MX2014006749A - Sistema y metodo de compensador tubular. - Google Patents

Abstract

Las presentes realizaciones se dirigen a un sistema de compensador de grupos de tubos (40). El sistema de compensador de grupos de tubos (40) incluye un dispositivo de agarre (60) configurado para enganchar un elemento tubular (38) mediante su acoplamiento alrededor de la circunferencia exterior del elemento tubular (38). Adicionalmente, el sistema de compensador tubular (40) incluye una pluralidad de conjuntos de rodillos flexibles (62, 112) situados próximos a un perímetro interior del dispositivo de agarre (60), en el que los conjuntos de rodillos flexibles (62, 112) incluyen rodillos (72, 204) dispuestos para acoplarse con una superficie de tope del elemento tubular (38). Adicionalmente, el sistema de compensador de grupos de tubos (40) incluye brazos de enganche (64) acoplados con el dispositivo de agarre (60), en el que los brazos de enganche (64) se configuran para mantener el dispositivo de agarre (60) en su posición alrededor de un elevador tubular (42) y acoplarse entre estribos de perforación (44) que se extienden desde el elevador tubular (38).

Description

SISTEMA.Y MÉTODO DE COMPENSADOR TUBULAR REFERENCIA CRUZADA A SOLICITUDES RELACIONADAS Esta solicitud reivindica la prioridad sobre, y el beneficio de, la Solicitud de Patente No Provisional de Estados Unidos número de serie 13/314 923, titulada "Tubular Compensa tor System and Method" , presentada el 8 de diciembre de 2011 , que se incorpora por la presente por referencia para todas las finalidades.

ANTECEDENTES Las presentes realizaciones se refieren en general al campo de la perforación y procesamiento de pozos y, más particularmente, a compensadores tubulares.

En las operaciones de petróleo y gas convencionales, se usa un equipo de perforación para perforar un pozo hasta una profundidad deseada usando unas cadenas de perforación, lo que incluye tubería de perforación, collar de perforación y el conjunto de perforación de fondo. Durante la perforación, la cadena de perforación puede girarse mediante un conjunto de plato giratorio y vástago cuadrado o mediante un accionador superior. Una vez que el pozo alcanza la profundidad total, la cadena de perforación se puede retirar del pozo y se puede iniciar la fase de terminación. La fase de terminación incluye el montaje de los tubos del pozo y el equipo usado para permitir la producción desde un pozo de petróleo o gas.

Durante la terminación del pozo, el equipo de perforación se puede usar para insertar tramos de tubos o grupos (por ejemplo múltiples tramos de tubo acoplados) de tubos dentro del pozo que se usarán para la producción. De modo similar, el equipo de perforación se puede usar para retirar los tubos del pozo de perforación. Como un ejemplo, durante la inserción de los tubos dentro del pozo mediante una operación tradicional, cada elemento tubular (por ejemplo cada tramo o grupo de tubos) está acoplado a una característica de fijación que a su vez se eleva mediante un bloque de elevación del equipo de perforación de modo que el elemento tubular se sitúe sobre el pozo. Se puede situar un elemento tubular inicial en el pozo y mantenerlo en su sitio mediante dispositivos de agarre próximos a la plataforma de perforación, tal como cuñas. Los elementos tubulares posteriores pueden acoplarse entonces a los elementos tubulares existentes en el pozo para continuar la formación de la cadena de terminación. Una vez fijado, el elemento tubular y la cadena de terminación restante se pueden mantener en su sitio mediante un elevador y liberarse de los dispositivos de agarre (por ejemplo cuñas) de modo que la cadena de terminación se pueda descender en el pozo. Una vez que la cadena de terminación está en su sitio, los dispositivos de agarre se pueden acoplar para mantener la cadena de terminación de modo que el elevador se pueda liberar y el proceso de fijación de elementos tubulares pueda comenzar de nuevo.

El montaje de los tubos en una cadena de terminación puede dar como resultado el daño a los elementos tubulares. Realmente, debido al peso de los elementos tubulares, puede tener lugar un daño cuando se acoplan los extremos coincidentes de los elementos tubulares ya dispuestos dentro del pozo y los que se añaden a la cadena de terminación. Tradicionalmente, se han utilizado compensadores tubulares para desviar el peso de los elementos tubulares que se añaden y por ello reducir la aparición de dichos daños. Sin embargo, se reconoce ahora que algunos de los compensadores tubulares existentes pueden ser dificultosos, consumir excesivo espacio vertical y funcionar ineficientemente. En consecuencia, se reconoce ahora que existe una necesidad de un compensador tubular mejorado.

BREVE DESCRIPCIÓN De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de compensador del grupo de tubos. El sistema incluye un dispositivo de agarre configurado para acoplar un elemento tubular mediante su acoplamiento alrededor de la circunferencia exterior del elemento tubular. Adicionalmente, el sistema incluye una pluralidad de conjuntos de rodillos flexibles situados próximos al perímetro interior del dispositivo de agarre, en el que los conjuntos de rodillos flexibles incluyen rodillos dispuestos para acoplarse con una superficie de tope del elemento tubular. Adicionalmente, el sistema incluye brazos de enganche acoplados con un dispositivo de agarre en el que los brazos de enganche se configuran para mantener el dispositivo de agarre en su posición por encima de un elevador tubular y acoplarse entre estribos de perforación que se extienden desde el elevador tubular.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un sistema de compensador del grupo de tubos que incluye un elevador tubular, un primer estribo de perforación y un segundo estribo de perforación, en el que cada uno del primer y segundo estribo de perforación está acoplado al elevador tubular que se extiende hacia arriba desde el elevador tubular. Adicionalmente, el sistema incluye un dispositivo de agarre situado entre el primer estribo de perforación y el segundo estribo de perforación, en el que el dispositivo de agarre se configura para enganchar un elemento tubular mediante su acoplamiento alrededor de una circunferencia exterior del elemento tubular. Adicionalmente, el sistema incluye un primer brazo de enganche acoplado al primer estribo de perforación y acoplado al dispositivo de agarre, un segundo brazo de enganche acoplado al segundo estribo de perforación y acoplado al dispositivo de agarre, y un primer actuador configurado para recolocar el primer brazo de enganche.

De acuerdo con un aspecto de la invención, se proporciona un método para el montaje de elementos tubulares. El método incluye la recepción de un elemento tubular dentro de un dispositivo de agarre, en el que el dispositivo de agarre incluye una primera parte y una segunda parte, cerrándose el dispositivo de agarre alrededor del elemento tubular al moverse al menos un brazo de enganche de modo que un extremo del brazo de enganche se recoloque separándose de un estribo de perforación al que el brazo de enganche está acoplado de modo que la primera parte del dispositivo de agarre, que también está acoplada al brazo de enganche, se acople con la segunda parte del dispositivo de enganche alrededor del elemento tubular, acoplándose a una superficie del elemento tubular con rodillos de una pluralidad de conjuntos de rodillos integrados con el dispositivo de agarre y que facilitan la fijación del elemento tubular a otro elemento tubular.

DIBUJOS Estas y otras características, aspectos y ventajas de la presente invención se comprenderán mejor cuando se lea la descripción detallada a continuación con referencia a los dibujos adjuntos en los que caracteres iguales representan partes iguales a lo largo de los dibujos, en los que: la FIG. 1 es un esquema de un pozo que se está terminando de acuerdo con las presentes téenicas; la FIG. 2 es una vista en sección transversal esquemática de un compensador tubular fijado a un elevador de acuerdo con las presentes técnicas; la FIG. 3 es una vista en sección transversal esquemática de una característica del acoplamiento tubular del compensador tubular ilustrado en la FIG.2 de acuerdo con las presentes téenicas; la FIG. 4 es una vista lateral esquemática de un rodillo de aire de la característica de acoplamiento tubular ilustrada en las FIGS.2 y 3 de acuerdo con las presentes técnicas; y la FIG.5 es un diagrama de flujo del proceso y el método de acuerdo con las presentes técnicas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Las realizaciones de la presente descripción se dirigen a sistemas de compensador tubular y los métodos relacionados. De acuerdo con las presentes realizaciones, un sistema de compensador tubular o del grupo de tubos funciona en general para acoplarse con elementos tubulares y facilitar el control mientras se apilan los elementos tubulares en el interior y se acoplan con otros elementos tubulares para formar una cadena tubular.

Cada elemento tubular incluye típicamente un extremo macho y un extremo hembra para facilitar el acoplamiento de múltiples tramos de tubos. Durante la colocación y montaje de elementos tubulares en el pozo, un elemento tubular se inserta típicamente en el pozo hasta que solo un extremo superior está expuesto por encima del pozo. En este punto, un elemento de agarre situado próximo a la plataforma de perforación sujeta el elemento tubular en su sitio. El extremo hembra se sitúa típicamente por encima del orificio de modo que el extremo macho del tubo insertado posteriormente se puede acoplar con el extremo hembra del tubo insertado previamente para formar una cadena del pozo. En operaciones tradicionales, la colocación del extremo macho de un elemento tubular con relación al extremo hembra de otro elemento tubular para facilitar el acoplamiento puede dar como resultado el daño de los elementos tubulares. Por ejemplo, debido al peso de los elementos tubulares (especialmente grupos de tubos de múltiples tramos tubulares), las roscas de los extremos macho y hembra se pueden dañar durante el acoplamiento. De acuerdo con las realizaciones presentes, los compensadores tubulares soportan flexiblemente el peso del elemento tubular que está siendo descendido y acoplado con la cadena tubular en el pozo para limitar la transferencia de carga axial y reducir el potencial de daños a las roscas. También, las realizaciones presentes ayudan a la unión de las roscas tubulares con rodillos que pueden facilitar simplemente la unión o impartir realmente el movimiento.

En las realizaciones actuales, para añadir una longitud de tubo a la cadena de terminación, un compensador tubular sujeta la longitud de tubo y se utiliza para desplazar el peso de la longitud de tubo. Realmente, un compensador tubular de acuerdo con las realizaciones presentes puede incluir un dispositivo de agarre configurado para acoplar el elemento tubular mediante su acoplamiento alrededor de una circunferencia exterior del elemento tubular. Adicionalmente, el compensador tubular puede incluir una pluralidad de conjuntos de rodillos flexibles situados próximos al perímetro interior del dispositivo de agarre. Estos conjuntos de rodillos flexibles ajustan y compensan (por ejemplo vertical u horizontalmente) el peso del elemento tubular para impedir daño a las roscas sobre el extremo macho o extremo hembra del tubo que está siendo conectado. Por ejemplo, los conjuntos de rodillos flexibles incluyen rodillos dispuestos para acoplarse con una superficie de tope del elemento tubular de modo que el movimiento de rotación del elemento tubular sea facilitado por los rodillos y de modo que los conjuntos de rodillos flexibles se ajusten verticalmente en base a la fuerza aplicada por el elemento tubular. Realmente, los conjuntos de rodillos flexibles pueden incluir pistones controlados por presión que se mueven verticalmente para ajustar el peso o fuerza aplicada por el elemento tubular. En caso contrario, si todo el peso de un grupo de tubos que se añade a la cadena de terminación se situase sobre las roscas del extremo hembra del tubo más superior en la cadena de terminación, es probable que aparezca un daño (por ejemplo un daño a la rosca). Esto es especialmente cierto cuando se incluyen múltiples tramos en la longitud del tubo que está siendo añadido y para ciertos tipos de tubos (por ejemplo tubos que incluyen cromo y ciertos aceros).

En las operaciones modernas de perforación en aguas ultraprofundas, se utilizan frecuentemente múltiples barrenas para unir los tubos de terminación por separado.

Un sistema de estibado de tubos transporta entonces estos grupos de tubos a la barrena principal para insertarla en el pozo. Se reconoce ahora que los compensadores tradicionales utilizados con sistemas de estibado de tubos no están diseñados para el manejo de ciertos tubos (por ejemplo tubos de cromo). Realmente, los tubos de aleaciones resistentes a la corrosión, tales como los tubos de cromo, son extremadamente susceptibles al atasco y daños durante el encaje y unión con otros tubos. En consecuencia, las realizaciones presentes se dirigen a proporcionar un mayor control mientras se encaja un elemento tubular en otro elemento tubular, contrapesando durante la unión del acoplamiento entre los elementos tubulares para reducir la carga sobre la roscas y facilitando el proceso completo mediante la reducción o eliminación de la necesidad de uso de llaves manuales durante la unión inicial del acoplamiento entre los elementos tubulares. Adicionalmente, debido al espacio vertical limitado para la fijación de grupos de tubos que incluyen múltiples tramos de tubos y otros similares, las realizaciones presentes conservan el espacio vertical colocando el dispositivo de agarre sobre un elevador tubular. Esto se consigue incluyendo brazos de enganche acoplados con el dispositivo de agarre, en el que los brazos de enganche se acoplan entre estribos de perforación que se extienden desde el elevador tubular. Los brazos de enganche se configuran para mantener el dispositivo de agarre en su posición por encima del elevador tubular y se pueden situar para su acoplamiento mediante uno o más brazos de actuadores que también se acoplan entre los estribos de perforación.

Pasando ahora a los dibujos, la FIG.1 es un esquema de un equipo de perforación 10 en el proceso de terminación de un pozo de acuerdo con las téenicas presentes. El equipo de perforación 10 presenta una plataforma de perforación 12 elevada y un castillete 14 que se extiende por encima de la plataforma de perforación 12. Un carrete de aparejo 16 suministra cable de aparejo 18 a un bloque de corona 20 y un bloque de elevación 22 configurados para mantener varios tipos de equipos y tubos por encima de la plataforma de perforación 12. El cable de aparejo 18 se asegura a un anclaje de alineación terminal 24 y un malacate 26 regula la cantidad de cable de aparejo 18 en uso y, en consecuencia, la altura del bloque de elevación 22 en un momento dado. Por debajo de la plataforma de perforación 12, se extiende una cadena de terminación 28 hacia abajo en el interior de un pozo o tubo ascendente 30 y se mantiene fija con respecto a la plataforma de perforación 12 mediante un plato giratorio 32 y cuñas 34. Una parte de la cadena de terminación 28 se extiende por encima de la plataforma de perforación 12, formando un tocón 36 al que se puede añadir otro elemento tubular o longitud de tubo 38. La longitud de tubo 38 se mantiene en su sitio mediante un compensador tubular 40 acoplado con un elevador 42 de acuerdo con las presentes realizaciones. El elevador 42 incluye estribos de perforación 44 que se acoplan con el bloque de elevación 22. Se debería observar que la longitud de tubo 38, que puede incluir un grupo de tubos de múltiples tramos tubulares, puede proporcionarse al compensador tubular 40 mediante un sistema de estibado de tubos que no se muestra.

En la realización ilustrada, la longitud de tubo 38 está siendo sujetada por el compensador tubular 40, mientras es alzado por el bloque de elevación 22 para situar el elemento tubular 38 por encima del pozo antes del acoplamiento con el tubo o cadena de terminación 28. Esta alineación permite al elemento tubular 38 ser encajado en la cadena de terminación 28 mediante el descenso de un extremo macho 46 del elemento tubular 38 en su acoplamiento con un extremo hembra 48 de la cadena de terminación 28. Una vez que el extremo macho 46 del elemento tubular 38 se encaja en el extremo hembra 48 de la cadena de terminación 28, el elemento tubular 38 se puede girar para unir los elementos roscados del extremo macho 46 y extremo hembra 48 y acoplar el elemento tubular 38 en la cadena de terminación. Se debería observar que se pueden utilizar llaves mecánicas (por ejemplo llaves mecánicas hidráulicas) para girar el elemento tubular 38. Adicionalmente, mientras que las llaves mecánicas pueden finalmente llevan a la cadena de terminación tubular a un par completo, se pueden utilizar características del compensador tubular 40 para facilitar la rotación del elemento tubular 38 de modo que conecte con el tocón 36 y se convierta en parte de la cadena de terminación 28. Realmente, como se explicará a continuación, el compensador tubular 40 puede incluir conjuntos de rodillos flexibles que se acoplen a una superficie del elemento tubular 38 y faciliten el movimiento de rotación proporcionando una menor resistencia a dicho movimiento o impartiendo dicho movimiento. En otras realizaciones, el compensador tubular 40 puede incluir simplemente rodillos (por ejemplo, cojinetes de bolas o cilindros).

Después de que el elemento tubular 38 se haya acoplado con, e incorporado en, la cadena de terminación 28, puede ser deseable maniobrar la cadena de terminación adicionalmente en el tubo ascendente 30 para facilitar la fijación de otro elemento tubular y continuar expandiendo la longitud de la cadena de terminación 28. Esto requerirá la liberación de la cadena de terminación 28 para su descenso adicional en el tubo ascendente 30. Sin embargo, el compensador tubular 40 puede no estar configurado para soportar el peso de la cadena de terminación 28 completa. En consecuencia, el soporte de la cadena de terminación 28 se puede transferir al elevador 42 desde el compensador tubular 40. Realmente, como un ejemplo, el compensador tubular 40 se puede diseñar para sujetar aproximadamente 1 361 kilogramos (3000 libras) mientras que el elevador 40 se puede diseñar para sujetar 500 toneladas. En consecuencia, el elevador 42 se puede activar para acoplar el elemento tubular 38. Una vez que el acoplamiento entre el elevador 42 y el elemento tubular 38 y por ello la cadena de terminación 28 se confirme, el compensador tubular 40 se libera de su acoplamiento con el elemento tubular 38.

Después de que el elevador 42 haya enganchado el elemento tubular 38 y por ello la cadena de terminación 28, las cuñas 34 se retiran de modo que la fuerza del peso de la cadena de terminación 28 se transfiere al elevador 42 desde las cuñas 34. En este punto, la cadena de terminación 28 se desciende en el pozo mediante la perforadora 10. Una vez que se consiga la colocación deseada de la cadena de terminación 28 y la parte superior del elemento tubular 38 se extienda por encima de la plataforma de perforación 12 para formar otro tocón al que se pueden añadir elementos tubulares adicionales, las cuñas 34 se pueden recolocar para sujetar la cadena de terminación 28 en su sitio. Con las cuñas 34 de vuelta en su sitio y manteniendo la cadena de terminación 28, el elevador 42 puede liberar su enganche con la cadena de terminación 28. De la misma manera, si el compensador tubular 40 está aún acoplado con la cadena de terminación 28, el compensador tubular 40 puede liberar también su enganche. De ese modo, el elemento tubular 40 se puede colocar para recibir otro elemento tubular desde un sistema de estibado de tuberías o similar para continuar extendiendo la cadena de terminación 28.

La FIG. 2 es una vista en sección transversal esquemática del compensador tubular 40 y del elevador 42 de acuerdo con las presentes realizaciones. El elevador 42 puede incluir un elevador de tipo agarre de cuña o caequillo de pozo. En la realización ilustrada el compensador tubular 40 se monta con un elevador 42 de modo que el compensador tubular se sitúa por encima del elevador 42 y entre los estribos de perforación 44. Esto conserva el espacio vertical en la perforadora 10 con relación a compensadores de grupos de tubos tradicionales que se sitúan por debajo del elevador 42. En la realización ilustrada, el compensador tubular 40 incluye un dispositivo de agarre 60, una pluralidad de conjuntos de rodillos flexibles 62 que son parte integral o están fijados al dispositivo de agarre 60, brazos de enganche 64 que se acoplan con el dispositivo de agarre 60 entre los estribos de perforación 44, y un par de brazos actuadores 66 configurados para maniobrar el dispositivo de agarre 60 y los brazos de enganche 64. Adicionalmente, en la realización ilustrada, el compensador tubular 40 incluye un motor 70 (por ejemplo un motor accionado por aire y bidireccional) configurado para girar los rodillos 72 de los conjuntos de rodillos flexibles 62 para impartir una fuerza de rotación al elemento tubular 38 en una dirección de las agujas del reloj o contraria a las agujas del reloj.

En la etapa de operación ilustrada por la FIG.2, el dispositivo de agarre 60 se dispone y sitúa alrededor del elemento tubular 38. En esta disposición, una pared interior 78 del dispositivo de agarre 60 se puede enganchar con una circunferencia exterior del elemento tubular 38. En algunas realizaciones, la pared interior 78 puede incluir rodillos que se extienden hacia el interior. Por ejemplo, componentes de los conjuntos de rodillos flexibles 62 pueden formar parte de la pared interior 78. Adicionalmente, generalmente se engancha una superficie superior 80 del dispositivo de agarre 60 con el elemento tubular 38. Realmente, la parte superior del elemento tubular 38 incluye un casquillo acoplado o herramienta de inserción 82, que es esencialmente una parte exterior de un extremo hembra 84 del elemento tubular 38. Específicamente, un labio 86 de la herramienta de inserción 82 está adyacente a la superficie superior 80 del dispositivo de agarre 60. Este tope de la herramienta de inserción 82 y el dispositivo de agarre 60 ayuda a mantener el elemento tubular 38 verticalmente en su sitio.

Debería observarse que los rodillos 72 de los conjuntos de rodillos flexibles 62 pueden enganchar el labio 86 de la herramienta de inserción 82 a través de la superficie superior 80 del dispositivo de agarre 60, enganchar la circunferencia exterior del elemento tubular 38 través de la pared interior 78 del dispositivo de agarre 60, o ambas. De ese modo, los rodillos 60 pueden facilitar la rotación del elemento tubular 38 alrededor de su eje al proporcionar una fricción reducida o al impartir la rotación. Realmente, los rodillos 60 (por ejemplo rodillos de bolas o rodillos cilindricos) se pueden accionar para ser girados por el motor 70 de modo que la fuerza de rotación se aplique desde el motor 70 al elemento tubular 38 a través de los rodillos 60. Esto puede ayudar al inicio de la unión del elemento tubular 38 hasta la cadena de terminación 28, lo que puede reducir o eliminar la necesidad de llaves manuales durante la unión inicial. Adicionalmente, el enganche de los conjuntos de rodillos flexibles 62 con el elemento tubular 38 ayuda a la compensación de la fuerza aplicada por el elemento tubular 38 (por ejemplo, fuerza hacia abajo aplicada a otro elemento tubular al que el elemento tubular 38 está siendo acoplado o encajado en su interior) debido a que los conjuntos de rodillos flexibles 62 incluyen pistones accionados por aire que tienen su presión controlada. En otras realizaciones, se pueden emplear diferentes tipos de características flexibles. Por ejemplo, se pueden incluir cilindros controlados por presión 65 en los brazos de enganche 64 y se pueden emplear rodillos separados a lo largo del interior o cara del dispositivo de agarre 60.

El acoplamiento del dispositivo de enganche 60 alrededor del elemento tubular 38, como se ilustra en la FIG. 2, se puede conseguir mediante la activación de los brazos de enganche 64 de modo que los lados del dispositivo de agarre 60 se empujen juntos alrededor del elemento tubular 38. Cuando se desacoplan, los lados del dispositivo de agarre 60 se pueden situar próximos a los estribos de perforación 44 de modo que el tubo 38 se libere para moverse verticalmente entre los componentes del dispositivo de agarre 60. En algunas realizaciones, los brazos de enganche 64 pueden ser auto-actuados y dispuestos en varios ángulos con respecto al dispositivo de agarre 60. En la realización ilustrada, los brazos de actuación 66 se configuran para actuar los brazos de enganche 64. Los extremos inferiores de los brazos de enganche 64 se acoplan articuladamente con los estribos de perforación 44 próximos a la base de los estribos de perforación 44 de modo que los brazos de enganche 64 puedan girar a una posición que proporcione un soporte vertical sustancial a lo largo de la longitud de los brazos de enganche 64. Adicionalmente, en la realización ilustrada, los brazos de enganche se acoplan con los brazos de actuación 66 que se extienden desde los estribos de perforación 44 esencialmente de modo horizontal. Tanto los brazos de enganche 64 como los brazos de actuación 66 están acoplados con, y situados entre, los estribos de perforación 44. Los brazos de actuación 66 pueden incluir actuadores hidráulicos o similares que se extienden o retraen al interior o separándose de un área central entre los estribos de perforación 44 de modo que o bien empujen los extremos superiores de los brazos de enganche 64 entre si o tiren de los extremos superiores de los brazos de enganche 64 separándolos entre si. Este movimiento se traslada a los componentes del dispositivo de agarre 60 para facilitar el enganche y desenganche con el elemento tubular 38. Se debería observar que, en algunas realizaciones, uno de los brazos de enganche 66 puede permanecer fijo mientas el otro brazo de enganche 66 se mueve para producir el enganche y desenganche del dispositivo de agarre 60 con el elemento tubular 38. Adicionalmente, en otras realizaciones, se pueden emplear diferentes características de actuación y relaciones. Por ejemplo, el dispositivo de agarre 60 puede estar articulado de modo que los brazos de enganche 64 funcionen para abrir y cerrar el dispositivo de agarre a través de una articulación.

La FIG. 3 es una vista en sección transversal esquemática del dispositivo de agarre 60 del compensador tubular 40 de acuerdo con las presentes realizaciones. En la realización ilustrada, el dispositivo de agarre 60 incluye un primer componente del cuerpo 102, un segundo componente del cuerpo 104, pasadores 106 que funcionan como accesorios de acoplamiento con las extensiones de solape 108 del primer componente del cuerpo 102 y del segundo componente del cuerpo 104, un perímetro interior 110 y una pluralidad de conjuntos de rodillos flexibles 112 situados próximos al perímetro interior 110. El primer componente del cuerpo 102 y el segundo componente del cuerpo 104 están acoplados juntos a través de pasadores 106. Aunque se pueden utilizar otras características de acoplamiento, en la realización ilustrada, los pasadores 106 se deslizan a través de las extensiones de solape 108 del primer componente del cuerpo 102 y del segundo componente del cuerpo 104 de modo que los pasadores 106 mantengan el dispositivo de agarre 60 junto como una unidad cuando está enganchado. Los pasadores 106 se pueden activar por, o ser parte integral de, actuadores que enganchan o desenganchan automáticamente los pasadores 106 con aberturas en las extensiones de solape 108 dependiendo de si el dispositivo de agarre 60 está siendo acoplado o desacoplado desde un elemento tubular 38 o similar. En algunas realizaciones, uno de los pasadores 106 puede representar un mecanismo de articulación fijo y el otro pasador 106 puede representar un mecanismo de bloqueo de modo que el dispositivo de agarre 60 se pueda abrir mediante el desenganche del mecanismo de bloqueo y la rotación alrededor de la articulación. Por ello, un tubo se puede colocar en la abertura, y el mecanismo de agarre se puede cerrar alrededor del tubo. Adicionalmente, en otras realizaciones, el dispositivo de agarre 60 puede incluir más de dos componentes de cuerpo y diferentes tipos de características de acoplamiento.

La FIG.4 ilustra un conjunto de rodillos flexibles 112 de acuerdo con las presentes realizaciones. Como se ha expuesto anteriormente, las presentes realizaciones pueden incluir numerosos (por ejemplo 15) conjuntos de rodillos flexibles 112. El conjunto de rodillos flexibles 112 incluye un pistón 200, un cilindro 202 y un rodillo 204. El pistón 200 incluye un eje 206 y una corona 208. El rodillo 204, que puede incluir un rodillo cilindrico o un cojinete de bolas, se sitúa sobre un extremo distal del eje 206 opuesto a la corona 208. De ese modo, el rodillo 204 es capaz de enganchar una superficie tubular o similar (por ejemplo, un diámetro exterior, un labio de herramienta de inserción, o un casquillo acoplado con el tubo). El pistón 200 se configura para moverse verticalmente al interior y exterior del cilindro 202. En la realización ilustrada, el pistón 200 se configura para deslizarse con relación a un eje vertical del dispositivo de agarre 60 para compensar la fuerza aplicada por el elemento tubular. La corona 208 crea un sello móvil dentro del cilindro 202 para establecer la flexibilidad del conjunto 112. Realmente, el cilindro 202 está controlado en presión, como se representa por las flechas 212, de modo que el pistón 200 se puede presionar en el interior del cilindro 202 cuando se aplica fuerza por el tubo y a continuación volver a una posición por omisión cuando la fuerza del tubo se retira. De acuerdo con las presentes realizaciones, este desplazamiento de la fuerza aplicada por el tubo a través de la flexibilidad del conjunto de rodillos 112 se emplea para evitar o limitar el daño al tubo cuando se encaja en un tocón o se unen las roscas del tubo. En una realización, el conjunto de rodillos flexibles 112 incluye un mecanismo de pistón accionado por gas configurado para mantener un nivel de presión de gas en él. Por ejemplo, en una realización, el conjunto de rodillos flexibles 112 incluye un controlador de presión 216 configurado para mantener en general una presión (por ejemplo 861.84 kPa, [125 psi]) dentro del cilindro 202.

La FIG.5 es un diagrama de flujo de un método para el montaje de elementos tubulares de acuerdo con las presentes realizaciones. El método se indica en general por el número de referencia 300. El método 300 comienza con la recepción de un elemento tubular en un dispositivo de agarre, tal como se representa por el bloque 302, en el que la recepción del tubo incluye que el tubo se sitúe entre al menos dos componentes del cuerpo del dispositivo de agarre. A continuación, el método 300 incluye el cierre del dispositivo de agarre alrededor del elemento tubular, tal como se representa por el bloque 304. Esto puede incluir el movimiento de al menos un brazo de enganche fijado al dispositivo de agarre de modo que un extremo del brazo de enganche se recoloque separado de un estribo de perforación al que el brazo de enganche está acoplado y de modo que la primera parte del dispositivo de agarre, que está también acoplada al brazo de enganche, se enganche con la segunda parte del dispositivo de enganche alrededor del elemento tubular. El método 300 incluye también el acoplamiento de la superficie del elemento tubular con rodillos de la pluralidad de conjuntos de rodillos integrados con, o acoplados a, el dispositivo de agarre de modo que los conjuntos de rodillos ajusten la fuerza aplicada por el elemento tubular, tal como se representa por el bloque 306.

En la realización ilustrada, el método 300 incluye también proporcionar una fuerza de rotación al elemento tubular alrededor de un eje del elemento tubular a través de los conjuntos de rodillos mediante la rotación de accionamiento de los rodillos con un motor, tal como se ha representado por el bloque 308.

Aunque sólo se han ilustrado y descrito en el presente documento ciertas características de la invención, se les ocurrirán muchas modificaciones y cambios a los expertos en la téenica. Ha de entenderse, por lo tanto, que las reivindicaciones adjuntas se pretende que cubran todas las dichas modificaciones y cambios como cayendo dentro del verdadero espíritu de la invención.

Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Un sistema de compensador de grupos de tubos, que comprende: un dispositivo de agarre configurado para acoplar un elemento tubular mediante su acoplamiento alrededor de una circunferencia exterior del elemento tubular; una pluralidad de conjuntos de rodillos flexibles situados próximos a un perímetro interior del dispositivo de agarre, en el que el conjunto de rodillos flexibles incluye rodillos dispuestos para acoplarse con una superficie de tope del elemento tubular; y brazos de enganche acoplados con el dispositivo de agarre, en el que los brazos de enganche se configuran para mantener el dispositivo de agarre en su posición por encima de un elevador tubular y acoplarse entre estribos de perforación que se extienden desde el elevador tubular.

2. El sistema de la reivindicación 1, en el que los rodillos comprenden bolas o rodillos cilindricos que se extienden desde una superficie superior del dispositivo de agarre y se disponen para acoplar un labio de una herramienta de inserción del elemento tubular o un casquillo acoplado al elemento tubular.

3. El sistema de la reivindicación 1, en el que los rodillos comprenden bolas o rodillos cilindricos que se extienden en el interior del perímetro interior del dispositivo de agarre y se disponen para acoplarse con la circunferencia exterior del elemento tubular.

4. El sistema de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de rodillos flexibles incluye pistones acoplados a los rodillos, en el que los pistones se configuran para deslizarse con relación a un eje vertical del dispositivo de agarre para compensar la fuerza aplicada por el elemento tubular.

5. El sistema de la reivindicación 1, en el que la pluralidad de rodillos flexibles incluye un mecanismo de pistón accionado por gas configurado para mantener un nivel de presión de gas dentro del mecanismo de pistón accionado por gas.

6. El sistema de la reivindicación 1, que comprende un motor configurado para accionar uno o más de los rodillos de modo que cada rodillo accionado gire alrededor de su propio eje en una dirección de las agujas del reloj o contraria a las agujas del reloj.

7. El sistema de la reivindicación 1, que comprende características flexibles configuradas para ajustarse en base a la fuerza aplicada por el elemento tubular a través del dispositivo de agarre.

8. El sistema de la reivindicación 1, que comprende el elevador tubular y los estribos de perforación, en el que el dispositivo de agarre se sitúa por encima del elevador tubular y se acopla a los estribos de perforación a través de los brazos de enganche.

9. El sistema de la reivindicación 1, que comprende al menos un brazo de actuador acoplado a al menos uno de los estribos de perforación y está configurado para mover el dispositivo de agarre a una posición alrededor del elemento tubular.

10. El sistema de la reivindicación 9, en el que el al menos un brazo de actuador comprende un pistón hidráulico acoplado a una parte superior de uno de los brazos de enganche, en el que el uno de los brazos de enganche se acopla de modo articulado a al menos uno de los estribos de perforación en una parte inferior de uno de los brazos de enganche.

11. Un sistema de compensador de grupos de tubos, que comprende: un elevador tubular; un primer estribo de perforación y un segundo estribo de perforación, en el que cada uno del primer y segundo estribo de perforación está acoplado al elevador tubular y se extiende hacia arriba desde el elevador tubular; un dispositivo de agarre situado entre el primer estribo de perforación y el segundo estribo de perforación, en el que el dispositivo de agarre se configura para acoplar un elemento tubular mediante su acoplamiento alrededor de una circunferencia exterior del elemento tubular; un primer brazo de enganche acoplado al primer estribo de perforación y acoplado al dispositivo de agarre; un segundo brazo de enganche acoplado al segundo estribo de perforación y acoplado al dispositivo de agarre; y un primer actuador configurado para recolocar el primer brazo de enganche.

12. El sistema de la reivindicación 11, en el que el dispositivo de agarre comprende una pluralidad de conjuntos de rodillos flexibles situados próximos a un perímetro interior del dispositivo de agarre, en el que los conjuntos de rodillos flexibles incluyen rodillos dispuestos para acoplarse con una superficie de tope del elemento tubular.

13. El sistema de la reivindicación 11, en el que los conjuntos de rodillos flexibles incluyen rodillos de aire que proporcionan flexibilidad a través de pistones integrales configurados para mantener un nivel de la presión de aire interior.

14. El sistema de la reivindicación 11, en el que los rodillos incluyen bolas, rodillos cilindricos o ambos.

15. El sistema de la reivindicación 11, en el que los conjuntos de rodillos flexibles incluyen una cámara, una barra con un sello situado al menos parcialmente dentro de la cámara, un eje acoplado próximo a un extremo distal de la barra, y los rodillos acoplados al eje y configurados para girar alrededor del eje.

16. Un método para el montaje de elementos tubulares, que comprende: la recepción de un elemento tubular en un dispositivo de agarre, en el que el dispositivo de agarre incluye una primera parte y una segunda parte; cierre del dispositivo de agarre alrededor del elemento tubular moviendo al menos un brazo de enganche de modo que un extremo del brazo de enganche se recoloque separado de un estribo de perforación al que el brazo de enganche está acoplado y de modo que la primera parte del dispositivo de agarre, que está también acoplada al brazo de enganche, se enganche con la segunda parte del dispositivo de enganche alrededor del elemento tubular; acoplar una superficie del elemento tubular con rodillos de una pluralidad de conjuntos de rodillos integrados con un dispositivo de agarre; y facilitar la fijación del elemento tubular a otro elemento tubular.

17. El método de la reivindicación 16, que comprende proporcionar una fuerza de rotación al elemento tubular alrededor de un eje del elemento tubular a través de los conjuntos de rodillos mediante el accionamiento de la rotación de los rodillos con un motor.

18. El método de la reivindicación 16, que comprende ajustar la colocación de los componentes de los conjuntos de rodillos en base a la fuerza vertical aplicada a los conjuntos de rodillos por el elemento tubular.

19. El método de la reivindicación 16, que comprende el accionamiento de un brazo de actuación acoplado al brazo de enganche y al estribo de perforación para mover el al menos un brazo de enganche.

20. El método de la reivindicación 16, que comprende el enganche de una superficie circunferencial exterior del elemento tubular, un labio de la herramienta de inserción del elemento tubular, o ambos con los rodillos.