MX2007010157A - Dispositivo para el seguimiento de una operacion de perforacion o de extraccion de muestras e instalacion que comprende tal dispositivo. - Google Patents

Abstract

Dispositivo que comprende un equipo de medicion de parametros de una operacion de perforacion o de extraccion de muestras por medio de una barrena de perforacion fijada al extremo de una sarta de varillaje de perforacion, estando el equipo de medicion (7) alojado en una camara (5) dispuesta en un manguito (1, 18) que esta disenado para ser interpuesto entre dos tubos de la sarta de varillaje de perforacion o entre la barrena de perforacion y un tubo de la sarta de varillaje de perforacion, o para constituir un empalme de union (18) de una cabeza de corte (15) de la barrena de perforacion de una sarta de varillaje de perforacion.

Description

DISPOSITIVO PARA EL SEGUIMIENTO DE UNA OPERACIÓN DE PERFORACIÓN O DE EXTRACCIÓN DE MUESTRAS E INSTALACIÓN QUE COMPRENDE TAL DISPOSITIVO Campo de la Invención La invención se refiere a las instalaciones para la perforación o la extracción de muestras, particularmente para la perforación de pozos petroleros. La invención concierne de manera más particular a un dispositivo destinado a ser asociado a una instalación de perforación o de extracción de muestras, para asegurar el seguimiento, por medio de mediciones de parámetros en el pozo.

Técnica anterior La perforación y la extracción de muestras de pozos normalmente se efectúan por medio de una barrena de perforación que se conecta a un motor de accionamiento, localizado en la superficie, por medio de una sarta de varillaje de perforación. A medida que avanza la barrena de perforación hacia el pozo, se incorporan varillas de perforación a' la sarta de varillaje de perforación. Se desea disponer de un máximo de informaciones referidas a las operaciones de perforación o de extracción de muestras, particularmente en lo que se refiere al medio en el que se perfora y el comportamiento de la barrena de perforación y de su cabeza de corte. Las informaciones referidas al medio en el que se perfora particularmente comprenden el tipo de formación rocosa atacada, la composición del lodo de perforación, la presencia de petróleo o de otros fluidos. Las informaciones referidas a la barrena de perforación y su cabeza de corte comprenden su velocidad instantánea de rotación, las variaciones de la velocidad de rotación, la posición de la cabeza de corte con respecto a la pared del pozo perforado, las variaciones de la velocidad de rotación y en la proporción de avance en el pozo, los choques laterales y axiales experimentados por la barrena de perforación, el movimiento de precisión de la barrena de perforación (generalmente denominado "whirling" en la literatura anglosajona) . Estas informaciones o parámetros de perforación pueden memorizarse durante la operación de perforación o de extracción de muestras y utilizarse posteriormente para analizar los problemas que pueden surgir durante la operación de perforación o de extracción de muestras (tales como, por ejemplo, una disminución momentánea e imprevista en la proporción de penetración de la cabeza de corte en la formación rocosa o un desgaste anormalmente rápido de la cabeza de corte) o para adaptar las condiciones de otras operaciones de perforación o de extracción de muestras. Para detectar las informaciones o parámetros mencionados en lo anterior, las instalaciones de perforación están provistas de equipo de medición apropiado, que se dispone en la sarta de varillaje de perforación o en la cabeza de perforación . De esta forma, en el documento BE-1007274, se describe una barrena de perforación cuya cabeza de corte contiene acelerómetros cuidadosamente distribuidos para determinar las vibraciones a las que está sometida durante una operación de perforación. En esta barrena de perforación conocida, los acelerómetros están ubicados en la cabeza de perforación, lo que hace posible la adquisición de parámetros únicamente para esta cabeza de perforación particular equipada de este modo. En el documento US-4 303 994, se describe una instalación de perforación que comprende una barrena de perforación, una sarta de varillaje de perforación y galgas de medición, que están alojadas en la sarta de varillaje de perforación. En ese documento, las galgas de medición están dispuestas en la parte superior de la sarta de varillaje de perforación, pero no se provee información sobre la manera en la que están dispuestas en la sarta de varillaje de perforación. La disposición de las galgas de medición en la parte superior de la sarta de varillaje de perforación constituye una desventaja, ya que las mediciones que realizan no tienen en cuenta las deformaciones experimentadas localmente por la parte inferior de la sarta de varillaje de perforación entre las galgas de medición y la barrena de perforación. Estas deformaciones comprenden particularmente las curvaturas y torsiones cuyas características varían en el curso del tiempo, durante el avance de la perforación. Se deduce que existe a veces una imprecisión importante entre las mediciones registradas por los instrumentos y las características reales de funcionamiento de la barrena de perforación y de su cabeza de corte. Además, el conjunto de galgas de medición es relativamente largo, de modo que es normalmente imposible instalarlo entre la barrena de perforación y un motor de fondo. Por otra parte, los equipos de medición conocidos, descritos en los documentos citados en lo anterior en general no son estándares, sino que deben ser adaptados, en cada caso, a la barrena de perforación o a la sarta de varillaje de perforación utilizada. Esto complica la construcción de estos dispositivos, representa un obstáculo para la producción en masa, e incrementa su costo.

La Invención Un objeto de la invención es remediar los inconvenientes y desventajas de los dispositivos de medición conocidos, descritos en lo anterior. Más particularmente, el objeto de la invención es proveer un dispositivo de medición autónomo, que fácilmente pueda ser separado de la instalación de perforación y recuperado, en el caso en el que esté dañado. Otro objeto de la invención es proveer un dispositivo de medición que pueda ser colocado en una instalación de perforación de manera que evita cualquier discordancia entre las mediciones efectuadas y las características instantáneas de la barrena de perforación y de su cabeza de perforación. Un objeto adicional de la invención consiste en proveer un dispositivo de medición de construcción estándar, que en consecuencia pueda producirse en masa y por consiguiente sea de costo moderado. También es un objeto de la invención proveer un dispositivo de medición que sea suficientemente compacto para poder estar dispuesto en la proximidad inmediata de la barrena de perforación (o de su cabeza de corte) , entre la barrena y un motor de fondo.

En consecuencia, la invención se refiere a un dispositivo que comprende un equipo de medición para el seguimiento de una operación de perforación o de extracción de muestras por medio de una barrena de perforación fijada en el extremo de una sarta de varillaje de perforación, el dispositivo se caracteriza porque el equipo de medición se aloja en al menos una cámara hecha en un manguito que se diseña para interponerse entre dos varillas de la sarta de varillaje de perforación o entre la barrena de perforación y una varilla de la sarta de varillaje de perforación. En la instalación según la invención, la barrena de perforación no es decisiva y puede ser cualquier barrena de perforación conocida, utilizada comúnmente para la extracción de muestras o la perforación de pozos mineros, de pozos de petróleo, de pozos de gas o de pozos artesianos. La barrena de perforación comprende normalmente, de manera usual, una cabeza de corte y un empalme de unión, fijado a la cabeza de corte. El empalme de unión está destinado a fijar la barrena de perforación al extremo de una sarta de varillaje de perforación. Por definición, la cabeza de corte comprende las barrenas cortantes destinadas a atacar la roca del pozo durante la perforación. Las barrenas cortantes no son decisivas para la invención y pueden comprender barrenas fijas o cuchillas circulares o pueden comprender barrenas fijas y cuchillas circulares. Ejemplos de barrenas fijas son las conocidas en técnica de perforación bajo las denominaciones de "barrenas PDC" (o " Polycrystalline Diamond Compact" en la literatura anglosajona) , TSD (o " Thermally stable Synthetic Diamond" en la literatura anglosajona) e "impregnadas". El empalme de unión lleva la cabeza de corte y comprende un órgano de acoplamiento móvil a una sarta de varillaje de perforación. El órgano de acoplamiento ventajosamente se estandariza, por ejemplo, conforme a la norma API { American Petroleum Ins ti tute) , aunque esto no es indispensable para la definición de la invención. La sarta de varillaje de perforación sirve de conexión mecánica entre la barrena de perforación, situada en el fondo del pozo, y un motor. Este último puede ser un motor de fondo o un motor situado en la superficie. La sarta de varillaje de perforación normalmente se forma de un ensamblaje de varillas. Las varillas normalmente se ensamblan unas después de otras, a medida que la barrena de perforación avanza en el pozo durante la perforación. Puede ser vertical, oblicua, horizontal, curva o puede presentar cualquier perfil adaptado a aquél del pozo de perforación que va a perforarse. Para unir las varillas juntas, se proveen de órganos de acoplamiento que generalmente son estandarizados. Estos órganos de acoplamiento comprenden habitualmente virolas roscadas, ajustadas en las virolas taladradas correspondientes. De manera ventajosa, son conforme a la norma API {American Petroleum Ins ti tute) . El equipo de medición se utiliza para registrar y medir parámetros de perforación, tales como la velocidad instantánea de rotación de la barrena de perforación y sus variaciones de velocidad en el curso del tiempo, la posición de la barrena de perforación en el pozo, las fuerzas mecánicas a las que está sometida en el pozo, particularmente la magnitud y la dirección de las fuerzas axiales y laterales al contacto con la pared del pozo, la conductibilidad eléctrica de los lodos de perforación (esta lista es ejemplar pero no exhaustiva) . El equipo de medición no es decisivo con respecto a la definición de la invención y particularmente puede comprender acelerómetros, magnetómetros, termómetros, manómetros, electrodos de medición de resistencia eléctrica, medidores de deformación mecánica o cualquier otro instrumento de medición de magnitudes físicas o químicas comúnmente utilizados en los equipos de mediciones de las instalaciones de perforación o de extracción de muestras de pozos. Las informaciones complementarias con referencia al equipo de medición utilizable en el dispositivo según la invención son particularmente accesibles en los documentos BE-1007274 y EP-0377235. El equipo de medición puede comprender un dispositivo de registro autónomo. Como una variante, puede estar conectado a un dispositivo de registro y de análisis situado en la superficie. Por definición, para el propósito de la presente invención, la expresión "equipo de medición" incluye el circuito de alimentación eléctrica de las galgas de medición del citado equipo de medición. Esta alimentación eléctrica puede comprender una o varias pilas eléctricas o uno o varios acumuladores eléctricos, así como componentes electrónicos normalmente necesarios para el funcionamiento de las galgas de medición. Según la invención, el equipo de medición se aloja en al menos una cámara dispuesta en un manguito y el mismo está diseñado para ser interpuesto entre dos varillas de la sarta de varillaje de perforación o entre la barrena de perforación y una varilla de la sarta de varillaje de perforación. El manguito es una pieza mecánica de unión, que está diseñada para asegurar la unión mecánica entre dos varillas de la sarta de varillaje de perforación o entre una varilla de la sarta de varillaje de perforación y la barrena de perforación. En consecuencia, está equipado con un órgano de acoplamiento a la sarta de varillaje de perforación. Más adelante se comunicarán detalles referidos a este órgano de acoplamiento. El manguito puede tener cualquier forma compatible con su inserción en la sarta de varillaje de perforación o entre ésta y la barrena de perforación. Sus dimensiones evidentemente deben ser compatibles con su pasaje en el pozo, sin oponerse a la perforación y el avance de la barrena de perforación en el pozo. De preferencia es cilindrico y de preferencia perforado con un conducto axial para la circulación de un fluido de perforación, particularmente un lodo de perforación. La cámara dispuesta en el manguito debe tener dimensiones suficientes para recibir el equipo de medición. Puede tratarse de una cámara única o de dos o más cámaras. El manguito y la o las cámaras ventajosamente están conformados de manera que evitan la formación de un desequilibrio cuando el manguito, cargado con el equipo de medición-, se incorpora en la sarta de varillaje de perforación. La (o cada) cámara en el manguito desemboca normalmente en la periferia del manguito para permitir alojar allí el equipo de medición. La (o cada) cámara puede cerrarse por cualquier medio apropiado, capaz de realizar una obturación hermética y de resistir a la presión de los lodos de perforación. Este medio puede ser inamovible y comprender un panel soldado o pegado sobre el manguito. Se prefiere, según la invención, un medio de cierre móvil. En una modalidad ventajosa del dispositivo según la invención, el manguito es cilindrico y la cámara está formada en una garganta que está dispuesta en la periferia del manguito cilindrico. En el caso de una cámara única, la garganta es de preferencia anular. En el caso en el que el manguito comprenda varias cámaras, estas ventajosamente pueden estar formadas en las gargantas que están repartidas de manera uniforme en la periferia del manguito. En la modalidad ventajosa que acaba de ser descrita, la obturación de la o de las gargantas puede realizarse por cualquier medio conocido adecuado. Según la invención, se prefiere utilizar una funda dispuesta alrededor del manguito. En esta modalidad ventajosa de la invención, la funda y su método de fijación al magüito deben estar diseñadas para resistir la presión del lodo de perforación. El dispositivo según la invención, conforme a la modalidad descrita en lo anterior, presenta la particularidad interesante de ser compacto y de volumen reducido, como consecuencia de que el conjunto del equipo de medición está alojado en una garganta única o en un número limitado de gargantas, en la periferia del manguito. Esta compacidad permite disponer el dispositivo en la proximidad inmediata de la barrena de perforación, idealmente entre la misma y un motor de fondo. En una modalidad particular del dispositivo según la invención, los componentes del equipo de medición están superpuestos en la garganta, en una dirección transversal con relación al eje de simetría del manguito. Más generalmente, en esta modalidad particular de la invención, el equipo de medición comprende al menos dos componentes que están superpuestos en la o en cada garganta. En la presente especificación, el término "superpuesto" se considera en una dirección radial del magüito y de la garganta. Entre los dos componentes superpuestos, el que se encuentra más distanciado del eje de rotación del magüito, está, por definición, por encima del otro componente. En una modalidad preferida de la invención, los dos componentes del equipo de medición comprenden ventajosamente al menos un instrumento de medición de fuerza mecánica, que está dispuesto en el fondo de la garganta y un circuito electrónico colocado sobre el medidor de deformación. En esta modalidad preferida de la invención, el instrumento de medición de fuerza mecánica es un instrumento de medición diseñado para medir una tensión mecánica generada por un esfuerzo de tracción, de compresión, de flexión o de torsión al cual el manguito queda sometido durante su utilización normal en una instalación de perforación o de extracción de muestras. Tales galgas de medición son bien conocidas en la técnica. Consecuentemente, por una cuestión de simplicidad, la expresión "medidor de deformación" será utilizada para designar un instrumento de medición de una fuerza mecánica. En la modalidad preferida que acaba de ser descrita, es ventajoso alojar el medidor de deformación en un canalón dispuesta en el fondo de la garganta. La garganta y el canalón son preferentemente anulares. En la modalidad preferida que acaba de ser descrita, es ventajoso que el componente dispuesto sobre el medidor de deformación comprenda un generador eléctrico, además del circuito electrónico. En esta variante de la invención, el generador eléctrico puede por ejemplo comprender un conjunto de pilas que están encerradas en un estuche móvil. Las pilas pueden ser montadas en forma móvil en el estuche o embutidas en un bloc de resina. En una variante especialmente recomendada de la modalidad preferida descrita en lo anterior, el circuito electrónico es colocado sobre un caballete que se monta sobre el medidor de deformación. Esta variante de la invención facilita la construcción del dispositivo y la colocación óptima del equipo de medición en la garganta. En el dispositivo según la invención, es necesario tener cuidado de asegurarse que la disposición de los diferentes componentes del equipo de medición en el magüito y su fijación no perjudiquen la precisión de las medidas efectuadas por el medidor de deformación. Para este propósito, cuando se utiliza un caballete para soportar el circuito electrónico, según expuesto precedentemente, se recomienda que la fijación del caballete al manguito esté diseñada para no trabar una deformación libre del manguito bajo el efecto de una tracción axial y/o de una compresión axial y/o de una flexión y/o de una torsión. Como una variante, se puede obtener un resultado similar utilizando una materia de baja rigidez para el caballete. En el dispositivo según la invención, el equipo de medición puede ventajosamente comprender, además del medidor de deformación, galgas de medición adicionales, seleccionadas entre los acelerómetros, los magnetómetros, los termómetros, los manómetros y los electrodos de medición de resistencia eléctrica .

Como se expone en lo anterior, el manguito está diseñado para ser insertado, ya sea entre dos varillas de la sarta de varillaje de perforación y asegurar su unión, o bien entre una varilla y la barrena de perforación y asegurar entonces su unión. El manguito, por consiguiente, está equipado con órganos de acoplamiento diseñados para realizar estas uniones. Estos órganos de acoplamiento ventajosamente pueden ser del tipo de los descritos en lo anterior para el ensamblaje de las varillas de la sarta de varillaje de perforación y comprende un extremo roscado y un extremo taladrado. Ventajosamente son estandarizados, por ejemplo conforme a la norma API { Ameri can Petroleum Insti tute) . En esta modalidad de la invención, el extremo roscado del manguito está destinado a ser ensamblado en un extremo taladrado correspondiente de una varilla de la sarta de varillaje de perforación y su extremo taladrado está destinado a ser ensamblado sobre el extremo roscado correspondiente de otra varilla de la sarta de varillaje de perforación o sobre el extremo roscado de un empalme de unión de la barrena de perforación. En esta modalidad de la invención, el manguito (y el equipo de medición que contiene) puede estar dispuesto como se requiera en cualquier punto a lo largo de la sarta de varillaje de perforación. Se tiene interés en disponerlo en la cercanía inmediata de la barrena de perforación, para evitar que las mediciones efectuadas por el equipo de medición sean alteradas por cualquier deformación local de la sarta de varillaje de perforación. Esta modalidad de la invención, sin embargo, presenta la particularidad ventajosa que permite insertar en cualquier momento un equipo de medición adicional en la sarta de varillaje de perforación, por ejemplo, para realizar mediciones complementarias o para paliar una deficiencia ocasional de un equipo de medición situado en el fondo del pozo en curso de perforación. Gracias a su muy bajo volumen, el dispositivo según la invención permite en lo sucesivo disponer de un equipo de medición en la proximidad inmediata de la cabeza de corte de la barrena de perforación y de la cara de corte, idealmente entre la barrena de perforación y un motor de fondo o cualquier otro dispositivo de perforación que permite una desviación, tal como los sistemas recientes de desviación en perforación rotatoria ( "Rotary Steering System " en la literatura anglosajona) . El dispositivo según la invención constituye' una pieza estándar para la inserción de equipos de medición como se requiera en instalaciones de perforación de pozos, en cualquier lugar apropiado en la proximidad inmediata de la barrena de perforación o en la sarta de varillaje de perforación. Puede montarse como ejemplar único o en varios ejemplares en la sarta de varillaje de perforación y por otra parte puede ser recuperado, con su equipo de medición, para ser utilizado posteriormente en otra instalación de perforación. En una modalidad particularmente ventajosa del dispositivo según la invención, el manguito está diseñado para ser fijado directamente y de manera móvil a la cabeza de corte de la barrena de perforación. En esta modalidad de la invención, el manguito constituye el empalme de unión de la barrena de perforación a la sarta de varillaje de perforación. Uno de los extremos del manguito comprende un órgano de fijación móvil a la cabeza de corte de la barrena de perforación y su otro extremo comprende un órgano de acoplamiento usual a una sarta de varillaje de perforación. El órgano de fijación a la cabeza de corte debe diseñarse para asegurar una conexión rígida. Para este efecto, el manguito ventajosamente puede empernarse en la cabeza de corte. El órgano de acoplamiento a la sarta de varillaje de perforación comprende normalmente, de manera usual, una virola roscada, destinada a atornillarse a una virola taladrada correspondiente de una varilla de la sarta de varillaje de perforación. Ventajosamente está estandarizada, por ejemplo, conforme a la norma API {Ameri can Petroleum Insti tute) . En la modalidad que acaba de ser descrita, la utilización de bulones o de tornillos para fijar el manguito sobre la cabeza de corte presenta la ventaja de facilitar las operaciones de montaje y de desmontaje, que no requieren una barrena especial y en consecuencia pueden realizarse directamente sobre el lugar de explotación. En comparación, un ensamblaje en el que el manguito se atornille sobre la cabeza de corte implicaría pares de ajuste importantes, que requieren máquinas especializadas. La modalidad que acaba de ser descrita presenta la ventaja de que el equipo de medición está situado en la barrena de perforación, en la cercanía inmediata de la cabeza de corte y del frente de perforación del pozo. Se provoca, siendo el resto de las cosas iguales por otra parte, una fiabilidad óptima de las mediciones efectuadas, que las mismas no son alteradas por deformaciones locales experimentadas por la sarta de varillaje de perforación. En la modalidad particularmente ventajosa que acaba de ser descrita, el manguito del dispositivo según la invención forma parte integrante de la barrena de perforación. En consecuencia, la invención se refiere también a una barrena de perforación que comprende, de manera clásica, una cabeza de corte y un empalme roscado para su unión a una sarta de varillaje de perforación, en la que el empalme roscado es un manguito conforme la invención. La invención también se refiere a una instalación para la perforación y/o la extracción de muestras, que comprende una barrena de perforación y una sarta de varillaje de perforación, que la instalación se caracteriza porque incorpora un dispositivo conforme a la invención. En la instalación según la invención, el dispositivo puede estar dispuesto entre dos varillas de la sarta de varillaje de perforación o entre una varilla y un empalme de unión de una cabeza de corte de la barrena de perforación. Si bien esto no es obligatorio para la realización de la invención, se prefiere que el dispositivo esté dispuesto en la cercanía inmediata de la barrena de perforación. En una modalidad preferida de la instalación según la invención, la barrena de perforación que la equipa es una barrena de perforación conforme a la invención, en la que el dispositivo constituye el empalme de unión de la cabeza de corte a la sarta de varillaje de perforación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Las particularidades y detalles de la invención aparecerán en el curso de la siguiente descripción de las figuras anexas, que representan algunas modalidades particulares de la invención. La Figura 1 muestra una modalidad particular del dispositivo según la invención, en sección axial; La Figura 2 es un corte según el plano II-II de la Figura 1; La Figura 3 es un corte según el plano III-III de la Figura 1; La Figura 4 muestra el dispositivo de las Figuras 1 a 3, en el sentido de la flecha IV de la Figura 3; La Figura 5 es una vista en elevación del dispositivo de las Figuras 1 a 4; La Figura 6 muestra una modalidad de la barrena de perforación según la invención, en sección longitudinal axial; y La Figura 7 es un corte según el plano VII-VII de la Figura 6. En las figuras, los mismos números de referencia designan los mismos elementos.

Descripción detallada de las modalidades particulares El dispositivo conforme a la invención, representado en las Figuras 1 a 5 comprende un manguito 1 particularmente de revolución alrededor de un eje rectilíneo X. Un extremo 2 del manguito 1 es frustrocónico y roscado y el otro extremo 3 presenta una abertura frustrocónica taladrada 4. El extremo roscado 2 está dispuesto para ser ajustado en una abertura taladrada correspondiente de una varilla (no representada) de una sarta de varillaje de perforación de una instalación de perforación o de extracción de muestras. La abertura taladrada 4 está dispuesta para atornillarse en un extremo roscado correspondiente de otra varilla de la sarta de varillaje de perforación o en el extremo roscado del empalme de unión de una barrena de perforación (no representada) . Las virolas roscadas 2 y taladradas 4 son conformes a la norma API (American Petroleum Insti tute) . Entre sus extremos 2 y 3, el manguito presenta una garganta anular 5, que forma una cámara que puede obturarse por medio de una funda cilindrica 6. Un canalón anular 24 es dispuesta en el fondo de la garganta 5. La garganta anular 5 contiene un equipo de medición designado, en su conjunto, por la notación de referencia 7. El equipo de medición 7 comprende medidores de deformación (no representados) que están dispuestos en el canalón 24, alrededor del centro axial cilindrico 9 del manguito. Idealmente, dos o tres medidores de deformación están dispuestos en el canalón 24, en posiciones ortogonales, Los medidores de deformación son conectados, por medio de conectores eléctricos, a un circuito electrónico 25 (circuito impreso) que está colocado en un caballete 8 fijado a un centro axial 9 del manguito 1 por medio de tornillos 22. El caballete 8 es de aluminio, de forma tal que su rigidez sea suficientemente blanda para que no trabe una deformación libre del manguito 1 en el curso de una operación normal de perforación o de extracción de muestras. La alimentación eléctrica del circuito electrónico 25 se encuentra asegurada por un conjunto de pilas 10. Éstas se alojan en un estuche anular 26, que es insertado en la garganta anular 5, en la prolongación del caballete 8. Una serie de tornillos 28 sirve para fijar el estuche anular 26 en el centro axial 9 del manguito (Figura 2). El equipo de medición 7 comprende además galgas de medición adicionales (no representadas) dispuestas sobre el caballete 8 o en la garganta 5, así como tarjetas electrónicas satélites 27, dispuestas en la garganta 5. Las galgas de medición adicionales están diseñadas para registrar parámetros de funcionamiento de una operación de perforación o de extracción de muestras y pueden por ejemplo comprender, de manera usual, un acelerómetro, un magnetómetro, un termómetro, un manómetro y un electrodo de medición de resistencia eléctrica (lista no exhaustiva) . Los circuitos electrónicos 25 y 27 sirven para el registro y el tratamiento de las magnitudes físicas y, de ser necesario, cantidades químicas medidas por los medidores de deformación mecánica (situados en el canalón 24) y las galgas de medición adicionales. Pueden asimismo comprender un órgano de regulación (no representado) para el arranque o la puesta en guarda automática de los instrumentos. Este órgano de regulación, bien conocido en la técnica, comprende normalmente un reloj y un detector de movimiento de la barrena de perforación, que está programado para registrar el estado de movimiento o de constricción de la barrena de perforación a intervalos de tiempo predefinidos (por ejemplo su velocidad de rotación o un par) y poner los instrumentos en estado de guarda mientras la barrena de perforación se encuentra en reposo o accionarlos si la barrena de perforación está en movimiento o bajo esfuerzos. La funda 6 es de acero de alta resistencia, de manera de poder resistir a la presión del lodo de la perforación durante una operación normal de perforación o de extracción de muestras. Se fija al cuerpo del manguito 1 por medio de tornillos 13. Juntas tóricas 14 aseguran la hermeticidad de la cámara 5. La fijación de la funda 6 por medio de los tornillos 13 es diseñada con el fin de conferir a la funda un grado de libertad suficiente para que no trabe una deformación libre del manguito 1 en el curso de una operación normal de perforación o de extracción de muestras. Un obturador hermético y móvil 12 da acceso al circuito electrónico 25 en la garganta anular 5. El centro interno 9 está perforado con un conducto axial 11 que se prolonga en los extremos o virolas 2 y 3 del manguito 1. Cuando el manguito 1 está montado en una sarta de varillaje de perforación de una instalación de perforación o de extracción de muestras, su conducto axial 11 se dispone en la prolongación de conductos correspondientes de la sarta de varillaje de perforación y sirve entonces para la circulación de un fluido de perforación o de extracción de muestras. El manguito 1 está destinado a insertarse entre dos varillas de la sarta de varillaje de perforación de una instalación de perforación o de extracción de muestras o entre la barrena de perforación y la primera varilla de la sarta de varillaje de perforación. Para este efecto, se atornilla la virola roscada 2 del manguito en una virola taladrada correspondiente de una varilla de la sarta de varillaje de perforación y se atornilla su virola taladrada 3 sobre la virola roscada de la barrena de perforación o de otra varilla de la sarta de varillaje de perforación.

La barrena de perforación según la invención, representada en las Figuras 6 y 7 comprende una cabeza de corte provista de hojas longitudinales 16 que llevan barrenas cortantes 17. Las cabezas de corte de este tipo son bien conocidas en las técnicas de perforación de pozos de petróleo. La cabeza de corte 15 se fija a un empalme de unión 18, por medio de una corona de tornillo 19, que atraviesa una brida anular 20 del empalme 18. Un ensamblaje de ranuras y nervaduras 21 refuerza la fijación de la cabeza de corte 15 al empalme 18 y una unión frustrocónica 23 refuerza la resistencia del ensamblaje a la flexión. El empalme de unión 18 está provisto, en su extremo posterior, de una virola frustrocónica roscada 2, destinada a insertarse y atornillarse en una virola taladrada correspondiente de una varilla de una sarta de varillaje de perforación. El empalme de unión 18 es de concepción similar al manguito 1 descrito en las Figuras 1 a 3 y comprende como éste, una cámara anular 5, obturada herméticamente por una funda 6 y destinada a contener un equipo 7-10 para la medición de parámetros de funcionamiento de una operación de perforación o de extracción de muestras. En lo que se refiere a este equipo de medición 7, se puede repetir lo que se ha dicho en lo anterior para el equipo de medición 7 del dispositivo de las Figuras 1 a 5.

Claims (25)

1. REIVINDICACIONES 1. Dispositivo que comprende un equipo de medición de parámetros de una operación de perforación o de extracción de muestras por medio de una barrena de perforación fijada al extremo de una sarta de varillaje de perforación, caracterizado porque el equipo de medición está alojado en al menos una cámara dispuesta en un manguito que está diseñado para ser interpuesto entre dos varillas de la sarta de varillaje de perforación o entre la barrena de perforación y una varilla de la sarta de varillaje de perforación.
2. 2. Dispositivo según la reivindicación 1, caracterizado porque el manguito es cilindrico y la cámara comprende una garganta que está dispuesta en la periferia del manguito .
3. 3. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque la garganta es anular.
4. 4. Dispositivo según la reivindicación 2, caracterizado porque, en el caso en el que el manguito comprende al menos dos cámaras, las mismas comprenden dos gargantas que están dispuestas de manera uniforme en la periferia del manguito.
5. 5. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 4, caracterizado porque el manguito está colocado en una funda que obtura la o cada garganta.
6. 6. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado porque el equipo de medición comprende al menos dos componentes que están superpuestos en la o cada garganta.
7. 7. Dispositivo según la reivindicación 6, caracterizado porque ambos componentes comprenden al menos un medidor de deformación, que está dispuesto en el fondo de la garganta y un circuito electrónico que está colocado sobre el medidor de deformación.
8. 8. Dispositivo según la reivindicación 7, caracterizado porque el medidor de deformación se encuentra alojado en un canalón dispuesto en el fondo de la garganta.
9. 9. Dispositivo según la reivindicación 8, caracterizado porque en el caso en que la garganta sea anular, el canalón es anular.
10. 10. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 9, caracterizado porque el componente que está dispuesto arriba del medidor de deformación comprende un generador eléctrico.
11. 11. Dispositivo según la reivindicación 10, caracterizado porque el generador eléctrico comprende un conjunto de pilas alojadas en un estuche móvil.
12. 12. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 11, caracterizado porque el circuito electrónico está colocado sobre un caballete que se monta sobre el medidor de deformación.
13. 13. Dispositivo según la reivindicación 12, caracterizado porque la fijación del caballete al manguito está diseñada para permitir una deformación libre del magüito, bajo el efecto de una tracción axial y/o de una compresión axial y/o de una flexión y/o de una torsión.
14. 14. Dispositivo según la reivindicación 12 o 13, caracterizado porque el caballete es de una materia de baja rigidez.
15. 15. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 6 a 14, caracterizado porque en el caso en que el manguito se encaja en una funda que obtura la o cada garganta, la fijación de dicha funda al manguito está diseñada para permitir una deformación libre del manguito, bajo el efecto de una tracción axial y/o de una compresión axial y/o de una flexión y/o de una torsión.
16. 16. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 15, caracterizado porque el equipo de medición comprende, además del medidor de deformación, galgas de medición adicionales seleccionadas entre los acelerómetros, los magnetómetros, los termómetros, los manómetros y los electrodos de medición de resistencia.
17. 17. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 7 a 16, caracterizado porque el circuito electrónico comprende un órgano de regulación para el arranque o la puesta en guarda automática del equipo de medición.
18. 18. Dispositivo según la reivindicación 17, caracterizado porque el órgano de regulación comprende un reloj y un detector de movimiento de la barrena de perforación, que está programado para registrar el estado de movimiento o de constricción de la barrena de perforación a intervalos de tiempo predefinidos y poner el equipo de medición en estado de guarda mientras la barrena de perforación está en reposo o accionarlo si la barrena de perforación se encuentra en movimiento o bajo esfuerzos.
19. 19. Dispositivo según la reivindicación 15, caracterizado porque el estado de movimiento o de constricción precitado comprende la velocidad de rotación de la barrena de perforación y/o un par.
20. 20. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 al 19, caracterizado porque el manguito está diseñado para ser fijado de manera móvil en una cabeza de corte de la barrena de perforación.
21. 21. Dispositivo según la reivindicación 20, caracterizado porque el manguito comprende una extremidad roscada para su fijación a una varilla de una sarta de varillaje de perforación y está fijado con bulones a la cabeza de corte en su otra extremidad.
22. 22. Dispositivo según una cualquiera de las reivindicaciones 1 al 19, caracterizado porque el manguito comprende una extremidad roscada para su fijación a una varilla de una sarta de varillaje de perforación y una extremidad taladrada para su fijación a otra varilla de la sarta de varillaje de perforación o a un empalme de unión de la barrena de perforación.
23. 23. Barrena de perforación que comprende una cabeza de corte fijada a un empalme roscado para su unión a una sarta de varillaje de perforación, caracterizado porque el empalme comprende un manguito conforme a la reivindicación 20 o 21.
24. 24. Instalación para la perforación y/o la extracción de muestras que comprende una barrena de perforación y una sarta de varillaje de perforación, caracterizada porque incorpora un dispositivo conforme a la reivindicación 22.
25. 25. Instalación para la perforación y/o la extracción de muestras que comprende una barrena de perforación y una sarta de varillaje de perforación, caracterizada porque la barrena de perforación es conforme a la reivindicación 23.