MX2010009929A

MX2010009929A - Método para sellar una fuga.

Info

Publication number: MX2010009929A
Application number: MX2010009929A
Authority: MX
Inventors: Nicholas John Ryan; Andrew James Cochran
Original assignee: Brinker Technology Ltd
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-12-06
Also published as: US20110024988A1; NZ587931A; EP2268760A1; MY151366A; BRPI0909744A2; GB2458215A; WO2009112863A1; CA2718029A1; AU2009223955A1; GB0904279D0; GB2458215B; GB0804566D0

Abstract

La presente invención se refiere a un método para sellar una fuga, que comprende introducir una mezcla selladora a un sitio de fuga, la mezcla selladora que comprende al menos un elemento sellador elastomérico y un fluido no newtoniano. La presente invención también se refiere a mezclas selladoras que comprenden al menos un elemento sellador elastomérico y un fluido no newtoniano.

Description

i MÉTODO PARA. SELLAR UNA FUGA Campo de la Invención La presente invención se refiere a un método para sellar una fuga. En particular, pero de manera no exclusiva, la presente invención se refiere a un método para reducir o detener la infiltración a través de una fuga en un recipiente, válvula, tubo o conducto. De manera más particular, pero no exclusivamente, la presente invención se refiere a estos métodos cuando se usan en industria comprendidas con hidrocarburos. La invención también se refiere a mezclas selladoras.

Antecedentes de la Invención El presente Solicitante ha estado desarrollando durante muchos años técnicas para sellar y contener fugas de conductos que transportan, por ejemplo, hidrocarburos.

La solicitud de patente WO-A-01/86191 del Solicitante describe una pluralidad de elementos, cadO una en la forma de una membrana, que se introducen en un conducto que se van a transportar a lo largo del conducto por el flujo del fluido en el mismo. En el área de la fuga, se captura al menos uno de los elementos selladores por un diferencial de presión asociado con la fuga y de este modo se arrastra a y mantiene en su posición en la fuga para contenerla o sellarla.

La solicitud de patente WO-A-03/93713 del Solicitante describe la introducción de una pluralidad de elementos selladores en un conducto que tiene un tamaño efectivo menor que el tamaño efectivo de la fuga. Aunque el diferencial de presión atribuible a la fuga es relativamente pequeño, los elementos selladores se arrastran a, se mueven a y se acumulan con, el conducto en la fuga y reducen la infiltración de la misma.

Como se analiza en estas dos solicitudes, a través de las técnicas descritas, es posible reducir o erradicar los problemas asociados con la fuga de conductos que son inaccesibles o sólo son accesibles con una dificultad considerable .

Sin embargo, permanece el problema con las técnicas descritas en las dos solicitudes mencionadas anteriormente ya que los elementos selladores frecuentemente no hacen un sello completo en la fuga para detener completamente la fuga de la misma. En particular, a menos que el elemento sellador individual o múltiples elementos selladores en combinación obstruyan la fuga, las rutas de flujo pueden permanecer alrededor de los elementos selladores por lo que el fluido en el conducto puede continuar fugándose al exterior del conducto.

Además, en la industria de hidrocarburos hay restricciones particulares de seguridad que requieren frecuentemente una barrera de doble sello entre el conducto que transporta hidrocarburo y el ambiente externo. Si entonces existe una fuga pequeña, aunque puede ser relativamente pequeño el volumen de la fuga de hidrocarburo debido a la infiltración, es decir, un flujo poco a poco de fuga, sin embargo es importante que estas fugas se sellen completamente por razones de seguridad y de salud o por razones ambientales. Además, el desarrollo de la fuga y la aparición de la fuga son un proceso dinámico y las técnicas descritas en las dos solicitudes mencionadas anteriormente no proporcionan una manera para sellar estas fugas.

La presente invención busca proporcionar un método para superar las desventajas de la técnica anterior, mencionadas anteriormente, y proporcionar un método mejorado para reducir o sellar completamente las fugas.

Breve Descripción de la Invención En un primer aspecto, la presente invención se refiere a un método para sellar una fuga, el cual comprende el paso de introducir una mezcla selladora al sitio de fuga, la mezcla selladora que comprende al menos un elemento sellador, elastomérico y un fluido no newtoniano.

Opcionalmente , el por lo menos un elemento sellador está en suspensión en la mezcla selladora.

De manera preferente, el fluido fluye en respuesta a fuerzas de corte que actúan en el fluido.

De manera conveniente, el flujo del fluido arrastra al menos un elemento sellador al sitio de fuga.

En una modalidad, las fuerzas de corte que actúa n en el fluido y/o el por lo menos un elemento sellador deforman el elemento sellador en el sitio de fuga para formar un sello. De manera conveniente, la presión del fluido no newtoniano, o cualquier otro fluido presente en el sitio de fuga, transmite las fuerzas de corte a al menos un elemento sellador para deformar a al menos un elemento sellador. De manera preferente, el por lo menos un elemento sellador deformado en el sitio de fuga forma un sello hermético para sellar la fuga.

De manera preferente, la mezcla selladora forma una matriz en el sitio de fuga.

Opcionalmente, la viscosidad aparente del fluido en el sitio de fuga se incrementa en respuesta a reducidas fuerzas de corte actúan en el fluido en el sitio de fuga.

De manera preferente, la viscosidad aparente, incrementada del fluido en el sitio de fuga impide el flujo de fluido en el sitio de fuga.

De manera conveniente, el fluido puede permanecer en el sello formado en el sitio de fuga.

De manera preferente, el fluido no se establece en el sitio de fuga.

De manera conveniente, el sello se puede mantener por la presión ejercida por el fluido sobre al menos un elemento sellador. De manera preferente, la presión ejercida por el fluido sobre el por lo menos un elemento sellador mantiene un sello en respuesta a un cambio conformacional en el sitio de fuga.

De manera preferente, la mezcla selladora forma una barrera flexible o sello dinámico que puede reformarse y renovarse inmediata y rápidamente, por si mismo, en respuesta a un cambio conformacional en el sitio de fuga sin ninguna fuga adicional del sitio de fuga.

De manera conveniente, la mezcla selladora puede comprender más de un fluido no newtoniano.

Opcionalmente , el fluido no newtoniano se puede seleccionar del grupo que consiste de un plástico de Bingham, un pseudoplástico, un fluido de alta viscosidad, un fluido tixotrópico o un fluido viscosificado .

De manera preferente, el fluido es una grasa.

Opcionalmente, la grasa es una grasa basada en aceite. De manera conveniente, la grasa puede ser una grasa basada en aceite mineral o una grasa de silicón.

Opcionalmente, el líquido viscosificado es un viscosificador polimérico, tal como pero no limitado a goma de guar, goma de xantano, y viscosificadores reticulados.

En una modalidad, la mezcla selladora comprende una pluralidad de elementos selladores.

De manera preferente, la mezcla selladora comprende una variedad de elementos selladores de diferente tamaño. Los elementos selladores pueden estar en el intervalo de tamaño de 50 mm a 1 pm, pero se pueden usar elementos selladores más pequeños o más grandes, si se requiere. Opcionalmente , los elementos selladores están en el intervalo de tamaño de 10 a 500 µt?. de manera preferente, los elementos selladores están en el intervalo de tamaño de 1 pm a 595 µ??. de manera particular, los elementos selladores de tamaño adecuado pueden ser, pero no limitados a, de lmm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 600-1000µ??, 595µp? o menos (malla 30s) , 200µp? o menos (malla 72s) , 120 µt?, 125 µt? o menos (malla 120s) . Las mezclas de estos elementos selladores ajustados a tamaño en una mezcla selladora también se prefieren de manera particular. En particular, se prefieren mezclas selladoras que incluyan partes iguales de 600-1000 µp?, y malla 32s y malla 72s, o partes iguales de malla 72s y malla 30s.

En otra modalidad, la mezcla selladora comprende al menos un elemento sellador revestido con fluido no newtoniano .

De manera conveniente, una mezcla selladora que incluye elementos selladores revestidos con el fluido no newtoniano se pueden introducir de forma remota al sitio de fuga .

Opcionalmente , la mezcla selladora administrada de manera remota se puede administrar en un recipiente, por ejemplo, una bolsa.

Adicionalmente, los elementos selladores revestidos con un fluido no newtoniano se pueden suspender adicionalmente en un segundo fluido, el segundo fluido que es inmiscible en cualquier fluido que fluye a través de o pasa el sitio de fuga y en donde los elementos selladores revestidos se arrastran al sitio de fuga por el flujo del segundo fluido.

Opcionalmente, el segundo fluido puede ser un fluido newtoniano, por ejemplo, agua o un fluido no newtoniano .

En una modalidad adicional, la presente invención se refiere a un método para sellar una fuga de acuerdo con el primer aspecto de la invención, el método que comprende además el paso de introducir de manera subsiguiente al menos una mezcla selladora adicional al sitio de fuga.

En una modalidad, subsiguientemente se introduce una pluralidad de mezclas selladoras adicionales al sitio de fuga de una manera secuencial.

Opcionalmente , cada una de las mezclas selladoras, adicionales, secuencialmente introducidas, comprende elementos selladores de un tamaño diferente que una mezcla selladora precedente.

De manera preferente, cada una de las mezclas selladoras, secuencialmente introducidas comprende elementos selladores de un tamaño más pequeño que una mezcla selladora, precedente.

Opcionalmente, al menos una de las mezclas selladoras adicionales secuencialmente introducidas comprende una mezcla selladora donde los elementos selladores se revisten con el fluido no newtoniano.

De manera conveniente, los elementos selladores pueden comprender un elastómero, cauchos de silicón, cauchos de poliuretano, cauchos naturales, cauchos de nitrilo y/o un elastómero de fluoropolímero .

Los elementos selladores se pueden formar en una forma que corresponde a cualquiera de plana-oblonga, cubos, esferas, pirámides, octaedros, tetraedros, en forma de semilla de cardo, en forma de filamento o de una forma irregular .

De manera conveniente, la mezcla selladora comprende de 1% a 50% de elementos selladores, en peso, de manera preferente de 1 a 30% en peso.

En una modalidad, la fuga es una fuga en una válvula, tubo, recipiente, anillo tórico o un conducto, aunque como se apreciará por la persona experta en la técnica, los métodos de la presente invención se pueden usar para sellar cualquier fuga, tal como, pero no limitado a remediación de la falla de sello, juntas de tubería, lanzador/receptor de diablos, bocas de agua, intercambiadores de calor y collarines.

En otra modalidad, la mezcla selladora comprende al menos un elemento sellador que se ha revestido con un fluido no newtoniano.

En un segundo aspecto, la presente invención se refiere a una mezcla selladora que comprende un fluido no newtoniano y al menos un elemento sellador elastomérico .

En un tercer aspecto, la presente invención se refiere a un método para sellar una fuga, el método que comprende : formar una pluralidad de elementos selladores, en donde los elementos selladores se forman para tener parámetros seleccionados; producir una mezcla selladora al adicionar los elementos selladores a una sustancia; rellenar el recipiente con la mezcla selladora; caracterizado en que la sustancia tiene sus propiedades reológicas seleccionadas para suspender los elementos selladores dentro de la mezcla selladora; las propiedades reológicas de la sustancia se seleccionan adicionalmente tal que el flujo de la sustancia se presenta en respuesta a fuerzas de corte que actúan en la misma de un diferencial de presión en el área de la fuga no sellada ; los parámetros de los elementos selladores s seleccionan tal que uno o más elementos selladores se arrastran a la fuga por el flujo de la sustancia que se presenta en respuesta a las fuerzas de corte y se retienen en su posición en la fuga para contenerla o sellarla; y las propiedades reológicas de la sustancia se selecciona adicionalmente tal que el flujo de la sustancia no se presenta conforme se reducen las fuerzas de corte puesto el diferencial de presión en el área de la fuga se reduce consecuente con uno o más elementos selladores que se retienen en su posición en la fuga.

Con el método anterior, al seleccionar propiedades reológicas apropiadas para la sustancia, se puede proporcionar un sello completo para sellar una fuga en el recipiente .

De manera preferente, la mezcla selladora contiene de 1% a 50% en peso de elementos selladores.

En un cuarto aspecto, la presente invención se refiere a un método para reducir o detener la infiltración a través de un fuga en un conducto a lo largo del cual está fluyendo un líquido, el método que comprende: formar una pluralidad de elementos selladores, en donde los elementos selladores se forman para tener parámetros seleccionados; revestir los elementos selladores con una sustancia; e introducirla pluralidad de elementos selladores, revestidos, en el conducto; caracterizado en que los parámetros de los elementos selladores se seleccionan tal que la pluralidad de elementos selladores revestidos se transportan a lo largo del conducto por el líquido, y en el área de la fuga, se capturan uno o más elementos selladores, revestidos, por un diferencial de presión asociado con la fuga y se arrastran de este modo hacia y se retienen en su posición en la fuga para contenerla o sellarla; la sustancia tiene sus propiedades reológicas seleccionadas tal que el flujo de la sustancia se presenta en respuesta a fuerzas de corte que actúan en la misma debido al diferencial de presión; y las propiedades reológicas de la sustancia se seleccionan adicionalmente tal que el flujo de la sustancia no se presenta conforme se reducen las fuerzas de corte puesto que el diferencial de presión en el área de la fuga se reduce consecuente con que uno o más elementos selladores se retienen en su posición en la fuga.

Con el método anterior, al seleccionar propiedades reológicas apropiadas para la sustancia, un sello completo, o un sello muy mejorado, se puede proporcionar para sellar una fuga en el conducto.

De manera preferente, el recipiente o conducto está asociado con un líquido particular y la sustancia y los elementos selladores se eligen para ser inertes a la exposición al líquido particular.

De manera preferente, los elementos selladores son partículas elastoméricas .

De manera preferente, los elementos selladores están en el intervalo de tamaño de 1 mm a 1 pm.

De manera más preferente, los elementos selladores están en el intervalo de tamaño de 10 a 500 µt?.

De manera preferente, la sustancia es una grasa basada en aceite. De manera más preferente, la grasa basada én aceite es grasa de silicón.

La presente invención también abarca un elemento sellador para el uso en el método descrito anteriormente.

Como se entenderá por la persona experta en la técnica, cualquiera de las características, aspectos y modalidades anteriores de la presente invención se pueden adicionar o intercambiar de manera independiente con cualquier otra característica, aspecto o modalidad de la presente invención.

Ahora se describirán ejemplos de la presente invención, en detalle con referencia a las figuras anexas, en las cuales : La Figura 1 ilustra, esquemáticamente, un ambiente encerrado adyacente a otro ambiente justo después de rellenar con una mezcla selladora; La Figura 2 ilustra la respuesta de los elementos selladores en la mezcla selladora después del relleno del ambiente encerrado de la figura 1 con la mezcla selladora; La Figura 3 ilustra un conducto transportador de líquido al cual se han adicionado los elementos selladores, revestidos ; La Figura 4 ilustra el movimiento de los elementos selladores, revestidos en el conducto de la figura 3 en el área de un defecto.

Descripción Detallada de la Invención La Figura 1 representa el uso de elementos selladores, elastoméricos , en general esféricos. Sin embargo, como se analiza más adelante, se puede usar cualquier elemento sellador, formado.

Los elementos selladores de material elastomérico se producen de caucho natural de suelo y compuesto de estireno-butadieno y tienen dimensiones que varían de 10 a 500 µta. Sin embargo, como se analiza más adelante, se pueden usar otros materiales y tamaños de los elementos selladores dependiendo- de la ubicación y tamaño de la fuga o defecto.

Se puede producir una mezcla selladora al mezclar los elementos selladores 3 con un fluido 2 no newtoniano. El fluido no newtoniano se puede seleccionar para que tenga propiedades reológicas particulares para permitir que el fluido fluya dentro de cualquier sustancia o fluido que puede estar fugándose a través del sitio de fuga. En la figura 1, el fluido 2 se representa como que comprende una grasa 2 de sil icón que tiene una "viscosidad aparente" de 60000 centipoise (cP) (=60 Pa . ) , a 25° y presión normal. La "viscosidad aparente" se usa para representar la viscosidad de un material que no puede fluir de manera ordinaria pero puede fluir con fuerza aplicada, y que por lo tanto tiene una viscosidad cambiable con respecto a la fuerza aplicada. Los elementos selladores 3 y la grasa 2 se mezclan conjuntamente en una relación de 1:9 en masa.

La Figura 1 ilustra, esquemáticamente, un ambiente encerrado 1, representativo de un ambiente sellado, adyacente a otro ambiente 5, por ejemplo, una línea transportadora de hidrocarburo. El ambiente cerrado 1 tiene un defecto 4 de agujero de aproximadamente 15 µt en su diámetro más grande que se comunica con el ambiente adyacente 5 que da por resultado una fuga entre los dos.

La mezcla selladora se introduce en el ambiente cerrado 1, la mezcla selladora que incluye los elementos selladores 3 y la grasa 2. La mezcla selladora se introduce en el ambiente cerrado tal que está a una presión positiva con relación al ambiente adyacente 5. De esta manera, en el área del defecto 4, existe un diferencial de presión a través del cual el contenido del ambiente cerrado 1 puede fugarse al ambiente adyacente. Este diferencial de presión aplica una fuerza de corte que actúa en la mezcla selladora.

La propiedad reológica del fluido 2 se selecciona tal que en el caso particular, el diferencial de presión que resulta del defecto 4 es suficiente para provocar una suficiente fuerza de corte para, en este caso la grasa 2, fluya a través del defecto 4. Como resultado de este flujo, uno o más de los elementos selladores 3 cercanos se arrastran al defecto 4 donde un elemento sellador abarcará completamente la fuga, o abarcará parcialmente el defecto tal que se arrastren elementos selladores adicionales hacia la fuga y por lo tanto se acumulen sobre el defecto como se muestra en la figura 2.

En algunos casos, dependiendo del ambiente particular, los elementos selladores, elastoméricos pueden entrar al sitio de fuga o ser parcialmente extruidos a través del sitio de fuga a fin de sellar la fuga.

Conforme se llega a obstruir el defecto 4, el diferencial de presión que resulta se reduce, conforme lo hace la fuerza de corte correspondiente que actúa en la grasa 2. Eventualmente, se alcanza un punto donde la fuerza de corte es insuficiente para provocar flujo. Cuando esto se presenta, la grasa 2 llega a ser efectivamente inmóvil y por lo tanto rellena cualquier espacio entre los elementos selladores 3 y el defecto 4 tal que se proporciona un sello completo. En consecuencia, el fluido no newtoniano permanece en el sello formado en el sitio de fuga. Además, se apreciará que puesto que los elementos selladores 3 se producen de material elastomérico, cualquier movimiento de los mismos se transmite por la grasa 2 a cualquier elemento sellador adyacente tal que los elementos selladores puedan asentarse en el defecto produciendo un mejor ajuste a la forma del mismo y un mejor sello entre los ambientes 1 y 5.

Adicionalmente , las fuerzas que actúan en los elementos selladores pueden dar por resultado deformación de los elementos selladores lo que permite que se forme un sello más hermético o más cercanamente empacado. Las fuerzas que actúan en los elementos selladores pueden resultar de la presión del fluido no newtoniano dentro de la mezcla selladora y/o pueden resultar de la presión de cualquier otro fluido o sustancia en la ubicación del sitio de fuga. Por ejemplo, donde el sitio de fuga está en un recipiente o una tubería, los fluidos dentro del recipiente o tubería pueden actuar en el fluido no newtoniano de la mezcla selladora y/o los elementos selladores para provocar deformación de los elementos selladores.

Además, en el caso que cambie el defecto 4, por ejemplo a través de corrosión, el movimiento adicional de los elementos selladores 3 puede presentarse para ajustarse a este cambio. Como tal, el sello formado en el defecto 4 representa una barrera flexible o un sello dinámico que puede reformarse y renovarse inmediatamente y de forma rápida por sí mismo para impedir cualquier fuga adicional del defecto, es decir, en otras palabras, el sello formado de acuerdo con la presente invención es "auto-curativo" , resellándose por sí mismo en respuesta a un cambio conformacional en el sitio de defecto o fuga.

Además, mediante la elección adecuada de las propiedades reológicas del fluido 2, las partículas elastoméricas 3 se retienen de manera efectiva en suspensión dentro de la grasa casi de manera indefinida en tanto que la grasa permanece capaz de fluir si se somete a la fuerza de corte apropiada. De esta manera, si aparece un nuevo defecto, puede presentarse el mismo proceso de flujo de fluido 2 seguido por el movimiento de los elementos selladores 3 al defecto 4, que conduce eventualmente al sellado del nuevo defecto.

De manera alternativa, la mezcla se puede bombear del ambiente cerrado 1 en tanto que mantenga la presión positiva con relación al ambiente adyacente.

Se apreciará que aunque los elementos selladores de las Figuras 1 y 2 se han descrito como que tienen una dimensión de entre 10 a 500 µ?t?, en otras modalidades, los elementos selladores pueden ser de cualquier tamaño. Por ejemplo, los elementos selladores pueden tener una dimensión que varía desde 50 mm hacia abajo a 1 pm, aunque se ha encontrado que una dimensión de entre 50 a 500 µp? es particularmente adecuada. Sin embargo, se puede usar cualquier tamaño o intervalo de tamaños de los elementos selladores elastoméricos , en una o múltiples mezclas selladoras, como se describe más adelante. Por ejemplo, la mezcla selladora puede comprender elementos selladores de cualquiera de los siguientes tamaños o una mezcla de los siguientes tamaños: lmm, 2mm, 3mm, 4mm, 5mm, 6mm, 600-lOOOum, 595µp?, menos de 595µp? (malla 30s) , 200µ??, menos de 200 µ?a (malla 72s) , 120 µt?, 125 µt? o menos de 125 (malla 120s) . Las mezclas de estos elementos selladores ajustados a tamaño en una mezcla selladora también se prefieren de manera particular.

Los elementos selladores también pueden tener todos un tamaño idéntico o ser una mezcla de tamaños, dependiendo del conocimiento del defecto. En algunos casos, se puede formar un sello más hermético al usar una variedad de elementos selladores en la mezcla selladora.

El uso de una variedad de elementos selladores permite que elementos selladores más pequeños se ajusten en cualquier espacio entre elementos selladores individuales dentro o en el sitio de fuga, formando de este modo una matriz selladora que comprende fluido dentro de la mezcla selladora y elementos selladores de múltiples tamaño para formar un sello compacto.

Adicionalmente , las fuerzas que actúan tanto en el fluido en la mezcla selladora y en los elementos selladores actúan para comprimir los elementos selladores dentro de la matriz permitiendo que se forme un sello más hermético en el sitio de fuga.

Los elementos selladores pueden ser cualquier material elastomérico adecuado, tal como se prefieren cauchos de silicón, cauchos de poliuretano, cauchos naturales, cauchos de nitrilo y un elastómero de fluoropolímero .

Además, los elementos selladores pueden tomar la forma de un elemento oblongo plano similar a una forma de tarjeta de crédito, o pueden tener una variedad de geometrías que incluyen cubos, esferas, pirámides, octaedros y tetraedros, o elementos más aerodinámicamente formados con mayores coeficientes de arrastre tal como elementos en forma de semillas de cardo. También, los elementos selladores pueden ser de forma de filamento o de una forma irregular.

También se apreciará que la grasa 2 se puede reemplazar por cualquier material adecuado que tenga las propiedades reológicas apropiadas. A este respecto, las propiedades reológicas se refieren a la elasticidad, viscosidad y plasticidad del material. De esta manera, del material debe tener propiedades intermedias a un líquido y un sólido ya que debe tener la capacidad de retener su forma y aun asumir las propiedades de un líquido en respuesta al diferencial de presión asociado con una fuga.

Los fluidos adecuados para el uso en la presente invención incluyen, pero no se limitan a, aceites, por ejemplo, aceites minerales y grasas, tal como, pero no limitado a, grasa de silicón o una grasa basada en aceite.

En la modalidad representada en las Figuras 1 y 2, se seleccionó grasa de silicón debido a su estabilidad a alta temperatura y es inerte con relación a hidrocarburos y no ataca sellos o elastómeros normales encontrados en la industria de hidrocarburos. También será evidente para aquellos expertos en la técnica que el ambiente cerrado 1 se puede considerar representativo de un sistema cerrado tal como el orificio de prueba en un soporte de tubería de un pozo de petróleo, o la cavidad esférica entre los asientos de una válvula de bola.

La sustancia o fluido no newtoniano, exacto, usado en los métodos de la presente invención es dependiente del sitio de fuga y cualquier otro fluido o sustancia que pueda estarse fugando o infiltrando a través del sitio de fuga o defecto. La sustancia o fluido no newtoniano se selecciona de manera ideal para que sea inerte o tan inerte como sea posible con relación a cualquier fluido que se infiltre o esté presente en el sitio de fuga o defecto.

La relación de mezcla del fluido al elemento sellador se puede elegir de acuerdo a la aplicación, aunque se ha encontrado que es particularmente adecuado el intervalo de 1% a 50% de elementos selladores, en peso de grasa. Otros intervalos adecuados de elementos selladores incluyen 2%, 5%, 7%, 10%, 12%, 15%, 17%, 20%, 22%, 25%, 27%, 30%, 32%, 35%, 37%, 40%, 42%, y 45%.

De manera alternativa, la relación de elementos selladores a fluido no newtoniano se puede calcular en una relación en masa. Se pueden usar relaciones de 1:1, 1:2, 1:3, 1:4, 1:5, 1:6, 1:7, 1:8, 1:9, 1:10, 1:12, 1:13, 1:4 y 1:15, aunque se puede usar cualquier otra relación en los métodos y composiciones de la invención.

El ambiente encerrado puede ser de cualquier tamaño, por ejemplo, pero no limitado a entre un volumen de 0.5 a 500 litros.

Ahora se describirá una segunda modalidad de la presente invención, con referencia a las figuras 3 y 4, donde se usa una mezcla selladora que incluye una pluralidad de elementos selladores 3. En esta modalidad, estos toman la forma de partículas producidas de materiales elastoméricos y tienen dimensiones que varían entre 5 a 100 µp?.

Los elementos selladores 13 entonces se revisten con un fluido 12 que tiene propiedades reológicas, particulares, seleccionadas el paso de revestimiento se realiza tal que la cantidad de revestimiento da a los elementos selladores revestidos, propiedades particulares, seleccionadas. En esta modalidad, el fluido 12 es una grasa 12 basada en aceite mineral, que se reviste alrededor de los elementos selladores 13 hasta que los elementos selladores, revestidos son capaces de ser transportados a través de petróleo crido 7 y son además capaces de fluir hacia una fuga en virtud de un diferencial de presión en un sitio de fuga .

Los elementos selladores revestidos 13 entonces se introducen en un conducto 11 con petróleo crudo 7 que fluye a través del mismo en la dirección de la flecha A, por un medio adecuado tal como una válvula corriente arriba, como se muestra en la figura 3. El conducto 11 tiene un defecto 6 de grieta de aproximadamente 15 µp? a lo largo de su longitud, que está en comunicación con el ambiente que circunda el conducto.

En general, los elementos selladores 13 fluirán a lo largo del conducto 11 en virtud de su suspensión en el aceite o petróleo 7. En el área del defecto 6, hay un diferencial de presión entre el petróleo o aceite 7 y el ambiente circundante conforme el petróleo o aceite 7 se figa al ambiente circundante.

Los elementos selladores, revestidos, se arrastran a la fuga y se retienen en su posición en el defecto. Conforme se colocan en el defecto, el sello es incompleto y permanece un diferencial de presión localizado. Como se menciona anteriormente, las propiedades reológicas de la grasa 12 se seleccionan tal que en este caso particular, el diferencial de presión es suficiente para provocar el flujo del revestimiento de los elementos selladores 13 debido a la fuerza de corte que actúa en los mismos.

De esta manera, el revestimiento puede fluir también a través del defecto. Sin embargo, como se menciona anteriormente, conforme se llega a obstruir el defecto, se reduce el diferencial de presión que resulta de esto, como lo hace la fuerza de corte correspondiente que actúa en el revestimiento 12. Eventualmente , se alcanza un punto tal que la fuerza de corte es insuficiente para provocar flujo. En este caso, el revestimiento 12 llega a ser efectivamente inmóvil y por lo tanto rellena cualquier espacio entre los elementos selladores 13 y el defecto 6 tal que se proporciona un sello completo. Además, se apreciará que aunque los elementos selladores 13 se producen de materiales elastoméricos , cualquier movimiento del mismo se transmite por el revestimiento 12 a cualquier elemento sellador adyacente tal que los elementos selladores pueden asentarse en el defecto produciendo un mejor ajuste a la forma del mismo y un mejor sello. Además, en el caso que cambie el defecto 6, por ejemplo a través de corrosión, puede presentarse movimiento adicional de los elementos selladores 13 para acomodar este cambio. De esta manera, como se señal anteriormente, el sello formado es una barrera flexible o un sello dinámico que en cualquier alteración al sitio de defecto o fuga puede reformarse y renovarse rápidamente por sí mismo de modo que se impide cualquier fuga adicional.

En una modalidad no ilustrada, los elementos selladores, revestidos, pueden estar suspendidos en un segundo fluido, que puede ser un fluido no newtoniano. El flujo del fluido no newtoniano transporta los elementos selladores revestidos, al sitio de fuga. El segundo fluido es preferentemente inmiscible con cualquier otro fluido presente en el sitio de fuga.

Los elementos selladores, revestidos se pueden introducir al recipiente, etc., que contiene la fuga en una posición remota. Los elementos selladores, revestidos, introducidos de forma remota, se pueden transportar al sitio de fuga en un dispensador o recipiente tal como una bolsa, o una herramienta de fondo de pozo, tal como, pero no limitado a, diablos, pistones o herramientas de aislamiento tal como una herramienta de aislamiento de tubería.

En otra modalidad (no ilustrada) , para sellar una fuga se puede usar más de una mezcla selladora. De manera preferente, se usan una serie de mezclas selladoras secuencialmente adicionadas para permitir la formación de un sello hermético o para asegurar que se selle rápidamente un área de sello.

Se pueden adicionar tantas mezclas selladoras secuencialmente adicionales conforme se necesiten hasta que se llegue la fuga. Cada una de las mezclas selladoras, secuencialmente adicionadas, puede incluir elementos selladores de tamaño decreciente para rellenar secuencialmente espacio pequeños que permanecen dentro del sello. De manera alternativa, cada una de las mezclas selladoras secuencialmente adicionadas puede incluir elementos selladores de tamaño similar.

Adicionalmente, cada una de las mezclas selladoras secuencialmente adicionadas puede comprender una variedad de tamaños de elementos selladores o más de un tamaño de elementos selladores. Los elementos selladores pueden variar bastante en tamaño o pueden ser de un tamaño muy similar. De manera alternativa, cada una de las mezclas selladoras puede incluir elementos selladores de un solo tamaño.

Adicionalmente , una mezcla selladora, adicional, secuencialmente adicionada, puede comprender una mezcla selladora donde las partículas selladoras están revestidas por el fluido no newtoniano.

Cuando se forma, la matriz que sella el sitio de fuga incluye múltiples elementos selladores y representa una barrera flexible o un sello dinámico que puede reformarse y renovarse inmediata y rápidamente por sí mismo para impedir cualquier fuga adicional del sitio de fuga. En modalidades donde la mezcla selladora incluye una variedad de elementos selladores de diferente tamaño, o donde se usan una pluralidad de mezclas selladoras con cada mezcla selladora que incluye una variedad de tamaños de elementos selladores, o un diferente tamaño de elemento sellador en comparación a una mezcla selladora precedente, entonces la matriz incluye una variedad de elementos selladores de diferente tamaño. En este caso, los elementos selladores más pequeños rellenan cualquier espacio formado entre los elementos selladores más grandes para proporcionar un sello hermético.

En otra modalidad no ilustrada, los elementos selladores forman una mezcla selladora con un fluido tixotrópico que se establece al menos parcialmente en el sitio de fuga para forma un sello permanente.

En una modalidad adicional no ilustrada, la mezcla selladora incluye además un adhesivo activado por presión que se puede revestir sobre los elementos selladores. La mezcla selladora se introduce al sitio de fuga de acuerdo con los métodos de la presente invención y una vez en el sitio de fuga, la presión transmitida a los elementos selladores activa el adhesivo. El adhesivo pega los elementos selladores al sitio de fuga para permitir que se forme un sello permanente. Dependiendo de la ubicación del sitio de fuga, cualquier elemento sellador no adherido se lavará del sitio de fuga, si se requiere. Los adhesivos adecuados, activados por presión, se conocen por el experto en la técnica. Los agentes que promueven la unión química también se pueden incluir, e incluyen, pero no se limitan a titanato.

Como se entenderá por la persona experta en la técnica, los ejemplos ilustrados muestran aplicaciones de la invención solo para los propósitos de ilustración. En la práctica, la invención se puede aplicar a muchas configuraciones diferentes, las modalidades detalladas que son directas para estos expertos en la técnica para implementarse .

Por ejemplo, la invención es igualmente aplicable a muchos tipos de sistemas de válvula, y cualquier clase de tuberías tal como tubería transportadora de agua.

Como se usa en la presente, el término "fluido no newtoniano" se toma como que significa todos para los que varía la viscosidad con la proporción de corte. La viscosidad de un fluido no newtoniano es la relación del esfuerzo de corte a la proporción de corte y se llama la viscosidad aparente. El fluido no newtoniano de la invención es no newtoniano cuando se usa en los métodos de la presente invención, pero puede actuar como un fluido newtoniano en otros momentos.

Como se usa en la presente, el término "fluido no newtoniano", pero no se limita a, plásticos o fluidos (o sólidos) de Bingham, pseudoplásticos , fluidos dilatantes, fluidos de alta viscosidad o fluidos viscosificados .

Un fluido dilatante se toma como que significa un fluido que cuando se estresa incrementa su resistencia a esfuerzo adicional al incrementar su proporción de corte, es decir, incrementando su viscosidad aparente.

Un pseudoplástico se toma que significa una sustancia o fluido que actúa de la manera puesta a un fluido dilatante, es decir, un fluido donde la viscosidad aparente cae con proporción creciente de corte.

Un plástico de Bingham se toma que significa material que permite poca tendencia al flujo hasta que se alcanza un esfuerzo crítico y puede incluir un material dilatante o pseudoplástico.

También se pueden usar fluido tixotrópicos en los métodos y elementos selladores de la presente invención un fluido tixotrópico se toma que significa un fluido para el cual se reduce la viscosidad en respuesta a esfuerzo aplicado y se incrementa la viscosidad en respuesta a esfuerzo reducido, por ejemplo, el fluido puede ser un gel en descanso pero puede llegar a ser un líquido cuando se agita o mueve.

Como se usa en la presente, los términos sitio de fuga y defecto se usan de manera indistinta y se toman como que significan cualquier sitio en el cual puede presentarse fuga o infiltración indeseada.

Las modificaciones y desviaciones de la invención se pueden contemplar sin apartarse del alcance de la invención. Además, los aspectos de cualquier modalidad específica descrita en la presente también se pueden usar de manera independiente en otro aspecto o modalidad de la invención como se describe en la presente.

Adicionalmente, cualquier mezcla selladora descrita anteriormente puede incluir elementos selladores formados en una o más formas del mismo, similar o diferente tamaño, o un intervalo de tamaños.

Como se apreciará por la persona experta en la técnica, los métodos y composiciones de la presente invención se pueden usar para sellar cualquier fuga o defecto. En particular, pero de manera no exclusiva, los métodos y composiciones de la presente invención se pueden usar para sellar una fuga de efecto en una válvula, líneas de tubería, sello, recipiente, conducto, tubería y uniones de tubería, por ejemplo, aditivo de tubería, y anillos tóricos que han fallado, la remediación de una falla de sello, un lanzador/receptor de diablos, un hidrante, un intercambiador de calor o un collarín.

Los métodos y mezclas selladoras de la presente invención son adecuados para el uso en un pozo. Por ejemplo, los métodos y mezclas selladoras de la presente invención se pueden usar para reducir pérdidas de fluido durante la perforación y cierre de zonas de producción de agua.

Cuando se usa para reducir pérdidas de perforación, la mezcla selladora se puede introducir a través de un tubo de perforación. De manera preferente, se introducen una variedad de elementos selladores de diferente tamaño para permitir el sellado de fracturas variables y sus zonas. La mezcla selladora se puede proporcionar en la forma de un gel que se deposita en ubicaciones seleccionadas a todo lo largo del tubo de perforación. Después de que se ha sellado la fractura o su zona, las fuerzas hidrostáticas ejercidas por el fluido que rellena el pozo pueden actuar para mantener en su lugar la mezcla selladora. En esta aplicación de los métodos y mezclas selladoras de la presente invención, solo se requiere un sello temporal una vez que progresa la perforación, se puede usar un forro para sellar la fractura o su zona. Sin embargo, como se apreciará por el experto en la técnica, se pueden usar los métodos y mezclas selladoras de la presente invención en cualquier aplicación para formar si se desea un sello permanente.

Cuando se usa durante los procedimientos de corte de agua, la mezcla selladora puede incluir elementos selladores comprendidos de un material elastomérico que se hincha en el agua y/o la mezcla selladora puede incluir elementos selladores que se disuelven en aceite o petróleo pero son inertes (es decir, no se disuelven) en agua. La mezcla selladora de la presente invención de introduce al pozo y se lleva al punto de corte de agua o garganta con presión de los fluidos que fuerzan las plaquetas en la formación o garganta. En esta modalidad, la mezcla selladora se puede proporcionar en la forma de un gel .

Los métodos y mezclas selladoras de la presente invención también se pueden usar para sellar fugas en un anillo o fugas entre anillos concéntricos, es decir, fugas de un anillo A a B a C, o fugas en un tubo en una situación de tubo, fugas en tamices de control de arena, fugas en líneas de control durante la terminación de un pozo, y fugas en válvulas de seguridad subsuperficiales (SSSV) y válvulas de seguridad subsuperficiales controladas en superficie (SCSSV) .

Los métodos y mezclas selladoras de la presente invención también son adecuados para el uso dentro de las industrias de agua y gas, tanto en un escenario comercial como municipal. Por ejemplo, los métodos y mezclas selladoras de la presente invención se pueden usar para sellar fugas presentes en cualquier parte de la infraestructura asociada con la captura, transporte, almacenamiento y tratamiento de aguas residuales, captura, transporte, distribución y almacenamiento de agua natural y tratamiento, almacenamiento, captura, transporte y distribución de agua potable, captura, tratamiento, transporte, distribución y almacenamiento de agua salubre y desaliñada .

Adicionalmente , los métodos y mezclas selladoras de la presente invención son adecuados para el uso en sellado de fugas en o en cualquier punto dentro de la infraestructura asociada con sistemas de irrigación y el tratamiento, almacenamiento, captura y transporte y distribución de fluidos a través de sistemas de irrigación.

Adicionalmente, los métodos y mezclas selladoras de la presente invención son adecuados para el uso en fugas selladoras dentro de la distribución, almacenamiento, tratamiento o captura de gas, por ejemplo, gas natural. Los métodos y mezclas selladoras de la presente invención también se pueden usar para sellar fugas en sistemas de almacenamiento y captura de carbón.

Además, la mezcla selladora de la presente invención se puede usar durante el montaje de una herramienta, por ejemplo, una herramientas de determinación, para lubricar cualquier sello o válvula dentro de la herramienta, proporcionando de este modo un depósito de la mezcla selladora dentro de la herramienta montada. De esta manera, si se presenta una fuga en la herramienta en el sitio de un sello o una válvula, la mezcla selladora de la presente invención está ya colocada en su lugar para sellar la fuga.

De manera conveniente, se pueden usar sistemas de inyección de grasa conocidos por el experto en la técnica para introducir la mezcla selladora de la presente invención a una ubicación deseada.

Adicionalmente, cualquier medio adecuado para medir la presión a través del sello formado por la mezcla selladora en el sitio de fuga, o el volumen del sello en el sitio de fuga, se puede usar de acuerdo con los métodos de la presente invención para permitir que se monitoree la condición del sello.

El monitoreo de la conducción del sello permite que se mida cualquier degradación del sello y de esta manera se sustituye la falla del sello. En este caso, se pueden adicionar mezcla al sellador adicional al sello para reforzar la integridad del sello. Si el monitoreo de la condición es mediante la presión, una caída en la presión medida en el sello indicaría que hay una degradación del sello.

La presión en el sello se puede medir por un calibrador de presión. Adicionalmente , a fin de mantener la presión en el sello formado de acuerdo con los métodos y mezclas selladoras de la presente invención, se puede proporcionar un acumulador para aplicar una carga de presión al sello.

Si el volumen del sello se mide para permitir el monitoreo de la condición entonces una disminución en el volumen del sello indica un incremento en la degradación del sello.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para sellar una fuga, caracterizado porque comprende el paso de introducir una mezcla selladora al sitio de fuga, la mezcla selladora que comprende al menos un elemento sellador elastomérico y un fluido no newtoniano.

2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el por lo menos un elemento sellador está en suspensión en la mezcla selladora.

3. Método de conformidad con la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque el fluido fluye en respuesta a fuerzas de corte que actúan en el fluido.

4. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el flujo del fluido arrastra el por lo menos un elemento sellador al sitio de fuga.

5. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque las fuerzas de corte que actúan en el por lo menos un elemento sellador deforman el por lo menos un elemento sellador en el sitio de fuga para formar un sello.

6. Método de conformidad con la reivindicación 5, caracterizado porque la presión del fluido no newtoniano transmite fuerzas de corte al por lo menos un elemento sellador para deformar el por lo menos un elemento sellador.

7. Método de conformidad la reivindicación 5 o la reivindicación 6, caracterizado porque los elementos selladores deformados en el sitio de fuga forman un sello hermético para sellar la fuga.

8. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la mezcla sellador forma una matriz en el sitio de fuga.

9. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la viscosidad aparente del fluido del sitio de fuga se incrementa en respuesta a fuerzas de corte reducidas que actúan en el fluido en el sitio de fuga.

10. Método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la viscosidad aparente incrementada del fluido en el sitio de fuga impide el flujo de fluido en el sitio de fuga.

11. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el fluido permanece en el sello formado en el sitio de fuga.

12. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el fluido no se establece en el sitio de fuga.

13. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el sello se mantiene por la presión ejercida en el por lo menos un elemento sellador por el fluido.

14. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la presión ejercida por el fluido sobre el por lo menos un elemento sellador mantiene el sello en respuesta a un cambio conformacional en el sitio de fuga.

15. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la mezcla selladora forma una barrera flexible o un sello dinámico que se reforma y renueva inmediata y rápidamente en respuesta a un cambio conformacional en el sitio de fuga sin ninguna fuga adicional del sitio de fuga

16. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la mezcla de sellado comprende más de un fluido no newtoniano.

17. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el fluido no newtoniano comprende un plástico de Bingham, un pseudoplástico, un fluido de alta viscosidad, un fluido tixotropico o un fluido viscosificado .

18. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque el fluido comprende una grasa .

19. Método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado porque la grasa la grasa es una grasa basada en aceite, por ejemplo, una grasa basada en aceite mineral o una grasa de silicón.

20. Método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque el fluido viscosificado comprende un viscosificador polimérico, por ejemplo, goma de guar, goma de xantano o viscosificadores reticulados.

21. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la mezcla selladora comprende una pluralidad de elementos selladores.

22. Método de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque la mezcla selladora comprende una variedad de elementos selladores de diferente tamaño.

23. Método de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque los elementos selladores están en el intervalo de tamaño de 50mm a Ipm.

24. Método de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque los elementos selladores están en el intervalo de tamaño de 1000/xm a Ipm.

25. Método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque los elementos selladores están en el intervalo de tamaño de 595/¿m a Ipm.

26. Método de conformidad con la reivindicación 25, caracterizado porque los elementos selladores están en el intervalo de tamaño de 120µ?? a Ipm.

27. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la mezcla selladora comprende al menos un elemento sellador revestido con un fluido no newtoniano.

28. Método de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque la mezcla selladora se introduce de manera remota al sitio de fuga.

29. Método de conformidad con la reivindicación 28, caracterizado porque la mezcla selladora se introduce de manera remota al sitio de fuga en un recipiente.

30. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 29, caracterizado porque el fluido no newtoniano es inmiscible con cualquier otro fluido presente en el sitio de fuga.

31. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 27 a 30, caracterizado porque los elementos selladores revestidos están en suspensión en un segundo fluido .

32. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, el método está caracterizado porque comprende además los pasos de introducir de manera subsiguiente al menos una mezcla selladora adicional al sitio de fuga.

33. Método de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado porque una pluralidad de mezclas selladoras adicionales se introducen de manera subsiguiente al sitio de fuga de una manera secuencial .

3 . Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 32 y 33, caracterizado porque las mezclas selladoras adicionales secuencialmente introducidas comprenden elementos selladores de un tamaño diferente que una mezcla selladora precedente.

35. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 32 a 34, caracterizado porque cada una de las mezclas selladoras, adicionales secuencialmente introducidas comprende elementos selladores de un tamaño más pequeño que una mezcla selladora precedente.

36. Método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 32 a 35, caracterizado porque la mezcla selladora adicional secuencialmente introducida comprende elementos selladores revestidos con un fluido no newtoniano.

37. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque los elementos selladores comprenden cualquiera de cauchos de silicón, cauchos de poliuretano, cauchos naturales, cauchos de nitrilo o un elastómero de fluoropolímero .

38. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque los elementos selladores se forman en una forma que corresponde a cualquiera de plana-oblonga, cubos, esferas, pirámides, octaedros, tetraedros, en forma de semilla de cardo, en forma de filamento o de una forma irregular.

39. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la mezcla selladora comprende de 1% a 50% en peso de elementos selladores .

40. Método de conformidad con la reivindicación 39, caracterizado porque la mezcla selladora comprende de 1 a 30% en peso de elementos selladores.

41. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado porque la fuga es una fuga en una válvula, tubo recipiente o un conducto.

42. Método de conformidad con cualquier reivindicación anterior, el método está caracterizado porque incluye además el paso de usar el monitoreo de la condición para valorar la degradación del sello.

43. Método, caracterizado porque es para sellar una fuga sustancialmente cono se describe anteriormente en la presente con referencia a y como se muestra en las figuras anexas.

44. Mezcla selladora, caracterizada porque comprende un fluido no newtoniano y al menos un elemento sellador, elastomérico .

45. Mezcla selladora de conformidad con la reivindicación 44, caracterizada porque los elementos selladores están suspendidos en la mezcla selladora.

46. Mezcla selladora de conformidad con la reivindicación 44, caracterizada porque los elementos selladores se revisten en un fluido no newtoniano.

47. Mezcla selladora caracterizada porque es como se describe anteriormente en la presente con referencia a y como se muestra en las figura anexas.