MX2014009903A - Sistemas de perforacion direccional. - Google Patents

Abstract

Un sistema de perforación direccional para su uso en la perforación de un pozo puede incluir un ensamble de desviación de broca con un mecanismo de desviación de eje de broca que aplica una fuerza de desviación a un eje conectado a una broca de perforación. La fuerza de desviación puede desviar el eje, sin ser reaccionado entre el mecanismo de desviación y la broca de perforación. La fuerza de desviación puede desviar el eje entre la broca de perforación y un cojinete radial que mantiene el eje centrado en el ensamble de desviación de broca. El mecanismo de desviación puede desviar angularmente y desplazar lateralmente el eje de la broca en el mecanismo de desviación.

Description

SISTEMAS DE PERFORACIÓN DIRECCIONAL CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta divulgación se requiere generalmente al equipo utilizado y las operaciones llevadas a cabo en conjunción con la perforación de pozos subterráneos y, en un ejemplo descrito más adelante, más particularmente proporciona sistemas para la perforación direccional.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La perforación direccional es la materia de controlar una dirección de perforación, en efecto "dirigir" una broca de perforación, de tal forma que se perfora un pozo en una formación de tierra en una ubicación y dirección deseadas. En el pasado, se han desarrollado técnicas para dirigir durante el deslizamiento (p.ej., sin la rotación de una cadena de perforación por encima de un motor en el interior del pozo) y la dirección durante la rotación de la cadena de perforación.

Se apreciará que continuamente son necesarias mejoras en la materia de la perforación direccional .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una vista parcialmente en sección transversal representativa de un sistema de perforación direccional y método asociado que pueden incorporar los principios de esta divulgación.

La Figura 2 es una vista de escala agrandada en sección transversal representativa de un ensamble de desviación de broca que se puede utilizar en el sistema de perforación direccional de la Figura 1.

La Figura 3 es una vista de escala agrandada en sección transversal representativa del ensamble de desviación de broca, tomada a lo largo de la linea 3-3 de la Figura 2.

La Figura 4 es una vista en sección transversal representativa de otro ejemplo del ensamble de desviación de broca .

La Figura 5 es una vista en sección transversal representativa de un ejemplo adicional del ensamble de desviación de broca.

La Figura 6 es una vista en sección transversal representativa de una herramienta de desviación lateral que se puede utilizar en el sistema de perforación direccional de la Figura 1.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Se ilustra representativamente en la Figura 1 un sistema de perforación direccional 10 y método asociado que pueden incorporar los principios de esta divulgación. El sistema 10 se utiliza para perforar un pozo 12 a través de una formación de tierra 14 en una dirección deseada.

En el ejemplo que se representa en la Figura 1, el sistema 10 comprende un ensamble en el fondo del pozo 30, que incluye una broca de perforación 16, un ensamble de desviación 18, un alojamiento articulado opcional 20, un ensamble de eje flexible 22, un motor en el interior del pozo 24 (tal como un motor de desplazamiento positivo, un motor de "lodo", una turbina, etc.), un conector giratorio 26, y sensores y dispositivos de telemetría en el interior del pozo 28 (tales como sensores y transceptores de telemetría de medición durante la perforación (MWD, Measurement While Drilling) , presión durante la perforación (PWD, Pressure While Drilling) y/o registro durante la perforación (L D, Logging While Drilling), etc.).

Los sensores en el interior del pozo pueden incluir cualquier número de combinación de presión, temperatura, fuerza, vibración, caudal, par de torsión, resistividad, radiación, y/u otros tipos de sensores. Los dispositivos de telemetría en el interior del pozo pueden transmitir y/o recibir pulso de presión, electromagnética, acústica, alámbrica, nivel de presión, caudal, manipulación de la cadena de perforación 32 y/u otros tipos de telemetría, para la comunicación de datos, comandos, señales, etc., entre publicaciones en el interior del pozo y remotas (tal como la superficie de la tierra, otra ubicación del pozo, un equipo de perforación, etc. ) . Se pueden utilizar combinaciones de modos de telemetría para comunicaciones de salto corto y salto largo.

El alojamiento articulado 20, el ensamble de eje flexible 22, el motor 24, el conector giratorio 26 y los dispositivos de sensores y telemetría 28 pueden ser similares a las herramientas convencionales, bien conocidas en la materia de perforación de pozos, y por lo mismo se describen sólo brevemente en este documento. Sin embargo, se pueden hacer modificaciones a las herramientas, de tal forma que son especialmente adecuadas para su uso en el ensamble en el fondo del pozo 30.

El alojamiento articulado 20 permite que el ensamble en el fondo del pozo 30 se doble en el alojamiento articulado. Esto permite que el ensamble en el fondo del pozo 30 se doble en un pozo 12 curvo, y puede permitir en algunos ejemplos que la broca 16 se desvíe en una mayor medida, y produzca una curvatura del pozo de radio más pequeño (p.ej., logrando una tasa de avance mayor) .

El alojamiento articulado 20 podría ser ajustable, de tal forma que tiene un doblez deseado, fijo, o el alojamiento 20 se podría doblar en el interior del pozo como sea necesario para acomodar la curvatura del pozo 12. El alojamiento articulado 20 podría tener un doblez fijo, ya sea que el pozo 12 esté siendo perforado con la cadena de perforación 32 girando, o sin que la cadena de perforación gire.

El alojamiento articulado 20 se podría utilizar para un alojamiento 84 en el ensamble de desviación de broca 18, si se desea. En esta configuración, el alojamiento articulado 20 podría estar sobre una articulación de eje 54 (ver las Figuras 2, 4 y 5) .

El ensamble de eje flexible 22 incluye un eje flexible en el mismo conectado a un rotor del motor 24, si el motor es un motor de desplazamiento positivo tipo Moineau. Esto permite que el rotor circule en el motor 24, con par de torsión que se transmite a través del eje flexible. El ensamble de eje flexible 22 no necesariamente se utilizaría si el motor 24 es una turbina u otro tipo de motor.

En lugar del eje flexible, se podría utilizar una junta de velocidad constante u otro tipo de acoplamiento flexible para conectar un eje al rotor de un motor de desplazamiento positivo tipo Moineau. Por lo tanto, se debe entender que los principios de esta divulgación no están limitados al uso de cualquiera de las herramientas de pozo o combinación de las mismas, ya que existe una amplia variedad de posibilidades para construir diferentes combinaciones de herramientas en el ensamble en el fondo del pozo 30.

El conector giratorio 26 transmite señales entre el eje giratorio (p.ej., conectado al rotor del motor 24) y los sensores y dispositivos de telemetría 28. Esto permite que las líneas (p.ej., conductores eléctricos, guías de onda óptica, etc.) se extiendan a través del eje giratorio, rotor, etc., y a los instrumentos, accionadores, sensores, etc., por debajo del motor 24.

Observar que los diferentes elementos del ensamble en el fondo del pozo 30 se describen aquí como solamente un ejemplo de una combinación de elementos que se pueden utilizar para lograr la perforación direccional. Sin embargo, se debe entender claramente que no es necesario que se incluya cada elemento que se representa en los dibujos o se describe en este documento en un sistema de perforación direccional abarcado por el alcance de esta divulgación. Además, los sistemas de perforación direccional que incorporan los principios de esta divulgación pueden incluir elementos adicionales o diferentes no descritos aquí. Por lo tanto, se apreciará que el alcance de esta divulgación no está limitado del todo a los detalles del ensamble en el fondo del pozo 30 o el sistema 10.

El ensamble en el fondo del pozo 30 está conectado a un extremo del fondo (o distal) de una cadena de perforación 32. La cadena de perforación 32 se extiende a una ubicación remota, tal como un equipo de perforación (no mostrado) . La cadena de perforación 32 podría incluir tubo de perforación continuo y/o segmentado, y podría estar hecha de acero, otros metales o aleaciones, plástico, compuestos, o cualquier otro material ( es ) .

Preferiblemente, la cadena de perforación 32 no se hace girar mientras el ensamble de desviación de broca 18 desvía la broca de perforación 16, provocando que el pozo 12 se perfore hacia la dirección azimutal (con respecto al pozo) en la cual se desvía la broca. Sin embargo, el sistema 10 se podría utilizar mientras se dirige con la cadena de perforación 32 girando, si se desea.

En un método de uso del sistema 10, un eje longitudinal 36 de la broca de perforación 16 es colineal con un eje longitudinal 38 de la cadena de perforación 32 mientras el pozo 12 está siendo perforado recto y con la cadena de perforación girando (aunque el motor 24 se podría utilizar también, o alternativamente, para hacer girar la broca cuando se perfora recto) . Cuando se desea cambiar la dirección del pozo 12, la cadena de perforación 32 se orienta azimutalmente con relación al pozo, de tal forma que el ensamble de desviación de broca 18 cuando se acciona desviará la broca de perforación 16 en la dirección deseada. Esta orientación azimutal de la cadena de perforación 32 se puede lograr y verificar mediante el uso de sensores y dispositivos de telemetría 28.

El ensamble de desviación de broca 18 se acciona entonces para desviar la broca de perforación 16 en la dirección deseada por una cantidad deseada. La broca de perforación 16 se puede desviar angularmente y/o lateralmente por medio del ensamble de desviación de broca 18. En ejemplos descritos más adelante, la cantidad de la desviación se puede controlar selectivamente e incrementalmente .

La desviación de la broca se puede controlar desde una ubicación remota, con el ensamble de desviación de broca 18 que proporciona confirmación cada vez que se desvía la broca de perforación 16. Este control y confirmación se pueden comunicar a través de dispositivos de telemetría 28, por medio de conductores en la cadena de perforación 32 (tal como, en una pared de la cadena de perforación, etc.), o por medio de cualquier otra técnica.

Mientras la broca 16 se desvía por medio del ensamble de desviación 18, el pozo 12 se perfora utilizando el motor 24. La cantidad de desviación de la broca 16 se puede cambiar mientras el pozo 12 está siendo perforado, y sin requerir que la cadena de perforación 32 se manipule en el pozo (p.ej., subiendo y bajando la cadena de perforación, aplicando un patrón de manipulaciones a la cadena de perforación, etc.), aunque tales manipulaciones se podrían utilizar si se desea.

Después de perforar una sección curva del pozo 12, con la broca 16 siendo desviada por medio del ensamble de desviación 18, el pozo nuevamente se puede perforar recto al accionar el ensamble de desviación 18 para retirar la desviación de la broca (aunque el pozo se puede perforar recto por la rotación de la cadena de perforación 32 mientras se desvía la broca) . El accionamiento del ensamble de desviación 18 para retirar la desviación de la broca se puede llevar a cabo mientras se está perforando el pozo 12.

Se apreciará por aquellos experimentados en la materia que este sistema 10 permite que un perforador inicie convenientemente cambios en la dirección durante la evaporación, sin la necesidad de retirar la cadena de perforación 32 y el ensamble en el fondo del pozo 30 del pozo para hacerlo. Más bien, se puede enviar una señal apropiada desde una ubicación remota (tal como un equipo de perforación) al ensamble de desviación de broca 18 (p.ej., por medio de telemetría, comunicación alámbrica o inalámbrica) siempre que se desee iniciar o retirar la desviación de la broca de perforación 16.

Haciendo referencia adicionalmente ahora a la Figura 2, se ilustra representativamente una vista en sección transversal de escala agrandada de un ejemplo del ensamble de desviación de broca 18. En este ejemplo, el ensamble de desviación de broca 18 incluye un mecanismo de desviación de eje de broca 40 posicionado en proximidad estrecha con un conector de broca 42 que se utiliza para conectar la broca 16 al ensamble en el fondo del pozo 30.

Al utilizar el mecanismo de desviación 40 para desviar el eje de broca 36 en proximidad estrecha a la broca 16, se puede inducir más curvatura en el pozo 12 conforme éste se está perforando. La cantidad de esta curvatura (también conocida como "tasa de avance") se puede cambiar convenientemente durante la perforación por medio de la rotación del cilindro interior 44 con relación al cilindro exterior 46 el mecanismo de desviación 40.

Los cilindros 44, 46 se inclinan con relación al eje de broca 36 y el eje de cadena de perforación 38. Los cilindros 44, 46 tienen un eje longitudinal 48 el cual está inclinado con relación a, y no es colineal con cada uno de, el eje de broca 36 y el eje de cadena de perforación 38. Como resultado, cuando se hace girar el cilindro interior 44 con relación al cilindro exterior 46, el eje de broca 36 se hace girar alrededor del eje de cilindro 48, desviando angularmente de esta manera el eje de broca.

Se recibe un eje 50 en el cilindro interior 44. Un cojinete radial 52 proporciona soporte radial para el eje 50, mientras permite que el eje gire dentro del mecanismo de desviación 40.

El eje 50 es colineal con el eje de la broca 36, y el eje 50 está desviado angularmente (esto es, se cambia un ángulo entre un eje de la broca y el eje de la cadena de perforación 38) cuando el cilindro interior 44 se hace girar con relación al cilindro exterior 46. Se proporciona una articulación de transmisión de par de torsión 54 para conectar el eje 50 a otro eje 56 que se hace girar por medio del motor 24 (p.ej., en el sistema 10 de la Figura 1, el eje 56 podría estar conectado al eje flexible del ensamble de eje flexible 22) .

La articulación 54 permite que el eje 50 (conectado a la broca 16 por medio del conector 42) se desvíe angularmente con relación al eje 56. El eje 56 se mantiene colineal con el eje de cadena de perforación 38 por un cojinete radial 58.

La articulación 54 que se representa en la Figura 2 comprende una junta de velocidad constante. Sin embargo, en otros ejemplos, se podría utilizar una junta de bola ranurada, u otro tipo de articulación.

El cilindro interior 44 se hace girar con relación al cilindro exterior 46 por medio de un accionador 60. El accionador 60 en este ejemplo comprende un motor eléctrico 62 con un engranaje 64 que se engrana a los dientes 66 en el cilindro interior 44. En otros ejemplos, se podrían utilizar otros tipos de accionadores (tales como, motores hidráulicos, bombas y pistones, accionadores lineales, accionadores piezoeléctricos, etc.) en lugar del motor eléctrico 62 y el engranaj e 64.

El accionador 60 se controla por medio de los circuitos de control y comunicación 68. Por ejemplo, los circuitos 68 pueden controlar si y qué tanto se hace girar el cilindro interior 44 por medio del motor 62, la desviación angular del eje de broca 36, etc. Como otro ejemplo, los circuitos 68 pueden comunicar (p.ej., a una ubicación remota) una verificación de que se ha alcanzado una desviación ordenada, una medición de la rotación del cilindro interior 44, una medición de la desviación del eje de broca 36, etc.

En el ensamble de desviación 18 de la Figura 2, la comunicación con los circuitos 68 es por medio de las líneas 70 (tal como, líneas eléctricas, ópticas, y/u otros tipos de líneas) que se extienden a través de una pared lateral del eje 56 desde el ensamble en el fondo del pozo 30 por encima del ensamble de desviación 18. Además, o alternativamente, las lineas 72 se pueden extender a través de un conducto 74 en un paso de flujo interior 76. Las lineas 72 pueden estar conectadas a sensores, instrumentos, etc., por debajo del ensamble de desviación de broca 18 (tales como sensores en la broca 16 que pueden detectar las propiedades de la formación 14 por delante de la broca) .

Se pueden utilizar contactos de anillo deslizante 78 para conectar eléctricamente los circuitos 68 a las lineas 70 y/o 72. Las lineas 70 y/o 72 pueden conectarse a los sensores y dispositivos de telemetría 28 descritos anteriormente, ejemplo, para telemetría de dos vías de las señales entre los circuitos 68 y una ubicación remota. De esta manera, los circuitos 68 pueden recibir comandos, datos, otras señales, energía (si no se proporcionan en el interior del pozo, p.ej., por medio de baterías o un generador en el interior del pozo), etc., desde la ubicación remota, y la ubicación remota puede recibir mediciones de sensor, otros datos, verificación de la desviación del eje de broca 36, etc., desde los circuitos.

Aunque no se ilustra en la Figura 2, se pueden proporcionar diferentes sensores en el ensamble de desviación 18 para la medición de parámetros relacionados con la desviación del eje de broca 36. Por ejemplo, se puede utilizar un sensor de desplazamiento giratorio para medir la rotación del cilindro interior 44. Como otro ejemplo, se puede utilizar un sensor de desplazamiento para medir directamente o indirectamente el desplazamiento angular del eje 50. Se puede utilizar cualquier tipo o combinación de sensores en el ensamble de desviación 18, de acuerdo con el alcance de esta divulgación. Los sensores podrían ser tan simples como interruptores o contactos que se acoplan o desacoplan, dependiendo de la posición rotacional del cilindro interior 44.

Como otro ejemplo, el motor 62 podría ser un motor de paso a paso, que produce pasos rotacionales individuales. Los pasos en cada dirección rotacional se podrían sumar, con el fin de determinar la rotación angular total del cilindro interior 44 con relación al cilindro exterior 46.

Un cojinete de empuje 80 reacciona una fuerza axial producida por el acoplamiento de la broca 66 con la formación 14 en el fondo del pozo 12, con todo o parte de un peso de la cadena de perforación 32 que se aplica a la broca por medio del ensamble en el fondo del pozo 30. Un sello giratorio 82 aisla el interior de un alojamiento 84 del ensamble de desviación de los fluidos, restos, etc., en el pozo 12, mientras acomoda la desviación del eje 50 en el mismo.

Haciendo referencia adicionalmente ahora a la Figura 3, se ilustra representativamente una vista en sección transversal representativa del ensamble de desviación 18, tomada a lo largo de la línea 3-3 de la Figura 2. De esta forma, se puede ver que el alojamiento 84 es no cilindrico y oblongo .

Esta configuración permite preferiblemente espacio adicional para componentes en el alojamiento 84 y estabiliza de manera deseable el alojamiento en el pozo 12 conforme está siendo perforado. Para este propósito, el alojamiento 84 tiene preferiblemente su dimensión lateral más ancha D en la dirección de desviación del eje de broca 36 por medio del mecanismo de desviación 40.

La dimensión D está también preferiblemente cerca de un diámetro de calibre de la broca de perforación 16, para producir un pozo 12 más suave, menos espiral del pozo, etc. Por ejemplo, la dimensión D puede ser al menos aproximadamente el 80% del diámetro de calibre de la broca 16 o más preferiblemente al menos el 90% del diámetro de calibre de la broca .

Haciendo referencia adicionalmente ahora a la Figura 4, se ilustra representativamente otro ejemplo del ensamble de desviación de broca 18. En este ejemplo, el eje de cilindro 48 no está inclinado con relación al eje de broca 36, pero en su lugar está desfasado lateralmente (por la dimensión O) . Además, la articulación de eje 54 en el ejemplo de la Figura 4 comprende una barra de torsión flexible interconectada entre los ejes 50, 56. El cojinete radial 58 está posicionado más cerca de la articulación 54, para reaccionar la fuerza lateral impuesta cuando el eje 50 y el eje de broca 36 se desplazan lateralmente por medio del mecanismo de desviación 40.

Cuando el cilindro interior 44 se hace girar por medio del motor 62, el eje de broca 36 gira alrededor del eje de cilindro 48, desplazando lateralmente de esta forma el eje de broca del eje de cadena de perforación 38. El desfase lateral máximo se alcanzará cuando el cilindro interior 44 gire 180 grados de suposición de la Figura 4.

Haciendo referencia adicionalmente ahora a la Figura 5, se ilustra representativamente otro ejemplo del ensamble de desviación de broca 18. En este ejemplo, la articulación de eje 54 comprende una junta de bola 86 y ranuras 88. La junta de bola 86 permite que el eje de broca 36 se desvie angularmente con relación al eje de cadena de perforación 38, y las ranuras 88 transmiten par de torsión del eje 56 al eje 50.

El accionador 60 en el ejemplo de la Figura 5 comprende una bomba 90, una válvula de control 92, un pistón 94 y un cilindro 96. La bomba 90 y la válvula de control 92 pueden ser operadas por medio de los circuitos 68 para desplazar el pistón 94 en cualquier dirección en el cilindro 96.

El pistón 94 está conectado a una cuña escalonada 98 acoplada con otra cuña escalonada 100 en la cual se recibe el eje 50. El cojinete radial 52 permite la rotación del eje 50 dentro de la cuña escalonada 100, y reacciona las fuerzas laterales producidas por el desplazamiento lateral del eje por medio del mecanismo de desviación 40. ?1 desplazar la cuña 98 con relación a la cuña 100, se pueden producir desplazamientos laterales increméntales individuales del eje de broca 36. Un sensor 102 (tal como, un transductor de desplazamiento variable lineal, un potenciómetro, etc.) puede medir la posición y/o desplazamiento de la cuña 98, de tal forma que se puede determinar fácilmente la posición lateral del eje 50.

Observar que el eje de broca 36 también gira alrededor de la articulación de eje 54 cuando el extremo inferior del eje 50 se desplaza lateralmente por medio del mecanismo de desviación 40. Por lo tanto, el eje de broca 36 se desplaza tanto lateralmente como angularmente por medio del mecanismo de desviación 40 en el ensamble de desviación 18.

Una característica benéfica de los ejemplos del ensamble de desviación 18 de las Figuras 2-5 es que una fuerza de desviación aplicada al eje 50 por medio del mecanismo de desviación 40 no se reacciona entre el mecanismo de desviación y la broca de perforación 16. Por lo tanto, cualquier desviación del eje de broca 36 en el mecanismo de desviación 40 resulta en desviación real correspondiente de la broca de perforación 16. No hay cojinetes radiales entre el mecanismo de desviación 40 y la broca de perforación 16 que reaccionarían a una fuerza lateral aplicada al eje 50 por medio del mecanismo de desviación.

Haciendo referencia adicionalmente ahora a la Figura 6, se puede incluir un dispositivo de desviación lateral 104 en el ensamble de desviación de broca 18. El dispositivo de desviación lateral 104 se utiliza para desviar lateralmente el ensamble de desviación de broca 18 en el pozo 12.

La estructura extensible lateralmente 34 se extiende hacia afuera desde el dispositivo de desviación 104 y hace contacto con una pared del pozo 12. Esto desvía lateralmente el ensamble de desviación hacia un lado opuesto del pozo 12, como se representa en la Figura 6.

Un accionador 60 y circuitos 68 similares se pueden utilizar en el dispositivo de desviación 104 como se describió anteriormente para la desviación del eje de broca 36 en el ensamble de desviación 18. En el ejemplo de la Figura 6, el accionador 60 se utiliza para desplazar una cuña 106 que se acopla a una superficie inclinada 108 en la estructura 34. Se puede utilizar cualquier tipo de accionador 60 (p.ej., eléctrico, hidráulico, piezoeléctrico, óptico, etc.) en el dispositivo 104.

Los circuitos 68 están conectados a un sensor 110 (tal como un sensor de presión, antena, etc.) que puede detectar una señal 112 (tal como un pulso de presión, señal electromagnética, etc.) transmitida desde una ubicación remota. Los circuitos 68 pueden responder a una señal apropiada 112 por la operación del accionador 60 para extender o retraer la estructura 34.

Aunque el dispositivo de desviación 104 se representa en la Figura 6 con la cuña 106 siendo utilizada para desplazar la estructura 34, se apreciará que se podria utilizar también utilizar cualquiera de los mecanismos de desviación 40 descritos anteriormente para desviar el eje 50 para desviar la estructura, con modificación apropiada. Por lo tanto, el dispositivo de desviación 104 puede estar provisto con desviaciones escalonadas, increméntales, individuales de la estructura 34, con la cantidad de desviación siendo controlada desde una ubicación remota, y con verificación de la desviación siendo comunicada desde el dispositivo 104 a la ubicación remota, mientras que el pozo 12 está siendo perforado .

Como se representa en la Figura 1, el dispositivo de desviación 104 está posicionado preferiblemente en proximidad estrecha con el alojamiento 84 que contiene el mecanismo de desviación 40 para desviar el eje de broca 36. De esta manera, se puede obtener mayor curvatura del pozo 12 (p.ej., una tasa de avance mayor) , debido a la desviación lateral del ensamble 18 en el pozo 12 (por medio del dispositivo de desviación 104) mientras el eje de broca 36 también se desvia en la misma dirección azimutal con relación al pozo (por medio del mecanismo de desviación 40) .

En cualquiera de los ejemplos descritos anteriormente, el eje 50 o la estructura 34 pueden estar bloqueados (previniendo de esta manera cambio indeseado en la desviación) utilizando cualquier tipo de dispositivo de bloqueo. Por ejemplo, se puede utilizar un dispositivo de bloqueo mecánico, hidráulico, eléctrico o de otro tipo.

Ahora se puede apreciar completamente que la divulgación anterior proporciona avances significativos a la materia de la perforación direccional. En diferentes ejemplos descritos anteriormente, el ensamble en el fondo del pozo 30 puede lograr tasas de avance aumentadas, mientras también permite que se controle remotamente la desviación del eje de broca 36 y que tal desviación se verifique, conforme el pozo 12 está siendo perforado.

Anteriormente se describió un sistema de perforación direccional 10 para su uso en la perforación de un pozo 12.

En un ejemplo, el sistema 10 puede incluir un ensamble de desviación de broca 18 que incluye un mecanismo de desviación de eje de broca 40 que aplica una fuerza de desviación al eje 50 conectado a una broca de perforación 16. La fuerza de desviación desvia el eje 50 sin que reaccione entre el mecanismo de desviación 40 y la broca de perforación 16. Esto puede proporcionar lo necesario para mayor desviación del eje de broca 36, que resulta en tasas de avance mayores, curvatura aumentada del pozo 12, etc.

El mecanismo de desviación 40 puede estar interconectado entre la broca de perforación 16 y una articulación 54 que permite la desviación del eje 50. La articulación 54 puede comprender una junta de velocidad constante, una junta de bola ranurada y/o una barra de torsión flexible.

El mecanismo de desviación 40 puede hacer girar el eje de broca 36 alrededor de un eje inclinado 48. El eje inclinado 48 se puede formar en un cilindro inclinado 44 el cual se hace girar alrededor del eje 50.

El mecanismo de desviación 40 puede desplazar lateralmente y/o angularmente el eje de broca 36.

El mecanismo de desviación 40 puede desviar el eje 50 en una sucesión de pasos separados.

Un alojamiento 84 que encierra el mecanismo de desviación 40 puede ser no cilindrico y/o puede tener una sección transversal lateral oblonga.

Una estructura extensible lateralmente 34 puede desviar lateralmente el ensamble de desviación de broca 18. La estructura 34 puede aplicar una fuerza de desviación a una pared del pozo 12 en respuesta a una señal 112 que se transmite desde una ubicación remota. El mecanismo de desviación 40 puede estar posicionado entre la estructura extensible 34 y la broca de perforación 16.

Un sensor 102 puede detectar múltiples desviaciones diferentes del eje de broca 36 por medio del mecanismo de desviación 40.

Se puede transmitir una señal que indica una desviación del eje de broca 36 a una ubicación remota.

También se describió anteriormente un sistema de perforación direccional 10 que, en un ejemplo, puede comprender un ensamble de desviación de broca 18 que incluye un mecanismo de desviación del eje de broca 40 que aplica una fuerza de desviación a un primer eje 50 conectado a una broca de perforación 16. La fuerza de desviación puede desviar el primer eje 50 entre la broca de perforación 16 y un cojinete radial 58 que mantiene un segundo eje 56 centrado en el ensamble de desviación de broca 18.

El ensamble de desviación de broca 18 puede estar libre de cualquier cojinete radial que este posicionado entre el mecanismo de desviación 40 y la broca de perforación 16, y que mantenga el eje 50 centrado lateralmente.

La divulgación anterior también proporciona a la materia un sistema de perforación direccional 10 en el cual el mecanismo de desviación 40 desvia angularmente y desplaza lateralmente el eje de broca 36 en el mecanismo de desviación 40.

Aunque se han descrito diferentes ejemplos anteriormente, con cada ejemplo teniendo ciertas características, se debe entender que no es necesario que una característica particular de un ejemplo se utilice exclusivamente con ese ejemplo. En su lugar, cualquiera de las características descritas anteriormente y/o que se representan en los dibujos se pueden combinar con cualquiera de los ejemplos, en adición o en sustitución de cualquiera de las otras características de esos ejemplos. Las características de un ejemplo no son mutuamente exclusivas a las características de otro ejemplo. En su lugar, el alcance de esta divulgación abarca cualquier combinación de cualquiera de las características.

Aunque cada ejemplo descrito anteriormente incluye una cierta combinación de características, se debe entender que no es necesario que se utilicen todas las características de un ejemplo. En su lugar, se puede utilizar cualquiera de las características descritas anteriormente, sin que también se utilice cualquier otra característica o características particulares .

Se debe entender que las diferentes modalidades descritas en este documento se pueden utilizar en diferentes orientaciones, tales como inclinada, invertida, horizontal, vertical, etc., y en diferentes configuraciones, sin apartarse de los principios de esta divulgación. Las modalidades se describen simplemente como ejemplos de las aplicaciones útiles de los principios de la divulgación, la cual no está limitada a ningún detalle específico de estas modalidades .

En la descripción anterior de los ejemplos representativos, los términos direccionales (tales como "por encima", "por debajo", "superior", "inferior", etc.) se utilizan por conveniencia al hacer referencia a los dibujos de acompañamiento. Sin embargo, se debe entender claramente que el alcance de esta divulgación no está limitado a ninguna dirección particular descrita en este documento.

Los términos "que incluye", "incluye", "que comprende", "comprende", y términos similares se utilizan en un sentido no limitativo en esta especificación. Por ejemplo si un sistema, método, aparato, dispositivo, etc., que se describe como "que incluye" una cierta característica o elemento, el sistema, método, aparato, dispositivo, etc., puede incluir esa característica o elemento, y puede también incluir otras características o elementos. De manera similar, el término "comprende" se considera que significa "comprende, pero no está limitado a".

Desde luego, una persona experimentada en la materia apreciaría fácilmente, con una consideración cuidadosa de la descripción anterior de las modalidades representativas de la divulgación, que se pueden hacer muchas modificaciones, adiciones, sustituciones, omisiones, y otros cambios a las modalidades específicas, y tales cambios se contemplan por los principios de esta divulgación. En consecuencia, la descripción detallada anterior se debe entender claramente como proporcionada a manera de ilustración y ejemplo solamente, el espíritu y alcance de la invención estando limitados únicamente por las reivindicaciones adjuntas y sus equivalentes .

Claims (53)

NOVEDAD DE IA INVENCIÓN Habiendo descrito la presente invención como antecede, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. Un sistema de perforación direccional para su uso en la perforación de un pozo, el sistema comprende: un ensamble de desviación de broca que incluye un mecanismo de desviación de eje de broca que aplica una fuerza de desviación a un eje conectado a una broca de perforación, y en donde la fuerza de desviación desvia el eje sin que reaccione entre el mecanismo de desviación y la broca de perforación .

2. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de desviación está interconectado entre la broca de perforación y una articulación que permite la desviación del eje.

3. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la articulación comprende una junta de velocidad constante.

4. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la articulación comprende una junta de bola ranurada.

5. El sistema de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque la articulación comprende una barra de torsión flexible.

6. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de desviación hace girar el eje de broca alrededor de un eje inclinado.

7. El sistema de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el eje inclinado se forma en un cilindro inclinado que se hace girar alrededor del eje.

8. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de desviación desplaza lateralmente el eje de broca.

9. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de desviación desvia angularmente el eje de broca.

10. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de desviación desvia angularmente y desplaza lateralmente el eje de broca.

11. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de desviación desvia el eje en una sucesión de pasos separados.

12. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque un alojamiento que encierra el mecanismo de desviación es no cilindrico.

13. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque un alojamiento que encierra el mecanismo de desviación tiene una sección transversal lateral oblonga.

14. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, además comprende una estructura extensible lateralmente que desvia lateralmente selectivamente el ensamble de desviación de broca.

15. El sistema de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque la estructura aplica una fuerza de desviación a una pared del pozo en respuesta a una señal transmitida desde una ubicación remota.

16. El sistema de acuerdo con la reivindicación 14, caracterizado porque el mecanismo de desviación está posicionado entre la estructura extensible y la broca de perforación .

17. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque un sensor detecta múltiples desviaciones diferentes del eje de broca por medio del mecanismo de desviación .

18. El sistema de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque una señal que indica una desviación del eje de broca se transmite a una ubicación remota.

19. Un sistema de perforación direccional para su uso en la perforación de un pozo, el sistema comprende: un ensamble de desviación de broca que incluye un mecanismo de desviación de eje de broca que aplica una fuerza de desviación a un primer eje conectado a una broca de perforación, y en donde la fuerza de desviación desvia el primer eje entre la broca de perforación y un cojinete radial que mantiene un segundo eje centrado en el ensamble de desviación de broca.

20. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el mecanismo de desviación está interconectado entre la broca de perforación y una articulación que permite la desviación del primer eje con relación al segundo eje.

21. El sistema de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la articulación comprende una junta de velocidad constante.

22. El sistema de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la articulación comprende una junta de bola ranurada.

23. El sistema de acuerdo con la reivindicación 20, caracterizado porque la articulación comprende una barra de torsión flexible.

24. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el mecanismo de desviación hace girar el eje de broca alrededor de un eje inclinado.

25. El sistema de acuerdo con la reivindicación 24, caracterizado porque el eje inclinado se forma en un cilindro inclinado que se hace girar alrededor del primer eje.

26. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el mecanismo de desviación desplaza lateralmente el eje de broca.

27. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el mecanismo de desviación desvia angularmente el eje de broca.

28. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el mecanismo de desviación desvia angularmente y desplaza lateralmente el eje de broca.

29. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el mecanismo de desviación desvia el eje en una sucesión de pasos separados.

30. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque un alojamiento que encierra el mecanismo de desviación es no cilindrico.

31. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque un alojamiento que encierra el mecanismo de desviación tiene una sección transversal lateral oblonga.

32. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, además comprende una estructura extensible lateralmente que desvia lateralmente selectivamente el ensamble de desviación de broca.

33. El sistema de acuerdo con la reivindicación 32, caracterizado porque la estructura aplica una fuerza de desviación a una pared del pozo en respuesta a una señal transmitida desde una ubicación remota.

34. El sistema de acuerdo con la reivindicación 32, caracterizado porque el mecanismo de desviación está posicionado entre la estructura extensible y la broca de perforación .

35. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque un sensor detecta múltiples desviaciones diferentes del eje de broca por medio del mecanismo de desviación .

36. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque una señal que indica una desviación del eje de broca se transmite a una ubicación remota.

37. El sistema de acuerdo con la reivindicación 19, caracterizado porque el ensamble de desviación de broca está libre de cualquier cojinete radial que se posicione entre el mecanismo de desviación y la broca de perforación, y que mantenga el primer eje centrado lateralmente.

38. Un sistema de perforación direccional para su uso en la perforación de un pozo, el sistema comprende: un ensamble de desviación de broca que incluye un mecanismo de desviación de eje de broca que aplica una fuerza de desviación a un eje conectado a una broca de perforación, y en donde el mecanismo de desviación desvia angularmente y desplaza lateralmente el eje de broca en el mecanismo de desviación.

39. El sistema de acuerdo con la rei indicación 38, caracterizado porque la fuerza de desviación desvia el eje sin que reaccione entre el mecanismo de desviación y la broca de perforación.

40. El sistema de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado porque el mecanismo de desviación está interconectado entre la broca de perforación y una articulación que permite la desviación del eje.

41. El sistema de acuerdo con la reivindicación 40, caracterizado porque la articulación comprende una junta de velocidad constante.

42. El sistema de acuerdo con la reivindicación 40, caracterizado porque la articulación comprende una junta de bola ranurada.

43. El sistema de acuerdo con la reivindicación 40, caracterizado porque la articulación comprende una barra de torsión flexible.

44. El sistema de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado porque el mecanismo de desviación hace girar el eje de broca alrededor de un eje inclinado.

45. El sistema de acuerdo con la reivindicación 44, caracterizado porque el eje inclinado se forma en un cilindro inclinado que se hace girar alrededor del eje.

46. El sistema de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado porque el mecanismo de desviación desvia el eje en una sucesión de pasos separados.

47. El sistema de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado porque un alojamiento que encierra el mecanismo de desviación es no cilindrico.

48. El sistema de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado porque un alojamiento que encierra el mecanismo de desviación tiene una sección transversal lateral oblonga.

49. El sistema de acuerdo con la reivindicación 38, además comprende una estructura extensible lateralmente que desvía lateralmente selectivamente el ensamble de desviación de broca .

50. El sistema de acuerdo con la reivindicación 49, caracterizado porque la estructura aplica una fuerza de desviación a una pared del pozo en respuesta a una señal transmitida desde una ubicación remota.

51. El sistema de acuerdo con la reivindicación 49, caracterizado porque el mecanismo de desviación está posicionado entre la estructura extensible y la broca de perforación .

52. El sistema de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado porque un sensor detecta múltiples desviaciones diferentes del eje de broca por medio del mecanismo de desviación.

53. El sistema de acuerdo con la reivindicación 38, caracterizado porque una señal que indica una desviación del eje de broca se transmite a una ubicación remota.