MX2007016418A - Sistema y metodo para limpieza de restos metalicos. - Google Patents

Abstract

Se describe un sistema y un metodo de limpieza para la eliminacion de restos metalicos de un flujo de fluido tal como un flujo de cieno de perforacion, utiliza una o mas unidades magneticas colocadas en la trayectoria del fluido para recolectar particulas metalicas metal del flujo. La unidad magnetica tiene un nucleo magnetica desprendible colocado en un mango no magnetico. Cuando el nucleo se retira del mango las particulas metalicas atraidas caen del mango por gravedad para facilitar su recoleccion y desecho. Se coloca un desviador de fluido corriente arriba de cada unidad magnetica protegiendo la unidad magnetica del impacto directo por su parte del flujo fuerte. Se permite que las unidades magneticas giren de lado a lado y ajusten su posicion en el flujo.

Description

SISTEMA Y MÉTODO PARA LIMPIEZA DE RESTOS METÁLICOS DESCRIPCIÓN Antecedentes de la invención La presente invención se refiere a un sistema y a un método para el retiro de restos metálicos de una trayectoria normal de un flujo de fluido, tal como el flujo de fluido recirculado generado durante operaciones de barrenado/terminado. La operación de barrenado o terminado produce restos metálicos generados en el barreno de pozo. Los restos se suspenden en el fluido de perforación altamente viscoso o en otro fluido recirculado y deben removerse periódicamente del barreno de pozo para mejorar la producción del pozo y evitar daño al equipo que funciona dentro del barreno de pozo, tal como bombas y similares. El fluido de perforación lleva con él piezas de virutas metálicas que son particularmente peligrosas para la operación del equipo durante las operaciones de terminación y producción. Convencionalmente, el fluido de perforación se bombea a la superficie, se limpia y se recircula de nuevo al interior del barreno de pozo. Con frecuencia se utilizan cribadoras vibratorias y equipo similar para retirar pedazos de formación, piezas metálicas y otros objetos similares. El fluido de perforación entonces se entrega a un hoyo de cieno de perforación, que fluye a lo largo de una fosa, que puede ser de 30.48 m (100 pies) de largo. El hoyo de cieno de perforación permite que las partículas más pequeñas se coloquen en el fondo, mientras que el fluido de perforación, ahora relativamente libre de viruta, se bombea de nuevo al piso de la perforadora por medio de bombas. Para solucionar el problema de los restos metálicos, la técnica convencional utiliza varios imanes en la fosa para interceptar el flujo de fluido a través de la fosa y capturar tantos objetos metálicos como sea posible. Sin embargo, es dificil de retener el conjunto de imanes en el flujo de fluido viscoso y el metal recolectado en los imanes es dificil de retirar. La actual invención incluye la eliminación de las desventajas asociadas al estado de la técnica y la aportación de un sistema de limpieza de restos metálicos, herramienta y método que se pueden utilizar para el retiro de restos metálicos del cieno de perforación y de otros fluidos de recirculación similares.

Sumario de la invención Es, por lo tanto, un objeto de la actual invención el proporcionar un sistema de limpieza de restos metálicos que permita la captura de restos metálicos en los fluidos de circulación antes de que los fluidos recirculados se regresen a un barreno de pozo. Es otro objeto de la actual invención el proporcionar un método para la limpieza de restos metálicos capturando restos metálicos en el flujo de flujo de recirculación. Éstos y otros objetos de la actual invención se alcanzan mediante un sistema para retirar los restos metálicos de un flujo de fluido, que comprende por lo menos una unidad magnética que comprende una camisa o mango hueca (o) y un núcleo magnético desprendible colocado en la camisa. La unidad magnética se coloca en la trayectoria normal del flujo de fluido, de manera tal que el fluido entre en contacto con la camisa y los restos metálicos se asienten en el exterior de la camisa. Una vez que el operador detecta suficiente acumulación de partículas metálicas en la camisa, el operador retira la unidad magnética de la trayectoria del fluido y quita el núcleo magnético. Los restos metálicos caen por gravedad de la camisa no magnética y se pueden recolectar para su disposición. La unidad magnética se puede entonces colocar de nuevo en la trayectoria del flujo de fluido para recolección adicional de restos metálicos.

Breve descripción de los dibujos A continuación se hará referencia a los dibujos anexos, en los cuales partes similares se señalan con números similares. La figura 1 es una vista esquemática que ilustra la circulación del fluido desde y hacia un barreno de pozo. La figura ÍA es una vista esquemática en detalle de una linea de fluido recirculada que muestra una pluralidad de desviadores de fluido colocados en ella. La figura 2 es una vista en explosión de la unidad magnética de limpieza del acuerdo a la actual invención. La figura 3 es una vista en detalle que muestra un núcleo magnético colocado en la camisa no magnética. La figura 4 es una vista superior de la camisa hueca sin el núcleo magnético. La figura 5 es una vista en detalle que ilustra la posición de un miembro desviador de fluido y de una flecha de pivote asegurados a una placa base. La figura 6 es una vista lateral que ilustra miembro desviador de fluido y la unidad magnética de la actual invención, sin la manija. La figura 7 es una vista esquemática que ilustra la posición del miembro desviador de fluido con relación a la unidad magnética de manera tal que se forme un área de trampa entre ellos. La figura 8 es una vista lateral esquemática que ilustra la posición de la pluralidad de unidad magnética y miembro desviador de fluido en una fosa de retorno de fluido. La figura 9 es una vista superior esquemática que ilustra el sistema de limpieza de la actual invención que utiliza una pluralidad de unidades de herramienta magnéticas colocadas dentro de una fosa de retorno de fluido. La figura 10 es una vista esquemática que ilustra la colocación de las unidades de herramienta magnéticas usando una opción de colocación diferente de las unidades magnéticas en la placa base. La figura 11 es una vista esquemática que ilustra aún otra variación en la colocación de unidades magnéticas. La figura 12 es una vista esquemática que ilustra una variación adicional en la colocación de la unidad magnética en la fosa de retorno. La figura 13 ilustra una unidad magnética con los restos metálicos colocados sobre la camisa hueca. La figura 14 ilustra la facilidad de retiro de los restos metálicos de la camisa hueca cuando se quita el núcleo magnético.

Descripción detallada de la modalidad preferida Retornando ahora a los dibujos con más detalle, el número 10 señala el sistema de limpieza de restos metálicos de acuerdo con la actual invención. Como se puede observar en la figura 1, el sistema 10 se puede colocar en una o más posiciones en una fosa 12 de retorno de fluido, la cual se extiende entre un dispositivo de limpieza superficial, por ejemplo, una criba vibradora 14 y un área de recolección de fluido de circulación, tal como un hoyo 16 de cieno. El fluido circulante, tal como el cieno de perforación, se entrega a la cribadora vibratoria via un conducto 18 proveniente de un barreno de pozo (no mostrado) . La criba vibradora 14 típicamente comprende un tamiz a través del cual los pedazos de formación, las virutas metálicas y similares caen por gravedad en un envase colocado debajo del tamiz. El cieno de perforación u otro fluido recirculado, ahora libre de piezas relativamente grandes de viruta, se permite que fluya a la fosa 12 de retorno de fluido que está ligeramente inclinada para permitir que el fluido fluya al hoyo 16 de cieno donde restos más pesados se asientan en el fondo, mientras que el fluido más ligero que circula se bombea por medio de una o más bombas 20 en una linea de retorno 22 para la entrega al piso de la perforadora (no mostrado) . El sistema 10 de limpieza de la actual invención se coloca en la trayectoria normal del flujo de fluido, tal como la linea de fluido de recirculación mostrada esquemáticamente en la figura ÍA. El fluido recirculado 24 fluye a lo largo del fondo 26 de la fosa de retorno 12. Cada sistema 10 comprende una pluralidad de unidades magnéticas 30, proporcionado cada una un miembro desviador 32 de fluido correspondiente, que se coloca corriente arriba de la unidad magnética 30. El miembro desviador 32 de flujo de fluido comprende un cuerpo sólido vertical 34, que tiene dimensiones exteriores preferiblemente por lo menos un poco mayores que las dimensiones exteriores de la unidad magnética 30. El miembro desviador 30 tiene una sección transversal generalmente en forma de V y se muestra como comprendiendo un par de porciones angulares 36 y 38 aseguradas. Las porciones 36 y 38 se pueden conectar en conjunto en un ángulo agudo, en un ángulo recto o en un ángulo obtuso, dependiendo del diseño particular seleccionado por el usuario. El miembro desviador vuelve a dirigir el flujo de fluido e impide un impacto directo del liquido sobre la unidad magnética protegida 30. El patrón del flujo de fluido se muestra por las flechas 31 en los dibujos. Como resultado de la colocación de los miembros desviadores 32 de fluido en la trayectoria directa del flujo de fluido, la velocidad del flujo se reduce y se crea una pluralidad de áreas turbulentas en los bordes de las porciones desviadoras 36 y 38. Al mismo tiempo, se crean áreas de flujo de velocidad reducida entre los lados corriente abajo 40, 42 del miembro desviador 32. El desviador 32 vuelve a dirigir el movimiento de fluido y también crea un efecto "Eddy". Esto impide el lavado de los restos capturados en la unidad magnética 30 bajo la gran fuerza del flujo del fluido. Además el desviador 32 de fluido crea una pluralidad de áreas 44 de trampa que permiten que se retire adicionalmente restos del flujo de fluido de perforación a través de la fosa 12. Las herramientas magnéticas 30 se colocan dentro de las zonas menos turbulentas, protegidas parcialmente por los desviadores 32. Cada uno de los montajes de imán 30 comprende un inserto de imán o núcleo 50 configurado para la colocación desprendible dentro de una camisa hueca 52. La camisa 52 se forma de un material no magnético, por ejemplo, acero inoxidable, mientras que el inserto 50 de imán se hace de materiales de tierras raras. El inserto 50 comprende un extremo superior 54 y un extremo inferior 56, cada uno con un recorte que tiene rosca interior 58. Una manija 60 que tiene un vastago 62 con rosca exterior que coincide con la rosca interior 58 en ambos extremos del inserto 50. Si alguna de las de roscas internas 58 se daña, la orientación del inserto 50 puede invertirse y la manija 60 se puede acoplar con cualquier extremo del inserto 50 de imán. Un collar 64 de forma anular se asegura junto a la parte superior de la camisa 52. El collar 64 tiene diámetro mayor que el exterior de la camisa 52, cuyo propósito se explicará detalladamente más abajo. Se une de forma fija una camisa 66 de pivote a la camisa 52 y se extiende en una relación tangencial a la superficie exterior de la camisa 52. La camisa 66 de pivote se adapta para montaje sobre una flecha de pivote vertical 70. Se asegura un tope 72 de pivote cerca de la parte más inferior de la flecha de pivote 70 transversalmente a un eje normal de la flecha de pivote 70. El fondo 74 de la camisa 66 de pivote se apoya sobre el tope 72 de pivote cuando la camisa 66 se encuentra acoplada con la flecha de pivote 70. Cuando está montada en la flecha de pivote 70, la camisa hueca 52, junto con la camisa 66 de pivote, se permite girar alrededor de un eje vertical definido por la flecha 70 en las direcciones mostradas por las flechas 80 en los dibujos. El movimiento giratorio limitado de la camisa 62 permite al campo magnético creado por el inserto 50 de imán abarcar a lo largo una mayor área dentro del flujo de fluido y recolectar más desecho metálico. El núcleo 50 y la camisa 52 se diseñan para hacer oscilar con la corriente de fluido de perforación prevaleciente, permitiendo que los imanes ajusten a una posición cómoda dentro del flujo de fluido para maximizar el proceso de recolección de restos. La flecha de pivote 70 y los desviadores 32 de fluido se unen de forma fija sobre una placa base 90 que soporta uno o más desviadores 32 de fluido y una o más flechas de pivote 70 sobre ella. Las camisas 52, 66 y los insertos 50 de imán se pueden quitar fácilmente de la placa base 90 cuando se necesite durante la operación del presente sistema. En operación, el usuario coloca la placa base 90 con una herramienta magnética de limpieza en la trayectoria de fluido normal del fluido recirculado, tal como por ejemplo la fosa 12. La placa base 90 se apoya sobre el fondo con las unidades magnéticas 30 y los miembros desviadores 32 de fluido extendiéndose hacia arriba, según lo mostrado esquemáticamente en la figura 1. Se permite que el flujo de fluido fluya más allá de la unidad magnética, en la dirección mostrada por las flechas 92 en la figura 9, moviéndose alrededor de los miembros desviadores 32, al tiempo que el núcleo magnético atrae los restos metálicos del flujo de fluido y provoca que se asienten sobre el exterior de la camisa hueca 52 y la camisa 66 de pivote. El operador supervisa la acumulación de partículas metálicas y, una vez que se determina que la cantidad de restos metálicos atraídos se está acercando a un limite critico, el operador desliza la camisa 66 de pivote de la flecha de pivote 70 y retira las camisas 52, 66, junto con el núcleo magnético 50 de la placa base 90. La unidad 30 entonces se coloca en un envase designado esquemáticamente por el número 94 en La figura 14, que es lo bastante grande como para acomodar la unidad 30. El operador entonces quita el núcleo 50 levantándolo por la manija 60. Una vez que se retira el núcleo magnético 52, el campo magnético deja de actuar sobre los restos 96 metálicos y cae por gravedad al fondo del envase 94. El collar 64 de anillo evita que los restos 96 sigan el movimiento del campo magnético generado por el inserto 50 y detiene el movimiento de los restos 96 metálicos más allá de los limites definidos por el anillo 64. Una vez que las camisas 52 y 66 estén libres de restos, las camisas 52, 66 se levantan del envase 94, el inserto magnético 50 se reinserta en la camisa 52 y la unidad esta lista para colocarla de nuevo en la flecha de pivote 70. Los restos 96 se pueden recuperar en el envase y analizar según conveniencia del operador o disponerse de una manera ambientalmente segura. La actual invención proporciona un eficiente y fácil de operar sistema y método para el retiro de restos metálicos. En comparación con métodos convencionales de retiro de restos metálicos, los cuales consumen mucho tiempo y mano de obra, el inserto desprendible de imán permite retirar con seguridad y fácilmente el metal acumulado del exterior de la camisa y reutilizar inmediatamente la unidad sin necesidad de limpieza compleja por el lavado a presión, raspado u otro medios similar que se utilizan actualmente en la industria. Muchos cambios y modificaciones se pueden hacer en el diseño de la actual invención sin separarse de la esencia de la misma. Por lo que se solicita que el alcance de la presente invención este limitado solamente por el alcance de las reivindicaciones anexas.

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para el retiro de restos metálicos de un flujo de fluido, el sistema comprende por lo menos una unidad magnética configurada para colocarse en una trayectoria del fluido, la por lo menos una unidad magnética comprende una camisa hueca y un núcleo magnético desprendible configurados para colocarse en la camisa.

2. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el sistema además comprende por lo menos un miembro desviador de fluido colocado corriente arriba de la por lo menos una unidad magnética, el miembro desviador de fluido modifica el flujo de fluido adyacente a la por lo menos una unidad magnética de herramienta.

3. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el por lo menos un miembro desviador de fluido comprende un cuerpo sólido que se extiende transversalmente hacia un flujo de fluido normal.

4. El sistema de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el cuerpo sólido tiene una sección transversal generalmente en forma de V, el cuerpo tiene dimensiones en sección transversal ligeramente mayores que las dimensiones de la por lo menos una unidad magnética.

5. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque el por lo menos un miembro desviador de fluido se coloca una distancia desde la por lo menos una unidad magnética, de manera que se cree un área de trampa para los restos metálicos entre el por lo menos un miembro desviador de fluido y la por lo menos una unidad magnética.

6. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se adapta al menos una unidad magnética para movimiento giratorio alrededor de un eje vertical.

7. El sistema de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la por lo menos una unidad magnética además comprende una flecha vertical y una camisa de pivote desmontable, la cual se puede montar de forma giratoria sobre la flecha, la camisa de pivote se une a la camisa hueca.

8. El sistema de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque además comprende una placa base y donde el miembro desviador de fluido y la flecha vertical se aseguran a la base.

9. El sistema de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la flecha vertical porta un tope de mango de pivote transversal para permitir que un fondo de la camisa de pivote descanse sobre el tope arriba de la placa base.

10. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el núcleo magnético comprende una manija asegurada de forma desmontable a un extremo del núcleo magnético para facilitar el retiro del núcleo magnético de la camisa cuando se requiera.

11. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la camisa hueca se proporciona con medios para impedir un movimiento ascendente de los restos metálicos asentados sobre la camisa hueca cuando el núcleo magnético se retira de la camisa hueca.

12. El sistema de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los medios para impedir el movimiento ascendente de los restos metálicos comprenden un miembro de forma anular asegurado en un extremo superior de la camisa hueca, las dimensiones exteriores del miembro de forma anular son ligeramente mayores que las dimensiones exteriores de la camisa hueca.

13. El sistema de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el núcleo magnético se proporciona con un recorte roscado internamente en cada uno de sus extremos.

14. El sistema de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el núcleo magnético se proporciona con una manija desmontable configurada para acoplamiento por rosca con un extremo seleccionado del núcleo magnético.

15. Un sistema de limpieza para el retiro de restos metálicos de un fluido de recirculación de un barreno de pozo, el sistema comprende: una placa base; una pluralidad de unidades magnéticas configuradas para colocarse en una trayectoria de fluido de recirculación, cada una de las unidades magnéticas comprende una camisa hueca no magnética y un núcleo magnético desprendible configurado para colocarse en la camisa; y un miembro desviador de fluido colocado corriente arriba de cada una de las unidades magnéticas para desviar el impacto directo del liquido fluido de recirculación sobre una unidad magnética respectiva.

16. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque cada uno de los miembros desviadores de fluido comprende un cuerpo sólido generalmente en forma de V que se extiende transversalmente respecto a un flujo de fluido normal del fluido de recirculación, el miembro desviador de fluido crea un área de trampa de restos metálicos entre el miembro desviador de fluido y la unidad magnética respectiva.

17. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque cada una de las unidades magnéticas además comprende una flecha vertical y una camisa de pivote que se pueden montar giratoriamente y de forma desprendible a la camisa hueca y al eje vertical estando aseguradas de forma fija en la placa base.

18. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la camisa hueca porta un miembro de forma anular de diámetro agrandado asegurado en uno de sus extremos superiores, el miembro de forma anular impide un movimiento ascendente de los restos metálicos colocados sobre la camisa hueca cuando el núcleo magnético se retira de la camisa hueca.

19. El sistema de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque el núcleo magnético se proporciona una manija que se acopla de forma desprendible con un extremo del núcleo magnético para facilitar el retiro del núcleo de la camisa hueca.

20. Un método para eliminar restos metálicos de un flujo de fluido, el método comprende: proporcionar por lo menos una unidad magnética que comprende una camisa hueca no magnética y un núcleo magnético que se puede colocar de forma desprendible en la camisa hueca; colocar la por lo menos una unidad magnética en una trayectoria normal del flujo de fluido; permitir que el liquido entre en contacto con la camisa y hueca y asiente en el exterior de la camisa hueca bajo la fuerza magnética generada por el núcleo magnético; quitar la por lo menos una unidad magnética de la trayectoria del flujo de fluido cuando se detecte la acumulación de restos metálicos en la camisa hueca; y quitar el núcleo magnético de la camisa hueca y permitir que los restos metálicos caigan por gravedad del exterior de la camisa hueca.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque además comprende los pasos de proporcionar una flecha de pivote y una camisa de pivote unida a la camisa hueca y colocar la camisa de pivote sobre la flecha de pivote, facilitando asi el movimiento giratorio de la por lo menos una unidad magnética en la trayectoria del flujo de fluido.

22. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el núcleo magnético se proporciona con una manija asegurada a uno de sus extremos, la manija facilita el retiro del núcleo magnético de la camisa hueca.

23. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque además comprende el paso de proporcionar un miembro de forma anular asegurado a un extremo superior de la camisa hueca, el miembro de forma anular impide el movimiento ascendente de los restos metálicos cuando el núcleo magnético se quita de la camisa hueca .