MX2013003792A

MX2013003792A - Metodos y aparatos para cementacion de pozos.

Info

Publication number: MX2013003792A
Application number: MX2013003792A
Authority: MX
Inventors: Michael J Harris; Martin Alfred Stulberg
Original assignee: Key Energy Services Llc
Priority date: 2012-04-05
Filing date: 2013-04-04
Publication date: 2013-10-14
Also published as: BR102013008358A2; BR122016016988A8; BR122016016988A2; EP2647789A2; CA2811638A1; BR102013008358A8; EP2647789A3; CA2811638C; MX344176B

Abstract

Se proporcionan desviadores de flujo de retorno, los cuales son adaptados para permitir el flujo de retorno durante el cementado de una tubería de revestimiento para un pozo. El desviador de flujo de retorno comprende un cuerpo cilíndrico adaptado para su instalación en un pozo como parte de la tubería de revestimiento. El cuerpo cilíndrico tiene un puerto de fluido en el mismo adaptado para permitir que los fluidos desplazados por la operación de cementado fluyan del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo hacia el cuerpo cilíndrico. El desviador de flujo de retorno también comprende una cubierta soportada en el cuerpo cilíndrico para su movimiento a partir de una posición abierta, en la cual está abierto el puerto, a una posición cerrada, en la cual está cerrado el puerto por la cubierta, una transmisión situada dentro del cuerpo cilíndrico y que define un pasaje cilíndrico adaptado para acomodar un conducto tubular.

Description

METODOS Y APARATOS PARA CEMENTACION DE POZOS Campo de la Invención La presente invención se refiere a métodos y herramientas para el cementado de tuberías de revestimiento en pozos de petróleo y gas y, de manera más particular, se refiere a métodos y herramientas para el colgado, sellado y cementado de tuberías de revestimiento en un viaje único en el fondo de la perforación.

Antecedentes de la Invención Los hidrocarburos, tales como el petróleo y gas, podrían ser recuperados a partir de varios tipos de yacimientos geológicos subterráneos. Los yacimientos típicamente consisten de una capa porosa, tal como piedra caliza y arenas, superpuestas por una capa no porosa. Los hidrocarburos no pueden elevarse a través de la capa no porosa, y de esta manera, la capa porosa forma un depósito en el cual los hidrocarburos son capaces de colectarse. Un pozo es perforado a través de la tierra hasta que es alcanzado el yacimiento de soporte de hidrocarburos. Entonces, los hidrocarburos son capaces de fluir desde el yacimiento poroso hasta el pozo.

En lo que es quizás la forma más básica de los métodos de perforación giratoria, una broca de perforación es acoplada con una serie de secciones de tubería que son referidas como una columna de sondeo. La columna de sondeo es suspendida de una torre de perforación y es girada por un motor en la torre de perforación. Un fluido de perforación o "lodo" es bombeado hacia abajo de la columna de sondeo, a través de la broca, y hacia el pozo. Este fluido sirve para lubricar la broca y lleva los cortes o sedimentos del proceso de perforación de regreso hacia la superficie. A medida que la perforación avanza hacia abajo, la columna de sondeo es extendida agregando más secciones de tubería.

Cuando la broca de perforación ha alcanzado la profundidad deseada, son colocadas tuberías o entubados de diámetro más grande en el pozo y son cementados en el lugar para evitar la cavitación en los lados de la perforación. El hormigón es introducido a través de una cadena de trabajo. A medida que fluyen hacia afuera de la parte inferior de la cadena de trabajo, los fluidos que ya se encuentran en el pozo, los así llamados "retornos", son desplazados hacia arriba del anillo entre el entubado y la perforación y son recolectados en la superficie.

Una vez que el entubado es cementado en el lugar, éste es perforado en el nivel del yacimiento de soporte de petróleo de modo que el petróleo puede entrar en el pozo revestido. Si fuera necesario, son realizados varios procesos de terminación para mejorar el flujo final de petróleo a partir del yacimiento. La columna de sondeo es retirada y reemplazada con una columna de extracción. Las válvulas y otro equipo de extracción son instalados en el pozo de modo que los hidrocarburos puedan fluir en un modo controlado a partir del yacimiento, hacia el pozo revestido, y a ¡través de la cadena de extracción hacia arriba a la superficie para su almacenamiento o transporte .

Sin embargo, este proceso simplificado de perforación es raramente posible en el mundo real. Por varias razones, un pozo moderno de petróleo no tendrá sólo el entubado que se extiende desde la superficie, sino también una o más tuberías, es decir, entubados, de diámetro más pequeño que corren a través de la totalidad o una parte del entubado. Cuando estos "entubados" no se extienden toda la trayectoria hasta la superficie, sino que en su lugar son montados en otro entubado, estos son referidos como , "tuberías de revestimiento". Sin embargo, sin considerar la terminología en esencia, el pozo moderno de ' petróleo típicamente incluye un número de tubos total o parcialmente dentro de otros tubos .

De esta manera, muchos pozos en la actualidad son perforados en etapas. Una sección inicial es perforada, revestida y cementada. La perforación entonces continúa y una tubería de revestimiento es tendida en la porción no revestida del pozo y es instalada. De manera más especifica, la tubería de revestimiento es suspendida del entubado original por medio de un anclaje o "barra de suspensión." Un sello también es establecido en forma típica entre la tubería de revestimiento y el entubado y, del mismo modo que el entubado original, la tubería de revestimiento es cementada en el pozo. Entonces, este proceso podría ser repetido para extender adicionalmente el pozo e instalar tuberías adicionales de revestimiento.

Los anclajes o "barras de suspensión" convencionales de tubería de revestimiento han incluido varias formas de mecanismos de correderas mecánicas que son conectados con la tubería de revestimiento. En forma típica, las correderas por sí mismas son de la forma de conos o cuñas que tienen dientes o superficies rugosas. Una herramienta de instalación es utilizada para posicionar el anclaje en el lugar y mover las correderas de su posición inicial no montada, en una posición colocada en donde son capaces de sujetarse y embragan con el entubado existente. En forma típica, los mecanismos de colocación son hidráulicos, los cuales son accionados por el incremento de la presión hidráulica dentro de la herramienta, o mecánicos, los cuales son accionados por la rotación, elevación o descenso de la herramienta, o alguna combinación de los mismos. En forma típica, estos tipos de barras mecánicas de suspensión requieren un sello anular separado u "obturador de empaque" con el propósito de sellar la tubería de revestimiento en el entubado.

Un procedimiento para evitar la necesidad de separar los obturadores de empaque y otros problemas presentes en las barras mecánicas de suspensión ha sido la eliminación: en un sentido de la totalidad del anclaje. Es decir, en lugar de utilizar un montaje separado de anclaje, una porción de la tubería de revestimiento por sí misma es expandida en contacto con un entubado existente, haciendo que la tubería de revestimiento por sí misma soporte y selle, de manera esencial. Estas tuberías de revestimiento expansibles, que también son comúnmente referidas como barras de suspensión expansibles y barras de suspensión expansibles de tubería de revestimiento, son elaboradas de un metal suficientemente dúctil para permitir la expansión radial de la tubería de revestimiento, o de manera más común, una porción de la tubería de revestimiento en contacto con el entubado existente. Varios mecanismos, tanto hidráulicos como mecánicos, son utilizados para expandir la tubería de revestimiento. Sin embargo, todos estos procedimientos dependen del embrague directo y el sellado entre la tubería de revestimiento expandida y el entubado existente.

Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos 7, 225,880 de B. Braddick describe una tubería de revestimiento expansible. La tubería de revestimiento es colocada dentro del entubado accionando un expansor que expande, en dirección radial, la porción superior de la tubería de revestimiento en embrague con el entubado. Una vez expandida, la porción expandida de la tubería de revestimiento proporciona un sello que evita que los fluidos fluyan entre la tubería de revestimiento y el entubado. El expansor tubular no es retirado de la tubería de revestimiento sino hasta después que hayan sido expandidas las porciones expansibles. Este expansor tubular es diseñado para permanecer en la tubería de revestimiento y proporciona soporte radial para la tubería de revestimiento expandida.

La Patente de los Estados Unidos 7, 387,169, de S. Harrell et al., también describe varios métodos de colgado de tuberías de revestimiento y atado o amarre en los tubos de extracción mediante la expansión de una porción de la vía tubular, por ejemplo, una herramienta giratoria de expansión. Todos estos métodos dependen de la creación del , contacto directo y los sellos entre la porción expandida del tubular y el entubado existente.

Algunos procedimientos tienen ventaja con respecto a las tradicionales barras mecánicas de suspensión. La superficie externa de la tubería de revestimiento no tiene partes salientes y de manera general, podría ser tendida a través del conducto existente, de manera más confiable, que las barras mecánicas de suspensión de tubería de revestimiento. Además, la porción expandida de tubería de revestimiento no sólo proporciona un anclaje para el resto de la tubería de revestimiento, sino que también crea un sello entre la tubería de revestimiento y el entubado existente, de esta manera, se reduce la necesidad de un obturador de empaque separado. No obstante, éstos sufren de inconvenientes significantes .

En primer lugar, debido a que parte de esta debe ser expansible, la tubería de revestimiento necesariamente es fabricada a partir de metales relativamente dúctiles. En forma típica, esos metales tienen límites elásticos más bajos, de esta manera, se limita la cantidad de peso y, con lo cual, la longitud de la tubería de revestimiento que podría ser soportada en el entubado existente. Longitudes más cortas de la tubería de revestimiento, en pozos más profundos, podrían requerir la instalación de más secciones de la tubería de revestimiento, y de este modo, costos más grandes de instalación, de manera significante. Este problema sólo es exacerbado por el hecho que la expansión crea un área debilitada entre la porción expandida y la porción no expandida de la tubería de revestimiento. Esta área debilitada es un área de falla potencial que podría dañar la integridad de la tubería de revestimiento.

En segundo lugar, es generalmente necesaria la expansión de la tubería de revestimiento a través de una porción relativamente larga con el propósito de generar el agarre necesario en el entubado existente. Debido a que esta debe ser fabricada a partir de un metal relativamente dúctil, una vez expandida, la porción de tubería de revestimiento tiende a relajarse hasta un grado más grande que si la tubería de revestimiento fuera elaborada de un metal más duro. Esto podría ser aceptable cuando la carga que será su portada es relativamente pequeña, tal como una sección corta de parche. Sin embargo, este puede ser un factor limitante significativo, cuando se pretende que la porción de tubería de revestimiento expandida soporte tuberías de revestimiento que son largas y pesadas .

De esta manera, algunos procedimientos, tales como aquellos ejemplificados por Braddick '880, utilizan expansores que son dejados en la tubería de revestimiento para proporcionar soporte radial a la porción expandida de la tubería de revestimiento. Estos diseños ofrecen algunos beneficios, aunque la longitud de la tubería de revestimiento que debe ser expandida todavía puede ser sustancial, sobre todo a medida que es incrementado el peso de la cadena de tubería de revestimiento. A .medida que se incrementa la longitud del área que será expandida las fuerzas requeridas para completar la expansión también se incrementan, de manera general. De esta manera, existe una fricción cad vez más progresiva entre la herramienta de expansión y la tubería de revestimiento que está siendo expandida y es requerida una mayor fuerza de colocación para superar ese incremento de la fricción. La necesidad de fuerzas más grandes de colocación a través de trayectorias de viaje más largas también puede incrementar las posibilidades que la tubería de revestimiento no sea completamente colocada.

Además, la tubería de revestimiento necesariamente debe tener un diámetro externo más pequeño que el diámetro interno del entubado en el cual será insertada. Este juego, sobre todo para pozos profundos en donde será colgado el número de tuberías de revestimiento progresivamente más pequeñas, de preferencia, es tan pequeño como sea posible para permitir el diámetro interno más grande para la tubería de revestimiento. No obstante, si la herramienta fuera a ser pasada en forma confiable a través del entubado existente, este juego todavía es relativamente grande, y por lo tanto, la porción de tubería de revestimiento es expandida hasta un gradó significante.

De esta manera, no podría ser posible fabricar la tubería de revestimiento a partir de aleaciones más resistentes a la corrosión. En forma típica, estas aleaciones son más duras y menos dúctiles. En general, éstas no podrían ser expandidas, o solo podrían ser expandidas con una fuerza mucho más grande, hasta un grado suficiente para cerrar la separación y sujetar el entubado existente.

Aparte de y parcialmente debido a estos inconvenientes, las tuberías de revestimiento expansibles también crean relaciones en el cementado de la tubería de revestimiento. Debido a que establecen un sello entre la tubería de revestimiento y el entubado existente, una vez que la tubería de revestimiento expansible es totalmente colocada, los fluidos son desplazados hacia arriba del anillo a medida que el hormigón es inyectado, los así llamados "retornos" , ya no pueden fluir más alrededor de la tubería de revestimiento en su camino hacia la superficie. De esta manera, algunas tuberías de revestimiento expansibles, tal como aquellas descritas en Braddick 880, todavía no son colocadas sino hasta después de que haya sido completado el proceso de cementado.

Otras tuberías de ¦ revestimiento expansibles expanden, en forma parcial, la tubería de revestimiento de tal modo que dejan trayectorias verticales de flujo de retorno entre la tubería de revestimiento y el entubado. Por ejemplo, la Patente de los Estados Unidos 7, 441,606 de P. Maguire, la Patente de los Estados Unidos 7, 048,065 de R. Badrak et al., y la Patente de los Estados Unidos 6,598,677 de J. Baugh describen las tuberías de revestimiento expansibles que son expandidas en dos etapas. En la primera etapa, la tubería de revestimiento es parcialmente expandida para embragar con la pared del entubado, aunque no sella por completo el anillo alrededor de la tubería de revestimiento.

Las trayectorias verticales de flujo son dejadas para permitir que los retornos de una operación de cementado fluyan alrededor de la tubería de revestimiento hacia el entubado anterior. Una vez que es completado el cementado, la tubería de revestimiento es totalmente expandida alrededor de toda su circunferencia y es colocado un sello anular separado .

Otras tuberías de revestimiento expansibles, tales como las tuberías de revestimiento descritas en Baugh x677, son parcialmente expandidas para crear un sello inicial antes del proceso de cementado. Una trayectoria de flujo para los retornos es creada al proporcionar un puerto en la tubería de revestimiento expansible y los pasajes a través del abretubos que es utilizada para expandir la tubería de revestimiento. El abretubos permanece embragado con la tubería de revestimiento, y los retornos entran a la tubería de revestimiento por medio del puerto de flujo a través de los pasajes en el abretubos. Cuando es concluida la operación de cementado, el abretubos es accionado para finalizar la expansión de la tubería de revestimiento, que incluye el área alrededor del puerto, de esta manera, se sella el puerto.

Baugh '677 también describe una barra de suspensión similar en donde, en lugar de sellar el puerto mediante la expansión de la tubería de revestimiento alrededor de este, una cubierta deslizante es proporcionada en el exterior de la tubería de revestimiento. La cubierta es accionada para cerrar el puerto una vez que ha sido completado el cementado, aunque no existe descripción de algún mecanismo o método para hacerlo. En cualquier caso, el abretubos permanece embragado con la tubería de revestimiento y no es retirado hasta que se ha completado el cementado y que el puerto sea cerrado.

Todos estos procedimientos experimentan una deficiencia común. Es decir, el abretubos u otros mecanismos a través de los cuales es expandida la tuber(ía de revestimiento y la barra de suspensión es colocada y sellada, no son desembragados hasta después que ha sido completado el proceso de cementado. En la mayoría de las instancias, la colocación y el sellado de la tubería de revestimiento tampoco es completada hasta después que la tubería de revestimiento es cementada. El proceso de cementado de la tubería de revestimiento antes de que haya sido totalmente colocada, sin embargo, tiene su propio conjunto de problemas. De manera más significante, eso significa que la tubería de revestimiento será cementada en el lugar antes que el operador conozca que el mecanismo de colocación ha operado de manera adecuada, que un sello efectivo ha sido establecido con el entubado existente, y que el operador es capaz de recuperar las herramientas utilizadas para instalar la tubería de revestimiento. Cualquiera de las dificultades en estas operaciones son usualmente más fácil de superar si la tubería de revestimiento no ha sido cementada.

Además, incluso en donde es posible establecer un sello, el modo en el cual son establecidas las trayectorias de flujo para los retornos en las tuberías convencionales de revestimiento expansibles deja mucho que desear. La fabricación y ensamble de la herramienta de instalación es innecesariamente complicada por alguna necesidad para proporcionar pasajes en el abretubos u otros componentes de la herramienta. Además, debido a que son elaboradas de metales relativamente dúctiles, las tuberías de revestimiento expansibles experimentan de varios puntos débiles y1 áreas potenciales de falla como es discutido con anterioridad. El suministro de puertos a través de la tubería de revestimiento expansible exacerba este problema.

Otra realidad que enfrenta la industria del petróleo y el gas es que la mayoría de los yacimientos conocidos poco profundos han sido perforados y están siendo agotados con rapidez. De esta manera, se ha vuelto necesaria la perforación más profunda y pozos más profundos para !acceder a nuevas reservas. Muchas operaciones, tales como la instalación de una tubería de revestimiento, pueden ser practicadas con algún grado de error a profundidades relativamente poco profundas. En forma similar, el costo de la falla del equipo es relativamente económico cuando el equipo sólo se encuentra a unos miles de pies de la superficie .

Cuando el pozo es diseñado para estar a 12.19200 kilómetros (40,000 pies) o incluso más profundo, estas fallas pueden ser costosas tanto en tiempo como en gasto. A parte de los costos de capital por el equipo, los costos de operación para los equipos modernos de perforación en altamar pueden ser de $500,000 dólares o más por día. También existe una cierta ironía en el hecho que las fallas no sólo son más costosas a profundidad, sino que también es más difícil evitar estas fallas. Las condiciones de temperatura y presión a grandes profundidades pueden ser extremas, de esta manera, se compone el problema de diseñar y construir herramientas que puedan ser instaladas y que funcionarán de una manera confiable y predecible.

El incremento de la profundidad de los pozos petroleros también significa que cada vez es más importante la capacidad de carga de una conexión entre un entubado existente y una tubería de revestimiento, si es conseguida a través de las barras mecánicas de suspensión de tubería de revestimiento o las tuberías expandidas de revestimiento. Las capacidades más grandes de carga podrían significar que la misma profundidad podría ser alcanzada con menos tuberías de revestimiento. Debido a que los costos de operación del tendido de un equipo de perforación pueden ser tan altos, podrían conseguirse ahorros significativos del costo si puede ser evitado el tiempo invertido en el tendido de una tubería de revestimiento adicional.

Cualquier incremento de los costos de operación de los equipos de perforación también ha realizado un incremento importante para combinar las operaciones que reduzcan el número de viajes dentro y fuera de un pozo. Por ejemplo, sobre todo para pozos profundos, podrían conseguirse ahorros significativos mediante la perforación y revestimiento de una nueva sección del pozo al mismo tiempo. De esta manera, han sido consideradas las herramientas para la colocación ;de las tuberías de revestimiento las cuales transmitirán un momento de torsión o torque de la cadena de trabajo a la tubería de revestimiento. Una broca de perforación es acoplada con el extremo de la tubería de revestimiento, y la tubería de revestimiento es girada.

Esas desventajas y otras inherentes en la técnica anterior son dirigidas por la presente invención, las cuales ahora serán descritas en la siguiente descripción detallada y las figuras adjuntas.

Sumario de la Invención La presente invención proporciona nuevos actuadores hidráulicos y montajes de colocación hidráulica que podrían ser utilizados en herramientas de pozo petrolero y gas en el fondo de la perforación. Los nuevos actuadores hidráulicos incluyen un mandril cilindrico y un miembro de sellado fijo anular conectado con el mandril. Un cilindro hidráulico es soportado, en forma deslizante, en el mandril y él miembro fijo de sellado y es fijado en posición, en forma libérable, en el mandril. El miembro fijo de sellado divide el interior del cilindro en una cámara hidráulica inferior y una cámara hidráulica superior. Un puerto de entrada proporciona la comunicación fluida hacia la cámara hidráulica inferior, y un puerto de salida proporciona la comunicación fluida hacia la cámara hidráulica superior.

Los nuevos actuadores además incluyen un pistón de equilibrio. El pistón de equilibrio es soportado, en forma deslizante, dentro de la cámara hidráulica superior del actuador, de preferencia, en el mandril. El pistón de equilibrio incluye un pasaje que se extiende en dirección axial a través del pistón de equilibrio. La comunicación fluida a través del pistón y entre sus lados superior e inferior es controlada por una válvula normalmente cerrada en el pasaje. De esta manera, en la ausencia del movimiento relativo entre el mandril y el cilindro, el pistón de equilibrio es capaz de deslizarse en respuesta a la diferencia en la presión hidrostática entre el puerto de salida, que se encuentra en un lado del pistón de equilibrio, y la porción de la cámara hidráulica superior que se encuentra en el lado inferior del pistón de equilibrio. Por lo tanto, los nuevos actuadores son menos susceptibles al daño provocado por las diferencias en la presión hidrostática dentro y fuera del actuador. Además, el pistón de equilibrio de los nuevos actuadores es capaz de evitar el ingreso de escombros hacia el actuador.

De preferencia, la válvula normalmente cerrada en los nuevos actuadores es un diafragma que puede ser roto. Otras modalidades preferidas incluyen un dispositivo de liberación de presión que permite la liberación controlada de la presión del cilindro hidráulico superior.

En otros aspectos, la presente invención proporciona montajes de anclaje que se pretende para su instalación dentro de un conducto existente. Los nuevos montajes de anclaje comprenden un mandril no deformable, un manguito de metal expansible y un abretubos . El manguito de metal expansible es llevado en la superficie exterior del mandril. El abretubos es soportado para el movimiento axial; a través de la superficie exterior del mandril de una primera posición axialmente próxima al manguito a una segunda posición por debajo del manguito. El movimiento del abretubos de la primera posición a la segunda posición expande el manguito en dirección radial hacia afuera en contacto con el conducto existente .

De preferencia, el abretubos de los nuevos montajes de anclaje tiene un diámetro interior sustancialmente igual al diámetro exterior del mandril y un diámetro exterior más grande que el diámetro interior del manguito de metal expansible. De preferencia, el mandril de los nuevos montajes de anclaje es fabricado a partir de aleaciones de metal de alto rendimiento y, de la manera más preferible, a partir de aleaciones de metal de alto rendimiento resistentes a la corrosión.

Los nuevos montajes de anclaje de preferencia tienen una capacidad de carga al menos de 45 359.237 kilogramos (100,000 libras)), de manera más preferible, una capacidad de carga al menos de 113 398.092 kilogramos (250,000 libias), y de la manera más. preferible una capacidad de carga al> menos de 226 796.185 kilogramos (500,000 libras). De esta manera, los nuevos anclajes son capaces de soportar el peso de las tuberías de revestimiento y otras herramientas relativamente pesadas en el fondo de la perforación y componentes del pozo.

Se pretende que los nuevos montajes de anclaje sean utilizados en combinación con una herramienta para la instalación del anclaje en un conducto tubular. El montaje de anclaje y herramienta comprende el montaje de anclaje, un montaje de tendido y un montaje de colocación. El mpntaje de tendido embraga, en forma liberable, con el montaje de anclaje. El montaje de colocación es conectado con el montaje de tendido y embraga con el abretubos y lo mueve de su primera posición a su segunda posición.

Como será más aparente a partir de la siguiente descripción que sigue, una vez que el manguito es expandido, el mandril y el abretubos proporcionan soporte radial al manguito, con lo cual, se mejora la capacidad de carga de los nuevos anclajes. Por el contrario, al mejorar el soporte radial para el manguito, los nuevos anclajes podrían conseguir, si se compara con las tuberías de revestimiento expansibles, capacidades equivalentes de carga con un manguito más corto, de esta manera, se reduce la cantidad de fuerza requerida para colocar los nuevos anclajes. Además, a diferencia de las tuberías de revestimiento expansibles, el mandril de los nuevos montajes de anclaje es sustancialmente no deformable y podría ser elaborado a partir de metales más duros, más fuertes y más resistentes a la corrosión.

Todavía en otros aspectos, la presente invención proporciona los nuevos mecanismos de embrague que podrían ser y de preferencia son utilizados en el mandril de los huevos montajes de anclaje y herramienta y en otros conductos seccionados y ejes utilizados para transmitir el momento de torsión o torque . Estos comprenden las secciones de eje que tienen roscas en los extremos que serán unidos y las superficies exteriores prismáticas adyacentes a sus extremos roscados. Un conector roscado une los extremos roscados de las secciones de eje. El conector tiene estrías axiales un par de collares de embrague es soportado, en , forma deslizante, sobre las superficies exteriores prismáticas de las secciones de eje. Los collares de embrague tienen las superficies interiores prismáticas que embragan con las superficies exteriores prismáticas de las secciones de eje y las estrías axiales que embragan con las estrías axiales en el conector roscado. De preferencia, los nuevos mecanismos de embrague también comprenden los rebajos adyacentes a las superficies prismáticas de acoplamiento que permiten la rotación limitada de los collares de embrague en las secciones de eje prismático para facilitar el embrague y el desembrague de las superficies prismáticas de acoplamiento. De esta manera, como será más aparente a partir de la descripción detallada que sigue, los nuevos mecanismos de embrague proporcionan una trasmisión confiable de grandes cantidades de torque a través de los conductos seccionados y otros ejes de impulsión sin dañar las conexiones roscadas.

Todavía otros aspectos de la presente invención proporcionan los nuevos métodos de instalación y de cementado de una tubería de revestimiento en un pozo, los nuevos desviadores de flujo y los nuevos montajes de tubería de revestimiento. Esta modalidad proporciona un método de instalación y cementado de una tubería de revestimiento en un pozo. El método comprende tender la tubería de revestimiento en el pozo en una cadena de trabajo, anclar la tubería de revestimiento en un entubado existente en el pozo y sellar la tubería de revestimiento en el entubado existente. El sello evita, de manera sustancial, el flujo de fluido directo alrededor de la tubería de revestimiento hacia el entubado existente del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo. Entonces, la tubería de revestimiento es liberada de la cadena de trabajo y la cadena de trabajo es elevada para proporcionar una trayectoria de flujo en el interior de la tubería de revestimiento. El hormigón es inyectado hacia la tubería de revestimiento y se permite que fluya hacia el anillo. El fluido desplazado del anillo por el hormigón es regresado a través de un puerto en la tuber.ía de revestimiento, el puerto es situado en el fondo de la perforación del sello, y por medio de la trayectoria de flujo establecida por la liberación de la tubería de revestimiento y la elevación de la cadena de trabajo. Entonces, la cadena de trabajo es sacada del pozo.

Otras modalidades proporcionan métodos para la instalación y el cementado de una tubería de revestimiento en un pozo en donde un montaje de tubería de revestimiento es tendido en el pozo. El montaje de tubería de revestimiento comprende una tubería de revestimiento tubular y un anclaje conectado con la tubería de revestimiento. El anclaje se encuentra en una posición no montada, en la cual el fluido es capaz de fluir alrededor del montaje de tubería de revestimiento en el anillo entre el montaje de tubería de revestimiento y el pozo. El montaje de tubería de revestimiento además comprende una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje, un desviador de flujo de retorno conectado con la tubería de revestimiento por debajo del anclaje y que tiene un puerto que permite la comunicación fluida del anillo hacia el desviador de flujo, y un conducto tubular que se extiende a través del anclaje, la herramienta de instalación, y el desviador de flujo y hacia la tubería de revestimiento.

La herramienta de instalación es accionada para colocar el anclaje asegurando y sellando la tubería de revestimiento en un entubado existente del pozo y con lo cual, se evita, de manera sustancial, el flujo de fluido directo alrededor del montaje de tubería de revestimiento del anillo hacia el entubado existente. Entonces, la herramienta de instalación es desembragada y elevada fuera del anclaje para proporcionar una trayectoria para el flujo de fluido a través del anclaje y alrededor del conducto y el hormigón es inyectado a través del conducto hacia la tubería de revestimiento y el anillo. Es permitido que el fluido desplazado por el hormigón fluya del anillo hacia el entubado existente por medio del puerto desviador y la trayectoria proporcionada por el desembrague y la elevación de la herramienta de instalación.

Todavía otros aspectos de la invención proporcionan métodos para la instalación de una tubería de revestimiento en un pozo que comprenden tender un montaj e de tubería de revestimiento en el pozo. El montaje de tubería de revestimiento comprende una tubería de revestimiento tubular y un anclaje conectado con la tubería de revestimiento, el anclaje se encuentra en una posición no montada en la cual el fluido es capaz de fluir alrededor del montaje de tubería de revestimiento en el anillo entre el montaje de tubería de revestimiento y el pozo. El montaje de tubería de revestimiento también comprende una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje, un desviador de flujo de retorno conectado con la tubería de revestimiento por debajo del anclaje y que tiene un puerto que permite la comunicación fluida del anillo hacia el desviador de flujo, un conducto tubular que se extiende a través del anclaje, la herramienta de instalación, y el desviador de flujo y hacia la tubería de revestimiento; y un sello de una vía montado entre el conducto tubular y la tubería de revestimiento o el desviador de flujo por encima del puerto desviador de flujo. El sello de una vía permite el flujo de fluido hacia arriba a través del sello de una vía y evita el flujo de fluido hacia abajo a través del sello de una ví .

La herramienta de instalación es accionada para fijar o colocar el anclaje, el anclaje asegura y sella la tubería de revestimiento en un entubado existente del pozo y con lo cual, evita, de manera sustancial, el flujo de fluido directo alrededor del montaje de tubería de revestimiento del anillo hacia el entubado existente. El sello establecido por la colocación del anclaje después es verificado por presión.

Otras modalidades proporcionan un desviador de flujo de retorno adaptado para permitir el flujo de retorno durante el cementado de una tubería de revestimiento para un pozo. El desviador de flujo de retorno comprende un cuerpo cilindrico adaptado para su instalación en un pozo como parte : de la tubería de revestimiento. El cuerpo cilindrico tiene un puerto de fluido en el mismo que es adaptado para permitir que los fluidos desplazados por la operación de cementado fluyan del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo hacia el cuerpo cilindrico. El desviador de flujo de retorno también comprende una cubierta soportada en el cuerpo cilindrico para su movimiento a partir de una ' posición abierta, en la cual está abierto el puerto, a una posición cerrada,, en la cual está cerrado el puerto por la cubierta, una transmisión situada dentro del cuerpo cilindrico y que define un pasaje cilindrico adaptado para acomodar un conducto tubular. El conducto tubular es adaptado para extenderse a través del cuerpo cilindrico y para inyectar hormigón hacia la tubería de revestimiento por debajo del cuerpo y la transmisión es conectada, en forma liberable, con la cubierta y puede operarse para mover la cubierta de la posición abierta a la posición cerrada. Otros aspectos de la invención proporcionan los nuevos montajes de tubería de revestimiento que comprenden estos desviadores de flujo de retorno y además comprenden un anclaje adaptado para asegurar el montaje de tubería de revestimiento en el pozo y que tiene una posición no montada en la cual el fluido es capaz de fluir alrededor del montaje de tubería de revestimiento cuando el montaje de tubería de revestimiento es tendido en un pozo, y una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje y es adaptada para fijar el anclaje en un entubado existente del pozo.

Todavía otras modalidades de la invención proporcionan un montaje de tubería de revestimiento que permite el flujo de retorno durante el cementado del montaje de tubería de revestimiento en un pozo. El montaje de tubería de revestimiento comprende un anclaje adaptado que asegura y sella el montaje de tubería de revestimiento en el pozo. El anclaje comprende un mandril cilindrico no deformable, un manguito de metal expansible que es llevado en la superficie exterior del mandril y un abretubos cilindrico soportado para ¦el movimiento axial a través de la superficie exterior del mandril de una primera posición axialmente próxima al manguito a una segunda posición por debajo del manguito; en donde el movimiento del abretubos expande el manguito en dirección radial hacia afuera y ancla y sella el montaje de tubería de revestimiento en un entubado existente en el pozo. El montaje de tubería de revestimiento además comprende una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje y es adaptada para accionar el abretubos y una herramienta de desviación de flujo. La herramienta de desviación de flujo tiene un cuerpo cilindrico que define un puerto adaptado para permitir que los fluidos desplazados por la operación de cementado fluyan a partir del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo hacia la herramienta, una cubierta montada en el cuerpo, la cubierta puede moverse de una posición abierta, en la cual está abierto el puerto, a una posición cerrada, en la cual está cerrado el puerto, y una transmisión que puede operarse para mover la cubierta de la posición abierta a la posición cerrada.

Estos y otros aspectos de la invención, y las ventajas derivadas de los mismos, son descritos en detalle adicional más adelante.

Breve Descripción de las Figuras La Figura 1A es una vista en perspectiva de una modalidad preferida 1 de los montajes de tubería de revestimiento de . la presente invención, que incluye la modalidad preferida 2 de las nuevas tuberías de revestimiento conectadas con la modalidad preferida 3 de las nuevas herramientas de instalación de anclaje, el montaje de tubería de revestimiento 1 se encuentra en una profundidad en un entubado existente 6 (se muestra en sección transversal) ; La Figura IB es una vista en perspectiva similar a la Figura 1A que muestra la tubería de revestimiento preferida 2 de la presente invención una vez que ha sido colocada en el entubado 6 por medio de la herramienta de instalación de ancla 3 y la herramienta de instalación 3 ha sido recuperada del entubado 6 ; La Figura 2A es una vista alargada en corte de un cuarto que corresponde, de manera general, con la sección A del montaje de tubería de revestimiento 1 que se muestra en la Figura 1A mostrando los detalles de una modalidad preferida 13 de los montajes de colocación de las presentes invenciones que muestra la herramienta de colocación 13 en su posición de inicio de tendido; La Figura 2B es una vista en corte de un cuarto similar a la Figura 2A que muestra la herramienta de colocación 13 en su posición colocada; La Figura 3A es una vista alargada en corte de un cuarto que corresponde, de manera general, con la sección B del montaje de tubería de revestimiento 1 que se muestra en la Figura 1A que muestra los detalles adicionales de la herramienta de colocación 13 y las porciones de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición de inicio de tendido; La Figura 3B es una vista similar a la Figura 3A que muestra la herramienta de colocación 13 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición colocada; La Figura 4A es una vista alargada en corte de un cuarto que corresponde, de manera general, con la sección C del montaje de tubería de revestimiento 1 que se muestra en la Figura 1A mostrando los detalles adicionales de la herramienta de colocación 13 y las porciones de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición de inicio de tendido; La Figura 4B es una vista similar a la Figura 4A que muestra la herramienta de colocación 13 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición colocada; La Figura 5A es una vista alargada en corte de un cuarto que corresponde, de manera general, con la sección D del montaje de tubería de revestimiento 1 que se muestra en la Figura 1A que muestra los detalles adicionales de la herramienta de colocación 13 y las porciones de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición de inicio de tendido; La Figura 5B es una vista similar a la Figura 5A que muestra la herramienta de colocación 13 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición colocada; La Figura 6A es una vista alargada en corte de un cuarto que corresponde, de manera general, con la sección E del montaje de tubería de revestimiento l que se muestra en la Figura 1A mostrando los detalles de una modalidad preferida de los montajes de tendido de la presente invención que muestra la herramienta de tendido 12 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición de inicio de tendido; La Figura 6B es una vista similar a la Figura 6A que muestr.a la herramienta de tendido 12 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición colocada; La Figura 6C es una vista similar a las Figuras 6A y 6B que muestra la herramienta de tendido 12 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en su posición de liberación; La Figura 7A es una vista alargada en corte de un cuarto que corresponde, de manera general, con la sección F del montaje de tubería de revestimiento 1 que se muestra en la Figura 1A que muestra los detalles adicionales de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 y la herramienta de tendido 12 en su posición de inicio de tendido; La Figura 7B es una vista similar a la Figura 7A que muestra la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 y la herramienta de tendido 12 en su posición colocada; La Figura 7C es una vista similar a las Figuras 7A y 7B que muestra la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 y la herramienta de tendido 12 en su posición de liberación; La Figura 7D es una vista similar a las Figuras 7A- 7C que muestra la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 y la herramienta de tendido 12 en una posición parcialmente separada; La Figura 8A es una vista parcial en corte , de un cuarto de un mandril de herramienta 30 de la herramienta de instalación 3 que se muestra en la Figura 1A (esta porción se localiza, de manera general, en la sección A de la Figura 1A) mostrando los detalles de una modalidad preferida 32 de los nuevos mecanismos de embrague de la presente invención; La Figura 8B es una vista similar a la Figura 7A que muestra el montaje conector 32 en una posición desacoplada; La Figura 9A es una vista en corte transversal tomada a lo largo de la línea 9A-9A de la Figura 8A del montaje conector 32; La Figura 9B es una vista similar a la Figura 8A tomada a lo largo de la línea 9B-9B de la Figura 8B que muestra el montaje conector 32 en una posición desacoplada.

La Figura 10A es una vista alargada en corte de un cuarto de una modalidad preferida 10 de los desviadores de flujo de retorno de la presente invención que se incorpora en el montaje preferido de tubería de revestimiento 1 que se muestra en la Figura 1A mostrando los puertos 83 y otros detalles del desviador de flujo 10 en su posición de inicio de tendido; La Figura 10B es una vista similar a la Figura 10A que muestra el desviador de flujo 10 en donde los puertos 83 han sido cerrados; La Figura 11A es una vista en corte de un cuarto de una segunda modalidad preferida 110 de los desviadores de flujo de retorno de la presente invención mostrando los puertos 183 y otros detalles del desviador de flujo 110 en su posición de inicio de tendido; La Figura 11B es una vista similar a la Figura HA que muestra el desviador de flujo 110 en donde los puertos 183 han sido cerrados ; La Figura 12A es una vista en corte de un cuarto de una tercera modalidad preferida 210 de los desviadores de flujo de retorno de la presente invención mostrando los puertos 283 y otros detalles del desviador de flujo 210 en su posición de inicio de tendido; La Figura 12B es una vista similar a la Figura 12A que muestra el desviador de flujo 210 en donde los puertos 283 han sido cerrados ; La Figura 13A es una vista en corte de un cuarto de una cuarta modalidad preferida 310 de los desviadores de flujo de retorno de la presente invención mostrando los puertos 383 y otros detalles del desviador de flujo 310 en su posición de inicio de tendido; La Figura 13B es una vista similar a la Figura 13A que muestra el desviador de flujo 310 en donde los puertos 383 han sido cerrados; La Figura 14A es una vista en corte de un cuarto de una quinta modalidad preferida 410 de los desviadores de flujo de retorno de la presente invención mostrando los puertos 483 y otros detalles del desviador de flujo 410' en su posición de inicio de tendido; y · La Figura 14B es una vista similar a la Figura 14A que muestra el desviador de flujo 410 en donde los puertos 483 han sido cerrados.

Aquellas personas expertas en la técnica apreciarán que las separaciones o rompimientos de línea a lo largo de la longitud vertical de la herramienta podrían eliminar los componentes estructurales bien conocidos o los miembros de interconexión, y en consecuencia, la longitud actual de los componentes estructurales no es representada.

Descripción de las Modalidades Ilustrativas Los montajes de tubería de revestimiento de la presente invención podrían ser utilizados para : instalar nuevas tuberías de revestimiento dentro de un ; conducto existente. Estos comprenden, de manera general, los tubulares de tubería de revestimiento, un anclaje conectado con los tubulares de tubería de revestimiento, una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje y un desviador de flujo de retorno. Otras modalidades comprenden un conducto tubular que se extiende a través del anclaje, la herramienta de instalación y el desviador de flujo, los nuevos anclajes y los nuevos desviadores de flujo de retorno.

Los nuevos métodos de instalación y cementado de tuberías de revestimiento en un pozo comprenden, de manera general, el tendido de una tubería de revestimiento en el pozo en una cadena de trabajo. La tubería de revestimiento es anclada y sellada en un entubado existente en el pozo. Entonces, la tubería de revestimiento es liberada, y la cadena de trabajo es elevada para proporcionar una trayectoria de flujo en el interior de la tubería de revestimiento. El hormigón es inyectado hacia la tubería de revestimiento y se permite que fluya hacia el anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo. Debido a que la tubería de. revestimiento ha sido sellada en el entubado existente, es sustancialmente evitado que el fluido desplazado del anillo por el hormigón fluya alrededor de la tubería de revestimiento hacia el entubado existente. De esta manera, se permite que los fluidos de retorno fluyan a través de un puerto en la tubería de revestimiento y la trayectoria de fluido que fue proporcionada por la liberación de la t!uberia de revestimiento y la elevación de la cadena de trabajo. Una vez que la cantidad deseada de hormigón ha sido inyectada en el anillo, la cadena de trabajo es sacada del pozo.

Otros nuevos métodos de instalación y cementado de tuberías de revestimiento comprenden, de manera general, el tendido de un montaje de tubería de revestimiento dentro de un pozo. El montaje de tubería de revestimiento comprende los tubulares de tubería de revestimiento y un anclaje. El anclaje se encuentra en una posición no montada en la ? 3? el fluido es capaz de fluir alrededor del montaje de tubería de revestimiento. El montaje de tubería de revestimiento también comprende una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje y un desviador de flujo de retorno conectado con la tubería de revestimiento por debajo del anclaje. El desviador de flujo de retorno tiene un puerto que permite la comunicación fluida del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo hacia el interior del desviador. El montaje de tubería de revestimiento además comprende un conducto tubular que se extiende a través del anclaje, la herramienta de instalación y el desviador de flujo hacia la tubería de revestimiento.

Una vez que el montaje de tubería de revestimiento es tendido en el pozo, la herramienta de instalación es accionada para colocar el anclaje, lo cual a su vez asegura y sella la tubería de revestimiento en un entubado existente del pozo. Una vez que el anclaje es colocado y es establecido el sello, se evita, de manera sustancial, que el fluido fluya directamente alrededor del montaje de tubería de revestimiento del anillo por debajo del anclaje hacia el entubado existente por encima del. anclaje. Entonces, la herramienta de instalación es desembragada y elevada fuera del anclaje para proporcionar una trayectoria para el flujo de fluido a través del anclaje y alrededor del conducto. Una vez que la herramienta de instalación es desembragada, el hormigón es inyectado a través del conducto hacia la tubería de revestimiento y el anillo. Entonces, el fluido del pozo desplazado por el hormigón es capaz de fluir del anillo hacia el entubado existente por medio del puerto desviador y la trayectoria proporcionada por el desembrague y la elevación de la herramienta de instalación.

Se pretende que los anclajes de la presente invención sean para su instalación dentro de un conducto existente. Estos comprenden un mandril no deformable, un manguito de metal expansible y un abretubos. El manguito de metal expansible es llevado en la superficie exterior del mandril. El abretubos es soportado para el movimiento axial a través de la superficie exterior del mandril de una primera posición axialmente próxima al manguito a una segunda posición por debajo del manguito. El movimiento del abretubos de la primera posición a la segunda posición expande el manguito en dirección radial hacia afuera en contacto con el conducto existente .

Se pretende que los nuevos anclajes sean utilizados en combinación con una herramienta para la instalación del anclaje en un conducto tubular. La herramienta de instalación comprende un montaje de tendido y un montaje de colocación. El montaje de tendido embraga, en forma liberable, con el anclaje. El montaje de colocación es conectado con el montaje de tendido y embraga con el abretubos y lo mueve de su primera posición a su segunda posición.

El montaje de anclaje y herramienta de instalación, que son referidos, de manera colectiva, como la herramienta de barra de suspensión de tubería de revestimiento, es utilizado, por ejemplo, en pozos de perforación de petróleo y gas y para la instalación de las tuberías de revestimiento y otros componentes del pozo. Este es conectado con una cadena de trabajo, de preferencia, como parte de un montaje de tubería de revestimiento, que puede ser elevado, bajado y girado según se desee a partir de la superficie del pozo. Una tubería de revestimiento u otro componente del pozo podrían ser acoplados con la herramienta de barra de suspensión de tubería de revestimiento. Si una tubería de revestimiento es acoplada, la tubería de revestimiento incluye de preferencia, un puerto que permite que los fluidos de retorno de las operaciones de cementado entren en la tubería de revestimiento. De la manera más preferible, el montaje de tubería de revestimiento comprende un nuevo desviador de flujo de retorno.

Entonces, el montaje de tubería de revestimiento es bajado en el pozo a través de un conducto existente para posicionar el anclaje en la profundidad deseada. Una vez que el anclaje se encuentra en posición, el abretubos es movido en dirección axial a través de la superficie exterior del mandril por un montaje de colocación. De manera más particular, el abretubos es movido de una posición próxima al manguito de metal expansible a una posición por debajo del manguito, con lo cual, se expande el manguito en dirección radial hacia afuera en contacto con el conducto existente. Una vez que el manguito de metal ha sido expandido, la herramienta es manipulada para liberar el montaje de téndido del montaje de anclaje. De preferencia, como se describe más adelante, el anclaje es colocado y liberado antes que la tubería de revestimiento sea cementada en el pozo. En cualquier caso, los montajes de instalación y colocación son finalmente recuperados del conducto para completar la instalación de la tubería de revestimiento u otro componente del pozo.

Por ejemplo, la Figura 1A muestra el montaje preferido de tubería de revestimiento 1 de la presente invención. El montaje de tubería de revestimiento 1 incluye una modalidad preferida 11 de las nuevas barras de suspensión de tubería de revestimiento el cual es conectado con una herramienta de instalación 3. La herramienta 3 es conectada en su extremo superior con una cadena de trabajo 5 ensamblada a partir de múltiples longitudes de secciones tubulares roscadas juntas a través de los conectores . La columna de trabajo 5 podría ser elevada, bajada y girada según sea necesario para transportar el montaje de tubería de revestimiento 1 a través de un entubado existente 6 cementado en una perforación a través de la tierra 7. La columna de trabajo 5 también es utilizada para bombear fluido hacia el montaje de tubería de revestimiento 1 y para su manipulación según se requiera para la colocación de la barra de suspensión 11.

El montaje preferido de tubería de revestimiento 1 también incluye una tubería de revestimiento 2 la cual es acoplada con el extremo inferior de la barra de suspensión 11. La tubería de revestimiento 2 es principalmente ensamblada a partir de múltiples longitudes de secciones tubulares, tales como la tubería de revestimiento tubular 8, las cuales son roscadas juntas a través de los conectorés . En forma típica, el montaje de tubería de revestimiento 1, como es instalado en un pozo, también tendrá varias otras herramientas y componentes que podrían ser necesarios para realizar varias operaciones en el pozo, tanto antes como después de la colocación de la barra de suspensión 11.

Por ejemplo, la tubería de revestimiento 2 será conectada en el lugar y, por lo tanto, el montaje de tubería de revestimiento 1 incorpora varias herramientas y componentes utilizados para realizar las operaciones de cementado, tales como una modalidad preferida 10 de los desviadores de flujo de retorno de la presente invención, el obturador de cierre de hormigón 14, la unión deslizante 15 y un tapón limpiador de tubería de revestimiento (no se muestra). La operación de la herramienta de instalación 3, como se discute en detalle más adelante, es conseguida en parte incrementando la presión hidráulica dentro de la herramienta 3. De esta manera, el montaje de tubería de revestimiento 1 también incorpora, de preferencia, un mecanismo que permite que la presión sea acumulada en la columna de trabajo 5, tal como un asiento de bola (no se muestra) sobre el cual podría ser caída una bola. De manera importante, el montaje de tubería de revestimiento 1 también podría incluir una broca de perforación (no se muestra) de modo que la perforación podría ser perforada y extendida a medida que el montaje de tubería de revestimiento 1 es bajado a través del entubado existente 6.

Será entendido que las referencias a un montaje de tubería de revestimiento incluyen la totalidad de la colección de herramientas y tubulares que son instalados o tendidos en el pozo en una cadena de trabajo y que son manipulados para instalar una tubería de revestimiento. En este contexto, las referencias a la tubería de revestimiento 2 o a una tubería de revestimiento se refieren, de manera general, a los tubulares de tubería de revestimiento, tales como los tubulares 8, que constituyen la porción principal de su longitud y podrían incluir, como el contexto lo imponga, otros componentes no referidos. Por otro lado, será apreciado que cuando es instalada una tubería de revestimiento, muchos aunque no todos de las herramientas y componentes que fueron utilizados para instalar la tubería de revestimiento son extraídos o perforados fuera del pozo. Por ejemplo, la herramienta de instalación 3 será completamente sacada del pozo en algún punto una vez que ha sido colocado el anclaje 11. Sin embargo, otras herramientas o partes de las mismas, tales como la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, permanecen en el pozo y forman parte del conducto que constituye y es referida en este sentido como la tubería de revestimiento. De esta manera, las referencias a la tubería de revestimiento 2 o a la tubería de revestimiento instalada incluyen, de manera general, no sólo los tubulares de tubería de revestimiento, sino también aquellas herramientas o componentes de un montaje de tubería de revestimiento que permanece en el pozo después de la terminación de las operaciones descritas en la presente y constituyen partes de la totalidad del conducto de la tuberia de revestimiento. Mientras alguna imprecisión es inevitable, se cree que los trabajadores de experiencia ordinaria en la técnica entenderán con rapidez estas referencias en el contexto en el que son utilizadas.

Montaje de la Barra de Suspensión La barra de .suspensión 11 incluye un mandril de barra de suspensión 20, un abretubos 21 y un manguito de metal 22. La tubería de revestimiento 2 es acoplada con el extremo inferior de la barra de suspensión 11, de manera más específica, con el mandril de barra de suspensión 20.

Sin embargo, será apreciado que mientras su diseño y operación son descritos con referencia al montaje de tubería de revestimiento 1, los anclajes y las herramientas de instalación de la presente invención no son limitados en su aplicación a ninguno de los montajes específicos de tubería de revestimiento o de la tubería de revestimiento. Los nuevos anclajes podrían ser utilizados para instalar una variedad de tuberías de revestimiento, y en general, podrían ser utilizados para instalar cualquier otra herramienta o componente en el fondo de la perforación que requiera el anclaje dentro de un conducto, tales como cuñas de desviación, obturadores, tapones de unión, tapones de cemento, tapones de fracturación, tubería ranurada, y receptáculos pulidos de agujero (PBRs) . En forma similar, mientras el montaje preferido de tubería de revestimiento 1 es ejemplificado mostrando una tubería de revestimiento suspendida en tensión a partir de la barra de suspensión 11, los nuevos anclajes también podrían ser utilizados para soportar las tuberías de revestimiento u otros componentes del pozo que se extiende por encima del anclaje, o para asegurar estos componentes en resistencia a las fuerzas de torsión.

Además, como se utiliza en la industria, es generalmente considerado que el término "entubado" es un conducto tubular que reviste un pozo y que se extiende desde la superficie del pozo. Del mismo modo, es generalmente considerado que el término "tubería de revestimiento" es un conducto tubular que no se extiende desde la superficie del pozo, y en su lugar es soportado dentro de un : entubado existente u otra tubería de revestimiento. Sin embargo, en el contexto de la presente invención debe entendersé que el término "entubado" se refiere a cualquier conducto existente en el pozo dentro del cual será instalado el montaje de anclaje, si éste se extiende o no hasta la superficie, y el término "tubería de revestimiento" se refiere a un conducto que tiene un diámetro externo menor que el diámetro interno del entubado dentro del cual es instalado el anclaje.

Incluso de manera más amplia, será apreciado que las nuevas herramientas serán ejemplificadas en el contexto de los entubados y las tuberías de revestimiento utilizadas en la perforación de pozos de petróleo y gas. Sin embargo, la invención no es limitada en su aplicación. Las nuevas herramientas y anclajes podrían ser utilizados, de manera ventajosa, en otros conductos en donde es necesario instalar un anclaje mediante el trabajo de una herramienta a través de un conducto existente para instalar otras herramientas o conductos más pequeños.

También será apreciado que las figuras y la descripción se refieren al montaje de tubería de revestimiento 1 que está siendo verticalmente orientado. Sin embargo, los pozos modernos a menudo no son perforados en dirección vertical, y en su lugar, podrían extenderse en dirección horizontal a través de la tierra. Los nuevos montajes de herramientas, anclajes y tubería de revestimiento también podrían ser utilizados en pozos horizontales. Dé esta manera, las referencias superior, inferior, hacia arriba, hacia abajo, por encima, por debajo, más arriba, más abajo, y similares deben entenderse como términos relativos en este contexto .

En la Figura 1A, el montaje de tubería de revestimiento 1 es mostrado en su posición de "inicio de tendido". Es decir, ha sido bajada hacia el entubado existente 6 hasta la profundidad en la cual será instalada la barra de suspensión 11. La barra de suspensión 11 todavía no ha sido "colocada" en el entubado 6, es decir, nó ha sido instalada. La Figura IB muestra la tubería de revestimiento 2 una vez que ha sido instalada, es decir, una vez que la barra de suspensión 11 ha sido colocada en el entubado 6 y la herramienta de tendido 12 (no se muestra) y la herramienta de colocación 13 han sido recuperadas del pozo. Será observado mediante la comparación de las dos figuras que el mandril - de barra de suspensión 20 ha permanecido sustancialmente ? en la misma posición con relación al entubado 6, que el abretubos 21 ha viajado hacia abajo aproximadamente la longitud del manguito 22 y que el manguito 22 ha sido expandido en dirección radial hacia afuera en contacto con el entubado 6.

Los detalles adicionales con respecto a la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 podrían observarse en las Figuras 7, que muestra la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 y varios componentes de la herramienta de tendido 12. La Figura 7A muestra la barra de suspensión 11 en su posición de "inicio de tendido" , la Figura 7B muestra la barra de suspensión 11 una vez que ha sido "colocada" , la Figura 7C muestra la barra de suspensión 11 una vez que ha sido "liberada" de la herramienta de tendido 12 y la Figura 7D muestra la barra de suspensión 11 una vez que la herramienta de tendido 12 ha sido parcialmente retirada de la barra de suspensión 11.

Como podría observarse a partir de la misma, el mandril de barra de suspensión 20 es un cuerpo generalmente cilindrico que proporciona un conducto. Este proporciona una conexión en su extremo inferior, por ejemplo, con una cadena de tubería de revestimiento (tal como la tubería de revestimiento 2 mostrada en las Figuras 1) a través de los conectores roscados u otros conectores convencionales. Sin embargo, otras tuberías de revestimiento, tales como una tubería de revestimiento de parche, y otros tipos de componentes o herramientas del pozo, tal como un desviador, podrían ser conectadas con el mandril 20, ya sea directa o indirectamente. De esta manera, mientras se describe la presente como parte de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, también podría observarse como el componente más superior de la tubería de revestimiento u otro componente del pozo que está siendo instalado. Como será descrito en detalle adicional más adelante, el mandril 20 también es embragado, en forma liberable, con la herramienta de tendido 12.

Como podría observarse a partir de la Figura 7A, en la posición de inicio de tendido, la porción superior del mandril 20 proporciona una superficie exterior en la cual son llevados ambos del abretubos 21 y del manguito de metal expansible 22. El abretubos 21 y el manguito de metal i expansible 22, del mismo modo que el mandril 20, también son cuerpos generalmente cilindricos.

El abretubos 21 es soportado para su movimiento axial a través de la superficie exterior del mandril 20. En la posición de inicio de tendido, éste se encuentra próximo al manguito de metal expansible 22, es decir, es removido en una dirección generalmente axial del manguito 22 y no se ha movido hacia una posición para expandir el manguito 22 en contacto con un entubado existente. En teoría este podría estar separado alguna distancia de los mismos, aunque de preferencia, como se muestra en la Figura 7A, el abretubos 21 apoya el manguito de metal 22. El manguito 22 también es llevado en la superficie exterior del mandril 20. De preferencia, el manguito 22 es restringido de moverse hacia arriba en el mandril 20 por medio del abretubos 21 como es mostrado y es restringido de moverse hacia abajo por medio de su embrague con el saliente anular 23 en el mandril 20. Sin embargo, podría ser restringido por otros topes, pasadores, cuñas, tornillos de regulación y similares como son conocidos en la técnica.

Comparando la Figura 7A y la Figura 7B, podría observarse que la barra de suspensión 11 es colocada accionando el abretubos 21 como será descrito en mayor detalle más adelante. Cuando es accionado, el abretubos 21 se mueve a través de la superficie exterior del mandril; 20 de su posición de inicio de tendido, en donde se encuentra próximo al manguito 22, a su posición colocada, en donde se encuentra por debajo del manguito 22. Este movimiento hacia abajo del abretubos 21 provoca que el manguito de metal 22 se expanda en dirección radial en contacto con un entubado existente, tal como el entubado 6 mostrado en las Figuras 1 y la Figura 7D.

De preferencia, es facilitado el movimiento del abretubos 21 por debajo del manguito 22 por la conicidad del extremo inferior del abretubos 21 y el extremo superior del manguito 22, como es observado en la Figura 7A. De preferencia, las superficies de orientación del mandril 20, el abretubos 21, y el manguito 22 también son pulidas lisas y/o son proporcionadas con varias estructuras que facilitan el movimiento del abretubos 21 y que proporcionan sellos entre los mismos. Por ejemplo, la superficie exterior del mandril 20 y la superficie interior del manguito 22 son proporcionadas con protuberancias anulares en las áreas derrotadas por el número de referencia 24. Estas protuberancias no sólo reducen la fricción entre las superficies de orientación a medida que está siendo movido el abretubos 21, sino cuando el abretubos 21 se ha movido en el lugar por debajo del manguito 22, aunque sea comprimido y/o deformado de manera sustancial, estos también proporcionan sellos de metal-con-metal entre el mandril 20, el abretubos 21 y el manguito 22. Sin embargo, será entendido que las protuberancias anulares podrían ser proporcionadas en su lugar en las superficies interior y exterior del !abretubos 21, o en una superficie del abretubos 21 en lugar de protuberancias en cualquiera del mandril 20 o el manguito 22. Los revestimientos también podrían ser aplicados en las superficies de orientación para reducir la cantidad de fricción que resiste el movimiento del abretubos 21 o para mejorar la formación de sellos entre las superficies de orientación.

De preferencia, la superficie exterior del abretubos 21, o de manera más precisa, la porción de la superficie exterior del abretubos 21 que se moverá por debajo del manguito 22, es pulida lisa para reducir la fricción entre los mismos. Del mismo modo, la superficie interior del abretubos 21 de preferencia es lisa y pulida para reducir la fricción con el mandril 20. Además, una vez que la barra de suspensión 11 es instalada en un entubado existente, la porción superior del abretubos 21 es capaz de proporcionar un receptáculo pulido de agujero en el cual podrían ser instalados otros componentes del pozo.

De preferencia, los nuevos montajes de anclaje también incluyen un mecanismo de trinquete que embraga con el mandril y el abretubos y resisten la inversión del movimiento del abretubos, es decir,- el movimiento del abretubos de regreso hacia su primera posición, en la cual se encuentra axialmente próximo al manguito, y fuera de su segunda posición, en donde se encuentra por debajo del manguito. La barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 es proporcionada, por ejemplo, con un anillo de trinquete 26 mutado entre el mandril 20 y el abretubos 21. El anillo de trinquete 26 tiene los trinquetes que normalmente embragan con los correspondientes retenes en los rebajos anulares, de manera respectiva, en la superficie exterior del mandril 20 y la superficie interior del abretubos 21. El anillo de trinquete 26 es un anillo dividido, que le permite comprimirse en forma circunferencial, presionando los trinquetes y permitiendo que pasen por debajo de los retenes en el abretubos 21 a medida que el abretubos 21 viaja hacia abajo durante la expansión del manguito 22. Los trinquetes en el anillo 26 son forzados en embrague con los retenes, sin embargo, si existiera algún viaje hacia arriba del abretubos 21. De esta manera, una vez colocado, el movimiento relativo entre el mandril 20, el abretubos 21 y el manguito 22 es resistido por el anillo de trinquete 26 en una mano y el saliente de mandril 23 en la otra.

Será apreciado a partir del anterior que en los nuevos montajes de ancla, o al menos en el área de viaje por el abretubos, que el diámetro exterior efectivo del mandril y el diámetro interior efectivo del abretubos ; son sustancialmente iguales, mientras que el diámetro exterior efectivo del abretubos es más grande que el diámetro interior efectivo del manguito. De esta manera, por ejemplo y como podría observarse en la Figura 7B, el abretubos 21 actúa para expandir, en dirección radial, el manguito 22 y, una vez que el manguito 22 es expandido, el mandril 20 y el abretubos 21 se apoyan en forma concéntrica y proporcionan soporte radial al manguito 22, con lo cual, se mejora la capacidad de carga de la barra de suspensión 11. Por el contrario, al mejorar el soporte radial para el manguito 22, la barra de suspensión 11 podría conseguir capacidades equivalentes de carga con un manguito más corto 22, de esta manera, se reduce la cantidad de la fuerza requerida para colocar la barra de suspensión 11.

El término diámetro efectivo será entendido que se hace referencia al perfil de la parte como se observa en dirección axial a lo largo de la trayectoria de viaje por medio del abretubos 21. En otras palabras, el diámetro efectivo toma en cuenta cualquiera de las estructuras salientes, tales como las protuberancias anulares que podrían sobresalir de la superficie nominal de una parte. En forma similar, cuando las proyecciones tales cómo ¦ las protuberancias anulares son proporcionadas en el mandril 20 o el abretubos 21, el diámetro exterior del mandril 20 será ligeramente más grande que el diámetro interior del abretubos 21 de modo que podría ser creado un sello entre los mismos. Se pretende que el término "sustancialmente igual" incluya estas variaciones, y otras tolerancias normales en las herramientas de este tipo.

Además, debido a que el mandril de barra de suspensión 20 es en un sentido el componente más superior de la tubería de revestimiento 2 que será instalado, será apreciado que su diámetro interior, de preferencia, es al menos tan grande como el diámetro interior de la tubería de revestimiento 2 que será instalada. De esta manera, será evitada cualquier restricción adicional del conducto qué está siendo instalado en el pozo. De manera más preferible, sin embargo, éste es sustancialmente igual al diámetro interior de la tubería de revestimiento 2 de modo que el mandril 20 podría ser elaborado tan grueso como sea posible.

También será apreciado que el mandril de los nuevos montajes de anclaje es sustancialmente no deformáble, es decir, resiste la deformación significante cuando el abretubos es movido a través de su superficie exterior para expandir el manguito de metal. De esta manera, es facilitada la expansión del manguito y el mandril es capaz de proporcionar un soporte radial significante para el manguito expandido. Se espera que alguna compresión podría ser tolerable, en el orden de un porcentaje o, de modo que la compresión generalmente sea mantenida en un mínimo a un máximo de la cantidad de soporte radial proporcionado. De esta manera, el mandril de los nuevos anclajes de preferencia es fabricado a partir de aleaciones de metal ferrosas y no ferrosas relativamente duras y, de la manera más preferible, a partir de aleaciones de metal que son resistentes a la corrosión. Las aleaciones ferrosas adecuadas incluyen acero de níquel-cromo-molibdeno y otro acero de alta resistencia. Las aleaciones no ferrosas incluyen súperaleaciones de níquel, hierro, o cobalto, tales como aleaciones de Inconel, Hastelloy, Waspaloy, Rene, y Monel. Las súperaleaciones son resistentes a la corrosión, es decir, son más resistentes a las condiciones químicas, térmicas, ante presión y .otras condiciones corrosivas que son comúnmente encontradas en pozos de petróleo y gas. De esta manera, las súperaleaciones u otras aleaciones resistentes a la corrosión podrían ser preferibles cuando la corrosión del anclaje es un problema potencial .

De preferencia, el abretubos de los nuevos ; anclaj es también es fabricado a partir de estos materiales. Mediante la utilización de estas aleaciones de alta resistencia, no sólo es facilitada la expansión del manguito, sino que el mandril y el abretubos también son capaces de proporcionar un soporte radial significante al manguito expandido y el abretubos también podría ser elaborado más resistente a la corrosión.

Por otro lado, el manguito de los nuevos montajes de anclaje de preferencia es. fabricado a partir de un metal dúctil, tal como aleaciones de metal ferroso y no ferroso dúctil. Las aleaciones tienen que ser suficientemente dúctiles para permitir la expansión del manguito sin crear grietas o fisuras en el mismo. Los ejemplos de estas aleaciones incluyen el aluminio, latón, bronce, acero inoxidable y acero al carbón dúctil. De preferencia, el metal tiene un factor de alargamiento aproximadamente de 3 a 4 veces la expansión anticipada del manguito. Por ejemplo, si es requerido que el manguito se expanda en el orden del 3%, éste será fabricado de un metal que tiene un factor de alargamiento aproximadamente del 9 al 12%. Por lo tanto, en general, el material utilizado para fabricar el manguito debe tener un factor de alargamiento al menos del 10%, de preferencia, aproximadamente del 10 al 20%. Sin embargo, al mismo tiempo, el manguito no debe ser fabricado a partir de material que sea tan dúctil que no pueda retener su agarre o sujeción en un entubado existente.

También será apreciado que la elección de los materiales para el mandril, el abretubos y el manguito debe ser coordinada para proporcionar la deformación mínima del mandril, mientras permite que el abretubos expanda el manguito sin crear grietas o fisuras en el mismo. Puesto que son utilizados materiales de resistencia más alta en el mandril y el abretubos, es posible utilizar, en forma progresiva, materiales menos dúctiles en el manguito. Los materiales menos dúctiles podrían proporcionar al manguito una capacidad más grande de sujeción, aunque obviamente requerirán fuerzas más grandes de expansión.

De manera significativa, sin embargo, utilizando un sello de metal dúctil y expansible, y un mandril no deformable, es posible proporcionar un sello confiable y fuerte con un entubado existente, mientras se evitan las complejidades de otras barras mecánicas de suspensión y las desventajas significativas de las tuberías de revestimiento expansibles. De manera más específica, las nuevas barras de suspensión no tienen un área debilitada tal como existe en la unión o empalme de las porciones expandidas y no expandidas de las tuberías de revestimiento expansibles. De esta manera, con otros factores que son iguales, las nuevas barras de suspensión son capaces de conseguir clasificaciones más altas de carga.

En adición, las tuberías de revestimiento expansibles deben ser elaboradas relativamente gruesas en parte para compensar el área debilitada creada entre las porciones expandidas y no expandidas. Sin embargo, los manguitos expansibles de las nuevas barras de suspensión son mucho más delgados. De esta manera, con otros factores que son iguales, los manguitos expansibles podrían ser expandidos con mayor facilidad, lo cual a su vez reduce la cantidad de la fuerza que tiene que ser generada por el montaje de colocación.

Las aleaciones dúctiles, a partir de las cuales podrían elaborarse ambos de las tuberías convencionales de revestimiento expansibles y los manguitos expansibles de las nuevas barras de suspensión, una vez expandidas, pueden relajarse y provocar una reducción en la fuerza radial aplicada al entubado existente. Las herramientas convencionales han proporcionado soporte a las porciones expandidas de tubería de revestimiento dejando el abiretubos u otro miembro de expansión en el pozo. Sin embargo, el mandril no deformable de las nuevas barras de suspensión de tubería de revestimiento tiene sustancialmente el mismo diámetro exterior que el diámetro interno del abretubos . De esta manera, ambos del mandril y el abretubos son capaces de proporcionar soporte radial al manguito expandido. Gon otros factores que son iguales, este incremento en el soporte radial reduce la "relajación" del manguito expandido relativamente dúctil y, a su vez, tiende a incrementar la capacidad de carga del anclaje. Al mismo tiempo, el mandril es proporcionado con mucha facilidad con un diámetro interno al menos tan grande como la tubería de revestimiento que será instalada, de esta manera, se evita cualquier restricción adicional del conducto que es proporcionada a través del pozo .

Las barras expansibles de suspensión de tubería de revestimiento, debido a que necesariamente son fabricadas a partir de las aleaciones dúctiles que en general son menos resistentes a la corrosión, son más susceptibles a la corrosión y no podrían ser utilizadas, o tiene que ser utilizadas con la expectativa de una vida de servicio más corta en entornos corrosivos. Sin embargo, el mandril de las nuevas barras de suspensión podría ser elaborado de aleaciones de alta resistencia que son mucho más resistentes a la corrosión. El manguito expansible de las nuevas barras de suspensión es fabricado a partir de aleaciones menos dúctiles resistentes a la corrosión, aunque será apreciado que si se compara con una tubería de revestimiento, sólo un área superficial relativamente pequeña del manguito será expuesta a los fluidos corrosivos . La longitud del sello formada por el manguito también es mucho más grande que el espesor de una tubería de revestimiento, expandida o de otro modo. De esta manera, podría esperarse que las nuevas barras de suspensión tengan vidas más largas de servicio en entornos corrosivos .

De preferencia, el manguito expansible de los huevos montajes de anclaje también es proporcionado con varios elementos de sellado y sujeción que mejoran el sello entre el manguito expandido y un entubado existente y que incrementan la capacidad de carga de las nuevas barras de suspensión. Por ejemplo, como podría observarse en las Figuras 7, el manguito 22 es proporcionado con los sellos anulares 27. y las correderas separadas, radial y axialmente 28 proporcionadas en la superficie exterior del mismo. Los sellos anulares podrían ser fabricados a partir de una variedad de materiales convencionales, tales como elastómeros enrollados o desenrollados térmicamente curados y tejidos impregnados de grafito. Las correderas podrían ser proporcionadas a través de procesos convencionales, tales como a través del maquinado de correderas en el manguito, o mediante la soldadura de acero de tungsteno-carburo aplastado u otras partículas de metal en la superficie del manguito con un revestimiento delgado de soldadura basada en alto níquel u otras soldaduras convencionales. Cuando son utilizados estos sellos y correderas, de preferencia, el manguito también es proporcionado con una protección de medida para minimizar el contacto entre esos elementos y la pared del entubado a medida que el montaje de anclaje es tendido en el pozo.

Como será apreciado por aquellas personas expertas en la técnica, las dimensiones precisas del manguito expansible podrían ser variadas de modo que, con otros factores que son iguales, proporcionen una más grande o menor capacidad de carga y permitan fuerzas más grandes o más pequeñas expansión. En forma necesaria, el diámetro' externo del manguito será principalmente determinado por el diámetro interior del entubado dentro del cual será instalado el anclaje y el grado deseado de expansión. El espesor del manguito será coordinado con las propiedades de tensión y dúctil del material utilizado en el manguito de modo que proporcione el equilibrio deseado de la capacidad de carga y el grado de expansión. En general, con un manguito más grande, será más grande la capacidad de carga. De esta manera, el manguito en forma típica tendrá una longitud al menos igual a su diámetro, y de preferencia, una longitud al menos del 150% del diámetro, de modo que proporcione un área superficial suficiente que suministre las capacidades de i carga a las tuberías de revestimiento de soporte relativamente pesadas y otras herramientas en el fondo de la perforación y componentes del pozo. De esta manera, los nuevos montajes de anclaje podrían ser proporcionados con las capacidades de carga al menos de 45 359.237 kilogramos (100,000 libras), de manera más preferible, al menos de 113 398.092 kilogramos (250,000 libras), y de la manera más preferible, al menos de 226 796.185 kilogramos (500,000 libras) .

De esta manera, los nuevos anclajes de la presente invención proporcionan ventajas significantes y de preferencia, son utilizados en la práctica de los nuevos métodos para la instalación y el cementado de una tubería de revestimiento en un pozo y en los nuevos montajes de tubería de revestimiento. Como será apreciado a partir de la discusión que sigue, sin embargo, que son colocadas otras barras de suspensión que proporcionan un sello con un entubado existente cuando, o que podrían ser utilizadas barras de suspensión con miembros separados de sello en los nuevos métodos y los nuevos montajes de tubería de revestimiento. Por ejemplo, las tuberías de revestimiento expansibles tales como aquellas descritas en Braddick v 880, Harrell '169, y Baugh '667, que establecen un sello con un entubado existente como son colocadas, podrían ser adaptadas para uso en la presente invención. La tubería de revestimiento expansible y todo el peso de la tubería de revestimiento serán coordinados, de modo que la tubería de revestimiento podría ser sustancialmente soportada e inmovilizada durante el proceso de cementado.

Mecanismo de Embrague Como se observa con anterioridad, se pretende que los nuevos montajes de anclaje sean utilizados en combinación con una herramienta para la instalación del anclaje en un conducto tubular. Por ejemplo, la herramienta de instalación 3 podría ser utilizada para instalar la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11. De manera más específica, la herramienta de tendido 12 es utilizada para embragar, en forma liberable, con la barra de suspensión 11 y la herramienta de colocación 13 es utilizada para accionar el abretubos 21 y para colocar el manguito 22. Existe una variedad de mecanismos, los cuales podrían ser incorporados en las herramientas que proporcionan este embrague de liberación y accionamiento. Sin embargo, a este respecto, la presente invención no incluye ninguna herramienta o mecanismo específico para embragar, en forma liberable, accionar o instalar de otro modo los nuevos montajes de ancla. De preferencia, sin embargo, los nuevos anclajes son utilizados con las herramientas descritas en la presente. Estas herramientas son capaces de instalar los nuevos anclajes, de manera fácil y confiable. Además, como será discutido en detalle adicional, estas incorporan varias nuevas características y representan otras modalidades de la presente invención.

La herramienta de tendido 12 y la herramienta de colocación 13, como será apreciado comparando las Figuras 2-7, comparten una herramienta de mandril común 30. La herramienta de mandril 30 proporciona una estructura de base en la cual los distintos componentes de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, la herramienta de tendido 12 y la herramienta de colocación 13 son conectados, directa o indirectamente.

La herramienta de mandril 30 es conectada en su extremo superior con una cadena de trabajo 5 (véase la Figura 1A) . De esta manera, esta proporciona un conducto para el paso de los fluidos a partir de la cadena de trabajo 5 los cuales son utilizados, entre otros propósitos, para equilibrar la presión hidrostática en el pozo, para accionar en forma hidráulica la herramienta de colocación 13 y, finalmente, el abretubos 21, y para inyectar el hormigón en la tubería de revestimiento 2. El mandril 30 también proporciona la trasmisión de las fuerzas axial y rotacional a partir de la columna de trabajo 5 según sea necesario para atender la barra de suspensión 11 y la tubería de revestimiento 2, para perforar un agujero durante el inicio del tendido de la barra de suspensión colocada 11, y para liberar y recuperar la herramienta de tendido 12 y la herramienta de colocación 13, todo como se describe en detalle adicional más adelante.

La herramienta de mandril 30 es un, cuerpo generalmente cilindrico. De preferencia, como se .ilustra, comprende una pluralidad de secciones tubulares 31 que facilitan del ensamble de la herramienta de instalación 3 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 una totalidad. Las secciones tubulares 31 podrían ser unidas a través de conectores convencionales roscados. De preferencia, sin embargo, las secciones 31 de la herramienta de mandril 30 son conectadas por medio de los nuevos mecanismos de embrague de la presente invención.

Los nuevos mecanismos de embrague comprenden las secciones de eje que tienen roscas en los extremos que serán unidos. Las secciones de eje tienen las superficies exteriores prismáticas adyacentes a sus extremos roscados. Un conector roscado une los extremos roscados de las secciones de eje. El conector tiene las estrías axiales. Un par de collares de embrague es soportado, en forma deslizante, sobre las superficies exteriores prismáticas de las secciones de eje. Los collares de embrague tienen las superficies interiores prismáticas que embragan con las superficies exteriores prismáticas de las secciones de eje y las estrías axiales que embragan con las estrías axiales en el conector roscado. De preferencia, los nuevos mecanismos de embrague también comprenden los rebajos adyacentes a las superficies prismáticas de acoplamiento que permiten la rotación limitada de los collares de embrague en las secciones de eje prismático para facilitar el embrague y el desembrague de las superficies prismáticas de acoplamiento.

En consecuencia, el mandril 30 de la herramienta de instalación 3 incluye una modalidad preferida 32 de los nuevos mecanismos de embrague. De manera más particular, el mandril 30 está constituido de un número de secciones tubulares 31 unidas por medio de los nuevos montajes conectores 32. Los montajes conectores 32 incluyen los conectores roscados 33 y los collares de embrague '34. Las Figuras 8-9 muestran la porción del mandril 30 y el montaje conector 32a que es observado en las Figuras 2 y que es representativo de las conexiones utilizadas para constituir el mandril 30. Como podría observarse en estas figuras, el extremo inferior de la sección tubular 31a y el extremo superior de la sección tubular 31b son roscados y unidos por medio del conector roscado 33a. Las roscas, como es común en la industria, son roscas hacia la derecha, lo que significa que la conexión es apretada girando la sección tubular hacia la derecha, es decir, en una rotación en sentido de giro de las manecillas del reloj . Sin embargo, los nuevos mecanismos de embrague también podrían ser utilizados en conexiones hacia la izquierda. Los collares de embrague 34a y 34b son soportados, en forma deslizante, en las secciones tubulares 31a y 31b, y cuando se encuentran en su posición acoplada o "realizada" como se muestra en la Figura 8A, apoyan el conector 33a. El conector 33a y los collares 34a y 34;b tienen las estrías de acoplamiento que proporcionan el embrague rotacional entre los mismos.

Las secciones tubulares 31 tienen las superficies exteriores prismáticas 35 adyacentes a sus extremos roscados. Es decir, las superficies exteriores normalmente cilindricas de secciones tubulares 31 han sido cortadas para proporcionar una pluralidad de superficies planas que se extienden en dirección axial a lo largo de la sección tubular de manera que, cuando son observadas en sección transversal, las superficies planas definen o pueden ser extendidas para definir un polígono. Por ejemplo, como se observa mejor en la Figura 9A, la sección tubular 31a tiene las superficies exteriores prismáticas octagonales 35. La superficie interior del collar de embrague 34a tiene las superficies interiores prismáticas octagonales acoplamiento 36. El collar de embrague 34b es de construcción similar. De esta manera, cuando se encuentran en sus posiciones acopladas como se muestra en la Figura 9A, las superficies prismáticas 35 y 36 proporcionan el embrague rotacional entre las secciones 31a y 31b y los collares 34a y 34b. Por lo tanto, será apreciado que el momento de torsión o torque podría ser trasmitido a partir de la sección tubular 31 a otra sección tubular 31, por medio de los collares 34 y los conectores 33, sin aplicar un torque a las conexiones roscadas entre las secciones tubulares 31.

Las Figuras 8B y 9B muestran el montaje conector 32a en los estados desacoplados. Será observado que las superficies prismáticas 35 se extienden en dirección axial en las secciones tubulares 31a y 31b y permiten que las estrías en los collares 34a y 34b se deslicen dentro y fuera de embrague con las estrías en el conector 33a, como podría ser apreciado comparando las Figuras 8A y 8B. De preferencia, los rebajos son proporcionados adyacentes a las superficies prismáticas de acoplamiento para facilitar este deslizamiento. Por ejemplo, como podría observarse en las Figuras 9, los rebajos 37 son proporcionados adyacentes las superficies prismáticas 36 en el collar 34a. Estos rebajos permiten que el cóllar 34a gire hasta un grado limitado sobre las secciones tubulares 31a. Cuando son giradas hacia la izquierda como se muestra en la Figura 9B, las superficies 35 y 36 son desembragadas, y el collar 34a podría deslizarse con mayor libertad sobre la sección tubular 31a. De esta manera, los collares 34 podrían embragar y desembragar, de manera más fácil, con los conectores 33. Una vez que los collares 34 han sido movidos en embrague con los conectores 33, los collares 34 y los conectores 33 podrían ser girados juntos en una dirección de sentido de giro de las manecillas del reloj para completar la constitución o terminación de la conexión. De preferencia, son entonces instalados tornillos de ajuste, pasadores, cuñas, o similares (no se muestran) para ¡asegurar los collares 34 y evitar que se muevan en dirección axial a lo largo de las secciones tubulares 31.

Por lo tanto, será apreciado que los nuevos mecanismos de embrague proporcionan la transmisión de torque, de manera confiable y efectiva, en ambas direcciones a través de un conducto seccionado, tal como la herramienta de, mandril 30. En comparación con los tornillos convencionales de ajuste o regulación y similares, las superficies prismáticas de acoplamiento y las estrías en el conector y los collares proporcionan un área superficial mucho más grande a través de la cual es transmitido el torque hacia la derecha. De esta manera, la fuerza rotacional es mucho más grande, y las fuerzas también en exceso del límite de torque de la conexión roscada, podrían ser transmitidas en la dirección de sentido de giro de las manecillas del reloj a través de un conducto seccionado y sus montajes conectores sin riesgo de dañar las conexiones roscadas. Por lo tanto, los nuevos mecanismos de embrague son particularmente adecuados para herramientas utilizadas en la perforación en una tubería de revestimiento y otras aplicaciones que someten la herramienta a grandes torques. En adición, debido a que los collares no puede girar en una dirección de sentido de giro contraria de las manecillas del reloj, o si los rebajos son proporcionados que pueden girar en una dirección de sentido contrario de las manecillas del reloj sólo hasta un grado limitado, podría ser aplicado el torque hacia la izquierda a la herramienta de mandril sin riesgo de la pérdida significativa o el desroscado de la conexión. De esta manera, la herramienta podría ser diseñada para utilizar la rotación inversa, tal como podría ser requerido para la colocación o liberación de una tubería de revestimiento u otro componente del pozo, sin el riesgo del desarmado de la herramienta en el pozo. : Sin embargo, al mismo tiempo, será apreciado que el mandril 30 podría estar constituido con conexiones convencionales. Además, las nuevas barras de suspensión de tubería de revestimiento podrían ser utilizadas 1 con herramientas que tienen un mandril convencional, y de esta manera, los nuevos mecanismos de embrague no forman parte de este aspecto de la presente invención. También será apreciado que los nuevos mecanismos de embrague podrían ser utilizados para aventajar en la constitución de cualquiera de, las cadenas tubulares, en los mandriles para otras herramientas, o en otros conductos o ejes seleccionados, o cualquier otra conexión roscada en donde las roscas tiene que ser protegidas del torque excesivo.

El Montaje de Tendido La herramienta de tendido 12 incluye un mecanismo de apriete que embraga, en forma liberable, con el mandril de barra de suspensión 20 y que soporta principalmente el peso de la tubería de revestimiento 2 u otros de los componentes del pozo conectados, directa o indirectamente, con el mandril de barra de suspensión 20. La herramienta de tendido 12 también incluye un mecanismo de transferencia de torque liberable que transfiere el torque al mandril de barra de suspensión 20 y un mecanismo liberable de perro de apriete que proporciona la conexión entre la herramienta de tendido 12 y la herramienta de mandril 30.

La sección tubular 31g del mandril 30 proporciona una estructura de base sobre la cual son ensamblados los distintos otros componentes de la herramienta de tendido 12. Como será apreciado a partir de la siguiente discusión, la mayoría de estos otros componentes son soportados en forma deslizante, directa o indirectamente, en la sección tubular 31g. Durante el ensamble de la herramienta de instalación 3 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 y hasta un cierto alcance en su posición de inicio de tendido, sin embargo, estas son fijadas en posición axial en el lugar sobre la sección tubular 31g a través del mecanismo de perro de apriete, el cual puede ser liberado para permitir la liberación del mecanismo de apriete que embraga el mandril de barra de suspensión 20.

De manera más particular, como se observa mejor en las Figuras 7, la herramienta de tendido 12 incluye una pinza 40 que tiene una base anular soportada, forma deslizante, sobre el mandril 30. Una pluralidad de dedos se extiende en dirección axial hacia abajo a partir de la base de la pinza 40. Los dedos de apriete tienen los extremos alargados 41 que se extienden en dirección radial hacia afuera y, cuando la herramienta de tendido 12 se encuentra en su posición de inicio de tendido como se muestra en la Figura 7A, embragan con los correspondientes rebajos anulares 29 en el mandril de barra de suspensión 20. Un collar inferior 42 es roscado en el extremo de la herramienta de mandril 30, y su : extremo superior biselado proporciona soporte radial y axial para los extremos 41 de la pinza 40. De esta manera, la pinza 40 es capaz de soportar el peso del mandril 20, la tubería de revestimiento 2, y cualquier otro de los componentes del¡ pozo que pudieran estar conectados, directa o indirectamente, con el mismo. El collar inferior 42 también proporciona una conexión, por ejemplo, por medio de un extremo inferior roscado, con la unión deslizante 15 u otros de los componentes del pozo que pudieran ser incluidos por debajo de la barra de suspensión 11 en el montaje de tubería de revestimiento 1 según se desee.

Como podría observarse mejor en las Figuras 6-7, la pinza 40, de manera más precisa, su base anular es soportada, en forma deslizante, en el mandril 30 dentro del montaje que incluye el manguito 43, la tapa de pinza anular 46, la tapa de manguito anular 44 y la tapa de empuje anular 45. De manera general, el manguito 43 es situado dentro del mandril de barra de suspensión 20 y embraga, en forma deslizante, con la superficie interior de la misma. La tapa de manguito 44 es roscada en el extremo inferior del manguito 43 y es llevada, en forma deslizante, entre el mandril de barra de suspensión 20 y la pinza 40. La tapa de empuje 45 es roscada en el extremo superior del manguito 43 y es llevada, en forma deslizante, entre el abretubos 21 y la sección tubular 31g. La pinza la tapa 46 es roscada en el extremo superior de la pinza 40 y es llevada, en forma deslizante, entre el manguito 43 y la sección tubular 31g. El submontaje de pinza 40 y tapa 46 es cargado por resorte dentro del manguito 43 entre la tapa de manguito 44 y la tapa de empuje 45.

Podría apreciarse a partir de las Figuras 6, que la tapa de empuje 45 apoya en su extremo superior un alojamiento anular de perro de apriete 47 y apoya el mandril de barra de suspensión 20 en su extremo inferior. El mandril de barra de suspensión 20 y la tapa de empuje 45 embragan, informa rotacional, entre sí por medio de las estrías de acoplamiento, en forma similar a lo descrito con anterioridad con referencia a los montajes de conector 32 que unen las secciones tubulares 31. En adición, aunque no se muestra en algún detalle, la sección tubular 31g es proporcionada con orejetas, radialmente separadas sobre su superficie exterior, las cuales embragan, en forma rotacional, con las correspondientes ranuras en la tapa de empuje 45. Las: ranuras extienden lateral y circunferencialmente fuera de las orejetas para permitir, por las razones discutidas más adelante, que la sección tubular 31g se mueva en dirección axial hacia abajo y que gire un cuarto de vuelta en la dirección de sentido de giro contraria a las manecillas del reloj . De otro modo, sin embargo, cuando la herramienta de tendido 12 se encuentra en su posición de inicio de tendido, el embrague entre estas orejetas y ranuras proporciona el embrague rotacional en una dirección de sentido de giro de las manecillas del reloj entre la sección tubular 31g y la tapa de empuje 45, de esta manera, finalmente se permite que el torque en sentido de giro de las manecillas del reloj sea trasmitido de la herramienta de mandril 30 al mandril de barra de suspensión 20. Por lo tanto, la herramienta de tendido 12 podría ser utilizada para perforar una tubería de revestimiento. Es decir, una broca de perforación podría ser unida con el extremo la tubería de revestimiento 2 y el pozo extendido por la rotación la columna de trabajo 5.

Aunque no se muestra en su totalidad o en mayor detalle, será apreciado que el alojamiento de perro de apriete 47 y la sección tubular 31g del mandril 30 tienen rebajos de cooperación que atrapan una pluralidad de los perros de apriete 48 como es común en la técnica. Estos rebajos permiten que los perros de apriete 48 se muevan en dirección radial, es decir, dentro y fuera hasta un grado limitado. Será apreciado que los extremos interiores ,(en este sentido, la parte inferior) de los perros de apriete 48 son proporcionados con trinquetes que embragan con el rebajo en la sección tubular 31g. Las superficies anulares de estos trinquetes y los rebajos son coordinadas, de manera que el movimiento hacia abajo del mandril 30 con relación al alojamiento de perro de apriete 47, por razones que serán discutidas más adelante, empuja hacia afuera los perros de apriete 48. Sin embargo, en la posición de inicio de tendido, como se muestra en la Figura 6A, el pistón de bloqueo 50, que es soportado, en forma deslizante, en la sección tubular 31g( se superpone al alojamiento de perro de apriete 47 y las partes superiores de las cavidades en las cuales son llevados los perros de apriete 48. De esta manera, el movimiento radial hacia afuera de los perros de apriete 48 es adicionalmente limitado y los perros de apriete 48 son mantenidos en una posición hacia dentro en la cual embragan con ambos del alojamiento de perro de apriete 47 y la sección tubular 31g.

De esta manera, los perros de apriete 48 son capaces de proporcionar un embrague de traslación entre el mandril 30 y la herramienta de tendido 12 cuando se encuentre en la posición de inicio de tendido. En forma típica, este embrague no es cargado con grandes cantidades de fuerza cuando la herramienta se encuentra en su posición de inicio de tendido, puesto que el peso de la herramienta de instalación 3 y la tubería de revestimiento 2 es transmitido a la herramienta de mandril 30 principalmente a través de los extremos de pinza 41 y el collar inferior 41 y el torque es transmitido del mandril 30 a través de la tapa de empuje 45 y el mandril de barra de suspensión 20. Sin embargo, el embrague proporcionado por los perros de apriete 48 facilita el ensamble de la herramienta de instalación 3 y la barra de suspensión 11 y soportará cualquier carga de compresión inadvertidamente aplicada entre la barra de suspensión 11 y la herramienta de mandril 30. De esta manera, los perros de apriete 48 evitarán que la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 y la herramienta de tendido 12 se mueva hacia arriba en el mandril 30 tal como podría ocurrir de otro modo si el montaje de tubería de revestimiento 1 se cuelga a medida que es tendido en un entubado existente. La liberación de los perros de apriete 48 a partir de este embrague será descrita en detalle adicional más adelante en el contexto de la colocación de la barra de suspensión 11 y la liberación de la herramienta de tendido 12.

Será apreciado que la herramienta de tendido 12 descrita con anterioridad proporciona un mecanismo confiable y efectivo para embragar, en forma liberable, la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, para asegurar la barra de suspensión de tubería de revestimiento del movimiento en dirección axial en el mandril 30 ,, y para transmitir el torque del mandril 30 al mandril de barra de suspensión 20. De esta manera, esta es una herramienta preferida para uso con las barras de suspensión de tubería de revestimiento de la presente invención. Sin embargo, al mismo tiempo, podrían ser utilizados otros mecanismos convencionales de tendido, tales como los mecanismos que utilizan una tuerca roscada hacia la izquierda o los perros de apriete sólo, particularmente si no es necesario o deseable proporcionar la transmisión de torque a través del mecanismo de tendido. La presente invención no es limitada en ningún modo a una herramienta específica de instalación; El montaje de colocación La herramienta de colocación 13 incluye un mecanismo hidráulico que genera una fuerza de traslación, con relación a la herramienta de mandril y la cadena de trabajo con la cual es conectada, y un mecanismo que transmite esta fuerza hacia el abretubos 21 el cual, en función del accionamiento, expande el manguito de metal 22 y coloca la barra de suspensión 11. Este es conectado con la herramienta de tendido 12 a través de su herramienta de mandril común 30, con las secciones tubulares 31a-31f del mandril 30 proporcionando una estructura de base sobre la cual son ensamblados los distintos otros componentes de la herramienta de colocación 13.

Como será apreciado a partir de las Figuras 2-5, el mecanismo hidráulico comprende un número actuadores hidráulicos de cooperación 60 que son soportados sobre la herramienta de mandril 30. Estos actuadores hidráulicos son motores hidráulicos lineales diseñados para proporcionar una fuerza lineal al abretubos 21. Aquellas personas expertas en la técnica apreciarán que los actuadores 60 son interconectados, de modo que "apilen" la potencia de cada actuador 60 y que su número y tamaño podrían ser , variados para crear la fuerza lineal deseada para la expansión del manguito 22.

Como es común en estos actuadores, estos comprenden un mandril. Aunque los actuadores para otras aplicaciones podrían emplear diferentes configuraciones, el mandril en los nuevos actuadores, como es típico para las herramientas y componentes del pozo, de preferencia, es un mandril generalmente cilindrico. Un cilindro hidráulico es acoplado, en forma deslizante, con el mandril. El cilindro hidráulico tiene una cámara hidráulica inferior con un puerto de entrada y una cámara hidráulica superior con un puerto de salida. En forma típica, aunque no necesariamente, los cilindros hidráulicos convencionales, incluirán un miembro fijo de sellado, tal como un pistón, sello, o una extensión del mandril por sí mismo, que se extiende en forma ; continua alrededor del exterior del mandril. Un barril o cilindro hidráulico es soportado, en forma deslizante, en las superficies exteriores del mandril y el miembro ¦ fijo de sellado. El cilindro incluye un manguito u otro miembro del cuerpo con un par de miembros de sellado dinámico, tales como los pistones, sellos, o extensiones del miembro del cuerpo por sí mismo, separados en cualquier lado del miembro fijo de sellado y que soportan, en forma deslizante, el cilindro. El miembro fijo de sellado divide el interior del cilindro en dos cámaras hidráulicas, una cámara superior y una cámara inferior. Un puerto de entrada proporciona la comunicación fluida hacia la cámara hidráulica inferior. Un puerto de salida .proporciona la comunicación fluida hacia la cámara hidráulica superior. De esta manera, cuando el fluido es introducido en la cámara inferior, es creado un movimiento lineal relativo entre el mandril y el cilindro. En la herramienta de colocación 13, este es el movimiento hacia abajo del cilindro con relación al mandril 30.

Por ejemplo, lo que puede observarse como el actuador el hidráulico más bajo 60e es mostrado en las Figuras 4. Ese actuador hidráulico más bajo 60e comprende los pistones flotantes anulares 61e y 61f. Los pistones flotantes 61e y 61f son soportados, en forma deslizante, en la herramienta de mandril 30, o de manera más precisa, en las secciones tubulares 31e y 31f, de manera respectiva. Un manguito cilindrico 62e es conectado, por ejemplo, por medio de las conexiones roscadas con los pistones flotantes 61e y 61f y se extiende entre los mismos. Un pistón fijo anular 63e es conectado con la sección tubular 31f de la herramienta de mandril 30, por e emplo, por medio de una conexión roscada. De preferencia, son proporcionados tornillos de ajuste, pasadores, cuñas, o similares para asegurar estas conexiones roscadas y para reducir la probabilidad de que se aflojen.

En la posición de inicio de tendido que se muestra en la Figura 4A, el pistón flotante 61f se encuentra en proximidad cercana con el pistón fijo 63e. Una cámara hidráulica inferior es definida entre los mismos, ya sea mediante la separación de los pistones o mediante el suministro de los rebajos en uno o ambos de ellos, y un puerto es proporcionado a través del mandril para permitir la comunicación fluida con la cámara hidráulica inferior. Por ejemplo, el pistón flotante 61f y el pistón fijo 63e son proporcionados con los rebajos que definen una cámara hidráulica inferior 64e entre los mismos, incluso si los pistones 61f y 63e se apoyan entre sí. Uno o más puertos entrada 65e son proporcionados en la sección tubular ,31f para proporcionar la comunicación fluida entre el interior de la herramienta de mandril 30 y la cámara hidráulica inferior 64e.

Por otro lado, el pistón flotante 61e se encuentra distante del pistón fijo 63e, y una cámara hidráulica superior 66e es definida entre los mismos. Uno o más puertos de salida 67e son proporcionados en el pistón flotante 61e para proporcionar la comunicación fluida entre la cámara hidráulica superior 66e y el exterior del manguito de cilindro 62e. En forma alterna, los puertos de salida podrían ser proporcionados en el manguito de cilindro 62e, y será apreciado que el exterior del manguito de cilindro 62e se encuentra en comunicación fluida con el exterior dé la herramienta, es decir, el pozo, por medio de juegos o huelgos entre el manguito de cilindro 62e y el abretubos 21. De esta manera, el fluido que fluye a través de los puertos entrada 65e hacia la cámara hidráulica inferior 64e empujará hacia abajo el pistón flotante 6lf, y a su vez provocará que el fluido fluya fuera de la cámara hidráulica superior 66e a través de los puertos de salida 67e. y permite que el actuador 60e viaje hacia abajo a lo largo del mandril 30, como podría observarse en la Figura 4B.

La herramienta de colocación 13 incluye , otro actuador 60d de construcción similar que se localiza por encima del actuador 60e recién descrito. Las partes del actuador 60d son mostradas en las Figuras 3 y 4.

La herramienta de colocación 13 embraga con el abretubos 21 de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 por medio de otro actuador hidráulico 60c que se localiza por encima del actuador hidráulico 60d. De manera más particular, como podría observarse en las Figuras 3, el embrague del actuador 60c comprende un par de pistones flotantes 61c y 61d conectados por medio de un manguito 62c. Los pistones flotantes 61c y 61d son soportados en forma deslizante, de manera respectiva, en las secciones tubulares 31c y 31d alrededor del pistón fijo 63c. Uno o más puertos entrada 65c son proporcionados en la sección tubular 31c para proporcionar la comunicación fluida entre el interior de la herramienta de mandril 30 y la cámara hidráulica inferior 64c. Uno o más puertos de salida 67c son proporcionados en el manguito de cilindro 62c para proporcionar la comunicación fluida entre la cámara hidráulica superior 66c y el exterior del actuador 60c.

Será observado que la porción superior del manguito 62c se extiende por encima del abretubos 21 mientras su porción inferior se extiende a través del abretubos 21, y que el extremo superior del manguito 62c es alargado con relación a su porción inferior. Un collar anular de ajuste 68 es conectado con la porción de diámetro reducido del manguito 62c, por ejemplo, por medio de las conexiones roscadas. Un collar de tope anular 69 es llevado, en forma deslizante, en la porción de diámetro reducido del manguito 62c separado en cierto modo por debajo del collar de ajuste 68 y justo por encima y apoyando el abretubos 21. El collar de ajuste 68 y el collar de tope 69 son acoplados juntos por medio de pasadores de corte (no se muestran) u otros miembros de corte . Será apreciado que durante el ensamble de la herramienta de instalación 3, la rotación del collar de ajuste 68 y el collar de tope 69 permite el movimiento relativo entre la herramienta de colocación 13 y la herramienta de tendido 12 por un lado y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 por el otro, finalmente, permite que los extremos de pinza 41 de la herramienta de tendido 12 sean alineados en los rebajos anulares 29 de la barra de suspensión el mandril 20.

La herramienta de colocación 13 incluye lo que podría ser observado como actuadores adicionales impulsión 60a y 60b que se localiza por encima del actuador de embrague 60c mostrado en las Figuras 3. Del mismo modo que con los otros actuadores hidráulicos 60, y como podría observarse en las Figuras 2, el actuador hidráulico más superior 60a comprende un par de pistones flotantes 61a y 61b conectados por medio del manguito 62a y soportados en forma deslizante, de manera respectiva, e las secciones, tubulares 31a y 31b alrededor del pistón fijo 63a. Uno o más puertos entrada 65a son proporcionados en la sección tubular 31a para proporcionar la comunicación fluida entre el interior de la herramienta de mandril 30 y la cámara hidráulica inferior 64a. Uno o más puertos de salida 67a son proporcionados en el pistón flotante 61a para proporcionar la comunicación fluida entre la cámara hidráulica superior 66a y el exterior del actuador 60a. (Será entendido que el actuador 60b, como se muestra en parte en las Figuras 2 y 3 , es construido en un modo similar que el actuador 60a.) De preferencia, será apreciado que los actuadores hidráulicos 60 son inmovilizados en su posición de inicio de tendido. De otro modo, estos podrían ser accionados hasta un grado más grande o más pequeño por las diferencias en la presión hidrostática entre el interior del mandril 30 y el exterior de la herramienta de instalación 3. De esta manera, la herramienta de colocación 13 incorpora, de preferencia, miembros de corte, tales como pasadores, tornillos, y similares, u otros medios de fijación en forma liberable de los actuadores 60 en el mandril 30.

De preferencia, la herramienta de colocación 13 incorpora los actuadores hidráulicos de la presente invención. Los nuevos actuadores hidráulicos incluyen un pistón de equilibrio. El pistón de equilibrio es soportado, en forma deslizante, dentro de la cámara hidráulica superior del actuador, de preferencia, en el mandril. El pistón de equilibrio incluye un pasaje que se extiende, en dirección axial, a través del pistón de equilibrio.. La comunicación fluida a través del pistón y entre sus lados superior e inferior es controlada por una válvula normalmente cerrada en el pasaje. De esta manera, en la ausencia del movimiento relativo entre el mandril y el cilindro, el pistón de equilibrio es capaz de deslizarse en respuesta la diferencia en la presión hidrostática entre el puerto de salida, que se encuentra en un lado del pistón de equilibrio, y la porción de la cámara hidráulica superior que se encuentra en el lado inferior del pistón de equilibrio.

Por ejemplo, como podría observarse en las¦ Figuras 2, el actuador 60a incluye el pistón de equilibrio ¡70a. El pistón de equilibrio 70a es soportado, en forma deslizante, en la sección tubular 31a del mandril 30 en la cámara hidráulica superior 66a entre el pistón flotante 61a; y el pistón fijo 63a. Cuando la herramienta de colocación 13 se encuentra en su posición de inicio de tendido, como se muestra en la Figura 2A, el pistón de equilibrio 70a es localizado proximidad cercana al pistón flotante 61a. Una cámara hidráulica es definida entre los mismos, ya sea separando los pistones o proporcionando los rebajos en uno o más de ellos, y un puerto es proporcionado a través del mandril para permitir la comunicación fluida con la cámara hidráulica. Por ejemplo, el pistón flotante 61a es proporcionado con un rebajo que define la cámara hidráulica 71a entre los mismos, incluso si los pistones 61a y 70a se apoyan entre sí.

El pistón de equilibrio 70a tiene un pasaje. 72a que se extiende en dirección axial a través de su porción de cuerpo, es decir, de su lado superior a su lado inferior. De esta manera, en pasaje 72a es capaz de proporcionar la comunicación fluida a través del pistón de equilibrio 70 / es decir, entre la cámara hidráulica 71a y el resto de la cámara hidráulica superior 66a. Sin embargo, la comunicación fluida a través del pasaje 72a es controlada por una válvula normalmente cerrada, tal como el diafragma susceptible de ser roto 73a. Cuando el diafragma 73a se encuentra en sü estado cerrado o no roto, el fluido es incapaz de fluir entre la cámara hidráulica 71a y el resto de la cámara hidráulica superior 66a.

El actuador 60b también incluye un pistón de equilibrio 70b idéntico al pistón de equilibrio 70a descrito con anterioridad. De esta manera, cuando la herramienta de colocación 13 se encuentra en su posición de inicio de tendido que se muestra en la Figura 2A, los pistones de equilibrio 70a y 70b son capaces de igualar la presión entre las cámaras hidráulicas superiores 66a y 66b y el exterior de los actuadores 60a y 60b, tal como podría desarrollarse, por ejemplo, cuando el montaje de tubería de revestimiento 1 está siendo tendida en un pozo. El fluido es capaz de entrar a los puertos de salida 67a y 67b y, hasta el alcance en el que la presión hidrostática exterior excede la presión hidrostática en las cámaras hidráulicas superiores 66a y 66b, los pistones de equilibrio 70a y 70b serán empujados hacia abajo hasta que las presiones sean balanceadas. Este equilibrio o balanceo de las presiones interna y externa es importante debido a que evita la deformación de los manguitos de cilindro 62a y 62b que podría interferir con el viaje de los manguitos 62a y 62b a través de los pistones fijos 63a y 63b.

Además, al no permitir el ingreso de cantidades significativas de fluido de un pozo a medida que el montaje de tubería de revestimiento 1 está siendo tendido en un pozo, los pistones de equilibrio 70a y 70b además mejoran la conflabilidad de los actuadores 60a y 60b. Es decir, los pistones de equilibrio 70a y 70b reducen en gran medida la cantidad ' de escombros que pueden entrar en las cámaras hidráulicas superiores 66a y 66b, y debido a qüe se encuentran localizados en proximidad cercana a los puertos de salida 67a y 67b, la mayoría sustancial de la trayectoria del viaje es mantenida libre y despejada de escombros. De preferencia, las cámaras hidráulicas 66a y 66b son llenadas con un fluido hidráulico limpio durante el ensamble de la herramienta de colocación 13, de esta manera, se asegura adicionalmente que cuando son accionados, los pistones flotantes 61a y 61b y los manguitos 62a y 62b se deslizarán en forma limpia y suave, de manera respectiva, a través de las secciones tubulares 31a y 31b y los pistones fijos 63a y 63b.

Será apreciado que para propósitos de equilibrio o balanceo de la presión hidrostática entre la cámara hidráulica superior y un pozo, no es crítica la ubicación exacta del pistón de equilibrio en la cámara hidráulica superior de los nuevos actuadores. Este podría estar separado relativamente cercano al pistón fijo y todavía se proporciona este equilibrio. En la práctica, el pistón de equilibrio no tendrá que viajar una gran distancia para equilibrar las presiones y, por lo tanto, podría situarse de manera inicial casi en cualquier ubicación en la cámara hidráulica superior entre el orificio externo del puerto de salida y el pistón fijo.

De preferencia, sin embargo, el pistón de equilibrio en los nuevos actuadores es montado tan cerca al orificio externo del puerto de salida como sea práctico para minimizar la exposición del interior del actuador a los escombros de un pozo. Este podría ser montado dentro de un pasaje en el que podría ser denominado el "puerto" , tal como los puertos 67a mostrados en la modalidad ilustrada 60a, o dentro de lo que podría denominarse de otro modo la "cámara" tal como la cámara hidráulica superior 66a mostrada en la modalidad ilustrada 60a. Por lo tanto, como es entendido en la presente invención, cuando se hace referencia la ubicación de un pistón de equilibrio, podría ser entendido que la cámara hidráulica superior incluye todas las cavidades de fluido, cámaras, pasajes y similares entre la salida del puerto y el pistón fijo. Sin embargo, si fuera montado en un pasaje relativamente angosto, tales como los puertos de salida 67a, el pistón de equilibrio tendrá que viajar distancias más grandes para equilibrar las presiones hidrostáticas . De esta manera, en la modalidad ilustrada 60a el pistón de equilibrio 70a es montado en las secciones tubulares 31a en la cámara hidráulica superior relativamente más grande 66a.

También será apreciado que, para proporcionar la protección más efectiva de los escombros, las válvulas normalmente cerradas en la posición de equilibrio, tienen que ser seleccionadas de manera que se prefiere que no sean abiertas en ningún grado significativo por los diferenciales de presión que se esperan encontrar antes del accionamiento del actuador. Al mismo tiempo, como será apreciado a partir de la discusión que sigue, éstas deben abrir, es decir, deben proporcionar la liberación del incremento de la presión hidrostática en la cámara hidráulica superior cuando el actuador es accionado. De la manera más preferible, las válvulas normalmente cerradas permanecen abiertas una vez que inicialmente son abiertas. De esta manera, los diafragmas susceptibles de ser rotos son empleados, de preferencia, debido a que proporcionan una liberación de presión confiable y predecible, todavía son simples en su construcción y pueden ser instalados con facilidad. Sin embargo, otros dispositivos de válvula normalmente cerrada, tales como las válvulas de retención, las válvulas de liberación de presión, y los tapones con roscas de corte, podrían ser utilizados en el pistón de equilibrio en los nuevos actuadores .

Como será apreciado por los trabajadores en la técnica, el actuador incluye sellos fijos y dinámicos como son comunes de la técnica para sellar los juegos entre los componentes del actuador y para proporcionar la operación eficiente del actuador como se describe en la presente. En particular, son proporcionados los huelgos o juegos que separan el pistón de equilibrio del mandril y del manguito, es decir, la cámara hidráulica superior, de preferencia, con sellos dinámicos que evitan la fuga no pretendida del fluido alrededor del pistón de equilibrio. Los sellos podrían ser montados en el pistón de equilibrio o en la cámara según se desee. Por ejemplo, los pistones de equilibrio 70a y 70b podrían ser proporcionados con sellos dinámicos angulares (no se muestran) , tales como las juntas tóricas elastoméricas montadas en ranuras, en su superficie interior que apoya las secciones tubulares 31a y 31b y en sus superficies exteriores que apoyan los manguitos 62a y 62b, de manera respectiva. En forma alterna, uno o ambos de los sellos podrían ser montados en las cámaras hidráulicas superiores 66a y 66b, por ejemplo, en ranuras sobre las secciones tubulares 31a y 31b o los manguitos 62a y 62b.

Como se observa con anterioridad, antes del accionamiento, los pistones de equilibrio , sellan esencialmente las cámaras hidráulicas superiores y evitar la incursión de escombros. Sin embargo, bajo ciertas circunstancias, tal como el incremento de las temperaturas en el fondo de la perforación, la presión dentro de las cámaras hidráulicas superiores puede incrementarse más allá de la presión hidrostática en el pozo. Los pistones de equilibrio serán empujados hacia arriba hasta que la presión; en las cámaras hidráulicas superiores será igual a la presión hidráulica en el pozo. Sin embargo, en el caso de un pistón de equilibrio "baje" contra el puerto de salida, la presión dentro la cámara hidráulica superior podría continuar acumulándose, posiblemente hasta el punto en donde el diafragma podría ser roto, con lo cual, se permite que el fluido cargado con escombros del pozo entre en la cámara. De esta manera, los nuevos actuadores incorporan, de preferencia, un dispositivo de liberación de presión que permite la liberación de la presión posiblemente problemática de la cámara hidráulica superior que podría ocurrir de otro modo si los pistones de equilibrio descienden.

Por ejemplo, en lugar de utilizar los diafragmas susceptibles de ser rotos 73a y 73b, podrían ser montadas las válvulas de retención o las válvulas de liberación de presión en los pasajes 72a y 72b. Si fueran utilizadas estas válvulas, también deben permitir que el nivel deseado de fluido fluya a través de los pasajes 72a y 72b durante el accionamiento. En forma alterna, un sello elastomérico (no se muestra) podría ser montado en uno o ambos de los juegos que separan los pistones de equilibrio 70a y 70b, de manera respectiva, de las secciones tubulares 31a y 31b y los manguitos 62a y 62b. Entonces, estos sellos automáticos podrían permitir la liberación controlada de fluido de las cámaras hidráulicas superiores 66a y 66b, de . manera respectiva, hacia las cámaras hidráulicas 71a y 71b si los pistones de equilibrio 70a y 70b fueran a descender, de manera respectivá, contra los pistones flotantes 61a y 61b. Obviamente, estas válvulas automáticas serían diseñadas con una presión de liberación suficientemente por debajo de la presión para abrir el diafragma susceptible de ser roto u otra válvula normalmente cerrada.

De preferencia, sin embargo, el dispositivo de liberación de presión es proporcionado en el mandril cilindrico. Por ejemplo, una válvula de retención o liberación de presión (no se muestra) podría ser montada en las secciones tubulares 31a y 31b para permitir la liberación controlada de fluido de las cámaras hidráulicas superiores 66a y 66b hacia el interior del mandril 30. Ese arreglo tiene una ventaja con respecto a un sello automático como es descrito con anterioridad porque sería necesario superar el flujo a través de un sello automático con el propósito de acumular una presión suficiente para romper el diafragma o abrir de otro modo el dispositivo de válvula normalmente cerrada. Si el dispositivo de liberación de presión es proporcionado en el mandril cilindrico, la presión en la cámara hidráulica superior será igual a la presión dentro del interior del mandril, y no existirá flujo a través del dispositivo de liberación de presión que tenga que ser superado .

De preferencia, los montajes de colocación de la presente invención también incluyen algunos medios que indican si el abretubos ha realizado una carrera compléta en posición por debajo del manguito de metal expansible. De esta manera, como se muestra en la Figura 5, la herramienta de colocación 13 incluye un anillo indicador deslizante 75 soportado en la sección tubular 31f justo por debajo del actuador 60e descrito con anterioridad. Cuando la herramienta de colocación 13 se encuentra en su posición de inicio de tendido, el anillo indicador 75 es fijado en la sección tubular 31f por medio de un miembro de corte, tal como un tornillo o pasador (no se muestra) . Este es situado en la sección 3lf con relación al pistón flotante 61f, sin embargo, de manera que cuando el pistón flotante 61f ha alcanzado el alcance total de su viaje, éste impactará el anillo indicador 75 y el miembro de corte se aplica a la sección 31f. De esta manera, el anillo indicador 75 será capaz de deslizarse con libertad en el mandril 30 y, cuando la herramienta es recuperada del pozo, podría confirmarse con facilidad qüe la herramienta de colocación 13 realizó la carrera completa y colocó el manguito de metal 22.

Será apreciado que la herramienta de colocación 13 descrita con anterioridad proporciona un mecanismo confiable y efectivo para el accionamiento del abretubos 21, e incorpora los nuevos actuadores hidráulicos que proporcionan ventajas significativas con respecto a la técnica anterior. De esta manera, esta es una herramienta preferida para uso con los montajes de anclaje de la presente invención. Sin embargo, al mismo tiempo, existe una variedad de mecanismos hidráulicos y otros tipos de mecanismos que son comúnmente utilizados en las herramientas en el fondo de la perforación para generar una fuerza y movimiento lineal, tal como los mecanismos hidráulicos de gato y los mecanismos accionados por cargas explosivas o mediante la liberación de peso, empuje, tracción o rotación de la cadena de trabajo. En general, este mecanismo podría ser adaptado para uso con los nuevos montajes de ancla, y no es necesario utilizar alguna herramienta particular de colocación o mecanismo para colocar los nuevos montajes de ancla.

Además, será apreciado que los nuevos montajes de colocación, debido a que incluyen los actuadores hidráulicos que tienen un pistón de equilibrio, son capaces de equilibrar las presiones hidráulicas que podrían dañar de otro modo el actuador y son capaces de mantener el actuador libre de escombros que pudieran interferir con su operación. Estas mejoras son deseables no sólo en la colocación de los montajes de anclaje de la presente invención, sino también en la operación de otras herramientas y componentes en el fondo de la perforación en donde son requeridos los actuadores hidráulicos u otros medios de generación de fuerzas lineales.

En consecuencia, la presente invención en ese aspecto no es limitada al uso de los nuevos montajes de colocación para accionar un montaje particular de anclaje o cualquier otra herramienta o componente en el fondo de la perforación. Estos podrían utilizarse para aventajar los montajes de colocación de muchas otras herramientas en el fondo de la perforación, tales como las barras expansibles de suspensión de tubería de revestimiento, las barras de suspensión de tubería de revestimiento, cuñas desviadoras, obturadores empaque, tapones de unión, tapones de hormigón, tapones de fractura, tubería ranurada, y receptáculos pulidos de agujero (PBRs) .

El Montaje Desviador de Flujo Como se observa con anterioridad, las tuberías de revestimiento en forma típica serán cementadas en un pozo y, por lo tanto, los nuevos montajes de tubería de revestimiento incorporan, de preferencia, herramientas para realizar las operaciones de cementado, tales como los desviadores ;de flujo de retorno de la presente invención. Los nuevos desviadores de flujo de retorno comprenden un cuerpo cilindrico adaptado para su instalación en un pozo como parte de una tubería de revestimiento. El cuerpo cilindrico tiene un puerto de fluido, en forma típica, una pluralidad de estos puertos es adaptada para permitir que los fluidos desplazados por la operación de cementado fluyan del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo hacia la herramienta.

Una cubierta es soportada en el cuerpo cilindrico para su movimiento a partir de una posición abierta, en la cual está abierto el puerto, a una posición cerrada, en la cual está cerrado el puerto por la cubierta. Una transmisión es situada dentro del cuerpo cilindrico. La transmisión define un pasaje cilindrico que es adaptado para acomodar un conducto tubular que se extiende a través del cuerpo cilindrico, este conducto podría ser utilizado para inyectar hormigón en la tubería de revestimiento por debajo del desviador de flujo. La transmisión es embragada, en forma liberable, con la cubierta y puede operarse para mover la cubierta de la posición abierta a la posición cerrada.

Por ejemplo, el montaje preferido de tubería de revestimiento 1 incorpora el desviador preferido de flujo de retorno 10, el obturador de cierre de hormigón 14, la unión deslizante 15 y un tapón limpiador de tubería de revestimiento (no se muestra) . El desviador de flujo 10 y el obturador de hormigón 14, como se muestra en las Figuras 1, son incorporados en el montaje de tubería de revestimiento 1 por debajo de la barra de suspensión 11. Como podría observarse en las Figuras 7, la unión deslizante 15 es una sección tubular conectada con la herramienta de tendido 12, de manera más específica, con el collar inferior 42 en el extremo de la herramienta de mandril 30. Esta tiene un diámetro exterior de manera significante menor que el diámetro interior de la barra de suspensión el mandril 20 y, necesariamente, del abretubos 21. Esta se extiende : a partir de la herramienta de tendido 12 hacia abajo a través del desviador de flujo 10, como se muestra en las Figuras 10, y el obturador de cierre de hormigón 14 (no se muestra) .

El desviador preferido de flujo 10 comprende un alojamiento de forma generalmente cilindrica 80 que, como se discute en detalle adicional más adelante, finalmente formará parte de la tubería de revestimiento 2 que es instalada en el pozo. Su superficie interior define, de manera general, un conducto cilindrico que tiene, de preferencia, un diámetro al menos tan grande como los tubulares de tubería de revestimiento 8 con el cual será ensamblado. Una porción superior 81 del alojamiento 80 es proporcionada con un diámetro exterior alargado y un anillo de calibración 82 es asegurado en el extremo inferior del alojamiento 80 para proporcionar la protección de calibración para el desviador de flujo 10. Ambos extremos del alojamiento 80 son roscados, de modo que podrían incorporarse en el montaje de tubería de revestimiento 1. De manera específica, el alojamiento 80 es ensamblado en el montaje de tubería de revestimiento 1 en el fondo de la perforación de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, como podría observarse en las Figuras 1, y es conectado, directa o indirectamente, por medio de tubulares o conectores de tubería de revestimiento, con el mandril de barra de suspensión 20. El obturador de cierre de hormigón 14 es incorporado y conectado con el montaje de tubería de revestimiento 1 en un modo similar por debajo del desviador de flujo 10.

Como se muestra en detalle adicional en las Figuras 10, el alojamiento de desviador 80 comprende un número de los puertos 83 definidos en las paredes del mismo. Los puertos 83 son configurados y dimensionados para permitir que el fluido fluya entre el interior del alojamiento 80 y el anillo entre el montaje de tubería de revestimiento 1 y el pozo dentro del cual es tendido. En particular, como se describe más adelante, estos son configurados y dimensionados para permitir que el fluido desplazado del anillo durante las operaciones de cementado fluya del anillo hacia el alojamiento 80.

Un manguito cilindrico 84 es soportado en la superficie exterior del alojamiento 80. Como será apreciado comparando las Figuras 10A y 10B, el manguito 84 es soportado para su movimiento axial a partir de una posición abierta de inicio de tendido, en la cual los puertos 83 son cubiertos por el manguito 84 como se muestra en la Figura 10A, hacia una posición instalada cerrada, en la cual el manguito 84 cubre los puertos 83 como se muestra en la Figura 10B. Los puertos 83, cuando el manguito 84 se encuentra en su osición abierta de inicio de tendido, permite que el: fluido desplazado de una operación de cementado fluya del anillo hacia el interior del montaje de tubería de revestimiento 1, como se describe en detalle adicional más adelante. Cuando el manguito 84 cubre los puertos 83 esto evita, de manera sustancial, el fluido de flujo del anillo hacia el desviador de flujo 10 de modo que será mantenida la integridad de la tubería de revestimiento 2, dentro de la cual es incorporado el alojamiento 80.

Los nuevos desviadores de flujo, como son ensamblados y tendidos con un montaje de tubería de revestimiento, comprenden una transmisión que es situada dentro del cuerpo cilindrico y es embragada, en ¡forma liberable, con la cubierta y puede operarse para movér la cubierta de la posición abierta a la posición cerrada. Por ejemplo, el desviador preferido de flujo 10 comprende una transmisión 90 que puede operarse para mover el manguito 84 de su posición abierta a su posición cerrada. Como podría observarse en las Figuras 10, la transmisión 90 comprende un carro 91 y una pinza 92. El carro 91 es cuerpo de. tipo de manguito generalmente cilindrico que es situado dentro del alojamiento de desviador 80. La pinza 92, similar a la pinza 40, tiene una base anular 93 y una pluralidad de dedos flexibles 94. La base anular 93 de la pinza 92 es soportada, en forma deslizante, en la superficie exterior del carro 91, de manera que la pinza 92 es situada entre el carro 91 y el alojamiento 80. Los extremos alargados 95 de los dedos de apriete 94 se extienden a través de las ranuras 85 en el alojamiento 80 para embragar con los correspondientes rebajos en el manguito 84. Es evitado que éstos se flexionen fuera de embrague con el manguito 84 por medio de una porción inferior alargada 98 del carro 91. De esta manera, la pinza 92 embraga con el manguito 84 cuando el desviador de flujo 10 es tendido en el pozo.

La base anular 93 de la pinza 92 a su vez es embragada, en forma liberable, con el carro 91, por ejemplo, por medio del alambre de corte 96. En forma alterna, la pinza 92 podría ser embragada, en forma liberable, con el carro 91 por medio de pernos, tornillos de corte y similares. La pinza 92 también podría ser embragada, en forma liberable, con el carro 91 por medio de los perros de apriete, tales como los perros de apriete que pueden desplazarse en dirección radial mostrados en las Figuras 14A y 14B y que se discuten más adelante. En cualquier caso, el manguito 84, la pinza 92, y el carro 91 son embriagados juntos cuando el desviador de flujo 10 es tendido en el pozo. De otro modo, y de manera específica cuando el alambre de corte 96 ha sido cortado durante la operación del desviador de flujo 10 como se describe más adelante, el carro 91 es capaz de deslizarse en dirección axial dentro de la base anular 93 de la pinza 92 como se describe en detalle adicional más adelante. El carro 91 también es proporcionado con una tapa roscada 97, y un resorte de torsión es situado entre la tapa de carro 97 y la base de pinza 93 para facilitar el ensamble de la transmisión 90 en el alojamiento de desviador 80.

El carro 91 define un pasaje cilindrico a través del cual se extiende la unión deslizante 15. La unión deslizante 15, como se observa con anterioridad, es conectada en su extremo superior con el mandril 30 el cual a su vez es conectado con la columna de trabajo 5. De preferencia, este es conectado en su extremo inferior con otros componentes del montaje de tubería de revestimiento, tales como un montaje de asiento de bola, un montaje de retención de tapón, y un tapón limpiador de tubería de revestimiento, que son utilizados en las operaciones de cementado o en otras operaciones de herramienta. En cualquier caso, la unión deslizante 15. Con estos otros componentes proporcionan un conducto a través del cual el hormigón podría ser introducido en la tubería de revestimiento 2 por debajo del desviador de flujo 10 y el obturador de hormigón 14. A medida que el hormigón es introducido en la tubería de revestimiento 2, el obturador de cierre de hormigón 14 evita que el hormigón fluya hacia arriba en dirección de la tubería de revestimiento 2 y el desviador de flujo 10 y se permite que los retornos fluyan del anillo, a través de los puertos 83, y hacia el alojamiento 80. < De preferencia, dos nuevos desviadores también incorporan un sello de una vía, tal como uno o más sellos de labio o, como se muestra en la Figura 10A, una copa limpiatubos 86. La copa limpiatubos 86 es montada en la unión deslizante 15 en un punto por encima de los puertos 83 y proporciona un sello de una vía entre la unión deslizante 15 y el alojamiento 80. Esa comprende un miembro elastomérico de forma de copa, como es convencional en la técnica, que permite que el fluido fluya a través del alojamiento 80 en una dirección hacia arriba a través de la copa limpiatubos 86. Se la presión de fluido es aplicada por encima de la copa limpiatubos 86, sin embargo, el miembro elastomérico se expandirá en contra y sellará con el alojamiento 80 y evitará el flujo de fluido en una dirección descendente. Como se discute adicionalmente más adelante, el suministro de una copa limpiatubos u otros sellos de una vía facilita la verificación de presión de un sello establecido entre la tubería de revestimiento y un entubado existente antes de que sea emprendida una operación de cementado, y todavía permite que el fluido desplazado fluya hacia arriba a través de los nuevos desviadores de flujo a medida que es cementada la tubería de revestimiento. También será apreciado que la copa limpiatubos 86 también ayuda a minimizar el ingreso de escombros dentro del desviador de flujo 10 a medida que éste es tendido en el pozo.

La unión deslizante 15 también comprende un alargamiento o collar 16 de modo que la transmisión 90 podría ser accionada para mover el manguito 84 hacia su posición cerrada una vez que es completada la operación de cementado. Esto podría ser apreciado mejor comparando la Figura 10A, que muestra el desviador de flujo 10 en su posición de inicio de tendido en donde los puertos 83 están abiertos, con la Figura 10B, que muestra el desviador 10 una vez que han sido cerrados los puertos 83.

De manera más específica, los puertos 83 podríán ser cerrados jalando la columna de trabajo 5 con la cual la unión deslizante 15 es finalmente conectada. A medida que la unión deslizante 15 viaja hacia arriba, el collar 16 embragará con el extremo inferior alargado 98 del carro 91 y provocará que el carro 91 se mueva hacia arriba junto con la unión deslizante 15. En este punto, debido a que la base anular 93 de la pinza 92 es embragada, en forma liberable, con el carro 91 y los extremos alargados 95 de los dedos de apriete 94 son embragados, en forma liberable, con el manguito1 84, el movimiento hacia arriba del carro 91 provocará que el manguito 84 se mueva hacia arriba hacia su posición cerrada que se muestra en la Figura 10B. El extremo superior del manguito 84 es ranurado, de esta manera, se proporcionan las estrías 87 que son capaces de flexionarse hasta un grado limitado y, por medio de protuberancias (no se muestran) , se colocan a presión en una ranura anular 88 e el alojamiento 80. Con lo cual, el manguito 84 es asegurado en la posición cerrada .

Cuando la transmisión 90 ha viajado hacia arriba hasta el punto ilustrado en la Figura 10B en donde el manguito 84 se encuentra en su posición cerrada, los extremos alargados 95 de los dedos de apriete 94 embragan con el extremo superior de las ranuras 85 en el alojamiento 80. Por lo tanto, la aplicación de una fuerza adicional ascendente a la columna de trabajo 5 y la unión deslizante 15, embragará el alambre de corte 96 y desembragará la pinza 92 del carro 91. El movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 15 moverá el extremo alargado 98 del carro 91 hacia afuera por debajo de los dedos flexibles de apriete 94 y en embrague con el saliente inferior de la base anular 93 de la pinza 92. En este punto, el movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 15 y el carro 91, debido a que los dedos de apriete 94 ahora son capaces de flexionarse, provocará que los extremos alargados de pinza 95 avancen hacia afuera de los rebajos en el manguito 84 y las ranuras 85 sobre la superficie interior del alojamiento 80, con lo cual, se desembraga la transmisión 90 del manguito 84. Toda la trasmisión 90 puede ser removido entonces del desviador de flujo 10, dejando el alojamiento 80, con el manguito 84 asegurado en su posición cerrada que cierra o interrumpe el flujo a través de los puertos 83, como parte de la tubería instalada de revestimiento 2.

Los detalles adicionales de la operación de los nuevos desviadores de flujo y las operaciones de cementado son discutidos más adelante en el contexto de la operación del montaje de tubería de revestimiento como una totalidad o conjunto. Sin embargo, ya debe apreciarse que los nuevos desviadores de flujo proporcionan ventajas significantes con respecto la técnica anterior. El alojamiento de los huevos desviadores de flujo es diseñado para permanecer en el pozo como parte de la tubería instalada de revestimiento. De esta manera, es importante que el desviador de flujo no sólo proporcione una trayectoria de flujo efectiva y susceptible de ser sellada para los retornos, de preferencia, también lo hace sin limitar el diámetro interior o el diámetro exterior efectivo del revestimiento como conjunto. Mediante la disposición de la transmisión dentro del alojamiento, y haciendo que sean liberables de la cubierta y que puedan recuperarse del pozo, las nuevas herramientas proporcionan un perfil delgado. Por lo tanto, el desviador de flujo es bien adecuado dentro del perfil del montaje de tubería de revestimiento a medida que es tendido en el pozo y, una vez que la tubería de revestimiento es completamente instalada, su diámetro interior es al menos tan grande como la tubería de revestimiento como conjunto. Al mismo tiempo, otras cosas siendo iguales, los nuevos desviadores de flujo son capaces de proporcionar una trayectoria de flujo relativamente grande para los retornos durante las operaciones de y, cuando la transmisión es removida, no presentarán una restricción en la tubería instalada de revestimiento. La operación de una cubierta a través de una transmisión montada en forma externa requerida, de manera inevitable, que el diámetro interior del alojamiento se ha reducido para un tamaño dado de entubado, de esta manera, se limita el diámetro interior efectivo de la tubería instalada de revestimiento o la creación de una restricción en la misma.

Además, a diferencia de los dispositivos de control de flujo para otras operaciones de pozo, los nuevos desviadores de flujo comprenden un orificio diseñado para acomodar la unión deslizante u otro conducto que se extiende a través del desviador. De esta manera, el hormigón u otros fluidos de trabajo podrían ser suministrados a aquellas porciones de la tubería de revestimiento por debajo del desviador de flujo sin desviar los fluidos inyectados alrededor del desviador de flujo. Esto también permite que las nuevas herramientas desvíen los retornos de una operación de cementado sin algún accionamiento anterior de la herramienta. Una operación única para cerrar los puertos después del accionamiento es todo lo que se requiere .

Será apreciado que los nuevos desviadores de flujo no son limitados al desviador preferido de flujo 10 que se discute con anterioridad. Por ejemplo, la porción alargada 81 de la unión deslizante 15 u otros pasadores que sobresalen en dirección radial, y similares, proporcionan medios simples y efectivos para embragar y manipular, en forma mecánica, la transmisión 90. Sin embargo, otros mecanismos podrían ser proporcionados por el accionamiento de la transmisión de los nuevos desviadores de flujo. Por ejemplo, los perros de apriete o pasadores cargados por resorte podrían ser montados en los rebajos en un carro de modo que puedan embragar con ranuras, hendiduras y similares en una unión deslizante a medida que ésta es jalada hacia arriba. Un montaje de trinquete, similar al anillo de trinquete 26 montado entre el mandril de barra de suspensión 20 y el abretubos 21, también podría ser proporcionado entre el carro y la unión deslizante para permitir que la unión deslizante tome el carro a medida que éste es elevado. Otros componentes, tales como el obturador de cierre de hormigón, también podrían ser utilizados para embragar con un carro como se discute más adelante. Además, podrían ser conectados cilindros hidráulicos con un carro, u otros mecanismos también podrían ser proporcionados para el accionamiento del carro en lugar del embrague y manipulación, en forma mecánica, de la unión deslizante.

Además, mientras el manguito 84 es adaptado para el movimiento axial ascendente, será apreciado que las cubiertas de los nuevos desviadores de flujo podrían ser adaptadas para moverse hacia abajo y para cubrir los puertos situados por debajo del manguito. Los pasadores cargados por resorte o los perros de apriete podrían ser proporcionados como se discutió con anterioridad para embragar, en forma mecánica, con un carro y la unión deslizante para el movimiento hacia abajo. Los perros giratorios de apriete también podrían ser proporcionados en la unión deslizante. Estos perros giratorios de apriete podrían ser situados por debajo del desviador de flujo de modo que oscilen en y por debajo de un miembro de carro a medida que la unión deslizante es elevada y oscilan fuera de embrague con el carro una vez que han despejado su borde superior y la unión deslizante es movida hacia abajo.

En forma similar, otros mecanismos podrían ser proporcionados en los nuevos desviadores de flujo que embragar, en forma liberable, la transmisión con la cubierta. Por ejemplo, un carro podría ser embragado, en forma liberable, con la cubierta en forma directa a través de pasadores, tornillos, anillos, o similares que pudieran cortarse una vez que la cubierta has viajado hacia su posición cerrada. Los perros de apriete que pueden desplazarse en dirección radial también podrían ser montados en ranuras-J en el carro, en forma similar al modo en el; cual son montados los perros de apriete 48 en la sección tubular 31g como se describe más adelante. En lugar de la pinza, un manguito con perros giratorios de apriete o que pueden desplazarse en dirección radial podrían ser soportados en forma deslizante, y podrían ser embargados en forma liberable con un carro, es permitido que los perros de apriete se muevan fuera de embrague con la cubierta hacia los rebajos en el carro una vez que el carro viajado hacia arriba una distancia definida con relación al manguito.

Del mismo modo, el manguito 84 u otras cubiertas podrían ser soportados en la superficie interior, del alojamiento. No sería necesario proporcionar ranuras en el alojamiento, aunque de otro modo un manguito interior podría ser embragado, en forma liberable, con y podría ser accionado por una transmisión como se describe con anterioridad. Por ejemplo, como es mostrado en las Figuras 11, una segunda modalidad preferida 110 de los nuevos desviadores de flujo comprende el manguito 184 que es soportado, en forma deslizante, en la superficie interior del alojamiento 180. El alojamiento de desviador 180 es totalmente similar al alojamiento 80 del desviador 10. Este comprende un número de puertos 183 los cuales son configurados y dimensionados para permitir que el fluido desplazado durante la operáción de cementado fluya hacia el interior del alojamiento 180. Sin embargo, debido a que el manguito 183 es soportado en la superficie interior del alojamiento 184, el alojamiento 180 tiene una porción 181 con los diámetros interior y exterior alargados para acomodar el manguito 183. Tampoco es necesario proporcionar ranuras, tales como la ranuras 85 que son proporcionadas en el alojamiento 80.

Como será apreciado comparando las Figuras ?1? y 11B, el manguito 184 es soportado para su movimiento axial a partir de una posición abierta de inicio de tendido, en la cual los puertos 183 están descubiertos por el manguito 184 como se muestra en la Figura 11A, a una posición instalada cerrada, en la cual el manguito 184 cubre los puertos 183 como se muestra en la Figura 11B. El manguito 184 es conectado, en forma liberable, y es operado por medio de una transmisión 190 la cual es sustancialmente idéntica a la transmisión 90 en el desviador 10. De esta manera, estos componentes, y otros componentes similares del desviador de flujo 110 son identificados por los números de referencia de serie-100 que son comparables con los números de referencia utilizados en la descripción anterior del desviador de flujo 10.

La trasmisión 190, como podría observarse en las Figuras 11, comprende un carro 191 y una pinza 192. Los extremos alargados 195 de los dedos de apriete 194 embragan con los correspondientes rebajos en el manguito 184. Es evitado que éstos se flexionen fuera de embrague1 con el manguito 184 por medio de una porción inferior alargada 198 del carro 191. De esta manera, la pinza 192 embraga con el manguito 184 cuando el desviador de flujo 110 es tendido en el pozo.

Del mismo modo que en el desviador 10 discutido con anterioridad, los puertos 183 . en el desviador 110 son cerrados elevando la unión deslizante 115, lo cual provoca que su collar 116 embrague con el extremo inferior alargado 198 del carro 191. La tracción adicional sobre la unión deslizante 115 provoca que el carro 191 y la pinza 192 viajen hacia arriba, llevando el manguito 184 hasta su posición cerrada que cierra los puertos de alojamiento 183.

Cuando la trasmisión 190 ha viajado hacia arriba hacia el punto ilustrado en la Figura 11B en donde el manguito 184 se encuentra en su posición cerrada, el extremo superior del manguito 184 embraga con un saliente 185 formado por la porción alargada 181 del alojamiento 180: Por lo tanto, la aplicación de una fuerza ascendente adicional a la columna de trabajo 5 y la unión deslizante 115 cortará el alambre 196 y desembragará la pinza 192 del carro 191. El movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 15 moverá el extremo alargado 198 del carro 191 hacia afuera por debajo de los dedos flexibles de apriete 194 y en embrague con el saliente inferior de la base anular 193 de la pinza 192. En este punto, el movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 115 y el carro 191, debido a que los dedos de apriete 194 ahora es capaz de flexionarse, provocará que los extremos alargados de pinza 195 se levanten fuera de los rebajos en el manguito 184 sobre la superficie interior del manguito 184, con lo cual, se desembraga la trasmisión 190 del manguito 184. Entonces, toda la trasmisión 190 podría ser removido del desviador de flujo 10, dejando el alojamiento 180, con el manguito 184 asegurado en su posición cerrada que cierra el flujo a través de los puertos 183, como parte de la tubería instalada de revestimiento 2.

Las cubiertas también podrían ser soportadas en el alojamiento de desviador para su movimiento axial relativo por medio de roscas por ejemplo, como en la otra modalidad preferida 21Ó mostrada, en las Figuras 12. El desviador preferido de flujo 210 comprende el manguito 284 que es soportado dentro de un alojamiento 280. Éstos son similares en construcción al manguito 184 y el alojamiento 180 en el desviador de flujo 110. Sin embargo, el manguito 284 y el alojamiento 280 en el desviador 210 son embragados por medio de las roscas de acoplamiento 289. De otro modo, el alojamiento de desviador 280 es sustancialmente el mismo que el alojamiento 180 del desviador 110. Este comprende un número de puertos 283 los cuales son configurados y dimensionados para permitir que el fluido desplazado durante una operación de cementado fluya hacia el interior del alojamiento 280.

Como será apreciado comparando las Figuras 12A y 12B, el manguito 284 es soportado para su movimiento axial, por medio de la rotación a través de las roscas de acoplamiento 289, de su posición abierta de inicio de tendido, en la cual los puertos 283 son descubiertos por el manguito 284 como se muestra en la Figura 12A, a una posición instalada cerrada, en la cual el manguito 284 cubre los puertos 283 como se muestra en la Figura 12B. El manguito 284 es conectado, en forma liberable, con una transmisión 290 que puede operarse para mover el manguito 284 de su posición abierta a su posición cerrada.

La transmisión 290, como podría observarse en las Figuras 12, comprende un carro 291 y una pinza 292. Los extremos alargados 295 de los dedos de apriete 294 embragan con los correspondientes rebajos en el manguito 284. Se evita que estos se flexionen fuera de embrague con el manguito 284 por medio de una porción inferior alargada 298 del carro 291. De esta manera, la pinza 292 embraga con el manguito 284 cuando el desviador de flujo 210 es tendido en el pozo.

Sin embargo, el extremo alargado 298 del carro 291, es proporcionado con una serie de estrías circunferencialmente separadas 299, las cuales como podría observarse en la Figura 12B, se acoplan con las . estrías circunferencialmente separadas 217 en el collar de unión deslizante 216 cuando es elevada la unión deslizante 215. Cuando las estrías 299 y 217 son embragadas, la unión deslizante 215 podría ser girada por medio de la cadena de trabajo 5, lo cual su vez girará la transmisión 290; y moverá hacia arriba el manguito 284 para cerrar los puertos 283.

Cuando la transmisión 290 ha viajado hacia arriba al punto ilustrado en la Figura 12B en donde el manguito 284 se encuentra en su posición cerrada, el extremo superior del manguito 284 embraga con un saliente 285 formado por la porción alargada 281 del alojamiento 280. Por lo tanto, la aplicación de una fuerza ascendente adicional a la columna de trabajo 5 y la unión deslizante 215 cortará el alambre 296 y desembragará la pinza 292 del carro 291. El movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 215 moverá el extremo alargado 298 del carro 291 por debajo de los dedos flexibles de apriete 294 y en embrague con el saliente inferior de la base anular 293 de la pinza 292. En este punto, el movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 215 y el carro 291, debido a que los dedos de apriete 294 ahora son capaces de flexionarse, provocará que los extremos alargados de pinza 295 salgan fuera de los rebajos en el manguito 284 sobre la superficie interior del manguito 284, con lo cual, se desembraga la transmisión 290 del manguito 284. Entonces, toda la trasmisión 290 podría ser removido del desviador de flujo 210, dejando el alojamiento 280, con el manguito 284 asegurado en su posición cerrada que cierra el flujo a través de los puertos 283, como parte de la tubería instalada de revestimiento 2.

Otras cubiertas podrían ser adoptadas para su movimiento rotacional al proporcionar pasadores en la unión deslizante los cuales embragan con ranuras helicoidales en la superficie interior del carro. Estas cubiertas giratorias serían proporcionadas con puertos que se alinean con los puertos en el alojamiento de herramienta cuando la cubierta se encuentra en su posición abierta y giran fuera de alineación en la posición cerrada. De manera adicional, como es ejemplificado por una cuarta modalidad preferida mostrada en las Figuras 13A y 13B, los extremos de pinza 395 podrían embragar con las roscas burdas o las ranuras helicoidales 399 en la superficie interior del manguito 384. De manera más particular, la modalidad preferida 310 de los nuevos desviadores de flujo comprende el manguito 384 que es soportado, en forma deslizante, en la superficie interior de un alojamiento 380. El alojamiento de desviador 380 es totalmente similar al alojamiento 180 del desviador 110. Este comprende un número de puertos 383 los cuales son configurados y dimensionados para permitir que el fluido desplazado durante una operación de cementado fluya, hacia el interior del alojamiento 38Ó.

A diferencia de los manguitos 80, 180, y 280, de manera respectiva, en los desviadores 10, 110, y 210, el manguito 384 en el desviador 310 es proporcionado con una serie de puertos 389 los cuales se alinean con los puertos 383 en el alojamiento 380 cuando el manguito 384 se encuentra en su posición abierta de inicio de tendido, como se muestra en la Figura 13A. , Como será apreciado comparando las Figuras 13A y 13B, el manguito 384 es soportado para su movimiento rotacional a partir de su posición abierta de inicio de tendido, en la cual el manguito los puertos 389 se alinean con los puertos de alojamiento 383 como se muestra en la Figura 13A, a una posición instalada cerrada, en la cual los puertos de manguito 389 han girado fuera de alineación con los puertos de alo amiento 383 de manera que son cerrados como se muestra en la Figura 13B.

El manguito 384 es conectado en forma liberable y es operado por medio de una transmisión 390 que es similar a las trasmisiones 90 y 190, de manera respectiva,; en los desviadores 10 y 110. La trasmisión 390 comprende un carro 391 y una pinza 392 los cuales son embragados, en forma liberable, por ejemplo, por el alambre de corte 396. Sin embargo, los extremos alargados 395 de los dedos de apriete 394 se extienden hacia y embragan con las ranuras helicoidales 399 en la superficie interior del manguito 384. Es evitado que éstas se flexionen fuera de embrague con el manguito 384 por medio de una porción inferior alargada 398 del carro 391. De esta manera, la pinza 392 embraga con el manguito 384 cuando el desviador de flujo 310 es tendido en el pozo.

Como en los desviadores 10, 110, y 210 discutidos con anterioridad, los puertos 383 en el desviador 310 son cerrados elevando la unión deslizante 315, lo cual provoca que su collar 316 embrague con el extremo inferior alargado 398 del carro 391. Sin embargo, la tracción adicional sobre la unión deslizante 315 provoca que los extremos 396 de los dedos de apriete 394 viajen a través de las ranuras 399, lo cual a su vez provoca que el manguito 384 gire hacia su posición cerrada cerrando los puertos de alojamiento 383.

Cuando la trasmisión 390 ha viajado hacia arriba hacia el punto ilustrado en la Figura 13B en donde el manguito 384 se encuentra en su posición cerrada, los extremos alargados 395 de los dedos de apriete 394. embragan con el extremo superior de las ranuras helicoidales 399. Por lo tanto, la aplicación de una fuerza adicional hacia arriba a la columna de trabajo 5 y la unión deslizante 315; cortará el alambre 396 y desembragará la pinza 392 del carro 391. El movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 315 moverá el extremo alargado 398 del carro 391 por debajo de los dedos flexibles de apriete 394 y en embrague con el saliente inferior de la base anular 393 de la pinza 392. En este punto, el movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 315 y el carro 391, debido a que los dedos de apriete 394 ahora son capaces de flexionarse, provocará que los extremos alargados de pinza 395 salgan de las ranuras helicoidales 399 en el manguito 384 sobre la superficie interior del manguito 384, con lo cual, se desembragará la trasmisión 390 del manguito 384. Entonces, la totalidad de la trasmisión 390 podría ser removida del desviador de flujo 310, dejando el alojamiento 380, con el manguito 384 asegurado en su posición cerrada que cierra el flujo a través de los puertos 383, como parte de la tubería instalada de revestimiento 2.

Como se observa con anterioridad, la pinza en las distintas modalidades preferidas podría ser embragada, en forma liberable, con el carro por medio de una variedad de mecanismos. Las modalidades preferidas 10, 110, 210; y 310 son proporcionadas, de manera respectiva, por los alambres de corte 96, 196, 296, y 396. Como un ejemplo adicional, ? como es mostrado en las Figuras 14A y 14B, este embrague liberable podría ser proporcionado por los perros de apriete que pueden desplazarse en dirección radial. De manera más particular, el desviador 410 comprende el manguito 484 que es soportado, en forma deslizante, en la superficie interior de un alojamiento 480. El alojamiento de desviador 480 es totalmente similar al alojamiento 80 del desviador 10. Este comprende un número de los puertos 483 los cuales son configurados y dimensidnados para permitir que el fluido desplazado durante una operación de cementado fluya hacia el interior del alojamiento 480.

Como será apreciado comparando las Figuras 14A y 14B, el manguito 484 es soportado para su movimiento axial a partir de una posición abierta de inicio de tendido, ' en la cual los puertos 483 son descubiertos por el manguito 484 como se muestra en la Figura 14A, a una posición .instalada cerrada, en la cual el manguito 484 cubre los puertos 483 como se muestra en la Figura 14B. El manguito 484 es conectado en forma liberable y es operado por una transmisión 490 que es similar a la transmisión 90 en el desviador 10. La trasmisión 490 comprende un carro 491 y una pinza 492 que son embragados, en forma liberable. Sin embargo, en la trasmisión 490 el carro 491 y la pinza 492 son embragados, en forma liberable, por medio de los perros de apriete 496.

Los perros de apriete 496 son llevados en ranuras adecuadamente configuradas en la base anular 93 de ¡ la pinza 492. Cuando el desviador 410 se encuentra en su posición de inicio de tendido, como se muestra en la Figura 14A, los perros de apriete 496 embragan con un rebajo anular 499a en el carro 491, de esta manera, embragan con el carro 491 y la pinza 492. Entonces, después del proceso de cementado, cuando la unión deslizante 415 es elevada, su collar 416 embraga con el extremo inferior alargado 498 del carro 491, la tracción adicional de la unión deslizante 415 provocará que el manguito 484 se mueva hacia arriba su posición cerrada que se muestra en la Figura 14B.

Cuando la trasmisión 490 ha viajado hacia arriba hacia el punto ilustrado en la Figura 14B en donde el manguito 484 se encuentra su posición cerrada, los perros de apriete 496 estarán en alineación con la porción inferior de un rebajo anular 499b proporcionado en la superficie interior del alojamiento 480. Por lo tanto, la aplicación de una fuerza ascendente adicional a la columna de trabajo 5 y la unión deslizante 415 empujará los perros de apriete 496 hacia el rebajo 499b y fuera de embrague con el carro 491.

El movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 415 moverá el extremo alargado 498 del carro 491 por debajo de los dedos flexibles de apriete 494 y en embrague con el saliente inferior de la base anular 493 de la pinza 492. En este punto, los perros de apriete 496 estarán en alineación con un rebajo anular 499c proporcionado hacia el extremo inferior del carro 491. El movimiento adicional hacia arriba de la unión deslizante 415 y el carro 491, permitirá que los perros de apriete 496 se muevan hacia el rebajo 449c y fuera de embrague con el rebajo 499b en el alojamiento 480. Al mismo tiempo, debido . a que los dedos de apriete 494 ahora son capaces de flexionarse hacia adentro, este movimiento hacia arriba provocará que los extremos alargados de pinza 495 salgan de los rebajos en el manguito 484 y las ranuras 485 sobre la superficie interior del manguito 484, con lo cual, se desembraga la trasmisión 490 del manguito 484. Entonces, toda la trasmisión 490 podría ser removida del desviador de flujo 410, dejando el alojamiento 480, con el manguito 484 asegurado en su posición cerrada que cierra el flujo a través de los puertos 483, como parte de la tubería instalada de revestimiento 2.

También será apreciado que mientras los aspectos preferidos en gran medida en vista de las ventajas discutidas con anterioridad, varios aspectos de la presente invención podrían ser practicados sin el uso de los nuevos desviadores de flujo. Por ejemplo, los nuevos métodos de instalación de una tubería de revestimiento no requieren, de manera general, el uso de los nuevos desviadores de flujo, sólo que un puerto es proporcionado en la tubería de revestimiento en el fondo de la perforación del sello establecido entre la tubería de revestimiento y el anillo y, de preferencia, que; algunos medios son proporcionados para el cierre del puerto una vez que ha sido completado el proceso de cementado.

Operación del Montaje de Tubería de Revestimiento El montaje de tubería de revestimiento 1 es ensamblado con la barra de suspensión de tubería" de revestimiento 11, la herramienta de instalación de ancla 3 y el desviador de flujo 10 en su posición de inicio de tendidos. Entonces, ese podría ser bajado sobre la columna de trabajo 5 hacia el entubado existente 6, con o sin rotación. Sin embargo, .si una tubería de revestimiento está siendo instalada, una broca de perforación de preferencia es unida con el extremo de la tubería de revestimiento, como se observa con anterioridad, de modo que la tubería de revestimiento podría ser perforada.

La columna de trabajo 5 proporciona un conducto para la circulación de los fluidos como podría ser necesario para la operación de perforación u otras operaciones en el pozo. Esta también proporciona la trasmisión de las fuerzas axial y rotacional según se ha requerido para operar la herramienta de instalación 3, el desviador de flujo 10 ly otros componentes del montaje de tubería de revestimiento 1. Entonces, en este contexto, la columna de trabajo 5 será entendida que incluye no sólo los miembros tubulares a partir de los cuales es suspendido el montaje de tubería de revestimiento 1, sino también la herramienta de mandril 30, la unión deslizante 15, y cualquiera otro de los tubulares o conectores que cooperan para proporcionar un conducto o para transmitir las fuerzas de operación.

Una vez que el montaje de tubería de revestimiento 1 ha sido situado en la profundidad deseada, . la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 será colocada en el entubado existente 6 y después será liberada, la tubería de revestimiento 2 será cementada en el pozo, y la herramienta de instalación de ancla 3 será recuperada del pozo, como ahora será descrito en mayor detalle.

La barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 es colocada incrementando la presión de fluido dentro del mandril 30. De esta manera, · el montaje de tubería de revestimiento 1 de preferencia incluye un asiento de bola (no se muestra) que es conectado ya sea en forma directa o por medio de las conexiones tubulares con la unión deslizante 15 por debajo del desviador de flujo 10 y el obturador de hormigón 14. Una bola podría ser caída a través de la columna de trabajo 5 y es permitida que asiente sobre el asiento de bola. Una vez que se encuentra sobre el asiento, la bola cierra, de manera efectiva, la columna de trabajo 5 y permite que la presión aumente o se acumule por encima de la bola. Una vez que ha sido colocada la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, la presión es incrementada adicionalmente para soplar la bola a través del asiento.

Sin embargo, la presente invención no es limitada a estos mecanismos. Otros mecanismos, tales como válvulas de mariposa que pueden ser superadas, podrían ser proporcionados para cerrar una cadena de trabajo y permitir que la presión se acumule en una herramienta de instalación. La tubería de revestimiento también podría ser cementada en el pozo, y el hormigón en el anillo cerrará el flujo de la tubería de revestimiento y permitirá que la presión sea incrementada en la cadena de trabajo para colocar el anclaje. Sin embargo, como es observado existen beneficios importantes en la ¦ colocación y liberación de un anclaje antes que la tubería de revestimiento sea cementada, lo cual podría ser realizado por medio de los aspectos preferidos de la presente invención.

En cualquier caso, a medida que la presión de fluido se incrementa en la herramienta de mandril 30, la herramienta de colocación 13 es accionada, empujando hacia abajo el abretubos 21 y por debajo del manguito expansible 22. Al mismo tiempo, el incremento de la presión de fluido en el mandril 30 provoca una liberación parcial de la herramienta de tendido 12 del mandril 30. Una vez que la herramienta de . tendido 12 se encuentra en esta posición de colocación, la herramienta de tendido 12 podría ser liberada de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 liberando el peso sobre el mandril 30 a través de la columna de trabajo 5. En forma alterna, en el caso que no ocurra esa liberación, la herramienta de tendido 12 podría ser liberada de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 girando el mandril 30 un cuarto de vuelta en sentido contrario de giro de las manecillas del reloj antes de liberar el peso.

De manera más particular, a medida qué es incrementada la presión de fluido en el mandril 30 para accionar la herramienta de colocación 13 y colocar la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, el fluido entra en las cámaras hidráulicas inferiores 64 de los actüadores 60 a través de los puertos entrada 65. El incremento de presión de fluido en las cámaras hidráulicas inferiores 64 empuja hacia abajo los pistones flotantes 61b-61f. Debido a que todos los pistones flotantes 61 y los manguitos 62 se encuentran interconectados , esta fuerza es transmitida a través de todos los actüadores 60, y cada vez que los miembros de corte hayan sido empleados para la inmovilización, los actüadores 60 son cortados, permitiendo que los actüadores 60 comiencen a moverse hacia abajo. Este movimiento hacia abajo a su vez provoca un incremento en la presión en las cámaras hidráulicas superiores 66 lo cual rompe, de manera eventual, los diafragmas 73, permitiendo que el fluido fluya a través de los pistones de equilibrio 70. El flujo continuo del fluido hacia las cámaras hidráulicas inferiores 64 provoca el viaje descendente adicional de los actüadores 60. Debido a que la comunicación fluida ha sido establecida en los pasajes 72, los pistones de equilibrio 70 son empujados hacia abajo a lo largo del mandril 30 con los pistones flotantes 61, como podría observarse comparando las Figuras 2A y 2B.

Puesto que los actüadores 60 continúan viajando hacia abajo a lo largo del mandril 30, como se observa mejor comparando las Figuras 3A y 3B, son cortados los pasadores de corte que conectan el collar de ajuste 68 y el collar de tope 69. Entonces, el extremo inferior del collar de ajuste 68 se mueve en embrague con el extremo superior del collar de tope 69, lo cual a su vez apoya el abretubos 21. De esta manera, la fuerza descendente generada por los actuadores 60 es llevada para soportar el abretubos 21, provocando que éste se mueva hacia abajo y, finalmente, que expanda el manguito de metal 22 en dirección radial hacia afuera en contacto con un entubado existente. Será apreciado que en forma ideal, existe poco o ningún movimiento de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 con relación al entubado existente conforme éste está siendo colocado. De esta manera, una cierta cantidad de peso podría ser liberada en el mandril 30 para garantizar que éste no se ha empujado hacia arriba por la resistencia encontrada durante la expansión del manguito 22.

Finalmente, como se observa con anterioridad, el incremento de la presión de fluido dentro del mandril 30 no sólo provoca la colocación de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, sino también provoca una liberación parcial de la herramienta de tendido 12 del mandril 30. De manera más específica, como es entendido mejor comparando las Figuras 6A y 6B, el incremento de la presión de fluido en el mandril 30 provoca que el fluido pase a través de uno o más puertos 51 en la sección tubular 31g hacia una pequeña cámara hidráulica 52 definida entre el pistón de bloqueo 50 y los sellos anulares 53 proporcionados entre el pistón 50 y la sección 31g. A medida que el fluido fluye hacia la cámara hidráulica 52, el pistón de bloqueo 50 es empujado hacia arriba a lo largo de la sección tubular 31g y fuera del alojamiento de perro de apriete 47.

Este movimiento del pistón de bloqueo 50 descubre los rebajos en el alojamiento de perro de apriete 47. Como se discute con anterioridad, los perros de apriete 48 son capaces de moverse en dirección radial (hasta un grado limitado) dentro de estos rebajos. Sin embargo, una vez descubiertos, los perros de apriete 48 serán empujados hacia afuera y fuera de embrague con la sección tubular 31g si el mandril 30 es movido hacia abajo. De esta manera, la herramienta de tendido 12 es parcialmente liberada del mandril 30 en el sentido que el mandril 30, aunque restringido del movimiento relativo hacia arriba, ahora es capaz de moverse hacia abajo con relación a la herramienta de tendido 12. Sin embargo, otros mecanismos para la colocación y liberación los perros de apriete, tal como aquéllos que incluyen uno o una combinación de mecanismos mecánicos o hidráulicos, son conocidos, y podrían ser utilizados en la herramienta de tendido 12.

Una vez que la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 ha sido colocada y cualquiera otra dé las operaciones deseadas es completada, las herramientas de instalación y colocación 12 y 13 podrían ser completamente liberadas de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 en primer lugar al moverlas hacia sus posiciones de "liberación" . Las Figuras 6C y 7C muestran la herramienta de tendido 12 en su posición de liberación. Como será apreciado a partir de las mismas, en general, la herramienta de tendido 12 es liberada de la barra de suspensión 11 liberando el peso sobre el mandril 30 por medio de una cadena de trabajo 5 mientras es reducida la presión de fluido dentro del mandril 30. De esta manera, a medida que el peso es liberado sobre el mandril 30, este comienza a viajar hacia abajo y la herramienta de colocación 13, que es mantenida fija mediante su embrague a través del collar de tope 69 con el extremo superior del abretubos 21, es capaz de viajar hacia arriba del mandril 30.

Como se observa mejor comparando la Figura! 6B y la Figura 6C, al mismo tiempo los perros de apriete 48 ahora son capaces de moverse en dirección radial fuera de embrague con la sección tubular 31g como se discute con anterioridad, y a medida que el peso es liberado sobre el montaje de tubería de revestimiento 1, el mandril 30 es capaz de moverse hacia abajo con relación a la herramienta de tendido 12. Un anillo-C expandido 54 es llevado sobre la superficie exterior de la sección tubular 31g en una ranura en el alojamiento de perro de apriete 47. A medida que el mandril 30 viaja hacia abajo, el anillo-C expandido 54 se encuentra y es capaz de relajarse en cierto modo y embraga con otra ranura anular en la sección tubular 31g, de esta manera, se vuelve a embragar en posición lateral la herramienta de tendido 12 con la herramienta de mandril 30. De preferencia, el viaje descendente del mandril 30 es limitado para facilitar este nuevo embrague. Dé esta manera, un anillo-C expandido y el montaje de anillo de cubierta 55 son montados sobre la sección tubular 31g, de manera que embragará con el extremo superior del alojamiento de perro de apriete 47, deteniendo el mandril 30 y permitiendo que el anillo-C expandido 54 embrague con la ranura de acoplamiento en la sección tubular 31g.

Finalmente, como se observa mejor comparando las Figuras 7B y 7C, el viaje hacia abajo del mandril 30 provocará que el collar inferior 42 también viaje hacia abajo, con lo cual, se elimina el soporte radial para los extremos de pinza 41. Entonces, las herramientas de instalación y colocación 12 y 13 podrían ser recuperadas elevando el mandril 30 por medio de una cadena de trabajo 5. Como es observado, la herramienta de tendido 12 ha sido nuevamente embragada con la herramienta de mandril 30. Por lo tanto, cuando el mandril 30 es elevado, la pinza 40 también es elevada. Los extremos de pinza 41 son cónicos, de manera que serán empujados en dirección radial hacia adentro a medida que entran en contacto con los bordes superiores de los rebajos anulares 29 en el mandril de barra de suspensión 20, con lo cual, se libera la herramienta de tendido 12 de la barra de suspensión 11. La herramienta de colocación 13 es llevado a lo largo sobre el mandril 30.

En el caso que la herramienta de tendido 12 no sea liberada del mandril 30 a medida que es colocada la. barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, será apreciado que ésta podría ser liberada girando el mandril 30 un cuarto de vuelta en sentido contrario de giro de las manecillas del reloj y posteriormente, liberando el peso sobre el mandril 30. Es decir, las ranuras "J" a mano izquierda (no se muestran) son proporcionadas en la sección tubular 31g. Estas ranuras "J" son bien conocidas en la técnica y proporcionan un método alterno de liberación de la herramienta de tendido 12 del mandril de barra de suspensión 20. De manera más específica, los perros de apriete 48 podrían entrar en las porciones laterales de las ranuras "J" girando el mandril 30 un cuarto de vuelta en sentido contrario de giró de las manecillas del reloj . En función del alcance de las porciones axiales de las ranuras, el peso podría ser liberado sobre el mandril 30 para moverlo hacia abajo con relación a la herramienta de tendido 12. Este movimiento hacia abajo volverá a embragar la herramienta de tendido 12 y eliminará en soporte radial para los extremos de pinza 41 como se describe con anterioridad. De preferencia, los alambres de corte u otros miembros de corte son proporcionados para proporcionar una cierta cantidad de resistencia a esta rotación en sentido contrario de giro de las manecillas del reloj con el objeto de minimizar el riesgo de una liberación inadvertida.

La herramienta de instalación 3 podría ser recuperada del pozo una vez que ha sido completamente liberada de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 si se desea. De preferencia, sin embargo, como es proporcionado por otros aspectos de la presente invención, el sello establecido entre el entubado existente y la barra de suspensión de tubería de revestimiento por el anclaje es verificado por presión.

Es decir, como se observa con anterioridad, los nuevos desviadores también se prefiere que incorporen un sello de una vía, tal como la copa limpiatubos 86 en el desviador 110 que se muestra en la Figura 10A. La copa limpiatubos 86 es montada en la unión deslizante 15 en un punto por encima de los puertos 83 y proporciona un sello de una vía entre la unión deslizante 15 y el alojamiento 80. La copa limpiatubos 86 podría ser montada en el alojamiento 80, aunque si fuera así, sería generalmente considerado como necesario la realización de una operación de perforación o el suministro de un mecanismo de liberación, de modo que la copa limpiatubos 86 podría ser eventualmente removida; del desviador 110. En cualquier caso, la copa limpiatubos 86 permite que el fluido fluya a través del alojamiento 80 en una dirección hacia arriba a través de la copa limpiatubos 86, aunque evitará, de manera sustancial, el flujo de fluido en una dirección hacia abajo. Una vez que la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 ha sido colocada, podría ser aplicada una contrapresión al pozo para verificar o comprobar el sello. Es decir, la presión podría ser incrementada en el anillo entre la columna de trabajo 5 y el entubado existente 6. La copa limpiatubos 86 evitará que el fluido fluya hacia abajo entre la unión deslizante 15 y el alojamiento 80. De esta manera, cualquier pérdida dé presión en el anillo (suponiendo la integridad del entubado existente) indicaría que no fue establecido un sello efectivo cuando fue colocada la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11.

Será apreciado que la prueba de presión podría ser conducida antes o después de la liberación de la herramienta de instalación de la barra de suspensión de tubería de revestimiento. Sobre todo, si la prueba de presión es conducida antes que la herramienta de instalación sea liberada de la barra de suspensión de tubería de revestimiento, es posible reparar o mejorar el sello . mediante la manipulación adicional de la herramienta de instalación. También será apreciado que un sello de una vía, tal como una copa limpiatubos, podría proporcionarse en otros puntos por encima de los puertos en el nuevo desviador. No es necesario que éste sea situado (en su posición de inicio de tendido) entre la unión deslizante y el alojamiento de los nuevos desviadores. El sello podría ser localizado por encima del desviador en otras porciones de la tubería de revestimiento.

Como es proporcionada por otros aspectos preferidos de la presente invención, la tubería de revestimiento también podría ser completamente instalada y cementada en un viaje único en el pozo. De acuerdo con lo mismo, el anclaje es colocado y sellado en un entubado existente, y la herramienta de instalación es liberada y trasladada una distancia suficiente que proporciona una trayectoria para el flujo de fluido a través del anclaje.

Es decir, la herramienta de mandril 30 y la unión deslizante 15 pasan a través de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 y el desviador de flujo' 10 y permiten que el hormigón sea introducido en la tubería de revestimiento 2 por debajo del desviador de flujo 10. El obturador de cierre de hormigón 14 es incorporado en el montaje de tubería de revestimiento 1 por debajo del desviador de flujo 10. Este incluye elementos convencionales de obturación que son situados entre su alojamiento exterior, que será dejado en el pozo como parte de la tubería de revestimiento 2, y la unión deslizante 15, que se extiende a través del mismo. De esta manera, el obturador de cierre de hormigón 14 establece un sello alrededor de la unión deslizante 15 que evitará que el hormigón introducido a través de la columna de trabajo 5 fluya hacia arriba de la tubería de revestimiento 2 en dirección del desviador de flujo 10. De preferencia, el obturador de cierre de hormigón 14 tiene obturadores que puede ser perforados o, de manera más preferible, obturadores que pueden ser recuperados por la unión deslizante 15. El obturador de empaque podría ser colocado o previamente colocado. Si éste es colocado, el obturador de empaque será colocado antes que el hormigón sea introducido en el pozo. Un obturador de empaque recuperable, si se desea, podría proporcionar un alargamiento conveniente en la unión deslizante 15 que podría ser utilizada para accionar la transmisión 90 del desviador de flujo 10 a medida que es elevada la unión deslizante 15. Una variedad de obturadores convencionales de cierre de hormigón se encuentra comercialmente disponible y podría ser utilizada en los nuevos montajes de tubería de revestimiento. La presente invención no es limitada a ningún obturador de cierre particular .

Una vez que ha sido introducida la cantidad deseada de hormigón, son bombeados fluidos adicionales por detrás del "tapón" de hormigón, usualmente separados por una flecha limpiadora (no se muestra) . La flecha limpiadora viajará hacia abajo de la columna de trabajo 5 hasta que llegue y se asiente en un tapón limpiador de tubería de revestimiento (no se muestra) el cual es unido con el extremo de la columna de trabajo 5. El bombeo continuo provocará que el tapón limpiador de tubería de revestimiento viaje hacia abajo de la tubería de revestimiento 2 y que el tapón de hormigón por debajo de este fluya fuera del extremo inferior de la tubería de revestimiento 2.

A medida que el hormigón fluye hacia la tubería de revestimiento 2 y el anillo de pozo y se desplazará el fluido ya presente en el anillo. Sin embargo, estos fluidos de retorno no son capaces de fluir de manera directa hacia arriba del anillo a la superficie debido a que la colocación de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 tendrá establecido un sello anular con el entubado 6. En su lugar, los retornos fluirán a través de los puertos 83 en el desviador de flujo 10 y de regreso al interior de la tubería de revestimiento 2.

La herramienta de instalación de ancla 3, cuando se encuentra en su posición de inicio de tendido e incluso después de la liberación, ocupa sustancialmente el espacio entre la herramienta de mandril 30 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11. Mientras que no es necesario un fluido hermético, esto evitará el flujo de volúmenes sustanciales de fluido en cualquier dirección a través del montaje de tubería de revestimiento 3. En cualquier caso, la herramienta de instalación 3 no permitirá el flujo suficiente para acomodar el volumen y la velocidad de fluido desplazado durante una típica operación de cementado. De esta manera, antes que el hormigón sea introducido en la columna de trabajo 5, la herramienta de instalación 3 será completamente liberada, por cualquier método descrito con anterioridad, y será elevada una distancia relativamente corta para proporcionar una trayectoria de flujo a través de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11.

Por ejemplo, la herramienta de instalación 3 podría ser jalada hasta un punto en donde la herramienta de tendido 12 ha despejado el abretubos 21, o al menos el alojamiento de perro de apriete 47 y la tapa de empuje 45 han despejado el abretubos 21. En este punto, un juego o huelgo anular será establecido entre la herramienta de tendido 12 y el' entubado 6 y el abretubos 21. La unión deslizante 15 también tendrá que haber sido elevada hasta que se extienda a través mandril de barra de suspensión 20 y el abretubos 21. Debido a que la unión deslizante 15 tiene un diámetro exterior menor que el diámetro interior de la barra de suspensión el mandril 20 y el abretubos 21, será creada una trayectoria de flujo anular a través de la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11 hacia el entubado existente 6. De esta manera, los fluidos de retorno son capaces de fluir hacia arriba del anillo inferior, a través del desviador de flujo 10, a través de la tubería de revestimiento 2 y la barra de suspensión de tubería de revestimiento 11, en dirección del entubado 6, y finalmente hacia la superficie. Será apreciado que la unión deslizante 15 es suficientemente larga, de modo que se extenderá a través del desviador de flujo 10 y el obturador de hormigón 14 cuando la herramienta de instalación es elevada.

Una vez que el proceso de cementado es completado, los puertos 83 en el desviador de flujo 10 podrían ser cerrados jalando hacia arriba la columna de trabajo 5. A medida que la columna de trabajo 5 es jalada hacia arriba, el collar 16 en la unión deslizante 15 embragará con el extremo inferior del carro 91 en el desviador , de flujo 10. La tracción continua de la columna de trabajo 5 provocará en primer lugar que la transmisión 90 eleve el desviador el manguito 84 y que cierre los puertos 83 en el desviador de flujo 10 y posteriormente, que libere la transmisión 90 del manguito 84 y el alojamiento 80, todo como es descrito en detalle anterioridad. Una vez que los puertos 83 han sido cerrados y la transmisión 90 es liberada, la transmisión 90, la herramienta de instalación 3 y otros componentes del montaje de tubería de revestimiento en la columna de trabajo 5 podrían ser recuperados del pozo. El alojamiento 80 del desviador de flujo 10, sus puertos 83 habiendo sido cerrados, permanece en el pozo como parte de la tubería de revestimiento 2. De esta manera, ahora no sólo es posible instalar por completo una tubería de revestimiento en un pozo en un viaje único, sino se garantiza que la barra de suspensión ha sido adecuadamente colocada, que ha sido establecido un sello efectivo, y que la barra de suspensión ha sido liberada antes que la tubería de revestimiento sea cementada .

Será apreciado que las otras modalidades preferidas de los nuevos desviadores podrían ser utilizadas sustancialmente en el mismo modo, apreciando obviamente que el desviador podría ser cerrado por medio de diferentes manipulaciones de la cadena de trabajo. Por ejemplo, como se discute con anterioridad con referencia al desviador preferido 210, el cierre es conseguido mediante la rotación de la cadena de trabajo.

Mientras esta invención ha sido descrita y discutida principalmente en términos de las modalidades especificas de la misma, no se pretende que sea limitada a las mismas. Otras modificaciones y modalidades serán aparentes para el trabajador en la técnica.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para la instalación y cementado de una tubería de revestimiento en un pozo, caracterizado porque comprende: (a) tender la tubería de revestimiento en el pozo en una cadena de trabajo, (b) anclar la tubería de revestimiento en un entubado existente en el pozo; (c) sellar la tubería de revestimiento en el entubado existente, el sello evita, de manera sustancial, el flujo de fluido directo alrededor de la tubería de revestimiento hacia el entubado existente del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo; (d) liberar la tubería de revestimiento de la cadena de trabajo; (e) elevar la cadena de trabajo para proporcionar una trayectoria de flujo en el interior de la tubería de revestimiento; (f) inyectar hormigón en la tubería de revestimiento y permitir que el hormigón fluya hacia el anillo; (g) regresar el fluido desplazado del anillo por el hormigón a través de un puerto en la tubería de revestimiento, el puerto es situado en el fondo de la perforación del sello, y la trayectoria de flujo establecida por la liberación de la tubería de revestimiento y la elevación de la cadena de trabajo; y (h) jalar la cadena de trabajo fuera del pozo.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado además porque · comprende verificar la presión del sello de la tubería de revestimiento incrementando la presión de fluido en el entubado existente.

3. Un método de instalación y cementado de una tubería de revestimiento en un pozo, caracterizado porque comprende: (a) tender un montaje de tubería de revestimiento en el pozo, el montaje de tubería de revestimiento comprende i) una tubería de revestimiento tubular, ii) un anclaje conectado con la tubería de revestimiento, el anclaje se encuentra en una posición no montada en la cual el fluido es capaz de fluir alrededor del montaje de tubería de revestimiento en el anillo entre el montaje de tubería de revestimiento y el pozo, iii) una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje, iv) un desviador de flujo de retorno conectado con la tubería de revestimiento por debajo del anclaje y que tiene un puerto que permite la comunicación fluida del anillo hacia el desviador de flujo, y v) un conducto tubular que se extiende a través del anclaje, la herramienta de instalación, y el desviador de flujo y hacia la tubería de revestimiento; (b) accionar la herramienta de instalación para colocar el anclaje, el anclaje asegura y sella la tubería de revestimiento en un entubado existente del pozo y con lo cual, evita, de manera sustancial, el flujo de fluido directo alrededor del montaje de tubería de revestimiento del anillo hacia el entubado existente; (c) desembragar y elevar la herramienta de instalación fuera del anclaje para proporcionar una trayectoria para el flujo de fluido a través del anclaje y alrededor del conducto; (d) inyectar hormigón a través del conducto hacia la tubería de revestimiento y el anillo después del desembrague y la elevación de la herramienta de instalación y permitir que el fluido del pozo desplazado por el hormigón fluya del anillo hacia el entubado existente por medio del puerto desviador y la trayectoria proporcionada por el desembrague y la elevación de la herramienta de instalación.

4. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el anclaje comprende un tubular expansible .

5. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el anclaje comprende un manguito expansible.

6. El método de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque el anclaje comprende un mandril cilindrico no deformable, un manguito de metal expansible llevado en la superficie exterior del mandril, y un abretubos cilindrico soportado para el movimiento axial a través de la superficie exterior del mandril de una primera posición axialmente próxima al manguito a una segunda posición por debajo del manguito, en donde el movimiento del abretubos expande el manguito en dirección radial hacia afuera y ancla y sella el montaje de tubería de revestimiento en el entubado existente .

7. El método de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque el montaje de tubería de revestimiento incluye un sello que sella el conducto en la tubería de revestimiento en el fondo de la perforación del desviador de flujo de retorno y evita, de manera sustancial, el flujo directo de fluido alrededor del conducto.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el sello de conducto es previamente colocado.

9. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque comprende la colocación del sello de conducto .

10. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque comprende verificar la presión del sello de la tubería de revestimiento incrementando la presión de fluido en el entubado existente.

11. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el desviador de flujo de retorno comprende i) un cuerpo cilindrico que define un puerto adaptado para permitir que los fluidos desplazadps por la operación de cementado fluyan del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo hacia la herramienta, ii) una cubierta montada en el cuerpo, la cubierta puede moverse de una posición abierta, en la cual está abierto el puerto, a una posición cerrada, en la cual está cerrado el puerto , e iii) una transmisión que puede operarse para mover la cubierta de la posición abierta a la posición cerrada.

12. Un método para la instalación de una tubería de revestimiento en un pozo, caracterizado porque comprende: (a) tender un montaje de tubería de revestimiento en el pozo, el montaje de tubería de revestimiento comprende i) una tubería de revestimiento tubular, ii) un anclaje conectado con la tubería de revestimiento, el anclaje se encuentra en una posición no montada en la cual el fluido es capaz de fluir alrededor del montaje de tubería de revestimiento, en el anillo entre el montaje de tubería de revestimiento y el pozo, iii) una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje, iv) un desviador de flujo de retorno conectado con la tubería de revestimiento por debajo del anclaje y que tiene un puerto que permite la comunicación fluida del anillo hacia el desviador de flujo, v) un conducto tubular que se extiende a través del anclaje, la herramienta de instalación, y el desviador de flujo y hacia la tubería de revestimiento; y vi) un sello de una vía montado entre el conducto tubular y la tubería de revestimiento o el desviador de flujo por encima del puerto desviador de flujo y que permite el flujo de fluido hacia arriba a través del sello de una vía y evita el flujo de fluido hacia abajo a través del sello de una vía; (b) accionar la herramienta de instalación para colocar el anclaje, el anclaje asegura y sella la tubería de revestimiento en un entubado existente del pozo y con lo cual, evita, de manera sustancial, el flujo de fluido directo alrededor del montaje de tubería de revestimiento del anillo hacia el entubado existente; y (c) verificar la presión del sello establecido mediante la fijación del anclaje.

13. Un desviador de flujo de retorno adaptado para permitir el flujo de retorno durante el cementado de una tubería de revestimiento para un pozo, caracterizado porque comprende: (a) un cuerpo cilindrico adaptado para su instalación en el pozo como parte de la tubería de revestimiento, el cuerpo cilindrico que tiene un puerto de fluido en el mismo adaptado para permitir que los fluidos desplazados por la operación de cementado fluyan del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo hacia el cuerpo cilindrico; (b) una cubierta soportada en el ; cuerpo cilindrico para su movimiento a partir de una posición abierta, en la cual está abierto el puerto, a una posición cerrada, en la cual está cerrado el puerto por la cubierta; (c) una transmisión situada dentro del cuerpo cilindrico y que define un pasaje cilindrico adaptado para acomodar un conducto tubular, el conducto tubular es adaptado para extenderse a través del cuerpo cilindrico y para inyectar hormigón hacia la tubería de revestimiento por debajo del cuerpo, la transmisión es conectada, en forma liberable, con la cubierta y puede operarse para mover la cubierta de la posición abierta a la posición cerrada.

14. El desviador de flujo de retorno de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende un conducto tubular, el conducto tubular es situado en el pasaje cilindrico y se extiende a través del cuerpo cilindrico, y en donde la transmisión es soportada, en forma deslizante, sobre el conducto tubular.

15. El desviador de flujo de retorno de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la cubierta es un manguito cilindrico soportado para su movimiento ,axial a través de la superficie exterior del cuerpo cilindrico de la posición abierta a la posición cerrada.

16. El desviador de flujo de retorno de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la cubierta es un manguito cilindrico soportado para su movimiento axial a través de la superficie interior del cuerpo cilindrico de la posición abierta a la posición cerrada.

17. El desviador de flujo de retorno de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la cubierta es un manguito cilindrico soportado para el movimiento rotacional de la posición abierta a la posición cerrada.

18. El desviador de flujo de retorno de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la transmisión comprende un carro cilindrico, el carro es adaptado para recibir y para ser soportado en el conducto tubular de manera que el conducto tubular es capaz de realizar el movimiento de traslación en el mismo, y un montaje de mordazas, el montaje de mordazas es embragado, en forma liberable, con el carro y embraga, en forma liberable, con la cubierta.

19. El desviador de flujo de retorno de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque el cuerpo cilindrico define una o más ranuras, la cubierta es un manguito cilindrico soportado para su movimiento axial a través de la superficie exterior del cuerpo cilindrico de la posición abierta a la posición cerrada, y la transmisión comprende un carro cilindrico adaptado para soportar el montaje de mordazas, el montaje de mordazas es embragado, en forma liberable, con el carro y embraga, en forma liberable, con la cubierta a través de las ranuras .

20. El desviador de flujo de retorno de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque comprende un sello de una vía montado por encima del puerto de fluido.

21. Un montaje de tubería de revestimiento adaptado para permitir el flujo de retorno durante el cementado del montaje de tubería de revestimiento en un pozo, caracterizado porque comprende: (a) un anclaje adaptado para asegurar el montaje de tubería de revestimiento en el pozo y que tiene una posición no montada en la cual el fluido es capaz de fluir alrededor del montaje de tubería de revestimiento cuando el montaje de tubería de revestimiento es tendido en un pozo, (b) una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje y es adaptada para fijar el anclaje en un entubado existente del pozo, y (c) la herramienta de desviación de flujo de conformidad con la reivindicación 13.

22. El montaje de tubería de revestimiento de conformidad con la reivindicación 21, caracterizado porque comprende un conducto tubular adaptado para inyectar hormigón en el montaje de tubería de revestimiento.

23. Un montaje de tubería de revestimiento que permite el flujo de retorno durante el cementado del montaje de tubería de revestimiento en un pozo, caracterizado porque comprende: (a) un anclaje adaptado para asegurar y sellar el montaje de tubería de revestimiento en el pozo, el anclaje comprende; i) un mandril cilindrico no deformablé, ii) un manguito de metal expansible llevado en la superficie exterior del mandril, e iii) un abretubos cilindrico soportado para el movimiento axial a través de la superficie exterior del mandril de una primera posición axialmente próxima al manguito a una segunda posición por debajo del manguito; en donde el movimiento del abretubos expande el manguito en dirección radial hacia afuera y ancla y sella el montaje de tubería de revestimiento en un entubado existente en el pozo, (b) una herramienta de instalación que embraga, en forma liberable, con el anclaje y adaptada para accionar el abretubos; y (c) una herramienta de desviación de flujo que tiene i) un cuerpo cilindrico que define un puerto adaptado para permitir que los fluidos desplazados por la operación de cementado fluyan del anillo entre la tubería de revestimiento y el pozo hacia la herramienta, ii) una cubierta montada en el cuerpo, la cubierta puede moverse de una posición abierta, en la cual está abierto el puerto, a una posición cerrada, en la cual está cerrado el puerto, e iii) una transmisión que puede operarse para mover la cubierta de la posición abierta a la posición cerrada.

24. El montaje de tubería de revestimiento de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende un conducto tubular adaptado para inyectar hormigón en el montaje de tubería de revestimiento.