MX2013006685A - Dispositivo de conexion. - Google Patents
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Abstract
La presente invención se relaciona con un dispositivo de conexión (1), que se compone de un dispositivo de empaque (4) para sellado hermético a presión de una tubería. El dispositivo de empaque (4) comprende un primer dispositivo de soporte de empaque externo (20), un segundo dispositivo de soporte de empaque externo (22), y un cuerpo de empaque externo (50) dispuesto axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque externo (20) y el segundo dispositivo de soporte de empaque externo (22). El empaque externo (50) es movible entre una posición radialmente retraida y una posición radialmente expandida mediante un movimiento axial entre el primero y segundo dispositivos de soporte de empaque externo (20, 22). El dispositivo de empaque (4) comprende, además, un dispositivo de soporte de empaque interno (12), un segundo dispositivo de soporte de empaque interno (l4) y un cuerpo de empaque interno (25) dispuestos axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) y el segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14) El cuerpo de empaque interno (15) está dispuesto radialmente dentro del cuerpo de empaque externo (50) cuando el cuerpo externo está en la posición expandida radialmente. El cuerpo de empaque interno (15) es movible entre una posición radialmente retraída y una posición radialmente expandida mediante un movimiento axial entre el primero y el segundo dispositivos de soporte de empaque interno (12 y (14).
Description
DISPOSITIVO DE CONEXIÓN
CAMPO TÉCNICO
La presente invención se relaciona con un dispositivo de conexión.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Se conocen diferentes tipos de dispositivos de conexión para conectar tuberías de pozos de hidrocarburos. En US 7, 178, 602 se muestra un dispositivo de conexión que tiene un dispositivo de anclaje con elementos de sujeción para anclar el dispositivo de conexión al revestimiento interno de la tubería del pozo para evitar el movimiento del dispositivo de conexión. El dispositivo de conexión también incluye un elemento de empaque expandible para sellar la tubería del pozo. El elemento de empaque está soportado por una conexión de junta para comprimir y así expandir el elemento de empaque radialmente.
Se conoce otro dispositivo de conexión de la patente estadounidense 7, 290,603. Aquí un elemento de empaque expandible está comprimido axialmente por medio de dos anillos de presión, proporcionando así una expansión radial del elemento de empaque. Adicionalmente, se proporcionan los elementos del anillo expandibles radialmente para mejorar el soporte del elemento del empaque en la posición de expansión.
Un dispositivo de conexión de alta expansión así llamado tiene un diámetro relativamente angosto en el estado de retracción, permitiendo que el dispositivo de conexión pase las restricciones dentro de la tubería del pozo. Al mismo tiempo, tiene un diámetro relativamente grande en el estado de expansión para sellar la tubería del pozo.
En algunas tuberías de pozos de hidrocarburos submarinos, existe la necesidad de los dispositivos de conexión que puedan resistir presiones y temperaturas altas durante un largo tiempo. Esto genera mucha - tensión en el elemento de empaque al ser comprimido durante el periodo de sellado. Por otra parte, es un requisito que el dispositivo de conexión sea recuperable desde el pozo después de su uso. Generalmente existe el riesgo de que el elemento de empaque se deforme durante la expansión, lo cual puede causar problemas con la recuperación del dispositivo de conexión por las restricciones angostas que transitó en la tubería del pozo.
Ese dispositivo de alta presión, y alta temperatura se conoce de la patente 7,290,603. El dispositivo de conexión comprende un elemento de empaque expandible para sellado contra la tubería del pozo, en donde el elemento de empaque está soportado por elementos de sellado que se expanden radialmente. Los elementos de sellado se deslizan en las respectivas superficies amainadas de los anillos de presión ubicados axialmente en los lados respectivos del elemento de empaque. Los anillos de presión son movidos axialmente entre sí para expandir radialmente el elemento de empaque.
El objeto de la invención es proporcionar un dispositivo de conexión que sea capaz de resistir una alta presión y una alta temperatura durante un largo tiempo y aún ser capaz de ser retraído después de su uso.
Por otra parte, un objeto es proporcionar un dispositivo de conexión que comprende un cuerpoun cuerpo de empaque interno que proporciona un sellado hérmetico a presión contra un cuerpo de empaque externo o contra otras partes externas del dispositivo de conexión.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
La presente invención se relaciona con un dispositivo de conexión que incluye un dispositivo de empaque para sellado hermético a presión de una tubería, el dispositivo de empaque incluye:
- Un primer dispositivo de soporte de empaque externo;
Un segundo dispositivo de soporte de empaque externo; Un cuerpo de empaque externo dispuesto axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque y el segundo dispositivo de soporte de empaque, donde el empaque externo es movible entre una posición retraída radialmente y una posición expandida radialmente por medio de un movimiento axial entre el primero y segundo dispositivo de soporte de empaque externo. El dispositivo de empaque comprende:
Un primer dispositivo de soporte de empaque interno; Un segundo dispositivo de soporte de empaque interno; Un cuerpo de empaque interno dispuesto axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque interno y el segundo dispositivo de soporte dé empaque interno, donde el cuerpo de empaque interno está dispuesto radialmente dentro del cuerpo del empaque externo cuando el cuerpo de empaque externó está en la posición radialmente expandida;
en donde el cuerpo de empaque interno es movible entre una posición retraída radialmente y una posición expandida radialmente mediante un movimiento axial entre los primeros y segundos dispositivos de soporte de empaque internos.
En un aspecto, el cuerpo de empaque interno está comprimido contra la superficie interna radial del cuerpo del empaque externo o el primero o segundo dispositivo de empaque externo en su posición expandida radialmente.
En un aspecto, el primer dispositivo de soporte de empaque interno comprende un primer cono que tiene una superficie amainada y una base; el segundo dispositivo de soporte de empaque interno comprende un segundo cono que tiene una superficie amainada y una base; donde el cuerpo de empaque interno está dispuesto entre las bases del primero y segundo cono.
En un aspecto, un dispositivo de conexión está dispuesto para una orientación radial del primer dispositivo de soporte del empaque interno con relación al segundo dispositivo de soporte de empaque interno.
En un aspecto, el dispositivo de conexión limita el movimiento axial entre el primer dispositivo de soporte de empaque interno y el segundo dispositivo de 1 soporte de empaque interno.
En un aspecto, el dispositivo de conexión comprende un perno roscado insertado a través de una apertura del primer dispositivo de soporte de empaque interno y sujetado a una apertura roscada del segundo dispositivo de soporte de empaque interno.
En un aspecto, una superficie de deslizamiento se dispone en el primero y segundo dispositivo de : soporte de empaque interno para deslizar hacia arriba y hacia abajo la superficie amainada del primero o segundo dispositivo de soporte de empaque interno durante el movimiento entre la posición expandida radialmente y la posición retraída radialmente .
DESCRIPCIÓN DETALLADA
A continuación, modalidades de la presente invención serán descritas a detalle con referencia los dibujos anexos, en donde:
La Figura 1 y 2 ilustran una vista en perspectiva de una modalidad del dispositivo de conexión en posición de retracción y de expansión, respectivamente;
Las Figuras 3 y 4 ilustran una vista lateral del dispositivo del empaque de la FIG. 1 en posición de retracción y de expansión, respectivamente;
Las Figuras 5 y 6 ilustran una vista en perspectiva de las partes del dispositivo de empaque de la FIG. 3 y 4, respectivamente;
La Figura 7 ilustra una vista lateral del dispositivo de empaque en la posición de expansión;
La Figura 8 ilustra un elemento (de soporte frontal con un cuerpo de empaque y un brazo de soporte;
La Figura 9 ilustra dispositivo de soporte frontal de la FIG. 8 sin el cuerpo de empaque;
La Figura 10 ilustra el dispositivo de soporte posterior y su brazo de soporte;
La Figura 11 ilustra el dispositivo de soporte posterior de la FIG. 10;
La Figura (12a) ilustra la configuración de los dispositivos de soporte posterior del primer dispositivo de soporte del empaque en la posición de retracción;
La Figura 12b es similar a la FIG. 12a, en donde se dispone uno de los dispositivos frontales;
La Figura 12c es similar a las FIGS. 12a y 12b, en donde se disponen todos los dispositivos de soporte frontal ;
La Figura 13a ilustra la configuración de los dispositivos de soporte de empaque posterior del primer dispositivo de soporte de empaque en la posición de expansión;
La Figura 13b similar a la FIG. 13a, en donde se dispone un dispositivo de soporte frontal;
La Figura 13c es similar a las FIGS. 13a y 13b, en donde se disponen los dispositivos de soporte frontal;
La Figura 14 ilustra una vista lateral de algunos de los elementos de soporte posterior y frontal de los primeros y segundos dispositivos de soporte de empaque en la posición de expansión;
La Figura 15 ilustra una vista en perspectiva de todos los elementos de soportes frontal y posterior de los primeros y segundos dispositivos de soporte de empaque en la posición de expansión;
La Figura 16 ilustra una modalidad alternativa de un cuerpo de empaque;
La Figura 17 ilustra una modalidad alternativa de un dispositivo de soporte frontal, un brazo de soporte y un cuerpo de empaque.
Ahora se hace referencia a las FIGS. 1 y 2, ilustrando una modalidad del dispositivo de conexión (1) que comprende un dispositivo de anclaje (2), una interfaz de conexión (3) y un dispositivo de empaque (4) .
El dispositivo de anclaje (2) comprende dispositivos de sujeción para la fijación del dispositivo de conexión (1) a la pared interna de una tubería (no se muestra) . Se debe destacar que no se permite que los fluidos pasen por el dispositivo de conexión cuando él dispositivo de anclaje (2) se coloca, es decir, en la posición de expansión que se muestra en la FIG. 2. El dispositivo de anclaje (2) es considerado conocido por el experto en la materia, por ejemplo de la publicación estadounidense arriba mencionada 7, 178,602 y por lo tanto no será descrita a detalle en este documento.
La interfaz de conexión (3) se dispone para la conexión a un herramienta de colocación para llevar el dispositivo de conexión desde su posición de retracción o "ejecución" a su posición de expansión o "de ajuste" y para su conexión a una herramienta de recuperación del dispositivo de conexión nuevamente después del uso. La interfaz de conexión (3), la herramienta de colocación y la herramienta de recuperación también se consideran conocidas por un experto en la materia, y tampoco serán explicadas a detalle en este documento.
El dispositivo de empaque (4) está dispuesto para sellado hermético a presión de la tubería. Eso es, ningún fluido se supone debe pasar por el dispositivo de empaque (4) en el espacio anular entre la superficie externa del dispositivo de conexión y la superficie interna de la pared de la tubería. Se debe destacar que el requerimiento inicial de diseño para el dispositivo de conexión (1) es que tiene que pasar una restricción con un diámetro interno mecanizado de 10.477 cm (es decir en posición de retracción) y se debe ajusfar a un revestimiento de 17.780 cm 35 ppf (peso de extremo plano) . Por otra parte, el dispositivo de empaque (4) de acuerdo con la presente invención es para resistir una diferencia en la presión de 34475 MPa a una temperatura de 170° en la posición de ajuste. Por supuesto, el requerimiento de diseñó inicial no evita el uso de los principios de la invención para diseñar un dispositivo de conexión para otros tipos de tuberías con otros diámetros, temperaturas y presiones.
Ahora se hace referencia a las FIGS. 3, 4 y 7. Aquí se muestra que el dispositivo de empaque (4) comprende un primer dispositivo de empaque externo (20) y un segundo dispositivo de empaque externo (22) . Se dispone un cuerpo de empaque externo (50) axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque externo (20) y el segundo dispositivo de soporte de empaque externo (22), donde el empaque externo (50) es movible entre una posición radialmente retraída y una posición radialmente expandida mediante un movimiento axial entre el primero y segundo dispositivos de soporte de empaque externo (20, 22) . Esto será explicado más a detalle a continuación.
El dispositivo de empaque (4) comprende, además un primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) y un segundo dispositivo de empaque interno (14) . Se dispone un cuerpo de empaque interno (15) axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) y el segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14) .
Se dispone el cuerpo de empaque interno (15) axialmente desplazado con relación con el cuerpo dé empaque externo (50) cuando el cuerpo externo está en la posición retraída radialmente, como se muestra en la fig. 3. Como se muestra en la fig. 7, algunas partes del cuerpo del empaque externo (50) (elementos de empaque (50a) ) se disponen en un lado del cuerpo del empaque interno (15) y algunas partes del cuerpo del empaque externo (50) se disponen en el segundo lado del cuerpo del empaque interno (15) .
El cuerpo del empaque interno (15) se dispone radialmente dentro del cuerpo del empaque externo (50) cuando el cuerpo externo está en la posición radialmente expandida, como se muestra en la fig. 4 y la fig. 7.
El cuerpo del empaque interno (15) es movible entre una posición retraída radialmente y una posición expandida radialmente por un movimiento axial entre el primero y el segundo dispositivos de soporte de empaque interno (12) y (14) .
En la fig. 7, se muestra que el cuerpo de empaque interno (15) está comprimido contra una superficie interna radial del cuerpo de empaque externo (50) o contra una superficie interna radial del primero y segundo dispositivos de soporte de empaque externo (20) , (22) en su posición expandida radialmente. Por lo tanto, se proporciona un sello continuo en el flujo del pozo.
En la presente modalidad, el dispositivo de soporte de empaque interno (12) incluye un primer cono que tiene una superifice amainada (12a) y una base (12b) . De forma similar, el segundo dispositivo de soporte del empaque interno (14) comprende un segundo cono que tiene una superficie amainada (14a) y una base (14b) . En la fig. 3, se muestra que la base (12b) del primer cono está frente a la base (14b) del segundo cono. El cuerpo de empaque interno (15) está dispuesto entre las bases (12b), (14b) del primer y segundo cono.
Un dispositivo de conexión (16) se puede proporcionar para una orientación radial del primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) con relación al segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14) . El dispositivo de conexión (16) también puede ser usado para limitar el movimiento axial entre el primer dispositivo de soporte del empaque interno (12) y el segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14). En la presente modalidad el dispositivo de conexión (16) comprende un perno roscado (17) insertado a través de una apertura (18) del primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) y sujetado a una apertura roscada (19) del segundo dispositivo de soporte del empaque interno (14) .
Se dispone una superficie de deslizamiento en el primero y segundo dispositivo de soporte de empaque (20), (22) para deslizar hacia arriba y hacia abajo la superficie amainada (12a), (14a) del primero y segundo dispositivo de soporte de. empaque (12) (14) durante el movimiento entre la posición radialmente expandida y la posición radialmente retraída .
Los otros elementos del dispositivo de empaque (4) serán descritos a continuación. Se hace referencia a las figs. 3 a 6. Como se mencionó, el dispositivo de empaque (4) comprende un dispositivo de cono (10), un primer dispositivo de soporte de empaque externo (20) dispuesto en un primer lado del dispositivo del cono (10) y un segundo dispositivo de soporte de empaque externo (22) dispuesto en un segundo lugar del dispositivo del cono (10), opuesto al primer lado en la dirección longitudinal del dispositivo de conexión (1) como se muestra en la fig.
El dispositivo de cono (10) comprende el primer cono arriba mencionado (12) y el segundo cono (14), cada uno teniendo su base (12b, 14b) una frente a la otra y cada una comprendiendo una superficie amainada (12a), (14a). En la fig. 3 se puede ver que la base (12b) es paralela a la base (14b) y que las bases (12b), (14b) son ambas perpendiculares a la dirección longitudinal del dispositivo de conexión. En la fig. 5 se muestra que la base (12b) del primer cono (12) es circular. En la presente invención, las superficies amainadas (12a), (14a) son rectas.
En una modalidad alternativa, sería posible proporcionar los conos (12), (14) con una superficie amainada que se incrementa, o una superficie amainada que disminuye es decir, la superficie amainada seria curva.
En la presente modalidad, el primer cono (12) y el segundo cono (14) es desplazable en una dirección axial con respecto a las otras. Un elemento de empaque de cono (15) se dispone entre la base del primer cono (12) y la base del segundo cono (14). Nuevamente, un dispositivo de conexión (16) se dispone para la orientación radial del primer cono (12) con relación al segundo cono (14) . El dispositivo de conexión (16) limita el desplazamiento axial del primer cono (12) con relación al segundo cono (14).
En la presente modalidad, el dispositivo de conexión (16) limita la distancia máxima entre la base del primer cono (12) y la base del segundo cono (14) . La compresión del elemento de empaque del cono limita la distancia mínima entre la base del primer cono (12) y la base del segundo cono (14). Sin embargo el dispositivo de conexión (16) también puede ser usado para limitar la distancia mínima entre la base del primer cono (12) y la base del segundo cono (14). En la presente modalidad el dispositivo de conexión (16) comprende por lo menos un tornillo (ver fig. 7), o por medio de otros tipos de medios de conexión (16) bien conocidos por el experto en la materia .
Los primeros y segundos dispositivos; de soporte de empaque (20), (22) de la presente modalidad [ son iguales entre si. Cada uno de los primeros y segundos dispositivos de soporte de empaque comprenden brazos de soporte (24) que tienen un primer extremo (24a) moviblemente o pivotablemente conectado al dispositivo de conexión (1) y un segundo extremo (24b) moviblemente o pivotablemente conectado a cualquiera de los elementos de soporte frontal (30) o un elemento de soporte posterior (40). Se debe destacar que seria posible conectar el segundo extremo (24b) del brazo (24) al elemento de soporte frontal (30) o el elemento de soporte posterior (40) en una forma fija, es decir no son movibles o pivotables entre si.
En la fig. 8 se muestra un brazo de soporte (24) que tiene su segundo extremo (24b) pivotablemente conectado a un elemento de soporte frontal (30) . En la fig. 10 se muestra un brazo de soporte (24) que tiene su segundo extremo (24b) pivotablemente conectado a un elemento de soporte posterior (40) .
El brazo de soporte (24) puede ser, por ejemplo, similar a aquellos descritos en la patente estadounidense 7,178,602. Los brazos de soporte, por lo tanto, se consideran conocidos por el experto en la materia, y no serán descritos a detalle en este documento. Los brazos de soporte forman una superficie externa continua alrededor del dispositivo de conexión en la posición de retracción y durante la expansión a la posición de expansión, evitando asi que los escombros, etc., en el flujo del pozo bloqueen el proceso de expansión/retracción. Esto, por ejemplo, se puede ver en las figs. 5 y 6.
El giro del brazo de soporte (24) con respecto al dispositivo de conexión (1) y el elemento de soporte frontal o posterior (30) o (40) se puede proporcionar por medio de un perno de giro o cualquier otro mecanismo de giro o mecanismo movible adecuado que permita que el brazo de soporte (24) se mueva radialmente afuera del dispositivo de conexión (1) .
Una superficie de deslizamiento se dispone en el primero y segundo dispositivo de soporte de empaque (20) (22). La superficie de deslizamiento puede comprender varias superficies de deslizamiento que se pueden disponer en el elemento de soporte frontal (30) y/o el elemento de soporte posterior (40). Alternativamente, superficies de deslizamiento se pueden proporcionar en otras partes del primer y segundo dispositivo de soporte de empaque (20), (22), por ejemplo como una parte de los brazos de soporte (24).
La superficie de deslizamiento se dispone para deslizar hacia ariba y hacia abajo la superficie amainada (12a), (14a) del primero o segundo cono, es decir la superficie de deslizamiento y las superficies amainadas disponen que un movimiento axial del primero y segundo dispositivos de soporte de empaque (20), (22) cause un movimiento radial de los elementos de soporte frontal (30) y de los elementos de soporte posterior (40).
El elemento de soporte frontal (30) será descrito ahora con referencia a la fig. 9. El elemento de soporte frontal (30) comprende una superficie de deslizamiento (31) para deslizar hacia arriba y hacia abajo la superficie amainada (12a), (14a) del primer y segundo cono, dependiendo de si el elemento de soporte frontal (30) es una parte del primero y segundo dispositivo de soporte de empaque (20) o (22) , respectivamente.
El elemento de soporte frontal (30) además comprende una superficie frontal (32) para soportar un cuerpo de empaque generalmente denotado con número de referencia (50) . La superficie (32) está frente a la base del primero y segundo cono s(12), (14), por ejemplo como se muestra en la posición de retracción en la fig. 5. En la presente modalidad, la superficie frontal (32) es sustancialmente paralela a la base del primero y segundo conos (12), (14), ambos en la posición de retracción y en la posición de expansión. Por lo tanto, la superficie frontal (32) también está de frente hacia el plano formado por la base del primero y segundo conos (12), (14) en la posición de expansión, como se muestra en la fig. 6. Más específicamente, la superficie frontal (32) del primer dispositivo de soporte de empaque (20) está frente al plano formado por la base del segundo cono (14) y la superficie frontal (32) del segundo dispositivo de soporte de empaque (22) está frente al plano formado por la base del primer cono (12), tanto en la posición de retracción como en la posición de expansión. En la presente modalidad, debido a que la superficie amainada (12a), (14a) de los conos es recta, la superficie frontal (32) siempre es perpendicular a la dirección longitudinal del dispositivo de conexión, es decir, tanto durante la retracción como la expansión. La superficie frontal (32) está parcialmente curvada.
El elemento de soporte frontal (30) también comprende una superficie externa radial (33). La superficie externa radial (33) es curva, la curva preferentemente tiene un radio R (ver fig. 13c) correspondiente al radio del revestimiento en donde el dispositivo de conexión.
El elemento de soporte frontal (30) también comprende una superficie posterior (34) dispuesto en el extremo posterior de la superficie frontal (32) . La superficie posterior (34) es sustancialmente plana. En la superficie posterior (34) se dispone un cuerpo de soporte (35) . Cuando se ve desde arriba en la fig. 9, el cuerpo de soporte (35) es sustancialmente en forma de T, teniendo un vástago (35a) y una barra transversal (35b) . Se dispone una interfaz de conexión (36) para su conexión pivotable al brazo de soporte (24) como una parte de la barra transversal (35b), ver por ejemplo la fig. 14.
El elemento de soporte posterior (40) ahora será descrito con referencia a la fig. 11. El elemento de soporte posterior (40) también comprende una superficie de deslizamiento (41) para deslizar hacia arriba y hacia abajo de la superficie amainada (12a), (14a) del primero o segundo cono, dependiendo de si el elemento de soporte posterior (40) es o no parte del primero o segundo dispositivo de soporte de empaque (20) o (22), respectivamente .
Por otra parte, el elemento de soporte posterior (40) además comprende una superficie frontal sustancialmente plana (4). La superficie frontal (42) se proporciona para soportar la superficie posterior (34) del elemento de soporte frontal (30) tanto en la posición de retracción como de expansión.
La superficie posterior (42) también está frente a la base del primero y segundo conos (12), (14), por ejemplo como se muestra en la posición de retracción en la fig. 5. En la presente modalidad, la superficie posterior (42) es sustancialmente paralela a la base del primero y segundo conos (12), (14), ambos en la posición de retracción y en la posición de expansión. Por lo tanto, la superficie posterior (42) también está frente al plano formado por la base del primero y segundo conos (12), (14) en la posición de expansión, como se muestra en la fig. 6. Más específicamente, la superficie posterior (42) del primer dispositivo de soporte de empaque (20) está frente al plano formado por la base del segundo cono (14) y las superficies frontales (32) del segundo dispositivo de soporte de empaque (22) que está frente al plano formado por la base del primer cono (12), ambos en la posición de retracción y la de expansión. En la presente modalidad, debido a que la superficie amainada (12a), (14a) de los conos es recta, la superficie posterior (42) siempre es perpendicular a la dirección longitudinal del dispositivo de conexión, es decir, ambos durante la retracción y la expansión.
El elemento de soporte posterior (40) comprende una superficie externa radial (43) . La superficie externa radial es curva, la curva preferentemente tiene un radio R
(ver fig. 13c) correspondiente al radio del revestimiento en donde se encuentra el dispositivo de conexión. Por lo tanto, en la posición de expansión que se muestra en la fig. (13c), los elementos de soporte frontal y posterior
(30), (40) forman un cuerpo parecido a un "toro" que tiene una superficie externa radial circular.
El elemento de soporte posterior (40) también comprende una superficie posterior (44) que se dispone en el extremo posterior de la superficie frontal (42) . En la superficie posterior (44) se dispone el cuerpo de soporte (45) . Una interfaz de conexión (46) para una conexión pivotable al brazo de soporte (24) se dispone en la superficie posterior (44), ver por ejemplo la fig. (14).
Ahora se hace referencia a las figs. 12a-c y a la fig. 13a-c. En la fig. 12a se muestra que nueve elementos de soporte posterior (40) disponen un anillo : similar al "toro" cuando se colocan juntos. Por otra parte, las superficies de deslizamiento (41) de los elementos de soporte posteriores pueden proporcionar una superfice de contacto continua hacia el cono (12) o (14). En la configuración que se muestra en la fig. (12a) se muestra que una hendidura (49) se forma entre dos elementos de soporte posteriores adyacentes (40) . La forma de hendidura (49) que se forma entre dos elementos de soporte posterior (40) está configurada para recibir el vástago (35a) del elemento de soporte frontal (30), como se muestra en la fig. 12b.
En la fig. (12c), las nueve hendiduras (49) han recibido uno de los elementos de soporte frontal (30). Aqui se muestra que la superficie frontal (42) de un elemento de soporte posterior (40) se dispone por lo menos parcialmente detrás de las superficies posteriores (34) de dos elementos de soporte frontal adyacentes (30) en la posición de retracción. Las superficies frontales (42) de los elementos de soporte posterior (40) están soportando las superficies posteriores (34) de los elementos de soporte frontal (30) en la posición de retracción.
En la fig. 12c se muestra que las superficies de deslizamiento (31) de los elementos de soporte frontal (30) pueden formar una superficie de contacto sustancialmente continua hacia el cono (12) o (14).
En la posición de expansión que se muestra en la fig. (13a), la distancia entre los elementos de soporte posterior (40) se incrementa conforme se deslizan a la superficie amainada del cono (12) o (14). Como se muestra en las figs. (13b) y (13c), todavía hay contacto entre las superficies frontales (42) de los elementos de soporte posterior (40) y las superficies posteriores (34) de los elementos de soporte frontal (30) en la posición de expansión. Se debe destacar que las superficies de deslizamiento (31) y (41) de los elementos de soporte frontal y posterior (30), (40) juntos pueden proporcionar una superficie sustancialmente continua hacia el cono (12) o (14) en la posición de expansión, como se ilustra en la fig. (13c) con la línea punteada (A).
Por otro lado, las superficies externas radiales (33), (43) de los elementos de soporte posterior (30) y (40) juntas forman una superficie externa radial sustancialmente continua como se ilustra en la fig. (13c) mediante la linea punteada (B) .
De la fig. (5) y (6) es claro que cada uno de los segundos brazos de soporte (24) del primer dispositivo de soporte (20) está conectado pivotablemente a los elementos de soporte frontales respectivos (30) y cada uno de los segundos brazos de soporte (24) está conectado pivotablemente a los elementos de soporte posterior ( 40 ) respectivos . Este también es el caso para el segundo dispositivo de soporte (22).
Ahora se hace referencia a las figs. 14 y 15. Aquí se muestra que los primeros y segundos dispositivos de soporte de empaque (20), (22) están configurados de tal manera que cada superficie frontal (32) de los elementos de soporte frontal (30) del primer dispositivo de soporte de empaque (20) está frente a la superficie frontal (42) de los elementos de soporte posterior (40) del segundo dispositivo de empaque (22) en la posición de expansión. Consecuentemente, cada una de las superficies, frontales (32) de los elementos de soporte frontal (30) del segundo dispositivo de soporte de empaque (22) está frente a la superficie frontal (42) de los elementos de soporte posterior (40) del primer dispositivo de soporte de empaque (20) en la posición de expansión.
En la fig. 14 se muestra que la linea recta punteada (D) está atravesando ambas superficies del centro al frente (32) del elemento de soporte frontal (30) y el centro de la superficie frontal (42) del elemento de soporte posterior (40) .
En la primera modalidad que se muestra en las figs. (3 a 8), el cuerpo de empaque (50) comprende elementos de empaque (50a) dispuestos en la superficie frontal (32) de cada uno de los elementos de soporte frontal (30). El elemento de empaque (50a) está hecho de material dúctil, tal como un material elastomérico y/o un material de hule etc., que puede resistir la presión y la temperatura requeridas para que la tubería del pozo sea sellada. El elemento de empaque (50a)- se puede moldear en el elemento de soporte frontal (30) . En la presente modalidad, la parte interna radial (51) de cada uno de los elementos de empaque (50a) sobresale en una dirección axial con relación a la parte externa radial (52) (ver fig. 8). De esta manera la parte interna radial (51) será presionada hacia abajo hacia el dispositivo de cono en la posición de expansión.
El dispositivo de conexión puede ser proporcionado con un sistema de guía para evitar la rotación relativa entre los primeros y segundos dispositivos de soporte de empaque (20), (22) durante la expansión y la retracción. En la fig. 7 se muestra una espiga (28) que se proporciona en una acanaladura guia (no se muestra) que evita una rotación relativa entre el primero y segundo dispositivos de soporte de empaque (20), (22) .
Ahora se describirá la operación del dispositivo de empaque (4). El dispositivo de empaque (4) está inicialmente en la posición de retracción. Un dispositivo de retracción (60) (ver fig. 7), por ejemplo un resorte, etc., se puede disponer para llevar hacia a atrás al primero y segundo dispositivos de soporte de empaque (20), (22) a su posición de retracción. El dispositivo retraído (60) está en un extremo fijo al brazo de soporte (24) y en el otro extremo a la primera y segunda parte del dispositivo de conexión, como se muestra en la fig. 7. Se debe destacar que el elemento de empaque (50a) no se encuentra tensado en la posición de retracción.
Para llevar el dispositivo de empaque (4) a su posición de expansión, una primera parte (la) del dispositivo de conexión (1) se presiona hacia una segunda parte (Ib) del dispositivo de conexión (ver fig. 7), como lo conoce el experto en la materia. El sistema guía evita una rotación relativa entre la primera parte (la) y la segunda parte (Ib) . Consecuentemente, las superficies de deslizamiento (31), (41) de los elementos de soporte frontal y posterior (30), (40) empiezan a deslizarse en las superficies amainadas (12a), (14a) de los conos (12), (14) ya que se giran con respecto a los brazos de soporte (24) .
En la posición de expansión, el elemento de empaque (50a) es prensado entre la superficie frontal (32) de los elementos de soporte frontal (30) y la superficie frontal (42) de los elementos de soporte posterior (40). Por lo tanto, la superficie frontal (42) del elemento de soporte posterior (40) está configurado para soportar un elemento de empaque (50a) del dispositivo de soporte de empaque opuesto (20), (22) cuando está en la posición de expansión .
Como se muestra en la fig. 4, los elementos de empaque (50a) forman un empaque continuo alrededor del dispositivo de empaque (4), donde cada uno de los elementos de empaque (50a) está fijado al primer dispositivo de soporte de empaque externo (20) y el segundo elemento de empaque (50a) está fijado a el segundo dispositivo de soporte de empaque (22).
En la fig. 15 se muestra que las superficies frontales (32), (42) juntas tienen una forma similar al anillo circular. Esta superficie circular forma una superficie de barrera de extrusión para el cuerpo de empaque (50) . El cuerpo de empaque (50) formará un sello hacia la tubería en la posición de expansión, y la superficie de barrera de extrusión evita la extrusión del cuerpo de empaque (50). Por otra parte, la expansión también proporcionará el primer cono (12) que se desplaza hacia el segundo cono (14), proporcionando asi una compresión de, y una expansión radial de, el elemento de empaque del cono (15). Por lo tanto, el elemento de empaque del cono (15) será presionado hacia el cuerpo de empaque (50) junto con su periferia radial. Por lo tanto, un sello dúctil continuo se dispone en la tubería mediante un elemento de empaque de cono (15) y el cuerpo de empaque (50) .
En la fig. 14 la línea central entre los elementos de soporte frontales y posteriores de los primeros y segundos dispositivos de soporte respectivos (20), (22) están ilustrados mediante la línea (C) . La forma curva de la superficie frontal (32) de los elementos de soporte frontal (30) disponen que la apertura para el cuerpo de empaque (50) entre el primer dispositivo de soporte (20) y el segundo dispositivo de soporte (22) sea de aproximadamente la misma alrededor de la periferia. Por lo tanto, la tensión del cuerpo del empaque (50) es sustancialmente similar alrededor de la periferia.
Cuando el dispositivo de empaque (4) se va a retraer, la primera parte (la) del dispositivo de conexión (1) se aparta de la segunda parte (Ib) del dispositivo de conexión (1), como es conocido para el experto en la materia. Las superficies de deslizamiento (31), (41) ahora se deslizarán hacia abajo en las superficies amainadas de los conos (12), (14) debido a la fuerza aplicada por el dispositivo de retracción (60), presionando asi los brazos de soporte (24) radialmente hacia dentro. La primera parte (la) es apartada de la segunda parte (Ib) hasta que la máxima distancia entre la base del primer cono (12) y la base del segundo cono (14) se alcanza debido al dispositivo de conexión (16). Entonces el dispositivo de conexión (1) ha alcanzado la posición de retracción y puede ¦ ser recuperado desde la tubería del pozo.
En la primera modalidad descrita anteriormente, el cuerpo de empaque (50) comprende varios elementos, de empaque (50a). Sin embargo, en una segunda modalidad, el cuerpo de empaque (50) puede ser dispuesto como un elemento de empaque (50b) . En la fig. 16 se ilustra una modalidad de dicho elemento de empaque (50b) . El elemento 'de empaque (50b) comprende un empaque continuo que se pliega para permitir que se expanda y se retraiga. El elemento de empaque (50b) comprende nueve pliegues (53) que pueden ser fijados a los nueve elementos de soporte frontales (30) de uno de los dispositivos de soporte de empaque (20), (22). Sin embargo en una modalidad alternativa el cuerpo de empaque (50) puede incluir dos o más elementos de empaque (50b), cada uno fijo al otro y/o a los elementos , de soporte frontal (30) del primer y segundo dispositivo de empaque (20), (22), respectivamente.
Otra modalidad se ilustra en la fig. 17. En esta, el cuerpo de empaque (50) comprende varios elementos de empaque (50c) . Los elementos de empaque (50c) son como los elementos (50a) descritos arriba, hechos de un material dúctil. Sin embargo, en esta modalidad, cada elemento de empaque (50c) es conectado a la superficie frontal (32) del elemento de soporte frontal (30) por medio de un ensamble de deslizamiento de cola de milano (54) . El elemento de empaque (50c) también está dispuesto con piezas (55) de un material de plástico deformable, un material más rígido que el material dúctil. Como se muestra en la fig. 17, la parte del elemento de empaque (50c) que forma un ensamble de cola de milano (54) permite que el elemento de empaque (50c) se deslice radialmente hacia la superficie interna de la tubería en una posición de expansión, para mejorar el sello en los casos en los que la tubería se ha deformado. El ensamble de cola de milano (54) comprende medios de detención para limitar el movimiento radial del elemento de empaque (50c) con relación al elemento de soporte frontal (30).
Aunque la descripción anterior se ha concentrado en un dispositivo de conexión para las tuberías de pozos de hidrocarburos, se debe destacar que los dispositivos de conexión también se pueden usar para conectar otros tipos de tuberías, por ejemplo tuberías de agua etc.
Claims (7)
1. Un dispositivo de conexión (1) que comprende un dispositivo de empaque (4) para sellado hermético a presión de una tubería, el dispositivo de empaque (4) comprendiendo : - un primer dispositivo de soporte de empaque externo (20) ; - un segundo dispositivo de soporte de empaque externo (22) ; - un cuerpo de empaque externo (50) dispuesto axialmente entre el primer dispositivo de empaque (20) y el segundo dispositivo de soporte de empaque (22), en donde el empaque externo (50) es movible entre una posición radialmente retraída y una posición expandida radialmente por un movimiento axial entre el primero y segundo dispositivo de soporte de empaque externo (20, 22); caracterizado porque el dispositivo de empaque (4) comprende, además: - un primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) ; - un segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14); - un cuerpo de empaque interno (15) dispuesto axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) y el segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14), donde el cuerpo de empaque interno (15) está dispuesto radialmente dentro del cuerpo de empaque externo (50) cuando el cuerpo de empaque externo (50) está en una posición expandida radialmente; donde el cuerpo de empaque interno (15) es movible entre una posición retraída radialmente por medio de un movimiento axial entre el primero y el segundo dispositivo de soporte de empaque interno (12, 14).
2. El dispositivo de conexión (1) de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el cuerpo del empaque interno (15) es comprimido contra la superficie interna radial del cuerpo de empaque externo (50) o el primero y segundo dispositivo de soporte de empaque externo (20, 22) en su posición radialmente expandida.
3. El dispositivo de conexión (1) de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, en donde: - el primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) comprende un primer cono que tiene una superficie amainada (12a) y una base (12b); - el segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14) comprende un segundo cono que tiene una superficie amainada (14a) y una base (14b); en donde el cuerpo de empaque interno' (15) está dispuesto entre las bases (12b, 14b) del primero y segundo conos.
4. El dispositivo de conexión (1) de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en donde un dispositivo de conexión (16) está dispuesto para una orientación radial del primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) con relación al segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14).
5. Un dispositivo de conexión (1) de acuerdo con la reivindicación 4, en donde el dispositivo de conexión (16) está limitando el movimiento axial entre el primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) y el segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14).
6. El dispositivo de conexión (1) de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5, en donde el dispositivo de conexión (16) comprende un perno roscado (17) insertado a través de una apertura (18) del primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) y está sujetado a una apertura roscada (19) del segundo dispositivo de, soporte de empaque ( 14 ) .
7. El dispositivo de conexión de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en' donde una superficie de deslizamiento se dispone en el primero y segundo dispositivo de soporte de empaque (20, 22) para deslizar hacia arriba y hacia abajo la superficie amainada (12a, 14a) del primer o segundo dispositivo de soporte de empaque interno (12, 14) durante el movimiento entre la posición radialmente expandida y la posición radialmente retraída . RESUMEN La presente invención se relaciona con un dispositivo de conexión (1), que se compone de un dispositivo de empaque (4) para sellado hermético a presión de una tubería. El dispositivo de empaque (4) comprende un primer dispositivo de soporte de empaque externo (20) , un segundo dispositivo de soporte' de empaque externo (22), y un cuerpo de empaque externo (50) dispuesto axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque externo (20) y el segundo dispositivo de soporte de empaque externo (22) . El empaque externo (50) es movible entre una posición radialmente retraída y una posición radialmente expandida mediante un movimiento axial entre el primero y segundo dispositivos de soporte de empaque externo (20, 22) . El dispositivo de empaque (4) comprende, .además, un dispositivo de soporte de enmpaque interno (12), un segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14) y un cuerpo de empaque interno (25) dispuestos axialmente entre el primer dispositivo de soporte de empaque interno (12) y el segundo dispositivo de soporte de empaque interno (14) . El cuerpo de empaque interno (15) está dispuesto radialmente dentro del cuerpo de empaque externo (50) cuando el cuerpo externo está en la posición expandida radialmente. El cuerpo de empaque interno (15) es movible entre una posición radialmente retraída y una posición radialmente expandida mediante un movimiento axial entre el primero y el segundo dispositivos de soporte de empaque interno (12 y (14) .
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Grant or registration |