MX2014005227A - Herramientas para acceso a pozos. - Google Patents

Abstract

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Description

HERRAMIENTAS PARA ACCESO A POZOS REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reclama el beneficio de la solicitud de patente provisional estadounidense No. de Serie 61/554,713 presentada el 2 de noviembre de 2011, y titulada "Herramientas para Flexión a Distancia para Acceso a Pozos", y la solicitud de patente provisional con No. de Serie 61/680,359 presentada el 7 de agosto de de 2012, y titulada "Herramientas para Acceso a Pozos", ambas incorporadas aquí como referencia en su totalidad.

DECLARACIÓN CON RESPECTO A LA INVESTIGACIÓN O DESARROLLO CON PATROCINIO FEDERAL No aplica.

ANTECEDENTES Durante las operaciones de perforación para la producción de hidrocarburos, diferentes pueden encontrarse formaciones de tierra a lo largo de la boca de pozo. Ciertas formaciones pueden tener una alta cantidad de integridad estructural, de tal manera que la boca de pozo a través de esas formaciones tiene un diámetro aproximadamente igual al diámetro de calibre completo de la broca usada para perforar la boca de pozo. Sin embargo, otras formaciones pueden tener una menor cantidad de integridad estructural debido a que están compuestas por materiales más blandos (por ejemplo, carbonatos, arcilla). Estas formaciones más blandas son susceptibles a ruptura o desmoronamiento durante las operaciones de perforación, creando una porción de mayor diámetro de la boca de pozo. Por lo tanto, la boca de pozo puede tomar un perfil irregular, ondulado (una perforación "rugosa") como resultado de que ciertas áreas tienen un diámetro aproximadamente igual al diámetro de calibre completo de la broca y que otras áreas tienen un diámetro más grande debido al desmoronamiento del material de formación.

En algunas situaciones, una sarta de herramientas de perfilaje puede ser transportada hacia la boca de pozo (por ejemplo, en el extremo de un cable, tubería helicoidal o tubería de perforación) para recabar datos, lo que puede incluir mediciones comunes tales como la presión o 1a temperatura, o mediciones más avanzadas tales como las propiedades de las rocas, el análisis de la fractura, las propiedades del fluido en la boca de pozo, o las propiedades de las formaciones que se extienden a la formación rocosa. Sin embargo, la herramienta de perfilaje no puede pasar a través de las secciones rugosas de la boca de pozo. Si la herramienta de perfilaje se atasca, la herramienta puede tener que ser recuperada y devuelta. La herramienta de perfilaje puede ser devuelta, por ejemplo, mediante el uso de un tractor para empujar la herramienta de fondo de pozo o mediante la colocación de la herramienta de perfilaje al final de una sarta de tubería (por ejemplo, sarta de perforación), ambos de los cuales consumen mucho tiempo y son costosos. Alternativamente, la boca de pozo puede "limpiarse" mediante la circulación de lodo y una punta limpiadora a través de la boca de pozo, lo que también requiere de tiempo e introduce un costo adicional.

En consecuencia, sigue habiendo una necesidad en la téenica por dispositivos y métodos por herramientas de guía y de navegación a través de las perforaciones rugosas. Tales dispositivos y métodos serían particularmente bien recibidos si ofrecieran la posibilidad de bajar una herramienta de perfilaje en un cable, mientras que previenen que la herramienta se atasque en la boca de pozo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Para una descripción detallada de las modalidades preferidas, a continuación se hará referencia a los dibujos adjuntos en los que: La figura la es una vista transversal de una modalidad de una herramienta de flexión a distancia de conformidad con los principios descritos en el presente documento; La figura Ib es una vista lateral de la herramienta de flexión a distancia de la figura la en una posición sin comprimir; La figura le es una vista en perspectiva de la herramienta de flexión a distancia de la figura la en una posición comprimida y pivotada; La figura Id es una vista en corte parcial transparente de la herramienta de flexión a distancia de la figura la; La figura le es una vista en despiece ordenado de la herramienta de flexión a distancia de la figura la; La figura 2a es una vista en perspectiva de una modalidad de una herramienta de flexión a distancia de doble etapa, de conformidad con los principios descritos en el presente documento; La figura 2b es una vista en corte parcial transparente de una herramienta de flexión a distancia de doble etapa de la figura 2a; La figura 3a es una vista en sección transversal de una modalidad de una herramienta giratoria de flexión a distancia de conformidad con los principios descritos en el presente documento; La figura 3b es una vista en perspectiva de la herramienta de flexión a distancia de la figura 3a en una posición comprimida y pivotada; La figura 4a es una vista transparente de una modalidad de una herramienta de flexión a distancia de auto-orientación de acuerdo con los principios descritos en el presente documento; La figura 4b es una vista ampliada de un alojamiento de leva y un cuerpo de herramienta de la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación de la figura 4a; La figura 4c es una vista en perspectiva de una modalidad de la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación de la figura 4a; La figura 5a es una vista en perspectiva de una modalidad de una herramienta de fondo de pozo de acuerdo con los principios descritos en el presente documento incluyendo mecanismos vibratorios libres de interrupciones; La figura 5b es una vista en sección transversal parcial de la herramienta de la figura 5a; La figura 5c es una vista en perspectiva en sección transversal parcial de la herramienta de la figura 5a; La figura 5d es una vista en perspectiva del mecanismo de activación interno de la herramienta de la figura 5a; La figura 6a es una vista en perspectiva de una modalidad de una herramienta de fondo de pozo de acuerdo con los principios descritos en el presente documento que incluye mecanismos extensibles de rieles libres de interrupciones; La figura 6b es una vista en perspectiva de la herramienta de la figura 6a con los rieles extendidos radialmente; La figura 6c es una vista en perspectiva de la herramienta de la figura 6a con los rieles extendidos radialmente; La figura 6d es una vista parcial transversal lateral de la herramienta de la figura 6a que ilustra el accionamiento de los rieles; La figura 6e ilustra vistas secuenciales transversales de la herramienta de la Figura 6a moviéndose alrededor de una obstrucción en un pozo de sondeo; La figura 7a es una vista parcial transversal lateral de una modalidad de una herramienta de fondo de pozo de acuerdo con los principios descritos en el presente documento incluyendo mecanismos de brazo extensible libres de interrupciones; La figura 7b es una vista lateral en sección transversal parcial de la herramienta de la figura 7a con los brazos extendidos; La figura 7c es una vista en perspectiva de la herramienta de la figura 7a con los brazos extendidos; La figura 8a es una vista en perspectiva de una modalidad de una herramienta de fondo de pozo de acuerdo con los principios descritos en el presente documento que incluye mecanismos de pata extensible libres de interrupciones; La figura 8b es una vista en perspectiva de la herramienta de la figura 8a con las patas extendidas; La figura 8c es una vista parcial lateral transversal de la herramienta de la figura 8a con los brazos extendidos; La figura 9a es una vista en perspectiva de una modalidad de una herramienta de fondo de pozo de acuerdo con los principios descritos en el presente documento que incluye mecanismos de rodillos extensibles libres de interrupciones; La figura 9b es una vista en perspectiva de la herramienta de la figura 8a con los rodillos extendidos; · La figura 9c ilustra vistas laterales transversales de la herramienta de la figura 8a con las ruedas retraídas y extendidas; La figura 10 ilustra vistas en perspectiva de dos modalidades de la orejeta o punta plana que se pueden utilizar con las modalidades de herramientas de fondo de pozo que se describen en este documento; La figura 11 ilustra vistas en perspectiva de dos modalidades de las orejetas o puntas cubiertas de teflón que se pueden utilizar con las modalidades de herramientas de fondo de pozo que se describen en este documento; La figura 12 es una vista en perspectiva de una modalidad de una punta de rodillo que puede ser usada con las modalidades de herramientas de fondo de pozo que se describen en este documento; La figura 13 es una vista en perspectiva de una modalidad de una punta multi-rodillo que puede ser usada con las modalidades de herramientas de fondo de pozo que se describen en este documento; La figura 14a es una vista en perspectiva esquemática de una punta multi-rodillo accionada por impacto que se puede usar con las modalidades de las herramientas de fondo de pozo que se describen en este documento; y La figura 14b es una vista de extremo de la punta del rodillo de accionada por impacto de la figura 14a.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La siguiente discusión se dirige a varias modalidades ejemplares. Sin embargo, un experto en la téenica entenderá que los ejemplos descritos en este documento tienen amplia aplicación, y que la discusión de cualquier modalidad está destinada sólo para ser ejemplar de esa modalidad, y no pretende sugerir que el alcance de la descripción, incluyendo las reivindicaciones, se limita a esa modalidad.

Algunos de los términos a lo largo de la siguiente descripción y reivindicaciones se utilizan para referirse a características o componentes particulares. Como un experto en la técnica apreciará, diferentes personas pueden referirse a la misma característica o componente por diferentes nombres. Este documento no tiene la intención de distinguir entre los componentes o características que difieren en el nombre, pero no en función. Las figuras de los dibujos no están necesariamente a escala. Ciertas características y componentes en el presente documento se pueden mostrar exageradas en escala o en forma un tanto esquemática y algunos detalles de los elementos convencionales pueden no mostrarse en aras de claridad y concisión.

En la discusión que sigue y en las reivindicaciones, los términos "incluyendo", "que incluye", "comprendiendo" y "que comprende", se utilizan de una manera abierta, y por lo tanto deben interpretarse en el sentido de "incluyendo, pero no limitado a....". Además, el término "acoplar" o "acoplarse" está destinado a significar una conexión indirecta o directa. Por lo tanto, .si un primer dispositivo se acopla a un segundo dispositivo, esa conexión puede ser a través de una conexión directa, o por medio de una conexión indirecta a través de otros dispositivos, componentes y conexiones. Además, los términos "proximal" y "distal" pretenden referirse a la proximidad con respecto a la superficie del pozo. Por lo tanto, si un primer dispositivo es distal y un segundo dispositivo es proximal, el segundo dispositivo está más cerca de la superficie del pozo que el primer dispositivo.

De acuerdo con diversas modalidades, se proporciona una herramienta de flexión a distancia de acceso a pozo en el extremo distal de una herramienta de perfilaje. En algunas modalidades, la herramienta de flexión a distancia incluye una orejeta acoplada a un cuerpo por un miembro pivotante. Un muelle de compresión entre la orejeta y el miembro pivotante permite que la orejeta se comprima axialmente con relación al o hacia el miembro pivotante en respuesta a una fuerza aplicada axialmente. Un brazo de leva está acoplado también a la orejeta y comprende un extremo que se extiende axialmente a través de y se acopla de manera deslizante con el miembro pivotante. Cuando el muelle de compresión se comprime, el extremo del brazo de leva se engrana a una o más vías de leva. Las vías de leva están orientadas en un ángulo con respecto a un eje longitudinal de la herramienta de flexión a distancia de tal manera que cuando el brazo de leva se engrana a una de las vías, el miembro pivotante y la orejeta pivotan con relación al cuerpo. Por lo tanto, cuando la herramienta de flexión a distancia encuentra una obstrucción en una boca de pozo (por ejemplo, una cresta o saliente), la orejeta se comprime hacia el elemento pivotante en respuesta a la fuerza aplicada axialmente presentada por la obstrucción, haciendo que el brazo de leva se engrane a una o más vías de leva, que a su vez provoca que la orejeta y el miembro pivotante pivoten en relación con el cuerpo de la herramienta y evite o se "deslice" fuera de la obstrucción. Las vías de leva pueden ser descritas como parte del cuerpo (por ejemplo, fresadas en el cuerpo mismo) o como parte de un alojamiento de leva, que puede ser fresado en el cuerpo o puede ser un alojamiento separado acoplado al cuerpo. La compresión de la orejeta habilita que el impulso se conserve cuando la herramienta de flexión a distancia encuentra una obstrucción, lo que permite que la herramienta de fondo de pozo continúe hacia el fondo del pozo una vez que la orejeta pivota fuera de la obstrucción.

De acuerdo con diversas modalidades, se proporciona una herramienta para acceso a pozos en el extremo distal de una herramienta de perfilaje. En algunas modalidades, la herramienta incluye una orejeta acoplada a un cuerpo y configurada para moverse axialmente con relación al cuerpo al producirse el impacto con una obstrucción en un pozo de sondeo. La compresión axial y el movimiento de la orejeta con relación al cuerpo acciona un mecanismo en la herramienta que extiende una característica radialmente hacia afuera en engranaje con la formación para instar a la herramienta a distancia de la formación y/o hacia adelante, pasando de ese modo la obstrucción.

La figura la La muestra una herramienta de flexión a distancia (100) de acuerdo con diversas modalidades. La herramienta de flexión a distancia (100) podrá fijarse al extremo distal de una herramienta de perfilaje o, en algunos casos, adherirse a un miembro de balasto para suministrar peso adicional que a su vez se une al extremo distal de una herramienta de perfilaje (por ejemplo, mediante una conexión roscada (105)). La herramienta de flexión a distancia (100) comprende una orejeta (102) acoplada a un cuerpo (104) a través de un miembro pivotante (106). La orejeta (102) tiene un extremo de orejeta (102a) y un extremo posterior (102b). En algunas modalidades, el extremo de orejeta (102a) es de forma semi-esférica o convexa y el extremo posterior (102b) es cilindrico. El extremo posterior (102b) se acopla a un muelle de compresión (108), situado entre la orejeta (102) y el miembro pivotante (106), lo que permite que la orejeta (102) se comprima con relación al miembro pivotante (106) en respuesta a una fuerza aplicada axialmente. El muelle de compresión (108) engrana un reborde externo (106a) de la porción pivotante (106). Un brazo de leva (110) se acopla a la orejeta (102) y se extiende coaxialmente a través de y engrana de manera deslizante el miembro pivotante (106). Como se muestra, el muelle de compresión (108) se comprime, lo que provoca que el brazo de leva (110) se extienda desde el miembro pivotante (106) y engrane una vía de leva (114) dentro de un alojamiento de leva (112). El alojamiento de leva (112) se puede fresar del cuerpo (104) como se muestra o, alternativamente, puede ser una unidad independiente, que está acoplada al cuerpo (104).

La vía de leva (114) está orientada en un ángulo respecto a un eje longitudinal de la herramienta de flexión a distancia (100) de tal manera que cuando el brazo de leva (110) se acopla a la vía de leva (114), el miembro pivotante (106) pivota con respecto al cuerpo (104). De acuerdo con diversas modalidades, cuando el extremo de la orejeta (102a) de la herramienta de flexión a distancia (100) encuentra una obstrucción en el pozo, la orejeta (102) se comprime en relación con el miembro pivotante (106). Esta compresión está habilitada por el muelle de compresión (108) y hace que el brazo de leva (110) engrane la vía de leva (114) en el alojamiento de leva (112), provocando de este modo que la orejeta (102) y el miembro pivotante (106) giren con respecto al cuerpo (104). Como se muestra, hay dos vías de leva (114), cada una correspondiente a una dirección de giro para la orejeta (102) y el miembro pivotante (106). Un experto en la téenica apreciará que dependiendo de la orientación de una obstrucción encontrada en el pozo, el brazo de leva (110) tenderá a ser instado a una vía o la otra, haciendo que la orejeta (102) y el miembro pivotante (106) giren lejos de la obstrucción. Un experto en la técnica apreciará además que el movimiento de pivotamiento de la orejeta (102) en respuesta a encontrar una obstrucción en el pozo, hace que la orejeta (102) sea desviada lejos de la obstrucción, permitiendo que la herramienta de flexión a distancia (100) y una herramienta de perfilaje acoplada a la herramienta de flexión a distancia (100), se deslice o de otra manera continúe más allá de la obstrucción.

La orejeta (102) y la porción de pivote (106) comparten un eje central común (101) y el cuerpo (104) tiene un eje central (103). La orejeta (102) puede ser descrita teniendo una primera posición o recta con ejes (101), (103) alineados coaxialmente (FIG. Ib) y una segunda posición o pivotada con el eje (101) orientado en un ángulo agudo A con respecto al eje central (103) (Fig. la). Como se explicó anteriormente, la compresión de la herramienta de flexión a distancia (100) traslada la orejeta (102) desde la posición recta a la posición pivotada.

De acuerdo con diversas modalidades, la fig. Ib muestra la herramienta de flexión a distancia (100) en la posición recta, lo que seria el caso cuando la herramienta de flexión a distancia (100) se baja en un pozo y no encuentra ninguna obstrucción. Los ejes (101), (103) están alineados coaxialmente cuando la herramienta de flexión a distancia (100) está en la posición recta y se vuelve a etiquetar como eje (118) para mayor claridad. Como se muestra, el muelle de compresión (108) no está comprimido y por lo tanto la orejeta (102) y el miembro pivotante (106) no pivotan con respecto al cuerpo (104). Aunque no se muestra en la figura Ib, el brazo de leva (110) no involucra la vía de leva (114) cuando el muelle de compresión (108) no está comprimido. Además, como se explicará en más detalle a continuación, un elemento de desviación puede estar acoplado a una bisagra (116) entre el miembro pivotante (106) y el cuerpo (104) y la herramienta de flexión a distancia inclinada (100) a la posición recta (es decir, de modo que la orejeta (102) y el miembro pivotante (106) vuelvan por defecto a una orientación en posición recta cuando la orejeta (102) no está comprimida).

De acuerdo con diversas modalidades, la Fig. le muestra una vista exterior de la herramienta de flexión a distancia (100) en la posición pivotada con la orejeta (102) en la posición comprimida. La orejeta (102) es empujada hacia el miembro pivotante (106), y el muelle de compresión (108) se comprime. Como se explicó anteriormente, la orejeta (102) se comprime en relación con el miembro pivotante (106) y provoca que un brazo de leva (no mostrado) acoplado a la orejeta (102) se engrane con una vía de leva. La orejeta (102) y el miembro pivotante (106) giran entonces con respecto al cuerpo (104), por ejemplo por la cantidad propuesta por el ángulo entre el eje (101) y el eje (103), debido a que la vía de leva está en ángulo con relación a un eje longitudinal del cuerpo (104) (por ejemplo, el eje (103)). Como se expuso anteriormente, el pivotamiento de la orejeta (102) y el miembro pivotante (106) con relación al cuerpo (104) permite que la herramienta de flexión a distancia (100), y una herramienta de perfilaje acoplada a la herramienta de flexión a distancia (100), se deslice o de otra manera continúe más allá de una obstrucción del pozo.

De acuerdo con diversas modalidades, la fig. Id muestra una vista en corte de la herramienta de flexión a distancia (100) y, en particular, destaca el uso de un elemento de inclinación (120). Como se discutió anteriormente, puede ser deseable inclinar la orejeta (102) y el miembro pivotante (106) a la posición recta con respecto al cuerpo (104) (es decir, donde el eje (101) y el segundo eje (103) están alineados coaxialmente) cuando el muelle de compresión (108) no está comprimido. Esto es, por ejemplo, útil para mantener un factor de forma aerodinámica cuando la herramienta de flexión a distancia (100) se baja al fondo del pozo sin obstrucciones. Un experto en la téenica apreciará que el elemento de inclinación (120) puede estar acoplado al cuerpo (104) y puede oponerse fuera del centro de movimiento del miembro pivotante (106) respecto al cuerpo (104).

La figura le muestra una vista en despiece de la herramienta de flexión a distancia (100) de acuerdo con diversas modalidades. La bisagra (116) entre el miembro pivotante (106) y el cuerpo (104) se ilustra más claramente, ya que es el elemento de inclinación (120) entre el miembro pivotante (106) y el cuerpo (104). Además, el brazo de leva (110) se muestra extendiéndose coaxialmente a través de, y engranando de forma deslizable, el miembro pivotante (106) y la vía de leva (114) y el alojamiento de leva (112) se integran en el cuerpo (114). Aunque no se muestra en esta vista en despiece ordenado, un experto en la téenica apreciará que el brazo de leva (110) se acopla a la orejeta (102).

La figura 2a muestra una herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) de acuerdo con diversas modalidades. Similar a la herramienta de flexión a distancia (100), la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) podrá adjuntarse al extremo distal de una herramienta de perfilaje o, en algunos casos, adherirse a un miembro de balasto que a su vez se une al extremo distal de una herramienta de perfilaje (por ejemplo, mediante una conexión roscada (205)). La herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) es similar en funcionamiento a la herramienta de flexión a distancia (100) pero añade una característica de giro adicional, que permite una gama de movimiento más amplia en respuesta a encontrar una obstrucción en el pozo. Esto proporciona a la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) con una capacidad más robusta para evitar obstrucciones en el pozo. La herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) comprende una orejeta (202) acoplada a un cuerpo (204) a través de un miembro pivotante (206) (en conjunto una "etapa" o "primera etapa"). La orejeta (202) tiene un extremo de orejeta (202a) y un extremo posterior (202b). En algunas modalidades, el extremo de la orejeta (202a) es de forma seml-esférica o convexa y el extremo posterior (202b) es cilindrico. El extremo posterior (202b) se acopla a un muelle de compresión (208), situado entre la orejeta (202) y el miembro pivotante (206), lo que permite que la orejeta (202) se comprima con relación al miembro pivotante (206) en respuesta a una fuerza aplicada axialmente. Similar a la orejeta (202) que se acopla al cuerpo (204), el cuerpo (204) se acopla a un segundo cuerpo (254) a través de un segundo elemento pivotante (256) (colectivamente una "etapa" o "segunda etapa"). El cuerpo (204) también comprende una parte cilindrica (204a) que se acopla con un segundo muelle de compresión (258), situado entre el cuerpo (204) y el segundo miembro pivotante (256), lo que permite que el cuerpo (204) se comprima en relación con el segundo miembro pivotante (206) en respuesta a una fuerza aplicada axialmente.

En algunas modalidades, las constantes de muelle de los muelles de compresión (208), (258) se seleccionan de tal manera que cuando se aplica una fuerza axial a la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200), un muelle de compresión se comprime antes que el otro (es decir, las constantes de muelle no son iguales). Sin embargo, en modalidades alternativas, las constantes de muelle de los muelles de compresión (208), (258) se seleccionan de tal manera que cuando se aplica una fuerza axial a la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200), ambos muelles de compresión se comprimen al mismo tiempo (es decir, las constantes de muelle son iguales). Además, en algunas modalidades los miembros pivotantes (206), (256) pueden estar dispuestos de tal manera que los movimientos de pivote de cada uno estén en planos diferentes (por ejemplo, 90 grados de separación). Esto permite un rango de movimiento más amplio, permitiendo que la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) se deslice más eficazmente o de lo contrario continúe más allá de una obstrucción del pozo. Alternativamente, ambos miembros pivotantes (206), (256) pueden estar dispuestos de tal manera que los movimientos de pivote de cada uno estén en el mismo plano, lo que permite un mayor grado de giro en esa dirección.

La figura 2a muestra la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) en una posición recta (es decir, donde el eje de cada etapa está alineado coaxialmente, que se muestra por el eje (218)), lo que seria el caso cuando la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) está siendo bajada en un pozo y no encuentra ningún obstáculo. Además, cada etapa de la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) está en la posición sin comprimir. Como se muestra, ningún muelle de compresión (208), (258) se comprime y por lo tanto la orejeta (202) y el miembro pivotante (206) no giran con respecto al cuerpo (204). Además, el cuerpo (204) y el segundo miembro giratorio (256) no giran con respecto al segundo cuerpo (254). Aunque no se muestra en la figura. 2a, y como se explicará en más detalle a continuación, un elemento de inclinación puede ser incluido en las bisagras (216), (265) entre el miembro pivotante (206) y el cuerpo (204) y entre el segundo miembro pivotante (256) y el segundo cuerpo (254), respectivamente, para inclinar la herramienta de flexión a distancia (200) a la posición recta mostrada en la figura 2a.

De acuerdo con diversas modalidades, la fig.2b muestra una vista en corte de la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200). Similar a las figuras, la-e, el brazo de leva (210) se acopla a la orejeta (202) y se extiende coaxialmente a través de y se acopla de manera deslizante con el miembro pivotante (206). Como se muestra, el muelle de compresión (208) está sin comprimir y por lo tanto el brazo de leva (210) no se acopla a una vía de leva (214). La herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) comprende un segundo brazo de leva (260) que está acoplado al cuerpo (204) y se extiende coaxialmente a través de y se acopla de manera deslizante con el segundo miembro pivotante (256). Una vez más, el muelle de compresión (258) está sin comprimir y por lo tanto el brazo de leva (260) no se acopla una vía de leva (264).

Las vías de leva (214), (264) están orientadas en un ángulo con respecto al eje longitudinal de la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) (por ejemplo, el eje (218) de la Fig.2a) de tal manera que cuando el brazo de leva (210), (260) se acopla a la vía de leva (214), (264), el miembro pivotante (206), (256) pivota con respecto al cuerpo (204) y el segundo cuerpo (254), respectivamente. De acuerdo con diversas modalidades, cuando el extremo de la orejeta (202a) de la herramienta flexión a distancia de doble etapa (200) se encuentra con una obstrucción en el pozo, la orejeta (202) se comprime en relación con el miembro pivotante (206). Esta compresión se activa por el muelle de compresión (208) y hace que el brazo de leva (210) engrane la vía de leva (214), provocando de este modo que la orejeta (202) y el miembro pivotante (206) giren con respecto al cuerpo (204). Además, el cuerpo (204) se puede comprimir en relación con el segundo miembro pivotante (256). Esta compresión se activa por el muelle de compresión (258) y, dependiendo de las constantes elásticas de los muelles de compresión (208), (258), se pueden producir en serie o en paralelo con la compresión del muelle de compresión (208). La compresión del muelle de compresión (258) hace que el brazo de leva (260) engrane la via de leva (264), provocando de esta manera que el cuerpo (204) y el miembro pivotante (256) giren con respecto al segundo cuerpo (254).

Como se muestra, hay dos vías de leva (214) y (264), cada una correspondiente a una dirección de pivote para la orejeta (202) y el miembro pivotante (206), y el cuerpo (204) y el miembro pivotante (256), respectivamente. Un experto en la téenica apreciará que, dependiendo de la orientación de una obstrucción encontrada en el pozo, el brazo de leva (210), (260) tenderá a ser instado en una via o la otra, haciendo que la orejeta (202) y el miembro pivotante (206), y el cuerpo (204) y el segundo miembro pivotante (256), giren lejos de la obstrucción. Un experto en la técnica apreciará además que el movimiento de pivotamiento de la orejeta (202) en respuesta a encontrar una obstrucción en el pozo hace que la orejeta (202) sea desviada lejos de la obstrucción, permitiendo que la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200), y una herramienta de perfilaje acoplada a la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200), se deslicen o no continúen más allá de la obstrucción. Como se explicó anteriormente, el movimiento pivotante de cada "etapa" puede estar en el mismo plano, permitiendo asi un mayor ángulo de giro en ese plano. Alternativamente, el movimiento pivotante de cada etapa puede estar en planos diferentes (por ejemplo, 90 grados de separación), permitiendo así un rango de movimiento más amplio, permitiendo que la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) se deslice más eficazmente o de lo contrario continúe más allá de una obstrucción del pozo. Además, la orejeta (202) que se mueve a la posición de comprimida provoca que la primera etapa esté en la posición de giro y el cuerpo (204) que se mueve a la posición de comprimido hace que la segunda etapa esté en la posición de giro.

La figura 2b ilustra también el uso de elementos de inclinación (220), (270) en cada etapa. Como se discutió anteriormente, puede ser deseable inclinar la orejeta (202) y el miembro pivotante (206) a una posición recta con respecto al cuerpo (204) e inclinar el cuerpo (204) y el segundo miembro pivotante (256) a una posición recta en relación con el segundo cuerpo (254), cuando los muelles de compresión (208), (258) no se comprimen. En otras palabras, cada etapa de la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) está inclinada a una posición coaxialmente alineada. Esto es, por ejemplo, útil para mantener un factor de forma aerodinámica cuando la herramienta de flexión a distancia de doble etapa (200) se baja al fondo del pozo sin obstrucciones. Un experto en la téenica apreciará que los elementos de inclinación (220), (270) pueden estar acoplados al cuerpo (204) y al segundo cuerpo (254), respectivamente, y pueden oponerse fuera del centro de movimiento de los miembros pivotantes (206), (256) con relación al cuerpo (104) y el segundo cuerpo (254), respectivamente.

La figura 3a muestra una herramienta de flexión a distancia giratoria (300) de acuerdo con diversas modalidades. La herramienta de flexión a distancia giratoria (300) podrá adjuntarse al extremo distal de una herramienta de perfilaje o, en algunos casos, adherirse a un miembro de balastro que a su vez se une al extremo distal de una herramienta de perfilaje (por ejemplo, mediante una conexión roscada). La herramienta de flexión a distancia giratoria (300) comprende una orejeta (302) acoplada a un cuerpo (304) a través de un miembro pivotante (306). La orejeta (302) tiene un extremo de orejeta (302a) y un extremo posterior (302b). En algunas modalidades, el extremo de la orejeta (302a) es de forma semi-esférica o convexa y el extremo posterior (302b) es cilindrico. El extremo posterior (302b) se acopla a un muelle de compresión (308), situado entre la orejeta (302) y el miembro pivotante (306), lo que permite que la orejeta (302) se comprima con relación al miembro pivotante (306) en respuesta a una fuerza aplicada axialmente. El muelle de compresión (308) puede acoplarse a un reborde externo (306a) de la porción pivotante (306). Un brazo de leva (310) se acopla a la orejeta (302) y se extiende coaxialmente a través de y se acopla de manera deslizante con el miembro pivotante (306). Como se muestra, el muelle de compresión (308) se comprime, lo que provoca que el brazo de leva (310) se extienda desde el miembro pivotante (306) y se acople con una vía de leva (314) de un alojamiento de leva (312). El alojamiento de leva (312) se puede integrar en el cuerpo (304) como se muestra o, alternativamente, puede ser una unidad independiente, que está acoplada al cuerpo (304).

La via de leva (314) está orientada en un ángulo respecto a un eje longitudinal de la herramienta de flexión a distancia giratoria (300) de tal manera que cuando el brazo de leva (310) se acopla a la via de leva (314), el miembro pivotante (306) gira con respecto al cuerpo (304). La herramienta de flexión a distancia giratoria (300) comprende, además, un brazo giratorio (330) acoplado al cuerpo (304). El brazo giratorio (330) pasa a través de un alojamiento giratorio (332) y es capaz de girar libremente dentro del alojamiento giratorio (332). Asi, el cuerpo (304) es capaz de girar alrededor de un eje, definido por el brazo giratorio (330), respecto al alojamiento giratorio (332). Como resultado, la orejeta (302) y el miembro pivotante (306) pueden orientarse en cualquier dirección radial a pesar de sólo ser capaces de, por ejemplo, pivotar de lado a lado (es decir, en un plano). Este rango de movimiento más amplio en comparación con, por ejemplo, la herramienta de flexión a distancia (100), permite que la herramienta de flexión a distancia giratoria (300) se deslice más eficazmente o de lo contrario continúe más allá de una obstrucción del pozo.

La orejeta (302) y la porción pivotante (306) comparten un eje central común (301) y el cuerpo (304) tiene un eje central (303). La orejeta (302) puede ser descrita como que tiene una primera posición o posición recta con los ejes (301), (303) alineados coaxialmente y una segunda o posición de giro (Fig.3a) con el eje (301) orientado en un ángulo agudo A con respecto al eje (303). Como se explicó anteriormente, la compresión de la herramienta de flexión a distancia (300) traslada la orejeta (302) desde la posición recta a la posición pivotada.

De acuerdo con diversas modalidades, cuando la orejeta (302) de la herramienta de flexión a distancia (300) encuentra una obstrucción en el pozo, la orejeta (302) se comprime en relación con el miembro pivotante (306). Esta compresión se activa por el muelle de compresión (308) y hace que el brazo de leva (310) engrane la vía de leva (314) en el alojamiento de leva (312), provocando de este modo que la orejeta (302) y el miembro pivotante (306) giren con respecto al cuerpo (304), por ejemplo por la cantidad propuesta por el ángulo entre el eje (301) y el segundo eje (303). Como se muestra, hay dos vías de leva (314), cada una correspondiente a una dirección de giro para la orejeta (302) y el miembro pivotante (306). Un experto en la téenica apreciará que, dependiendo de la orientación de una obstrucción encontrada en el pozo, el brazo de leva (310) tenderá a ser inclinado hacia una vía u otra, haciendo que la orejeta (302) y el miembro pivotante (306) giren lejos de la obstrucción. Además, como se explicó anteriormente, el cuerpo (304) puede girar con relación al alojamiento giratorio (332) de tal manera que la orejeta (302) y el miembro pivotante (306) pueden tanto pivotar como girar lejos de la obstrucción. Un experto en la técnica apreciará además que el movimiento pivotante y giratorio de la orejeta (302) en respuesta a encontrar una obstrucción en el pozo hace que la orejeta (302) sea desviada lejos de la obstrucción, permitiendo que la herramienta de flexión a distancia giratoria (300), y una herramienta de perfilaje acoplada a la herramienta de flexión a distancia giratoria (300), se deslicen o no continúen más allá de la obstrucción.

La figura 3b muestra una vista externa de una herramienta de flexión a distancia giratoria (300) de acuerdo con diversas modalidades. En algunas modalidades, un tampón de baja fricción (334) puede estar situado entre el cuerpo (304) y el alojamiento giratorio (332) para facilitar la rotación del cuerpo (304) con relación al alojamiento giratorio (332). Los diversos otros elementos numerados como en la figura 3a comparten las funciones tal como se describe anteriormente con respecto a la figura 3 a.

La figura 4a muestra una herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400) de acuerdo con diversas modalidades. La herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400) puede conectarse al extremo distal de una herramienta de perfilaje o, en algunos casos, adherirse a un miembro de balastro que a su vez se une al extremo distal de una herramienta de perfilaje (por ejemplo, mediante una conexión roscada (405)). La herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400) comprende una orejeta (402) acoplada a un cuerpo (404) a través de una porción de auto-orientación (406). La orejeta (402) tiene un extremo de orejeta (402a) y un extremo posterior (402b). En algunas modalidades, el extremo de orejeta (402a) es de forma semi-esférica o convexa y el extremo posterior (402b) es cilindrico. El extremo posterior (402b) se acopla a un muelle de compresión (408), situado entre la orejeta (402) y la porción de auto-orientación (406), lo que permite que la orejeta (402) se comprima en relación con la porción de auto-orientación (406) en respuesta a una fuerza aplicada axialmente. El muelle de compresión (408) engrana un reborde externo (406a) de la porción pivotante (406). Un brazo de leva (410) se acopla a la orejeta (402) y se extiende coaxialmente a través de y engrana de manera deslizante la porción de auto-orientación (406). Como se muestra, el alojamiento de leva (412) comprende un alojamiento separado en el interior del cuerpo (304). Además, el alojamiento de leva (412) está montado sobre cojinetes de rodillos (440), permitiendo que el alojamiento de leva (412) gire con respecto al cuerpo (404). La Fig.4b muestra una vista ampliada de la interfaz entre el alojamiento de leva (412) y el cuerpo (404).

La capacidad del alojamiento de leva (412) para girar con respecto al cuerpo (404), además de que la via de leva (414) está orientada en un ángulo con respecto a un eje longitudinal (418) de la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400) permite que la porción de auto-orientación (406), y por lo tanto la orejeta (402), se desvíe desde un eje longitudinal (418) del cuerpo (404) en cualquier dirección radial cuando el brazo de leva (410) engrana la vía de leva (414). Como resultado, la orejeta (402) y la porción de auto-orientación (406) pueden estar orientadas en cualquier dirección radial. Este rango de movimiento más amplio en comparación con, por ejemplo, la herramienta de flexión a distancia (100), permite que la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400) se deslice más eficazmente o de lo contrario continúe más allá de una obstrucción del pozo.

De acuerdo con diversas modalidades, cuando la orejeta (402) de la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400) se encuentra con una obstrucción en el pozo, la orejeta (402) se comprime con respecto a la porción de auto-orientación (406). Esta compresión se activa por el muelle de compresión (408) y hace que el brazo de leva (410) engrane la via de leva (414) en el alojamiento de leva (412), provocando de esta manera que la porción de auto-orientación (406) y la orejeta (402) se desvíen desde un eje longitudinal (por ejemplo, el eje longitudinal (418)) del cuerpo (404). Un experto en la téenica apreciará que dependiendo de la orientación de una obstrucción encontrada en el pozo, el brazo de leva (410) engrana la vía de leva (414) e induce una rotación del alojamiento de leva (412) con respecto al cuerpo (404), haciendo que la orejeta (402) y la porción de auto-orientación (406) se desvie lejos de la obstrucción. Asi, de acuerdo con diversas modalidades, la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400), y una herramienta de perfilaje acoplada a la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400), se desliza o de otra manera continúa más allá de la obstrucción.

De acuerdo con diversas modalidades, la fig. 4c muestra la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación de (400) en una posición sin comprimir, lo que seria el caso cuando la herramienta de flexión a distancia de auto-orientación (400) se hace descender en un pozo y no encuentra ninguna obstrucción. Como se muestra, el muelle de compresión (408) no está comprimido y por lo tanto la orejeta (402) y la porción de auto-orientación (406) están alineados coaxialmente con respecto al cuerpo (104). Como se muestra en la figura 4a, el brazo de leva (410) se acopla a la via de leva (414) cuando el muelle de compresión (408) no está comprimido, aunque el brazo de leva (410) engrana una porción de la via de leva (414) que no causa que la orejeta (402) y la porción de auto-orientación (406) se desvien del eje longitudinal (418). Además, en lugar de una bisagra entre la porción de auto-orientación (406) y el cuerpo (408), un acoplamiento de rótula (416) permite que la porción de auto-orientación (406) se desvíe en cualquier dirección radial con respecto al cuerpo (404). Un experto en la téenica apreciará que se pueden emplear otros acoplamientos de tipo rotacional de manera similar en lugar del acoplamiento de rótula (416).

Aunque no se muestra, un elemento de inclinación entre la porción de auto-orientación (406) y el cuerpo (404) puede hacer que la porción de auto-orientación (406) sea alineada coaxialmente con respecto al cuerpo (404) (es decir, para que la orejeta (402) y la porción de auto-orientación (406) se orienten por defecto en una posición recta cuando no están comprimidas). Los otros diversos elementos numerados como en la figura 4a comparten las funciones tal como se describe anteriormente con respecto a la figura 4a.

En las modalidades descritas anteriormente, la compresión axial y el movimiento de la orejeta con relación al cuerpo de la herramienta en caso de choque con una obstrucción a lo largo del pozo de sondeo acciona la herramienta para doblar (es decir, causar que la orejeta y el miembro pivotante pivoten en relación con el cuerpo de la herramienta), permitiendo de este modo que la herramienta evite o se deslice fuera de la obstrucción. Sin embargo, como se describirá en más detalle a continuación, la compresión axial y el movimiento de la orejeta de una herramienta con relación al cuerpo de la herramienta también se pueden usar para accionar una variedad de diferentes mecanismos en la herramienta que facilitan la orientación de la herramienta alrededor de obstrucciones en el pozo. Por ejemplo, las figuras asociadas con los ejemplos descritos a continuación ilustran modalidades de herramientas de fondo de pozo que utilizan la compresión axial y el movimiento de la punta de la herramienta o de la orejeta con relación al cuerpo de la herramienta resultante de un choque con una obstrucción en el pozo para articular mecanismos a bordo "libres de interrupciones".

Las Figs.5A-5D ilustran una herramienta de fondo de pozo (500) que utiliza el movimiento axial de la punta de la herramienta o la orejeta (502) en relación con el cuerpo de la herramienta (504) resultante de un choque con una obstrucción en el pozo para articular los brazos vibratorios (506). El concepto brazos vibratorios se basa en la introducción de las vibraciones a una herramienta de fondo de pozo inmovilizada para agitarla, evitando de ese modo que la herramienta (500) descanse en el suelo y resultando en la superación del obstáculo. La orejeta (502) puede estar inclinada (por ejemplo, usando un muelle) de modo que cuando no está en contacto con un obstáculo, la orejeta está en una posición extendida.

Hay muchos diferentes medios para vibrar una herramienta de fondo de pozo. La herramienta de fondo de pozo (500) que se muestra en las Figs.5a-5d utiliza varios brazos pequeños (506) dispuestos a lo largo y alrededor del cuerpo de la herramienta (504). La posición y/o ubicación de estos brazos (506), además de su longitud y la distancia de trayectoria, puede ser variada a base de la aplicación requerida. Cuando la herramienta (500) impacta un obstáculo, la punta de la orejeta (502) de la herramienta (500) comienza a retraerse en un movimiento telescópico. Como se muestra en las Figs. 5b y 5c, un bastidor (508) unido a la orejeta en movimiento (502) se mueve linealmente dentro del cuerpo de la herramienta (504). Uno o más ejes fijos (510) colocados perpendicularmente al eje longitudinal del cuerpo de herramienta (504) tienen engranajes de piñón (512) integrados, que son accionados por el bastidor (508), girando de este modo los ejes (510). Cada eje (510) tiene una leva (514) especialmente diseñada de acuerdo a los requisitos de aplicación específicos, que gira con los ejes (510) accionando de este modo los brazos vibratorios (506). En particular, el movimiento lineal del bastidor (508) produce la rotación de los piñones (512) y levas (514) y las levas (512) empujan a los siguientes y giran los brazos (506) hacia el exterior en relación con el cuerpo de la herramienta (504).

En esta modalidad, el bastidor (508) está diseñado con dientes redondos para permitir el posicionamiento de los piñones (512) en cualquier ángulo alrededor de éste, como se muestra en la figura 5d. Esto añade flexibilidad al diseño en donde los brazos (506) pueden estar dispuestos en muchas combinaciones alrededor de la circunferencia del cuerpo de la herramienta (504). En algunas modalidades, el perfil de la leva (514) está diseñado para levantar el brazo (506) sin problemas; entonces, después de que el brazo (506) alcanza la trayectoria máxima, el brazo (506) cae de nuevo en el interior del cuerpo de la herramienta (504). Con varios brazos (506) realizando el movimiento de ascenso-descenso de forma consecutiva y/o secuencial de acuerdo con la disposición del engranaje de piñón (512) y el perfil de leva (514), la herramienta (500) se agita, ofreciendo asi la posibilidad de superar un obstáculo. De acuerdo con diversas modalidades, un diseño de este tipo puede estar integrado en un cuerpo de herramienta existente o como un módulo independiente para evitar obstáculos en un pozo.

Las Figs.6a-6e ilustran una herramienta de fondo de pozo (600) que utiliza el movimiento axial de la punta de la herramienta o la orejeta (602) en relación con el cuerpo de la herramienta (602) resultante de un impacto con una obstrucción en el pozo de sondeo para articular y extender radialmente los deslizadores o rieles (606) para facilitar el movimiento de la herramienta (600) alrededor de los obstáculos en el pozo. En la modalidad representada, por ejemplo en la figura 6b, dos juegos de deslizadores (606) separados axialmente (608), (610) incluyen cada uno cuatro deslizadores espaciados circunferencialmente (606). En la Fig. 6a, todos los deslizadores (606) se retraen mientras que en las Figs.6b y 6c, los cuatro deslizadores frontales (606) del conjunto (608) están completamente extendidos, mientras que los cuatro deslizadores posteriores (606) del conjunto (610) están retraídos. La orejeta (602) puede estar inclinada (por ejemplo, usando un muelle) de modo que cuando no está en contacto con un obstáculo, la orejeta (602) está en una posición extendida.

Haciendo referencia ahora a la figura 6d, en donde ciertos elementos repetidos se etiquetan una vez por simplicidad, los deslizadores (606) son accionados por un bastidor (612) unido a la punta de la herramienta (602), que se mueve axialmente junto con la punta de la herramienta (602). Para cada deslizador o riel (606), dos ejes (614) que están colocados perpendiculares al eje longitudinal del bastidor (612) están acoplados de manera giratoria al cuerpo de la herramienta (602). Cada eje (614) tiene un engranaje de piñón (616) y una unión pivotante (618) unidos al mismo. Cada una de las uniones pivotantes (618) se fijan a otra unión (620) fijada al deslizador (606) y, en algunas modalidades, las dos uniones fijadas (618), (620) pivotan y se cargan con muelles.

La secuencia de movimiento de los componentes, representada por las letras A-C, comienza con el bastidor (612) moviéndose linealmente debido a un impacto en la punta de la herramienta (602) (A), por ejemplo, con un obstáculo en el pozo. El movimiento axial del bastidor (612) produce la rotación de los piñones (616) (B), girando asi las uniones pivotantes (618), (620) fijadas y empujando los correspondientes rieles (606) radialmente hacia afuera con relación al cuerpo (602) (C). En modalidades en las que la punta de la herramienta (602) emplea un mecanismo de retorno por muelle (no se muestra explícitamente), a la extensión de la punta de la herramienta (602) de nuevo a su posición inicial o extendida, el bastidor (612) hará que los rieles (606) se retraigan radialmente hacia el interior y vuelvan a su posición inicial en el interior del cuerpo de la herramienta (602).

En algunos casos, un elemento sólido que sobresale del cuerpo de la herramienta puede hacer que la herramienta (600) se detenga debido a la sección transversal cambiante de orificios abiertos. Sin embargo, de acuerdo con diversas modalidades, los rieles (606) están acoplados a los brazos giratorios (618) a través de otro conjunto de uniones (620) y un muelle está unido entre cada unión giratoria (por ejemplo, en el eje que conecta las uniones) y un brazo de control, creando así un sistema de suspensión de brazo colgante para los rieles (606). Tal sistema añade flexibilidad al diseño al permitir que los rieles (606) se retraigan, al menos parcialmente, en respuesta al contacto con una sección decreciente del radio del pozo de sondeo. En algunos ejemplos, el sistema puede emplear torsión, compresión helicoidal o muelles de lámina.

La figura 6e muestra el efecto del sistema de suspensión antes mencionado con más detalle. En primer lugar, el riel (606) golpea un saliente principal de una obstrucción (650) y el borde frontal (607) del riel (606) se comprime hacia abajo y se desliza debajo del saliente (A). A continuación, el borde posterior (609) del riel (606) es comprimido por el saliente (650), mientras que el extremo frontal (607) del riel (606) se separa (B). En algunos casos, el riel (606) no es paralelo al suelo de tal manera que la herramienta está en una posición no centralizada (C) con ciertos rieles comprimidos dentro del cuerpo de la herramienta mientras que los otros rieles estén completamente extendidos.

El sistema de suspensión descrito anteriormente permite el movimiento independiente del riel (606) de acuerdo con la geometría del pozo de sondeo. Los rieles (606) están diseñados para ser capaces de comprimirse totalmente en el interior del cuerpo de la herramienta (602), mientras que las uniones (618), (620) se hacen girar completamente en la posición extendida. El sistema de rieles/suspensión completo puede ser integrado en cualquiera de los diseños de las herramientas descritas en este documento o se puede añadir como un módulo independiente. Además, aunque sólo se muestra como que tiene dos conjuntos (608), (610), múltiples conjuntos de rieles (606) pueden repetirse a lo largo de la herramienta (600). Como se ha explicado con respecto a las Figs.5a-5d, el uso de un bastidor circular (612) permite el posicionamiento de los piñones (616) en cualquier ángulo. Además, la geometría de todo el sistema se puede ajustar, escalar o modificar para adaptarse a la aplicación específica. Además, otros métodos de accionamiento se pueden emplear en lugar de o además del bastidor (612), tal como un sistema de unión total para ciertas aplicaciones.

Las Figs. la-lc ilustran una herramienta de fondo de pozo (700) que utiliza el movimiento axial de la punta de la herramienta o la orejeta (702) en relación con el cuerpo de la herramienta (704) resultante de un impacto con una obstrucción en el pozo para accionar y extender radialmente los brazos (706) para facilitar el movimiento de la herramienta (700) alrededor de los obstáculos en el pozo. Como se muestra en la figura 7b, la punta de la herramienta (702) tiene una varilla (708) unida a ésta y la varilla (708) tiene dos brazos (706) acoplados de forma pivotante a su extremo. Cada brazo (706) está situado sobre un rodillo (710). En la modalidad ilustrada, un muelle (709) se opone a la compresión axial de la punta de la herramienta para permitir que la punta de la herramienta (702) vuelva a una posición extendida cuando no esté en contacto con un obstáculo.

Como se muestra en la figura 7c, la compresión axial de la punta de la herramienta (702) mueve la varilla (708), que a su vez empuja los brazos (706). Los brazos (706) se mueven sobre los rodillos (710) para extenderse fuera del cuerpo de la herramienta (704). Tras el engranaje con el pozo de sondeo, los brazos (706) instarán simultáneamente a la herramienta (700) lejos de la formación y la empujarán hacia adelante, permitiendo de ese modo que la herramienta (700) pase por encima del obstáculo.

Los brazos (706) pueden estar dispuestos en una variedad de diferentes formas de todo el cuerpo de la herramienta (704). En esta modalidad, sólo se muestran dos brazos espaciados circunferencialmente (706); sin embargo, en general, cualquier número y espaciamiento de brazos se puede proporcionar en función de una variedad de factores que incluyen, por ejemplo, el tamaño de la herramienta (700). Además, los brazos (706) se pueden colocar en cualquier ángulo a lo largo del cuerpo de la herramienta (704). Además, un mecanismo similar que use los brazos (706) se puede modular y añadirse a otras herramientas completas como un módulo independiente. El tamaño, la forma, las trayectorias y el trazo de los brazos (706) pueden ser modificados en función de los requisitos de la aplicación particular.

Las Figs.8A-8C ilustran una herramienta de fondo de pozo (800) que utiliza el movimiento axial de la punta de la herramienta o la orejeta (802) en relación con el cuerpo de la herramienta (804) resultante de un impacto con una obstrucción en el pozo para accionar y extender radialmente una pluralidad de patas (806) para facilitar el movimiento de la herramienta (800) alrededor de los obstáculos en el pozo. La Fig. 8a muestra las patas (806) en una posición retraída mientras que la Fig. 8b muestra las patas (806) en una posición extendida. La orejeta (802) puede ser inclinada (por ejemplo, usando un muelle) de modo que cuando no esté en contacto con un obstáculo, la orejeta (802) está en una posición extendida.

Como se muestra en la figura 8c, se colocan varias patas pequeñas (806) dentro del cuerpo de la herramienta (804). Cada pata (806) está unida a un engranaje de piñón (808). Un bastidor (810) está unido a la punta de la herramienta (802) de tal manera que cuando la punta de la herramienta (802) se comprime y el bastidor (810) se mueve axialmente, el bastidor (810) hace girar los piñones (808) empujando así las patas (806) fuera del cuerpo (804) haciendo que se levanten y empujen la herramienta (800) hacia adelante. En algunas modalidades, las patas (806) se colocan con diferentes orientaciones dentro del cuerpo de la herramienta (804) de modo que las patas (806) operan en un movimiento similar a un cangrejo. En algunas modalidades, las patas (806) continúan girando mientras la punta (802) se está retrayendo; entonces, un trinquete (no mostrado) unido al engranaje de piñón (808) desacoplará las patas (806) cuando la punta (802) se extienda de nuevo a su posición de reposo (por ejemplo, por un muelle de retorno), provocando de este modo que las patas (806) se retraigan hacia atrás dentro del cuerpo de la herramienta (804). Aunque se muestran con una geometría particular, las patas (806) pueden tomar muchas geometrías diferentes, incluyendo diferentes números de secciones de patas, ángulos entre las secciones de las patas y similares.

En ciertas modalidades, la herramienta (800) puede usar diferentes métodos de articulación para accionar las patas (806). Por ejemplo, un bastidor de accionamiento como se muestra, un sistema de unión, o diversas combinaciones de palancas y poleas pueden ser empleados para accionar las patas (806). Además, el diseño general de las patas (806) incluyendo su tamaño, alcance y ubicación a lo largo de la herramienta (800) pueden variar de acuerdo con la aplicación. Al igual que con las herramientas explicadas anteriormente, el diseño de la herramienta (800) puede ser utilizado como una herramienta especifica o como un módulo independiente en otra herramienta.

Las Figs.9a-9c ilustran una herramienta de fondo de pozo (900) que utiliza el movimiento axial de la punta de la herramienta o la orejeta (902) en relación con el cuerpo de la herramienta (904) resultante de un impacto con una obstrucción en el pozo para accionar y extender radialmente una pluralidad de ruedas o rodillos (906) para facilitar el movimiento de la herramienta (900) alrededor de los obstáculos en el pozo de sondeo. En esta modalidad, una pluralidad de rodillos semi-circulares (906) giran para extenderse fuera del cuerpo de la herramienta (904) en caso de impacto con una obstrucción, como se muestra en la figura 9b. La orejeta (902) puede ser inclinada (por ejemplo, usando un muelle) de modo que cuando no esté en contacto con un obstáculo, la orejeta (902) está en una posición extendida.

La figura 9c muestra el efecto de la punta (902) estando axialmente comprimida con relación al cuerpo de la herramienta (904), por ejemplo después de ponerse en contacto con una obstrucción en el pozo de sondeo. En particular, la punta (902) se retrae después de un impacto y mueve un brazo fijado (908), que acciona un conjunto de rodillps de accionamiento (907) acoplados de manera giratoria al cuerpo de la herramienta (904). Los rodillos de accionamiento (907) giran las ruedas o rodillos semi circulares (906) fuera del cuerpo de la herramienta (904) para instarla lejos de la obstrucción y empujarla hacia adelante. En general, la forma, las dimensiones y la ubicación de las ruedas se pueden adaptar para adaptarse a la aplicación.

En esta modalidad, la geometría semi-circular de las ruedas (906) ofrece el potencial del agarre entre las ruedas (906) y la formación. Las ruedas (906) pueden ser desplegadas ya sea simultánea o secuencialmente . Este diseño puede ser particularmente adecuado para pozos estrechos o secciones de pozo debido a que las ruedas (906) son relativamente compactas y pueden ser colocadas alrededor y a lo largo del cuerpo de la herramienta (904) en cualquier orientación. El sistema puede ser integrado como módulos dentro de, o unido a otras herramientas y se puede utilizar como una herramienta dedicada independiente.

En las modalidades descritas anteriormente, la compresión axial y el movimiento de una orejeta o punta de herramienta tras el impacto con una obstrucción del pozo, acciona los mecanismos que permiten que la herramienta gire o se doble alrededor de la obstrucción y/o insta a la herramienta lejos de la obstrucción, permitiendo de ese modo que la herramienta pase la obstrucción. Estudios y simulaciones indican que el diseño de la orejeta o la punta pueden tener un efecto significativo en el rendimiento de la herramienta. ? continuación se describirá una variedad de diferentes tipos de orejetas que se pueden usar en conexión con cualquiera de las modalidades descritas en este documento.

La figura 10 ilustra dos modalidades de puntas planas (1002) y (1004), que representan un diseño más básico. Las puntas planas son preferiblemente de forma esférica (1002) o elipsoidal (1004), y están hechas preferiblemente de un acero de aleación sólido. Sin embargo, otros materiales y geometrías están dentro del alcance de la presente descripción.

La figura 11 ilustra dos modalidades de puntas cubiertas de Teflón (1102), (1104). Estas modalidades son similares a las puntas planas descritas anteriormente, pero están hechas de un núcleo de aleación de acero (1106), (1108) que está cubierto con una tapa de teflón esférica o elipsoidal (1110), (1112) para facilitar el deslizamiento de la punta (1102), (1104), sobre las obstrucciones del pozo. En otras modalidades, la cubierta de teflón (1110), (1112) puede ser reemplazada con una cubierta de caucho.

[La figura 12 ilustra una modalidad de una punta de rodillo (1200). En esta modalidad, un rodillo (1202) se coloca en el extremo frontal de la punta (1200). En general, el diámetro del rodillo (1202) variará de acuerdo con la aplicación y puede ser tan pequeño como el diámetro de un cuerpo de herramienta (1204). El rodillo (1202) permite que la punta (1200) ruede sobre los obstáculos y/o se deslice si tiene punta en ese lado.

La figura 13 ilustra una modalidad de una punta multi-rodillo (1300). En esta modalidad, una pluralidad de rodillos (1302) están integrados en un cuerpo de punta (1304) para permitir que la punta (1300) ruede sobre los obstáculos, independientemente de su orientación. Los rodillos (1302) pueden repetirse a lo largo de la longitud de la punta si se desea. Además, la orientación radial puede ser cambiada de acuerdo con la aplicación. El número de rodillos (1302), tamaño, orientación y composición material también puede variar con el tamaño de la herramienta y la aplicación.

Las Figs.14a y 14b ilustran diferentes vistas de una modalidad de una punta multi-rodillo impulsada por impacto (1400). Esta modalidad es similar a las puntas multi-rodillo pasivas (1200), (1300) descritas anteriormente, con la principal diferencia de que en esta modalidad, los rodillos (1402) están conectados a una caja de cambios (1404) que es accionada por un impacto a la punta. Cuando la punta se comprime axialmente, una cadena fijada (1406) hace girar un piñón cónico (1408), que está unido a un engranaje cónico (1410). El engranaje cónico (1410) se acopla con un engranaje helicoidal (1412) que, en la modalidad representada, engrana correspondientemente tres engranajes helicoidales perpendiculares (1414). Cada engranaje helicoidal perpendicular (1412) está dispuesto de tal manera que se conecta a uno de los rodillos (1402), por ejemplo a través de una cadena, una correa, o un eje flexible (1416).

Por lo tanto, el movimiento lineal de la punta por el impacto mueve la cadena (1406) que hace girar el piñón cónico (1408) y el engranaje cónico (1410) (como se muestra por el paso A). La rotación del piñón cónico (1408) y el engranaje cónico (1410) induce una rotación del engranaje helicoidal (1412) (como se muestra en el paso B). La rotación del engranaje helicoidal (1412) induce una rotación de los tres engranajes helicoidales perpendiculares (1414) (como se muestra en el paso C) y por lo tanto la rotación de los rodillos a través de la cadena, correa o eje flexible (1416) (como se muestra en el paso D).

Las modalidades de los mecanismos descritos en el presente documento pueden ser utilizadas como herramientas dedicadas o como módulos adicionales a las herramientas existentes. Además, las modalidades de las puntas descritas en este documento pueden combinarse para usarse con cualquiera de los conceptos anteriormente mencionados. En general, las modalidades descritas en este documento se basan en la compresión axial y el movimiento de una punta de la herramienta resultantes de un impacto con una obstrucción para generar una acción especifica que puede facilitar la capacidad de una herramienta para pasar alrededor de la obstrucción en el pozo de sondeo o a través de una sección rugosa en el pozo de sondeo.

Aunque las modalidades preferidas han sido mostradas y descritas, un experto en la téenica puede hacer modificaciones de las mismas sin apartarse del alcance o las enseñanzas en el presente documento. Las modalidades descritas en este documento son sólo a modo de ejemplo y no son limitantes. Muchas variaciones y modificaciones de los sistemas, aparatos y procesos descritos aquí son posibles y están dentro del alcance de esta descripción. Por ejemplo, las dimensiones relativas de varias partes, los materiales de los que están hechas las distintas partes, y otros parámetros, se pueden variar. Como un ejemplo especifico, en algunas modalidades, la orejeta de las diversas herramientas de flexión a distancia puede estar hecha de Teflon™, caucho, o puede comprender una o más ruedas que ayudan aún más a la orejeta a evitar una obstrucción en el pozo. Como otro ejemplo, aunque los muelles helicoidales de las diversas modalidades se muestran como expuestos, los muelles helicoidales pueden estar cubiertos por un carenado o cubierta para aislar los muelles helicoidales de los fluidos de perforación. En consecuencia, el alcance de la protección no se limita a las modalidades descritas en el presente documento, sino que sólo está limitado por las reivindicaciones que siguen, el alcance de las cuales incluirá todos los equivalentes de la materia objeto de las reivindicaciones.

Las descripciones de todas las patentes, solicitudes de patentes, y publicaciones citadas en la presente descripción se incorporan en este documento por referencia en su totalidad, en la medida en que proporcionen detalles a modo de ejemplo, de procedimiento, u otros detalles suplementarios a los establecidos en la presente descripción. Además, el apéndice adjunto se incorpora en este documento por referencia en su totalidad para todos los propósitos.

Claims (29)

REIVINDICACIONES

1. Una herramienta de flexión a distancia para transportar una herramienta de perfilaje a una boca de pozo, que comprende: un cuerpo de herramienta configurado para acoplarse a una herramienta de perfilaje, en donde el cuerpo tiene un eje central; un alojamiento de leva acoplado al cuerpo de herramienta y que tiene una vía de leva; una orejeta acoplada de forma móvil al cuerpo de herramienta a través de un miembro pivotante, en donde la orejeta tiene un eje central; un muelle de compresión situado entre la orejeta y el miembro pivotante; y un brazo de leva acoplado a la orejeta y que se extiende coaxialmente a través del miembro pivotante para engranar selectivamente la vía de leva del alojamiento de leva; en donde la orejeta tiene una primera posición con el eje central de la orejeta alineado coaxialmente con el eje central del cuerpo y una segunda posición con el eje central de la orejeta orientado en un ángulo menor a 180° con respecto al eje central del cuerpo; en donde la orejeta está configurada para ser trasladada desde la primera posición y la segunda posición mediante la aplicación de una fuerza axial a la orejeta.

2. La herramienta flexión a distancia de la reivindicación 1, en donde la via de leva tiene un eje central orientado en un ángulo agudo con respecto a un eje longitudinal de la herramienta de flexión a distancia.

3. La herramienta de flexión a distancia de la reivindicación 1, en donde el miembro pivotante está acoplado al cuerpo de la herramienta con una conexión de bisagra.

4. La herramienta de flexión a distancia de la reivindicación 1, que además comprende un alojamiento giratorio que acopla el cuerpo de herramienta a la herramienta de perfilaje, en donde el cuerpo de herramienta se acopla a un brazo giratorio que se engrana al alojamiento giratorio y permite .que el cuerpo de herramienta gire con respecto al alojamiento giratorio.

5. La herramienta de flexión a distancia de la reivindicación 4, en donde el cuerpo de herramienta gira con respecto al alojamiento giratorio en respuesta a la fuerza aplicada a la orejeta.

6. La herramienta de flexión a distancia de la reivindicación 1, en donde el alojamiento de leva está acoplado de manera giratoria al cuerpo de herramienta para girar axialmente con respecto al cuerpo de la herramienta.

7. La herramienta de flexión a distancia de la reivindicación 6, en donde el alojamiento de leva gira con respecto al cuerpo de herramienta en respuesta a la fuerza aplicada a la orejeta.

8. La herramienta de flexión a distancia de la reivindicación 6, en donde el miembro pivotante se acopla al cuerpo de herramienta mediante una conexión de rótula.

9. La herramienta de flexión a distancia de la reivindicación 1, en donde la orejeta tiene una geometría semi-esférica convexa.

10. Una herramienta de flexión a distancia para el transporte de una herramienta hacia una boca de pozo, que comprende: una primera etapa que comprende: una orejeta acoplada a un primer cuerpo de herramienta a través de un primer miembro pivotante, en donde la orejeta tiene un eje central y el primer cuerpo de herramienta tiene un eje central; un primer alojamiento de leva acoplado al primer cuerpo de herramienta y que tiene una vía de leva; un primer muelle de compresión entre la orejeta y el primer miembro pivotante; y un primer brazo de leva acoplado a la orejeta y que se extiende coaxialmente a través del primer miembro pivotante para engranar selectivamente la vía de leva del primer alojamiento de leva; en donde la orejeta tiene una primera posición con el eje central de la orejeta alineado coaxialmente con el eje central del primer cuerpo de herramienta y una segunda posición con el eje central de la orejeta orientado en un ángulo menor a 180° con respecto al eje central del primer cuerpo de herramienta; en donde la orejeta está configurada para ser trasladada desde la primera posición y la segunda posición mediante la aplicación de una fuerza axial a la orejeta; una segunda etapa que comprende: el primer cuerpo de la herramienta acoplado a un segundo cuerpo de la herramienta a través de un segundo miembro pivotante, el segundo cuerpo de herramienta teniendo un eje central; un segundo alojamiento de leva acoplado al segundo cuerpo de herramienta y que tiene una via de leva; un segundo muelle de compresión entre el primer cuerpo la herramienta y el segundo miembro pivotante; y un segundo brazo de leva acoplado al primer cuerpo de herramienta y que se extiende coaxialmente a través del segundo miembro pivotante para engranar selectivamente la via de leva del segundo alojamiento de leva; en donde el primer cuerpo de herramienta tiene una primera posición con el eje central del primer cuerpo de herramienta alineado coaxialmente con el eje central del segundo cuerpo de herramienta y una segunda posición con el eje central del primer cuerpo de herramienta orientado a un ángulo menor a 180° con respecto al eje central del segundo cuerpo de herramienta; en donde el primer cuerpo de herramienta está configurado para ser trasladado desde la primera posición y la segunda posición mediante la aplicación de una fuerza axial a la orejeta.

11. La herramienta de flexión a distancia de doble etapa de la reivindicación 10, en donde una constante de muelle del primer muelle de compresión es igual a una constante de muelle del segundo muelle de compresión.

12. La herramienta de flexión a distancia de doble etapa de la reivindicación 10, en donde una constante de muelle del primer muelle de compresión es mayor que una constante de muelle del segundo muelle de compresión.

13. La herramienta de flexión a distancia de doble etapa de la reivindicación 10, en donde una constante de muelle del primera muelle de compresión es menor que una constante de muelle del segundo muelle de compresión.

14. La herramienta de flexión a distancia de doble etapa de la reivindicación 10, en donde las vías de leva del primer y segundo alojamiento de leva están dispuestas en el mismo plano de manera que el primer miembro pivotante y la orejeta pivotan con respecto al primer cuerpo de herramienta en el mismo plano que el primer cuerpo de la herramienta y el segundo miembro pivotante pivotan con respecto al segundo cuerpo de herramienta.

15. La herramienta de flexión a distancia de doble etapa de la reivindicación 10, en donde las vías de leva del primer y segundo alojamiento de leva están dispuestas en diferentes planos de manera que el primer miembro pivotante y la orejeta pivotan con respecto al primer cuerpo de herramienta en el plano que es diferente del plano en el que el primer cuerpo de herramienta y el segundo miembro pivotante pivotan con respecto al segundo cuerpo de herramienta.

16. La herramienta de flexión a distancia de doble etapa de la reivindicación 15, en donde los planos están dispuestos con 90 grados de separación.

17. La herramienta de flexión a distancia de la reivindicación 15, en donde la orejeta tiene una geometría semi-esférica convexa.

18. Un método para transportar una herramienta hacia una boca de pozo, que comprende: (a) acoplar una herramienta de flexión a distancia al extremo distal de la herramienta, en donde la herramienta de flexión a distancia incluye un cuerpo y una orejeta acoplada de forma pivotante al cuerpo; (b) bajar la herramienta y la herramienta de flexión a distancia hacia la boca de pozo; (c) impactar una obstrucción que se extiende radialmente hacia adentro desde una pared lateral de la boca de pozo con la orejeta de la herramienta de flexión a distancia durante (b); (d) comprimir la herramienta de flexión a distancia en respuesta al impacto; y (e) pivotar la orejeta con respecto al cuerpo en respuesta a la compresión de la herramienta de flexión a distancia.

19. El método de la reivindicación 18, que además comprende: (f) guiar la herramienta de flexión a distancia y la herramienta alrededor de la obstrucción en la boca de pozo en respuesta a pivotar la orejeta de la herramienta de flexión a distancia; (g) descomprimir la herramienta de flexión a distancia después de (d); y (h) desviar la herramienta de flexión a distancia a una posición recta durante (g).

20. El método de la reivindicación 18, en donde la herramienta es una herramienta de perfilaje.

21. Una herramienta para el transporte de un dispositivo hacia una boca de pozo, la herramienta comprendiendo: un cuerpo de herramienta configurado para acoplarse a un dispositivo, en donde el cuerpo tiene un eje central; una orejeta acoplada axialmente de forma móvil al cuerpo de la herramienta, en donde la orejeta tiene un eje central orientado en paralelo al eje central del cuerpo; en donde la orejeta tiene una posición extendida axialmente distal al cuerpo y una posición comprimida axialmente proximal al cuerpo; en donde la orejeta está configurada para ser trasladada desde la posición extendida y la posición comprimida mediante la aplicación de una fuerza axial a la orejeta; en donde la transición de la orejeta desde la posición extendida a la posición comprimida está configurada para extender una función de engranaje de formación radialmente hacia afuera del cuerpo.

22. La herramienta de la reivindicación 21, en donde el dispositivo es una herramienta de perfilaje.

23. La herramienta de la reivindicación 21, en donde la orejeta está inclinada a la posición extendida.

24. La herramienta de la reivindicación 21, en donde la orejeta comprende una cubierta de teflón o caucho.

25. La herramienta de la reivindicación 21, en donde la orejeta comprende una orejeta de rodillo, una orejeta multi-rodillo, o una orejeta multi-rodillo impulsada por impacto.

26. La herramienta de la reivindicación 21, en donde la función de engranaje de formación comprende una pluralidad de funciones de engranaje de formación configuradas para extenderse radialmente hacia afuera desde el cuerpo en respuesta a la transición de la orejeta desde la posición extendida a la posición comprimida.

27. La herramienta de la reivindicación 21, en donde la función de engranaje de formación comprende un brazo o una pata configurados para pivotar radialmente hacia afuera.

28. La herramienta de la reivindicación 21, en donde la función de engranaje de formación comprende un deslizador alargado que tiene primero y segundo extremos configurados para pivotar radialmente hacia afuera.

29. La herramienta de la reivindicación 21, en donde la función de engranaje de formación comprende una pluralidad de rodillos configurados para pivotar radialmente hacia afuera.