MX2013001565A - Controles automatizados para operaciones de bombeo descendente. - Google Patents

Abstract

En al menos algunas modalidades, un sistema para operaciones de bombeo descendente incluye una unidad de cable y una unidad de bomba. El ssitema también incluye un controlador acoplado a la unidad de cable y a la unidad de bomba. El controlador va a automatizar al menos una función de control seleccionada del grupo que consiste de: una velocidad de bombeo para la unidad de bomba con base en al menos uno de una velocidad de cable monitoreada y una tensión de cable monitoreada para la unidad de cable; y una velocidad de cable para la unidad de cable con base en al menos una velocidad de bombeo monitoreada para la unidad de bomba.

Description

CONTROLES AUTOMATIZADOS PARA OPERACIONES DE BOMBEO DESCENDENTE ANTECEDENTES Después de que se perfora un pozo en una formación subterránea, un forro o revestimiento puede ser acoplado a la pared del barreno de perforación para mantener o reforzar la pared. El aparato de perforación es removido y el forro o revestimiento es colocado en el pozo. Un área anular, por lo tanto, se forma entre la tubería de revestimiento y la formación. Una operación de colocación de cemento es después llevada a cabo para rellenar el área anular con cemento. La aplicación en el fondo del pozo del cemento puede incluir el uso de enchufes o pinzas para separar el cemento de un fluido de desplazamiento, para limpiar el interior del forro o revestimiento, y para proporcionar una indicación de presión hidráulica de que el cemento transportado a través del revestimiento o forro ha sido completamente insertado en el área anular entre el revestimiento y la formación. El pozo es reforzado por el revestimiento de cemento.

La producción apropiada de hidrocarburos de la formación en el pozo, el pozo puede ser estimulado al perforar o fracturar las operaciones. La estimulación del pozo . de esta manera increment la producción de hidrocarburos del pozo, ya que las perforaciones o fracturas propagadas en la formación proporcionan vías de conductividad para los fluidos de formación así como la mayor cantidad posible de hidrocarburos en un depósito de petróleo y gas se pueden drenar/producir en la perforación de pozo. En algunos pozos, puede ser desable crear individual y selectivamente múltiples fracturas a lo largo de una perforación de pozo a una distancia separada entre sí. Para controlar la creación de fracturas de múltiples zonas a lo largo de la perforación de pozo, puede ser necesario colocar con cemento un revestimiento o forro en la perforación del pozo, y aislar mecánicamente la formación subterránea siendo fracturada de formaciones previamente fracturadas, o formaciones que no han sido fracturadas. Para perforar el revestimiento y fracturar la formación, un dispositivo puede ser bajado en la perforación de pozo revestida con explosivos o cargas. Una vez que se ha bajado a la profundidad apropiada, el dispositivo, tal como un cañón de perforación, es activado para perforar el revestimiento y fracturar la formación. Las operaciones de bombeo y las operaciones de perforación descritas, son frecuentemente referidas como operaciones de "bombeo y perforación" . Los esfuerzos por mejorar la eficiencia de las operaciones de bombeo y perforación u otras operaciones de bombeo descendente son buscados continuamente .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una descripción detallada de las modalidades ejemplares, se hará ahora referencia a los dibujos que se acompañan, en los cuales: La Figura 1 muestra un entorno de perfila e durante la perforación (LWD por sus siglas en inglés) ilustrativo; La Figura 2 muestra un entorno de herramienta de cable de perforación ilustrativo; La Figura 3 muestra una vista transversal de un pozo perforado en una formación de hidrocarburos; La Figura 4 muestra una vista lateral, en sección transversal parcial, de una modalidad de herramienta de perforación con enchufe implantado; La Figura 5 muestra una vista esquemática de la heramienta de peforación con enchufe implantado; La figura 6 muestra una vista lateral de otra modalidad de la herramienta de perforación con enchufe implantado; La Figura 7 muestra la perforación de pozo de la Figura 3 incluyendo una tubería de revestimiento desinstalada; La Figura 8 muestra la perforación de pozo de la Figura 7 incluyendo un árbol de perforación y un lanzador para unamodalidad de una herramienta de perforación con enchufe implantado; La Figura 9 muestra el sistema de la Figura 8 con cemento siendo bombeado; La Figura 10 muestra el sistema de la Figura 9 con un fluido de desplazamiento siendo bombeado para guiar la herramienta de perforación con enchufe implantado y el cemento ; La Figura 11 muestra el sistema de la Figura 10 con el fluido siendo desplazado para disponer el revestimiento en la tubería de revestimiento y el ánulo de la perforación de pozo; La Figura 12 muestra el sistema de la Figura 11 con el fluido siendo desplazado para diponer la herramienta de perforación con enchufe implantado en un receptor de brida descendente y el cemento completamente en la tubería de revestimiento y el ánulo de la perforación de pozo; La Figura 13 muestra el sistema de la Figura 2 con la herramienta de perforación con enchufe implantado siendo activada para activar el revestimiento y/o la formación; La Figura 14 muestra el sistema de la Figura 13 con la herramienta de perforación siendo liberada del miembro de enchufe y desplazada de la zona perforada; La Figura 15 muestra el sistema de la Figura 14 con una herramienta de recuperación o de pesca siendo implantada en la perforación de pozo hacia la herramienta de perforación liberada; La Figura 16 muestra el sistema de la Figura 15 con la herramienta de recuperación o de pesca estando acoplada a la herramienta de perforación; La Figura 17 muestra un sistema alternativo de acuerdo con los principios del sistema de la Figura 16 con la herramienta de perforación siendo activada múltiples veces para perforar zonas adicionales a lo largo de la perforación de pozo a medida que la herramienta de recuperación o de pesca mueve la herramienta de perforación hacia la superficie; La Figura 16 muestra el sistema de la Figura 15 con la herramienta de recuperación o de pesca estando acoplada a la herramienta de perforación; La Figura 17 muestra un sistema alternativo de acuerdo con los principios del sistema de la Figura 16 con la herramienta de perforación siendo activada múltiples veces para perforar zonas adicionales a lo largo de la perforación de pozo a medida que la herramienta de recuperación o de pesca mueve la herramienta de perforación hacia la superficie; La Figura 18 ilustra un diagrama de bloque de un sistema de control para operaciones de bombeo descendente de acuerdo con una modalidad de la divulgación; Las Figuras 19A-19B ilustran otros sistemas de contol para operaciones de bombeo descendente de acuerdo con modalidades de la divulgación; La Figura 20 ilustra un sistema de cómputo usado con operaciones de bombeo descendente de acuerdo con una modalidad de la divulgación; y La Figura 21 ilustra un método de acuerdo con una modalidad de la divulgación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA En los dibujos y la descripción que sigue, las partes iguales están típicamente marcadas en toda la descripción y los dibujos con los mismos números de referencia. Las figuras de los dibujos no son necesariamente a escala. Ciertas características de la divulgación pueden ser mostradas a escala exagerada o en forma un tanto esquemática, y algunos detalles de los elementos convencionales no pueden ser mostrados en aras de claridad y concisión. La presente divulgación es susceptible a modalidades de diferentes formas. Las modalidades específicas se describen a detalle y se muestran en los dibujos, con el entendimiento de que la presente descripción ha de considerarse una ej emplificación de los principios de la invención, y no está destinada a limitar la divulgación a la aquí ilustrada y descrita. Se ha de reconocer completamente que las diferentes enseñanzas de las modalidades descritas a continuación se pueden emplear por separado o en cualquier combinación adecuada para producir los resultados deseados.

En la siguiente discusión y en las reivindicaciones, los términos "incluyendo", "que incluye", "comprendiendo" y "que comprende" se utilizan de manera inclusiva, y por lo tanto deben ser interpretados en el sentido de "incluyendo, pero no limitado a...", a menos que se especifique lo contrario, cualquier uso de cualquier forma de los términos "conectar", "engranar", "acoplar", "fijar" o cualquier otro término que describa una interacción entre los elementos no pretende limitar la interacción con la interacción directa entre los elementos y también puede incluir la interacción indirecta entre los elementos descritos. Se hará referencia a hacia arriba o hacia abajo para fines de descripción con "arriba", "superior", "hacia arriba", o "ascendente" queriendo decir hacia la superficie del pozo y con "abajo", "inferior", "hacia abajo" o "descendente queriendo decir hacia el extremo terminal del pozo, independientemente de la orientación del pozo. Además, en la discusión y reivindicaciones que siguen, a veces puede ser indicado que ciertos componentes o elementos están en comunicación fluida. Por esto se quiere decir que los componentes están construidos y relacionados entre sí de tal manera que un fluido puede ser comunicado entre ellos, como a través de un pasaje, tubo o conducto. Las diversas características mencionadas anteriormente, así como otras funciones y características descritas en más detalle a continuación, serán fácilmente evidentes para los expertos en la materia al leer la siguiente descripción detallada de las modalidades, y haciendo referencia a los dibujos adjuntos.

Se describen aquí los sistemas y métodos para el control automático y el control de las operaciones de bombeo descendente. Más específicamente, la velocidad de bombeo de una unidad (o unidades) de bomba, la velocidad de la línea para un perfilaj e/perforación (L/P por sus siglas en inglés) , y la tensión de la línea para la unidad de L/P pueden ser monitoreados y controlados automáticamente para permitir la operaciones de bombeo descendente eficientes. En al menos algunas modalidades, las operaciones de bombeo descendente pueden estar basadas en una velocidad de línea predeterminada, una tensión de línea predeterminada y/o una velocidad de bombeo predeterminado. Sin embargo, si cualquiera de estos parámetros cambian durante las operaciones de bombeo descendente, los demás parámetros se ajustan automáticamente. Las técnicas descritas en este documento mejoran la seguridad de las operaciones de bombeo descendente mediante la eliminación de la posibilidad de bombear las herramientas fuera del extremo del cable de acero o de otras catástrofes.

Como un ejemplo especifico, si la tensión de linea controlada sobrepasa un umbral deseado, la velocidad de la línea se reduce automáticamente para mantener la tensión de línea deseada y la velocidad de la bomba se reducirá de acuerdo con la cantidad de cambio en la velocidad de la línea. Posteriormente, si la tensión de línea controlada cae por debajo del umbral predeterminado, la velocidad de línea se aumenta automáticamente (hasta una velocidad de línea deseada) y la velocidad de la bomba se aumentará de acuerdo con la velocidad de la línea. Del mismo modo, los cambios en la velocidad de la bomba monitorizada durante las operaciones de bombeo descendente, pueden resultar en cambios automatizados a la tensión de línea y/o a la velocidad de línea de la unidad de L/P.

Las operaciones divulgadas son mejor entendidas en el contexto de los sistemas más grandes en los que operan. De conformidad, un entorno ilustrativo de perfilaje durante la perforación (LWD) se muestra en la Figura 1. Una plataforma de perforación (2) está equipada con un castillete de perforación (4) que soporta un montacargas (6) para elevar y bajar una sarta de perforación (8) . El montacargas (6) suspende una guía superior (34) que se usa para girar la sarta de perforación (8) y bajar la sarta de perforación (8) a través del cabezal del pozo (12) . Las secciones de la sarta de perforación (8) están unidas por zunchos (7), típicamente en forma .de conectores roscados. Conectada al extremo inferior de la sarta de perforación (8) está una broca (14) . El perforado se logra girando la broca (14) , mediante el uso de un motor de fondo del pozo cerca de la broca (14) , y/o al girar la sarta de perforación (8) . El fluido de perforación, denominado "lodo", es bombeado por equipo de recirculación de lodo (16) mediante la tubería de suministro (18), hasta la guía superior (34), y hacia abajo a través de la sarta de perforación (8) a altas presiones y volúmenes para emerger a través de boquillas o chorros en la broca (14) . El modo viaja después de vuelta al orificio mediante el ánulo formado entre el exterior de la sarta de perforación (8) y la pared del pozo (20) , a través de un previsor de explosión (no mostrado específicamente) , y hacia un depósito de lodo (24) en la superficie. En la superficie, el lodo de perforación se usa para enfriar la broca (14), para transportar los detritos de la base del pozo a la superficie, y para balancear la presión, hidrostática en las formaciones de roca.

La sarta de perforación (8) puede ser cualquiera de varios transportes, tal - como cable, cable de acero, línea E, línea Z, tubería articulada, tubería en espiral, o tubería de revestimiento o forro, por ejemplo. Una manivela activada por motor y otro esuipo asociado es soportado en el piso de la plataforma para extender la tubería de trabajo hacia el pozo (10) . Mientras que entornos de operación ejemplares incluyen una plataforma de perforación estacionaria para bajar las tuberías de trabajo y herramientas dentro de un pozo terrestre, una persona con conocimientos ordinarios en la mateira apreciará fácilmente que las plataformas de trabajo móviles, las unidades de servicios a pozos, tales como unidades de tuberías en espiral, y similares, también podrían usarse. Deberá entenderse que los entornos operativos se contemplan, tales como los pozos submarinos. Aunque el pozo (10) de la Figura 1 se muestra con una extensión vertical, otros pozoso pueden tener una extensión horizontal también.

En al menos algunas modalidades, la sarta de perforación (8) comprende componentes de perfilaje para recolectar informaicón relacinoada con el entorno del pozo (10) . En los pozos que usan telemetría acústica para LWD, los sensores del fondo del pozo están acoplados a un transmisor de telemetría acústica (28) que transmite señales de telemetría en la forma de vibraciones acústicas en la pared de la tubería de la sarta de perforación (8). Una serie receptor de telemetría acústica (30) se puede acoplar a la tubería debajo de la guía superior (34) para recibir las señales de telemetría transmitidas. Uno o más módulos de repetidor (32) pueden ser provistos opcionalmente a lo largo de la sarta de perforación para recibir y retransmitir las señales de telemetría. Los módulos de repetidor (32)· incluyen tanto una serie de receptor de telemetría acústica como un transmisor de telemetría acústica configurados de manera similar a una serie de receptor (30) y el transmisor (28) .

Una herramienta de perfilaje (26) se puede integrar en el montaje del fondo del pozo cerca de la broca (14). A medida que la broca (14) extiende el pozo (10) a través de las formaciones, los sensores del fondo del pozo recolectan mediciones relacionadas con varias propiedades de formación así como la orientación y posición de la herramienta y varias otras condiciones de perforación. Las mediciones de orientación pueden ser llevadas a cabo usando un indicador de orientación acimutal, el cual puede incluir magnetómetros , inclinómetros y/o acelerómetros , aunque otros tipos de sensores tales como giroscopios se pueden usar. En algunas modalidades, la herramienta incluye un magnetómetro de saturación de 3 ejes y un acelerómetro de 3 ejes. En algunas modalidades, la herramienta de pefilaje (26) puede tomar la forma de un zuncho de perforación, ej . , un tubular de pared gruesa que proporciona peso y rigidez para ayudar en el proceso de perforación.

En varios momentos durante el proceso de perforación, la sarta de perforación (8) se puede remover del pozo (10) como se muestra en la Figura 2. Una vez que la sarta de perforación ha sido removida, la(s) herramienta (s) del fondo del pozo (36) se pueden insertar en el pozo (10) usando un cable de acero (42) . Por ejemplo, la(s) herramienta (s ) del fondo del pozo (36) pueden ser para operaciones de perfilaje y/o de bombeo descendente tales como de "bombeo y perforación" . El cable de acero (42) puede incluir conductores para transportar energía a la herramienta (36). Los conductores del cable de acero (42) también pueden permitir las comunicaciones entre la herramienta (36) y una instalación de control en la superficie (44) . En modalidades alternativas, las comunicaciones inalámbricas se implementan entre la herramienta (36) y la instalación de control en la superficie (44) . La instalación de control en la superficie (44) opera la herramienta (36) y/o reúne los datos del perfilaje u otros datos del sensor de la herramienta (36) .

Haciendo referencia a la figura 3, un pozo (10) se ha perforado desde la superficie (5) hacia una formación (13) mediante aparato de perforación convencional (mostrado en la Fig. 1). La formación (13) puede incluir múltiples capas (45, 46). Como se muestra, el pozo (10) puede incluir una porción vertical (47) y en algunos casos una porción desviada u horizontal (48) .

Las Figuras 4-17 muestran varias herramientas y operaciones relacionadas con escenarios de bombeo descendente que se pueden beneficiar de las técnicas de control automatizado divulgadas. Sin embargo, las técnicas de control automatizado aquí divulgadas no están limitadas a ninguna herramienta o escenario en particular. En¦ la Figura 4, una herramienta (100) (ej., una versión de la herramienta (36) en la Figura 2) se muestra. La herramienta (100) puede ser variadamente referida aquí como una herramienta de perforación, un montaje de herramienta de perforación con enchufe implantado, un cañón de perforación con enchufe de bombeo descendente implantada, una herramienta de combinación de enchufe de limpieza de cemento y perforación, o sus variaciones. La herramienta de perforación con enchufe de bombeo descendente implantada (100) incluye una porción de recuperación superior (110) , una porción intermedia (120) con un dispositivo de perforación o explosivo, y una porción de enchufe inferior (130) . Otras herramientas, además de la herramienta (100) , podrían ser alternativamente bombeadas hacia abajo. La técnica de control divulgada es aplicable a cualquier operación mientras que se usen caballos de potencia hidráulica (HHP por sus siglas en inglés) junto con una tubería cableada. Los HHP son efectivos para pozos horizontales, en donde los HHP son necesarios para empujar la tubería de la herramienta hacia el orificio. Esta operación se puede lograr con anillos medidores, enchufes, cañones de perforación, operaciones de bombeo y perforación y/o varias otras herramientas de perfilaje. Para algunos pozos, las operaciones de bombeo descendente se pueden usar en lugar de operaciones con tractor o con bobina e.

En la Figura 5, una vista esquemática del montaje de herramienta de perforación con enchufe implantado (100) se muestra, separando las porciones acopladas del montaje de la Figura 4 para claridad de vista. La porción de recuperación superior (110) incluye un mástil de pesca (112). La porción intermedia (120) incluye una cabeza de percusión (122) a la que el mástil de pesca (112) está acoplado. La cabeza de percusión (122) incluye componentes de control interno (124) . En algunas modalidades, los componentes de control interno (124) incluyen electrónicos y circuitos que tienen una demora de tiempo. En algunas modlaidades, los componentes de control interno (124) incluyen sensores para recibir una señal de la superficie del pozo. Acoplado debajo de la cabeza de percusión (122) está un centralizador (126) que incluye mimebros de centralización de extensión radial (128) . Acoplado debajo del centralizador (126) esta un dispositivo explosivo o de perforación (150) que incluye perforadores (152). En algunas modalidades, los perforadores (152) incluyen transportadores de carga removibles . En algunas modalidades, hay uno o más perforadores (152). El cañón (150) incluye elementos de comunicación interna para comunicarse con los electrónicos de control (124) de la cabeza de percusión (122), así como componentes de activación para dirigir los perforadores (152). Debajo del cañón de perforación (150) está la porción de enchufe inferior (130) que inlcuye una conexión desmontable (132) que acopla el cañón de perforación (150) a un enchufe (134) . El enchufe (134) incluye un receptor de brida descendente (135) , una porción de limpieza (136) con elementos de limpieza, y un miembro de resistencia a la presión de fluido (137), tal como un buzo de extracción.

Una modalidad alternativa de un cañón de perforación con enchufe de bombeo descendente integrada se muestra como una herramienta (300) en la Figura 6. La herramienta (300) incluye una porción de recuperación superior (310) que tiene un mástil de pesca (312) u otro medio de conexión. El mástil de pesca (312) está acoplado a una cabeza de percusión (322) de una porción intermedia (320). La cabeza de percusión (322) incluye puertos (323) y elementos de control interno y comunicación para comunicarse con un cañón de perforación (350) . El cañón de perforación (350) incluye perforadors (352) . En algunas modalidades, el cañón (350) incluye uno o más orificios que incluyen transportadores de carga que hacen los perforadores (352). En una modalidad ejemplar, hay aproximadamente seis orificios con diámetros en el rango de 0.76 a 1.02 cms . Una conexión liberable (332) acopla el cañón de perforación (350) a una porción de enchufe inferior (330) incluyendo una enchufe de bombeo descendente (334) . El enchufe (334) incluye un receptor de brida descendente (338) y elementos de limpieza (336).

La Figura 7 muestra varias operaciones relacionadas con las herramientas de perforación con enchufe implantado (100, 300). Como se muestra, una tubería de revestimiento o forro (210) se ejecuta hacia el pozo (10) , incluyendo la porción horizontal (48) . Esto crea un ánulo (215) con la pared de la perforación del pozo. La porción del extremo (212) de la tubería de revestimiento (210) incluye un mástil de detención de brida descendente (220) acopado al mismo y que tiene una porción exterior (222) y un pasaje interno (226) con un perfil de brida interna (224) . Acoplado a la tubería de revestimiento (210) debajo del mástil de detención (220) está una zapata flotadora (230) . Los aparatos conocidos se usan para el proceso de transportar la tubería de revestimiento (210) en el pozo (10) .

La Figura 8 muestra un árbol de perforación (50) configurado e instalado en la superficie (5) . En algunas modalidades, el árbol de perforación- (50) incluye una manivela de cemento o cabezal (60) que recibe la línea de entrada del flujo (58) y un lanzador (52) acoplado encima de la manivela de cemento (60) . El lanzador (52) incluye una cámara (54) que recibe la herramienta con enchufe de bombeo descendente implantado (100) . En modalidades ejemplares, la herramienta (300) se almacena en el lanzador (52) para su uso como se describe más adelante. La cámara (54) se extiende hacia un pasaje de salida (56) en la manivela de cemento (60) que se comunica con el interior (214) de la tubería de revestimiento (210) .

La Figura 9 muestra el cemento siendo bombeado a través de la línea de entrada (58) para crear un flujo de mezcla de cemento (64) . El flujo de cemento (64) es dirigido por una válvula (66) a través de una línea de derivación (62) en la manivela de cemento (60) para derivar el lanzador de la herramienta (52). El flujo de cemento (64) es dirigido hacia abajo a través del pasaje (56) y hacia el revestimiento (210) para formar una columna (240) de cemento con una porción principal (242) siendo movida hacia la porción del extremo (212) de la tubería de revestimiento (210) .

La Figura 10 muestra el fluido de desplazamiento siendo bombeado hacia la línea (58) y la válvula (66) es activada para re-dirigir un flujo de fluido de desplazamiento (70) a través de la línea alterna (72) hacia la parte superior del lanzador de enchufe (52). A aproximadamente el mismo tiempo, el lanzador de enchufe (52) se abre para liberar la herramienta de perforación con enchufe implantado (100) . Mecanismos conocidos para abrir el lanzador de enchufe (52) y liberar la herramienta (100) se incluyen en el sistema. El flujo de fluido de desplazamiento (70) expulsa la herramienta (100) de la cámara del lanzador (54) , y desplaza la herramienta (100) hacia abajo a través del pasaje (56) y hacia el revestimiento (210) . Una columna (250) de fluido de desplazamiento bombeado, guía la herramienta (100) y la columna de cemento principal (240) al interior de la tubería de revestimiento (210) .

En la Figura 11, el flujo del fluido de desplazamiento (70) se continua al bombear, bombeando así la herramienta (100) y la columna de cemento (240) aún más hacia la tubería de revestimiento (210) en la porción horizontal (48) . El cemento (240) pasa a través del pasaje (226) en el mástil de detención (220) y a través de un pasaje central (232) en la zapata flotadora (230) . Después de salir de la zapata flotadora (230) , la mezcla de cemento es re-dirigida hacia el ánulo (215) y de vuelta a través de la porción del pozo (30) . La herramienta (100) es desplzada por la presión del fluido que actúa sobre el miembro de presión (137) en el enchufe (134) . A medida que la herramienta (100) es desplazada a través de la tubería de revestimiento (210) , el elemento de limpieza (136) limpia la superficie interior de la tubería de revestimiento (210) .

En la Figura 12, el fluido bombeado (70) continua desplazando el fluido (250), la herramienta (100) y el cemento (240) hasta que la herramienta (100) llega al mástil de detención (220) . El mástil de detención (220) recibe la porción inferior del enchufe (134) de la herramienta (100) y el receptor de brida descendente (135) se engancha en el perfil del mástil de detención (224) . El cemento bombeado (240) ahora ha llenado el ánulo (215) tanto en las porciones horizontal (48) como vertical superior (47) del pozo (10). En algunas modalidades, la detención del enchufe de brida descendente en el mástil de detención, proporcionará una señal de presión en la superficie. En algunas modlaidades, la señal es una indicación para detener el bombeo del fluido de desplazamiento, probar el revestimiento, proporcionar un arranque inverso, esperar que el cemento se establezca, o cualquiera de sus combinaciones.

Después de que el cemento se ha establecido, la porción del cañón de perforación (150) de la herramienta con enchufe integrado (100) está disponible para su operación. En la Figura 13, el cañón de perforación (150) es activado por la cabeza de percusión (122). Las cargas, los dispositivos explosivos, u otros medios de perforación en el cañón de perforación (150) son dirigidos hacia y a través del revestimiento y formación para formar las perforaciones o fracturas (155) . En algunas modlaidades, los circuitos de control y la memoria (124) de la cabeza de percusión (122) están configurados en la superficie con una demora de tiempo. La demora de tiempo se puede iniciar en cualquier momento durante el proceso de cemento arriba descrito y antes de la perforación. Una vez iniciado, el temporizador se pre-configura para permitir el proceso de desplazamiento de la herramienta (100) y el cemento, así como el tiempo de establecimiento para el cemento. Al final de la demora de tiempo, la cabeza de percusión es activada internamente para iniciar o activar el cañón de perforación (150) . En otras modalidades, los componentes de control (124) de la cabeza de percusión (122) incluyen sensores y otros aparatos para recibir una señal de la superficie del pozo. El sensor puede estar configurado para recibir una señal de presión iniciada en la superficie, o una señal de control enviada mediante telemetría u otros medios conocidos para comunicarse con el fondo del pozo. A la recepción de la señal externa, la cabeza de percusión (122) es iniciada para dirigir la activación del cañón de perforación (150) .

En la Figura 14, el cañón (150) es automáticamente liberado a la conexión desmontable (132) en respuesta al disparo del cañón (150) . La conexión liberada (139) se logra al desacoplar los componentes (132a, 132b) de la conexión (132) de la herramienta ensamblada (100). El bombeo continuo del fluido (70) establece las vías de inyección de fluido (157) mediante las fracturas (155) mientras que el enchufe de brida descendente (134) engranado permanece en su lugar.

La Figura 15 muestra una herramienta adicional (400) siendo bombeada hacia abajo del pozo (10) mientras que el fluido bombeado (250) continua inyectando en las perforaciones (155). En modalidades ejemplares, la. herramienta (400) es una herramienta de recuperación con una brida (404) para conectarse al mástil de pesca (112) del cañón de perforación (150) . En otras modalidades ejemplares, la herramienta (400) es otra clase de herramientas. En aún otras modalidades, la herramienta (400) es un montaje de cañón de perforación adicional que incluye un primer cañón de perforación (450) con una cabeza de percusión (452) acoplada a un segundo cañón de perforación (460) con una cabeza de percusión (462). La herramienta (400) bombeada hacia abajo está acoplada a la superficie mediante una linea (402), que puede ser una linea eléctrica.

Haciendo referencia a la Figura 16, en algunas modalidades, la herramienta adicional (400) con capacidades de recuperación se fija al cañón liberado (150) acoplando la brida (404) con el mástil de pesca (112) . El montaje recientemente combinado (150/400) ahora puede ser jalado a la superficie por el cable o línea eléctrica (402) . En la Figura 17, el dispositivo de perforación liberado (150) ha sido removido de su enchufe de implantación y se ha movido hacia la superficie (5) . Si la herramienta (400) incluye dispositivos de perforación adicionales como se enseña aquí, los conjuntos adicionales de perforaciones y vías de inyección de fluido (420, 430) se pueden establecer al disparar los cañones de perforación a medida que el montaje (150/400) es movido hacia arriba del pozo.

Durante las operaciones de bombeo descendente descritas en las Figuras 7-17, el monitoreo automatizado y el control de varios parámetros se llevan a cabo. En al menos algunas modalidades, la velocidad de bombeo de una unidad de bomba (o unidades) , la velocidad de la línea para una unidad de perfilaje/perforación (L/P) , y la línea de tensión para la unidad de L/P, puede ser automáticamente monitoreada y controlada para permitir las operaciones de bombeo descendente eficientes. Por supuesto, el monitoreo y control automático de los parámetros tales como la fuerza guía y la velocidad guía de una unidad guía (o unidades) para avanzar la herramienta hacia la perforación de pozo, la velocidad de línea para una unidad de cable, y la tensión de la línea para la unidad de cable es útil para cualquier herramienta de cable en la que la herramienta sea guiada hacia la perforación de pozo (revestida o sin revestimiento) y en donde se desea coordinar el control tanto de la unidad guía como la alimentación de la herramienta en el cable. Dichos principios se pueden aplicar a una herramienta de perfilaje, por ejemplo. Aunque una unidad de bomba es típicamente para usarse en operaciones de bombeo descendente, otras unidades guía se conocen que se pueden usar para avanzar herramientas de cable, tales como tractores de potencia, y es igualmente importante que la fuerza guía esté balanceada con la velocidad del cable y la tensión del cable también para dichas herramientas .

Como un ejemplo específico, supongamos que se desea operar un enchufe a una velocidad de línea de 129.54 metros por minuto en la porción vertical (47) del pozo (10) y operar el enchufe a una velocidad de línea de 114.3 metros por minuto en la porción horizontal (48) del pozo. Además, supongamos que la unidad de control de L/P siempre está tratando de mantener 453.59 kgs de tensión sobre las herramientas que van al orificio. Para esta configuración de parámetros deseados, la unidad de control de L/P configura inicialmente el parámetro de la línea de tensión en 453.59 kgs y el parámetro de la velocidad de la línea en 129.54 mts/minuto (para la porción vertical (47)) en 114.3 mts/minuto (para la porción horizontal (48)). En respuesta, el centro de control tecnológico (TCC por sus siglas en inglés ) /unidad de control de bombeo, automatiza la velocidad de bombeo para lograr las variables de L/P. una vez que la cabeza del pozo está abierta y la unidad de L/P empieza hacia abajo del pozo (10), el TCC/bomba establece una velocidad de auto bombeo que sube hasta las variables de L/P (ej., en 30 segundos o similar). Si cualquiera de estos parámetros cambia durante las operaciones de bombeo descendente, los otros parámetros serán ajustados automáticamente. Las técnicas aquí divulgadas mejoran la seguridad de las operaciones de bombeo descendente al eliminar la posibilidad de bombear las herramientas hacia afuera del extremo del cable de acero u otras catástrofes. Además, el control automatizado aquí descrito se logra sin que los operadores ajusten los aceleradores, frenos de tambor y bombas.

Después de que se le ha puesto cemento a un pozo y se ha perforado y los hidrocarburos se han extraído del depósito subterráneo al alcance económicamente viable, puede ser deseable algunas veces extraer hidrocarburos de depósitos adicionales en locaciones a lo largo del revestimiento. Para hacer esto, la corriente ascendente del revestimiento del nuevo punto de extracción debe ser aislada de las perforaciones descendentes existentes del nuevo punto de extracción. Una herramienta de "bombeo y perforación", similar a los descritos anteriormente con relación a las Figuras 4 a 6, sería útil para dicha operación. En lugar de alojarse en la cámara del lanzador (54) , la herramienta es bombeada o guiada de otra manera hacia abajo del revestimiento desde la superficie, y se fija preferentemente a un cable de acero tal como un cable de acero (42) . La porción superior y/o intermedia de la herramienta, puede incluir una cabeza de percusión y un cañón de perforación configurados en una manera similar a aquellos de las modalidades de las Figuras 4 a 6. La herramienta incluye una porción inferior de enchufe similar a las porciones inferiores de enchufe (130 y 330) descritos anteriormente, y puede incluir un enchufe de bombeo descendente, similar a los enchufes (134 y 334) de las Figuras 4 a 6, acoplados de manera liberable a la porción inferior de enchufe de la herramienta. En uso, la herramienta es bombeada o guiada de otra manera hacia abajo del revestimiento a una profundidad deseada que es ascendente de las perforaciones existentes. El bombeo de la herramienta hacia abajo del pozo es posible debido a que el fluido de bombeo se puede desplazar hacia el depósito del que los hidrocarburos ya han sido extraídos a través de las perforaciones existentes. La profundidad de la herramienta en el revestimiento se puede determinar midiendo la •longitud del cable alimentado.

El enchufe después es implantado para sellar la sección inferior, perforada, del revestimiento de la porción ascendente. El enchufe se puede implantar, por ejemplo, en respuesta a una señal transmitida a lo largo del cable, o de otra manera, mediante un sistema de telemetría alternativo. El enchufe después activa o de otra manera se implanta para engranarse con la pared interna del revestimiento, de manera conocida, para crear un sello y aislar la porción ascendente del revestimiento de la sección inferior, perforada. El cañón de perforación puede entonces ser detonado para perforar el revestimiento y liberar el cañón de perforación del enchufe, o puede ser primero liberado del enchufe y movido a una distancia ascendente deseada antes de ser detonado. El cañón de perforación puede ser dispoarado por una señal transmitida a lo largo del cable o por una señal de telemetría. Alternativamente, el cañón de perforación se puede configurar en un temporizador, para disparar después de que un periodo de tiempo predeterminado ha terminado, como se describió anteriormente. Como se describió anteriormente en relación con la herramienta de las Figuras 14 a 17, dicha herramienta puede incluir una pluralidad de cañones de perforación para crear perforaciones en locaciones plurales a lo largo de la porción ascendente aislada del revestimiento. El fluido de desplazamiento puede ser después bombeado e inyectado en la formación a través de las perforaciones recientemente formadas . La herramienta contemplada es implantada por cable, usando ventajosamente el sistema de control de bombeo descendente aquí descrito para controlar la velocidad de la bomba, la velocidad del cable y la tensión del cable. Como tal, la herramienta puede ser fácilmente recuperada a la superficie mediante el cable después de que se han disparado los cañones de perforación.

La Figura 18 ilustra un diagrama de bloque de un sistema de control (500) para las operaciones de bombeo descendente, tales como bombeo y perforación, de acuerdo con una modalidad de la divulgación. Los componentes del sistema de control están más útilmente localizados en la superficie, como parte de la unidad de cable, unidad de bomba o como parte de una unidad de control remoto separada. Los componentes de control de la superficie facilitan el acceso para el mantenimiento y aseguran una transmisión de señal de control exacta a la unidad de cable y a la unidad de bomba. Sin embargo, es igualmente posible, que algunos o todos los componentes del sistema de control sean instalados en la herramienta del fondo del pozo. Dicha configuración puede ser apropiada en donde se desea integrar la funcionalidad de control combinada para la unidad de cable y la unidad de bomba en la herramienta misma (e . , en donde la herramienta puede ser un miembro provisto por separado de la unidad de cable y está configurada para hacer interfaz con cada una de la unidad de cable y la unidad de bomba) . En tales casos, la herramienta se proporciona idealmente junto · con un dispositivo de entrada/salida remoto para monitorear y/o configurar los parámetros de control para el sistema de control/herramientas desde la superficie. Como se muestra, el sistema de control (500) comprende un controlador (502) acoplado a una unidad de cable (506) y a una unidad de bomba (508) . El controlador (502) puede reemplazar uno o ambos de los controladores individuales usualmente provistos para cada una de la unidad de cable (506) y unidad de bomba (508) . En donde sólo uno de los controladores individuales es reemplazado, el controlador (502) está configurado para hacer interfaz con el controlador existente de otra unidad. Alternativamente, un controlador completamente separado (502) puede ser provisto que esté configurado para hacer interfaz con las unidades de control individual existentes de la unidad de cable (506) y la unidad de bomba (508) . Ventajosamente, el controlador (502) se puede configurar para hacer interfaz con las unidades de control individual de un amplio rango de unidades de bombeo y cableadas existentes, haciendo el controlador adaptable a diferentes equipos cableados y de bombeo, incluyendo el equipo de diferentes fabricantes y/o una variedad de diferentes herramientas cableadas. En algunas aplicaciones, la interfaz entre el controlador (502) y la unidad de bomba (508) y/o la unidad de cable (506) puede ser inalámbrica, por ejemplo, vía WiFi, Bluetooth o en una conexión telefónica o de internet, por ejemplo. El equipo transmisor/receptor apropiado puede ser conectado a la unidad de cable (506) y la unidad de bomba (508) para permitir que el controlador (502) haga interfaz con ellos. El controlador (502), por lo tanto, es capaz de ser configurado para proporcionar comandos a la unidad de cable (506) para controlar el movimiento del cableado durante las operaciones de bombeo descendente, tales como las operaciones de bombeo y perforación. El controlador (502) también se puede configurar para proporcionar comandos a la unidad de bomba (508) para controlar el bombeo durante las operaciones de bombeo descendente. Esto puede obviar la necesidad de un operador por separado para controlar cada una de las unidades cableada (506) y de bombeo (508) , la operación de bombeo descendente siendo capaz de proceder ya sea completamente automáticamente bajo el control del controlador (502), o con la entrada de un sólo operador en el controlador (502) . En al menos algunas modalidades, el controlador (502) se basa en los parámetros de control (504) , (ej . , con un parámetro de velocidad de cable, un parámetro de tensión de cable, y un parámetro de velocidad de bombeo) para generar comandos apropiados para la unidad de cable (506) y la unidad de bomba (508) .

Los datos corespondientes a los parámetros de control (504) se reciben de los sensores del sistema, los cuales están configurados para monitorear los parámetros de control respectivos de las locaciones apropiadas en la unidad de bomba, unidad de cable y/o herramienta cableada, o de otra manera en la plataforma de perforación o en el pozo, y están acoplados al controlador (502) . La presión también se puede monitorear por el controlador (502) para que cuente para las limitaciones de bombeo.

En al menos algunas modalidades, un sensor de velocidad de cable (510) , un sensor de tensión de cable (512) y un sensor de velocidad de bomba (514) proporcionan datos de sensor al controlador (502) . Otros datos de sensor pueden ser enviados al controlador, por ejemplo, en relación con la posición y/u orientación de la herramienta cableada en el pozo. Los datos de sensor del sensor de velocidad de cable (510) pueden corresponder directamente a los datos de velocidad de cable o a datos que permitan que la velocidad del cable sea calculada. Los datos de sensor del sensor de tensión de cable (512) pueden corresponder directamente a los datos de tensión de cable o a los datos que permiten que la tensión de cable sean calculados. Los datos de sensor del sensor de velocidad de bombeo (514) pueden corresponder directamente a los datos de velocidad de bombeo o a los datos que permiten que la velocidad de bombeo sea calculada.

Durante las operaciones de bombeo descendente, tales como bombeo y perforación, el controlador (502) analiza los nuevos datos del sensor de los sensores (510, 512, 514) y está configurado para dirigir automáticamente la unidad de bomba (508) para ajustar su velocidad de bombeo en respuesta a cambios en una velocidad de cable monitoreada y/o una tensión de cable moni toreada. Adicionalmente, el controlador (502) puede dirigir automáticamente la unidad de cable (506) para ajustar su velocidad de cable en respuesta a cambios en una tasa de bombeo monitoreada. Por ejemplo, el controlador (502) puede dirigir la unidad de bomba (508) para incrementar su velocidad de bombeo en respuesta a una reducción en la velocidad de cable monitoreada para mantener la velocidad a la que la herramienta se avanza. Por supuesto, esta acción asume que la tensión de cable no es cambiante, o que cambia en proporción a la velocidad. Si, al contrario, la tensión del cable reduce á una velocidad no proporcional a la velocidad a la que la velocidad está reduciendo, esto probablemente indicaría que la herramienta está ingresando residuos, y la acción apropiada sería entonces la de reducir la velocidad de bombeo, o apagar toda la bomba, para evitar que la herramienta se atasque. Por lo tanto, será apreciado que el control de la velocidad de bombeo dependiente de la velocidad del cable será también preferiblemente dependiente de la tensión del cable. Adicionalmente o alternativamente, el controlador (502) puede dirigir la unidad de cable (506) para reducir su velocidad de cable y/o dirigir la unidad de bomba (508) para reducir su velocidad de bombeo en respuesta a un incremento en la tensión de cable monitoreada. En al menos algunas modalidades, las comparaciones de los valores del parámetro de control a valores de umbral predeterminados (ej . , más o menos que las comparaciones) para la velocidad de cable, la tensión de cable, y la velocidad de bombeo, pueden ser considerados por el controlador (502), además de (o en lugar de) los cambios direccionales (un incremento/reducción) para los parámetros de control.

Las Figuras 19A-19B ilustran otros sistemas de control que se pueden distribuir entre la unidad de cable (506), la unidad de bomba (508), la herramienta cableada, y un controlador separado, como se desee. Los sistemas de control distribuidos son adecuados para controlar las operaciones de bombeo descendente, tales como bombeo y per'foración, de acuerdo con modalidades de la divulgación. Como ejemplo, la unidad de bomba puede usar software avanzado de evaluación de cemento (ACE™) como un sistema de control, mientras los tratos cableados usan un sistema diferente. Los varios sistemas de control para diferentes unidades deben ser los mismos, pero deben tener que hacer interfaz entre sí, o con un controlador separado.

En el sistema (600A) de la Figura 19A, el control distribuido de una unidad de cable (606A) una unidad de bomba (608A) se ilustran. En otras palabras, el controlador de cable (602A) y el controlador de la bomba (604A) llevan a cabo las funciones descritas para el controlador (502), excepto de una manera distribuida. Más específicamente, el controlador de cable (602A) dirige los comandos a la unidad de cable (606A), mientras que el controlador de bomba (604A) dirige los comandos a la unidad de bomba (608A) .

Para tener en cuenta los cambios que pueden suceder en los parámetros de control (ej . , velocidad de cable, tensión de cable, y velocidad de bombeo) , el controlador de cable (602A) y el controlador de la bomba (604A) están configurados para comunicarse. Dichos cambios se pueden detectar con base en los datos de sensor reunidas de sensores de cable (610A) acoplados al controlador de cable (602A) . Adicionalmente, el controlador de bomba (604A) puede reunir datos de sensor de los sensores de bomba (612A) acoplados al mismo. La cantidad de información intercambiada entre el controlador de cable (602A) y el controlador de la bomba (604A) puede variar para diferentes modalidades. Por ejemplo, el controlador de cable (602A) y el controlador de la bomba (604A) puede variar para diferentes modalidades. Por ejemplo, el controlador de cable (602A) y el controlador de la bomba (604A) pueden ser configurados para intercambiar datos de sensor periódicamente. Adicionalmente o alternativamente, el controlador de cable (602A) y el controlador de la bomba (604A) pueden configurarse para enviar solicitudes según sea necesario (e . , el controlador de cable (602A) puede solicitar que el controlador de la bomba (604A) reduzca la velocidad de bombeo o el controlador de la bomba (604A) solicita que el controlador de cable (602A) reduzca la velocidad de cable) . La cantidad de reducción relacionada con cada solicitud se puede comunicar con la solicitud, deducir o pre-establecer para cada controlador (602A, 604A) . Los incrementos en la velocidad de bombeo y la velocidad de la línea son igualmente posibles y pueden ser solicitados entre controladores distribuidos tales como los controladores (602A y 604A) .

En el sistema (600B) de la Figura 19B, se ilustra otra modalidad de los controladores distribuidos ' para operaciones de bombeo descendente. Como se muestra, el controlador de cable (602B) y los sensores de cable (610B) se incorporan en la unidad de cable (606B) . Similarmente, el controlador de la bomba (604B) y los sensores de bombeo (612B) se incorporan en la unidad de bomba (608B) . En al menos algunas modalidades, la unidad de cable (606B) y la unidad de bomba (608B) están configuradas para comunicarse entre sí para automatizar el control de una velocidad de bombeo y una velocidad de cable durante las operaciones de bombeo descendente. La tensión del cable también puede considerarse y puede afectar el control tanto de la velocidad de bombeo como de la velocidad de cable durante las operaciones de bombeo descendente. Similar a la discusión de la Figura 19A, la cantidad de información intercambiada entre el controlador de cable (602B) y el controlador de bomba (604B) puede variar para diferentes modalidades. En varias modalidades, los datos de sensor, notificaciones, y/o solicitudes, se pueden enviar desde un controlador distribuido al otro.

El controlador (502) de la Figura 18, y/o los controladores (602A,B y 604A,B) de las Figuras 19A-19B, pueden corresponder a una variedad de controladores de hardware. En algunas modalidades, dicho controlador puede corresponder a sistemas de hardware/firmware/software. Como ejemplo, la Figura 20 ilustra un sistema de cómputo (700) usado con operaciones de bombeo descendente de acuerdo con una modalidad de la divulgación. El sistema de cómputo (700) comprende una computadora (702) con uno o más procesadores (704) acoplados a una memoria de sistema (706) . Algunas modalidades de la computadora (702) también • incluyen una interfaz de comunicaciones (726) y dispositivos de entrada y salida (I/O por sus siglas en inglés) (728) acoplados al procesador (704) . La computadora (702) es representativa de una computadora de escritorio, computadora de servidor, computadora portátil, computadora de mano, o teléfono inteligente, etc.

El procesador (704) está configurado para ejecutar instrucciones leídas de la memoria del sistema (706) . El procesador (704) puede, por ejemplo, ser un procesador de fines generales, un procesador de señal ¦ digital, un microcontrolador, etc. Las arquitecturas del procesador incluyen generalmente unidades de ejecución (e . , punto fijo, punto flotante, entero, etc.), almacenamiento (ej . , registros, memorias, etc.), decodificación de instrucciones, periféricos (ej., controladores de interruptor, temporizadores , controladores de acceso de memoria directa, etc.), sistemas de entrada/salida (ej., puertos seriales, puertos paralelos, etc.) y otros varios componentes y sub-sistemas .

La memoria del sistema (706) corresponde a la memoria de acceso aleatorio (RAM) , la cual almacena programas y/o estructuras de datos durante el tiempo de operación de la computadora (702) . Por ejemplo, durante el tiempo de operación de la computadora (702), la memoria del sistema (706) puede almacenar una aplicación de control de bombeo descendente (714) , que es cargada en la memoria del sistema (706) para su ejecución por el procesador (704) .

El sistema (700) también puede comprender un medio de almacenamiento legible por computadora (705) , que corresponde a cualquier combinación de memorias no volátiles tales como memoria semiconductora (ej . , memoria flash), almacenamiento magnético (ej . , un disco duro, unidad de cinta, etc.), almacenamiento óptico (ej., disco compacto o disco versátil digital), etc. El medio de almacenamiento legible por computadora (705) se acopla a los dispositivos de I/O (728) en comunicación con el procesador (704) para transferir datos/código del medio de almacenamiento legible por computadora (705) e la computadora (702). En algunas modalidades, el medio de almacenamiento legible por computadora (705) está localmente acoplado a los dispositivos de I/O (728) que comprenden una o más ínterfaces (ej., unidades, puertos, etc.) para activar los datos a ser transferidos desde el medio de almacenamiento legible por computadora (705) a la computadora (702) . Alternativamente, el medio de almacenamiento legible por computadora (705) es parte de un sistema remoto (ej., un servidor) del que se pueden descargar datos/códigos a la computadora (702) mediante los dispositivos de I/O (728) . En tal caso, los dispositivos de I/O (728) pueden comprender componentes de red (ej., un adaptador de red para comunicaciones alámbricas o inalámbricas). Sin importar si el medio de almacenamiento legible por computadora (705) es local o remoto a la computadora (702), el código y/o estructuras de datos almacenados en el medio de almacenamiento legible por computadora (705) se puede cargar en la memoria del sistema (706) para su ejecución por el procesador (704) . Por ejemplo, la aplicación de bombeo y perforación (714) y otras estructuras de software/datos en la memoria del sistema (706) de la Figura 20, pueden haber sido recuperados del medio de almacenamiento legible por computadora (705) .

Los dispositivos de I/O (728) también pueden comprender varios dispositivos usados por un usuario para interactuar con el procesador (704) con base en la programación ejecutada así mismo. Los dispositivos de 1/0 (728) ejemplares,' incluyen dispositivos de proyección de video, tales como páneles de proyección cristal líquido, de rayos cátodos, de plasma, de diodo emisor de luz orgánico, de vacío fluorescente, electroluminiscente, de papel electrónico u otros páneles de proyección para proporcionar información al usuario. Dichos dispositivos se pueden acoplar al procesador (704) mediante un adaptador de gráficos. Los teclados, pantallas táctiles, y dispositivos de puntero (ej . , un ratón, un trackball, lápiz de luz, etc.) son ejemplos de dispositivos que se pueden incluir en los dispositivos de I/O (728) para proporcionar entrada de usuario al procesador (704) y se pueden acoplar al procesador por varios subsistemas de comunicaciones alámbricas o inalámbricas, tal como el Bus Serial Universal (USB) o interfaces Bluetooth.

Como se muestra en la Figura 20, la aplicación de control de bombeo descendente (714) comprende instrucciones de control de cableado (716) , instrucciones de control de bomba (718) y parámetros de control (720) . Cuando se ejecutan, las instrucciones de control de cableado (716) operan para generar comandos para una unidad de cable (736) i acoplada a la computadora (702) mediante la interfaz de comunicación (726) . Igualmente, las instrucciones de control de la bomba (718), cuando se ejecutan, operan para generar comandos para una unidad de bomba (734) acoplada a la computadora (702) mediante la interfaz de comunicación (726) . La generación de comandos por las instrucciones del control de cable (716) y las instrucciones del control de bomba (718) pueden estar basadas en parámetros de control monitoreados (720) tales como velocidad de cable, tensión de cable y/o velocidad de bombeo. Los parámetros de control monitoreados (720) se pueden recibir durante las operaciones de bombeo descendente de los sensores (732) acoplados a la interfaz de comunicación (726) . Alternativamente, los sensores (732) proporcionan datos del cable y datos de la bomba de los que los parámetros de control monitoreados (720) son calculados. En cualquier caso, los parámetros de control (720) recibidos o derivados, se almacenan en la computadora (702) para el acceso por parte de la aplicación de control (714) del bombeo descendente.

En al menos algunas modalidades, los comandos generados por las instrucciones de control de bombeo (718) para la unidad de bomba (734) , provocan que la unidad de bomba (734) cambie su velocidad de bombeo. Por ejemplo, las instrucciones de control de bombeo (718) pueden generar un comando de velocidad de bombeo reducida para la unidad de bombeo (734) en respuesta a un incremente en la velocidad de cable monitoreada y/o un incremento en la tensión del cable monitoreada. Alternativamente, las instrucciones de control de bombeo (718) pueden generar un comando de incremento en la velocidad de bombeo para la unidad de bomba (734) en respuesta a una reducción en la velocidad del cable monitoreada y/o una reducción en la tensión del cable monitoreada. Además, las instrucciones de control del cable (716) pueden generar un comando de reducción de velocidad de cable para la unidad de cable (736) en respuesta a una reducción en la velocidad de bombeo monitoreada. De esta manera, la eficiencia de las operaciones de bombeo descendente se mejora, mientras también se consideran los umbrales de seguridad.

La Figura 21 ilustra un método (800) de acuerdo con una modalidad de la divulgación. Aunque se ilustra secuencialmente por cuestiones de conveniencia, al menos algunas de las acciones mostradas se pueden llevar a cabo en un orden diferente y/o se pueden llevar a cabo en paralelo. Adicionalmente, algunas modalidades pueden llevar a cabo sólo algunas de las acciones mostradas . En algunas modalidades, las operaciones de la Figura 21, así como otras operaciones aquí descritas, se pueden implementar como instrucciones almacenadas en un medio de almacenamiento legible por computadora (ej . , medio de almacenamiento legible por computadora (705) ) y ejecutarse por un procesador (ej . , procesador (704)).

El método (800) empieza por monitorear una velocidad de cable (bloque (802)) y por monitorear una tensión de cable (bloque (804)). El monitoreo puede llevarse a cabo por los sensores en comunicación con un controlador de hardware o un software de operación de computadora. En algunas modalidades, los sensores de presión y de velocidad podrían ser monitoreados , si es necesario, desde un transductor y un caudalímetro en la línea en lugar de desde la bomba directamente. Una velocidad de bombeo para las operaciones de bombeo descendente es después configurada con base en la velocidad de cable monitoreada y la tensión de cable monitoreada (bloque (806) ) . Si suceden cambios a los parámetros durante las operaciones de bombeo descendente (bloque de determinación (808)), la velocidad de bombeo es actualizada automáticamente en respuesta a los cambios (bloque (810) ) . En al menos algunas modaalidades , los parámetros de control corresponden a la velocidad de cable monitoreada y la tensión de cable monitoreada. Por ejemplo, la velocidad de bombeo se puede reducir durante las operaciones de bombeo descendente en respuesta a una reducción en la velocidad de cable monitoreada. La cantidad de reducción en la velocidad de bombeo puede corresponder a la diferencia entre la velocidad de cable monitoreada y un umbral predeterminado. El método (800) puede comprender adicionalmente la recepción de datos de sensor y la determinación de la velocidad del cable y la tensión del cable de los datos del sensor. Además, el método (800) puede comprender adicionalmetne el cambio de una velocidad de cable en respuesta a una velocidad de bombeo monitoreada durante operaciones de bombeo descendente.

Las modalidades aquí establecidas son meramente ilustrativas y no limitan el alcance de la divulgación o sus detalles . Se apreciará que se pueden hacer muchas otras modificaciones y mejoras a la presente divulgación sin apartarse del alcance de la divulgación o los conceptos inventivos aquí divulgados. Debido a que se pueden hacer muchas modalidades variables y diferentes dentro del alcance del concepto inventivo aquí mostrado, incluyendo estructuras o materiales equivalentes considerados a partir de ahora, y debido a que se pueden hacer muchas modificaciones en las modalidades aquí detalladas de acuerdo con los requerimientos descriptivos de la ley, debe entenderse que los detalles aquí contemplados deben ser interpretados como ilustrativos y no en sentido limitativo.

Claims (37)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema para operaciones de bombeo descendente, que comprende: una unidad de cable; una unidad de bombeo; y un controlador acoplado a la unidad de cable y a la unidad de bomba, caracterizado porque el controlador va a automatizar al menos una función de control seleccionada del grupo que consiste de: una velocidad de bombeo para la unidad de bombeo con base en al menos uno de una velocidad de cable monitoreada y una tensión de cable monitoreada para la unidad de cable; y una velocidad de cable para la unidad de cable con base en al menos una velocidad de bombeo monitoreada para la unidad de bomba.

2. El sistema de la reivindicación 1, caracterizado porque el controlador va a automatizar la velocidad de bombeo con base en una velocidad de cable monitoreada a menos que la tensión de cable monitoreada alcance un umbral de tensión predeterminado, después del cual el controlador va a reducir automáticamente la velocidad de cable de la unidad de cable y la velocidad de bombeo .

3. El sistema de las reivindicaciones 1 ó 2, comprendiendo, además, un sensor de velocidad en comunicación con el controlador, caracterizado porque el controlador va a ajustar selectivamente la velocidad de bombeo durante las operaciones de bombeo descendente con base en los datos de velocidad de cable recibidos del sensor de velocidad.

4. El sistema de las reivindicaciones 1, 2 ó 3, comprendiendo, además, un sensor de tensión en comunicación con el controlador, caracterizado porque el controlador va a ajustar selectivamente la velocidad de cable y la velocidad de bombeo durante las operaciones de bombeo descendente con base en los datos de tensión del cable recibidos del sensor de tensión.

5. El sistema de las reivindicaciones 1, 2, 3 ó 4 comprendiendo, además, un sensor de velocidad de bombeo en comunicación con el controlador, caracterizado porque el controlador va a ajustar selectivamente la velocidad de cable durante las operaciones de bombeo descendente ocn base en los datos de velocidad de bombeo recibidos del sensor de velocidad de bombeo.

6. El sistema de cualquier reivindicación que antecede caracterizado porque el controlador comprende un controlador de cable que es parte de la unidad de cable y un controlador de bomba que es parte de la unidad de bomba.

7. El sistema de la reivindicación 6, caracterizado porque, si el controlador de cable notifica al controlador de la bomba que una velocidad de cable monitoreada es menor a un umbral predeterminado, el controlador de la bomba incrementa una velocidad de bombeo de la unidad de bomba en respuesta a dicha notificación.

8. El sistema de la reivindicación 6 ó 7, caracterizado porque si el controlador de cable notifica al controlador de bombeo que una tensión de cable monitoreada es más de un umbral predeterminado, el controlador de la bomba reduce una velocidad de bombeo de la unidad de bombeo en respuesta a dicha notificación.

9. El sistema de las reivindicaciones 6, 7 ú 8, caracterizado porque, si el controlador de la bomba notifica al controlador de cable que una velocidad de bombeo monitoreada es menor a un umbral predeterminado, el controlador de cable reduce una velocidad de cable en respuesta a dicha notificación.

10. Un sistema de cómputo, que comprende: un procesador; y un medio de almacenamiento legible por computadora acoplado al procesador, el medio de almacenamiento legible por computadora almacenando una aplicación de control de bombeo descendente que, cuando se ejecuta, automatiza una velocidad de bombeo para una unidad de bomba con base en al menos uno de una velocidad de cable monitoreada y una tensión de cable monitoreada y/o automatiza una velocidad de cable para la unidad de cable con base en al menos una velocidad de bombeo monitoreada para la unidad de bomba .

11. El sistema de cómputo de la reivindicación 10, caracterizado porque la aplicación de control de bombeo descendente hace que el procesador genere comandos de control de bombeo para ajustar la velocidad de bombeo en respuesta a un cambio en una velocidad del cable monitoreada.

12. El sistema de cómputo de las reivindicacioes 10 u 11, caracterizado porque la aplicación de control de bombeo descendente hace que el procesador genere comandos de control de bombeo para ajustar la velocidad de bombeo en respuesta a un cambio en la tensión del cable monitoreada.

13. El sistema de cómputo de las reivindicacioes 10, 11 ó 12, caracterizado porque la aplicación de control de bombeo descendente hace que el procesador genere comandos de control de cable para ajustar una velocidad de cable en respuesta a un cambio en una velocidad de bombeo monitoreada .

14. El sistema de cómputo de las reivindicacioes 10, 11, 12 ó 13, caracterizado porque · la aplicación de control de bombeo descendente hace que el procesador analice los datos de sensor durante las operaciones de bombeo descendente para determinar un valor de velocidad de cable y un valor de tensión de cable.

15. El sistema de cómputo de la reivindicación 14, comprendiendo, además, una interfaz de comunicación, caracterizado porque la aplicación del control de bombeo descendente hace que el procesador envíe el valor de velocidad del cable y el valor de tensión del cable a una unidad externa de control de bombeo que controla la velocidad de bombeo usando el valor de la velocidad de cable y el valor de la tensión de cable.

16. Un método para bombear una herramienta con un cable hacia un pozo, que comprende: monitorear, por un controlador, una velocidad de cable; monitorear, por el controlador, un tensión de cable; y controlar automáticamente, por el controlador, una velocidad de bombeo para bombear la herramienta hacia el pozo con base en al menos una de la velocidad de cable monitoreada y la tensión de cable monitoreada.

17. El método de la reivindicación 16, comprendiendo, además, la recepción de los datos del sensor y la determinación de la velocidad del cable y la tensión del cable de los datos del sensor.

18. El método de la reivindicación 16 ó 17, comprendiendo, además, el incremento de la velocidad de bombeo en respuesta a una reducción en la velocidad de cable monitoreada.

19. El método de la reivindicación 16, 17 ó 18, comprendiendo, además, el cambio de la velocidad de bombeo de acuerdo con una diferencia entre la velocidad de cable monitoreada y un umbral predeterminado.

20. El método de la reivindicación 16, 17, 18 ó 19, comprendiendo, además, el cambio de la velocidad de cable en respuesta a una velocidad de bombeo monitoreada.

21. Un método para bombear una herramienta con un cable a un pozo, comprendiendo: monitorear mediante un controlador una velocidad de bombeo para bombear la herramienta hacia el pozo; y controlar automáticamente, por el controlaor, una velocidad de cable para la herramienta siendo bombeada hacia el pozo con base en al menos la velocidad de bombeo monitoreada.

22. Un medio legible por computadora que almacena instrucciones que, al ser ejecutadas, provocan que un procesador: establezca una velocidad de cable para operaciones de bombeo descendente con base en la entrada del usuario; establezca un umbral de tensión de cable para las operaciones de bombeo descendente con base en la entrada del usuario; y genere comandos para controlar automáticamente una velocidad de bombeo para las operaciones de bombeo descendente con base en la velocidad de cable establecida y la tensión de cable establecida.

23. El medio legible por computadora de la reivindicación 22, caracterizado porque las instrucciones, al ser ejecutadas, hacen que el procesador genere comandos para controlar automáticamente la velocidad de bombeo para maximizar la velocidad del cable a la velocidad de cable establecida siempre que la tensión del cable no sobrepase el umbral de tensión del cable. '

24. El medio legible por computadora de la reivindicación 22 ó 23, caracterizado porque las instrucciones, al ser ejecutadas, hacen que el procesador genere al menos un comando en respuesta a una tensión de cable monitoreada que sobrepasa el umbral de tensión de cable establecido, el al menos un comando provoca al menos uno de: un incremento en la velocidad de cable; y una reducción en la velocidad de bombeo para las operaciones de bombeo descendente.

25. El medio legible por computadora de la reivindicación 22, 23 ó 24, caracterizado porque las instrucciones, al ser ejecutadas, hacen que el procesador despliegue una interfaz de usuario que permite que un usuario ajuste la configuración para la velocidad de cable y el umbral de tensión de cable.

26. Una unidad de cable que incluye una herramienta que será avanzada hacia una perforación de pozo en un cable, la unidad de cable incluyendo, además, un controlador para hacer interfaz con y controlar una unidad guía que en operación proporciona una fuerza guía para avanzar la herramienta hacia la perforación de pozo.

27. La unidad de cable de la reivindicación 26, caracterizada porque el controlador va a controlar la fuerza guía dependiendo de una velocidad de calbe y/o una tensión de cable de la unidad de cable.

28. La unidad de cable de la reivindicación 26 ó 27, caracterizada porque la unidad guía es una unidad de bombeo y el controlador hará interfaz con y controlará la unidad de bombeo para bombear la herramienta hacia abajo en una perforación de pozo al variar una velocidad de bombeo de la unidad de bombeo.

29. La unidad de cable de las reivindicaciones 26, 27 ó 28, caracterizada porque la perforación del pozo incluye un revestimiento o forro dispuesto en la misma, y la herramienta será avanzada hacia el revestimiento.

30. Una unidad de bombeo para bombear una herramienta de cable de una unidad de cable hacia abajo de una perforación de pozo, la unidad de bombeo incluyendo un controlador para ahcer interfaz con la unidad de cable para controlar una velocidad de cable o tensión de cable de la unidad de cable.

31. Una unidad de control remoto para controlar tanto una unidad de cable como una unidad guía para guiar una herramienta de cable hacia una perforación de pozo, incluyendo la provisión de control automático a una o ambas de la unidad de cable y la unidad guía dependiendo de los parámetros de operación de la otra correspondiente de unidad guía y unidad de cable monitoreadas por la unidad de control remotor.

32. La unidad de control remotor de la reivindicación 31, caracterizada porque la menos un componente de la unidad de control remoto forma parte de la herramienta de cable.

33. Un método para perforar un revestimiento que comprende los pasos de : guiar una herramienta hacia un revestimiento, la herramienta incluyendo un cañón de perforación y un enchufe acoplado de manera liberable a un extremo inferior de la herramienta ; enchufar el revestimiento con el enchufe para sellar una porción del revestimiento hacia abajo del enchufe desde una porción del revestimiento hacia arriba del enchufe; y disparar el cañón de perforación.

34. El método de la reivindicación 33, caracterizado porque el enchufe es un enchufe de bombeo descendente y la herramienta es guiada hacia abajo del revestimiento al bombear el enchufe de bombeo descedente hacia el revestimiento.

35. El método de las reivindicaciones 33 ó 34, caracterizado porque la herramienta es una herramienta de cable y el método comprende, además, el paso de recuperación de la herramienta con el cable.

36. El método de las reivindicaciones 33, 34 ó 35, caracterizado porque el disparo del cañón de perforación incluye la configuración del cañón para disparar después de un periodo de tiempo predeterminado.

37. El método de las reivindicaciones 33, 34, 35 ó 36, caracterizado porque el disparo del cañón de perforación libera el acoplamiento liberable entre el enchufe y el extremo inferior de la herramienta.