MX2008012192A - Sistemas y metodos de servicio a los pozos. - Google Patents

Abstract

Se describen métodos y sistemas de servicio a los pozos, en una incorporación comprenden de un alojamiento de contención de la presión fluidamente conectado de manera directa a la cabecera de un pozo de perforación, y un carrete posicionado en el interior del alojamiento sobre el cual se encuentra bobinada una línea de comunicación. Un método comprende de la introducción de una línea de comunicación hacia el interior del pozo presurizado, sin un procesador sísmico para el control de un pozo, la línea de comunicación es introducida e impulsada hacia el interior del pozo de perforación por medio del control de un carrete, el carrete es interno a un alojamiento presurizado que se encuentra removiblemente conectado directamente a la cabecera de un pozo del pozo de perforación. El flujo de fluido puede mover la línea de comunicación hasta una localización deseada en el pozo de perforación. Este resumen le permite a un investigador o a otro lector confirmar rápidamente la materia en cuestión de la exposición. No deberá ser utilizado para interpretar o limitar el campo de acción o el significado de las Reivindicaciones. 37 CFR 1.72 (b).

Description

SISTEMAS Y MÉTODOS DE SERVICIO A LOS POZOS Campo de la Invención La presente invención se relaciona generalmente al campo de los servicios a los pozos de petróleo y a los pozos de gas, y de manera más particular a los métodos y a los sistemas útiles en las operaciones de servicios para los pozos, tal como la estimulación de la producción de los pozos.

Arte Relacionado La producción de hidrocarburos a partir de los reservónos, requiere de pozos de perforación permanentemente instalados en el suelo, compuestos de una multiplicidad de estructuras mayoritariamente tubulares referidas como equipos de producción de pozos. Incrementar la producción de hidrocarburos típicamente requiere del bombeo de un fluido hacia el fondo del pozo y hacia el interior del reservorio. Algunos fluidos se encuentran diseñados para incrementar el flujo de los hidrocarburos, otros impiden el flujo de agua o la acumulación de escamas. Las mediciones podrían ser hechas a la tasa del flujo de fluido, a la presión, etc., en la superficie, con el propósito de optimizar el tratamiento. Esta operación de monitoreo no es trivial, debido a que los fluidos tienen un comportamiento, típicamente y en su mayoría, no Newtoniano, con caídas en las presiones a lo largo del equipo de producción que son difíciles de determinar de manera pre-determinada. El fluido de estimulación de la producción podría incluir partículas sólidas, tales como el proppant (mezcla de partículas con fluido de fraccionamiento), lo cual adicionalmente complica el monitoreo y la optimización del trabajo.

Se conocen de soluciones en la industria que proporcionan una mas avanzada capacidad de monitoreo. Por ejemplo, una tubería metálica que se puede enroscar puede ser introducida en el interior del pozo, con el fluido de estimulación de la producción siendo bombeado alrededor del tubo. En ese caso, la presión presente en el fondo del pozo podría ser inferida a partir de una medición de la presión en el interior del tubo. Sin fluido alguno fluyendo hacia abajo del tubo, esta inferencia es relativamente simple. Dicho tubo es a menudo referido como "cinta a muy baja presión". Los tubos que se pueden enroscar y que son conocidos en la industria, son típicamente colocados en la máquina perforadora, ya enroscados alrededor de un tambor que se encuentra montado sobre un camión de gran dimensión. Esta tubería enroscada puede variar desde 0.25" a mas de 3.0" en diámetro. Una ventaja que se presenta con las tuberías de mayor tamaño, es que el cable podría ser bombeado hacia el interior de esa tubería enroscada antes de la realización del trabajo, se podrían anexar sensores al extremo distante del cable, y luego cuando la tubería enroscada es desplazada hacia el piso, esos sensores podrían transmitir los datos originados del fondo del pozo hasta la superficie. Otra ventaja que se presenta con la tubería de mayor tamaño, es que podría ser posible bombear fluido hacia abajo por dicha tubería, aun con el cable localizado en la tubería. Dicho sistema no requiere estar limitado a la estimulación de la producción del reservorio, pero podría ser utilizado para los tratamientos generales aplicados a los pozos, tal como ha sido expuesto en, por ejemplo, la Patente Pública de los Estados Unidos, Aplicación No. 20050126777, publicada el 16 de Junio de 2005. Los cables de tipo tradicional utilizados en la industria, consisten de una multiplicidad de líneas eléctricas, pero más recientemente las fibras ópticas han sido agregadas. Estas últimas proporcionan mayores tasas de transferencia de datos, pero también introducen la posibilidad de una percepción distribuida, en donde el cable en sí mismo se convierte en el sensor. Dicho sistema ha sido expuesto, por ejemplo, en la Patente Pública de los Estados Unidos, Aplicación No. 20040129418, publicada el 08 de Julio de 2004.

Desafortunadamente, podrían existir desventajas en tener la tubería enroscada ubicada en el pozo durante el tratamiento de estimulación. El espacio anular alrededor de la tubería podría ser menor de una o dos pulgadas, lo cual incrementa la presión de fricción cuando el fluido es bombeado, y de ésta manera incrementa el caballaje de fuerza (potencia) disponible en la superficie y que es requerida para la realización del trabajo, en comparación con la alternativa de bombear directamente hacia el interior del pozo - un proceso conocido como bombeo forzado. Los fluidos abrasivos y corrosivos son a menudo requeridos para optimizar el subsiguiente flujo de los hidrocarburos. Estos fluidos también pueden dañar la tubería enroscada, lo que conduce a altos costos de mantenimiento para el servicio. Otra desventaja se refiere al enorme aparato requerido para transportar la tubería enroscada hacia el interior del pozo, tal como se expone en, por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos No. 6.273.188. En particular, a objeto de evitar comprimir la tubería enroscada, un aparato de inyección de tamaño considerable es requerido para proporcionar la fuerza de desplazamiento axial hacia dentro, y hacia fuera, del pozo de perforación, tal como se expone, por ejemplo, en la Patente de los Estado Unidos No. 4.585.061 "Aparato para la introducción y el retiro de una tubería enroscada, con respecto a un pozo", por Lyons et al. En muchos casos, el costo de dichos sistemas puede ser prohibitivo en comparación con el beneficio aportado por los datos obtenidos del agujero del pozo, en tiempo real, de manera que la industria ha llegado a aceptar la toma de mediciones en la superficie y de la realización de inferencias acerca del estado en el fondo del pozo.

La Patente Pública de los Estados Unidos, Aplicación No. 20050263281 , publicada el 01 de Diciembre del 2005, expone aplicaciones de los datos obtenidos del agujero del pozo, en tiempo real, para las operaciones de estimulación de la producción, pero presupone que la fibra óptica se encuentra primero contenida en el interior de una herramienta de cable tubular, y que la herramienta de cable tubular luego se desplaza hacia el interior del pozo. La Patente Pública de los Estados Unidos, Aplicación No. 20050236161 , publicada el 27 de Octubre del 2005, expone el bombeo de un fluido hacia el interior de una herramienta de cable tubular, al impulsarlo en la dirección de flujo del fluido bombeado. Este documento también discute un método de comunicación en un pozo de perforación, por medio de la utilización de un tubo de fibra óptica que se encuentra dispuesto dentro de una herramienta de cable tubular del pozo. En ciertas incorporaciones, esta comunicación puede estar combinada con un sistema de comunicación inalámbrica localizado en la superficie. En ciertas incorporaciones, la herramienta de cable tubular puede ser una tubería enroscada y el tubo de fibra óptica puede estar desplegado en la tubería enroscada, mientras que la tubería se encuentra enroscada en un carrete, o mientras la tubería se encuentra desplegada en un pozo de perforación. Tal como es utilizada en ésta referencia, las frases "tubería de fibra óptica" y "correa de fibra óptica", son utilizadas para identificar la combinación de una fibra óptica o de múltiples fibras ópticas dispuestas en un conducto. El término "cable de fibra óptica" se refiere a un cable, alambre, línea de alambre o cable delgado no eléctrico que comprende de una o más fibras ópticas.

Sería un avance revolucionario en el arte si se pudieran idear métodos y sistemas que permitan la colección de datos originados en el fondo del pozo, durante una estimulación de la producción o durante otras operaciones de tratamiento del pozo, pero que no requieran de un aparato auxiliar para inyectar o para remover la tubería enroscada u otra herramienta de cable tubular, del pozo de perforación.

Compendio de la Invención De conformidad con la presente invención, se describen métodos y sistemas de servicio a los pozos, que reducen o solucionan los problemas de los previos métodos y sistemas conocidos.

Un primer aspecto de la invención son los métodos para la introducción de una línea de comunicación hacia el interior de un pozo, un método comprende de: (a) bombear un fluido de tratamiento a través del pozo de perforación y hacia el interior del reservorio; y (b) utilizar el fluido de tratamiento para impulsar la línea de comunicación hacia el interior del pozo de perforación, sin ocasionar daño significativo a la línea de comunicación.

Tal como aquí se utiliza, el término "línea de comunicación" se refiere a un miembro que es capaz de transmitir señales electrónicas, ópticas o de otro tipo, en al menos una dirección, y que se puede enroscar sobre un carrete o sobre una bobina. El término "impulsar" tal como aquí se utiliza, significa que la línea de comunicación es forzada hacia abajo y hacia el interior del pozo de perforación, sea impulsada por un carrete o por una bobina, o al hacer fluir un fluido de tratamiento hacia el interior del pozo de perforación, o una combinación de estos. La energía impulsora puede ser suministrada al carrete de muchas maneras, tal como el suministro directo de energía (por ejemplo, el bombeo forzado) o por medio de la energía suministrada por baterías, hasta el carrete. El carrete puede ser instrumentado para medir y controlar la longitud de enroscado/desenroscado de la línea de control, basado en la activación de un controlador, por la vía de un puerto de comunicación (vía alambre, inalámbrico, o la combinación de éstos). La frase "sin daño significativo a la línea de comunicación", significa que la linea de comunicación no debería perder su función o sus funciones esenciales, debido a la abrasión u a otros tipos de abusos infligidos durante su tránsito hacia el interior del pozo de perforación. Para una fibra óptica, esto podría significar que la fibra óptica no se encuentre doblada hacia dentro o de otra manera esté doblada en una manera que las señales ópticas no puedan ser transmitidas a través de la fibra. Por "pozo de perforación", nos referimos a la herramienta de cable tubular mas interna del sistema de producción. "Tubular" y "tubería" se refieren a un conducto o a cualquier tipo de aparato hueco y redondo en general, y en el área de las aplicaciones en los campos petrolíferos, se refieren a un encamisado, tubo de perforación, tubo de metal, o tubería enroscada, u otro tipo de aparato. Los métodos de la invención incluyen aquellos que comprenden de la introducción de una línea de comunicación en el interior de un procesador sísmico para el control de un pozo conectado de manera removible a la cabecera del pozo. Otros métodos de la invención son aquellos que comprenden de la introducción de una línea de comunicación en el interior de un pozo de perforación presurizado, sin un procesador sísmico para el control de un pozo, la línea de comunicación es introducida e impulsada hacia el interior de un pozo de perforación por medio de un carrete impulsado, el carrete impulsado es parte interna de un alojamiento presurizado conectado de manera removible, directamente a la cabecera de un pozo de perforación. Otros métodos incluyen conectar el alojamiento y el carrete impulsado directamente a la cabecera del pozo de perforación, previo a la introducción de la línea de comunicación hacia el interior del pozo de perforación presurizado. Ciertas incorporaciones de los métodos comprenden de dar vuelta al alojamiento directamente hacia la cabecera del pozo de perforación.

En ciertos métodos de la invención, la línea de comunicación comprende de una fibra óptica, y la energía para hacer girar el carrete es suministrada de manera magnética a través de una pared no magnética del alojamiento. Métodos ejemplares de la invención pueden incluir la difusión de una señal óptica, utilizando un primer conector óptico, la transmisión de la señal difundida a través de la fibra óptica hasta un segundo conector óptico, y re-enfocar la señal hacia el diámetro de la fibra óptica. La señal puede ser transmitida a través de una presión óptica de contención localizada en la pared del alojamiento; opcionalmente, las señales ópticas pueden ser transmitidas en ambas direcciones de manera dúplice, a través de la fibra óptica. Se pueden utilizar una o más fibras ópticas. En ciertas otras incorporaciones del método, la línea de comunicación puede ser un alambre, tal como un micro alambre, y una señal eléctrica es transportada hasta un sistema de adquisición de datos por medio de transmisiones alámbricas e inalámbricas.

Incorporaciones ejemplares del método pueden ser aquellas en donde la línea de comunicación es guiada por medio de un mecanismo de guía, el cual también puede funcionar para retirar la línea de comunicación del pozo de perforación. De manera alternativa, la linea de comunicación puede ser dejada en el pozo de perforación y ser disuelta por medios químicos, térmicos, físicos, o por una combinación de éstas acciones.

Otras incorporaciones ejemplares del método de la invención son aquellas en donde la línea de comunicación es empujada hacia el interior del pozo de perforación, por medio de un sistema de bombeo que bombea uno o más fluidos hacia el interior del pozo de perforación. Uno o más de los fluidos pueden ser bombeados hacia el interior del pozo de perforación en sucesión, para empujar la linea de comunicación hacia el interior del pozo de perforación. Los sistemas de bombeo pueden incluir dispositivos de mezclado o de combinado, en donde los fluidos y/o los sólidos pueden ser mezclados o combinados previo al momento de ser bombeados hacia el interior del pozo de perforación. El dispositivo de mezclado o bombeado puede ser controlado de numerosas maneras, incluyendo, pero no limitada a, la utilización de los datos obtenidos del fondo del pozo de perforación, de los datos obtenidos en la superficie, o alguna combinación de éstos. Los métodos de la invención pueden incluir la utilización de los datos de adquisición de la superficie y/o el sistema de análisis, tal como lo descrito en la Patente de los Estados Unidos del apoderado, No. 6.498.988, aquí incorporada por referencia. Ciertos métodos de la invención son aquellos en donde un primer fluido es bombeado hacia el interior del pozo de perforación para desenroscar la línea de comunicación, seguido por uno o más fluidos subsiguientes. Una porción de la fibra puede comprender de un revestimiento protector o envoltura protectora, y la fibra óptica puede ser re-enroscada.

Aún otros métodos de la invención son aquellos que comprenden de la percepción de la condición de un pozo de perforación, los cuales comprende de los métodos seleccionados a partir de la utilización de un sensor anexado al extremo distante de la línea de comunicación, en el caso de la fibra óptica que utiliza retículas en la fibra óptica, y/o el empastado de la fibra óptica, y las combinaciones de éstos. Los datos pueden ser utilizados para monitorear una operación de tratamiento de un pozo, o para modelar las subsiguientes operaciones de tratamiento de un pozo. La operación de tratamiento de un pozo puede comprender de al menos un parámetro ajustable, y los métodos pueden incluir el ajuste del parámetro. Los métodos son particularmente deseables cuando la propiedad, que es medida como una operación de tratamiento de un pozo es realizada, cuando un parámetro de la operación de tratamiento de un pozo es ajustada o cuando la medición y el transporte de la propiedad medida son realizadas en tiempo real.

A menudo, la operación de tratamiento de un pozo involucra la inyección de al menos un fluido en el interior del pozo de perforación, tal como la inyección de un fluido en el interior de la tubería enroscada, hacia el interior de la corona circular del pozo de perforación, o ambas opciones. En algunas operaciones, más de un fluido puede ser inyectado o diferentes fluidos pueden ser inyectados hacia el interior de la tubería enroscada y en la corona circular. La operación de tratamiento de un pozo puede comprender de proporcionar fluidos para estimular el flujo de hidrocarburo, o para impedir el flujo de agua desde una formación subterránea. En algunas incorporaciones, la operación de tratamiento de un pozo puede incluir la comunicación por la vía de una línea de comunicación con una herramienta localizada en el pozo de perforación, y en particular la comunicación desde el equipo localizado en la superficie hasta una herramienta localizada en el pozo de perforación. La propiedad medida puede ser cualquier propiedad que pueda ser medida en el fondo del pozo, incluyendo pero no limitada a la presión, la temperatura, el factor pH, la cantidad de precipitado, la temperatura del fluido, la profundidad, la presencia de gas, la luminiscencia química, los rayos gama, la resistividad, la salinidad, el flujo de fluido, la compresibilidad del fluido, la localización de la herramienta, la presencia de un localizador de los collares del encamisado, orientación de la herramienta y estado de la herramienta. En incorporaciones particulares, la propiedad medida puede tener un rango distribuido de mediciones a través un ramal de un pozo multilateral. El parámetro de la operación de tratamiento de un pozo puede ser cualquier parámetro que pueda ser ajustado, incluyendo pero no limitado a la cantidad de fluido de inyección, a las proporciones relativas de cada fluido en un conjunto de fluidos inyectados, a la concentración química de cada material en un conjunto de materiales inyectados, a la relativa proporción de fluidos que son bombeados en la corona circular de los fluidos que son bombeados en la tubería enroscada, a la concentración del catalizador a ser liberado, a la concentración de polímero, a la concentración de proppant, y a la localización de la tubería enroscada.

Otro aspecto de la invención son los sistemas para la realización de los métodos inventivos, uno de los sistemas inventivos comprende de: (a) un carrete para empujar una línea de comunicación hacia el interior de un pozo de perforación presurizado, (b) un carrete montado directamente sobre la parte superior de un procesador sísmico para el control de un pozo conectado de manera fluida con el pozo de perforación presurizado.

Los sistemas que caen dentro de éste aspecto de la invención incluyen aquellos en donde la línea de comunicación es seleccionada a partir de las fibras ópticas, los micro alambres, y similares, y en donde el procesador sísmico para el control de un pozo puede ser seleccionado a partir de la válvula de cierre de emergencia del flujo de fluidos (VCEFF), la caja de llenado, el lubricador, y los equivalentes funcionales de éstos. Los sistemas de éste aspecto de la invención reducen o eliminan los dobleces que podrían ocasionar fatiga y fractura final de la línea de comunicación. Los sistemas pueden incluir medios para colectar los datos originados del pozo de perforación, y estos medios pueden ser parte del eje central de la bobina del carrete. Los sistemas de éste aspecto de la invención reducen el número de componentes y de piezas de quipo requerido y la complejidad de la instalación de los servicios. Esto también debería reducir la cantidad de tiempo requerido para instalar y para desinstalar el sistema de la maquinaria de perforación.

Otro sistema de la invención comprende de: (a) un alojamiento de contención de la presión conectado de manera fluida a la cabecera de un pozo; y (b) un carrete posicionado en el interior del alojamiento sobre el cual se encuentra bobinada una linea de comunicación.

Los sistemas de éste aspecto de la invención incluyen aquellos en donde un mecanismo impulsor para el carrete también se encuentra localizado dentro del alojamiento, como también a los datos de la interfaz. Tal como aquí se utiliza, la frase "conectado de manera fluida" significa que el alojamiento puede ser temporalmente o permanentemente, pero en cualquier caso asegurado, anexado a la cabecera del pozo de perforación por medios tales como rebordes, soldaduras, clavijas, y similares, a condición de que a medida que el mecanismo de anexado permite que la presión de la cabecera del pozo de perforación sea mantenida en el alojamiento, al menos durante el tiempo suficiente como para que la línea de comunicación sea des-bobinada hasta una profundidad utilizable y/o localización en el agujero del pozo, y re-bobinada, si se desea. El alojamiento de contención de la presión no debería tener trayectorias de filtración de fluidos y no deberá requerir, o requerir un nivel mínimo de presión de prueba. La energía requerida para hacer girar el carrete podría ser suministrada magnéticamente a través de una pared o porción de pared no magnética del alojamiento, como por ejemplo, por medio de la utilización de acoplamiento magnético. De ésta manera, un motor eléctrico o hidráulico podría hacer girar el carrete desde la parte externa del alojamiento, sin tener que penetrar la pared del alojamiento. En las incorporaciones del sistema, en donde la línea de comunicación es una fibra óptica, la señal óptica podría ser difusa (con el propósito de mejorar la tolerancia a la contaminación) en el dispositivo conector óptico, pasado desde un eje central de rotación del carrete, hasta un conector óptico difuso el cual re-enfoca la señal óptica hasta el diámetro de la fibra óptica. La fibra óptica entonces será hecha pasar a través de una presión óptica de contención localizada en la pared del alojamiento, y estará disponible en la parte externa del alojamiento. Esta podría ser una disposición completamente dúplice, en donde los rayos de luz pueden proyectarse hacia dentro y hacia fuera del pozo de perforación.

Sí la línea de comunicación es un micro alambre, entonces una señal eléctrica podría ser convertida en una señal inalámbrica para evitar la necesidad de utilizar un colector de señales en el eje central del carrete. En estas incorporaciones, un dispositivo de recepción podría simplemente comprender de un puerto de bloqueo no electro magnético en el alojamiento (consistiendo de materiales tales como el plástico, el cuarzo, la cerámica, o una combinación de éstos).

La fibra óptica o el micro alambre, podrían ser guiados para colocarse en una posición apropiada dentro del flujo del pozo, por medio de una guía de articulación. La posición apropiada dentro del flujo del pozo podría ser una función del tipo de pozo, del tipo de tratamiento del pozo y de la fase (etapa) del tratamiento. Por ejemplo, durante su despliegue, podría resultar beneficioso centrar la fibra dentro del flujo del pozo, de manera de mantener el mayor nivel de fuerza de resistencia de fricción posible sobre la fibra. Sin embargo, durante los tratamientos abrasivos o de alta velocidad, podría resultar beneficioso desplazar la fibra hacia un lado (en la parte menos turbulenta o menos destructiva de la fibra). En ciertas incorporaciones, cuando la línea de comunicación es una fibra de pequeño diámetro utilizada durante el servicio de las fracturas, podría resultar simplemente más económico dejar la fibra en el pozo. Sin embargo, en otras incorporaciones, tales como en las operaciones de monitoreo del pozo, podría tener mas sentido retirar la fibra del pozo. Si la línea de comunicación es un micro alambre (un conductor solo o múltiple) esta también podría estar hecha de materiales (tales como el zinc o el aluminio) que no durarían lo suficiente en un pozo, o que simplemente podrían ser disueltos por un baño de ácido. En las incorporaciones en las cuales la línea de comunicación comprende de uno o múltiples micro alambres, los micro alambres podrían comprender de materiales (Inconel, Monel, y similares) que no resulten perjudicados por los típicos fluidos de tratamiento de pozos.

Los sistemas de la invención pueden incluir uno o mas componentes de herramientas petrolíferas. El término "componente de herramienta petrolífera" incluye las herramientas de los campos petrolíferos, los cables de las herramientas, las barras de despliegue, la tubería enroscada, la tubería articulada, las secciones del cableado de alambre, las secciones del cableado delgado y no eléctrico, las combinaciones de éstos, y los similares adaptados para poder desplazarse a través de uno o mas componentes de control de la presión en el campo petrolero. El término "componente de control de la presión en el campo petrolero" puede incluir una VCEFF, un lubricador, un tubo vertical, una cabecera de pozo, o las combinaciones de éstos. Los sistemas pueden incluir y los métodos pueden emplear sensores magnéticos, tales como los magnetómetros, los sensores del efecto Hall, los resisto - magnetos, los diodo - magnetos, y las combinaciones de éstos.

Las ventajas de los sistemas y de los métodos de la invención, incluyen su compactibilidad y su poco peso, sin que se requiera de un camión para monitorear un pozo; operadores menos entrenados o menos profesionales serán requeridos; menores requerimientos de energía para ser colocados en y para ser sacados del agujero; mas fácil control del pozo, debido a que no se requerirá utilizar una VCEFF, elemento de sellado, o caja de llenado. Los sistemas de la invención pueden ser armados en el patio y pueden estar listos para ser conectados en la cabecera del pozo de perforación de manera más rápida, y no se requerirá de un colector rotatorio o de un aro de agarre. El despliegue de bajo costo de la fibra óptica y del micro alambre deberán ser realistas, y se podrán eliminar requerimientos de seguridad estrictos y costosos, tales como los códigos eléctricos en áreas de peligro.

Los sistemas y los métodos de la invención se pueden hacer más aparentes luego de pasar revista a la breve descripción de los dibujos, a la descripción detallada de la invención, y a las reivindicaciones que a continuación se listan.

Breve Descripción de los Dibujos La manera en que los objetivos de la invención y otras características deseables pueden ser obtenidas, se explican en la siguiente descripción y los dibujos anexos, en los cuales: La FIGURA 1 , es una vista esquemática transversal y parcial de un sistema del previo arte; La FIGURA 2, es una vista esquemática transversal y parcial de una incorporación de la invención; Las FIGURAS 3A y 3B, son vistas esquemáticas transversales y parciales de una segunda incorporación de la invención; y La FIGURA 4, es una hoja de flujo de la información del proceso, que puede resultar útil para entender ciertas incorporaciones de la invención.

Se deberá tener en cuenta, sin embargo, que los dibujos anexos no se muestran a escala y que únicamente ilustran típicas incorporaciones de esta invención, y por lo tanto no deberán ser considerados como limitantes de su campo de acción, ya que la invención podría admitir otras incorporaciones igualmente efectivas.

Descripción Detallada En la siguiente descripción, se establecen numerosos detalles que proporcionan una mejor comprensión de la presente invención. Sin embargo, aquellas personas entrenadas en el arte deberán entender que la presente invención puede ser practicada sin estos detalles, y que numerosas variaciones o modificaciones de las incorporaciones descritas son posibles.

Todas las frases, derivaciones, colocaciones y expresiones de múltiples palabras aquí utilizadas, en particular en las reivindicaciones, no se encuentran expresamente limitadas a nombres sustantivos y a verbos. Resulta aparente que los significados no son únicamente expresados por nombres sustantivos y verbos o por palabras simples. Los lenguajes utilizan una variedad de maneras de expresar contenido. La existencia de conceptos inventivos y las maneras en las que estos son expresados, varían de acuerdo a las culturas y los lenguajes. Por ejemplo, muchos compuestos léxicos de los lenguajes Germánicos a menudo son expresados como combinaciones de adjetivos - nombres sustantivos, combinaciones de nombres sustantivos - preposiciones - nombres sustantivos o las derivaciones de los lenguajes Románticos. La posibilidad para incluir frases, derivaciones y colocaciones específicas en las reivindicaciones es esencial para las patentes de alta calidad, haciendo posible poder reducir las expresiones hasta su contenido conceptual, y todas las combinaciones conceptuales posibles de palabras que son compatibles con dicho contenido (sea dentro de un lenguaje o a través de lenguajes) tienen la intención de ser incluidas en las frases utilizadas.

La invención describe los sistemas y los métodos de servicio a los pozos, para ser utilizados en la misma, que sean mas efectivos desde el punto de vista de costo que los presentemente utilizados métodos y sistemas, o que proporcionan la oportunidad de acceder a los datos originados en al agujero del pozo y en la superficie, más fácilmente, para mejor controlar los parámetros de servicio del pozo. Actualmente, mientras que la operación de los sistemas de despliegue del micro alambre y de la fibra óptica son generalmente adecuados para sus propósitos, todavía permanece espacio para mejoras. Un problema es la cantidad de, y el gran tamaño del equipo actualmente utilizado. Por ejemplo, los sistemas con tubería enroscada actualmente requieren del uso de camiones en el sistema de despliegue de la tubería enroscada. Idealmente, resultaría mejor si un equipo de despliegue más pequeño y menos costoso pudiera ser utilizado. Otro reto que se presenta es el desarrollo de sistemas y de métodos para el despliegue de líneas de comunicación que no requieran de la instalación y de la desinstalación de maquinaria de perforación. Representaría un avance en el arte si algunas operaciones pueden ser combinadas, tales como el despliegue de una línea de comunicación y la inyección de uno o más fluidos en el interior de un pozo, de manera que la colección de datos sea posible en varias localizaciones en el pozo de perforación durante la inyección de fluido, lo cual no es posible cuando la línea de comunicación se encuentra introducida a lo largo con la tubería enroscada. Existe una continua necesidad de sistemas y de métodos que aborden uno o más de estos retos.

Por "servicio a los pozos" nos referimos a cualquier operación diseñada para incrementar la recuperación de hidrocarburos de un reservorio, reducir la recuperación de elementos no hidrocarburos (cuando los elementos no hidrocarburos se encuentran presentes), o las combinaciones de estos, involucrando el paso de bombear un fluido hacia el interior de un pozo de perforación. Esto incluye el bombeo de fluido hacia un pozo inyector y de recuperar el hidrocarburo de un segundo pozo de perforación. El fluido bombeado puede ser una composición para incrementar la producción de una zona que contiene hidrocarburo, o puede ser una composición bombeada hacia el interior de otras zonas para bloquear su permeabilidad y su porosidad. Los métodos de la invención pueden incluir el bombeo de fluidos para estabilizar secciones del pozo de perforación para detener la producción de arena, por ejemplo, o el bombeo de un fluido cementado hacia debajo de un pozo de perforación, en cuyo caso el fluido que es bombeado puede penetrar al equipo de perforación (por ejemplo, hacia debajo de la herramienta de cable tubular más interna y luego hacia arriba y hacia el exterior de la herramienta de cable tubular, en la corona circular localizada entre la herramienta de cable tubular y la roca) y proporcionar integridad mecánica al pozo de perforación. Tal como aquí se utiliza, las frases "tratamiento" y "servicio" son más amplias que "estimulación". En muchas aplicaciones, cuando la roca se encuentra mayormente compuesta de carbonatos, uno de los fluidos podría incluir un ácido y el incremento en los hidrocarburos se origina del incremento directo de la porosidad y de la permeabilidad de la roca matriz. En otras aplicaciones, a menudo en las piedras areniscas, las etapas pueden incluir el proppant o materiales adicionales pueden ser agregados al fluido, de manera que la presión del fluido fractura la roca de manera hidráulica y el proppant es transportado detrás, de manera de evitar que las fracturas no se vuelvan a cerrar. Los detalles se cubren en la mayoría de los textos estándares relacionados al tema del servicio a los pozos y son conocidos a aquellas personas entrenadas en el arte del servicio a los pozos, de manera que estos detalles se han omitido en éste documento.

La presente invención propone métodos y sistemas únicos para las operaciones en el reservorio y en el pozo de perforación, tales como el equipamiento y la estimulación de la producción los cual comprenden, en ciertas incorporaciones, de un sistema para la contención de la presión en un pozo, montado sobre la cabecera de un pozo o montado sobre un carrete, para desbobinar una línea de comunicación. La línea de comunicación puede tener una o mas funciones. En ciertas incorporaciones, la línea de comunicación puede comunicar información únicamente, sea de una sola vía o de dos vías, entre localizaciones del pozo de perforación y la superficie. En otras incorporaciones, la línea de comunicación puede incluir uno o más dispositivos de percepción, en o cerca de un extremo distal de la línea de comunicación. Los sistemas de la invención pueden incluir un alojamiento para el carrete, un sistema de bombeo para transportar la línea de comunicación hacia el fondo del pozo de perforación, utilizando uno o más fluidos de tratamiento de pozos, tales como uno o más de fluidos de estimulación de la producción u otros tipos de fluidos y, opcionalmente, dependiendo en la incorporación, de medios para re-bobinar la línea de comunicación, medios para guiar la línea de comunicación hacia abajo y de nuevo fuera del pozo de perforación, y un sistema de monitoreo y/o de adquisición de datos localizado en la superficie.

En ciertas incorporaciones de la invención, el dispositivo de percepción es la línea de comunicación en sí misma, tal como cuando la línea de comunicación comprende de una o más fibras ópticas. Por ejemplo, una señal óptica puede atravesar el pozo de perforación hacia abajo, en la línea de comunicación, bajo cierta longitud de onda, y luego retornar a otra longitud de onda o combinaciones de longitudes de onda. Cuando la operación de servicio al pozo es una estimulación de producción, los fluidos de estimulación de la producción pueden ser bombeados hacia el interior del pozo de perforación, en etapas. Una característica única de la invención, es la de que el flujo de fluido durante la primera etapa o en otras etapas de la estimulación de la producción puede ser utilizado para transportar o para ayudar a transportar la línea de comunicación a través del pozo de perforación. Los datos transmitidos por la línea de comunicación entonces podrán ser utilizados para monitorear las subsiguientes etapas de la estimulación de la producción. La estimulación de la primera etapa puede ser una solución salina o un fluido limpiador ingeniado. Las etapas subsiguientes pueden incluir el proppant u otro tipo de partículas sólidas tales como los ácidos sólidos o los materiales encapsulados. La comunicación desde la línea de comunicación hasta un sistema de adquisición de datos puede comprender de la telemetría inalámbrica. El sistema de adquisición de datos de la superficie no requiere estar localizado en el sitio del pozo, por ejemplo, puede ser un sistema de redes que incluye una computadora localizada en el sitio del pozo y un segundo sistema ubicado en alguna localización remota. Los datos transmitidos pueden ser opcionalmente utilizados para controlar la operación, de manera que la tasa de bombeo o la composición de un fluido de tratamiento sean ajustados basados únicamente en los datos colectado en el fondo del agujero y transmitidos por la línea de comunicación, o a partir de una combinación de datos del fondo del pozo y de las mediciones realizadas en la superficie. Los datos transmitidos pueden ser los desde uno o más de los sensores anexados en el extremo distante de la línea de comunicación, o pueden ser datos originados desde una sección distribuida de la línea de comunicación, tal como la temperatura distribuida a lo largo de una fibra óptica. Los datos colectados pueden ser almacenados en el sistema de adquisición y la información puede ser utilizada para optimizar las subsiguientes pruebas de estimulación de la producción. Los datos pueden ser seleccionados a partir de la presión, la temperatura, el factor pH, la cantidad de precipitado, la temperatura del fluido, la profundidad, la presencia de gas, la luminiscencia química, los rayos gama, la resistividad, la salinidad, el flujo de fluido, la compresibilidad del fluido, la localización de la herramienta, la presencia de un localizador de los collares del encamisado, la orientación de la herramienta y el estado de la herramienta, y las combinaciones de éstos.

Tal como se utiliza aquí, el término "campo petrolífero" incluye las aplicaciones basadas en tierra (de la superficie y de la sub-superficíe) y en el subsuelo marino, y en algunas instancias las aplicaciones oceánicas, tales como cuando se despliegan los equipos de producción o de prueba, de perforación, o de perforación de hidrocarburos, en el océano. El término "campo petrolífero", tal como aquí se utiliza, incluye los reservónos de gas y de hidrocarburos, y las formaciones o las porciones de las formaciones en donde se espera encontrar gas e hidrocarburo, pero que en última instancia podría contener únicamente agua, soluciones de salmuera, o algún otro tipo de composición.

Tal como se expuso anteriormente y como aquí se utiliza, el término "pozo de perforación" se refiere a la herramienta de cable tubular mas interna del sistema de equipos de perforación. Este es diferente, por ejemplo, de los sistemas en donde una pequeña herramienta de cable tubular es agregada a la corona circular del equipo de producción y en donde una línea de comunicación pasa por debajo del pozo de perforación. En la mayoría de las incorporaciones, esto sería un trabajo de bombeo forzado, pero podría incluir incorporaciones cuando una herramienta de cable tubular temporal, tal como un tubo de perforación, es introducida en el equipo de perforación. Una ventaja de la herramienta de cable tubular temporal es que permite una más precisa colocación de la estimulación de la producción y/o del tratamiento de los fluidos, como también una reducción en la tendencia de que el fluido de estimulación afecte, o sea afectado por, las herramientas de cable tubular permanentes (por ejemplo, cuando se disuelve el hierro del entubado, cuando se rocía proppant a alta presión contra el tubo de producción, y similares).

Tal como aquí se utiliza, los términos "VCEFF" y "válvula de cierre de emergencia del flujo de fluidos", son generalmente utilizados para incluir cualquier sistema de válvulas en la parte superior de un pozo que pueda estar cerrado si un equipo de operación perdiera el control de los fluidos de la formación. El término incluye las válvulas de cierre de emergencia del flujo de fluidos de la corona circular, las válvulas de cierre de emergencia del flujo de fluidos del ariete hidráulico, los arietes hidráulicos a presión, y los procesadores sísmicos para el control del pozo. Al cerrar esta válvula o sistema de válvulas (usualmente operados de manera remota por la vía de activadores hidráulicos), el equipo de operadores recupera el control del pozo, y los procedimientos entonces podrán ser iniciados para incrementar la densidad del barro hasta que resulte posible abrir el VCEFF y retener el control de la presión de la formación.

Un procesador sísmico para el control de un pozo es un conjunto de dos o más VCEFFs utilizados para asegurar el control de la presión en un pozo. Un típico procesador sísmico podría consistir de una o seis válvulas de cierre del tipo de ariete hidráulico y, opcionalmente, de una o dos válvulas de cierre del tipo anular. Una típica configuración del procesador sísmico tiene las válvulas de cierre del ariete hidráulico localizadas en el fondo, y a las válvulas de cierre anulares en la parte superior. La configuración de las válvulas de cierre del procesador sísmico es optimizada para proporcionar una máxima integridad de la presión, en la seguridad y en la flexibilidad, en el evento de algún incidente en el control del pozo. Por ejemplo, en una configuración múltiple del ariete hidráulico, un conjunto de arietes hidráulicos podrían estar ajustados para cerrar un tubo de perforación de 5 pulgadas de diámetro, otro conjunto puede estar configurado para un tubo de perforación de 4 ½ pulgadas , y un tercero estar ajustado con arietes hidráulicos extra gruesos para cerrase en el agujero abierto, y un cuarto ajustado con un ariete hidráulico con perfil vertical que podría cortar y dejar colgado el tubo de perforación como un último recurso. Es común tener una o dos VCEFF anulares localizados en la parte superior del procesador, debido a que las VCEFF anulares pueden estar cerrados en un rango de tamaños tubulares y del agujero abierto, pero típicamente no son clasificados para las presiones tan altas como las que se presentan en las válvulas de cierre de los arietes hidráulicos. El procesador sísmico para el control de un pozo también puede incluir varias bobinas, adaptadores y descargas de las tuberías, con el propósito de permitir la circulación de los fluidos del agujero del pozo que se encuentran bajo presión, en el evento de algún tipo de incidente con el control del pozo.

El "lubricador", algunas veces referido como un tubo o cilindro lubricador, proporciona un método y un aparato por medio de los cuales las herramientas del campo petrolero de virtualmente cualquier longitud pueden ser utilizadas en las operaciones de las tuberías articuladas o enroscadas. En algunas incorporaciones, el uso de un lubricador permite que el mecanismo impulsor e inyector de la tubería enroscada pueda estar montado directamente sobre la cabecera del pozo. Una herramienta del campo petrolero de cualquier longitud puede estar montada dentro de un extremo cerrado de un lubricador cilindrico, el cual es luego montado sobre la VCEFF. Luego del establecimiento de la comunicación fluida entre el inyector, la VCEFF y la cabecera del pozo, al abrir al menos una válvula, la herramienta del campo petrolero es hecha descender desde el lubricador hacía el agujero del pozo, con una porción de la herramienta permaneciendo dentro de la cabecera del pozo localizada adyacente a los primeros arietes hidráulicos de sellado, localizados en la VCEFF que luego son cerrados para engranarse y sellarse alrededor de la herramienta. El lubricador puede ser luego removido y la cabeza del inyector ser posicionado sobre la VCEFF y de la cabecera del pozo. El cable de la tubería es extendido para engranarse con la herramienta y el fluido capturados y/o la comunicación eléctrica es establecida entre ta tubería y la herramienta. El mecanismo impulsor del inyector (ya sosteniendo/anexado al cable de la tubería) puede entonces ser conectado a la VCEFF o a la cabecera del pozo, y el primer ariete hidráulico de sellado golpea que captura la herramienta son liberados y la comunicación fluida es establecida entre el pozo de perforación y la cabeza impulsora del inyector de la tubería. El retiro y la remoción de los componentes de la herramienta del capo petrolero son efectuados por medio de los anteriores pasos en orden reverso.

La fibra óptica típicamente puede ser transportada hasta la cabecera del pozo sobre un pequeño tambor. Esta puede ser introducida en el flujo del fluido al hacer pasar la fibra a través de una caja de llenado tal como la expuesta en la Patente de los Estados Unidos No. 3.831 .676, en cuyo caso el carrete no estará sujeto a la presión del agujero del pozo. De manera alternativa, la fibra podría ser bobinada sobre un carrete que se encuentra incluido dentro de un alojamiento anexado a la cabecera del pozo, y de ésta manera es sometido a la presión del agujero del pozo, tal como se describe aquí en referencia a las FIGURAS 3A y 3B. La fibra óptica puede opcionalmente ser incluida en una pequeña cantidad de revestimiento metálico para su protección contra la abrasión y la corrosión. El revestimiento metálico también puede ayudar a minimizar el oscurecimiento a largo plazo de la fibra, ocasionada por la exposición a los iones de hidrógeno. En lugar de hacer llegar una segunda unidad de tubería enroscada hasta la localización, la fibra es hecha pasar hacia el interior de la trayectoria de flujo de los fluidos bombeados para el tratamiento y/o para la estimulación de la producción. Los fluidos que fluyen proporcionan suficiente resistencia sobre la fibra, que esta puede ser transportada en toda la longitud del pozo de perforación, mientras que el fluido es bombeado de manera forzada. Sensores en miniatura pueden ser agregados al extremo de la fibra para proporcionar la presión en el fondo del pozo, el flujo, y otro tipo de información. De manea alternativa, la fibra en sí misma puede ser modificada por medio de la adición de retículas a lo largo de su longitud. La interrogación de la superficie, de las retículas de fibra óptica, puede ser realizada con un láser en la superficie, tal como ha sido expuesto, como por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos No. 5.841 .131 , aquí incorporado por referencia.

Por "sistema de bombeo" nos referimos a un aparato localizado en la superficie para las bombas, el cual puede incluir una unidad de potencia hidráulica o eléctrica, comúnmente conocidas como paquetes de potencia. En el caso de una multiplicidad de bombas, las bombas pueden estar fluidamente conectadas entre ellas en serie o en paralelo, y la energía que transporta la línea de comunicación puede originarse de una bomba o de una multiplicidad de bombas. El sistema de bombeo también puede incluir el mezclado de los dispositivos para combinar diferentes fluidos o mezclas de sólidos en el fluido, y la invención contempla la utilización de los datos originados en el fondo y en la superficie con el propósito de cambiar los parámetros de los fluidos que son bombeados, como también el control del rápido mezclado.

Por medio de la frase "sistema de adquisición de la superficie", nos referimos a una o mas computadoras localizadas en el sitio del pozo, pero también permite la posibilidad de una serie de computadoras conectadas en redes, y una serie de redes de sensores localizados en la superficie. Las computadoras y los sensores pueden intercambiar información por la vía de una red inalámbrica. Algunas de las computadoras no requieren estar localizadas en el sitio del pozo, pero se pueden comunicar por la vía de un sistema de comunicación tal como el conocido bajo la designación comercial de InterACT™, o de algún otro sistema de comunicación equivalente. En ciertas incorporaciones, la línea de comunicación puede terminar en la cabecera del pozo en el caso de un transmisor inalámbrico, y los datos del fondo del pozo pueden ser transmitidos de manera inalámbrica. El sistema de adquisición de la superficie puede tener un mecanismo para fusionar los datos del fondo del pozo con los datos de la superficie, y luego poder desplegarlos en la consola del usuario.

En las incorporaciones ejemplares de la invención, los programas de software de alerta pueden correr sobre el sistema de adquisición, los cuales podrán hacer recomendaciones para cambiar los parámetros de la operación, basados en los datos del fondo del pozo, o luego de una combinación de los datos del fondo del pozo y de los datos de la superficie. Dichos programas de alerta también pueden correr en una computadora remota. De hecho, la computadora remota puede estar recibiendo datos de un número de pozos, de manera simultánea.

El sistema de adquisición de la superficie también puede incluir un aparato que permita la comunicación con los sensores localizados en el fondo del pozo. Por ejemplo, en las incorporaciones en donde la línea de comunicación incluye una fibra óptica, los dispositivos de láser, tales como los diodos de láser, pueden ser utilizados para interrogar acera del estado de los componentes ópticos localizados en el fondo del pozo. Opcionalmente, los dispositivos láser pueden transmitir una pequeña cantidad de energía a cualquier componente localizado en el fondo del pozo, en el extremo de la línea de comunicación. El sistema de adquisición de la superficie debería poder controlar el aparato de comunicación localizado en la superficie, y la consola del usuario podría, típicamente, mostrar el estado de esos aparatos.

Por medio de la utilización de una secuencia de fluidos de estimulación de la producción, uno o mas fluidos separados pueden ser bombeados hacia el interior del pozo. La primera etapa puede ser una solución de salmuera o un fluido limpiador ingeniado. Las etapas subsiguientes pueden incluir proppant u otras partículas sólidas, tal como ácidos sólidos o materiales encapsulados. En una incorporación, la primera etapa sería bombeada hasta que la longitud deseada de la línea de comunicación es des-bobinada y permitirá que pase un intervalo de tiempo para confirmar esto, si es requerido. Por ejemplo, una temperatura distribuida puede ser activada a lo largo de la fibra y una segunda etapa de fluido ser bombeada a una tasa de bajo nivel, hasta que el valor de la temperatura distribuida sea estabilizado. O, la primera etapa puede ser bombeada a una tasa fija hasta que la lectura de la presión en el fondo del sensor ya no muestre un incremento en la presión hidrostática. En una incorporación alternativa, la línea de comunicación estará enrollada a una bobina que haya dado indicaciones del número de revoluciones de bobina y/o de la longitud de línea desbobinada. La bobina en sí misma puede incluir un mecanismo de freno para evitar que la bobina "se desplace" más rápido que el fluido que está siendo bombeado, y para detenerse cuando la deseada longitud de línea esté des-bobinada. Ese freno puede ser controlado por el sistema de adquisición de la superficie. El despliegue de lectura en la consola del usuario, puede incluir una representación de cuanta cantidad de la línea de comunicación ha sido bombeada.

Las líneas de comunicación útiles en la invención pueden tener una longitud mucho mayor que su diámetro, o un diámetro efectivo (definido como el promedio de la mayor y de la menor de las dimensiones en cualquier sección transversal). Las líneas de comunicación pueden tener cualquier sección transversal, incluyendo pero no limitada a, una sección redonda, rectangular, triangular, o cónica, tal como una oval, lobulado, y similares. El diámetro de la línea de comunicación puede ser o no uniforme sobre la longitud de la línea de comunicación. El término línea de comunicación incluye grupos de fibras individuales, como por ejemplo, grupos de fibras ópticas, grupos de alambres metálicos, y grupos que comprenden de alambres metálicos y de fibras ópticas. Otras fibras pueden estar presente, tal como las fibras que proporcionan resistencia, sea en forma de núcleo o distribuidas a través de la sección transversal, tal como las fibras poliméricas. Las fibras de aramid son bien conocidas por su resistencia, un material de fibra basado en aramid es conocido bajo la denominación comercial de "Kevlar". En ciertas incorporaciones, el diámetro o el diámetro efectivo de la línea de comunicación puede ser de 0.125 pulgadas (0.318 cm) o menos. En una incorporación, una línea de comunicación podría incluir una fibra óptica, o un grupo de múltiples fibras ópticas, en caso de posible daño a una fibra. La Aplicación de Patente de los Estados Unidos No. 1 1 /1 1 1 .230, asignada el 21 de Abril de 2005 (Adnan et al. ), expone una posible línea de comunicación en donde un tubo de Inconel es construido al plegarlo alrededor de la fibra óptica y luego soldando con láser la junta para cerrar el tubo. La construcción resultante es referida como un tubo de fibra óptica, y es muy resistente y podría soportar fluidos severamente abrasivos y corrosivos, incluyendo los ácidos hidroclóricos e hidrofluóricos. Los tubos de fibra óptica también están disponibles de la K-tube, Inc. , de California, EEUU. Una ventaja de los tubos de fibra óptica de esta naturaleza, es que es muy simple para anexarles sensores al fondo del tubo. Los sensores pueden ser maquinados para tener substancialmente el mismo o menor diámetro que el tubo de fibra óptica, lo cual minimiza la probabilidad de que el sensor sea desgarrado del extremo del tubo durante el transporte. Sin embargo, los tubos de fibra óptica no son económicos, y debido a esto, ciertas incorporaciones de la invención comprenden del retiro de los sensores por medio del bobinado en reverso, de manera que el tubo pueda ser re- utilizado. El bobinado en reverso puede ser controlado por el sistema de adquisición de la superficie, pero también puede ser un solo aparato agregado luego de que el proceso de estimulación de la producción haya sido completado. Una posible desventaja de los tubos de fibra óptica que utilizan las delgadas capas de Inconel, es que ellos no podrían ser fácilmente re-bobinados, debido a que la capa de Inconel es tan delgada. En las incorporaciones en donde se desea re- bobinar el dispositivo, una capa mas gruesa de metal podrá ser utilizada. Este cable delgado y no eléctrico es más costoso, pero ha probado poder resistir múltiples re-bobinados.

En una incorporación alternativa, la línea de comunicación puede comprender de una sola fibra óptica que tiene un fluoropolímero u otro tipo de revestimiento polimérico ingeniado, tal como un revestimiento de Paryleno. La ventaja de dicho sistema es que el costo es lo suficientemente bajo como para ser desechado luego de cada trabajo. Una desventaja es que requiere sobrevivir el transporte hacia el interior del pozo, y sobrevivir las subsiguientes etapas del fluido, lo cual puede incluir las etapas del proppant. En estas incorporaciones, un largo tubo de soplado o junta que comprende de un material muy duro, o de un material revestido con endurecedores de superficie conocidos, tales como los carburos y los nítridos, pueden ser utilizados. La línea de comunicación sería suministrada a través de este tubo o junta de soplado. La longitud de la junta de soplado puede ser escogida de manera que el fluido que pasa a través del extremo distante de la junta, sea laminar. Esta longitud puede ser de docenas de pies o de metros, de manera que la junta de soplado puede ser desplegada hacia el interior del agujero del pozo. En las incorporaciones en donde la línea de comunicación es una sola fibra, el aparato de percepción puede requerir ser muy pequeño. En estas incorporaciones, se podrá utilizar el aparato nano-maquinado que puede estar anexado al extremo de la fibra, sin de manera significativa incrementar el diámetro de la fibra. Similares dispositivos son mercadeados para medir la presión en el fondo del pozo, por la empresa Sensa, Southampton, Reino Unido. Una pequeña envoltura puede ser agregada al extremo más inferior de la fibra y cubrir la porción sensorial, de manera que cualquier tipo de cambios en el diámetro externo son muy graduales.

En una incorporación de la invención, el dispositivo sensor es la línea de comunicación en sí misma. Por ejemplo, la línea de comunicación puede incluir una fibra óptica, y los datos transmitidos pueden ser la temperatura distribuida. Acceder a la temperatura distribuida es conocido en el arte, excepto por las enseñanzas incluidas aquí y que han sido expuestas, por ejemplo, por la Patente Pública de los Estados Unidos, Aplicación No. US20040129418, "Utilización de las temperaturas distribuidas durante los tratamientos del agujero de un pozo", por Jee, et al., aquí incorporada por referencia. De manera alternativa, una fibra óptica en sí misma puede ser modificada por la adición de un empastado o de retículas, a lo largo de su longitud. La interrogación de la superficie de estas retículas puede ser hecha en la superficie con un láser, tal como ha sido expuesto, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos No. 5.841 .131 , "transductores de fibra óptica y sistema sensor de presión que incorpora los mismos", por Schroeder et al., incorporada aquí por referencia.

Una ventaja importante de las modificaciones intrínsicas a las fibras ópticas, es que estas pueden ser ingeniadas de manera que no incrementen el diámetro externo de la fibra, lo cual se traduce en menos turbulencia y fricción a lo largo de la línea de comunicación.

Los datos transmitidos de la línea de comunicación pueden ser utilizados para monitorear las subsiguientes etapas del tratamiento del reservorio o del agujero del pozo. Los datos transmitidos pueden, opcionalmente, ser utilizados para controlar algo o toda la operación de tratamiento, de manera que una tasa de bombeo o la composición de un fluido que es inyectado, es ajustado basado únicamente en los datos del fondo del pozo obtenidos por la línea de comunicación, o a partir de una combinación de datos del fondo del pozo y de las mediciones en la superficie. Los datos del fondo del pozo transmitidos pueden ser las de uno o más sensores anexados al extremo de una o más líneas de comunicación, y pueden suplementar o ser suplementadas por una variedad de otras mediciones. Los datos pueden ser de una sección distribuida de una línea de comunicación, tal como la de la temperatura distribuida a lo largo de una fibra óptica. Los datos colectados pueden ser almacenados en el sistema de adquisición y la información puede ser utilizada para optimizar y/o modelar las subsiguientes pruebas de la estimulación de la producción.

Refiriéndonos ahora a las figuras, la FIGURA 1 ¡lustra esquemáticamente, y no a escala, una vista parcial transversal de una incorporación del sistema del previo arte 1 requerida para desplegar a un cable delgado y no eléctrico, de línea de cable, de comunicación, designado como 2, en el interior de un pozo. La línea de comunicación 2 es usualmente mantenida bobinada sobre un tambor 4, mantenido a una distancia separada de la cabecera del pozo 18. Típicamente, un operador se sienta en una estación de operador 6. La línea de comunicación 2 pasa sobre las poleas 7 y 8, previo a ser pasada hacia el interior de la parte superior de un lubricador o de una caja de llenado 10. El lubricador o la caja de llenado 10 forma la barrera de presión alrededor de la línea de comunicación 2, en su punto de ingreso. El restante de las partes mostradas, completan el procesador sísmico para el control de un pozo, tal como los conectores 12 y 16, y la VCEFF 14.

La FIGURA 2 es una vista transversal, parcial y esquemática, de una incorporación, 200, de la invención. La línea de comunicación 2 es desplegada desde un carrete de despliegue de la línea de comunicación 30 que se encuentra montado directamente por la vía de un soporte 32 sobre la caja de llenado o sobre el lubricador 10. De manera alternativa, el carrete 30 podría estar montado directamente a la más superior VCEFF 14. Esta incorporación y sus variaciones funcionales eliminan o en mayor medida reducen los dobleces en la línea de comunicación 2 que puedan resultar en la fatiga y final fractura de la línea de comunicación 2. Un mecanismo impulsor (no mostrado) para el carrete 30 puede ser montado directamente sobre el procesador sísmico para el control de un pozo, como por ejemplo sobre un lubricador 10, o podría estar localizado sobre otra superficie o plataforma. Los datos retirados del agujero del pozo pueden ser colectados en el eje central de la bobina del carrete 30. La incorporación 200 y sus equivalentes estructurales y funcionales, pueden reducir el tiempo de instalación o desinstalación de la maquinaria, como también requerir menor cantidad de piezas de equipo, y será menos compleja de implementar en comparación con los sistemas expuestos en la FIGURA 1 .

Las FIGURAS 3A y 3B son vistas transversales, esquemáticas y parciales, de una segunda incorporación 300 de la invención. La incorporación 300 contiene un carrete de la fibra óptica 42, un mecanismo impulsor 48, y una interfaz de datos 44, localizados en alojamiento pequeño y a alta presión 40. Un soporte 46 anexa el carrete 42 a una pared interna del alojamiento 40. Con el propósito de instalar dicho dispositivo, el operador únicamente requerirá rebordear el alojamiento 40 a la parte superior de la cabecera del pozo 18. El alojamiento 40 no tendría trayectorias de fuga de fluido, y requiere de un mínimo de prueba de los niveles de presión. La energía requerida para hacer girar el carrete 42 puede ser suministrada magnéticamente, a través de una pared no magnética, por medio del uso de un acople magnético con alto nivel de torque. En estas incorporaciones, un motor eléctrico o hidráulico 49 puede hacer girar el mecanismo impulsor 48 desde la parte externa del alojamiento 40, sin tener que penetrar la pared del alojamiento. En ciertos sistemas de éste aspecto de la invención, el mecanismo impulsor para el carrete 42 podría estar localizado dentro del alojamiento 40, como también la interfaz de datos 50. En las incorporaciones del sistema en donde la línea de comunicación 2 es una fibra óptica, la señal óptica puede ser difusa (para mejorar la tolerancia a la contaminación) en el dispositivo conector óptico, es pasada desde un eje central rotatorio del carrete hasta un conector óptico difuso que reenfoca la señal óptica al diámetro de la fibra óptica. La fibra óptica entonces será pasada a través de un muro de contención con presión óptica localizado en la pared del alojamiento, y estar disponible en la parte externa del alojamiento. Esta podría ser una disposición completamente dúplice, en donde los rayos de luz podrán desplazarse hacia el interior y hacia el exterior del pozo de perforación.

S la línea de comunicación 2 es un micro alambre, entonces una señal eléctrica podrá ser convertida en una señal inalámbrica para evitar la necesidad de un colector de señales en el eje central del carrete. En estas incorporaciones, un dispositivo de recepción podría simplemente comprender de puerto de bloqueo no electromagnético localizado en el alojamiento 40 (el cual comprende de materiales tales como los plásticos, el cuarzo, la cerámica, o la combinación de éstos).

La fibra óptica o la línea de comunicación de micro alambre pueden ser guiadas hacia una apropiada posición en el flujo del pozo, por medio de una guía de articulación 52, la cual es capaz de moverse hacia la izquierda y hacia la derecha en la FIGURA 3A, y opcionalmente hacia la izquierda y hacia la derecha en la FIGURA 3B. La apropiada posición en el flujo del pozo puede ser una función del tipo de pozo, del tipo de tratamiento del pozo y de la fase (etapa) del tratamiento. Por ejemplo, durante el despliegue podría ser beneficioso centrar la línea de comunicación en el flujo del pozo de manera de mantener el mayor nivel posible de fuerza de fricción en la línea de comunicación. Sin embargo, durante los tratamientos abrasivos o a alta velocidad, podría ser beneficioso mover la línea de comunicación hacia un lado (en la parte menos turbulenta o menos destructiva (a la fibra) del flujo). En ciertas incorporaciones, cuando la línea de comunicación es una fibra con un pequeño diámetro, utilizada en los servicios en caso de fractura, podría ser simplemente más económico dejar la fibra en el pozo. Sin embargo, en otras incorporaciones, tales como en las operaciones de monitoreo de un pozo, tendría mas sentido retirar la fibra del pozo. Si la línea de comunicación es un micro alambre (de un solo conductor o de múltiples conductores) también podría estar hecho de materiales (tales como el zinc o el aluminio) que no durarían mucho tiempo en un pozo, o que simplemente se disolverían por un enjuague de ácido. En las incorporaciones en donde la línea de comunicación comprende de uno o más micro alambres de múltiples usos, los micro alambres pueden comprender de materiales (Inconel, Monel, y similares) que no son dañados por los típicos fluidos de tratamiento de pozos.

La FIGURA 4 es una hoja esquemática del flujo de información de proceso de una incorporación del método 400 que puede ser útil para entender ciertas características de la invención. El cuadro 60 representa un punto de inicio para la inyección de un primer fluido de tratamiento, el cual podría ser una solución de salmuera u otro tipo de fluido. Durante esta inyección de la solución de salmuera, se comienza el des-bobinado de la línea de comunicación con el primer fluido, y se obtienen los datos de la temperatura y de la presión mientras se des-bobina la línea de comunicación, tal como lo ilustrado en el cuadro 62. Una vez que la línea de comunicación se encuentre en una primera profundidad, los datos en esa específica profundidad podrán ser obtenidos, tal como se expone en el cuadro 64. Entonces un segundo fluido de tratamiento podrá ser inyectado en el cuadro 66, moviendo la línea de comunicación hasta una nueva profundidad, mientras se obtienen los datos de la temperatura y de la presión durante este segundo movimiento de la línea de comunicación. Luego de alcanzar esta segunda profundidad, un segundo conjunto de datos de la temperatura y de la presión puede ser obtenido en esta segunda profundidad, tal como se ilustra en el cuadro 68. Como un paso final 70, un tercer fluido de tratamiento podría ser inyectado, como por ejemplo una solución ácida, en caso de que se decida disolver la línea de comunicación. Aquellas personas entrenadas en el arte de servicio a los pozos reconocerán muchas posibles variaciones de éste método básico. Por ejemplo, los datos transmitidos hasta la superficie a través de la línea de comunicación, pueden ser utilizados para controlar la tasa de inyección de uno o de cualquiera de los fluidos; la composición de los fluidos puede ser cambiada rápidamente, utilizando los datos colectados en el fondo del pozo, y así sucesivamente.

Aunque únicamente unas cuantas incorporaciones ejemplares de esta invención han sido descritas en detalle, aquellas personas entrenadas en el arte podrán fácilmente apreciar que muchas modificaciones son posibles en las incorporaciones ejemplares, sin separarse materialmente de las novedosas nociones y ventajas de esta invención. De manera similar, todas dichas modificaciones tienen la intención de ser incluidas dentro del campo de acción según lo definido en las siguientes reivindicaciones. En las reivindicaciones, ninguna de las cláusulas tiene la intención de ser presentadas en el formato medios - mas - función permitido por el Documento 35 U.S.C. § 1 12, párrafo 6, a menos que "medios para" sea explícitamente recitada conjuntamente para una función asociada. Las cláusulas "medios para" tiene la intención de cubrir las estructuras descritas aquí como realizando la función recitada, y no únicamente los equivalentes estructurales pero también las estructuras equivalentes.

Claims (37)

1. Reivindicaciones: 1 ) Un método para la introducción de una línea de comunicación hacia el interior de un pozo de perforación que se encuentre próximo a un reservorio, el cual comprende de: (a) bombear un fluido de tratamiento a través del pozo de perforación y hacia el interior del reservorio, y (b) utilizar dicho fluido tratamiento para impulsar la línea de comunicación hacia el interior del pozo de perforación, sin ocasionar daño significativo a la línea de comunicación. 2) El método de la Reivindicación 1 , el cual comprende de la introducción de la línea de comunicación hacia el interior de un procesador sísmico para el control de un pozo, removiblemente conectado a la cabecera de un pozo del pozo de perforación. 3) El método de la Reivindicación 1 , el cual comprende de la introducción de la línea de comunicación hacia el interior un pozo de perforación presurizado, sin un procesador sísmico para el control de un pozo, la línea de comunicación es introducida e impulsada hacia el interior del pozo de perforación por medio de un carrete de control, el carrete es interno a un alojamiento presurizado que se encuentra removiblemente conectado directamente a la cabecera de un pozo del pozo de perforación. 4) El método de la Reivindicación 3, el cual comprende de conectar el alojamiento y el carrete directamente a la cabecera del pozo, previo a la introducción de la línea de comunicación en el interior del pozo de perforación presurizado. JJ 5) El método de la Reivindicación 3, el cual comprende de rebordear el alojamiento directamente a la cabecera del pozo. 6) El método de la Reivindicación 3, en donde la línea de comunicación comprende de una fibra óptica, y de dar energía al carrete para el suministro de energía de manera magnética a través de una pared no magnética del alojamiento. 7) El método de la Reivindicación 6, el cual comprende de la difusión de una señal óptica por medio del uso de un primer conector óptico, de transmitir la señal difundida a través de la fibra óptica hasta un segundo conector óptico, y de reenfocar la señal al diámetro de la fibra óptica. 8) El método de la Reivindicación 7, el cual comprende de la transmisión de una señal a través de un muro de contención con presión óptica localizado en la pared del alojamiento. 9) El método de la reivindicación 6, el cual comprende de la transmisión de señales ópticas en ambas direcciones a través de la fibra óptica, la fibra óptica comprende de una o más fibras ópticas. 10) El método de la reivindicación 3, en donde la línea de comunicación es un alambre, y el método comprende de la transmisión de una señal eléctrica al sistema de adquisición de datos por medios seleccionados a partir de medios de transmisión alámbrica e inalámbrica 1 1 ) El método de la Reivindicación 3, el cual comprende de guiar la línea de comunicación hacia el interior del pozo de perforación presurizado, empleando un mecanismo de guía. 12) El método de la Reivindicación 1 1 , el cual comprende del retiro de la línea de comunicación del pozo de perforación utilizando el mecanismo de guía. 13) El método de la Reivindicación 1 , el cual comprende de dejar la línea de comunicación en el pozo de perforación y de disolver la línea de comunicación por medio de acción química, térmica, física, o la combinación de estas. 14) El método de la Reivindicación 1 , el cual comprende de impulsar la línea de comunicación hacia el interior del pozo de perforación, utilizando un sistema de bombeo que bombea uno o más fluidos de tratamiento hacía el interior del pozo de perforación. 15) El método de la reivindicación 14, el cual comprende de bombear dos o mas fluidos de tratamiento hacia el interior del pozo de perforación, en sucesión, par impulsar la línea de comunicación hacia el interior del pozo de perforación. 16) El método de la Reivindicación 14, el cual comprende de mezclar o de combinar los fluidos de tratamiento y/o los sólidos de tratamiento, previo al bombeo de los fluidos de tratamiento hacia el interior del pozo de perforación. 17) El método de la Reivindicación 14, el cual comprende de controlar el mezclado o el combinado, utilizando los datos seleccionados de los datos obtenidos en el fondo del pozo, de los datos de la superficie, o alguna combinación de estos. 18) El método de la Reivindicación 14, el cual comprende de adquirir datos del pozo, utilizando un sistema de adquisición de datos de la superficie. 19) El método de la Reivindicación 14, el cual comprende de bombear un primer fluido de tratamiento hacia el interior del agujero del pozo para des-bobinar la línea de comunicación, seguido por uno o mas subsiguientes fluidos de tratamiento. 20) El método de la Reivindicación 14, el cual comprende de re-bobinar la línea de comunicación. 21 ) El método de la Reivindicación 6, el cual comprende de percibir una condición en el pozo de perforación, empleando métodos seleccionados a partir de un sensor anexado a un extremo distante de la fibra óptica, de retículas localizadas en la fibra óptica, del empastado de la fibra óptica, y de las combinaciones de éstos. 22) El método de la Reivindicación 21 , el cual comprende de la utilización de los datos percibidos de la condición del pozo de perforación, para monitorear o modelar las subsiguientes operaciones en el pozo. 23) El método de la Reivindicación 1 , en donde el impulso comprende de controlar el des-bobinado y/o el bobinado de la línea de comunicación desde o sobre el carrete, el controlado es seleccionado para ser automático, electrónico, computarizado, y las combinaciones de éstos. 24) El método de la Reivindicación 23, en donde el carrete está instrumentado para medir y para controlar el des-bobinado/bobinado de la longitud de la línea, basado en un comando del controlador por la vía de un puerto de comunicación, el puerto de comunicación es seleccionado para ser alámbrico, inalámbrico, o la combinación de estos. 25) Un sistema que comprende de: (a) un carrete para impulsar una línea de comunicación hacia el interior de un pozo presurízado; (b) el carrete se encuentra montado directamente sobre un procesador sísmico para el control de un pozo, fluidamente conectado al pozo de perforación presurizado. 26) El sistema de la Reivindicación 25, en donde el carrete es seleccionado a partir de un carrete de fibra óptica y de un carrete de micro-fibra, y en donde el procesador sísmico para el control de un pozo puede ser seleccionado a partir de una válvula de cierre de emergencia del flujo de fluidos (VCEF), de una caja de llenado, de un lubricador, y de una combinación de estos. 27) El sistema de la Reivindicación 26, el cual comprende de medios para colectar los datos del pozo de perforación. 28) El sistema de la Reivindicación 27, en donde los medios son parte de un eje central de una bobina del carrete. 29) El sistema de la Reivindicación 25, el cual comprende de uno mas componentes de control adaptados para controlar el des-bobinado del carrete, los componentes del control son seleccionados para ser automáticos, electrónicos, computarizados, y las combinaciones de estos. 30) Un sistema que comprende de: (a) un alojamiento de contención de la presión fluidamente conectado a la cabecera de un pozo; y (b) un carrete posicionado en el interior del alojamiento sobre el cual se encuentra una línea de comunicación bobinada. 31 ) El sistema de la Reivindicación 30, el cual comprende de un mecanismo impulsor para el carrete localizado dentro del alojamiento. 32) El sistema de la Reivindicación 31 , en donde la energía para hacer girar el carrete es suministrada magnéticamente a través de una pared no magnética del alojamiento o de una porción de la pared, utilizando un acople magnético. 33) El sistema de la Reivindicación 30, en donde la línea de comunicación es una fibra óptica, y una señal óptica es difundida en el dispositivo conector óptico, es hecha pasar desde un eje central rotatorio del carrete hasta un conector óptico difundido, el cual reenfoca la señal óptica al diámetro de la fibra óptica. 34) El sistema de la Reivindicación 33, el cual comprende de un muro de contención con presión óptica localizado en la pared del alojamiento, 35) El sistema de la Reivindicación 30, en donde la línea de comunicación es un micro alambre, y el alojamiento comprende de un dispositivo receptor que comprende de un puerto de bloqueo no electro magnético en el alojamiento, consistiendo de materiales seleccionados a partir del plástico, el cuarzo, la cerámica, o una combinación de éstos. 36) El sistema de la Reivindicación 30, el cual comprende de una guía de articulación adaptada para guiar la línea de comunicación hacia una apropiada posición en el flujo del pozo. 37) Los sistemas de la Reivindicación 30, los cuales comprenden de uno o más componentes de control adaptados para controlar el des-bobinado del carrete, los componentes de control son seleccionados para ser automáticos, electrónicos, computarizados, y las combinaciones de estos.