ES2926712T3 - Válvula de retención, sistema de recogida de datos de fondo de pozo asociado y conjunto de cilindro de núcleo interior - Google Patents

Abstract

Se puede incorporar una válvula de retención (18) en un conjunto de barril interior (10). La válvula de retención (18) tiene un cuerpo de válvula (20) que define una trayectoria de flujo de fluido FP y está provisto de un asiento de válvula (24). Un miembro de válvula (22) está ubicado en el cuerpo de válvula (20) y acoplado al cuerpo de válvula (20) mediante un mecanismo de acoplamiento (37). El mecanismo de acoplamiento (37) está dispuesto para permitir que el miembro de la válvula (22) se mueva linealmente en una dirección axial en relación con el cuerpo de la válvula (20) dentro y fuera del asiento de la válvula (24) y mantenga una relación de rotación fija con la válvula. cuerpo (20). Un sistema de adquisición de datos (60) se puede sostener en el miembro de la válvula (22) y, en virtud del mecanismo de acoplamiento, se puede mantener fijo rotacionalmente con respecto al cuerpo de la válvula y un tubo de núcleo interno (16) de un conjunto de barril de núcleo interno (10). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Válvula de retención, sistema de recogida de datos de fondo de pozo asociado y conjunto de cilindro de núcleo interior

Campo técnico

Se describen una válvula de retención, un sistema de recogida de datos de fondo de pozo asociado y un conjunto de cilindro de núcleo interior, cada uno de los cuales puede usarse en un sistema de perforación de núcleo. La válvula de retención incorpora el sistema de adquisición de datos. Este sistema de recogida de datos de fondo de pozo puede configurarse para proporcionar información de orientación del núcleo. La válvula de retención y el sistema de recogida de datos de fondo de pozo pueden incorporarse en el conjunto de cilindro de núcleo interior.

Técnica anterior

Se utiliza un taladro de núcleo para extraer las muestras de núcleo de la tierra para que un geólogo las analice. El taladro de núcleo se compone típicamente de una serie de tubos de perforación que están conectados de extremo a extremo para formar una sarta de perforación. Un conjunto de cilindro exterior está unido a un extremo de fondo de pozo de la sarta de perforación e incluye una broca de núcleo para perforar la muestra de núcleo. Un conjunto de cilindro de núcleo interior se desplaza por la sarta de perforación y se traba de manera liberable dentro del conjunto de cilindro exterior. El conjunto de cilindro de núcleo de unidad incluye un conjunto de cabezal, una pieza giratoria y un cilindro de núcleo interior. La pieza giratoria une el conjunto de cabezal al cilindro de núcleo interior de una manera que desacopla giratoriamente el cilindro de núcleo interior de la sarta de perforación. Por lo tanto, a medida que la sarta de perforación gira, el conjunto de tubo de núcleo interior permanece estacionario en giro y recibe la muestra de núcleo que está siendo cortada por la broca.

El sistema de orientación de núcleo se dispone en el conjunto de cilindro de núcleo interior. El sistema de orientación de núcleo registra o graba la orientación in situ de la muestra de núcleo. Esto es utilizado por el geólogo para permitir un mapeo preciso de la geología y la mineralogía de la tierra. El sistema de orientación de núcleo puede estar alojado o unido en diversas ubicaciones dentro del conjunto de cilindro de núcleo interior. Sin embargo, es importante que el sistema de orientación de núcleo tenga una relación de giro fija y conocida con el tubo de núcleo interior.

Un conjunto de cilindro de núcleo interior suele incluir también una válvula de retención en el fondo del pozo del eje. El propósito de la válvula de retención es permitir que el fluido y, en particular, el líquido, pase a través del interior del tubo de núcleo interior y luego al exterior del conjunto de cabezal cuando el conjunto de cilindro de núcleo interior se desplaza por la sarta de perforación para el bloqueo liberable al conjunto de cilindro de núcleo exterior. Permitir este flujo y el subsiguiente bypass de fluido reduce el tiempo que toma el conjunto de cilindro de núcleo interior al que el conjunto de cilindro de núcleo interior. Dado que los pozos de perforación pueden tener una profundidad sustancialmente superior a 1 km y estar llenos de agua o lodo de perforación, el tiempo de descenso puede ser considerable. La reducción del tiempo de descenso permite perforar más metros por día y, por lo tanto, reduce los costes operativos. Una válvula de retención común tiene una válvula de bola, un asiento de bola y una o más aberturas o pasos de bypass separados del asiento. Cuando el conjunto de cilindro de núcleo interior desciende a través del líquido, el líquido sube por el tubo de núcleo interior, obliga a la válvula de bola a separarse del asiento y sale del tubo de núcleo interior a través de las aberturas o los pasos de bypass. Una vez que el conjunto de cilindro de núcleo interior se ha asentado, se puede proporcionar presión de fluido desde la superficie que ahora fluye a través de las aberturas/pasos de bypass y fuerza la bola de la válvula hacia el asiento de la válvula. A partir de entonces, la presión del fluido puede actuar sobre el conjunto de cilindro de núcleo interior para lograr diversos efectos u operar subsistemas dentro del conjunto.

Las referencias anteriores a la técnica anterior no constituyen una admisión de que la técnica forma parte del conocimiento general común de una persona con conocimientos ordinarios en la técnica. Las referencias anteriores tampoco pretenden limitar la aplicación del aparato, los sistemas, los dispositivos y los métodos descritos en la presente memoria.

US 6142037 describe una válvula de retención 7 que comprende: un cuerpo de válvula 12 que define una trayectoria de flujo de fluido (entre 28 y un volumen de control por encima de la placa 10, véase col. 2, l. 53) y provisto de un asiento de válvula 16; un elemento de válvula 30 ubicado en el cuerpo de válvula, teniendo el elemento de válvula un tope de válvula 32; y un mecanismo de acoplamiento 42 que acopla el elemento de válvula al cuerpo de válvula, estando dispuesto el mecanismo de acoplamiento para permitir que el elemento de válvula se mueva linealmente (chaveteros parciales 46, tiras 64) en una dirección axial con respecto al cuerpo de válvula sobre el asiento de válvula y separándose del mismo y mantenga una relación de giro fija con el cuerpo de válvula (col. 4, l. 2-4).

En vista de este estado de la técnica, el objetivo de esta invención es dar a conocer una válvula de retención que proporcione un flujo de fluido mejorado, a medida que un conjunto de cilindro de núcleo interior desciende a través de una parte llena de fluido de una sarta de perforación, reduciendo así el tiempo de descenso del conjunto.

Este objetivo se resuelve mediante una válvula de retención según la reivindicación 1.

Resumen de la descripción

Se describe una válvula de retención según la reivindicación 1.

En una realización, el mecanismo de acoplamiento comprende una o más partes de unión soportadas por el cuerpo de válvula o el elemento de válvula y uno o más rebajes en el cuerpo de válvula o el elemento de válvula restante para recibir las partes de unión.

En una realización, las partes de unión en el cuerpo de válvula y el elemento de válvula comprenden conjuntos respectivos de tiras y rebajes que se alternan circunferencialmente, en donde las tiras en el cuerpo de válvula se alojan en los rebajes del elemento de válvula y las tiras en el elemento de válvula se alojan en los rebajes del cuerpo de válvula, y en donde al menos una de las tiras está dotada de canales axiales a través de los cuales puede fluir líquido. En una realización, la válvula de retención comprende un anillo de retención acoplado al cuerpo de válvula, y en donde el mecanismo de acoplamiento está ubicado entre el asiento de válvula y el anillo de retención y el anillo de retención está configurado para evitar su paso a través del mecanismo de acoplamiento.

En una realización, la válvula de retención comprende un sistema de centralización configurado para centralizar sustancialmente el elemento de válvula dentro del cuerpo de válvula mientras se mueve en la dirección axial.

Breve descripción de los dibujos

Sin perjuicio de cualquier otra forma que pueda estar dentro del alcance de la válvula de retención, el sistema de adquisición de datos y el conjunto de cilindro de núcleo interior descritos en el Resumen, ahora se describirán realizaciones específicas, solo a modo de ejemplo, con referencia a los siguientes dibujos, en los que:

La Figura 1a es una vista en despiece parcial de un conjunto de cilindro de núcleo interior que incorpora una primera realización de la válvula de retención descrita;

La Figura 1b es una vista en corte parcial del conjunto de cilindro de núcleo interior y la válvula de retención que se muestran en la Figura 1b;

La Figura 2 es una vista en despiece que muestra algunos de los componentes de una realización de la válvula de retención descrita;

La Figura 3a es una vista en corte isométrica de una parte de la válvula de retención descrita que se muestra en las Figuras 1a-2;

La Figura 3b es una vista en sección ampliada de la válvula de retención descrita montada en el conjunto de cilindro de núcleo interior como se muestra en la Figura 1b;

La Figura 4a es una representación de una parte del conjunto de cilindro de núcleo interior que comprende una parte de una tapa de grasa junto con el cuerpo de válvula y el elemento de válvula que se muestran en la Figura 3, y con la válvula de retención en el estado o configuración abierto;

La Figura 4b es una vista ampliada de una parte de la válvula de retención mostrada en la Figura 4a;

La Figura 5a es una representación esquemática de la válvula de retención mostrada en las Figuras 4a y 4b pero ahora en una configuración cerrada;

La Figura 5b es una vista ampliada de una parte de las válvulas de retención mostradas en la Figura 5a; y La Figura 6 es una representación esquemática de una segunda realización de la válvula de retención descrita y el conjunto de cilindro de núcleo interior asociado.

Descripción detallada de realizaciones específicas

Las Figuras 1a y 1b muestran representaciones esquemáticas de una parte de un conjunto de cilindro de núcleo interior 10. El conjunto de cilindro de núcleo interior 10 tiene: un conjunto de cabezal 12 en un extremo de pozo superior que incluye una pieza giratoria 14; y un tubo de núcleo interior 16. La pieza giratoria 14 acopla el tubo de núcleo 16 con el resto del conjunto de cabezal 12 de una manera que desacopla una transferencia de par del conjunto de cabezal 12 al tubo de núcleo interior 16. Se incorpora una válvula de retención 18 en el conjunto de cilindro de núcleo interior 10 y ubicada entre la pieza giratoria 14 y el tubo de núcleo interior 16.

Haciendo referencia también a las Figuras 2 - 4a, la válvula de retención 18 tiene un cuerpo de válvula 20 y un elemento de válvula 22. El cuerpo de válvula 20 define una trayectoria de flujo de fluido FP y está dotado de un asiento de válvula 24. El cuerpo de válvula 20 es generalmente tubular en configuración, aunque tiene múltiples partes de superficie interior y exterior de diferentes diámetros. El cuerpo 20 también funciona como un acoplamiento para acoplar el tubo de núcleo interior 16 al conjunto de cabezal 12.

Con referencia particular a la Figura 4b, el cuerpo de válvula 20 tiene una superficie circunferencial interior 21. Se forma una rosca interna 23 en la superficie circunferencial 21 en el extremo de pozo superior del cuerpo 20 para su conexión a una parte del conjunto de cabezal 12. Una rosca externa 25 se forma en un extremo opuesto del cuerpo 20 o se conecta al tubo de núcleo interior 16. El asiento de válvula 24 se forma como una banda circunferencial de diámetro reducido en la superficie circunferencial interior 21. Más particularmente, el asiento de válvula 24 incluye un borde 26 que forma una transición con una parte circunferencial interior estrechada 27. La parte 27 conduce a una banda circunferencial 28 de diámetro interior constante, que es mayor que el diámetro del asiento 24 y el borde 26. La rosca 23 se forma en una parte de la superficie circunferencial interior 21 que tiene un diámetro interior mayor que el de la banda 28.

En un lado del asiento 24 opuesto a la parte estrechada 27, el cuerpo de válvula 20 está dotado de una banda estriada 29 (también mostrada en la Figura 2). La banda estriada 29 está formada por una pluralidad de pares de tiras 30 que están separadas circunferencialmente de los pares de tiras adyacentes 30 por rebajes intermedios respectivos 31. Un canal axial 32 se extiende entre las tiras individuales en cada par de tiras 30. El elemento de válvula 22 tiene un cuerpo tubular central 34 con un tapón de válvula 36 unido en un extremo y una tapa en forma de nariz de toro 38 en un extremo opuesto 50. Un anillo de retención 39 se enrosca en una rosca 40 en el cuerpo 34 cuando se monta la válvula 18. El anillo 39 está en un lado de la banda estriada 29 opuesto al tope 36. El anillo 39 está formado con nervaduras 41 separadas entre sí en su superficie circunferencial exterior. El espacio entre las nervaduras 41 permite que el fluido fluya por el exterior del anillo 39. Las nervaduras 41 también pueden actuar para centralizar el elemento de válvula 22 dentro del cuerpo 20.

El tope 36 tiene la forma de un anillo circunferencial que también se enrosca en el cuerpo 34 y está formado con una pluralidad de orificios separados entre sí 42. Los orificios 42 son interiores con respecto a los bordes axiales opuestos del tope de válvula 36. El tope 36 también está formado con un borde circunferencial estrechado o achaflanado 43. Como se muestra más claramente en las Figuras 4b y 5b, el borde estrechado 43 está diseñado para formar un sello sustancial contra el asiento de válvula 24 y, en particular, el borde 26, cuando la válvula 18 está en la configuración cerrada.

La válvula de retención 18 tiene un mecanismo de acoplamiento 37 que acopla el elemento de válvula 22 al cuerpo de válvula 20, el mecanismo de acoplamiento está dispuesto para permitir que el elemento de válvula 22 se mueva linealmente en una dirección axial con respecto al cuerpo de válvula 20 sobre el asiento de válvula 24 y separándose del mismo y mantenga una relación de giro fija con el cuerpo de válvula 20. El mecanismo de acoplamiento 37 comprende una o más partes de unión soportadas por el cuerpo de válvula 20 o el elemento de válvula 22 y uno o más rebajes en el cuerpo de válvula o el elemento de válvula restante para recibir las partes de unión. En esta realización, el mecanismo de acoplamiento 37 comprende la combinación de la banda estriada 29 y un anillo estriado de cuerpo 44. Como resultará evidente, el anillo de retención 39 está configurado para evitar su paso a través del mecanismo de acoplamiento 37.

El anillo estriado de cuerpo 44 se encuentra junto al tope 36. El anillo estriado 44 está conformado con tiras 46 y rebajes 48 alternados. En la válvula 18 montada, el anillo estriado 44 se une a la banda estriada 29. En particular, las tiras 46 se alojan en los rebajes 31, mientras que los pares de tiras 30 quedan dispuestos dentro de los rebajes 48. Esto permite que el elemento de válvula 22 se deslice axialmente con respecto al cuerpo de válvula 20 evitando el giro relativo. La unión del anillo estriado 44 con la banda estriada 29 también ayuda a mantener la alineación axial del elemento de válvula 22 con el cuerpo 20 y a guiar el borde estrechado 43 sobre el asiento de válvula 24.

Una tapa 38 se enrosca en una rosca 50 en el extremo de la carcasa 38 opuesto al tope 36. La tapa 38 en esta realización tiene una punta redondeada 52 (que también puede denominarse "en forma de nariz de toro") cuyo diámetro exterior aumenta en una dirección hacia el anillo 39 (es decir, en la dirección de pozo superior). Esto conduce a una parte centralizadora 54 que ayuda a centralizar el elemento de válvula 22 dentro del cuerpo de válvula 20. La parte centralizadora 54 está conformada con una superficie periférica exterior que tiene una pluralidad de tiras 56 y canales de flujo 58 alternados. En virtud de las tiras 56, la superficie periférica exterior tiene un diámetro exterior ligeramente más pequeño que el diámetro interior del tubo de núcleo interior 16. Los canales de flujo 58 en la superficie periférica exterior forman trayectorias para que el líquido dentro de un tubo interior 16 fluya a medida que el conjunto de cilindro de núcleo interior 10 desciende a través de una sarta de perforación. Las tiras 56 también facilitan una unión conveniente con una llave inglesa u otra herramienta manual para apretar o, de hecho, desenroscar, la tapa 38.

Un beneficio potencial de la tapa de punta redondeada 38 es que la presión del fluido que actúa en la dirección del pozo superior se aplica de manera más uniforme a través del área de la superficie de la tapa, lo que permite obtener un funcionamiento más fiable (es decir, apertura) del elemento de válvula 22 y, por lo tanto, evita la acumulación de presión en el núcleo. También se pueden usar elementos electrónicos/sensores internos (no mostrados) para detectar y alertar a un usuario de que la válvula de retención se ha agarrotado, lo que hace que sea peligroso desacoplar la válvula de retención y el tubo de núcleo del conjunto de cilindro de núcleo interior 14 y 12. Estos elementos electrónicos/sensores, conjuntamente con un sistema de adquisición de datos 60 (descrito más adelante) también pueden protegerse contra daños mediante la tapa 38 en caso de contacto con una muestra de núcleo.

Un sistema de adquisición de datos 60 (ver Figura 3b) para adquirir datos pertenecientes a una condición física exterior del elemento de válvula está alojado en una cavidad sellada dentro del elemento de válvula 22. La cavidad puede formarse en parte en el cuerpo tubular 34 y en parte en la tapa 38 que se enrosca al cuerpo tubular 34. Un dispositivo de almacenamiento de energía eléctrica 66 también está retenido dentro del cuerpo tubular 34. El dispositivo 66 puede formar parte del sistema 60 o estar separado del mismo, pero, en cualquier caso, suministra energía eléctrica para el funcionamiento y la operación del sistema 60. El dispositivo de almacenamiento 66 se puede formar incluyendo, aunque no de manera limitativa, una batería o un supercondensador.

El dispositivo de almacenamiento de energía 66 se puede cambiar de vez en cuando según sea necesario simplemente retirando la tapa 38. Alternativamente, el dispositivo de almacenamiento de energía 66 puede ser de una forma que se pueda recargar. En este caso, el dispositivo de almacenamiento de energía 66 puede recargarse: en la superficie, enchufándolo a la red eléctrica o a un generador; o en el pozo, usando un componente de generación de energía 68 que está ubicado dentro del elemento de válvula 22 o unido al mismo.

El componente de generación de energía 68 puede disponerse para generar energía eléctrica utilizando las fuerzas y/o el movimiento que surgen de forma habitual en el funcionamiento del taladro de núcleo. Por ejemplo, una forma posible del componente de generación de energía 68 puede ser una o más piezas de material piezoeléctrico contenidas dentro de la carcasa 34. Las vibraciones generadas durante el funcionamiento del taladro de núcleo, o el movimiento/aceleración asociado con la unidad 10 de cilindro de núcleo interior que se desplaza en la sarta de perforación pueden asociarse al material piezoeléctrico para hacer que el material piezoeléctrico genere electricidad para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 66.

El sistema de adquisición de datos 60 para adquirir datos pertenecientes a una condición física exterior del elemento de válvula puede comprender uno o más sistemas, dispositivos y sensores para medir, detectar o adquirir de otro modo información perteneciente, aunque no de manera limitativa, a uno o más de los siguientes:

• la orientación en el espacio tridimensional del elemento de válvula 22;

• el entorno físico inmediato que incluye una cualquiera, o una combinación, de dos o más de: temperatura, presión y vibración);

• caudal de fluido a través de la trayectoria de flujo de fluido FP;

• radiación gamma de los estratos circundantes;

• inspección de perforación;

• intensidad y dirección del campo magnético;

• orientación y dirección del pozo, incluidos ángulo de inclinación y acimut;

• orientación de núcleo de una muestra de núcleo cortada por el taladro de núcleo y capturada en el tubo de núcleo interior 16;

• giro de las barras de perforación y/o un cilindro de núcleo exterior de un taladro de núcleo asociado con respecto al tubo interior;

• tiempo de giro de las barras.

Así, en un ejemplo, el sistema de adquisición de datos 60 puede comprender un sistema de orientación de núcleo. Un ejemplo de un sistema de orientación de núcleo disponible comercialmente adecuado para su instalación en la carcasa 34 del elemento de válvula 22 es el sistema de orientación REFLEX ACT III, cuyos detalles se pueden encontrar en http://reflexnow.com/act-III/. Sin embargo, se pueden incorporar otros sistemas de orientación en el elemento de válvula 22.

La naturaleza y la marca específicas del sistema de adquisición de datos 60 no son importantes para las realizaciones de la válvula de retención 18 descrita. Sin embargo, cuando el sistema de adquisición de datos 60 está realizando una orientación del núcleo o una inspección de fondo de pozo, es importante que dichos sistemas que permanecen fijos giratoriamente con respecto al tubo de núcleo interior 16 (y, por lo tanto, la muestra de núcleo que se suministra y retiene en el tubo de núcleo interior 16). Como resultará evidente a partir de la descripción anterior, la presente válvula de retención 18 asegura que el elemento de válvula 22 y, por lo tanto, el sistema de adquisición de datos adjunto 60, se mantengan en una relación fija de giro con la muestra de núcleo y el tubo de núcleo 16. Esto se debe a la unión del anillo estriado 44 de la banda estriada 29.

Como se muestra en las Figuras 1b, 3b, 4a y 4b, el conjunto de cilindro de núcleo interior 10 está dotado de una pluralidad de pasos de bypass 62 a través de los cuales el fluido que fluye a lo largo de la trayectoria de flujo FP puede fluir después de pasar por la válvula de retención 18. Los pasos de bypass 62 son inclinados en relación con un eje central del cuerpo de válvula 20 y el tubo de núcleo interior 16. Cuando el conjunto 10 desciende a través de una parte llena de líquido de la sarta de perforación, el canal de bypass 62 permite que el fluido que fluye a través de la trayectoria de flujo FP fluya fuera del conjunto 10, lo que ayuda a aumentar la velocidad de descenso del conjunto 10. Esto, a su vez, reduce el tiempo necesario para realizar un recorrido del núcleo y, por lo tanto, aumenta la productividad.

El funcionamiento general de la válvula de retención 18 se describirá ahora con referencia particular a las Figuras 4a-5b, junto con la Figura 2.

Las Figuras 4a y 5a muestran una válvula de retención 18 en la condición o estado abierto cuando el conjunto de cilindro de núcleo interior 10 desciende a través de una parte llena de fluido de una sarta de perforación. Para facilitar la referencia, esta descripción se realiza en términos del fluido que fluye hacia arriba a través del conjunto descendente 10. En realidad, el fluido es esencialmente estacionario y es el conjunto 10 el que se mueve, pero el efecto del movimiento relativo del fluido y el conjunto 10 es el mismo.

Durante el descenso del conjunto 10, el líquido en el tubo de núcleo 16 aplica presión a la cara de la tapa en forma de nariz de toro 38 a medida que fluye a lo largo de la trayectoria de fluido FP. Esto desplaza el elemento de válvula 22 axialmente en una dirección de pozo superior con respecto a la dirección del cuerpo de válvula 20, de manera que el tope de válvula 36 se levanta del asiento de válvula 24. Esto se muestra más claramente en la Figura 4b. El desplazamiento axial es guiado por la unión del anillo estriado 44 con la banda estriada 29 que, además, como se describió anteriormente, mantiene una relación de giro fija entre el elemento de válvula 22 y el cuerpo de válvula 20. El líquido puede pasar a través del anillo 44 y la banda 29 acoplados en virtud de los canales 32 en los pares de tiras 30. Esto asegura que la trayectoria de flujo FP permanece abierta cuando el tope de válvula 36 y el borde estrechado 43 se levantan del asiento de válvula 24. La trayectoria de fluido FP se extiende entre el asiento de válvula 24 y el borde estrechado 43. La trayectoria de fluido FP también puede bifurcarse para que el líquido también pase a través de los orificios 42 en el tope 36.

El descenso del conjunto 10 cesa cuando se une a un reborde de asiento (no mostrado) dentro de un conjunto de cilindro de núcleo exterior y se traba al conjunto de cilindro de núcleo exterior. Como en este momento no existe movimiento relativo entre el conjunto 10 y el líquido dentro del tubo de núcleo interior 16, el elemento de válvula 22 ahora se desliza axialmente en la dirección del fondo del pozo en relación con el cuerpo de válvula 20, de modo que el borde estrechado 43 del tope 36 se une con el borde 26 del asiento de válvula 24. Esta es la configuración cerrada de la válvula 18 mostrada en las Figuras 4b y 5b.

Por lo general, la siguiente etapa en la perforación de núcleo será activar una bomba en la superficie para bombear un líquido, tal como agua y/o lodo de perforación, a través de la sarta de perforación a lo largo de una trayectoria de fondo de pozo FD (ver la Figura 5b). Este líquido puede fluir a través de los pasos de bypass 62, aplicando presión de este modo directamente sobre el extremo de pozo superior del elemento de válvula 22, así como sobre una superficie interior del tope 36 por los orificios 44. Esto fuerza el elemento de válvula 22 sobre el asiento de válvula 24, con el borde estrechado 43 uniéndose al borde 26 del asiento 24 y, por lo tanto, manteniendo positivamente la válvula de retención 18 en la configuración cerrada.

Este líquido no puede pasar en la dirección del fondo del pozo a través de la válvula de retención 18 y ahora está limitado a fluir solo entre el exterior del tubo interior de núcleo 16 y una superficie interior del conjunto de cilindro de núcleo exterior para alcanzar una broca de núcleo en el extremo del conjunto de sarta de perforación/cilindro exterior y fluir al interior del orificio que se está perforando.

El sistema de adquisición de datos 60 dentro de la válvula de retención 18 se puede usar para adquirir datos de orientación de núcleo durante la perforación, después del cese de la perforación y para una operación de rotura de núcleo, y la recuperación del conjunto de cilindro de núcleo interior 10. Existirá un alto grado de confianza en que las medidas de orientación tomadas por el sistema 60 se puedan correlacionar con la muestra de núcleo real dentro del tubo de núcleo interior 16 debido a la relación de giro fija entre el elemento de válvula 22 y el tubo de núcleo interior 16.

La Figura 6 representa una realización de la válvula de retención 18 con una forma alternativa de sistema de generación de energía para generar energía en el fondo del pozo para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 66. En esta realización, el sistema de generación de energía 68 tiene forma de un generador eléctrico acoplado inductivamente 80. El sistema de generación de energía incluye un imán permanente 82 que se mantiene dentro de una tapa de grasa o sub 84 de pequeño tamaño que se acopla entre el cuerpo de válvula 20 y el conjunto de cabezal 12. El imán 82 se apoya en un tambor 86 que, a su vez, está acoplado mediante cojinetes 87 a la tapa/sub 84, lo que permite que el imán 82 y el tambor 86 giren alrededor de un eje del conjunto de cilindro de núcleo interior 10.

El eje 14 en esta realización se modifica ligeramente con respecto a la realización anterior mediante la inclusión de un vástago 88 que está enchavetado en un extremo de pozo superior a una parte del conjunto de cabezal 12. El vástago 88 puede girar con el conjunto de cabezal 12 a medida que la sarta de perforación gira. Sin embargo, el eje 14 funciona por lo demás de la misma manera que el eje descrito anteriormente en términos de desacoplamiento giratorio del conjunto de cabezal 12 del tubo de núcleo interior 16. Cuando la sarta de perforación gira, el vástago 88 gira y, por lo tanto, el imán 82 gira. Esto crea un campo magnético variable. El campo magnético se asocia al componente de generación de energía 78 que, en este caso, tiene forma de bobina eléctrica. Esto, a su vez, genera una corriente eléctrica en la bobina eléctrica. Esta corriente puede suministrarse inicialmente a un circuito de filtrado o rectificación eléctrica en una PCB en la que está montada la bobina eléctrica. En cualquier caso, la corriente generada en la bobina eléctrica se asocia eléctricamente al dispositivo de almacenamiento de energía 66.

Los dos métodos descritos anteriormente para generar energía eléctrica en el fondo del pozo para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 66 también se pueden usar para proporcionar una indicación de que la muestra de núcleo se está separando de los estratos in situ. Esto surge porque, en la operación de rotura de núcleo, la sarta de perforación no gira. Como consecuencia de esta falta de giro, se producirá tanto un cambio en el patrón de vibración como, por supuesto, en caso de uso del generador eléctrico 80, una ausencia de giro del imán 82. Esto se manifiesta por una variación detectable en la generación de energía/corriente eléctrica en el componente 68 o por el mismo. Esta variación puede usarse para indicar la inminencia de la operación de ruptura de núcleo. Además, esta variación puede usarse para activar el sistema de adquisición de datos para comenzar el registro de datos.

En las realizaciones descritas anteriormente, la válvula de retención 18 puede considerarse una válvula de retención de recogida de datos o una válvula de retención de orientación en el caso de que el sistema de recogida de datos 42 esté dispuesto para medir la orientación del núcleo. Alternativamente, se puede considerar que la combinación de la válvula de retención 18 y el sistema de adquisición de datos 60 constituye un sistema de recogida de datos de fondo de pozo con funcionalidad de válvula de retención.

Si bien se han descrito varias realizaciones específicas, debe apreciarse que la válvula de retención, el sistema de recogida de datos de fondo de pozo 60 y el conjunto de cilindro de núcleo interior 10 se pueden realizar en muchas otras formas. Por ejemplo, anteriormente se han descrito dos sistemas de generación de energía, uno que usa material piezoeléctrico y el otro un generador eléctrico. Sin embargo, son posibles otros sistemas de generación de energía. Estos incluyen sistemas que generan energía a través del flujo de líquido o diferencial de temperatura.

Por ejemplo, con referencia a la Figura 6, se puede unir un pequeño generador eléctrico y una turbina al extremo de la carcasa 34 cerca del dispositivo de almacenamiento de energía 66. Cuando el conjunto de cilindro de núcleo interior 10 desciende a través de una sarta de perforación/perforación que contiene un líquido tal como agua, la turbina gira a medida que el agua fluye a través de la trayectoria de flujo FP y sale de los pasos 62. Durante este tiempo, el generador asociado producirá corriente para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 66. De esta manera, el dispositivo de almacenamiento 66 se recarga en cada desplazamiento del núcleo cuando hay líquido en la sarta de perforación.

El diferencial de temperatura también se puede usar para recargar el dispositivo de almacenamiento de energía 66 mediante el uso de un termopar que tiene extremos que están sujetos a diferentes temperaturas. Las diferentes temperaturas pueden ser aquellas entre, por ejemplo, el nivel del suelo y el pie de la perforación, o el diferencial de temperatura entre una parte inferior de la perforación llena con un líquido y una parte superior que no lo está.

En otra variación, el asiento de válvula 24 se puede formar con una superficie estrechada en lugar de usar el borde estrechado 43 en el tope 36; o tanto el asiento 24 como el borde pueden ser estrechados. Además, aunque que los pares de tiras 30 se muestran con canales de flujo 32, alternativa o adicionalmente, las tiras 46 en el anillo estriado 44 pueden estar dotadas de canales de flujo para permitir el flujo axial de líquido a lo largo de la trayectoria FP.

En las reivindicaciones que siguen, y en la descripción anterior, excepto donde el contexto requiera lo contrario debido a lenguaje expreso o una implicación necesaria, la palabra "comprender" y variaciones como "comprende" o "que comprende" se usan en un sentido inclusivo, es decir, para especificar la presencia de las características indicadas, pero no para excluir la presencia o la adición de otras características en varias realizaciones del aparato y método como se describe en la presente memoria.

Claims (5)

REIVINDICACIONES

1. Válvula de retención que comprende: un cuerpo de válvula (20) que define una trayectoria de flujo de fluido (FP) y dotado de un asiento de válvula (24), en donde el cuerpo de válvula tiene una configuración generalmente tubular que tiene una superficie circunferencial interior (21) y el asiento de válvula (24) comprende una parte de la superficie circunferencial interior (21), un elemento de válvula (22) ubicado en el cuerpo de válvula (20); teniendo el elemento de válvula (22) un tope de válvula (36) que tiene una superficie circunferencial configurada para sellar contra el asiento de válvula, en donde el asiento de válvula o la superficie circunferencial del tope de válvula está estrechado; y un mecanismo de acoplamiento (37) que acopla el elemento de válvula (22) al cuerpo de válvula (20), estando dispuesto el mecanismo de acoplamiento (37) para permitir que el elemento de válvula (22) se mueva linealmente en una dirección axial con respecto al cuerpo de válvula (20) sobre el asiento de válvula (24) y separándose del mismo y mantenga una relación de giro fija con el cuerpo de válvula (20), caracterizada por que el tope de válvula (36) tiene una pluralidad de orificios (42) a través de los cuales puede fluir un líquido cuando la válvula de retención está en una configuración abierta con el cuerpo de válvula (20) y en separación del asiento de válvula (24).

2. Válvula de retención según la reivindicación 1, en donde el mecanismo de acoplamiento comprende una o más partes de unión soportadas por el cuerpo de válvula (20) o el elemento de válvula (22) y uno o más rebajes en el cuerpo de válvula (20) o el elemento de válvula (22) restante para recibir las partes de unión.

3. Válvula de retención según la reivindicación 2, en donde las partes de unión en el cuerpo de válvula (20) y el elemento de válvula (22) comprenden conjuntos respectivos de tiras (46) y rebajes (31) que se alternan circunferencialmente, en donde las tiras (46) en el cuerpo de válvula (20) se alojan en rebajes (31) del elemento de válvula (22) y las tiras (46) en el elemento de válvula (22) se alojan en rebajes del cuerpo de válvula (20), y en donde al menos una de las tiras está dotada de canales axiales (32) a través de los cuales puede fluir líquido.

4. Válvula de retención según la reivindicación 1, que comprende un anillo de retención acoplado al cuerpo de válvula (20), y en donde el mecanismo de acoplamiento está ubicado entre el asiento de válvula (24) y el anillo de retención y el anillo de retención está configurado para evitar su paso a través del mecanismo de acoplamiento.

5. Válvula de retención según la reivindicación 1, que comprende un sistema de centralización configurado para centralizar sustancialmente el elemento de válvula dentro del cuerpo de válvula mientras se mueve en la dirección axial.