MX2011005291A - Estructura de empacador sencillo con sensores. - Google Patents

Abstract

Una técnica involucra recoger fluidos de formación a través de un empacador sencillo (24) que tiene cuando menos un drenaje ubicado dentro del empacador sencillo. El empacador sencillo está diseñado con una piel flexible externa (26) y uno o más drenajes (30) acoplados a la piel flexible externa. El empacador sencillo comprende además uno o más sensores (42, 48) colocados para detectar uno o más parámetros específicos que se pueden relacionar con características de pozo y/o características de empacador sencillo.

Description

ESTRUCTURA DE EMPACADOR SENCILLO CON SENSORES ANTECEDENTES Los empacadores se usan en pozos de sondeo para aislar regiones de perforación especificas. Un empacador se entrega al fondo del pozo en un traspaso y se expande contra la pared de pozo de sondeo circundante para aislar una región del pozo de sondeo. Dos o más empacadores se pueden usar para aislar una o más regiones en una variedad de aplicaciones relacionadas con pozo, incluyendo aplicaciones de producción, aplicaciones de servicio y aplicaciones de prueba.

En algunas aplicaciones, los empacadores de horquilla se utilizan para aislar regiones especificas del pozo de sondeo para permitir la recolección de muestras de fluido. Sin embargo, los empacadores de horquilla emplean una configuración de empacador doble en la que los fluidos se recojan entre dos empacadores separados. Los diseños existentes frecuentemente no proporcionan un operario con suficiente información respecto a parámetros de fondo de poz. Adicionalmente, la configuración de empacador de horquilla es susceptible a esfuerzos mecánicos que limitan la relación de expansión y el diferencial de presión de atracción abajo que se puede emplear. Otras técnicas múltiples de empacador pueden ser costosas y presentan dificultades adicionales al recoger muestras y manejar flujo de fluido en el medio ambiente del pozo de sondeo.

COMPENDIO En general, la presente invención proporciona un sistema y método para recoger fluidos de formación a través de un solo empacador que tiene cuando menos un drenaje colocado dentro del empacador único. El empacador sencillo está diseñado con una piel flexible externa y uno o más drenajes acoplados a la piel flexible externa. El empacador sencillo comprende además uno o más sensores colocados para detectar uno o más parámetros específicos.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Ciertas modalidades de la invención se describirán a continuación con referencia a los dibujos que se acompañan, en donde los mismos números de referencia denotan elementos semejantes, y: La Figura 1 es una vista esquemática de una porción de un empacador sencillo colocado en un pozo de sondeo, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 2 es una gráfica de flujo que ilustra un ejemplo de procedimiento para usar el empacador sencillo, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 3 es una gráfica de flujo que ilustra una porción del ejemplo de procedimiento de la Figura 2, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 4 es una gráfica de flujo que ilustra otra porción del ejemplo de procedimiento de la figura 2, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 5 es una gráfica de flujo que ilustra otra porción del ejemplo de procedimiento de la Figura 2, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 6 es una gráfica de flujo que ilustra otra porción del ejemplo de procedimiento del la Figura 2, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 7 es una gráfica de flujo que ilustra otra porción del ejemplo de procedimiento de la Figura 2, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 8 es una vista en elevación frontal de un ejemplo del empacador sencillo, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 9 es una vista rota del empacador ilustrado en la Figura 8 para ilustrar adicionalmente componentes internos del empacador sencillo, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 10 es una vista de un extremo del empacador ilustrado en la Figura 8 cuando está en una configuración contraída, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 11 es una vista de un extremo del empacador ilustrado en la Figura 8, cuando está en configuración expandida, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 12 es una vista del empacador sencillo que ilustra ejemplos de sensores que se pueden incorporar en el empacador sencillo, de conformidad con una modalidad de la presente invención; La Figura 13 es una vista del empacador sencillo que ilustra ejemplos de válvulas que se pueden incorporar hacia el empacador sencillo, de conformidad con una modalidad de la presente invención; y La Figura 14 es una vista del empacador sencillo expandido contra una formación circundante, de conformidad con una modalidad de la presente invención.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En la siguiente descripción se exponen numerosos detalles para proporcionar un entendimiento de la presente invención. Sin embargo, se entenderá por aquellos de experiencia ordinaria en el ramo que la presente invención se puede practiar sin estos detalles y que numerosas variaciones o modificaciones de las modalidades descritas pueden ser posibles .

La presente invención se relaciona generalmente con un sistema y método para recoger fluidos de formación a través de uno o más drenajes ubicados en un empacador, tal como un empacador sencillo. El uso del empacador sencillo permite relaciones de expansión mayores y diferenciales de presión de hacer bajar superiores. Adicionalmente, la configuración de empacador sencillo reduce los esfuerzos incurridos de otra manera por el mandril de herramienta de empacador debido a las presiones diferenciales. En cuando menos algunas modalidades, el empacador sencillo también es mejor capaz de soportar la formación en una zona producida en la que se recogen los fluidos de formación. Esta calidad facilita bajas de amplitud relativamente grandes aún en formaciones débiles, no consolidadas.

El empacador sencillo se expande a través de una zona de expansión, y los fluidos de formación se pueden recoger de la mitad de la zona de expansión, es decir, entre extremos axiales del empacador sencillo. El fluido de formación se recoge y dirige a lo largo de lineas de flujo, v. gr., a lo largo de tubos de flujo, desde uno o más drenajes. Por ejemplo, drenajes separados se pueden disponer a lo largo de la longitud del empacador para establecer intervalos o zonas de recolección que permiten el muestreo enfocado en una pluralidad de intervalos de recolección, v. gr., dos o tres intervalos de recolección. Las lineas de flujo separadas se pueden conectar a diferentes drenajes, v. gr., drenajes de muestreo y drenajes de protección, para permitir la recolección de muestras de fluido de formación únicas .

El empacador sencillo proporciona una estructura de empacador simplificada que facilita, por ejemplo, mustreo enfocado. En una modalidad, uno o más sensores se colocan a lo largo del empacador sencillo para supervisar parámetros deseados. Por vía de ejemplo, los parámetros puden estar relacionados con características de pozo, incluyendo características de fluido fluyendo, y/o al accionamiento del empacador sencillo. En algunas aplicaciones, los sensores se pueden incorporan hacia una capa flexible externa, v. gr., una capa de caucho externa. La capa flexible externa también se pueden usar para contener drenajes, tales como grupos de drenajes en los que un grupo medio comprende drenajes de muestreo y dos grupos axialmente externos comprenden drenajes de protección. Los drenajes pueden estar acoplados a las líneas de flujo de una manera que facilita la expansión y contracción del empacador sencillo.

De conformidad con una modalidad, el presente sistema y metodología generalmente se relacionan con un conjunto de empacador instrumentado y métodos para ajustar la instrumentación hacia el conjunto de empacador. La instrumentación pude comprender uno o más sensores diseñados para detectar, medir y/o supervisar parámetros de fondo de pozo. Como se describe abajo, los sensores se pueden usar con un conjunto de empacador sencillo para facilitar la supervisión y operación del conjunto de empacador. El conjunto de empacador, por ejemplo, capacita la colocación de sensores para medir la relación de xpansión de empacador y/u otras mediciones relacionadas con el accionamiento del empacador. Esto permite mejor control sobre la operación del empacador. En algunas aplicaciones, las mediciones obtenidas de fondo de pozo a través de sensores de empacador también pueden proporcionar una indicación del nivel de esfuerzo aplicado al empacador. Los sensores pueden además usarse para medir parámetros relacionados con pozo, tales como propiedades de fluido de fluidos que entran al empacador durante los procedimientos de muestreo.

Haciendo referencia generalmente a la Figura 1, una modalidad de un conjunto 20 de empacador se ilustra como se despliega en un pozo 22 de sondeo. En esta modalidad, el conjunto 20 de empacador comprende un empacador 24 sencillo inflable que tiene una piel 26 flexible externa formada de material expansible, v. gr., un material de caucho, que permite el inflado del empacador 24. La piel 26 flexible externa se monta alrededor de un mandril 28 de empacador, y comprende aberturas para recibir los drenajes 30. Por vía de ejemplo, los drenajes 30 pueden comprender uno o más drenajes 32 de muestreo colocados entre los drenajes 34 de protección. Los drenajes 30 están conectados a lineas 36 de flujo correspondientes para transferir fluido recibido a través de los drenaje 3 correspondientes. Las lineas 36 de flujo conectadas a los drenajes 34 de protección se pueden separar de las lineas de flujo conectadas a los drenajes 32 de muestreo .

En el ejemplo ilustrado en la Figura 1, el empacador 24 sencillo comprende además un sistema 38 sensor que tiene una pluralidad de sensores 40. Por vía de ejemplo, los sensores 40 pueden comprender sensores 42 incrustados que están incrustados en la piel 26 flexible externa. En algunas aplicaciones, los sensores 42 incrustados son sensores de presión capaces de medir la presión de contacto ejercida por la piel 26 flexible externa contra la pared circundante, v. gr., la pared de pozo de sondeo. Los sensores de presión se pueden formar como una disposición de sensores de presión de contacto mecánicos o de estado sólido que proporcionan información de presión de contacto local. Los datos sobre la presión de contacto local pueden ser particularmente útiles en aplicaciones en donde la formación tiene muchas lavadas menores que pueden ocasiones sellado comprometido con respecto a uno o más de los drenajes 30.

Los datos de los diversos sensores 30 se dirigen a un sistema 44 de adquisición de datos que pude estar en la forma de un sistema de control basado en computadora. Con respecto a la disposición fuera de los sensores 42 de presión, el sistema 44 de adquisición de dato puede emplearse para muestrear y almacenar salida de cada sensor 42 durante el inflado del empacador 24. Los sensores pueden estar numerados de modo que la posición de cada sensor es conocida por el sistema 44 de adquisición ^de datos. A medida que la salida de cada sensor 42 se muestrea, la salida se convierte en presión de contacto por el sistema 44 de adquisición de datos. La presión de contacto local luego se compara con una presión de contacto global predicha de la presión de inflado usada para inflar el empacador 24. Si uno o más sensores 42 de presión local registra presión de contacto que es significativamente inferior que la presión de contacto global determinada, un operario está mejor capacitado para decidir si mover el empacador 24 completo a una mejor posición o errar uno o más drenajes 30 específicos.

En un acercamiento alternativo, una presión de contacto promedio basada en datos de los sensores 42 de presión local se pueden determinar. La presión de contacto promedio se compara con la salida de cada sensor 42 para proporcionar una indicación de integridad de sellado. Las presiones de contacto local también se pueden usar para prevenir daño a la formación circundante debido a la presión excesiva entre el empacador y la formación.

La pluralidad de sensores 40 también puede comprender una variedad de otros tipos de sensores. Por ejemplo, los sensores 40 pueden comprender uno o más extensómetros 46 diseñados para detectar y medir la expansión del empacador 24. Dependiendo del diseño específico del empacador 24, la configuración de los extensómetros 46 puede seleccionarse para medir la relación de expansión del empacador 24 a través de varias técnicas. Siguiendo la expansión del empacador 24, un operario es capaz de determinar tanto la relación de expansión y si el empacador está o ha estado eficientemente inflado. Los sensores 46 también se pueden usar para determinar la calidad ovalada y para controlar otros parámetros operacionales , tales como asegurar el inflado completo mientras que se reduce al mínimo u optimiza la presión e inflado. Cuando se aplica suficiente presión para inflar completamente el empacador 24, la extensión de expansión de empacador se puede medir por los sensores 46 para determinar si el inflado completo ha ocurrido en realidad. Los extensómetros 46. también se pueden usar para proporcionar mediciones relacionadas con la deformación de la piel 26 flexible externa. Esta información pude ser valiosa al determinar la integridad de o daño al empacador 24 inflable. La información también puede ser valiosa al determinar el diámetro de la piel flexible externa y de sta manera el diámetro del pozo de sondeo que es útil al proporcionar control de calidad de trabajo, v. gr . , inflado apropiado, selección de herramienta óptima, y detección de eliminación por lavado. El dato de los extensómetros 46 se entrega al sistema 44 de adquisición de datos para procesamiento apropiado.

Además de los sensores de actuación de empacador, v. gr., sensores 42, 46,1 sensores 40 también pueden comprender sensores para medir propiedades/características relacionadas con pozo. Por ejemplo, los sensores 40 pueden comprender uno o más sensores 48 de propiedad de fluido, tal como sensores de temperatura. Cuando los sensores 48 de propiedad de fluido comprenden sensores de temperatura, los sensores de temperatura se pueden usar dentro del empacador 24 para control de calidad. Por ejemplo, los sensores 48 de temperatura son útiles en pozos de temperatura muy baja o muy elevada en los que las propiedades de la piel 26 flexible externa se afectan y pueden inhibir la operación óptima del empacador 24. Por ejemplo, la temperatura puede afectar la capacidad de la piel 26 flexible externa para formar sellos adecuados, y la temperatura también puede hacer a la piel flxible externa más sensible a la extrusión y deformación y de esta manera un tiempo de vida disminuido. Si la información se obtiene y basa de los sensores 48 al sistema 44 de adquisición de dato, la información se puede usar para predecir el número de estaciones en las que el empacador 24 inflable es probable que funcione en las condiciones dadas.

Los sensores 48 de propiedad de fluido se pueden colocar dentro de uno o más de los drenajes 32 de muestreo y drenajes 34 de protección. En algunas aplicaciones, por ejemplo, los sensores 48 de propiedad de fluido comprenden sensores de presión de formación instalados dentro de cada drenaje32 de muestra y drenaje 34 de protección. Por vía de ejemplo, los sensores de presión de formación se pueden montar en un lado opuesto de la linea 36 de flujo para cada drenaje de muestra y se pueden montar perpendicular a la linea 36 de flujo para cada drenaje de protección.

Cuando los sensores 48 e propiedad de fluido comprenden sensores de presión dentro de cada drenaje 30, los sensores 48 se pueden usar para una variedad de propósitos. Por ejemplo, los sensores 48 se pueden usar para detectar fugas y/o taponamiento antes de las mediciones de prueba de formación. Cuando los sensores de presión de formación se usan para supervisar fugas, la salida de cada sensor 48 se puede comparar con la presión de pozo de sondeo. En el evento la presión se registra por los sensores 48 como en par con la presión de pozo de sondeo durante una bajada, un operario es capaz de determinar que ya sea el sellado se ha comprometido o la linea 36 de flujo se tapona. Asimismo, si los sensores 48 presión tienen resolución suficientemente alta, los sensores individuales se pueden usar para tomar mediciones previas de prueba en 1 formación y además se pueden usar al realizar mediciones de acumulación de presión transiente. Sin embargo, la aplicación de estas diversas técnicas depende del grado de aislamiento con respecto a los drenajes de protección y drenajes de muestra.

Los sensores 48 de propiedad de fluido se pueden colocar dentro de los drenajes 30 o en otras ubicaciones apropiadas, tal como dentro de las lineas 36 de flujo y/o en recolectores en los extremos axiales del empacador 24. Los sensores de propiedad de fluido son extremadamente útiles al proporcionar mediciones directas de propiedades e fluido cerca de la formación. Por ejemplo, los sensores 48 se pueden usar para medir temperatura, viscosidad, velocidad, presión, u otros parámetros de fluido en cada drenaje 30. El cato permite numerosas evaluaciones, incluyendo verificación de sellado detectando fluido limpio/sucio. El dato también puede proporcionar una indicación en cuanto a si las lineas de flujo están taponadas, tienen fugas, o incurrir en otros tipos de problemas.

En muchas aplicaciones, los sensores 40 también pueden comprender uno o más calibradores 50 de presión desplegados en las lineas 36 de flujo. Adicionalmente, los sensores 40 pueden comprender uno o más celdas 52 de sensor colocadas en ubicaciones apropiadas, v. gr., dentro de las lineas 36 de flujo, para medir densidad, resistividad, viscosidad, y otros parámetros del fluido que fluye hacia el empacador 24. Las mediciones de resistividad se pueden usar para obtener datos relacionados con tiempo de limpieza y seguridad de muestra durante una operación de muestreo. Adicionalmente , los sensores 40 pueden comprender uno o más medidores 54 de flujo que se pueden usar para medir regímenes de flujo dentro de líneas 36de flujo o en otras ubicaciones dentro del empacador 24.

Los sensores 40 pueden estar colocado en una variedad de ubicaciones dependiendo de los parámetros medidos y dependiendo de la durabilidad del sensor. Por ejemplo, los sensores pueden estar colocados dentro de colectores en el extremo del empacador en lugar de en drenajes 30 para mejorar la conflabilidad . Adicionalmente, los sensores pueden star montados en frente de cada entrada de línea de flujo para mediciones individuales o dentro de colectores de línea de flujo para obtener mediciones promedio.

Colocar uno o más sensores 40 sobre y/o en el empacador 24 inflable, los sensores son útiles para detectar muchos parámetros operacionales . Por ejemplo, los sensores 40 se pueden usar individualmente o en cooperación para detectar inflado de empacador, una apertura de una primera línea 36 de flujo, una presión de bajada iniciada, una abertura de una línea de flujo subsecuente, una ocurrencia de una fuga, un cierre de líneas de flujo durante detección de fuga, propiedades de fluido seleccionadas, y una variedad e otros parámetros y eventos operacionales .

El control sobre el flujo a través de lineas 36 de flujo individuales se puede lograr colocando válvulas 56 en las lineas 36 de flujo deseadas. Las válvulas 56 se usan para abrir o cerrar lineas de flujo individuales durante la ocurrencia de eventos específicos, tales como una fuga próxima a un drenaje 30 dado. El sistema de control/sistema 44 de adquisición de datos también se puede diseñar para ejercer control sobre la apertura y cierre de las válvulas 56.

Haciendo referencia generalmente a la Figura 2, se proporciona una gráfica de flujo para ilustrar una modalidad de un procedimiento que utiliza el conjunto 20 de empacador. En este ejemplo, el empacador 24 inflable inicialmente se mueve a una profundidad de muestra deseada en el pozo 22 de sondeo, como se indica por el bloque 60. Los sensores 40, v. gr., extensómetros 46, luego se usan para medir la calidad oval de agujero, como se ilustra por el bloque 62. Subsecuentemente, el empacador 24 está completamente inflado y la presión de contacto con la pared de pozo de sondeo circundante se supervisa a través de sensores 42 de presión incrustados, como se indica por el bloque 64. Los sensores 40, v. gr., sensores 48 e propiedad de fluido, también se pueden usar para verificar sellado individual de los drenajes 32 de muestra y los drenajes 34 e protección, como se indica por el bloque 66.

Una vez que el empacador 24 inflable está apropiadamente colocado en el pozo de sondeo y el sellado suficiente se verifica, empieza el procedimiento de muestreo, como se ilustra por el bloque 68. Durante el procedimiento de muestreo, las propiedades de fluido y sellado de drenaje se pueden supervisar por sensores 40 apropiados, como se ilustra por el bloque 70. Subsecuentemente, se completa el procedimiento de muestreo, como se indica por el bloque 72, y el empacador 24 se desinfla, como se indica por el bloque 74. Los sensores 40, v. gr., extensómetros 46, nuevamente pueden proporcionar dato para el sistema 44 de adquisición de datos para verificar el desinflado de empacador, como se indica por el bloque 76. Durante el desinflado, em empacador 24 se puede mover a la siguiente ubicación de muestreo, y el procedimiento se pude repetir.

Dependiendo de la aplicación y medio ambiente específicos, varios pasos de procedimiento se pueden añadir, remover, y/o expandir. Además, el sistema 44 de adquisición de datos se pude programar para utilizar dato de sensor de conformidad con una variedad de paradigmas. Como e ilustra en la Figura 3, por ejemplo, la medición de la calidad oval e agujero se puede probar y usar para determinar la colocación del empacador 24 inflable. En este ejemplo, la medición de la calidad oval del agujero se logra inflando el empacador 24 hasta que los sensores 42 de presión de contacto indican contacto con la pared circundante, como se indica por el bloque 78. Adicionalmente, el dato obtenido de los extensómetros 46 se puede usar como un indicador del grado de expansión de los extremos de empacador y/u otras ubicaciones a lo largo del empacador 24. Como se describe con mayor detalle abajo, los extensómetros 46 pueden estar diseñados y colocados para medir la rotación de las lineas de flujo de conector en forma de S. El dato de los diversos sensores 40 se procesa mediante el sistema 44 de adquisición de datos para determinar si la calidad oval de agujero es aceptable, como se indica por el bloque 80. Si no, el empacador 24 se mueve a una ubicación y profundidad diferentes, como se indica por el bloque 82. Si es si, el proceso puede proseguir a la siguiente etapa y el procedimiento de muestro se puede continuar, como se indica por el bloque 84.

De manera similar, la etapa de procedimiento que involucr la terminación de inflado y supervisión de presión de contacto también puede utilizar salida e varios sensores 40, como se ilustra por la gráfica de flujo de la Figura 4. En este ejemplo, la presión de inflado inicialmente se aumenta a una presión de trabajo mínima, como se indica por el bloque 86. Los sensores 42 de presión de contacto se usan para supervisar presiones e contacto locales, como se indica por el bloque 88, y el dato de presión de contacto se proporciona a la unidad 44 e adquisición de datos. La unidad de adquisición de datos se usa para d4eterminar si la presión de contacto está uniformemente3 distribuida, como se indica por el bloque 90. Si8 la presión está suficientemente distribuida de manera uniforme, el proceso puede proseguir la siguiente etapa y el procedimiento de muestreo total se puede continuar, como se indica por el bloque 92. Sin embargo, si el dato no indica una presión de contacto uniformemente distribuida, se pude tomar acción correctiva adicional, como se indica por el bloque 98. Por ejemplo, el empacador 24 se puede inflar nuevamente en una ubicación diferente o uno o más de los drenajes 30 se puede aislar mecánicamente .

La verificación de sellado con respecto a drenajes de muestra individuales y drenajes de protección también pude comprender pasos de procedimiento adicionales y utilización de dato de sensor, como se ilustra por la gráfica de flujo de la Figura 5. En este ejemplo, el aislamiento de un drenaje individual, v. gr., un drenaje 32 de muestra, se prueba inicialmente, como se indica por el bloque 100. Una bajada de presión se aplica al drenaje seleccionado, como se indica por el bloque 102. La presión en el drenaje aislado se supervisa a través de un sensor apropiado, v. gr., el sensor 48 de propiedad de fluido en el drenaje sujeto, como se ilustra por el bloque 104. El dato de sensor se suministra al sistema 44 de adquisición de dato que procesa el dato para determinar si la integridad de sello es suficiente para el drenaje sujeto, como se indica por el bloque 106.

Si la integridad de sello es suficiente, las etapas de verificación de sellado se repiten para cada uno de los drenajes restantes, como se indica por el bloque 108, hasta que el proceso de verificación se completa y el proceso de muestro total se puede mover a la siguiente etapa, como se indica por el bloque 110. Si la integridad de sello de un drenaje dado no s suficiente, la presión de inflado del empacador 24 se puede aumentar a una presión de trabajo máxima, como se indica por el bloque 112. Suponiendo que la presión aumentada resulta en suficiente integridad de sello, las etapas se pueden repetir para los otros drenajes. Sin embargo, si la acción no resulta en suficiente integridad de sello se puede tomar acción correctiva adicional, como se indica por el bloque 114. Por ejemplo, el empacador 24 se puede inflar nuevamente en una ubicación diferente o uno o más de los drenajes 30 se puede aislar mecánicamente.

La supervisión de las propiedades de fluido y sellado de drenaje después del inicio del procedimiento de muestreo también puede comprender pasos de procedimiento adicionales y utilización de dato de sensor, como se ilustra por la gráfica de flujo de la Figura 6. En este ejemplo, el dato de los sensores 48 de propiedad de fluido colocados en drenajes 30 individuales o en otras ubicaciones apropiadas proporciona dato indicativo en cuanto si la integridad de sello es suficiente para un drenaje individual, como se representa por el bloque 116. Si la integridad de sello es suficiente para el drenaje individual, el proceso se pude repetir para los drenajes restantes como se indica por el bloque 118. Sin embargo, si la acción no resulta en integridad de sello suficiente, se puede tomar acción correctiva adicional de integridad de sello, como se indica por el bloque 122. Por ejemplo, el empacador 24 se pude inflar nuevamente en una ubicación diferente o uno o más de los drenajes 30 se pude aislar mecánicamente.

Una vez que la integridad de sello para cada uno de los drenajes se dirige, el régimen de flujo de fluido a través de cada drenaje se detecta por un sensor 40 apropiado, v. gr., el medidor 54 de flujo .como se indica por el bloque 124. Si el régimen de flujo es suficiente para los drenajes, las propiedades de fluido del fluido recogido a través de cada drenaje se supervisa, como se indica por el bloque 126. Sin embargo, si el dato de régimen de flujo indica un drenaje taponado, el drenaje se puede aislar cerrando la válvula 56 asociada, como se indica por el bloque 128. En el evento un drenaje taponado se corrige, la supervisión de propiedades de fluido para el drenaje se puede comenzar nuevamente. Sin embargo, si el drenaje no está destapado se puede tomar acción correctiva adicional, como se indica por el bloque 130. Por ejemplo, el empacador 24 se puede desinflar y el fluido se puede bombear en reversa a través del empacador para limpiar la obstrucción de drenaje.

Después de que los regímenes de flujo para los drenajes se dirige, se puede comprobar la resistividad de fluido para cada drenaje 32 de muestra a través, por ejemplo, de sensores 52 de resistividad, como se indica por el bloque 132. Si la resistividad es indicativa el flujo de fluido deseado, el bombeo del fluido de muestra se continúa hasta que se completa la operación de muestreo, como se indica por 1 bloque 134. Subsecuentemente, el proceso de muestreo total se puede mover a la siguiente etapa, como se indica por el bloque 136. En el evento de que el dato de resistividad indique la presencia de un fluido no deseado, tal como agua, se puede tomar ación correctiva, como se indica por el bloque 138. Por ejemplo, el drenaje de muestra que produce agua se puede aislar ajustando la válvula apropiada.

La verificación del desinflado de empacador a la terminación de un procedimiento de muestro también puede comprender pasos de procedimiento adicionales y utilización de dato de sensor, como se ilustra por la gráfica de flujo de la Figura 7. En este ejemplo, la retracción del empacador 24 se verifica por la salida e dato de supervisión de los sensores 40 apropiados, tal como salida de dato de los extensómetros 46, como se indica por el bloque 140. Por ejemplo, los extensómetros 46 se pueden diseñar y colocar para medir la rotación de las lineas de flujo de conector en forma de S, cuya rotación es indicativa del grado de expansión de empacador. El dato de los sensores 40 se proporciona al sistema 44 de adquisición de datos para determinar si la retracción de empacador es aceptable, como se indica por el bloque 142. -ñ Si la retracción de empacador es aceptable, el empacador 24 se puede mover a una nueva ubicación de muestra en una profundidad de muestra diferente, como se indica por el bloque 144. Sin embargo, si ela retracción de empacador no es aceptable, el empacador se mantiene en el estado desinflado, y una herramienta o sistema de retracción se puede usar para reducir el diámetro exterior del empacador 24, como se indica por el bloque 146.

Los ejemplos de procedimiento ilustrados y descritos arriba son solamente unos pocos de los muchos acercamientos de procedimiento que se pueden usar al utilizar el sistema 38 sensor y al obtener muestras de fluido con un empacador 24 sencillo en una variedad de ambientes de pozos. De manera similar, el tamaño, forma y configuración de empacador 24 puede variar dependiendo de las aplicaciones de muestro y ambientes específicos.

Una modalidad de un diseño de empacador sencillo específico se ilustra en la Figura 8. En este ejemplo, el empacador 24 es un empacador sencillo que tiene una capa externa formada como piel 26 flexible externa hecha de un material elástico, v. gr . , caucho. La piel 26 flexible externa es expansible en un pozo de sondeo para sellarse con una pared de pozo de sondeo circundante. El empacador 24 sencillo comprende una ampolla 148 inflable interna dispuesta dentro de la piel 26 flexible externa. Por vía de ejemplo, la ampolla 48 interna se puede expandir selectivamente introduciendo fluido a través del mandril 28 de empacador interior. Adicionalmente, el empacador 24 comprende un par de accesorios 150 mecánicos que pueden comprender colectores 152 de fluido acoplados con las lineas 36 de flujo. Los accesorios 150 mecánicos se montan alrededor del mandril 28. interno y se acopla con los extremos axiales de la piel 26 flexible externa.

Con referencia adicional la Figura 9, la piel 26 flexible externa comprende aberturas para recibir los drenajes 30 a través de los cuales se recoge el fluido de formación cuando la piel flexible externa se expande contra la pared de pozo de sondeo circundante. Los drenajes se pueden incrustar radicalmente hacia la piel 26 flexible externa, y una pluralidad de las lineas 36 de flujo se puede acoplar operativamente con los drenajes 30 para dirigir el fluido de formación recogido en una dirección axial a uno o más de los accesorios 150 mecánicos. De conformidad con una modalidad, las lineas 36 de flujo están en la forma de tubos, y tubos separados están conectados a los drenajes 34 de protección y los drenajes 32 de muestra dispuestos entre los drenajes de protección. Los tubos separados mantienen la separación entre los fluidos que fluyen hacia los drenajes de protección y los drenajes de muestra, respectivamente.

Como se ilustra en la Figura 9, los tubos 36 de linea de flujo se pueden orientar generalmente de manera axial a lo largo del empacador 24. Las lineas 36 de flujo se extienden a través de los extremos axiales de la piel 26 flexible externa. Por vía de ejemplo, los tubos 36 de linea de flujo puede estar cuando menos parcialmente incrustado en el material flexible de la piel 26 flexible externa. Consecuentemente, las porciones de las lineas 36 de flujo que se extienden a lo largo de la piel 26 flexible externa se mueven radialmente hacia afuera y radialmente hacia adentro durante la expansión y contracción del empacador 24.

Haciendo referencia generalmente a la Figura 10, una modalidad de accesorios 150 mecánicos comprende la porción 152 de colector acoplada con una pluralidad de miembros 154 movibles. Los miembros 154 movibles están acoplados pivotalmente a cada porción 152 de colector a través de enlaces de pivote para movimiento pivotable alrededor de un eje generalmente paralelo con el eje de empacador. Cuando menos algunos de los miembros 154 movibles están diseñados como tubos para transferir fluido recibido de las lineas 36 de flujo, que se extienden a lo largo de la piel 26 flexible externa, a las porciones 152 de recolector.

Desde las porciones 152 de recolector, los fluidos recogidos se pueden transferir/dirigir a las ubicaciones de recolección/prueba deseadas. El movimiento pivotable de los miembros 154 movibles capacitan la transición del empacador 24 entre el estado contraído, ilustrado en la Figura 10, y el estado expandido ilustrado en la Figura 11. Como se ilustra mejor en la Figura 11, los miembros movibles 154 se pueden diseñar generalmente como miembros en forma de pivotalmente conectados entre las lineas de flujo en la piel 26 flexible externa y porciones 152 de colector.

En esta modalidad particular del empacador 24 inflable, los extensómetros 46 están diseñados como sensores rotacionales colocados para acoplar y medir la rotación de los miembros 154 movibles seleccionados. 8Ver la Figura 11). Midiendo el ángulo de rotación de uno o más miembros 154 movibles y dando salida al dato al sistema 44 de adquisición de dato, el grado de expansión o contracción del empacador 24 se puede determinar. Supervissr el ángulo de rotación también permite la determinación de un diámetro de pozo de sondeo promedio. Esta información es útil para control de calidad facilitando la detección de una zona dañada, inflado apropiado de empacadores, selección apropiada de herramientas de fondo de pozo, y otros factores operacionales .

La relación de expansión del empacador también es útil al proporcionar una medición más precisa de las dimensiones de perforación y sus irregularidades que pueden resultar en lavados fuera y/o calidad oval distorsionada. El empacador puede usarse efectivamente como una herramienta de calibre que también es de ayuda al evaluar el pozo de sondeo. Por ejemplo, obteniendo dato en ovalización de pozo, la presurización de empacador se puede optimizar para asegurar el sellado. En algunos tipos de empacadores, v. gr., empacadores de cable, el empacador puede experimentar debilitamiento cuando se infla en pozos ovalados. Consecuentemente, el dato recogido en la ovalización de pozo de sondeo es útil al asegurar que la presión de inflado no rompe una ampolla interna del empacador. La medición del diámetro externo de empacador también es útil cuando el empacador 24 se desinfla. Conociendo el grado de desinglado, un operario puede determinar si la extracción del empacador es posible o si mecanismos de retracción, v. gr., mecanismos de auto retracción, está operando eficientemente.

Como se ilustra en la Figura 12, esta modalidad particular del empacador 24 inflable se puede llevar a uso con una variedad de sensores 40 arriba discutidos. Como se ilustra, los sensores 42 se pueden incrustar hacia la piel 26 flexible externa para medir la presión de contacto u otros parámetros relacionados con la actuación del empacador 24. Los sensores incrustados también se podrían usar para detectar parámetros relacionados con el medioambiente del pozo, v. gr . , propiedades de fluido. Sensores 40adicionales, tales como sensores 48 de propiedad de fluido, se pueden montar en algunos o todos los drenajes 30. Alternativamente o en adición, los sensores 48 de propiedad de fluido se pueden montar en porciones 152 de colector, como se ilustra adicionalmente en la Figura 12. Los sensores ilustrados se pueden intercambiar con otros sensores, y se pueden añadir sensores adicionales. Por ejemplo, calibradores de presión, medidores de flujo, medidores de densidad, medidores de viscosidad, medidores de resistividad, y otros sensores se pueden montar a lo largo del empacador 24, como se discute arriba .

Adicionalmente, las válvulas 56 se pueden montar en ubicaciones deseadas a lo lago de las líneas 36 de flujo, como se ilustra en el ejemplo de la Figura 13. La válvulas 56 individuales se pueden controlar mediante el sistema 44 de adquisición7control de datos para controlar elflujo de fluido a lo largo de las líneas 36 de flujo individuales. El control sobre el flujo permite a un operario, por ejemplo, aislar drenajes 30 específicos si un sello suficiente no se forma alrededor del drenaje o si otros problemas se presentan con respecto a un drenaje o drenajes dados.

Los sensores 40 proporcionan un empacador 24 instrumentado que puede expandirse selectivamente, v. gr . , inflarse, en un pozo de sondeo, como se ilustra por la Figura 14. Una vez que el empacador 24 está inflado, los sensores 48 dentro de los drenajes 30 se colocan en proximidad con la formación 156 circundante para facilitar la detección y medición de una variedad de parámetros relacionados con pozo, incluyendo parámetros de fluido. Otros sensores se pueden usar para detectar parámetros relacionados con pozo adicionales y/o para detectar parámetros relacionados con la actuación del empacador 24. Por ejemplo, el dato de sensor se puede proporcionar al sistema 44 de adquisición de dato y usar al determinar si el empacador 24 se ha expandido o retraído adecuadamente y si suficientes sellos se han formado con la pared de pozo de sondeo circundante.

Asimismo, en cualquiera de las modalidades arriba descritas en donde un componente se describe como estando formado de caucho o comprendiendo caucho, el caucho puede incluir un caucho resistente al petróleo, tal como NBR (Caucho de Butadieno de nitrilo) , HNBR (Caucho de Butadieno de Nitrilo Hidrogenado) y/o FDM ( luoroelastómeros ) . En un ejemplo especifico, el caucho puede ser un porcentaje elevado de caucho de acrilonitrilo HNBR, tal como un caucho de HNBR que tiene un porcentaje de acrilonitrilo en la scala de aproximadamente 21 a aproximadamente 49%., Los componentes apropiados para los cauchos descritos en este párrafo incluyenm, pero no están limitados a la piel 26 flexible externa y ampolla 148 inflable.

Como se describe arriba, el conjunto 20 de empacador se puede construir en una variedad de configuraciones para uso en muchos ambientes y aplicaciones. El empacador 24 pude estar construido de tipos diferentes de materiales y componentes para la recolección de fluidos de formación de intervalos sencillos o múltiples dentro de una sola zona de expansión. La flexibilidad de la piel flexible externa permite el uso del empacador 24 en muchos ambientes de pozo. Adicionalmente , los diversos sensores y disposiciones de sensor se pueden usar para detectar y supervisar muchos tipos de parámetros que facilitan numerosos procedimientos relacionados con la operación de muestreo total. Además, los diversos componentes de empacador se pueden construir de una variedad de materiales y en una variedad de configuraciones como se desee para aplicaciones y ambientes específicos.

Consecuentemente, aún cuando solamente unas pocas modalidades de la presente invención se ha descrito con detalle arriba, aquellos de experiencia ordinaria en el ramo apreciarán fácilmente que son posibles muchas modificaciones sin abandonar materialmente las enseñanzas de esta invención. Estas modificaciones se pretenden para ser incluidas dentro del alcance de esta invención como se define en las reivindicaciones .

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1.- Un sistema para recoger fluido en un pozo de sondeo, que comprende: en empacador sencillo que tiene: una piel flexible externa; una pluralidad de drenajes acoplados a la piel flexible externa; un mandril colocado dentro de la piel flexible externa; y una pluralidad de sensores colocados para detectar uno o más parámetros específicos.

2- El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de drenajes se acopla a linea de flujo correspondientes.

3. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de sensores comprende un sensor para medir un parámetro respecto a actuación de empacador.

4. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de sensores comprende un sensor para medir un parámetro relacionado con una propiedad de pozo.

5. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de drenajes comprende cuando menos un drenaje de muestra colocado entre drenajes de protección.

6. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de sensores comprende cuando menos un sensor incrustado en la piel flexible externa.

7. - el sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de sensores comprende cuando menos un sensor colocado en las lineas de flujo correspondientes.

8. - El sistema de conformidad con la reivindicación 1, en donde la pluralidad de sensores comprende cuando menos un sensor colocado en la pluralidad de drenajes .

9. - Un método que comprende: formar un empacador sencillo on una piel flexible externa rodeando un mandril interno, colocar un drenaje en la piel flexible externa entre los extremos aciales de la piel flexible externa, acoplar una linea de flujo de fluido con el drenaje para conducir fluido tomado a través del drenaje; y fijar un sensor al empacador sencillo para detectar un parámetro deseado.

10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde la ubicación comprende colocar cuando menos un drenaje de muestra entre drenajes de protección.

11.- El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde fijar comprende incrustar el sensor en la piel flexible externa.

12. - El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde fijar comprende colocar el sensor de la linea de flujo de fluido o el drenaje.

13. - El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde la fijación comprende colocar el sensor para medir la expansión del empacador sencillo.

14. - El método de conformidad con la reivindicación 9, que comprende además controlar el flujo a lo largo del flujo de la linea de flujo de fluido con una válvula colocada en el empacador sencillo.

15. - El método de conformidad con la reivindicación 9, en donde formar oomprende formar la piel flexible externa de un material de caucho resistente al petróleo . RESUMEN DE LA INVENCIÓN Una técnica involucra recoger fluidos de formación a través de un empacador sencillo (24) que tiene cuando menos un drenaje ubicado dentro del empacador sencillo. El empacador sencillo está diseñado con una piel flexible externa (26) y uno o más drenajes (30) acoplados a la piel flexible externa. El empacador sencillo comprende además uno o más sensores (42, 48) colocados para detectar uno o más parámetros específicos que se pueden relacionar con características de pozo y/o características de empacador sencillo .