MX2014006797A - Una barrera anular con un dispositivo autoactivado. - Google Patents

Abstract

La presente invención se relaciona con una barrera anular para expandirse en un espacio anular entre una estructura tubular de pozo y una pared interior de un barreno del fondo de una perforación, que comprende una parte tubular para montarse como parte de la estructura tubular de pozo, dicha parte tubular tiene un eje longitudinal, una manga expansible que rodea a la parte tubular y que tiene una cara exterior, cada extremo de la manga expansible está sujeto a la parte tubular por medio de una parte de conexión, un espacio de barrera anular entre la parte tubular y la manga expansible, una abertura en la parte tubular o en la parte de conexión para permitir la entrada de fluido al espacio a fin de expandir la manga, y un dispositivo autoactivado dispuesto en la abertura que tiene una posición abierta y una cerrada. Además la invención se relaciona con un sistema del fondo de una perforación que comprende una pluralidad de barreras anulares de acuerdo con la invención.

Description

UNA BARRERA ANULAR CON UN DISPOSITIVO AUTOACTIVADO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona con una barrera anular para expandirse en un espacio anular entre una estructura tubular de pozo y una pared interior de un barreno del fondo de una perforación. Además, la invención se relaciona con un sistema del fondo de una perforación.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION En barrenos de pozo se emplean barreras anulares para diferentes propósitos, tal como para proveer una barrera al flujo dentro de un espacio anular, por arriba y por abajo de la barrera anular. Las barreras anulares se montan como parte de la estructura tubular de pozo. Una barrera anular tiene una pared interior rodeada por una manga expansible anular. La manga expansible por lo general está hecha de un material metálico, pero también puede estar hecha de un material elastomérico . La manga se fija en sus extremos a la pared interior de la barrera anular.

A fin de crear zonas dentro del espacio anular, pueden emplearse una segunda y subsecuentes barreras anulares. La primera barrera anular se expande en un 52-1014-14 lado de la zona a sellar, y la segunda y subsecuentes barreras anulares se expanden. De este modo se crean varias zonas y se sellan una con respecto a otra.

La envolvente de presión de un pozo está determinada por el valor de estallido del tubular y los elementos de ferretería del pozo, etc., utilizados en la construcción del pozo. En algunas circunstancias, la manga expansible de una barrera anular se expande aumentando la presión dentro de la estructura tubular del pozo, que es la manera más económica de expandir la manga .

Al expandir la manga expansible de una barrera anular mediante la presurización de la estructura tubular desde el interior, varias barreras anulares se expanden de manera simultánea. Sin embargo, si una manga expansible se agrieta o desarrolla una fuga, ingresa fluido al espacio anular y entonces la presión en la estructura tubular cae, y la expansión adicional de las barreras anulares se detiene. Entonces el operador debe aislar la barrera anular que tiene una grieta en la manga expansible antes de poder continuar con la expansión del resto de las barreras anulares.

La manga expansible puede agrietarse o fugarse debido a varias razones, por ejemplo debido a defectos en el material, daño durante la fabricación, rasgaduras 52-1014-14 o desgaste durante su despliegue, etc.

SUMARIO DE LA INVENCION Un objetivo de la presente invención es superar de manera completa o parcial dichas desventajas e inconvenientes de la técnica anterior. De manera más especifica, un objetivo es proporcionar un sistema de barrera anular mejorado en el cual una grieta o fuga creada durante la expansión de una barrera anular no impida la expansión de las otras barreras anulares cuando se expanden.

Los objetivos anteriores, junto con varios otros objetivos, ventajas y características, que se harán evidentes a partir de la siguiente descripción, se logran mediante una solución de conformidad con la presente invención por medio de una barrera anular para expandirse en un espacio anular entre una estructura tubular de pozo y una pared interior de un barreno del fondo de la perforación, que comprende una parte tubular para montarse como parte de la estructura tubular de pozo, dicha parte tubular tiene un eje longitudinal, una manga expansible que rodea a la parte tubular y que tiene una cara exterior, cada extremo de la manga expansible está sujeto a la parte tubular por 52-1014-14 medio de una parte de conexión, un espacio de barrera anular entre la parte tubular y la manga expansible, una abertura en la parte tubular o en la parte de conexión para permitir la entrada de fluido al espacio a fin de expandir la manga, y un dispositivo autoactivado dispuesto en la abertura que tiene una posición abierta y una cerrada .

El dispositivo autoactivado puede comprender un alojamiento que tiene una abertura de salida y una abertura de entrada, un miembro de cierre y un miembro de muelle dispuesto para empujar al dispositivo autoactivado hacia la posición abierta, de manera que el fluido en el espacio sea capaz de entrar por la abertura de entrada y salir por la abertura de salida hacia el espacio .

Asimismo, el dispositivo autoactivado puede comprender por lo menos un elemento extensible para bloquear al miembro de cierre cuando el miembro de cierre está en la posición cerrada del dispositivo, impidiendo que el miembro de cierre regrese a la posición abierta.

Más aún, el miembro de muelle puede ser un resorte, tal como un resorte helicoidal. 52-1014-14 Además, el miembro de muelle puede ser un elemento elastomérico o un elemento de goma.

En una modalidad, el dispositivo autoactivado puede cerrarse cuando una velocidad de flujo de fluido a través del dispositivo excede una velocidad de flujo predeterminada .

En otra modalidad, el dispositivo autoactivado puede cerrarse cuando una presión de fluido a través del dispositivo cae por debajo de un nivel predeterminado.

En aún otra modalidad, el dispositivo autoactivado puede cerrarse cuando un volumen predeterminado de fluido pasa a través del dispositivo autoactivado .

Más aún, el miembro de muelle puede estar dispuesto entre la abertura de salida y el miembro de cierre .

En una modalidad, el dispositivo autoactivado puede tener una indicación de una posición del miembro de cierre.

Además, por lo menos una de las partes de conexión puede ser deslizable con respecto a la parte tubular .

Asimismo, por lo menos una de las partes de conexión puede estar conectada de manera fija a la parte tubular . 52-1014-14 En una modalidad, el dispositivo puede ser una válvula .

Más aún, el dispositivo autoactivado puede ser una válvula tal como una válvula de rectificación de flujo en exceso, una válvula mecánica que se cierra a una velocidad de flujo superior a una velocidad de flujo predeterminada, una válvula de cierre o una válvula de cierre de presión diferencial.

Dicho miembro de cierre puede comprender un vástago o eje que penetra en una partición en el alojamiento de la válvula, el vástago puede terminar en un miembro terminal y el miembro de muelle puede estar dispuesto entre la partición y el miembro terminal.

En una modalidad, el dispositivo autoactivado puede comprender además un sensor de presión dispuesto en el espacio a fin de cerrar la abertura de salida de la válvula cuando la presión del fluido cae por debajo de un nivel predeterminado.

Además, la barrera anular de acuerdo con la descripción anterior puede comprender también un sensor dispuesto en la cara exterior de la manga expansible.

En una modalidad, el sensor puede ser un sensor de detección de sonido.

Asimismo, el sensor puede conectarse de manera inalámbrica con el dispositivo autoactivado. 52-1014-14 Además, el dispositivo autoactivado puede comprender un segundo barreno que tiene un pistón compensador .

El miembro de muelle puede estar dispuesto para empujar al miembro de cierre hacia, o lejos de, la abertura de salida en la posición abierta del dispositivo autoactivado, de manera que el fluido en el espacio sea capaz de entrar por la abertura de entrada y salir por la abertura de salida hacia el espacio.

Más aún, el elemento extensible puede acoplarse a una ranura en el miembro de cierre o en el alojamiento para bloquear al miembro de cierre.

De manera adicional, el elemento extensible puede acoplarse a una cara terminal de una partición para bloquear al miembro de cierre.

Más aún, la presente invención se relaciona con un sistema del fondo de una perforación que comprende una pluralidad de barreras anulares de acuerdo con la invención .

Dicho sistema puede comprender además una herramienta de detección para determinar la posición del dispositivo tras la expansión de la barrera anular.

En una modalidad, la herramienta puede comprender un sensor de presión.

En otra modalidad, la herramienta puede 52-1014-14 comprender una unidad de medición de capacitancia.

En aún otra modalidad, la herramienta puede comprender una unidad de impulsión, tal como un tractor del fondo de la perforación.

Además, el sistema del fondo de la perforación de acuerdo con la invención puede comprender la estructura tubular de pozo que tiene una sección de válvula dispuesta entre dos barreras anulares a fin de permitir el ingreso de fluido que contiene hidrocarburos hacia la estructura tubular de pozo.

Por último, la herramienta puede comprender medios de reemplazo para reemplazar el dispositivo en la barrera anular.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La invención y sus muchas ventajas se describirán con mayor detalle a continuación, con referencia a los dibujos esquemáticos adjuntos, los cuales con el propósito de ilustración muestran algunas modalidades no limitantes y en los cuales: la Figura 1 muestra una barrera anular que es parte de una estructura tubular de pozo en una condición expandida de la barrera anular, la Figura 2 muestra la barrera anular de la Figura 1 en una condición no expandida, la Figura 3a muestra un dispositivo autoactivado en perspectiva, la Figura 3b muestra una vista en sección transversal del dispositivo de la Figura 3a en una posición cerrada, la Figura 3c muestra una vista en sección transversal del dispositivo de la Figura 3a en una posición abierta, la Figura 4a muestra una vista en sección transversal de otra modalidad del dispositivo en una posición abierta, la Figura 4b muestra una vista en sección transversal del dispositivo de la Figura 4a en una posición cerrada, la Figura 5a muestra una vista en sección transversal de otra modalidad del dispositivo en una posición abierta, la Figura 5b muestra una vista en sección transversal del dispositivo de la Figura 5a en una posición cerrada, la Figura 6 muestra un sistema del fondo de una perforación que tiene una pluralidad de barreras anulares, la Figura 7a muestra otra modalidad del dispositivo autoactivado en una posición abierta, y 52-1014-14 la Figura 7b muestra el dispositivo autoactivado de la Figura 7a en una posición cerrada.

Todas las figuras son bastante esquemáticas y no están necesariamente a escala, y sólo muestran aquellas partes que son necesarias con el fin de explicar la invención, omitiéndose otras partes o simplemente sugiriéndose.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La Figura 1 muestra una barrera anular 1 expandida en un espacio anular 2 entre una estructura tubular de pozo 3 y una pared interior 4 de un barreno 5 del fondo de una perforación. La barrera anular 1 comprende una parte tubular 6 que se ha montado como parte de la estructura tubular de pozo 3 por medio de una conexión de rosca 19. La barrera anular 1 comprende una manga expansible 7 que rodea a la parte tubular 6 y que tiene unan cara exterior 8 que, en una condición expandida de la barrera anular 1, queda en contacto con la pared interior 4 del barreno 5. Cada extremo 9, 10 de la manga expansible 7 se sujeta a la parte tubular 6 por medio de una parte de conexión 12. La manga expansible 7 rodea a la parte tubular 6, formando un espacio de barrera anular 13 entre ellas. Una abertura 11 está dispuesta en la parte tubular 6 a través de la cual 52-1014-14 ingresa fluido al espacio 13 para expandir la manga 7, proporcionando asi un aislamiento anular entre la estructura tubular de pozo 3 y el barreno 5. Al expandirse la manga expansible 7, la estructura tubular de pozo 3 se presuriza con fluido proveniente de la parte superior del pozo, y el fluido presurizado es impulsado asi hacia el espacio para expandir la manga expansible 7.

Una parte de conexión o ambas partes de conexión 12 pueden deslizarse con respecto a la parte tubular 6, y la otra puede conectarse de manera fija a la parte tubular 6. También pueden disponerse barreras anulares 1 para proporcionar un sello entre dos estructuras tubulares, tal como un entubado intermedio 18 y un entubado de producción 3, en lugar de otro tipo de obturador 30.

Además, la barrera anular 1 comprende un dispositivo autoactivado 14 que está dispuesto en la abertura 11 y tiene una posición abierta y una cerrada. Cuando se encuentra en la posición abierta, ingresa fluido al espacio 13, y cuando se encuentra en la posición cerrada, el fluido ya no puede pasar a través del dispositivo hacia el espacio. Al tener un dispositivo autoactivado 14, la abertura 11 de la parte tubular 6 de la barrera anular 1 puede cerrarse en caso 52-1014-14 de que ocurra una fractura en la manga expansible 7 durante la expansión de la barrera anular 1. Cuando la manga expansible 7 se fractura, la presión dentro del espacio 13 de la barrera anular 1 cae hasta igualar la presión en el espacio anular y por lo tanto ingresa más fluido al espacio 13. Cuando ocurre tal cambio sustancial, el dispositivo se cierra a un nivel predeterminado y ya no permite el ingreso de más fluido hacia el espacio 13 de la barrera anular 1. De esta forma, la presuri zación de la estructura tubular de pozo 3 puede continuar expandiendo las mangas expansibles 7 de las demás barreras anulares 1.

El dispositivo autoactivado 14 puede ser una válvula o un dispositivo similar capaz de cerrarse a fin de detener un flujo de fluido. Asi, el dispositivo autoactivado funciona como una válvula de seguridad autoactivada .

En la Figura 1, la manga expansible 7 se muestra en su condición expandida y en la Figura 2 se muestra la misma barrera anular 1 antes de su expansión.

Asi, el dispositivo autoactivado 14 se cierra cuando una velocidad de flujo de fluido a través de él excede una velocidad de flujo predeterminada o cuando una presión de fluido a través de él cae por debajo de un nivel predeterminado. En la Figura 3a se muestra el 52-1014-14 dispositivo autoactivado 14 que comprende un alojamiento 20 que tiene seis aberturas de salida 21. En la Figura 3b, se muestra el dispositivo 14 de la Figura 3a en sección transversal con una abertura de entrada 22, un miembro de cierre 23 y un miembro de muelle 24 en su posición cerrada. El miembro de muelle 24 está dispuesto en un barreno 25 del alojamiento 20. En la Figura 3c se muestra el dispositivo 14 en su posición abierta en la cual el miembro de muelle 24 ejerce presión sobre el miembro de cierre 23, empujando al miembro de cierre 23 lejos de la abertura de salida 21, de manera que el fluido es capaz de entrar por la abertura de entrada 22 y salir por la abertura de salida 21 hacia el espacio 13. Cuando la barrera anular se inserta en el pozo, el dispositivo autoactivado 14 está en la posición abierta, listo para que ingrese fluido al espacio y expanda la manga expansible. El dispositivo de las Figuras 3a-c se usa en caso de que un estallido o fuga en la manga impida el paso del fluido en el espacio. A fin de que el dispositivo autoactivado se cierre, la presión tiene que superar la fuerza elástica inherente al miembro de muelle. El dispositivo autoactivado comprende elementos extensibles 33 que se mantienen en la posición retraída, como se muestra en la Figura 3c, hasta que el miembro de cierre 23 se mueve hacia la posición cerrada en la cual 52-1014-14 los elementos extensibles 33 se acoplan a una ranura 42, y por lo tanto se impide que el miembro de cierre 23 regrese a la posición abierta. En caso de un estallido en la manga expansible, el dispositivo autoactivado se cierra y queda bloqueado por los elementos extensibles 33 y por lo tanto se impide que se abra de nuevo, y se impide que el fluido presurizado dentro de la estructura tubular ingrese al espacio anular. En caso de un estallido, la expansión de las demás barreras anulares puede continuar cuando el dispositivo autoactivado ha cerrado la barrera anular que estalló.

En la Figura 3a se muestra el dispositivo 14 en forma de un cartucho, el cual es muy fácil de montar en la abertura de la barrera anular. Como puede verse en la Figura 3a, el alojamiento 20 tiene una rosca exterior para montarse en la abertura de la parte tubular de la barrera anular.

En las Figuras 4a y 4b el alojamiento 20 comprende dos partes de alojamiento 20a, 20b conectadas mediante una rosca para formar el alojamiento 20. La primera parte de alojamiento 20a se atornilla en un barreno de la segunda parte de alojamiento 20b y, a fin de proporcionar una conexión sellada, la primera parte de alojamiento 20a comprende un elemento de sellado circunferencial 26. El alojamiento 20 tiene una abertura 52-1014-14 de salida 21 que queda de frente a la manqa expansible 7 y por lo tanto al espacio 13. La abertura de entrada 22 del alojamiento 20 queda de frente al interior 27 de la parte tubular 6 y por lo tanto al interior de la estructura tubular de pozo 3. En la Figura 4a se muestra el dispositivo en su posición abierta, en la que el miembro de cierre 23 está dispuesto en un barreno 28 y es empujado lejos de la abertura de salida 21 por un miembro de muelle 24 dispuesto entre la abertura y el miembro de cierre 23. El fluido presurizado entra por la abertura de entrada 22 a través de un barreno central 29 en el miembro de cierre 23 y sale a través de canales laterales 29a hacia el barreno central 29 y pasa por el extremo frontal 31 del miembro de cierre 23. Después de pasar por el extremo frontal 31, el fluido sale hacia el espacio 13 a través de la abertura de salida 21.

Cuando la presión en el espacio 13 cae debido a una fuga en la manga expansible, la presión del fluido supera la fuerza elástica del miembro de muelle 24 y empuja al miembro de cierre 23 para asentarse contra un asiento 32 en el alojamiento 20 y por lo tanto cerrar la comunicación fluida entre el interior 27 de la parte tubular 6 y el espacio 13. El extremo frontal 31 del miembro de cierre 23 tiene un elemento de sellado circunferencial 26 para apretarse contra una superficie 52-1014-14 interior del barreno en el cual el miembro de cierre se extiende cuando se encuentra en su posición cerrada.

A fin de impedir que el dispositivo regrese a la posición abierta cuando se encuentra en la posición cerrada, el miembro de cierre 23 comprende elementos extensibles 33 que tienen una parte de pistón 35 deslizable en un segundo canal lateral 34 del barreno central 29 del miembro de cierre 23. El fluido ejerce presión desde el interior del barreno central del miembro de cierre 23, y la parte de pistón 35 es empujada contra la superficie interior del barreno 28 del alojamiento 20. Cuando el miembro de cierre 23 se encuentra en su posición cerrada, los elementos extensibles 33 se encuentran opuestos a una ranura circunferencial 42 en el barreno 28 del alojamiento 20.

Cuando se encuentran opuestos a la ranura 42, los elementos extensibles 33 son entonces capaces de ingresar en la ranura 42, y el miembro de muelle 24 presiona entonces al miembro de cierre 23 hacia la abertura de entrada 22 y por lo tanto mantiene a los elementos extensibles 33 en acoplamiento con la ranura 42. Como resultado, el dispositivo se cierra y la barrera anular con fuga ya no impide que las demás barreras anulares se expandan. Dado que este cierre del dispositivo ocurre casi de manera instantánea cuando 52-1014-14 ocurre la fuga, el proceso de expansión no se enlentece.

En el dispositivo de las Figuras 5a y 5b, el miembro de cierre 23 comprende un vástago 36 o un eje que penetra en una partición 37 en el alojamiento del dispositivo. La partición tiene aberturas 38 y un barreno 39 a través del cual se extiende el vástago. El vástago 36 termina en un miembro terminal 40 que tiene un diámetro mayor que el del vástago, y el miembro de muelle 24 queda dispuesto entre la partición y el miembro terminal 40. En la Figura 5a se muestra el dispositivo en su posición abierta en la que el miembro de muelle 24, dispuesto entre el miembro terminal 40 y la partición 37, empuja al miembro de cierre 23 hacia la abertura de entrada 22. En la posición abierta, el fluido ingresa desde el interior 27 de la parte tubular 6 hacia la abertura de entrada 22 del alojamiento 20 y a través de las aberturas 38 en la partición 37, y pasa además por el extremo frontal 31 del miembro de cierre 23 y sale por la abertura de salida 21 hacia el espacio 13. Cuando la velocidad de flujo a través del miembro de cierre excede un nivel predeterminado, el flujo de fluido ejerce presión sobre el miembro de cierre 23 hacia la abertura de salida 21 y cierra asi el dispositivo mientras el extremo frontal 31 es presionado contra el asiento 32 del alojamiento. 52-1014-14 Como puede verse en la Figura 5b, en la cual el dispositivo de la Figura 5a está cerrado, el vástago 36 del miembro de cierre 23 comprende por lo menos un elemento extensible 33 para bloquear al miembro de cierre cuando el miembro de cierre se encuentra en la posición cerrada del dispositivo, impidiendo que el miembro de cierre regrese a la posición abierta. Los elementos extensibles 33 se acoplan con la cara terminal 41 de la partición y se liberan cuando pasan por el barreno de la partición, y cuando los elementos extensibles 33 se extienden sobre parte de la partición, se impide que los elementos extensibles 33 ingresen en las ranuras 42 en el vástago 36 mientras el miembro de muelle 24 ejerce presión sobre los elementos extensibles 33 hacia la partición. Los elementos extensibles 33 son empujados hacia afuera por medio de un segundo miembro de muelle 61 dispuesto en el vástago entre los elementos extensibles 33.

En las Figuras 3b y 3c el dispositivo tiene una indicación 45 de una posición del miembro de cierre 23. La indicación 45 es una extensión 45 del miembro de cierre que se extiende desde la pared interior 46 de la parte tubular 6 cuando el dispositivo está abierto, y cuando el dispositivo está cerrado la extensión 45 se ubica en la abertura 11 de manera que ya no se extiende 52-1014-14 desde la pared interior 46 hacia el interior 27 de la parte tubular 6.

Como se muestra en la Figura 6, el dispositivo comprende además un sensor de presión 47 dispuesto en el espacio 13 a fin de cerrar la abertura de salida del dispositivo cuando la presión del fluido cae por debajo de un nivel predeterminado.

La barrera anular también puede comprender un sensor sísmico, un sensor de sonido u otro tipo de sensor acústico para detectar otro patrón de sonido debido a una fuga cuando la manga expansible estalla o se agrieta. El sensor sísmico, sensor de sonido 62 u otro tipo de sensor acústico, puede estar dispuesto en la cara exterior 8 de la manga expansible, como se muestra en la Figura 6.

En la Figura 7a el dispositivo autoactivado 14 está dispuesto en un primer barreno 63 de la parte tubular de la barrera anular. El miembro de cierre 23 está dispuesto en el primer barreno 63 y entre una parte central 64 del alojamiento, y el miembro de cierre 23 del miembro de muelle 24 está dispuesto para empujar al miembro de cierre hacia la abertura de salida 21 y por lo tanto al dispositivo autoactivado hacia su posición abierta. En la posición abierta, el fluido fluye a través de canales 64 en el miembro de cierre hacia la 52-1014-14 abertura de salida y dentro del espacio 13 para expandir la manga. En caso de que la manga se agriete o tenga fuga, el miembro de cierre 23 se mueve para cerrar la abertura de salida, como se muestra en la Figura 7b, y el elemento extensible 33 se acopla a una ranura 42 en el extremo del miembro de cierre que queda de frente a la abertura de entrada 22. Cuando se mueve a la posición cerrada, el miembro de cierre desplaza un volumen 72 de fluido (mostrado en la Figura 7a) y este volumen de fluido ingresa a un canal de salida 65 y a un segundo barreno 70, moviendo un pistón compensador 66 hacia el interior de la estructura tubular. El pistón compensador 66 desplaza un segundo volumen 71 de fluido correspondiente al volumen 72 desplazado por el miembro de cierre en el primer barreno. El segundo volumen de fluido está en conexión fluida con el espacio 13 a través de un canal de salida 69. El volumen confinado 72 mostrado en la Figura 7a se compensa por lo tanto mediante el pistón compensador que desplaza el mismo volumen en el segundo barreno 70.

El dispositivo puede ser una válvula, la cual puede ser una válvula de rectificación de flujo en exceso, una válvula mecánica que se cierra a una velocidad de flujo superior a una velocidad de flujo predeterminada, una válvula de cierre o una válvula de 52-1014-14 cierre de presión diferencial.

La válvula mecánica se desvía hacia la posición abierta. Está fabricada con una configuración predeterminada en la cual la fuerza elástica interna provoca su cierre a una velocidad de flujo predeterminada superior a las velocidades de flujo normales esperadas. Esta velocidad de flujo también se conoce como velocidad de flujo "de corte". En condiciones normales de velocidad de flujo, el dispositivo permanece en la posición abierta, ofreciendo una resistencia mínima al flujo y con un diferencial de presión a través del dispositivo.

Si la velocidad de flujo a través del dispositivo excede la velocidad de flujo "de corte" predeterminada debido a una fractura, ruptura o falla en la manga expansible, el dispositivo se cierra de manera automática y detiene el flujo.

La invención además se relaciona con un sistema del fondo de una perforación 100 que comprende una pluralidad de barreras anulares 1, como se muestra en la Figura 6. El sistema 100 comprende además la estructura tubular de pozo 3 que tiene una sección de válvula 50 dispuesta entre dos barreras anulares para permitir el paso de fluido que contiene hidrocarburos hacia el interior de la estructura tubular de pozo 3 y hasta el 52-1014-14 entubado de producción 3. La sección de válvula 50 tiene válvulas de control de flujo de entrada 51 y una abertura de agrietamiento o una válvula de agrietamiento 52. Puede disponerse un filtro 54 en posición opuesta a las válvulas en una muesca en la cara exterior de la estructura tubular de pozo 3. Opuestas a la válvula se disponen una pluralidad de mangas deslizantes o rotatorias 53 para cerrar la válvula mientras la estructura tubular de pozo se presuriza.

El sistema del fondo de la perforación comprende además una herramienta de detección 55 para determinar la posición de la válvula tras la expansión de la barrera anular. Además, la herramienta comprende un sensor de presión 56 y una unidad de medición de capacitancia 57 a fin de detectar la situación del flujo alrededor de la válvula en la abertura de las barreras anulares. El sensor de presión es capaz de determinar la presión en el espacio y en la unidad de medición de capacitancia 57 mediante la creación de una tomografia capaz de registrar si hay un cambio de flujo alrededor de la válvula. Si el flujo cambia alrededor de la válvula y la presión en el espacio disminuye tras finalizar la expansión, la manga expansible de la barrera anular se fuga sin que la válvula se haya cerrado. La herramienta puede por lo tanto comprender 52-1014-14 medios de reemplazo 59 para reemplazar la válvula, por ejemplo para retirar la válvula descompuesta y reemplazarla con una válvula ciega de manera que la abertura de la parte tubular 6 de la barrera anular 1 se cierre de manera firme.

Al tener una indicación de la posición cerrada de la válvula, la herramienta de detección también puede confirmar que una válvula se haya cerrado y que la barrera anular probablemente no se haya ajustado de manera adecuada debido a una fractura en la manga expansible .

Por fluido o fluido de pozo se entiende que es cualquier tipo de fluido que puede estar presente en pozos de petróleo o gas en el fondo de la perforación, tal como gas natural, petróleo, lodos de petróleo, petróleo crudo, agua, etc. Por gas se entiende que es cualquier tipo de composición de gas presente en un pozo, terminación o agujero abierto, y por petróleo se entiende cualquier tipo de composición de petróleo, tal como petróleo crudo, un fluido que contiene petróleo, etc. Por lo tanto fluidos de gas, petróleo o agua pueden comprender otros elementos o sustancias distintos de gas, petróleo y/o agua, respectivamente.

Por entubado se entiende que es cualquier tipo de tubo, tubería, tubular, revestimiento, columna, etc. 52-1014-14 utilizado en el fondo de la perforación en relación con la producción de petróleo o gas natural.

En el caso de que la herramienta no sea sumergible del todo dentro del entubado, puede usarse una unidad de impulsión 58, tal como un tractor del fondo de la perforación, para empujar la herramienta por completo hasta su posición en el pozo. Un tractor del fondo de la perforación es cualquier tipo de herramienta de impulsión capaz de empujar o arrastrar herramientas en el fondo de la perforación de un pozo, tal como un Well Tractor®. El tractor del fondo de la perforación puede tener ruedas impulsadas por medios hidráulicos dispuestas en brazos extensibles.

Aunque la invención se ha descrito en lo anterior en relación con modalidades preferidas de la invención, será evidente para una persona experta en la técnica que son concebibles varias modificaciones sin alejarse de la invención como se define por medio de las siguientes reivindicaciones. 52-1014-14

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Una barrera anular 1 para expandirse en un espacio anular 2 entre una estructura tubular de pozo 3 y una pared interior 4 de un barreno 5 del fondo de la perforación, que comprende: una parte tubular 6 para montarse como parte de la estructura tubular de pozo, dicha parte tubular tiene un eje longitudinal, una manga expansible 7 que rodea a la parte tubular y que tiene una cara exterior 8, cada extremo 9, 10 de la manga expansible está sujeto a la parte tubular por medio de una parte de conexión 12, un espacio de barrera anular 13 entre la parte tubular 6 y la manga expansible 7, - una abertura 11 en la parte tubular o en la parte de conexión para permitir la entrada de fluido al espacio a fin de expandir la manga, y un dispositivo autoactivado 14 dispuesto en la abertura que tiene una posición abierta y una cerrada. el dispositivo autoactivado comprende un alojamiento 20 que tiene una abertura de salida 21 y una abertura de entrada 22, un miembro de cierre 23 y un miembro de muelle 24 dispuesto para empujar al dispositivo autoactivado a la posición abierta, de manera que el fluido en el espacio es capaz de entrar por la abertura de entrada 52-1014-14 y salir por la abertura de salida hacia el espacio, en donde el dispositivo autoactivado comprende por lo menos un elemento extensible 33 para bloquear al miembro de cierre cuando el miembro de cierre está en la posición cerrada del dispositivo, impidiendo que el miembro de cierre reqrese a la posición abierta.

2. Una barrera anular de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el miembro de muelle es un resorte, tal como un resorte helicoidal, un elemento elastomérico o un elemento de goma.

3. Una barrera anular de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, en donde el dispositivo autoactivado se cierra cuando una velocidad de flujo de fluido a través del dispositivo excede una velocidad de flujo predeterminada .

4. Una barrera anular de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el dispositivo autoactivado se cierra cuando una presión de fluido a través del dispositivo cae por debajo de un nivel predeterminado.

5. Una barrera anular de acuerdo con la reivindicación 3 o 4, en donde el dispositivo autoactivado tiene una indicación 45 de una posición del miembro de cierre .

6. Una barrera anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo 52-1014-14 autoactivado comprende además un sensor de presión 47 dispuesto en el espacio a fin de cerrar la abertura de salida del dispositivo cuando la presión del fluido cae por debajo de un nivel predeterminado.

7. Una barrera anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo autoactivado es una válvula, tal como una válvula de rectificación de flujo en exceso, una válvula mecánica que se cierra a una velocidad de flujo superior a una velocidad de flujo predeterminada, una válvula de cierre o una válvula de cierre de presión diferencial.

8. Una barrera anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que además comprende un sensor 62 dispuesto en la cara exterior de la manga expansible .

9. Una barrera anular de acuerdo con la reivindicación 8, en donde el sensor es un sensor de detección de sonido.

10. Una barrera anular de acuerdo con la reivindicación 8 o 9, en donde el sensor se conecta de manera inalámbrica con el dispositivo autoactivado.

11. Una barrera anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el dispositivo autoactivado comprende un segundo barreno 70 que tiene un pistón compensador 66. 52-1014-14

12. Una barrera anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento extensible se acopla a una ranura 42 en el miembro de cierre o en el alojamiento para bloquear al miembro de cierre .

13. Una barrera anular de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento extensible se acopla a una cara terminal 41 de una partición 37 para bloquear al miembro de cierre.

14. Un sistema del fondo de la perforación 100 que comprende una pluralidad de barreras anulares de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13.

15. Un sistema del fondo de la perforación de acuerdo con la reivindicación 14, que además comprende una herramienta de detección 55 para determinar la posición del dispositivo tras la expansión de la barrera anular.

16. Un sistema del fondo de la perforación de acuerdo con la reivindicación 15, en donde la herramienta comprende un sensor de presión 56.

17. Un sistema del fondo de la perforación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 y 16, en donde la herramienta comprende una unidad de medición de capacitancia 57.

18. Un sistema del fondo de la perforación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 17, en 52-1014-14 donde la herramienta comprende una unidad de impulsión 58, tal como un tractor del fondo de la perforación.

19. Un sistema del fondo de la perforación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 18, que además comprende la estructura tubular de pozo que tiene una sección de válvula 50 dispuesta entre dos barreras anulares a fin de permitir que el fluido que contiene hidrocarburos ingrese a la estructura tubular de pozo.

20. Un sistema del fondo de la perforación de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 15 a 19, en donde la herramienta comprende medios de reemplazo 59 para reemplazar el dispositivo en la barrera anular. 52-1014-14