MX2010010031A - Valvula de fuelle. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un dispositivo de válvula el cual es empleado en relación con los pozos de petróleo y gas natural con el objeto de incrementar la producción del pozo. El dispositivo de válvula comprende un alojamiento externo (1), en donde al menos un orificio de entrada (4) en el alojamiento externo (1) se encuentra conectado a un orificio de salida (5) a través de un diámetro interior longitudinal en la dirección longitudinal del alojamiento (1). Además, entre el orificio de entrada y el orificio de salida (4, 5) del dispositivo de válvula, se encuentra montado un asiento de válvula (2) en el diámetro interior, en donde un cuerpo de válvula (3) apaga la conexión entre el orificio de entrada y el orificio de salida (4, 5). La posición del cuerpo de válvula (3) se controla por un soporte (20), cuyo soporte (20) se encuentra conectado con un dispositivo de fuelle (6) sensible a la presión comprendiendo un elemento de fuelle superior e inferior (7, 71). A una presión externa dada, el elemento de fuelle inferior (71) en el dispositivo de fuelle (6) se comprimirá en la dirección axial del dispositivo de válvula, mediante lo cual esta compresión origina que los dos elementos (7, 71) del fuelle impacten tos elementos a ser movidos en relación uno con el otro, originando de ese modo que el cuerpo de válvula (3) se levante del empotramiento con la válvula (2).

Description

VÁLVULA DE FUELLE La presente invención se refiere a un dispositivo que se utiliza típicamente en conexión con pozos de petróleo y gas con el objeto de ayudar al encendido e inicio de la producción en un pozo y, más particularmente, la presente invención se refiere a una válvula controlada por presión que es capaz de operar dentro de un rango de presión delta predefinido .

Los hidrocarburos, tales como el petróleo, gas y/o mezclas de los mismos, se encuentran normalmente en acumulaciones bajo presión en formaciones porosas en lechos rocosos. Estas reservas naturales de hidrocarburos se explotan mediante perforación de una o más perforaciones de diámetro interior en el lecho rocoso. Cuando la perforación de estas perforaciones de diámetro interior se completa y se encuentra en producción en pozo de petróleo, diversas instalaciones de procesamiento localizadas en o sobre el nivel del mar serán capaces de procesar por completo o parcialmente los hidrocarburos.

Existen algunos de petróleo donde el flujo natural de los hidrocarburos hacia la superficie no es suficiente para permitir o mantener la producción comercial. Esto puede deberse, por ejemplo, a la viscosidad y/o peso de los hidrocarburos, o al hecho de que presión en el pozo de petróleo es demasiado baja para contrarrestar la presión hidrostática del fluido en el pozo junto con la contra-presión ejercida sobre el fluido en el pozo de petróleo por las instalaciones de procesamiento.

Para tales pozos de petróleo se ha desarrollado, por consiguiente, un número de sistemas y diferentes principios que pueden incrementar la producción de los pozos de petróleo por medios del asi llamado levantamiento artificial. Los dos sistemas más comúnmente usados en la actualidad son la inyección de agua y la inyección de gas. Con la inyección de gas, se inyecta gas natural bajo presión elevada en el espacio anular entre el revestimiento y la tubería. Para este propósito, una válvula controlada por presión, una válvula de elevación de gas, así llamada, se emplea normalmente con objeto de ser capaz de suministrar y controlar o verificar la cantidad de gas que fluye hacia la tubería real .

Las válvulas controladas por presión de esta clase también pueden usarse durante una fase de puesta en marcha del pozo, donde el fluido de compleción puede encontrarse tanto en el anillo del pozo como en la tubería. Con objeto de iniciar la producción en tal pozo, el fluido de compleción debe desplazarse desde el anillo, a través de una o más válvulas controladas por presión y hacia la superficie a través de la tubería.

Otra área similar de aplicación será después de la puesta en marcha de un pozo, donde el fluido ha llenado al menos partes del anillo o donde el fluido de producción ha disminuido durante cierto tiempo y el gas ha migrado hasta la superficie y donde la presión en el pozo es demasiado baja para que el pozo comience a producir sin recibir el soporte de presión proveniente de la inyección de gas.

La manera como se configuren y en dónde se localizan estas válvulas controladas por presión dependerá de un" número de parámetros.

- A - Por ejemplo, de acuerdo con el tamaño de la tubería (diámetro) y la presión de inyección disponible, los puntos de inyección de gas, así llamados, se proporcionarán en uno o más puntos en la tubería, mediante lo cual se adapta la configuración específica a una inyección de gas óptima. Las válvulas controladas por presión, tal como una válvula de elevación de gas, se instalarán entonces en estos puntos de inyección de gas a las mismas o diferentes profundidades en la dirección longitudinal de la tubería, con el objeto de iniciar la inyección de gas, logrando así una elevación artificial en el pozo.

La (s) válvula (s) de elevación de gas pueden entonces controlarse o verificarse de acuerdo con varios diferentes principios, por ejemplo, por una presión, donde es la presión diferencial alrededor y/o a través de la válvula lo que permite una abertura o cierre controlado de la válvula.

Por consiguiente, un objetivo de acuerdo con la presente invención es proporcionar un dispositivo para controlar la inyección de un fluido en la tubería.

Otro objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo que puede conectarse a una válvula elevadora de gas y usarse asi para controlar la inyección de gas en el pozo de petróleo y/o gas.

Todavía otro objetivo de la presente invención es proporcionar un dispositivo que sea capaz de operar dentro de un área de presión predefinida.

Un objetivo adicional de la presente invención es proporcionar un dispositivo que pueda abrirse o cerrarse a una diferencia de presión dada entre dos fluidos.

Estos objetivos se logran con un dispositivo según se indica en la siguiente reivindicación independiente, donde las características adicionales de la invención se harán evidentes a partir de las reivindicaciones dependientes y de la descripción a continuación.

Un dispositivo de válvula de acuerdo con la presente invención se propone particularmente para usarse en conexión con una fase de puesta en marcha en un pozo de petróleo, donde tanto el anillo como la tubería serán llenados con, por ejemplo, fluido de compleción. Antes de que pueda iniciarse la producción de petróleo en tal pozo, el fluido de compleción localizado en el anillo del pozo debe desplazarse y reemplazarse con gas de inyección. Esto se lleva a cabo mediante bombeo de gas natural o nitrógeno bajo presión elevada en el anillo entre el revestimiento del pozo y la tubería, donde una o más válvulas controladas por presión, instaladas a lo largo de la tubería abrirá el recorrido al paso del flujo del gas presurizado y fluido de compleción desde el anillo hacia la tubería. A medida que el fluido de compleción fluye a través de las válvulas y hacia la tubería, debe suministrarse gas o nitrógeno bajo presión hacia el anillo hasta que todo el fluido de compleción se desplaza hacia la tubería. El pozo puede iniciar entonces la producción.

Sin embargo, debe entenderse que el dispositivo de válvula de acuerdo con la presente invención también puede tener otras áreas de aplicación, por ejemplo, en pozos de gas y/o petróleo donde el pozo no tiene suficiente presión para forzar a los hidrocarburos hacia la superficie, o durante la puesta en marcha de un pozo que se ha apagado temporalmente, donde el fluido tiene que llenar partes del anillo o donde el fluido de producción ha faltado por cierto tiempo y el gas ha migrado hacia la superficie y donde la presión en el pozo es demasiado baja para iniciar la producción sin recibir apoyo de presión proveniente de la inyección de gas.

La presente invención se refiere a un dispositivo de válvula que comprende un alojamiento externo, donde al menos una entrada en el alojamiento externo se conecta con al menos un orificio de salida a través de un diámetro interior longitudinal en la dirección longitudinal del alojamiento. Además, entre el orificio de entrada y el orificio de salida se instala un asiento de válvula en el diámetro interior longitudinal del alojamiento, y se coloca un cuerpo de válvula en el asiento de válvula. Cuando el cuerpo de válvula se empotra en el asiento de válvula, no disparará por completo una conexión entre el orificio de entrada y el orificio de salida de la válvula. Esta "fuga" a través del asiento de válvula provocará un bloqueo hidráulico de la válvula a evitarse. El orificio de entrada de la válvula puede instalarse además en el dispositivo de válvula de modo que, cuando el dispositivo se anexe o monto en la tubería, el orificio de entrada se encontrará en contacto con un anillo del pozo, mientras que el orificio de salida en el dispositivo de válvula puede instalarse de modo que se localice en el interior de la tubería. Con una cantidad de presión suficiente, el cuerpo de la válvula se desplazará del asiento de válvula, formando así una conexión entre el orificio de entrada y el orificio de salida de la válvula y permitiendo así que el gas presurizado y/u otro fluido fluyan desde el anillo, a través del dispositivo de válvula y hacia la tubería. Se entenderá que tanto el orificio de entrada como el orificio de salida de la válvula tienen que conectarse a un espacio lleno de fluido. En una modalidad preferida, el orificio de salida del dispositivo de válvula se proporcionará de tal manera que el flujo de salida de fluido a través del orificio de salida ocurre en la dirección axial de la válvula.

Una de las terminaciones de extremo del dispositivo de válvula se proporciona con un orificio de paso donde este orificio forma un punto de conexión para una linea de suministro hidráulico. La linea de suministro se emplea para agregar un fluido presurizado al interior del alojamiento externo.

También puede preverse el dispositivo de válvula conectado o unido a otras unidades, por ejemplo, como una válvula elevadora de gas. En este caso, el orificio de salida del dispositivo de válvula se conectará al orificio de entrada de la válvula elevadora de gas. La manera como puede formarse esta conexión se conocerá por una persona experta en la materia y no se describirá aquí en lo sucesivo.

El alojamiento del dispositivo de válvula puede fabricarse en una sola pieza o puede componerse de varios elementos de parte, que en conjunto formarán el alojamiento en exte rno .

De acuerdo con la presente invención, un dispositivo de fuelle sensible a la presión se instala en el diámetro interior del dispositivo de válvula. El dispositivo de fuelle, por ejemplo, puede encontrarse en la forma de doble elemento de fuelle, donde se permite que los elementos de fuelle se muevan en ambas direcciones, axial y radial, cuando se sujetan a una influencia externa. Esto se logra por los elementos de fuelle que se instalan en el diámetro interior longitudinal en el alojamiento externo. Los elementos de fuelle tendrán entonces una dimensión radial que es menor que la dimensión del diámetro interior longitudinal cuando se observa en la dirección longitudinal del diámetro interior longitudinal. El resultado de esto es que en una modalidad los elementos de fuelle se encierran por un volumen (que se circunscribe por la medida del diámetro interior y la dimensión de los elementos de fuelle), donde este volumen a través de un orificio de entrada se encuentra conexión fluida con un primer fluido, por ejemplo, un fluido presurizado, localizado en el anillo del pozo. Ya que se permite que el fluido presurizado fluya hacia el diámetro interior a través del orificio de entrada del dispositivo de válvula, los elementos de fuelle se encerrarán por el fluido y se sujetarán además a la presión que tiene el fluido. La presión será asi capaz de influenciar la posición de los elementos de fuelle .

Los elementos de fuelle se instalan en el dispositivo de válvula de tal manera que forman un elemento de fuelle, superior e inferior .

Un elemento de fuelle en el dispositivo de fuelle sensible a la presión se compone preferentemente de un número de secciones o discos compuestos. También es concebible que un elemento de fuelle pueda elaborarse por maquinación, fundición, etc. Además, los elementos de fuelle se elaboran de un material metálico, pero también pueden elaborarse de un material no metálico, un material elastómero o un material compuesto. En algunos casos, además, un elemento de fuelle puede elaborarse de diferentes materiales.

Cada uno de los elementos de fuelle contiene un fluido no comprimible y, por consiguiente, debe diseñarse como una unidad cerrada. Esto puede implementar se de varias maneras diferentes, por ejemplo, por un elemento de fuelle que se circunscribe y cierra en un extremo por un elemento de impacto (dardo), mientras que el extremo opuesto del elemento de fuelle se anexa a una pieza de sujeción. En este caso, la pieza de sujeción puede estar provista con roscas sobre una parte de su longitud, permitiendo asi que la parte, junto con el elemento de fuelle, se asegure con tornillos al interior del alojamiento del dispositivo de válvula.

En una manera similar al primer elemento de fuelle, el segundo elemento de fuelle puede circunscribirse y cerrarse en un extremo por un elemento de impacto (dardo) , mientras que el extremo opuesto puede conectarse a través de una varilla de conexión hacia un cuerpo de válvula.

En una modalidad preferida de la invención, los elementos de fuelle se conectan con un dispositivo de soporte, donde los elementos de fuelle y el dispositivo de soporte forman en conjunto el dispositivo de fuelle sensible a la presión.

Alternativamente, los elementos de fuelle pueden diseñarse como unidades independientes, separadas, donde el elemento de impacto (dardo) se elabora como una parte integrada del elemento de fuelle real; el elemento de fuelle real también puede elaborarse como una unidad cerrada por separado, a la cual se conecta el elemento de fuelle con un elemento de impacto (dardo) en una manera adecuada.

En una modalidad preferida de la presente invención, los elementos de fuelle tienen una forma cilindrica, pero también pueden proporcionarse en otras figuras geométricas, por ejemplo, un cuadrado, rectángulo o figura oval. Los elementos de fuelle pueden diseñarse además para contener el mismo volumen de fluido o uno diferente.

Ya que es deseable en esta instalación tener un dispositivo de fuelle que funciona dentro de un área de trabajo predefinida, los elementos de fuelle se montan de manera interna en el diámetro interior del alojamiento de tal manera que el soporte forme un limite (tope de extremo) para que se permita llevar a cabo el movimiento de los elementos de fuelle, superior e inferior, respectivamente. Esto significa que si el elemento de fuelle superior se sujeta a una presión que provoca que el elemento de fuelle se comprima en su dirección de compresión axial, el soporte, es decir, el tope de extremo, evitará que ocurra una extensión adicional del elemento de fuelle inferior. De manera similar, cuando disminuya la presión en el elemento de fuelle superior, el elemento de fuelle inferior permitirá solo un cierto grado de recorrido en su dirección de compresión axial antes de que se detenga el movimiento de elemento de fuelle por el tope de extremo, evitando asi que el elemento de fuelle superior se extienda de más.

En una modalidad preferida, este tope de extremo puede ser un manguito que se extiende en el interior del elemento de fuelle y en la dirección axial del elemento de fuelle, donde el tope de extremo se monta en el soporte. El tope de extremo puede montarse en cada uno de los elementos de fuelle o solo un elemento de fuelle.

Además, también puede proporcionarse un "muro" para limitar el movimiento radial de los elementos de fuelle, donde esto puede llevarse a cabo, por ejemplo, al proporcionarse el muro en el volumen circunscrito por la medida del diámetro interior y la dimensión del elemento de fuelle. Este "muro" puede ser, por ejemplo, un manguito que se anexa en una manera adecuada al soporte en un extremo y la terminación de extremo de la válvula en su otro extremo.

El soporte del dispositivo de fuelle puede adaptarse de varias maneras diferentes, pero en una modalidad preferida, el soporte consiste en un cilindro cerrado, colocado en el diámetro interior longitudinal, en el alojamiento externo, donde se proporciona un orificio de paso en las superficies, superior e inferior, del cilindro cerrado para conexión a un elemento de fuelle. Los elementos de fuelle se instalan de tal manera que los elementos de impacto de los elementos de fuelle (dardos) se ven entre si .

Los elementos de impacto se diseñan además a fin de formar una conexión de sellado con el cilindro cerrado en la dirección axial del cilindro, a través de un sistema de sellado, por ejemplo, por medio de bandejas, etc. Los elementos de impacto se diseñarán además a fin de formar un sello de metal-metal cuando se conduzcan en empotramiento con los orificios proporcionados en las superficies, superior e inferior, del cilindro cerrado.

En una modalidad preferida de la presente invención, uno o ambos elementos de fuelle se diseñan de tal manera que, cuando se ha logrado una compresión deseada del elemento de fuelle, el elemento de fuelle se comprimirá por completo, evitando asi que se logre una compresión adicional del elemento de fuelle. Esto significa que en su máxima posición comprimida, el elemento de fuelle aparecerá como un elemento fijo, sólido, dando asi al elemento de fuelle gran resistencia mecánica y resistencia a la presión.

En el volumen circunscrito por el diámetro interior en el alojamiento externo y el elemento de fuelle, una de las soluciones de acuerdo con la presente invención puede ser que en cada elemento de fuelle se presuriza un paquete de nitrógeno que se proporciona, donde el paquete de nitrógeno representa una pretensión que tiene que superarse para permitir que se influya a los elementos de fuelle. De manera alternativa, el paquete de nitrógeno puede reemplazarse, por ejemplo, por muelles acanalados o dispositivos elásticos similares. Los paquetes de nitrógeno o los dispositivos elásticos para cada uno de los elementos de fuelle pueden tener características de muelle, similares o diferentes (coeficiente de elasticidad) .

Los elementos de impacto de los elementos de fuelle, que se montan de manera interna en el soporte, es decir, en el cilindro cerrado, formarán entonces un "pistón de flotación". El pistón de flotación (los elementos de impacto) permitirá así recorrer el área de trabajo predefinida para el dispositivo de fuelle, mediante lo cual se detiene el pistón de flotación por el soporte cuando entra en contacto con éste. Los elementos de impacto estarán provistos con un sistema de canasta que evita que el fluido no comprimible, localizado en un lado del elemento de impacto, fluya sobre el elemento de impacto y aterrice en el otro lado. Además, en el lado de frente al orificio en el tope del cilindro cerrado y placas inferiores, cada elemento de impacto se diseñará a fin de que el elemento de impacto junto con el orificio formen un sello de metal-metal. En una modalidad alternativa de la presente invención, los elementos de fuelle se conectan en un extremo a la pieza de sujeción y el elemento de impacto, respectivamente, mientras que sus extremos opuestos se conectarán en una manera adecuada con el orificio en el tope del cilindro cerrado y placas inferiores, mediante lo cual esta configuración forma un dispositivo de fuelle donde los elementos de fuelle, superior e inferior, se interconectan a través del cilindro cerrado. Los elementos de impacto arriba descritos se montan de manera interna en el cilindro cerrado, cuyos elementos de impacto forman el "pistón de flotación".

El volumen interno del dispositivo de fuelle, que se circunscribe por los elementos de fuelle, superior e inferior, y el cilindro cerrado, contienen un fluido no comprimible.

Debajo del elemento de fuelle inferior se proporciona un elemento de guia, donde el elemento de guia se diseña con un orificio de paso para recibir una varilla de conexión que se conecta en un extremo con el elemento de fuelle inferior y en su extremo opuesto con un cuerpo de válvula. El elemento de guia se diseña para soportar y controlar la varilla de conexión, a fin de que el cuerpo de válvula termine en el empotramiento correcto con el asiento de válvula. El elemento de guia se diseña además a fin de permitir un fluido a través de si, mediante lo cual se permite fluir al fluido circundante a través de uno o más orificios de entrada para alcanzar el elemento de fuelle inferior.

En una modalidad alternativa del dispositivo de válvula, se describe un elemento anular y se fija de manera interna en el diámetro interior del alojamiento externo. Los elementos de fuelle del dispositivo de fuelle se fijan (por pegamento, soldadura, etc.) en cada lado del elemento anular, dando como resultado que los elementos de fuelle junto con sus terminaciones de extremo formen un dispositivo de fuelle cerrado. Un tope, asi llamado, por ejemplo, en la forma de un manguito que se extiende una cierta longitud en la dirección axial del dispositivo de válvula, se monta de manera interna en el dispositivo de fuelle. El tope se conecta en una manera adecuada al elemento anular. El tope se propone limitar la compresión axial del dispositivo de fuelle y, cuando se ha alcanzado la máxima compresión de un elemento de fuelle, ayudará además a formar un elemento de fuelle "sólido" con gran resistencia mecánica y resistencia a la presión. Un tope que puede limitar la expansión radial del dispositivo de fuelle también puede montarse en el dispositivo de válvula. En este caso, el tope se monta de manera interna en el diámetro interior longitudinal del alojamiento externo. Un elemento de impacto que se monta de manera interna en el dispositivo de fuelle limitará la contracción/expansión de los elementos de fuelle. El elemento de impacto puede encontrarse en forma de una placa que se instala a fin de ser capaz de moverse libremente en un área de trabajo predefinida.

De acuerdo con una tercer modalidad del dispositivo de válvula, se conecta un manguito al interior de un elemento de fuelle del dispositivo de fuelle. El manguito tendrá además una longitud que permitirá extenderse a través del elemento anular cuando el elemento de fuelle con el cual se conecta tenga su máxima extensión.

Preferentemente, el manguito tiene una forma cilindrica, pero también puede proporcionarse en otras formas geométricas, tales como un cuadrado, rectangular o forma ovalada. A través de su conexión con el elemento de fuelle y una terminación de extremo, además, el manguito formará una cámara cerrada .

Se proporciona un número de orificios de paso en el manguito, donde los orificios se instalan a una distancia separada en la dirección axial del manguito. Los orificios se colocarán en relación entre si, de tal manera que ambos orificios se localizarán en un lado del elemento anular O cuando el elemento de fuelle en el cual se coloca el manguito tenga su máxima extensión (el dispositivo de válvula se cierra entonces) . Esta posición se logra cuando el elemento de fuelle que no contiene el manguito se influye por una presión (ya sea por el dispositivo de pre-tensión o por el fluido que se suministra en el diámetro interior del dispositivo de válvula) . El elemento de fuelle comenzará a comprimirse, forzando asi al fluido no comprimible a fluir desde un elemento de fuelle hacia el otro a través de los orificios. A medida que el fluido fluye a través de un elemento de fuelle al otro, el elemento de fuelle que contiene el manguito se extenderá en su dirección axial. Cuando este elemento de fuelle finalmente se haya extendido tanto que el cuerpo de válvula se empotre con el asiento de válvula, el dispositivo de válvula se localiza asi en su posición cerrada. Durante este proceso el manguito seguirá el movimiento del elemento de fuelle y finalmente el manguito se habrá movido tanto en relación con el elemento anular 0 que ambos orificios se localizarán en el lado inferior del elemento anular 0. No será posible entonces un flujo de fluido adicional entre los elementos de fuelle. Ya que el elemento de fuelle que contiene el manguito se sujeta a una elevada presión externa cuando el dispositivo de válvula se monta en un pozo, este elemento de fuelle comenzará a comprimirse, provocando así que el manguito se mueva a través del elemento anular O nuevamente. Después de una cierta compresión del elemento de fuelle, el manguito 27 se habrá movido tanto que al menos un orificio se localiza en cada lado del elemento anular O. En esta posición, el fluido no comprimible será capaz de fluir entre los elementos de fuelle nuevamente y este flujo provocará que se logre un "equilibrio" entre los dos elementos de fuelle (se iguala la presión) . En esta posición, el dispositivo de válvula se encuentra en su posición abierta.

El dispositivo de válvula de acuerdo con la presente invención también puede comprender dispositivos de bloqueo y sensores, cuyos dispositivos de bloqueo serán capaces de asegurar al dispositivo de válvula en una posición deseada entre las dos posiciones extremas del dispositivo de válvula, donde estas dos posiciones extremas constituyen las posiciones de cerrado y abierto del dispositivo de válvula. El dispositivo de válvula permanecerá entonces, por ejemplo, en la posición bloqueada hasta que el dispositivo de bloqueo sea influido a la abertura, lo cual puede ocurrir, por ejemplo, después de que el dispositivo sensor ha medido una cierta presión circundante. El dispositivo de bloqueo puede ser, por ejemplo, eléctrico, electromagnético, e t c .

También es concebible que, en lugar de ser influido por una presión proveniente de un fluido circundante, al menos uno de los elementos de fuelle es influenciado por un mecanismo de activación. En este caso, el mecanismo de activación puede diseñarse para transferir o aplicar una fuerza al elemento de fuelle, provocando asi que el elemento de fuelle se comprima o extienda en su dirección axial. El mecanismo de activación puede componerse, por ejemplo, de una "transmisión helicoidal", cilindro hidráulico o lo similar, donde el mecanismo de activación se controle de manera eléctrica, hidráulica, etc.

Otras ventajas y características especiales de la presente invención se volverán aparentes a partir de la siguiente descripción detallada, las figuras 1 a 3 anexas y las siguientes reivindicaciones.

La invención se describirá ahora con mayor detalle en relación con las siguientes figuras, en las cuales: La Figura 1 es una sección en corte longitudinal de una primer modalidad del dispositivo de válvula de acuerdo con la presente invención, La Figura 2 es una sección en corte longitudinal de una segunda modalidad del dispositivo de válvula de acuerdo con a presente invención, y La Figura 3 es una sección en . corte longitudinal de otra modalidad del dispositivo de válvula de acuerdo con la figura 2.

Las figuras 1 a 3 ilustran diferentes modalidades del dispositivo de válvula de acuerdo con la presente invención, donde el dispositivo de válvula se propone ser instalado en la tubería. Una persona experta en la materia comprenderá la manera de hacerlo y por consiguiente no se cubre en la descripción.

Las Figuras 1 y 2 ilustran los componentes principales en el dispositivo de válvula de acuerdo con la presente invención. El dispositivo de válvula se ilustra como una válvula elevadora de gas, que comprende un alojamiento externo 1, cuyo alojamiento externo 1 se compone de varios elementos de parte 101, 102, 103. El alojamiento externo 1 será provisto además con una cavidad interna. En un extremo del alojamiento 1 se instala un asiento de válvula interno 2, cuyo asiento de válvula 2 se adapta para conexión con un cuerpo de válvula 3. En un estado cerrado de la válvula elevadora de gas, el cuerpo de válvula 3 se empotrará entonces contra el asiento de válvula 2, como se ilustra en la figura 1. El asiento de válvula 2 y el cuerpo de válvula 3 se diseñan de tal manera que, cuando el dispositivo de válvula se localiza en una posición cerrada, habrá una cierta fuga entre el asiento de válvula 2 y el cuerpo de válvula 3. Esta conexión no hermética evitará un bloqueo hidráulico del dispositivo de válvula. Sin embargo, ya que el cuerpo de válvula 3 puede moverse axialmente en el alojamiento externo 1, la posición del cuerpo de válvula 3 puede cambiarse a una posición donde el cuerpo de válvula 3 se levanta del empotramiento con el asiento de válvula 2, formando asi una conexión de fluido entre un orificio de entrada 4 y un orificio de salida 5 de la válvula elevadora de gas. El orificio de entrada 4 se compone de uno o más orificios de paso en la circunferencia de la válvula elevadora de gas, mientras que el orificio de salida 5 se adapta para tener un flujo axial hacia fuera de la válvula elevadora de gas. Las figuras muestran además que el orificio de entrada 4 y el orificio de salida 5 de la válvula elevadora de gas se instalan en cada lado del asiento de válvula 2.

Internamente en el alojamiento externo 1 se proporciona un dispositivo de fuelle sensible a la presión 6, que comprende un doble elemento de fuelle 7, 71. El elemento de fuelle superior 7, según se ilustra en la figura 2, se conecta a un elemento de impacto 8. En el extremo opuesto al elemento de impacto 8, el elemento de fuelle 7 se anexa por medio de un medio de sujeción 9 al elemento de parte 101. Esto provoca que el elemento de fuelle 7 con el elemento de impacto 8 y el medio de sujeción 9 formen una cavidad cerrada 10, cuya cavidad 10 se llena con un fluido no comprimible. El elemento de fuelle 7 puede encontrarse, por ejemplo, en forma de acordeón, permitiendo asi que el dispositivo de fuelle 6 se mueva en su dirección axial cuando se influye por una fuerza. En el alojamiento externo 1 también se proporciona al menos un orificio de paso 11, cuyo orificio 11 conecta el exterior e interior del alojamiento 1. El orificio de paso 11 forma un punto de conexión para una linea de suministro hidráulico (no mostrada), cuya linea de suministro se utiliza para suministrar un fluido al interior del alojamiento externo. El fluido también puede encontrarse bajo presión. Cuando la presión proveniente del fluido externo es tan grande que influye al elemento de fuelle 7, el elemento de fuelle 7 se sujetará a una influencia radial y, ya que el elemento de fuelle 7 se llena con un fluido no comprimible, cuando se comprime por un movimiento radial, el elemento de fuelle 7 se expandirá en su dirección axial. El dispositivo de fuelle 6 también comprende un elemento de fuelle inferior 71, un extremo del cual se conecta a una varilla de conexión 13. En su extremo opuesto, el elemento de fuelle 71 se conecta a un elemento de impacto 8.

Los elementos de fuelle, superior e inferior 7, 71 se conectan a un soporte, cuyo soporte comprende un cilindro cerrado 20 que se monta y anexa por medio de dispositivos de sujeción adecuados, de manera interna, en el alojamiento externo 1. En las placas, superior e inferior, 21, 22, del cilindro cerrado 20, se proporciona un orificio 23 para pasar a través de los elementos de fuelle 7, 71. Los elementos de fuelle 7, 71 se instalarán después de tal manera que los elementos de impacto 8 de los elementos de fuelle 7, 71 se vean de frente entre si.

Un elemento de guia 12, por ejemplo, en la forma de una placa, se monta de manera interna en el alojamiento externo 1, donde el elemento de guia se monta debajo del elemento de fuelle 71. El elemento de guia 12 ayuda a soportar y guiar la varilla de conexión 13, asegurando asi que el cuerpo de válvula 3 se localice correctamente en el asiento de válvula 2. El elemento de guia 12 puede ser de una forma tal que no cubra toda la cavidad interna, ya que el fluido, que se localiza en el exterior del dispositivo de válvula y fluye hacia la cavidad del dispositivo de válvula a través de una abertura de entrada 4, debe ser capaz de influir al elemento de fuelle inferior 71.

Además, alrededor de los elementos de fuelle, superior e inferior, 7, 71, se proporcionan paquetes de nitrógeno o muelles 24, teniendo estos una pre-tensión deseada que tiene que superarse antes de que comiencen a ser influidos los elementos de fuelle 7, 71.

La válvula elevadora de gas se abre a la conexión de fluido entre el orificio de entrada 4 y el orificio de salida 5 al moverse el cuerpo de válvula 3 fuera del empotramiento con el asiento de válvula 2. Esto se logra mediante diferencial de presión entre el fluido localizado en el espacio cerrado interno 14 y el fluido localizado en el dispositivo de fuelle 6. Ya que la presión del fluido localizado en el espacio cerrado interno 14 es mayor que la presión en el dispositivo de fuelle 6, el fluido que rodea al elemento de fuelle 71 junto con el paquete de nitrógeno 24 comprimirá al elemento de fuelle 71 en la dirección axial. Como resultado de su incapacidad de compresión, el elemento de fuelle 71 empujará al elemento de impacto 8 hacia el cilindro cerrado 20, comprimiendo asi al elemento de fuelle 71. Esto da como resultado que la varilla de conexión 13, que se conecta al elemento de fuelle inferior 71, después de la compresión del elemento de fuelle, provoque asi que el cuerpo de válvula 3 se retire del empotramiento con el asiento de válvula 2. El resultado de esto es que el fluido que ha fluido hacia la cavidad 14 del alojamiento externo 1 a través del orificio de entrada 4, pueda fluir a través del asiento de válvula 2, a través de la válvula de gas en la dirección axial de la válvula elevadora de gas y finalmente fuera hacia la tubería a través del orificio de salida 5.

La Figura 2 ilustra una segunda modalidad del dispositivo de fuelle sensible a la presión 6 y el diseño del mismo con mayor detalle. Por razones de simplicidad, el resto de los elementos del dispositivo de válvula se omite. Puede observarse así que el dispositivo de fuelle 6 se ilustra como una unidad separada, que comprende un elemento de fuelle 7, 71. Los elementos de fuelle 7, 71 se montan (por pegamento, soldadura, etc.) en cada lado de un elemento anular O, dando como resultado de que los dos elementos de fuelle 7, 71 con sus terminaciones de extremo forman una unidad cerrada. El elemento anular O "sobresaldrá" en cada lado del fuelle. El dispositivo de fuelle 6 se monta de manera interna en el alojamiento externo 1 a través del elemento anular O. En cada lado de la parte del elemento anular O que se extiende en el interior del elemento de fuelle 7, 71, se montarán topes internos 25, con objeto de evitar una compresión axial adicional de los elementos de fuelle 7, 71. En la modalidad ilustrada, los topes 25 se componen de un manguito que se extiende en la dirección axial del dispositivo de válvula. La longitud de los topes 25 es tal que el elemento de fuelle 7, 71 se comprimirá por completo cuando entre el contacto con el tope 25, dando como resultado que, en esta posición, el elemento de fuelle 7, 71 será un elemento fijo, sólido con gran resistencia mecánica y resistencia a la presión. Los topes 25 evitarán además una compresión radial del elemento de fuelle 7, 71.

En el exterior de los elementos de fuelle 7, 71, es decir, entre el diámetro interior longitudinal en el alojamiento 1 y los elementos de fuelle 7, 71, se monta un tope externo 26. El tope externo 26 es un manguito que se monta de manera interna en el diámetro interior longitudinal, mediante lo cual el tope externo 26 limitará la extensión de los elementos de fuelle 7, 71 en la dirección radial .

Si, por ejemplo, el fluido, localizado en el diámetro interior longitudinal en el dispositivo de válvula y que encierra el elemento de fuelle 71 tiene una presión que es lo suficientemente grande para comprimir el elemento de fuelle 71 en su dirección radial, el elemento de fuelle 71 se comprimirá en la dirección axial del dispositivo de válvula hasta que un punto predeterminado en el elemento de fuelle 71 entre en contacto con los topes 25. Una influencia adicional en el elemento de fuelle 71 no provocará que el elemento de fuelle 7 se comprima aún más. En una manera similar, también se detendrá el recorrido del elemento de fuelle 7. Esta modalidad dará como resultado la formación de un área de trabajo predefinida para el dispositivo de válvula, donde la abertura y cierre de la válvula pueden controlarse de manera precisa. Además y de manera más importante, la presión no prevista no influirá al elemento de fuelle 7, 71 de tal manera que se exponga a una influencia excesiva, lo cual puede provocar que el elemento de fuelle 7., 71, se rasgue, rompa, etc.

De manera interna en el dispositivo de fuelle sensible a la presión 6, se monta un elemento de impacto "flotante" 8. El elemento de impacto 8 puede encontrarse, por ejemplo, en la forma de una placa y se proporciona preferentemente con al menos un orificio de paso. Bajo la influencia de una presión interna, el elemento de impacto "flotante" se adaptará a fin de que pueda moverse libremente en un área de trabajo predefinida en la dirección axial del dispositivo de fuelle sensible a la presión 6. Sin embargo, el soporte (elemento anular) limitará el movimiento del elemento de impacto flotante 8. El elemento de impacto 8 formará entonces un sello metal-metal con el elemento anular y se detendrá el movimiento adicional del elemento de fuelle .

En la figura 3, se ilustra una modalidad alternativa del dispositivo de válvula de acuerdo con la figura 2, donde se proporciona un manguito 27 en el dispositivo de fuelle 6. El manguito 27 se cierra en un extremo por una placa 28, y en su otro extremo el manguito 27 se conecta con el elemento de fuelle 71, en el interior del mismo, dando como resultado que el manguito 27 forme un contenedor cerrado. El manguito 27 puede conectarse al elemento de fuelle 71 mediante soldadura, pegamento o en de alguna otra manera adecuada .

El manguito 27 preferentemente tiene una forma cilindrica, pero también puede proporcionar en otras formas geométricas, tal como un cuadrado, rectangular o forma ovalada. El manguito 27 tendrá además una longitud que le permite extenderse a través del elemento anular cuando el elemento de fuelle 71 tiene su máxima extensión, es decir, cuando se cierra el dispositivo de válvula.

Ya que el manguito 27 se conecta al elemento de fuelle 71, el manguito 27 tiene que conectarse de manera deslizable al elemento anular 0, provocando asi que el manguito se mueva a través del elemento anular O cuando el elemento de fuelle 71 se comprime o extiende debido a la influencia proveniente del dispositivo de fuelle 6. Entre el manguito 27 y el elemento anular O puede proporcionarse un dispositivo de sellado, evitando asi que el fluido no comprimible en el dispositivo de fuelle 6 fluya sobre el elemento anular O.

En el manguito 27, se proporcionan al menos dos orificios de paso 29, donde los orificios 29 se colocarán de tal manera, con relación entre si, que otros orificios 29 se localizarán en un lado del elemento anular O cuando el elemento de fuelle 71 se localiza en su máxima posición sobresaliente (el dispositivo de válvula se cierra entonces) . Esta posición se logra cuando el elemento de fuelle 7 es influido por una presión (ya sea por el dispositivo de pre-tensión 24 o por la adición de fluido) . El elemento de fuelle 7, que se sujeta a mayor presión que el elemento de fuelle 71, comenzará entonces a comprimirse, mediante lo cual el fluido no comprimible fluirá desde el elemento de fuelle 7 hacia el elemento de fuelle 71 a través de los orificios 29. A medida que el fluido proveniente del elemento de fuelle 7 fluye sobre el elemento de fuelle 71, el elemento de fuelle 71 se extenderá en su dirección axial. El elemento de fuelle 71 se ha extendido finalmente tanto que el cuerpo de válvula 3 se conduce en empotramiento contra el asiento de válvula 2, mediante lo cual el dispositivo de válvula se encuentra en su posición cerrada. Durante este proceso, el manguito 27, que se conecta al elemento de fuelle 71, seguirá el movimiento del elemento de fuelle 71, y finalmente el manguito 27 se habrá movido tanto con relación al elemento anular O que ambos orificios 29 se localizarán en un lado inferior del elemento anular O. Entonces no será posible un flujo de fluido adicional proveniente del elemento de fuelle 7 hacia el elemento de fuelle 71. Debido al hecho de que, cuando el dispositivo de válvula se monta en un pozo, el elemento de fuelle 71 se expone a una presión externa elevada, el elemento de fuelle 71 comenzará a comprimirse. El manguito 27 seguirá el movimiento del elemento de fuelle 71, provocando asi que el manguito 27 se mueva a través del elemento anular O nuevamente. Después de una cierta compresión del elemento de fuelle 71, el manguito 27 se habrá movido tanto que al menos un orificio se localiza en cada lado del elemento anular O. En esta posición, el fluido no comprimible será capaz de fluir desde el elemento de fuelle 71 sobre el elemento de fuelle 7, dando como resultado que este flujo provoque un "equilibrio" a lograrse entre los dos elementos de fuelle 7, 71 (la presión se iguala) . En esta posición, el dispositivo de válvula se encuentra en su posición abierta.

Por razones de simplicidad, solo se ilustran las características específicas en y alrededor del dispositivo de fuelle 6 del dispositivo de válvula, en las figuras 2 y 3, pero se apreciará que el dispositivo de válvula también puede incluir otros elementos que se describen con relación a la figura 1.

El modo de operación del dispositivo de válvula se explicará ahora con respecto a la modalidad ilustrada en la figura 1. A través de una linea de suministro conectada al orificio de paso 11, se suministra una presión bajo fluido al área alrededor del elemento de fuelle 7. Esta presión se controla desde el exterior, y la magnitud de esta presión dependerá del área de aplicación del dispositivo de válvula. La presión en el anillo del pozo se incrementará de manera simultánea, dando como resultado que el fluido que encierra al dispositivo de válvula fluirá en la perforación longitudinal a través de la entrada 4. Cuando la presión de este fluido es lo suficientemente grande para superar la desviación en los paquetes de nitrógeno o los muelles 24, asi como también la contra-presión creada en el cilindro cerrado 20, el elemento de fuelle 71 será influido a fin de que se comprima en su dirección axial. Como resultado del fluido no comprimible en la cavidad cerrada 10, el elemento de fuelle 71 moverá entonces al elemento de impacto 8 hacia arriba, de manera interna, en el cilindro cerrado 20. Después de una cierta compresión del elemento de fuelle 71, el cuerpo de válvula, que se conecta al elemento de fuelle 71 a través de la varilla de conexión 13, se levantará del empotramiento con el asiento de válvula 2, permitiendo asi que el fluido fluya a través del orificio de entrada 4, a través de la válvula y hacia fuera del orificio de salida 5.

Solo se explican y describen arriba los elementos relacionados con la invención y una persona experta en la materia comprenderá que el alojamiento externo puede diseñarse como una unidad o puede componerse de varios elementos conectados. El dispositivo de válvula debe tener además dispositivos adecuados para conexión o montaje en un flujo de fluido de proceso. Una persona experta apreciará además que pueden proporcionarse varias versiones y modificaciones de la modalidad descrita e ilustrada dentro del alcance de la invención según se define en las reivindicaciones anexas.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Dispositivo de válvula para usarse en un pozo de petróleo en mar abierto o en tierra, que comprende un alojamiento con un orificio de entrada, un orificio de salida y un orificio de paso, donde el orificio de entrada y el orificio de salida se conectan con un paso longitudinal interno, un asiento de válvula y un cuerpo de válvula que controla el paso longitudinal interno, y un dispositivo sensible a la presión, caracterizado porque el dispositivo sensible a la presión se encuentra en conexión fluida con un primer fluido, cuyo dispositivo sensible a la presión comprende un elemento de fuelle superior e inferior, asignándose al dispositivo sensible a la presión un soporte, definiendo el soporte un área de trabajo del dispositivo de válvula cuando el dispositivo sensible a la presión se expone a una presión de fluido externa, mediante lo cual el dispositivo sensible a la presión controla el cuerpo de válvula con relación al asiento de válvula, el elemento de fuelle superior e inferior y el soporte que forman un dispositivo sensible a la presión, cerrado .

2. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de fuelle se circunscribe en un extremo por un medio de sujeción y en el extremo opuesto por un elemento de impacto, formando asi una cavidad.

3. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un soporte, de manera interna en el paso interno, asegura el elemento de fuelle contra el movimiento radial, donde el soporte restringirá además el movimiento de los elementos de fuelle, superior e inferior, respectivamente, en la dirección axial del dispositivo de válvula.

4. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque el soporte comprende un cilindro cerrado, donde las superficies, superior e inferior, del cilindro están provistas con un orificio para pasar a través de los elementos de fuelle, superior e inferior.

5. Dispositivo de válvula según la reivindicación 2, caracterizado porque la cavidad en los elementos de fuelle, superior e inferior, y el soporte, se llena con un fluido no comprimible .

6. Dispositivo de válvula según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque las placas, superior e inferior, del soporte limitan el movimiento axial del dispositivo sensible a la presión.

7. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque el elemento de guia está provisto con un orificio de paso para recibir una varilla de conexión.

8. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque un dispositivo de pre-tensión que se instala alrededor de los elementos de fuelle, superior e inferior, comprende un paquete de nitrógeno o mué 1 les.

9. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque cada uno de los elementos de fuelle, superior e inferior, se conecta a un elemento de impacto, cuyo elemento de impacto se monta en el soporte .

10. Dispositivo de válvula según la reivindicación 9, caracterizado porque el elemento de impacto se monta de manera hermética en el soporte.

11. Dispositivo de válvula según la reivindicación 10, caracterizado porque el elemento de impacto se adapta para separar por sellado el soporte en las posiciones de tope, superior e inferior, respectivamente, del dispositivo de válvula.

12. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque en sus posiciones de tope, superior e inferior, respectivamente, el elemento de fuelle se diseña para tener una compresión máxima.

13. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque el asiento de válvula y el cuerpo de válvula, cuando el cuerpo de válvula se conduce en empotramiento con el asiento de válvula, forman una conexión abierta.

14. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque al menos un elemento de fuelle se conecta con un mecanismo de activación.

15. Dispositivo de válvula según la reivindicación 1, caracterizado porque manquito se conecta de manera interna en elemento de fuelle. RESUMEN La presente invención se refiere a un dispositivo de válvula el cual es empleado en relación con los pozos de petróleo y gas natural con el objeto de incrementar la producción del pozo. El dispositivo de válvula comprende un alojamiento externo (1), en donde al menos un orificio de entrada (4) en el alojamiento externo (1) se encuentra conectado a un orificio de salida (5) a través de un diámetro interior longitudinal en la dirección longitudinal del alojamiento (1) . Además, entre el orificio de entrada y el orificio de salida (4, 5) del dispositivo de válvula, se encuentra montado un asiento de válvula (2) en el diámetro interior, en donde un cuerpo de válvula (3) apaga la conexión entre el orificio de entrada y el orificio de salida (4, 5) . La posición del cuerpo de válvula (3) se controla por un soporte (20), cuyo soporte (20) se encuentra . conectado con un dispositivo de fuelle (6) sensible a la presión comprendiendo un elemento de fuelle superior e inferior (7, 71) . A una presión externa dada, el elemento de fuelle inferior (71) en el dispositivo de fuelle (6) se comprimirá en la dirección axial del dispositivo de válvula, mediante lo cual esta compresión origina que los dos elementos (7, 71) del fuelle impacten los elementos a ser movidos en relación uno con el otro, originando de ese modo que el cuerpo de válvula (3) se levante del empotramiento con la válvula (2) .