MX2015001954A

MX2015001954A - Sistema de desplazamiento y limpieza de tubo ascendente y metodos de uso.

Info

Publication number: MX2015001954A
Application number: MX2015001954A
Authority: MX
Inventors: David D Szarka; Henry Eugene Rogers; Nicolas Rogozinski
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2012-08-28
Filing date: 2012-08-28
Publication date: 2015-06-04
Also published as: MX366580B; BR112015000931A2; CA2878675C; EP2890861B1; WO2014035375A1; CA2878675A1; AU2012388777A1; US20150114656A1; AP2015008199A0; EP3450677A1; EP2890861A1; CY1121186T1; US9284795B2; EP2890861A4; DK2890861T3

Abstract

Se divulgan sistemas y métodos para limpiar y desplazar un tubo ascendente de aguas profundas antes de su desconexión de un preventor de estallido. Un sistema de desplazamiento de tubo ascendente ejemplar incluye un mandril acoplado a una cadena de trabajo, un bote de contención de sellos acomodado alrededor de por lo menos una porción del mandril, y un ensamble de sello movible entre una configuración no desplegada, donde el ensamble de sello se acomoda dentro del bote de contención de sellos, y una configuración desplegada, en donde el ensamble de sello se acomoda afuera del bote de contención de sellos, en ensamble de sello incluye una tubería coaxial acomodada de manera movible alrededor del mandril y uno o más elementos de sellado colocados en un extremo distal de la tubería coaxial.

Description

SISTEMAS DE DESPLAZAMIENTO Y LIMPIEZA DE TUBO ASCENDENTE Y MÉTODOS DE USO CAMPO DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a aplicaciones de perforaciones mar adentro y, más particularmente, a sistemas y métodos para limpiar y desplazar de manera efectiva un tubo ascendente de aguas profundas antes de su desconexión de un preventor de estallido.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En las aplicaciones de perforaciones mar adentro, se utilizan tubos ascendentes como un conducto de fluido temporal que acopla de manera comunicable una instalación del cabezal de pozo submarina, que incluye un preventor de estallido, a un centro de perforación en la superficie, tal como una plataforma u otro tipo de equipo de perforación sumergible o semi-sumergible. En operación, los tubos ascendentes proporcionan generalmente un medio para hacer circular fluido de perforación, y cualquier sólido y/o fluido adicionales, entre el pozo que se está perforando y la superficie.

Durante el progreso de perforación de un pozo mar adentro, se puede requerir en múltiples ocasiones desconectar el tubo ascendente del cabezal de pozo. Por ejemplo, durante depresiones tropicales o huracanes, u otras condiciones de clima extremo, las olas en el mar pueden elevarse y exceder unos 15 metros (50 pies) en profundidad/altura. En tales condiciones, a menudo se aconseja desconectar el tubo ascendente del cabezal de pozo a fin de evitar daños al cabezal de pozo y/o la cadena de tubo ascendente. Desconectar el tubo ascendente del cabezal de pozo requiere de un desplazamiento (i.e., extracción) y contención apropiados del fluido de perforación presente dentro del tubo ascendente el cual, si se descarga de manera inadvertida directamente en el entorno oceánico circundante, puede presentar serios problemas ambientales, sin mencionar multas impuestas potencialmente al operador.

Un modo de extraer de manera segura el fluido de perforación del tubo ascendente para su contención apropiada es dejar caer en el tubo ascendente lo que se conoce como un tapón limpiador hasta que éste llegue al cabezal de pozo. Luego de llegar al tope del cabezal de pozo, se activa entonces el tapón limpiador, el cual, en algunos casos, fuerza múltiples elementos de sellado anular contra la pared interior del tubo ascendente y de ese modo sirve como un punto de separación entre los fluidos que están encima y debajo del tapón limpiador dentro del tubo ascendente. Entonces el tubo limpiador se bombea de vuelta a la superficie utilizando un fluido espaciador inyectado en el tubo ascendente por un lugar debajo del tapón limpiador, con lo que se fuerza al tapón limpiador a hacer ascender la cadena de tubo ascendente y simultáneamente desplazar el fluido de perforación hacia afuera del tubo ascendente. En la mayoría de las aplicaciones, el fluido espaciador es agua de mar, y el bombear el tapón limpiador hacia la superficie llena con agua de mar el tubo ascendente por debajo del tapón limpiador. Luego de desconectar el tubo ascendente, el fluido espaciador de agua de mar se puede desechar directamente al mar con poco o ningún impacto ambiental.

Sin embargo, un problema con tapones limpiadores convencionales es que generalmente éstos se bombean hacia afuera del tubo ascendente y se depositan subsecuentemente en una escotilla de perforación (moon pool) o porche inundado (wet porch) del centro de perforación en la superficie. Entonces los tapones limpiadores se deben recuperar de la escotilla de perforación, lo cual a menudo es una tarea peligrosa y difícil, como se puede apreciar por los experimentados en la materia. Asimismo, los tapones limpiadores convencionales no se pueden recuperar rápidamente del tubo ascendente en caso de una emergencia subsiguiente que podría requerir de una separación inmediata del tubo ascendente de la instalación del cabezal de pozo. Por otro lado, los tapones limpiadores convencionales dependen, en su mayoría, de la presión de fluido de la superficie, lo cual puede llevar una gran cantidad de tiempo para hacer avanzar el tapón limpiador a través de la longitud completa de la cadena de tubo ascendente.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a aplicaciones de perforaciones mar adentro, y más particularmente, a sistemas y métodos para desplazar y limpiar de manera efectiva un tubo ascendente de aguas profundas antes de su desconexión de un preventor de estallido.

En algunos aspectos de la divulgación, se divulga un sistema de desplazamiento de tubo ascendente. El sistema puede incluir un mandril acoplado a una cadena de trabajo, un bote de contención de sellos acomodado alrededor de por lo menos una porción del mandril, y un ensamble de sello movible entre una configuración no desplegada, donde el ensamble de sello se acomoda dentro del bote de contención de sellos, y una configuración desplegada, donde el ensamble de sello se acomoda afuera del bote de contención de sellos, el ensamble de sello incluye una tubería coaxial acomodada de manera movible alrededor del mandril y uno o más elementos colocados en un extremo distal de la tubería coaxial.

En otros aspectos de la divulgación, .se divulga un método para desplazar un volumen de un tubo ascendente. El método puede incluir acoplar un sistema de desplazamiento de tubo ascendente a una cadena de trabajo, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente incluye un mandril y un bote de contención de sellos acomodado alrededor de por lo menos una porción del mandril, el bote de contención de sellos tiene un ensamble de sello acomodado en el mismo que incluye una tubería coaxial acomodada de manera movible alrededor del mandril y uno o más elementos de sellado, introducir el sistema de desplazamiento de tubo ascendente en el tubo ascendente desde una superficie, el tubo ascendente está al menos parcialmente lleno con un fluido de perforación, presurizar la cadena de trabajo y de ese modo desplegar el ensamble de sello desde el bote de contención de sellos, por medio del cual dichos uno o más elementos de sellado se fijan de manera hermética en una superficie radial interior del tubo ascendente, hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta a la superficie, y desplazar el fluido de perforación encima de uno o más elementos de sellado del tubo ascendente conforme el sistema de desplazamiento de tubo ascendente se hace avanzar de vuelta a la superficie.

En todavía otros aspectos de la divulgación, se divulga un método para desplazar fluido de perforación de un tubo ascendente que se extiende desde el piso de perforación de un centro mar adentro. El método puede incluir introducir un sistema de desplazamiento de tubo ascendente en el tubo ascendente en el piso de perforación, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente incluye un mandril y un bote de contención de sellos acomodado alrededor de por lo menos una porción del mandril, el bote de contención de sellos tiene un ensamble de sello acomodado en el mismo que incluye una tubería coaxial y uno o más elementos de sellado acomodados de manera movible alrededor del mandril, hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente a una instalación del cabezal de pozo, desplegar el ensamble de sello desde el bote de contención de sellos, sellar una superficie radial interior del tubo ascendente con dichos uno o más elementos de sellado con lo cual se separa el fluido de perforación presente dentro del tubo ascendente encima de dichos uno o más elementos de sellado de los fluidos presentes dentro del tubo ascendente debajo de dichos uno o más elementos de sellado, hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta al piso de perforación, y desplazar el fluido de perforación del tubo ascendente conforme el sistema de desplazamiento de tubo ascendente se hace avanzar de vuelta al piso de perforación.

Las características y ventajas de la presente invención serán evidentes fácilmente para los experimentados en la materia luego de leer la descripción de las modalidades preferidas a continuación.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS Las figuras siguientes se incluyen para ilustrar ciertos aspectos de la presente invención, y no deberían verse como modalidades exclusivas. La materia discutida divulgada puede someterse a modificaciones, alteraciones, combinaciones, y equivalencias considerables en forma y función, como ocurrirá para los experimentados en la materia que tienen el beneficio de esta divulgación.

La Figura 1 ilustra un equipo de perforación mar adentro.

La Figura 2 ilustra un sistema de desplazamiento de tubo ascendente ejemplar en su configuración no desplegada, de acuerdo con una o más modalidades divulgadas.

La Figura 3 ilustra el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de la Figura 2 en su configuración desplegada, de acuerdo con una o más modalidades divulgadas.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención se refiere a aplicaciones de perforaciones mar adentro y, más particularmente, a sistemas y métodos para limpiar y desplazar de manera efectiva un tubo ascendente de aguas profundas antes de su desconexión de un preventor de estallido.

Los sistemas y métodos descritos en este documento proporcionan características y beneficios referentes a las operaciones de desplazamiento de tubo ascendente que no están disponibles actualmente en la industria de petróleo y gas. Por ejemplo, los sistemas divulgados logran un desplazamiento eficiente y completo de un tubo ascendente de aguas profundas al hacer correr un ensamble de sello en el tubo ascendente y recuperar el mismo mientras se mantiene conexión constante con una cadena de trabajo. Como un resultado, el ensamble de sello se puede extraer desde la cadena de trabajo en el piso de perforación, en lugar de desde una escotilla de perforación o un porche inundado, lo cual por lo demás resulta ser una tarea difícil que consume mucho tiempo para realizar. También, el ensamble de sello puede hacerse correr en el tubo ascendente sin hacer contacto con el diámetro interior del tubo ascendente, con lo cual se minimizan los efectos de incremento y/o succión que pueden-ocurrir en el tubo ascendente. El ensamble de sello ejemplar puede además estar diseñado para suponer una elevación del equipo de perforación lo cual es común en muchos entornos mar adentro cuando el tubo ascendente se debe desconectar de un preventor de estallido en un periodo de tiempo corto. Asimismo, si las condiciones operacionales lo justifican, el ensamble de sello está diseñado de tal manera que se puede jalar rápidamente desde el tubo ascendente.

Entre otras ventajas y beneficios que pueden proporcionar los sistemas y métodos divulgados se incluye una reducción en el impacto ambiental de desplazar el tubo ascendente. Por ejemplo, los sistemas y métodos divulgados reducen o en su defecto eliminan completamente el desecho de fluidos de perforación en el entorno oceánico circundante. Adicionalmente, el ensamble de sello separa de manera efectiva el fluido espaciador que se está inyectando en el tubo ascendente de los fluidos de perforación que se están desplazando desde el mismo, con lo cual se minimiza la contaminación por fluido de perforación lo cual equivale a la reducción de costos para el manejo de fluidos de perforación. Además, la eficiencia de los sistemas y métodos divulgados redice el tiempo de desplazamiento del tubo ascendente, con lo cual se minimizan cargos de barcos de trabajo en espera. Por medio de la discusión de más adelante, ventajas y beneficios adicionales serán evidentes para los experimentados en la materia.

Haciendo referencia a la Figura 1, se ilustra un centro de perforación mar adentro ejemplar 100 que puede emplear los sistemas y métodos descritos generalmente en este documento. Como se ilustra, el centro de perforación 100 es una plataforma de petróleo y gas mar adentro semi-sumergible, pero puede igualmente reemplazarse con cualquier tipo de unidad de perforación mar adentro que incluya, pero sin limitación plataformas o equipos de perforación sumergibles, equipos de perforación autoelevadizos, embarcaciones de soporte mar adentro, plataformas de producción mar adentro, o similares. El centro de perforación 100 se puede centrar generalmente sobre una instalación del cabezal de pozo submarina 102 ubicada en el fondo del mar 104. La instalación del cabezal de pozo 102 puede incluir uno o más preventores de estallido 106 y, en algunas modalidades, la instalación del cabezal de pozo 102 en si puede generalmente caracterizarse o en su defecto denominarse en este documento como un preventor de estallido.

Como se representa, un pozo 108 se extiende debajo de la instalación del cabezal de pozo 102 y se ha perforado a través de varios estratos terrestres 110 a fin de proporcionar acceso a una o más formaciones de hidrocarburos subterráneas (no se muestran). Se ha cementado una cadena de revestimiento 112 dentro del pozo 108 y generalmente sella el pozo 108 a lo largo de su extensión longitudinal.

Un conducto submarino o tubo ascendente marino 114 se extiende desde el piso de perforación o cubierta 116 del centro de perforación 100 hacia la instalación del cabezal de pozo 102 en el fondo marino 104. En algunas modalidades, una junta de flexión 118 puede instalarse en o en su defecto formar parte de la instalación del cabezal de pozo 102 y proporcionar un acoplamiento flexible para conectar de manera hermética el tubo ascendente marino 114 con la instalación del cabezal de pozo 102. Conforme las corrientes marítimas cambian, o conforme el centro de perforación 100 pasa una elevación del equipo de perforación, el tubo ascendente marino 114 cambia en respuesta a esto y la junta de flexión 118 proporciona una cantidad de flexura que mantiene una conexión sellada entre el tubo ascendente 114 y la instalación del cabezal de pozo 102.

El centro de perforación 100 tiene una torre de perforación 120 y un aparato de elevación 122 para levantar y bajar cadenas de tuberías, tales como una cadena de trabajo 124, dentro y fuera del tubo ascendente 114 y del pozo 108. Los experimentados en la materia reconocerán fácilmente que varias herramientas, sensores y otro equipamiento se pueden acoplar a la cadena de trabajo 124 a fin de llevar a cabo operaciones de perforación requeridas diseñadas para extender el pozo 108 y de ese modo acceder a formaciones de hidrocarburos subterráneas (no se muestran). Por ejemplo, una broca de perforación 126 se puede adherir al extremo de la cadena de trabajo 124 y utilizarse para cortar o perforar a través de los estratos terrestres 110. En algunas operaciones de perforación, un fluido de perforación o lodo se bombea por la cadena de trabajo 124 a la broca de perforación 126 para mantener la broca de perforación 126 fría y limpia durante operaciones de perforación, y también se puede utilizar para transmitir energía hidráulica a varias herramientas y dispositivos de medición en el interior del pozo. El fluido de perforación también sirve para hacer circular cortes y residuos de vuelta a la superficie a través del anillo 128 definido entre la cadena de trabajo 124 y el pozo 108 y/o el tubo ascendente 114. Los cortes y residuos circulados se depositan finalmente en un foso de lodo 130 ubicado en el centro de perforación 100 donde el fluido de perforación se reacondiciona para recielarse y reutilizarse.

El centro de perforación 100 puede además incluir una o más líneas hidráulicas 132a y 132b que se extienden desde el piso de perforación 116 hasta la instalación del cabezal de pozo 102. En el piso de perforación 116, las líneas hidráulicas 132a,b se pueden acoplar a una o más bombas de equipo de perforación de alta presión 134 (se muestra una) configuradas para proporcionar presión hidráulica a las líneas hidráulicas 132a,b. En algunas modalidades, las líneas hidráulicas 132a,b pueden ser líneas complementarias o líneas de estrangula iento/ahogamiento utilizadas para regular la presión del fluido dentro de la instalación del cabezal de pozo 102 y el anillo 128. Como se discute con mayor detalle más adelante, sin embargo, las líneas hidráulicas 132a,b también se pueden utilizar para proporcionar la presión hidráulica necesaria para desplazar el fluido de perforación desde el tubo ascendente 114 cuando se desea desconectar el tubo ascendente 114 de la instalación del cabezal de pozo 102.

Haciendo referencia ahora a la Figura 2, con referencia continua a la Figura 1, se ilustra un sistema de desplazamiento de tubo ascendente ejemplar 200, de acuerdo con una o más modalidades divulgadas. El sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 se ilustra en la Figura 2 en su configuración de ejecución o no desplegada. El sistema 200 puede acoplarse a o alternativamente formar parte de la cadena de trabajo 124, y por lo tanto se puede introducir en el interior del tubo ascendente 114 y hacerse avanzar a través del mismo de manera similar a cualquier otra porción o longitud de la cadena de trabajo 124. En algunas modalidades, el sistema 200 se puede almacenar en el centro de perforación 100 (Figura 1) en una condición que permitiría una colocación rápida en la cadena de trabajo 124 y una subsecuente introducción en el tubo ascendente 114. En por menos una modalidad, por ejemplo, el sistema 200 se puede acoplar a una junta de tubería de perforación (no se muestra) de manera que después de su uso se puede mover de vuelta a la torre de perforación 120 (Figura 1) con un esfuerzo mínimo. Para prevenir o minimizar el daño mientras se mueve a la torre de perforación 120 o se introduce en el tubo ascendente 114, el sistema 200 puede estar diseñado o en su defecto manufacturado utilizando materiales de alta resistencia o fuertes.

El sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 puede incluir un mandril 202 acoplado o en su defecto adherido a un tubular alargado que, en algunas modalidades, puede ser una parte de la cadena de trabajo 124. En algunas modalidades, el mandril 202 se puede enroscar a la cadena de trabajo 124. En otras modalidades, sin embargo, el mandril 202 se puede sujetar mecánicamente a la cadena de trabajo 124 utilizando, por ejemplo, uno o más sujetadores mecánicos, adhesivos, imanes, téenicas de soldadura por fusión o soldadura fuerte, combinaciones de los mismos, o similares. En todavía otras modalidades, el mandril 202 puede formar una parte integral de una porción de la cadena de trabajo 124 y por lo tanto de otro modo puede estar delimitado en la misma.

El sistema 200 también puede incluir un bote de contención de sellos 204, representado en la Figura 2 en una vista parcial en sección transversal, y un ensamble de sello 208 que generalmente puede estar alojado dentro del bote de contención de sellos 204 conforme el sistema 200 se hace correr hacia el tubo ascendente 114. El bote de contención de sellos 204 puede acomodarse alrededor de por lo menos una porción del mandril 202 y de otro modo acoplarse a la cadena de trabajo 124. Como se ilustra, el bote de contención de sellos 204 generalmente puede estar abierto en su extremo distal 206a, pero estar cerrado o en su defecto sellado en su extremo proximal 206b. Como se muestra en la Figura 2, el ensamble de sello 208 está en su configuración no desplegada o retraída. Como se discute con mayor detalle más adelante, sin embargo, el ensamble de sello 208 se puede trasladar axialmente fuera del bote de contención de sellos 204 y de ese modo moverse hacia una configuración desplegada, como se ilustra generalmente en la Figura 3.

El ensamble de sello 208 puede incluir una tubería coaxial 210 y uno o más elementos de sellado 212 acoplados o en su defecto adheridos a la tubería coaxial 210. En la modalidad ilustrada, los elementos de sellado 212 están acoplados a un extremo distal de la tubería coaxial 210, sin embargo también se pueden utilizar otras configuraciones. En una modalidad, el ensamble de sello 208 puede ser un elemento monolítico, donde la tubería coaxial 210 y dichos uno o más elementos de sellado 212 están formados integralmente entre sí. En otras modalidades, sin embargo, la tubería coaxial 210 y dichos uno o más elementos de sellado 212 pueden ser componentes separados y distintos del ensamble de sello 208, sin alejarse del alcance de la divulgación. Dichos uno o más elementos de sellado 212 pueden estar hechos de materiales adecuados, flexibles entre los que se incluyen, pero sin limitación, elastómeros, metales flexibles, telas, fibra de carbón, compuestos, plásticos, combinaciones de los mismos, y similares.

La tubería coaxial 210 se puede acomodar alrededor y de otro modo adherir de manera movible a la superficie radial exterior del mandril 202, y un cilindro de pistón 214 se puede delimitar entre los mismos. El cilindro de pistón 214 puede estar en comunicación de fluido con el interior de la cadena de trabajo 124 mediante uno o más orificios 216 (se muestran tres) definidos en la cadena de trabajo 124 y/o el mandril 202. Los orificios 216 pueden proporcionar conductos de fluidos por medio de los cuales el cilindro de pistón 214 se puede presurizar, con lo cual se crea una diferencial de presión a través del cilindro de pistón 214 el cual fuerza de manera efectiva la tubería coaxial 210 para trasladarse axialmente con respecto al mandril 202 (p.ej., en el interior del pozo o de bajada en la Figura 2).

Dichos uno o más elementos de sellado 212 se puede acomodar alrededor de una superficie radial exterior del mandril 202 y extenderse radialmente desde el mismo. En algunas modalidades, los elementos de sellado 212 se pueden acoplar de manera movible al mandril 202. Específicamente, conforme una tubería coaxial 210 se fuerza axialmente hacia el interior del pozo, dichos uno o más elementos de sellado 212 se pueden configurar para trasladarse a lo largo de la superficie radial exterior del mandril 202, con lo cual se mueve el ensamble de sello 208 hacia afuera del bote de contención de sellos 204 y hacia su configuración desplegada (como se ve en la Figura 3). En otras modalidades, sin embargo, el bote de contención de sellos 204 se puede configurar para trasladarse en dirección de subida con respecto al mandril 202 conforme se presuriza el cilindro de pistón 214. Conforme el bote de contención- 204 se mueve axialmente de subida, el ensamble de sello 208 se mueve igualmente hacia afuera del bote de contención de sellos 204 y hacia la configuración desplegada. Como será evidente, tal configuración puede reducirse en un obturador de cierre total cerrado 302 (Figura 3) y desplegar los elementos de sellado 212 sin movimiento relativo de la cadena de trabajo 124 (ignorando la elevación).

El sistema 200 puede además incluir un adaptador inferior 218 que puede espaciarse axialmente del ensamble de sello 208 conforme el sistema 200 se hace correr en el tubo ascendente 114. El adaptador inferior 218 se puede acoplar o en su defecto adherir a la cadena de trabajo 124. En algunas modalidades, el adaptador inferior 218 puede enroscarse a la cadena de trabajo 124. En otras modalidades, sin embargo, el adaptador inferior 124 se puede sujetar mecánicamente a la cadena de trabajo 124 utilizando, por ejemplo, uno o más sujetadores mecánicos, adhesivos, imanes, téenicas de soldadura de fusión o fuerte, combinaciones de los mismos, o similares. En todavía otras modalidades, el adaptador inferior 218 puede formar parte integral de la cadena de trabajo 124 y puede por lo tanto de otro modo definirse en la misma. El adaptador inferior 218 puede definir un hombro superior 220 configurado para fijar y detener el descenso axial de uno o más elementos de sellado 212. Por consiguiente, el adaptador inferior 218 puede estar caracterizado o en su defecto se puede denominar en este documento, en por lo menos una modalidad, como un parador de caída.

Como se ilustra, el adaptador inferior 218 puede espaciarse axialmente del ensamble de sello 208 conforme el sistema 200 se hace correr en el tubo ascendente 114 por una distancia D. La distancia D puede proporcionar al ensamble de sello 208 una distancia de viaje o un espacio utilizado para suponer la elevación de la plataforma de perforación u otras fluctuaciones axiales en el tubo ascendente 114 después de que el ensamble de sello 208 se ha desplegado para operación. Por ejemplo, las olas oceánicas o corrientes submarinas pueden causar que la cadena de trabajo 124 fluctúe verticalmente adentro del tubo ascendente 114 mientras uno o más elementos de sellado 212 permanecen en contacto relativo constante con la superficie radial interior del tubo ascendente 114. Por consiguiente, mientras se recupera el sistema 200 del tubo ascendente 114, dichos uno o más elementos de sellado 212 pueden estar libres para moverse por la distancia D a lo largo de la longitud axial del sistema 200. Los experimentados en la materia apreciarán fácilmente que la distancia D puede ser cualquier distancia adecuada para la aplicación particular donde el sistema 200 se puede utilizar. Por ejemplo, la distancia D puede ser de unos 0.61 m (2 pies), unos 1.52 m (5 pies), unos 3.05 m (10 pies), unos 6.09 m (20 pies), unos 15.24 m (50 pies), unos 30.5 m (100 pies), o más de unos 30.5 (100 pies), sin alejarse del alcance de la divulgación.

Haciendo referencia ahora a la Figura 3, con referencia continua a la Figura 2, se ilustra el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 en su configuración desplegada, de acuerdo con una o más modalidades divulgadas. Cuando se desea desconectar el tubo ascendente 114 de la instalación del cabezal de pozo 102, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 se puede introducir en el tubo ascendente 114 el cual generalmente estará lleno de fluido de perforación. En algunas modalidades, uno o más obturadores de cierre total 302 se cerrarán en la instalación del cabezal de pozo 102 a fin de sellar los contenidos del pozo 108 debajo y encima de la instalación del cabezal de pozo 102.

El sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 se puede hacer correr en el tubo ascendente 114 hasta fijarse en el tope de la instalación del cabezal de pozo 102 o en su defecto llegar en proximidad cercana a la misma. En algunas modalidades, agua de mar u otro fluido de desplazamiento se puede bombear a través de la cadena de trabajo 124 y fuera del fondo 304 de la misma a fin de desplazar la porción del fluido de perforación cerca del fondo del sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200. Por ejemplo, un dispositivo de bombeo 306, tal como un tapón o un dardo, se puede liberar de la superficie y desplazar con agua de mar para poner agua de mar dentro de la cadena de trabajo 124, con lo cual se permite que el operador jale una cadena de trabajo 124 limpia (i.e., sin lodo o fluido de perforación dentro). Asimismo, el tener agua de mar dentro de la cadena de trabajo 124 eliminará la amenaza de tirar lodo de perforación desde la cadena de trabajo 124 conforme se está recuperando desde el tubo ascendente 114.

Teniendo el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 en o en su defecto sustancialmente adyacente al tope de la instalación del cabezal de pozo 102, la cadena de trabajo 124 se puede presurizar hidráulicamente. El dispositivo de bombeo 206 puede configurarse para "bloquear" o sellar el fondo 304 de la cadena de trabajo 124. En por lo menos una modalidad, el dispositivo de bombeo 306 se puede transportar a través de la cadena de trabajo 124 hasta fijarlo en un hombro radial 308 u otro perfil definido en la superficie radial interior de la cadena de trabajo 124. La fijación entre el dispositivo de bombeo 306 y el hombro radial 308 puede generar un sello mecánico entre los mismos, con lo cual se permite que fluido sea inyectado en la cadena de trabajo 124 a fin de incrementar su presión interna.

Conforme incrementa la presión dentro de la cadena de trabajo 124, y como se menciona brevemente anteriormente, los orificios 216 definidos en el mandril 202 pueden comunicar presión de fluido desde la cadena de trabajo 124 al cilindro de pistón 214, con lo cual se genera una diferencial de presión y se fuerza la tubería coaxial 210 para trasladarla axialmente en la dirección A. En otras modalidades, sin embargo, como también se describe brevemente anteriormente, el bote de contención 204 se puede configurar para trasladarse con respecto al mandril 202 en la dirección opuesta B, sin alejarse del alcance de la divulgación.

Trasladar axialmente la tubería coaxial 210 en la dirección A con respecto al mandril 202 y la cadena de trabajo 124 sirve para trasladar axialmente dichos uno o más elementos de sellado 212 en la dirección A. Conforme los elementos de sellado 212 se hacen mover de bajada hacia A, finalmente se despliegan fuera del extremo distal 206a del bote de contención de sellos 204. En algunas modalidades, dichos uno o más elementos de sellado 212 se pueden caracterizar como raspatubos o copas de succión configurados para fijar de manera hermética la superficie radial interior del tubo ascendente 114 cuando se despliega apropiadamente desde el bote de contención de sellos 204. Por consiguiente, los elementos de sellado 212 pueden generar un sello contra la superficie radial interior del tubo ascendente 114 por medio del cual los fluidos presentes dentro del tubo ascendente 114 encima de los elementos de sellado desplegados 212 generalmente se pueden separar o aislar de los fluidos presentes dentro del tubo ascendente 114 debajo de los elementos de sellado desplegados 212.

En su configuración desplegada, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 puede estar listo para hacerse avanzar de vuelta a la superficie en la dirección B y, como un resultado, desplazar de manera efectiva el volumen del tubo ascendente 114 encima de los elementos de sellado 212. Específicamente, conforme el sistema de desplazamiento de tubo ascendente desplegado 200 se hace avanzar de vuelta a la superficie en la dirección B, el fluido de perforación presente dentro del tubo ascendente 114 encima de los elementos de sellado desplegados 212 serán forzados simultáneamente hacia afuera del tubo ascendente 114. En algunas modalidades, dichos uno o más elementos de sellado 212 también se puede caracterizar como limpiadores o raspadores configurados para limpiar o raspar mecánicamente la superficie radial interior del tubo ascendente 114 conforme el sistema 200 se hace regresar hacia la superficie en la dirección B.

En por lo menos una modalidad, para hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 de vuelta a la superficie en la dirección B, un fluido de desplazamiento 310 se puede bombear a través de una o más líneas hidráulicas 132a,b e inyectar en el tubo ascendente 114 debajo de los elementos de sellado desplegados 212. En una o más modalidades, el fluido de desplazamiento 310 es agua de mar. En otras modalidades, sin embargo, se puede utilizar cualquier fluido "verde", sin alejarse del alcance de la divulgación. El agua de mar, sin embargo, es libre, disponible fácilmente, y compatible ambientalmente con el entorno oceánico circundante, y por lo tanto puede ser el fluido más práctico para utilizar.

Conforme se inyecta el fluido de desplazamiento 310 en el tubo ascendente 114 debajo de dichos uno o más elementos de sellado 212, la cadena de trabajo 124 se puede jalar de vuelta a la superficie (i.e., el piso de perforación de la Figura 1) a un índice que coincide o está generalmente cerca de la velocidad de flujo de inyección del fluido de desplazamiento 310. En otras modalidades, el fluido de desplazamiento 310 se puede bombear en el tubo ascendente 114 de tal manera que la presión de fluido ejercida por el fluido de perforación encima de los elementos de sellado 212 se sobrepasa por la presión de fluido ejercida por el fluido de desplazamiento entrante 310 debajo de los elementos de sellado 212. Como un resultado, el fluido de desplazamiento 310 se puede utilizar para bombear esencialmente el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 hacia afuera del tubo ascendente 114 desde abajo, y desplazar simultáneamente el volumen (p.ej., fluido de perforación) del tubo ascendente 114. En todavía otras modalidades, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 se jala y bombea simultáneamente de vuelta a la superficie, sin alejarse del alcance de la divulgación. En operación, puede ser benéfico asegurar que la velocidad de salida no exceda la velocidad del fluido de desplazamiento dentro del tubo ascendente 114, o los elementos de sellado 212 puede que no se puedan levantar dentro del tubo ascendente 114 sin experimentar un sobrepaso significativo hasta que el sistema de desplazamiento 200 se acerque a la superficie y la presión diferencial que atraviesa los elementos de sellado 212 caiga cerca de cero.

Haciendo referencia ahora a la Figura 1, con referencia continua a las Figuras 2 y 3, una vez que el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 alcanza el tope del tubo ascendente 114 y el piso de perforación 116, el tubo de perforación 114 estará completamente lleno con el fluido de desplazamiento 310 y el fluido de perforación se extraerá apropiadamente del tubo ascendente 114 y se transportará a los fosos de lodo 134 para reacondicionarse y/o almacenarse. En modalidades donde el fluido de desplazamiento 310 es agua de mar, el tubo ascendente 114 entonces puede desconectarse de manera segura de la instalación del cabezal de pozo 102 y el fluido de desplazamiento 310 descargarse directamente en el entorno oceánico circundante con poco o ningún impacto ambiental. Además, como un resultado de la fijación el sellado entre uno o más elementos de sellado 212 y la superficie radial interior del tubo ascendente 114, el fluido de perforación desplazado desde el tubo ascendente 114 experimentará una contaminación mínima con el fluido de desplazamiento 310, o cualquier otro contaminante externo. Como un resultado, los costos de reacondicionamiento del fluido de perforación se minimizarán. Asimismo, puesto que el sistema de desplazamiento de tubo ascendente 200 está incorporado directamente en la cadena de trabajo 124, se puede simplemente extraer de la cadena de trabajo 124, retraerse en la torre de perforación 120, y almacenarse hasta necesitarse en una ocasión subsecuente.

Por lo tanto, la presente invención se adapta bien para obtener los fines y ventajas mencionados asi como los que son inherentes a los mismos. Las modalidades particulares divulgadas anteriormente son solo ilustrativas, pues la presente invención se puede modificar y ejecutar en maneras diferentes pero equivalentes evidentes para los experimentados en la materia que tienen el beneficio de las enseñanzas de este documento. Asimismo, no se tiene la intención de limitar los detalles de construcción o diseño mostrados en este documento, aparte de lo descrito en las reivindicaciones de más adelante. Por lo tanto es evidente que las modalidades ilustrativas particulares divulgadas anteriormente se pueden alterar, combinar, o modificar y todas tales variaciones se consideran dentro del alcance y espíritu de la presente invención. La invención divulgada ilustrativamente en este documento se puede ejecutar adecuadamente con la ausencia de cualquier elemento que no se haya divulgado específicamente en este documento y/o cualquier elemento opcional divulgado en este documento. Aunque las composiciones y métodos se describen en términos de "que comprende", "que contiene", o "que incluye" varios componentes o pasos, las composiciones y métodos también pueden "consistir esencialmente de" o "consistir de" los varios componentes o pasos. Todos los números y rangos divulgados anteriormente pueden variar por alguna cantidad. Cada vez que se divulga un rango numérico con un límite inferior y un límite superior, cualquier número y cualquier rango incluido que caen dentro del rango se divulga específicamente. En particular, cada rango de valores (de la forma, "desde unos a hasta unos b", o, equivalentemente, "desde aproximadamente a hasta b", o equivalentemente, "desde aproximadamente a-b") divulgado en este documento se debe entender que describe cada número y rango abarcados dentro del rango de valores más amplio. También, los términos en las reivindicaciones tienen su significado llano y ordinario a menos que se defina explícita y claramente por el propietario de la patente. Además, el artículo indefinido "un", como se utiliza en las reivindicaciones, se define en este documento como uno o más de uno del elemento que presenta. Si existe cualquier conflicto en el uso de una palabra o término en esta especificación y una o más patentes u otros documentos que se pudieran incorporar en este documento para su referencia, las definiciones que son consistentes con esta especificación se deberían adoptar.

Claims

NOVEDAD DE LA 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 desplazamiento de tubo ascendente, comprende: un mandril acoplado a una cadena de trabajo; un bote de contención de sellos acomodado alrededor de por lo menos una porción del mandril; y un ensamble de sello movible entre una configuración no desplegada, donde el ensamble de sello está acomodado dentro del bote de contención de sellos, y una configuración desplegada, donde el ensamble de sello se acomoda afuera del bote de contención de sellos, el ensamble de sello incluye una tubería coaxial acomodada de manera movible alrededor del mandril y uno o más elementos de sellado dispuestos en un extremo distal de la tubería coaxial.

2. El sistema de desplazamiento de tubo ascendente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el ensamble de sello es un elemento monolítico, la tubería coaxial y dichos uno o más elementos de sellado están formados integralmente entre sí.

3. El sistema de desplazamiento de tubo ascendente de acuerdo con la reivindicación 1, además comprende un cilindro de pistón definido entre la tubería coaxial y el mandril, el cilindro de pistón está en comunicación de fluido con un interior de la cadena de trabajo mediante uno o más orificios definidos en el mandril.

4. El sistema de desplazamiento de tubo ascendente de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque dichos uno o más elementos de sellado están acomodados de manera movible alrededor de una superficie radial exterior del mandril.

5. El sistema de desplazamiento de tubo ascendente de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque, cuando en la configuración desplegada, dichos uno o más elementos de sellado se fijan de manera hermética en una superficie radial interior del tubo ascendente.

6. El sistema de desplazamiento de tubo ascendente de acuerdo con la reivindicación 1, además comprende un adaptador inferior espaciado axialmente desde el bote de contención de sellos y acoplado a la cadena de trabajo.

7. El sistema de desplazamiento de tubo ascendente de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el adaptador inferior está espaciado axialmente desde el bote de contención de sellos por una distancia configurada para proporcionar al ensamble de sello espacio axial utilizado para suponer fluctuaciones axiales en el tubo ascendiente con respecto a la cadena de trabajo.

8. Un método para desplazar un volumen de un tubo ascendente, comprende: acoplar un sistema de desplazamiento de tubo ascendente a una cadena de trabajo, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente incluye un mandril y un bote de contención de sellos acomodado alrededor de por lo menos una porción del mandril, el bote de contención de sellos tiene un ensamble de sello acomodado en el mismo que incluye una tubería coaxial acomodada de manera movible alrededor del mandril y uno o más elemento de sellado; introducir el sistema de desplazamiento de tubo ascendente en el tubo ascendente desde una superficie, el tubo ascendente está por lo menos parcialmente lleno con un fluido de perforación; presurizar la cadena de trabajo y de ese modo desplegar el ensamble de sello desde el bote de contención de sellos, por medio del cual dicho uno o más elementos de sellado se fijan de manera hermética a una superficie radial interior del tubo ascendente; hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta a la superficie; y desplazar el fluido de perforación encima de uno o más elementos de sellado desde el tubo ascendente conforme el sistema de desplazamiento de tubo ascendente se hace avanzar de vuelta a la superficie.

9. El método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque presurizar la cadena de trabajo para desplegar el ensamble de sello desde el bote de contención de sellos además comprende: introducir un dispositivo de bombeo en la cadena de trabajo; sellar la cadena de trabajo con el dispositivo de bombeo; incrementar una presión de fluido dentro de la cadena de trabajo; comunicar la presión de fluido en un cilindro de pistón definido entre la tubería coaxial y el mandril mediante uno o más orificios definidos en el mandril, con lo cual se genera una diferencial de presión a través de la tubería coaxial; y forzar la tubería coaxial y dichos uno o más elementos de sello hacia afuera de un extremo distal del bote de contención de sellos y hacia una configuración desplegada.

10. El método de acuerdo con la reivindicación 9, además comprende fijar de manera hermética la superficie radial interior del tubo ascendente con uno o más elementos de sellado de tal manera que el fluido de perforación presente dentro del tubo ascendente encima de uno o más elementos de sellado está separado de los fluidos presentes dentro del tubo ascendente debajo de uno o más elementos de sellado.

11. El método de acuerdo con la reivindicación 8, además comprende bombear un fluido de desplazamiento en el tubo ascendente debajo del sistema de desplazamiento de tubo ascendente.

12. El método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta a la superficie además comprende jalar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente hacia la superficie conforme adherido a la cadena de trabajo extendida desde la superficie.

13. El método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque hacer avanzar el sistema de desplazamiento de vuelta a la superficie además comprende incrementar la presión de fluido del fluido de desplazamiento debajo de dichos uno o más elementos de sellado, con lo que se bombea el sistema de desplazamiento de tubo ascendente hacia afuera del tubo ascendente desde abajo.

14. El método de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque hacer avanzar el sistema de desplazamiento de vuelta a la superficie además comprende: incrementar la presión de fluido del fluido de desplazamiento debajo de dichos uno o más elementos de sellado, con lo que se bombea el sistema de desplazamiento de tubo ascendente hacia afuera del tubo ascendente desde abajo; y jalar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente hacia la superficie a un índice menor que una velocidad del fluido de desplazamiento dentro del tubo ascendente, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente está adherido a la cadena de trabajo conforme se extiende desde la superficie.

15. El método de acuerdo con la reivindicación 8, además comprende desconectar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de la cadena de trabajo en la superficie.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el sistema de desplazamiento de tubo ascendente además comprende una adaptador inferior espaciado axialmente una distancia desde el bote de contención de sellos y acoplado a la cadena de trabajo, y en donde hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta a la superficie además comprende: permitir que el ensamble de sello fluctúe axialmente sobre la distancia conforme el sistema de desplazamiento de tubo ascendente asciende el tubo ascendente.

17. Un método para desplazar fluido de perforación desde un tubo ascendente que se extiende desde un piso de perforación de un centro mar adentro, comprende: introducir un sistema de desplazamiento de tubo ascendente en el tubo ascendente en el piso de perforación, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente incluye un mandril y un bote de contención de sellos acomodado alrededor de por lo menos una porción del mandril, el bote de contención de sellos tiene un ensamble de sello acomodado en el mismo que incluye una tubería coaxial y uno o más elementos de sellado acomodados de manera movible alrededor del mandril; hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente a una instalación del cabezal de pozo; desplegar el ensamble de sello desde el bote de contención de sellos; sellar una superficie radial interior del tubo ascendente con dichos uno o más elemento de sellado con lo cual se separa el fluido de perforación presente dentro del tubo ascendente encima del dichos uno o más elementos de sellado de los fluidos presentes dentro del tubo ascendente debajo de uno o más elementos de sellado; hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta al piso de perforación; y desplazar el fluido de perforación desde el tubo ascendente conforme el sistema de desplazamiento de tubo ascendente se hace avanzar de vuelta al piso de perforación.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 17, además comprende bombear un fluido de desplazamiento dentro del tubo ascendente debajo del sistema de desplazamiento de tubo ascendente con una o más lineas hidráulicas.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta al piso de perforación además comprende jalar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente hacia el piso de perforación a un índice menor que una velocidad del fluido de desplazamiento dentro del tubo ascendente, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente está adherido a la cadena de perforación conforme se extiende desde el suelo de perforación.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta al piso de perforación además comprende incrementar la presión de fluido del fluido de desplazamiento debajo de dichos uno o más elementos de sellado, con lo cual se bombea el sistema de desplazamiento de tubo ascendente hacia afuera del tubo ascendente desde abajo.

21. El método de acuerdo con la reivindicación 18, caracterizado porque hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta al piso de desplazamiento además comprende: incrementar la presión de fluido del fluido de desplazamiento debajo de dichos uno o más elementos de sellado, con lo cual se bombea el sistema de desplazamiento hacia afuera del tubo ascendente desde abajo; y jalar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente hacia el piso de perforación a un índice menor que una velocidad del fluido de desplazamiento dentro del tubo ascendente, el sistema de desplazamiento de tubo ascendente está adherido a la cadena de trabajo conforme se extiende desde el piso de perforación.

22. El método de acuerdo con la reivindicación 21, además comprende desconectar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de la cadena de trabajo en el piso de perforación.

23. El método de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque el sistema de desplazamiento de tubo ascendente además comprende un adaptador inferior espaciado axialmente una distancia desde el bote de contención de sellos, y en donde hacer avanzar el sistema de desplazamiento de tubo ascendente de vuelta a la superficie además comprende: permitir que el sistema de desplazamiento fluctúe axialmente sobre la distancia conforme el sistema de desplazamiento de tubo de ascenso asciende el tubo de ascenso.

24. El método de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque desplegar el ensamble de sello desde el bote de contención de sellos además comprende: incrementar una presión de fluido dentro del sistema de desplazamiento de tubo ascendente; comunicar la presión de fluido por un cilindro de pistón definido entre la tubería coaxial y el mandril mediante uno o más orificios definidos en el mandril, con lo cual se genera una presión diferencial a través de la tubería coaxial; y forzar la tubería coaxial y dichos uno o más elementos hacia afuera de un extremo distal del bote de contención de sellos y hacia una configuración desplegada.

25. El método de acuerdo con una reivindicación 17, caracterizado porque desplegar el ensamble de sello desde el bote de contención de sellos además comprende hacer avanzar el ensamble de sello en una dirección de bajada hacia afuera del bote de contención de sellos.

26. El método de acuerdo con la reivindicación 17, caracterizado porque desplegar el ensamble de sello desde el bote de contención de sellos además comprende hacer avanzar el bote de contención de sellos en una dirección de subida con respecto al ensamble de sello.