MX2012009284A - Sistema y metodo para tratar ultrasonicamente liquidos en pozos y uso correspondiente de dicho sistema. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo de tratamiento para tratar líquidos en pozos de petróleo, gas y agua comprende un dispositivo de tratamiento ultrasónico (1); el dispositivo de tratamiento ultrasónico (1) incluye un resonador (2), un transductor (9) y un transformador de emparejamiento (10) para transferir un máximo de potencia desde un generador ultrasónico al transductor (9) a través de un cable largo (11); el cable (11) tiene una longitud considerable de al menos 3km y está unido a un generador (5).

Description

SISTEMA. Y METODO PARA TRATAR ULTRASONICAMENTE LIQUIDOS EN POZOS Y USO CORRESPONDIENTE DE DICHO SISTEMA CAMPO DE LA INVENCION La invención se refiere al uso de un transductor ultrasónico, a un sistema para tratar líquidos en pozos y a un método para tratar líquidos en dichos pozos de acuerdo con el preámbulo de las reivindicaciones de patente independientes .

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se sabe que se tratan líquidos en pozos tales como pozos de gas, petróleo o agua con energía ultrasónica a fin de reducir la viscosidad del líquido sin el uso de reactivos químicos o generadores de vapor. Dicho uso de energía ultrasónica, por ejemplo, ha sido divulgado en O 2005/090746A1, WO 93/11338 o US 6 973 972. El efecto de la reducción de la viscosidad se debe a los efectos de cavitación inducidos en el liquido por las vibraciones ultrasónicas .

Sin embargo, todas estas soluciones conocidas tienen ciertos inconvenientes. En particular, existen problemas en el contexto con la transmisión de energía ultrasónica a pozos de sondeo sobre distancias relativamente grandes que típicamente pueden ser mayores que varios kilómetros. También, dispositivos conocidos tienen una eficiencia deficiente.

Por lo tanto, un objetivo de la presente invención es superar los inconvenientes de la técnica anterior, en particular proporcionar un sistema y un método para tratar líquidos en pozos de gas, petróleo o agua, los cuales pueden ser utilizados también en pozos profundos y que tienen una alta eficiencia para el tratamiento de líquido, en particular para reducir su viscosidad.

De acuerdo con la invención, estos y otros objetivos se resuelven con el uso de un transductor ultrasónico, un sistema y un método para tratar líquidos de acuerdo con las reivindicaciones de patente independientes.

SUMARIO DE LA I VECION Se ha encontrado que el uso de un transductor ultrasónico con un resonador conectado al mismo, donde al menos un extremo del resonador está conectado a una superficie frontal del transductor en el punto de la oscilación longitudinal máxima y donde la longitud del resonador está sintonizada a un integral múltiplo de una longitud acústica media de la oscilación longitudinal del transductor es particularmente eficiente para el tratamiento de líquidos en pozos tales como pozos de gas, petróleo o agua. Dichos resonadores son conocidos por sí mismos en la técnica, por ejemplo, como se muestra en EP 44 800 A2, cuyo contenido se incorpora aquí por referencia.

De acuerdo con una modalidad preferida, el resonador es tubular o una varilla redonda sólida. Sin embargo, también es posible tener resonadores no tubulares tales como resonadores con una sección transversal poligonal o, dependiendo de la forma y tamaño del pozo que se va a tratar, resonadores con una forma cónica general o resonadores con una forma externa tipo ola. Sin embargo, se debe tener cuidado en que el resonador esté sintonizado de manera apropiada a la frecuencia de resonancia del transductor.

En particular, se utiliza un transductor ultrasónico con un resonador, donde el transductor adicionalmente es abastecido con un medio para adaptar la potencia a la ímpedancia, en particular un transformador de emparejamiento de impedancia para convertir hacia arriba el voltaje de una señal ultrasónica entrante. En caso de transmisión de energía ultrasónica sobre distancias relativamente grandes, por ejemplo, sobre cables que tienen una longitud de más de 3km, ocurrirán grandes pérdidas en el cable. Con este transformador de emparejamiento, la energía suministrada al transductor es máxima por adaptación a la impedancia del cable y el dispositivo formado por el transductor con el resonador.

Por consiguiente, un aspecto adicional de la invención está dirigido a un sistema para tratar líquidos en pozos de gas, petróleo o agua. El sistema comprende un dispositivo de tratamiento ultrasónico. El dispositivo de tratamiento ultrasónico tiene un transductor con un resonador conectado al mismo. Al menos un extremo del resonador está conectado a una superficie frontal del transductor en el punto de máxima oscilación longitudinal. La longitud del resonador es sintonizada a un integral múltiplo de la mitad de una longitud acústica de la oscilación longitudinal alimentada desde el transductor al resonador. De acuerdo con la invención, el sistema comprende' un generador para generar potencia ultrasónica. Las señales son generadas a un voltaje relativamente alto. El sistema además comprende un cable largo para conectar el generador al dispositivo de tratamiento. El dispositivo además comprende medios para adaptar el generador a la impedancia del cable, el transductor y el resonador, en particular un transformador de red de emparejamiento para transferir un máximo de la potencia del generador al transductor en el pozo. En una modalidad preferida, el resonador es tubular. Son posibles otras formas dependiendo del uso.

De acuerdo con una modalidad preferida adicional, el transformador o los medios de adaptación de red de impedancia de emparejamiento están directamente unidos al resonador tubular. Con ello, se puede formar un dispositivo integral el cual pueda ser fácilmente colocado en un pozo, por ejemplo, uniéndolo a un cable mecánico. El transformador de emparejamiento está integrado en el dispositivo de manera que no hay necesidad de conectores o cables adicionales que pudieran ser dañados durante el uso. Típicamente, el cable tiene una longitud de más de 3km, de preferencia alrededor de 6 a 8 km .

De preferencia, una frecuencia ultrasónica de 5 a 25 kHz con un voltaje hasta de 2 kV conducirá al transductor en el pozo.

De acuerdo con una modalidad preferida adicional de la invención, se proporciona un conjunto de diferentes resonadores que tienen diferentes formas que pueden ser elegidas dependiendo de la geometría del pozo o dependiendo de la composición del líquido que se va a tratar. Típicamente, el conjunto comprende al menos dos resonadores que tienen una forma diferente, de preferencia aproximadamente ocho tamaños y/o formas diferentes.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Ahora se explicará la invención con mayor detalle con referencia a las figuras los cuales muestran: La figura 1 es una vista general esquemática de un dispositivo de acuerdo con la invención; La figura 2 es una vista agrandada del dispositivo de tratamiento como se muestra en la figura 1; y La figura 3 es un conjunto con tres dispositivos de tratamiento que tiene diferentes formas.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION La figura 1 muestra de manera esquemática un dispositivo de tratamiento ultrasónico 1 acomodado en un pozo de sondeo B. El dispositivo de tratamiento ultrasónico 1 consiste sustancialmente de un resonador 2, un transductor 9, y un transformador de empare amiento 10. El transductor 9 está unido a un extremo del resonador. El transformador 10 está integralmente unido al resonador 2, por ejemplo, mediante soldadura o a través de conexiones de tornillo. Un cable largo 11 está conectando el dispositivo de tratamiento 1 y en particular su transformador 10 con un generador ultrasónico 5. El generador ultrasónico 5 es un generador básicamente conocido por un experto en la técnica y que genera energía ultrasónica con una frecuencia de aproximadamente 20 kHz y con un voltaje/amplitud máximo de 2kV. El cable 11 típicamente tiene una longitud hasta de 7km. En virtud de la gran longitud del cable, el transformador 10 es utilizado para convertir hacia arriba la amplitud de la señal entrante. El transformador está diseñado en una manera para adaptar la amplitud vibratoria en el transductor a fin de crear una alta cavitación en el dispositivo 1 para el tratamiento.

El dispositivo de tratamiento 1 se muestra con mayor detalle en la figura 2. El dispositivo de tratamiento 1 tiene un resonador tubular 2. Los extremos abiertos del resonador tubular 2 están cerrados con un transformador acústico 3 y una pieza de transformador acústico 4. Unido al extremo frontal formado por la pieza de transformador 4 está acomodado un transductor piezoeléctrico 9. Estas partes del dispositivo de tratamiento están formadas sustancialmente de manera idéntica como aquella mostrada en EP 44 800 A2. En particular, la longitud del dispositivo está adaptada a la longitud de onda de operación y a la frecuencia de resonancia del transductor 9. Típicamente, la longitud del resonador corresponde a un entero múltiplo de la mitad de una longitud de onda (?/ : 2 ) .

El transformador 10 está acomodado en un estuche de metal que está unido al resonador 2 a través de conexiones mecánicas tal como soldaduras o tornillos. En operación, el resonador 2 está generando ondas ultrasónicas que están radialmente distribuidas alrededor del resonador. Debido a la cavitación en el fluido, se reduce la viscosidad del fluido, en particular del petróleo.

Dependiendo de las circunstancias especificas, se pueden utilizar otros resonadores. En particular, el resonador se puede formar de una varilla (no hueca) o puede tener una sección rectangular u otra sección transversal poligonal. También, es posible utilizar dos transductores acomodados sobre ambos lados (vistos en la dirección axial) del resonador a fin de tener una operación "empujar-j alar" . Tal como se muestra de manera esquemática en la figura 3, dependiendo de los requerimientos específicos, se pueden utilizar otras formas de resonadores 2, por ejemplo, resonadores cónicamente dimensionados o resonadores que tienen una superficie exterior tipo onda. En la modalidad que se muestra en la figura 3, todos los resonadores tienen una sección transversal redonda en un plano perpendicular al eje.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Un uso de un dispositivo de tratamiento ultrasónico (1) con un transductor ultrasónico (9) con un resonador (2) unido al mismo, en donde al menos un extremo de dicho resonador (2) está conectado a una superficie frontal del transductor (9) en un punto de una oscilación longitudinal máxima de dicho transductor (9) y en donde la longitud del resonador (2) es sintonizada a un integro múltiplo de una media longitud de onda acústica de la oscilación longitudinal, alimentada desde el transductor (9) al resonador .(2), para tratar un liquido en un pozo de petróleo, gas o agua.

2. - El uso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho resonador (2) es un resonador tubular con un rango de frecuencia operativa de 10 kHz a 50 kHz.

3. - El uso de conformidad con una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque dicho transductor está unido a un transformador de emparejamiento (10) para transferir el máximo de potencia desde el generador sobre un cable largo con una longitud de preferiblemente 3km hasta 7km al transductor en un pozo de sondeo.

4. - Un sistema para tratar líquidos en pozos de petróleo, gas o agua, dicho sistema comprende: un dispositivo de tratamiento ultrasónico (1) que tiene un transductor (9) con un resonador (2) conectado al mismo, en donde al menos un extremo del resonador está conectado a una superficie frontal del transductor (9) en un punto de máxima oscilación longitudinal de dicho transductor (9) y en donde la longitud del resonador (2) está sintonizada a un integro múltiplo de una mitad de longitud de onda acústica de la oscilación longitudinal alimentada desde el transductor (9) al resonador (2) , un generador (5) para generar potencia ultrasónica, un cable (11) para conectar dicho generador (5) con dicho dispositivo de tratamiento (1), en donde el dispositivo de tratamiento (1) además comprende un transformador de emparejamiento de impedancia.

5. - El sistema de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque dicho resonador es tubular.

6. - El sistema de conformidad con una de las reivindicaciones 4 o 5, caracterizado porque el transformador de emparejamiento (10) está acomodado en un alojamiento unido al resonador (2) .

7. - El sistema de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el cable tiene una longitud de al menos 3km.

8. - El sistema de conformidad con una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el sistema comprende una pluralidad de dispositivos de tratamiento (1) que tienen resonadores (2) de diferente forma.

9. - Un método para tratar un liquido en un pozo de petróleo, gas o agua, que comprende los pasos de generar ondas ultrasónicas con un transductor ultrasónico (9) que tiene un resonador (2) conectado al mismo, en donde al menos un extremo de dicho resonador (2) está conectado a una superficie frontal del transductor (9) en un punto de un máximo de la oscilación longitudinal de dicho transductor (9) y en donde la longitud del resonador está sintonizada a un integro múltiplo de la mitad de una longitud acústica de la oscilación longitudinal alimentada desde el transductor (9) al resonador (2), proporcionar el liquido dentro de dicho pozo con vibraciones ultrasónicas generadas por dicho transductor (9) y dicho resonador (2) .

10.- El método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque dicho método comprende el paso de suministrar potencia ultrasónica desde un generador (5) a través de un cable (11) que tiene una longitud de al menos 3 km.