaciones 38.
Desde la posición inicial, véase la figura 1, la
estructura 10 de trabajo se hace girar alrededor del eje 8 de
rotación por medio de los cilindros 12 basculantes para colocar las
cuñas 16 en la posición activa, de bloqueo en el manguito 14,
véanse las figuras 2 y 3. Al mismo tiempo la posición de la
estructura 10 de trabajo es fundamentalmente horizontal.
La abrazadera 22 de tubería se mueve entonces
hacia la sarta 5 de tubería a lo largo de la estructura 20 de brazo
por medio del cilindro 30 de desplazamiento, hasta que el tope 34
posterior choca contra la sarta 5 de tubería, véanse las figuras 4
y 5.
Los brazos 36 de sujeción sujetan entonces la
sarta 5 de tubería de manera firme contra el tope 34 posterior
mediante el cilindro 40 de sujeción que hace girar los brazos 36 de
sujeción alrededor de las articulaciones 38. En caso de que la
sarta 5 de tubería se deslice en la cuña 2 de retención, la
abrazadera 22 de tubería sujetada alrededor de la sarta 5 de
tubería y la estructura 20 de brazo se desplazarán hacia abajo en
paralelo, debido a que los cilindros 25 paralelos ceden y los
brazos 24 paralelos giran alrededor de sus partes de extremo
respectivas hasta que la abrazadera 22 de tubería choca contra las
cuñas 16, véanse las figuras 6 y 7. Las cuñas 16 se empujan además
de ese modo hacia el manguito 14, haciendo que agarren la sarta de
tubería de manera más firme.
Cuando la sarta 5 de tubería debe liberarse de
la cuña 2 de retención, los brazos 36 de sujeción se abren por
medio del cilindro 40 de sujeción, por lo que los cilindros 25
paralelos pueden mover la estructura 20 de brazo a la posición
relajada, véanse las figuras 8 y 9. A continuación la abrazadera 22
de tubería se aleja de la sarta 5 de tubería por medio del cilindro
30 de desplazamiento, la cuña 2 de retención se relaja porque el
peso de la sarta de tubería se levanta por un torno de izar (no
mostrado) en el dispositivo de perforación, con lo que las cuñas 16
se elevan a su posición inactiva debido a que se hace girar la
estructura 10 de trabajo alrededor del eje 8 de rotación a su
posición inicial por medio de los cilindros 12 basculantes, véase la
figura 1.
De manera ventajosa todos los cilindros 12, 25 y
40 se activan de manera hidráulica. Las cadenas 28 pueden
comprender cualquier tipo de elemento de conexión.
El manipulador de cuñas de retención es muy
adecuado para el control a distancia, o posiblemente automatización,
a través del uso de válvulas, medios de maniobra, medios de control
digital, conexiones de manguera y conexiones de cable eléctricas
(no mostrados ninguno) a por ejemplo, una estación de control a
distancia (no mostrada).
Claims (6)
1. Método para evitar que una sarta (5) de
tubería dispuesta de manera sujeta en cuñas (2) de retención se
deslice fuera de las cuñas (2) de retención en el caso de que la
sarta (5) de tubería se deslice en las cuñas (2) de retención, en
el que las cuñas (2) de retención están conectadas a una estructura
(20) de brazo de un manipulador (1) de cuñas de retención, y en el
que una abrazadera (22) de tubería está sujeta a la sarta (5) de
tubería en una posición por encima de las cuñas (2) de retención y
se mantiene en el estado sujetado fundamentalmente mientras la
sarta (5) de tubería se sujeta mediante las cuñas (2) de retención,
desplazándose la abrazadera (22) de tubería en el caso de que la
sarta (5) de tubería se deslice en las cuñas (2) de retención junto
con la sarta (5) de tubería hasta que la abrazadera (22) de tubería
choca contra las cuñas (16) de las cuñas (2) de retención,
caracterizado porque la abrazadera (22) de tubería está
conectada al manipulador (1) de cuñas de retención y está sujetada
de manera hidráulica a la sarta (5) de tubería.
2. Dispositivo para evitar que una sarta (5) de
tubería dispuesta de manera sujeta en cuñas (2) de retención se
deslice fuera de las cuñas (2) de retención en el caso de que la
sarta (5) de tubería se deslice en las cuñas (2) de retención,
comprendiendo el dispositivo un manipulador de cuña de retención y
cuñas (2) de retención conectadas a una estructura (20) de brazo de
dicho manipulador (1) de cuñas de retención, caracterizado el
dispositivo porque comprende además una abrazadera (22) de tubería
conectada al manipulador (1) de cuñas de retención, en el que la
abrazadera (22) de tubería puede sujetarse de manera liberable a la
sarta (5) de tubería en una posición por encima de las cuñas (2) de
retención y está diseñada para desplazarse con la sarta de tubería
hasta que la abrazadera (22) de tubería choca contra las cuñas (16)
de las cuñas (2) de retención, en caso de que la sarta de tubería
se deslice en las cuñas de retención.
3. Dispositivo según la reivindicación 2,
caracterizado porque la abrazadera (22) de tubería está
conectada de manera que puede moverse hidráulicamente a una
estructura (20) de brazo.
4. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 2 a 3, caracterizado porque la estructura
(20) de brazo está conectada a una ménsula (18) basculante de
manera que puede desplazarse en paralelo.
5. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque la ménsula (18)
basculante está conectada de manera giratoria a una estructura (6)
de cimentación.
6. Dispositivo según una o más de las
reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque la estructura
(6) de cimentación está conectada a una base (4) de perforación, de
manera alternativa al manguito (14) de las cuñas (2) de
retención.
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