MX2014009312A - Aparato y metodo de manejo de tuberias de perforacion. - Google Patents

Abstract

Un aparato de manejo de tuberías de perforación y un método para manejar tuberías de perforación en un aparejo de perforación, y se refiere particularmente a un aparato y un método para acomodar tuberías de perforación en un aparejo de perforación petrolero; el aparato de manejo de tuberías incluye una porción de acoplamiento de tubería, una unidad de posicionamiento móvil para mover la porción de acoplamiento de tubería, y un miembro de montaje para montar el aparato sobre una pata de un mástil de perforación.

Description

APARATO Y MÉTODO DE MANEJO DE TUBERÍAS DE PERFORACIÓN CAMPO TÉCNICO La presente invención se refiere a un aparato de manejo de tuberías de perforación y un método para manejar tuberías de perforación en un aparejo de perforación, y está concernida particularmente con el aparato y un método para acomodar tuberías de perforación en un aparejo de perforación petrolero.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Un ejemplo de un aparejo de perforación petrolero en tierra se muestra en la figura 1 . El aparejo típicamente comprende un mástil de acero, o grúa, que se muestra generalmente en 10, que tiene cuatro patas 12a-d que forman una torre similar a una caja, que está abierta en un lado y reforzada en los otros tres lados. En la parte superior del mástil hay un dispositivo de elevación en la forma de un sistema 14 de cabrestante, que comprende una porción estacionaria, conocida como el bloque 16 de corona, y una porción móvil, conocida como el bloque ambulante o montaje 18 ambulante. El mástil se monta sobre una subestructura 20 que comprende una plataforma o piso 22 de perforación, que tiene una abertura en su centro, que se conoce como el centro 24 de pozo.

La perforación se efectúa mediante tuberías 26 de perforación mostradas en la figura 2. Las tuberías 26 se conectan entre sí por los extremos para formar una sarta de perforación, la tubería más inferior que se une a un trépano 28. Las tuberías de perforación comprenden tubos de acero huecos, con porciones 30 de cuello roscado de los tipos macho y hembra 30a y 30b en sus extremos para acoplar las tuberías entre sí. Las tuberías son típicamente de aproximadamente 10 m de largo y usualmente se acoplan entre sí en grupos de dos o en grupos de tres, para formar lo que se denomina un tren de tuberías, el cual puede ser de 30 m aproximadamente de largo. La figura 2A muestra en mayor detalle el acoplamiento de dos tuberías.

Los trenes de tuberías se hacen descender hacia, o se elevan desde, el centro de pozo mediante el montaje ambulante. La sarta de perforación se hace rotar mediante un controlador rotacional (no mostrado) para efectuar la perforación, con nuevos trenes de tuberías siendo añadidos en el centro de pozo mientras el trépano gradualmente corta más profundo en el suelo.

Cuando los trenes de tuberías no están en uso se apoyan sobre sus extremos en un área de la subestructura conocida como el espacio de apoyo 32, que usualmente comprende una cubierta de madera, a fin de proteger los cuellos roscados contra el daño. Hacia sus extremos superiores, los trenes de tuberías se soportan en filas particionadas en una denominada placa 34 de acomodamiento de modo que se pueda acceder a ellos uno por uno cuando se necesiten. La placa de acomodamiento típicamente se monta en el lado del mástil en entre la mitad y dos tercios de la altura del mástil.

Cuando el aparejo se establece primero, las tuberías de perforación individuales se elevan primero en el mástil mediante el montaje ambulante. Dos o tres tuberías se conectarán entonces entre sí para formar trenes de tuberías. Los trenes de tuberías se descansan entonces en el área de apoyo con sus extremos superiores localizados en la placa 34 de acomodamiento.

Cuando la perforación está por comenzar, los trenes de tuberías deben ser maniobrados hacia el centro de pozo para la unión al montaje ambulante. Se agregan trenes de tuberías a medida que la perforación alcanza profundidades cada vez mayores. Cuando se termina la perforación, o cuando se debe reemplazar un trépano o tubería, tiene lugar la operación inversa. Los trenes de tuberías se elevan desde el pozo, se desacoplan y son maniobrados hacia sus posiciones almacenadas en el área de apoyo y la placa de acomodamiento.

Históricamente, las maniobras de las tuberías y los trenes de tuberías entre el centro de pozo y el espacio de apoyo se han realizado manualmente por un operario localizado en una pasarela en el centro de la placa de acomodamiento conocida como una plataforma del encuellador. La tarea puede ser arriesgada, sobre todo porque el operario trabaja con tuberías pesadas en una altura de decenas de metros por encima del suelo, pero también porque el montaje ambulante, una pieza pesada del aparato, viaja hacia arriba y hacia abajo a gran velocidad cerca de donde el operario está trabajando.

Debido a esto en los últimos años ha habido intentos por mecanizar, e incluso automatizar, el procedimiento de acomodar y recuperar las tuberías de perforación/trenes de tuberías. El aparato previamente considerado para este propósito típicamente comprende un módulo de acomodamiento de servicio pesado que tiene un bastidor que al menos se extiende a lo largo del interior del mástil por encima de la placa de acomodamiento, y que presenta un mecanismo de carro dispuesto para un movimiento bidimensional, sobre el cual se monta un brazo de sujeción hidráulico para sujetar y elevar los trenes de tuberías en su lugar.

Hay varias desventajas con este tipo de aparato de acomodamiento. Primero, porque el aparato es grande y pesado, el propio mástil también debe ser suficientemente masivo para soportarlo. Esto usualmente significa que se necesita más tiempo para instalar y eventualmente remover el aparato cuando se completa una operación de perforación. En las operaciones de perforación en tierra, en comparación por ejemplo con la perforación mar adentro, se prefieren aparejos más pequeños, fácilmente portables, de modo que una vez que se complete una operación de perforación la instalación entera se pueda mover rápidamente a otro sitio.

Otra desventaja con el aparato de acomodamiento mecánico y automatizado existente es que, cuando la automatización o la mecanización falla, a menudo la única opción es volver al manejo manual. Con algunos sistemas de acomodamiento automatizados previamente considerados, incluso esta opción no está disponible debido a la geometría del aparato que impide el acceso al centro de pozo cuando el sistema de acomodamiento está inoperante.

Los inconvenientes anteriores son costosos ya que conducen a un tiempo de inactividad incrementado, cuando el aparejo no está perforando en realidad. Esto es no rentable para la compañía de perforación y se debe mantener a un mínimo absoluto.

Por consiguiente, es deseable proporcionar un sistema de acomodamiento que, aunque sea suficientemente fuerte y estable, sea relativamente ligero en peso, fácilmente desmontable y capaz de permitir la operación manual en caso de falla.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Las modalidades de la presente invención tienen como objetivo abordar estos problemas.

La presente invención se define en las reivindicaciones independientes anexas a las cuales se debería hacer referencia ahora. Adicionalmente, las características preferidas se pueden encontrar en las sub-reivindicaciones anexas a las mismas.

De acuerdo con un aspecto de la presente invención, se proporciona el aparato de manejo de tuberías para manejar tuberías de perforación, el aparato que comprende una porción de acoplamiento de tubería, una unidad de posicionamiento móvil para mover la porción de acoplamiento de tubería, y un miembro de montaje para montar el aparato sobre una pata de un mástil de perforación.

Preferentemente, el aparato se puede montar sobre una sola pata de un mástil. Alternativamente, el aparato de posicionamiento se puede montar sobre un par de patas de un mástil de perforación.

La unidad de posicionamiento se puede disponer durante el uso para mover la porción de acoplamiento de tubería circunferencialmente y preferentemente también radialmente con respecto al miembro de montaje, y/o con respecto a la pata o par de patas.

La porción de acoplamiento de tubería puede comprender un miembro de sujeción para sujetar una tubería de perforación, y al menos un miembro de retención para retener una tubería de perforación. El miembro de sujeción y/o cada miembro de retención se pueden montar para un movimiento mutuo alejándose y acercándose entre sí, a fin de elevar y hacer descender una tubería.

La unidad de posicionamiento también se puede disponer durante el uso para mover la porción de acoplamiento de tubería en traslación, giratoriamente y hacia arriba y hacia abajo con respecto a las patas del mástil de perforación. En una modalidad preferida, la porción de acoplamiento de tubería comprende un miembro de sujeción al que se le permite moverse en traslación, giratoriamente y hacia arriba y hacia abajo con respecto a las patas del mástil de perforación.

En una disposición preferida, el miembro de sujeción y el miembro de retención se montan para el acoplamiento telescópico o deslizante entre sí. Uno o ambos del miembro de sujeción y el miembro de retención se pueden montar en un accionador hidráulico o en un tornillo.

La porción de acoplamiento de tubería adicionalmente puede comprender un cabezal de guía. El cabezal de guía adecuado incluiría un brazo en forma de gancho único.

El miembro de sujeción puede comprender matrices o mordazas de sujeción. El miembro de retención puede comprender un cuello y puede comprender un dedo de retención.

La unidad de posicionamiento puede comprender un brazo de posicionamiento, y preferentemente comprende una porción de brazo superior que tiene un extremo próximo que se conecta al miembro de montaje, y un extremo distante que se conecta a la porción de acoplamiento de tubería. En una disposición preferida, el extremo próximo de la porción de brazo superior se conecta de manera pivotante al miembro de montaje. El extremo distante de la porción de brazo superior preferentemente se conecta de manera pivotante a la porción de acoplamiento de tubería.

El brazo de posicionamiento preferentemente comprende una porción de brazo inferior que tiene un extremo próximo que se conecta al miembro de montaje y un extremo distante que se conecta a la porción de acoplamiento de tubería.

En una disposición preferida, el extremo próximo de la porción de brazo inferior se conecta de manera pivotante al miembro de montaje. El extremo distante de la porción de brazo inferior preferentemente se conecta de manera pivotante a la porción de acoplamiento de tubería.

El brazo de posicionamiento preferentemente se conecta al medio de elevación/descenso, el cual preferentemente comprende un accionador hidráulico.

Alternativamente o adicionalmente, la unidad de posicionamiento puede comprender un bastidor de carro unido a la porción de montaje y preferentemente montado de manera giratoria a la misma. El bastidor de carro puede llevar una cremallera de impulsión que se dispone para el movimiento de traslación con respecto al bastidor de carro.

El miembro de montaje puede ser montable para el movimiento giratorio con respecto a una pata del mástil, cuyo movimiento preferentemente permite el movimiento pivotante del brazo de posicionamiento con respecto a una pata del mástil. El movimiento giratorio del miembro de montaje se puede efectuar por uno o más accionadores giratorios.

En una disposición preferida, la unidad de posicionamiento se monta para el movimiento pivotante y/o rotacional con respecto a la pata.

El miembro de montaje puede comprender un miembro de extensión para espaciar el brazo de posicionamiento más lejos de una pata de un mástil.

En una disposición preferida, el aparato comprende uno de un par de tal aparato, cada uno de los cuales se monta con respecto a una pata de un mástil de perforación.

El aparato es preferentemente mecánicamente, y más preferentemente hidráulicamente operable. Uno o más tipos de movimiento del aparato, o todos ellos, pueden ser automatizados, cuya automatización puede estar bajo el control de una computadora.

El aparato puede incluir un depósito para almacenar las tuberías de perforación. El depósito puede comprender una pluralidad de ranuras para acomodar múltiples tuberías. Las ranuras pueden estar definidas por dedos alargados, cuyos dedos preferentemente están arqueados y pueden estar dispuestos en paralelo. Las ranuras preferentemente se disponen en una configuración sustancialmente paralela, radial. En una disposición preferida, el depósito se provee con dos conjuntos de ranuras que se disponen en una configuración radial, los radios que tienen diferentes centros.

Además, el aparato es adecuado para utilizarse en la disposición o el sistema de acomodamiento de estilo '?-?' convencional.

La invención también proporciona un método para transportar tuberías de perforación entre una ubicación de almacenamiento de tuberías y una ubicación operacional en un aparejo de perforación, el método que comprende acoplar de manera liberable una tubería con el medio de acoplamiento de tubería y utilizar una unidad de posicionamiento para mover el medio de acoplamiento de tubería en al menos las direcciones radial y circunferencial con respecto a una pata de un mástil de perforación en que se monta la unidad.

Preferentemente, el método comprende sujetar la tubería utilizando un miembro de sujeción, y retener la tubería utilizando un miembro de retención, del medio de acoplamiento de tubería.

El método puede incluir mover el miembro de sujeción y el miembro de retención telescópicamente entre sí.

El método puede incluir transportar las tuberías mecánicamente, y preferentemente en una manera automatizada bajo el control de una computadora.

En una disposición preferida, el método comprende transportar las tuberías entre una placa de acomodamiento y un centro de pozo de un aparejo de perforación. El método puede comprender transportar las tuberías hacia y desde una placa de acomodamiento al menos parcialmente en un movimiento radial de modo que las tuberías se coloquen en o se remuevan a partir de una placa de acomodamiento que tiene una o más ranuras de acomodamiento de tuberías radialmente configuradas.

La invención también incluye un aparejo de perforación que comprende el aparato de manejo de tuberías de acuerdo con cualquier declaración en el presente documento.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La presente divulgación se entiende mejor a partir de la siguiente descripción detallada cuando se lee con las figuras acompañantes. Se hace énfasis en que, de conformidad con la práctica estándar en la industria, diversas características no están dibujadas a escala. De hecho, las dimensiones de las diversas características pueden estar arbitrariamente incrementadas o reducidas por claridad de la discusión.

La invención puede incluir cualquier combinación de las características y limitaciones aquí descritas, excepto tal combinación de características que sean mutuamente excluyentes.

Una modalidad preferida de la presente invención se describirá ahora, a manera de ejemplo únicamente, con referencia a los dibujos diagramáticos acompañantes, en los cuales: La figura 1 muestra esquemáticamente un aparejo de perforación en tierra de acuerdo con la técnica anterior; Las figuras 2 y 2A muestran tuberías de perforación para utilizarse con un aparejo de perforación; La figura 3 muestra, esquemáticamente, un aparato de manejo de tuberías de acuerdo con una modalidad de la presente invención; Las figuras 4 a 6 muestran, en vista en planta esquemática, modalidades alternativas de la placa de acomodamiento para utilizarse con la modalidad de la figura 3; La figura 7 muestra una modalidad alternativa del aparato de manejo de tuberías siendo elevado a su posición en un mástil de perforación; La figura 8 muestra el aparato de manejo de tuberías de la figura 7 en más detalle; La figura 9 muestra el aparato de manejo de tuberías de las figuras 7 y 8 en la configuración parcialmente extendida; La figura 10 muestra el aparato de manejo de tuberías de las figuras 7 a 9 en la configuración adicionalmente extendida; La figura 1 1 muestra el aparato de manejo de tuberías de las figuras 7 a 10 montado en un par de patas de un mástil de perforación; La figura 12 muestra el aparato de manejo de tuberías de las figuras 7 a 1 1 a punto de sujetar una tubería; y La figura 13 muestra el aparato de manejo de tuberías de las figuras 7 a 1 1 sujetando una tubería en un centro de pozo.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE UNA MODALIDAD PREFERIDA Se debe entender que la siguiente divulgación proporciona muchas diferentes modalidades, o ejemplos, para la implementación de diferentes características de diversas modalidades. A continuación se describen ejemplos específicos de los componentes y las disposiciones para simplificar la presente divulgación. Estos son, por supuesto, meramente ejemplos y no pretenden ser limitantes. Además, la presente divulgación puede repetir números y/o letras de referencia en los varios ejemplos. Esta repetición es con el propósito de simplicidad y claridad y no dicta en sí una relación entre las diversas modalidades y/o configuraciones discutidas. Además, la formación de una primera característica encima de o sobre una segunda característica en la descripción que sigue puede incluir modalidades en las cuales las primera y segunda características se forman en contacto directo, y también puede incluir modalidades en las cuales las características adicionales se pueden formar interponiendo las primera y segunda características, tal que las primera y segunda características pueden no estar en contacto directo.

Volviéndose hacia la figura 3, ésta muestra parte de un mástil 10, que incluye el aparato de acomodamiento de acuerdo con una modalidad de la presente invención.

De conformidad con una modalidad de la invención, el aparato 40 de acomodamiento comprende dos montajes 42 y 44 de acomodamiento que se unen respectivamente a las dos patas 12a y 12d que enmarcan el lado abierto del mástil. Por encima de los montajes de acomodamiento se localiza una placa 34 de acomodamiento en la cual se acomodan las tuberías o trenes de tuberías. Cada uno de los dos montajes 42 y 44 comprende un miembro 46 de base vertical que se monta para el movimiento rotacional sobre la pata 12a o 12d respectiva. Sobre el miembro 46 de base se montan brazos 48 y 50 superior e inferior pivotantes, que conjuntamente soportan un miembro 52 de sujeción de tubería telescópico vertical. En un extremo superior del miembro de sujeción de tubería se localiza un cabezal 54 de sujeción, que comprende mordazas hidráulicamente operables para sujetar una tubería 26, y en un extremo inferior del miembro 52 de sujeción de tubería se localiza un cabezal 56 de guía que tiene un dedo 58 de retención para guiar y holgadamente retener la tubería 26. La tubería es libre de deslizarse y rotar con respecto al cabezal 56 de guía.

El miembro 46 de base se hace rotar alrededor de la pata sobre la cual se monta mediante un par de accionadores 60 giratorios. El brazo 48 superior se acciona mediante un cilindro 62 hidráulico de elevación de brazo que opera para elevar el miembro 52 de sujeción de ida y vuelta, radialmente desde la pata 12. Un tercer grado de movimiento de una tubería 26 sujetada se logra mediante el montaje 64 telescópico hidráulico del cabezal 54 de sujeción en el miembro 52 de sujeción. Esto permite que la tubería 26 sea elevada y descendida en traslación con respecto al miembro 56 de guía.

Con la combinación de movimiento de rotación y de elevación radial y de traslación, el montaje de acomodamiento es capaz de maniobrar una tubería 26 entre la placa 34 de acomodamiento y el centro de pozo (no mostrado en esta figura). Los accionadores 60, el cilindro 62 de elevación y el montaje 64 telescópico se controlan por una computadora (no mostrada) en una operación completamente automatizada. Como alternativa, se pueden utilizar controles mecanizados por un operario en una operación no automatizada. Si el aparato sufre una pérdida completa de energía, uno o más operarios pueden manipular el aparato manualmente para mover la tubería.

En la figura 3, el montaje de acomodamiento montado sobre la pata 12d derecha es operacional para mover la tubería 26, mientras que el montaje montado sobre la pata 12a no está activo y está en una configuración de "aparcado". Debido al movimiento giratorio del miembro de sujeción y la tubería con respecto a la pata del mástil, la placa de acomodamiento tiene dedos 34a y 34b de soporte que son de forma arqueada. A fin de lograr suficiente almacenamiento para las tuberías, la placa de acomodamiento tiene dos conjuntos de dedos 34a y 34b, cuyos conjuntos se extienden en direcciones arqueadas opuestas. El par de montajes de acomodamiento son capaces de trabajar conjuntamente de manera complementaria para acceder a los pares opuestos de dedos 34a y 34b de acomodamiento.

Las figuras 4 a 6 muestran parte del aparato de la figura 3 con diferentes modalidades de placas 34 de acomodamiento, para acomodar diferentes números de tuberías o trenes de tuberías. En cada caso, el montaje de acomodamiento montado sobre la pata 12d del mástil es operacional y el otro montaje de acomodamiento montado sobre la pata 12a del mástil está aparcado. Trabajar alternadamente con los dos montajes de acomodamiento, o bien trabajar con uno para acceder a todas las tuberías en un lado de la placa de acomodamiento y posteriormente con el otro para acceder a todas las tuberías en el otro lado de la placa de acomodamiento, permite que todas las tuberías sean desplegadas. Aunque las placas de acomodamiento son de diferentes tamaños en los tres dibujos, los montajes de acomodamiento son suficientemente versátiles en su movilidad que las tuberías/trenes de tuberías 26 se pueden recuperar a partir de y se pueden almacenar en cualquiera de las ubicaciones entre los dos conjuntos de dedos 34a y 34b de soporte arqueados.

Aunque en las modalidades anteriormente descritas los montajes de acomodamiento se montan directamente sobre las patas del mástil, alternativamente se podrían montar indirectamente sobre las patas, por medio de una estructura intermediaria (no mostrada), por ejemplo a fin de permitir una mayor capacidad de tuberías/trenes de tuberías.

Cuando los trenes de tuberías se deben llevar desde la placa de acomodamiento hasta el centro de pozo, el montaje de acomodamiento primeramente se balancea hacia las tuberías acomodadas y selecciona un tren de tuberías. Posteriormente la tubería se sujeta y retiene, respectivamente por el cabezal 54 de sujeción y el cabezal 56 de guía antes de que se eleve hacia arriba despejada a partir del espacio de apoyo. Posteriormente, el montaje de acomodamiento gira alrededor para quedar de frente al centro 24 de pozo y barloventea, a fin de presentar la tubería al centro de pozo. La tubería se hace descender entonces sobre una porción de la sarta de perforación existente que se proyecta hacia arriba desde el centro de pozo (conocida como la distancia sobresaliente de la sarta) y el montaje de acomodamiento libera entonces su sujeción de la tubería, mientras que la retiene en el cabezal de guía. La tubería recién presentada se conecta entonces a la sarta dentro del pozo mediante acoplamiento roscado utilizando una máquina herramienta convencional conocida como una "mordaza mecánica" (el denominado procedimiento de "conexión"). La parte superior del tren de tuberías se conecta entonces al montaje ambulante y el montaje de acomodamiento libera la tubería, se balancea hacia afuera y finalmente barloventea de regreso antes de regresar a las tuberías acomodadas y repetir el proceso.

El procedimiento inverso involucra halar el tren de tuberías -usualmente una triple tubería, desde el centro de pozo con el montaje ambulante hasta que la parte inferior del tren de tuberías esté suficientemente despejada (aproximadamente 1 m) a partir de la plataforma. Posteriormente, el montaje de acomodamiento se balancea hacia adentro y retiene el tren de tuberías con su cabezal de guía. La mordaza mecánica desconecta entonces el tren de tuberías a partir de la sarta dentro del pozo (el denominado procedimiento de "desconexión"). El cabezal de sujeción sujeta entonces el tren de tuberías, después de lo cual el montaje ambulante se desconecta y el tren de tuberías se sostiene sólo por el montaje de acomodamiento. El montaje de acomodamiento se repliega entonces un poco y gira hacia la placa de acomodamiento. Cuando la tubería se localiza en la posición apropiada entre los dedos de soporte de la placa de acomodamiento se hace descender sobre el espacio de apoyo. El cabezal 54 de sujeción libera entonces su sujeción y el dedo 58 de retención abre para permitir que la tubería se desacople del montaje de acomodamiento, el cual regresa al centro de pozo para recuperar el siguiente tren de tuberías.

Volviéndose ahora hacia la figura 7, ésta muestra una modalidad alternativa del aparato de manejo de tuberías de acuerdo con la presente invención.

El aparato comprende un alojamiento 70 principal que funciona como un miembro de montaje y que es montable sobre un par de patas 72a, 72b de un mástil 74 de perforación. Durante la instalación, el alojamiento principal es izado a su posición por una grúa (no mostrada) tal que se pueda fijar con pernos sobre dos ménsulas 76a, 76b de soporte sobre las patas 72a, 72b. Montada sobre el alojamiento 70 principal se localiza la unidad de posicionamiento móvil en la forma de un bastidor 78 de carro que soporta una porción 80 de acoplamiento de tubería que se describirá más adelante. El alojamiento principal también comprende una plataforma 82 de caja que durante el uso aloja un depósito, motor, bombas y válvulas de control (no mostrados).

La plataforma es como se describe anteriormente en relación a la primera modalidad y se omite una descripción adicional de la misma. La figura 8 omite el mástil, por claridad, y muestra el alojamiento principal en una vista más detallada. El bastidor de carro tiene un motor 84 de impulsión que engrana con una cremallera 86 de impulsión del montaje 80 de manejo. Cuando se acciona el motor de impulsión, el montaje 80 de manejo se puede hacer viajar linealmente con respecto al bastidor 78 de carro.

El bastidor 78 de carro se monta rotacional mente sobre el alojamiento principal y se puede hacer girar con respecto al alojamiento principal mediante la operación de un accionador 88 giratorio.

El montaje 80 de manejo de tuberías comprende cabezales 90 y 92 de guía superior e inferior y un miembro 94 de sujeción de tubería. El cabezal 90 de guía superior es un brazo en forma de gancho único, mientras que el cabezal 92 de guía inferior incluye un dedo 92a de retención. El miembro 94 de sujeción de tubería tiene una mordaza 94a móvil hidráulicamente accionada que se utiliza para sujetar una tubería durante el uso.

En lo alto del montaje de manejo un motor 96 impulsa un tornillo (no mostrado en esta figura) para elevar y descender el miembro 94 de sujeción con respecto al bastidor de carro. El miembro 94 de sujeción viaja hacia arriba y hacia abajo sobre un carro 94a de viaje entre los rieles 94b. Posteriormente, al miembro 94 de sujeción y a cualquier tubería que éste sujeta durante el uso, se les permite moverse en traslación, rotacionalmente y hacia arriba y hacia abajo con respecto a las patas del mástil de perforación sobre el cual se monta el aparato.

La figura 9 muestra el aparato de manejo de tuberías en una configuración diferente de aquella mostrada en la figura 8. El bastidor 78 de carro ha tenido movimiento pivotante lejos del alojamiento 70 principal. Además, el miembro 94 de sujeción ha sido elevado en relación a los cabezales 90 y 92 de guía por el motor 96.

La figura 10 es una diferente vista del aparato mostrado en las figuras 7 a 9. Visto desde abajo, el dibujo muestra el bastidor 78 de carro pivotado más lejos del alojamiento 70 principal y con el montaje 80 de sujeción de tubería en la máxima extensión desde el bastidor de carro. El tornillo 98, que se impulsa por el motor 96 para elevar y descender el miembro 94 de sujeción, se puede observar claramente.

La figura 1 1 muestra el aparato montado sobre las patas 72a y 72b del mástil. La porción 100 de tubería de perforación se sujeta por el miembro 94 de sujeción. La porción 100 de tubería se sostiene de forma segura por el miembro 94 de sujeción móvil y se puede deslizar hacia arriba y hacia abajo a través de los cabezales 90 y 92 de guía superior e inferior. El dibujo también muestra otro arreglo del aparato de manejo de tuberías montado sobre pares opuestos de patas 72c y 72d. El detalle se omite por claridad.

La figura 12 muestra el aparato de manejo de tuberías de la figura 11 moviendo la tubería hacia un centro de la perforación para el acoplamiento con una sarta 102 de perforación. El bastidor 78 de carro ha tenido movimiento pivotante hacia afuera del alojamiento 70 pero el montaje 80 de sujeción de tubería todavía tiene que extenderse desde el bastidor 78 de carro.

Finalmente, la figura 13 muestra el aparato presentando la porción 100 de tubería de perforación en el centro de pozo. El bastidor de carro se hace pivotar bien lejos del alojamiento principal y el montaje de sujeción por lo tanto se extiende completamente hacia el centro de pozo.

El aparato de la modalidad mueve trenes de tuberías entre los montajes de acomodamiento y el centro de pozo de la misma manera que se detalla anteriormente en relación a la modalidad previa.

En las modalidades anteriormente descritas, las partes mecánicas se controlan hidráulicamente. Sin embargo, dependiendo del ambiente y el contexto, se podría emplear una forma alternativa de mecanización, y/o de control.

Las modalidades de la presente invención proporcionan un montaje de acomodamiento simple, relativamente ligero, que puede ser fácilmente montado sobre y desmontado a partir de una pata de un mástil. El aparato idealmente está automatizado y bajo el control de una computadora. Si una computadora controlante falla, el aparato se puede controlar mecánicamente utilizando sus sistemas hidráulicos en una manera no automatizada. Además, si la hidráulica falla, el aparato se puede utilizar manualmente, asegurando de esta manera que el tiempo de inactividad sea al menos minimizado.

Aunque se procura en la especificación anterior llamar la atención hacia aquellas características de la invención que se consideran de particular importancia, se debe entender que el solicitante reclama la protección con respecto a cualquier característica o combinación de características patentables aquí referidas, y/o mostradas en los dibujos, ya sea que se haya hecho énfasis particular sobre la misma o no.

Lo anterior bosqueja las características de varias modalidades de modo que una persona de habilidad ordinaria en la técnica pueda entender mejor los aspectos de la presente divulgación. Tales características se pueden reemplazar por cualquiera de numerosas alternativas equivalentes, sólo algunas de las cuales se divulgan aquí. Un experto ordinario en la técnica debería apreciar que pueden utilizar fácilmente la presente divulgación como base para diseñar o modificar otros procesos y estructuras para llevar a cabo los mismos propósitos y/o lograr las mismas ventajas de las modalidades aquí presentadas. Un experto ordinario en la técnica también se debería dar cuenta de que tales construcciones equivalentes no se apartan del espíritu y alcance de la presente divulgación, y que pueden hacer diversos cambios, sustituciones y alteraciones aquí sin apartarse del espíritu y alcance de la presente divulgación.

Además, el Resumen de la Invención al final de esta divulgación se proporciona para permitir al lector determinar rápidamente la naturaleza de la divulgación técnica. Se presenta con el entendimiento de que no se utilizará para interpretar o limitar el alcance o significado de las reivindicaciones.

Claims (10)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES

1.- Un aparato de manejo de tuberías para manejar tuberías de perforación, el aparato comprende una porción de acoplamiento de tubería, una unidad de posicionamiento móvil para mover la porción de acoplamiento de tubería, y un miembro de montaje para montar el aparato sobre una pata de un mástil de perforación, en donde el aparato se configura para transportar tuberías de perforación hacia y desde una placa de acomodamiento para almacenamiento de tuberías, que tiene dedos de soporte que son de forma arqueada, que definen pistas de forma arqueada para recibir y almacenar las tuberías de perforación transportadas por el aparato.

2 - El aparato de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la unidad de posicionamiento se dispone durante el uso para mover la porción de acoplamiento de tubería tanto circunferencialmente como radialmente con respecto al miembro de montaje.

3.- El aparato de conformidad con la reivindicación 1 o 2, caracterizado además porque la porción de acoplamiento de tubería comprende un miembro de sujeción para sujetar una tubería de perforación, y un miembro de retención para retener una tubería de perforación.

4 - El aparato de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado además porque el miembro de sujeción y el miembro de retención se montan telescópicamente entre sí.

5 - El aparato de conformidad con la reivindicación 3 o 4, caracterizado además porque el miembro de sujeción comprenden mordazas de sujeción.

6.- El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 2 a 5, caracterizado además porque el miembro de retención comprende un cuello y un dedo de retención.

7. - El aparato de conformidad con cualquier reivindicación anterior, caracterizado además porque la unidad de posicionamiento se dispone durante el uso para mover la porción de acoplamiento de tubería en traslación, rotacionalmente y hacia arriba y hacia abajo con respecto a las patas del mástil de perforación.

8. - El aparato de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque la porción de acoplamiento de tubería comprende un miembro de sujeción al que se le permite moverse en traslación, rotacionalmente y hacia arriba y hacia abajo con respecto a las patas del mástil de perforación.

9. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la porción de acoplamiento de tubería adicionalmente comprende un cabezal de guía.

10. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la unidad de posicionamiento comprende porciones de brazo superior e inferior que tienen extremos próximos que se conectan al miembro de montaje, y extremos distantes que se conectan a la porción de acoplamiento de tubería. 1 1 - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la unidad de posicionamiento se conecta al medio de elevación/descenso que comprende un accionador hidráulico. 12. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque la unidad de posicionamiento comprende un bastidor de carro unido a la porción de montaje y giratoriamente montado a la misma. 13. - El aparato de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque el bastidor de carro lleva una cremallera de impulsión que se dispone para el movimiento de traslación con respecto al bastidor de carro. 14.- El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el miembro de montaje es montable para el movimiento giratorio con respecto a una pata del mástil. 15. - El aparato de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado además porque el aparato incluye un depósito para almacenar tuberías de perforación. 16. - El aparato de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el depósito comprende una pluralidad de ranuras para acomodar múltiples tuberías, las ranuras que se disponen en una configuración sustancialmente paralela, radial. 17. - Un método para transportar tuberías de perforación entre una ubicación de almacenamiento de tuberías y una ubicación operacional en un aparejo de perforación, el método que comprende acoplar de manera liberable una tubería con el medio de acoplamiento de tubería y utilizar una unidad de posicionamiento para mover el medio de acoplamiento de tubería en al menos las direcciones radial y circunferencial con respecto a una pata de un mástil de perforación en que se monta la unidad, en donde la ubicación de almacenamiento de tuberías en el aparejo de perforación comprende una placa de acomodamiento, la cual tiene dedos de soporte que son de forma arqueada, que definen pistas de forma arqueada para recibir y almacenar tuberías de perforación. 18. - El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado además porque el método comprende sujetar la tubería utilizando un miembro de sujeción, y retener la tubería utilizando un miembro de retención, del medio de acoplamiento de tubería. 19. - El método de conformidad con la reivindicación 18, caracterizado además porque el método incluye mover el miembro de sujeción y el miembro de retención telescópicamente entre sí. 20. - El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 19, caracterizado además porque el método comprende transportar tuberías entre una placa de acomodamiento y un centro de pozo de un aparejo de perforación. 21 .- El método de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 17 a 20, caracterizado además porque el método puede comprender transportar tuberías hacia y desde una placa de acomodamiento al menos parcialmente en un movimiento radial de modo que las tuberías se coloquen en o se remuevan a partir de una placa de acomodamiento que tiene una o más ranuras de acomodamiento de tuberías radialmente configuradas.