MX2015002723A - Sistema de perforacion gitaroria direccional. - Google Patents

Abstract

Un sistema de perforación giratoria direccional que incluye un alojamiento, un eje de accionamiento que pasa a través del alojamiento, un mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento dispuesto para acoplar selectivamente al eje de accionamiento y al alojamiento, y un mecanismo anti-rotación dispuesto para acoplarse a una pared del pozo. El mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento incluye una primera configuración en la cual la rotación del eje de accionamiento es independiente del alojamiento, y una segunda configuración en la cual la rotación del eje de accionamiento ocasiona la rotación del alojamiento. El mecanismo anti-rotación incluye una primera configuración en la cual el mecanismo anti-rotación se extiende radialmente con respecto al eje de accionamiento, y una segunda configuración en la cual el mecanismo anti- rotación se retrae del acoplamiento con la pared del pozo. Un mecanismo de temporización puede ser utilizado para cambiar el mecanismo anti-rotación desde la primera configuración hasta la segunda configuración antes de que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento cambie desde la primera configuración hasta la segunda configuración.

Description

SISTEMA DE PERFORACION GIRATORIA DIRECCIONAL CAMPO TÉCNICO DE LA INVENCIÓN Esta descripción se refiere en general a sistemas de perforación y particularmente, a sistemas de perforación giratoria direccional para operaciones de exploración y producción de petróleo y gas.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Los sistemas de perforación giratorios direccionales permiten que una cadena de perforación pueda girar continuamente mientras dirigen la cadena de perforación hacia un lugar de destino deseado en una formación subterránea. Los sistemas de perforación giratoria direccional típicamente incluyen alojamientos estacionarios que acoplan a una pared de un pozo para impedir la rotación relativa entre los mismos que permiten que el alojamiento estacionario para ser utilizado como una referencia para dirigir la herramienta de perforación en una dirección deseada. Sin embargo, los problemas surgen con tales configuraciones de sistemas de perforación cuando la herramienta de perforación se atasca ya que el alojamiento estacionario puede impedir la capacidad de desalojar la herramienta de perforación atascada.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Una comprensión más completa de esta descripción y ventajas de la misma puede ser adquirida por referencia a la siguiente descripción tomada en conjunción con las figuras adjuntas, en donde: La Figura 1 es una vista en sección transversal parcial que ilustra una modalidad de una plataforma petrolífera de perforación parra la perforación de un pozo con el sistema de perforación de acuerdo con los principios de la presente divulgación.

La Figura 2a es una vista en perspectiva transparente que ilustra una modalidad de sistema de perforación giratoria direccional.

La Figura 2b es una vista en perspectiva en sección transversal que ilustra una modalidad del sistema de perforación giratoria direccional de la Figura 2a.

La Figura 3a es una vista en perspectiva transparente que ilustra una modalidad de sistema de perforación giratoria direccional.

La Figura 3b es una vista en sección transversal que ilustra una modalidad del sistema de perforación giratoria direccional de la Figura 3a.

La Figura 4 es una vista en perspectiva transparente que ilustra una modalidad de un mecanismo anti-rotación.

La Figura 5 es una vista en perspectiva transparente que ilustra una modalidad de un mecanismo anti-rotación sobre un sistema de perforación giratoria direccional.

La Figura 6 es una vista esquemática que ilustra una modalidad de un sistema de perforación giratoria direccional.

La Figura 7 es un diagrama de flujo que ilustra una modalidad de un método para la perforación giratoria direccional.

Mientras que esta descripción es susceptible de diversas modificaciones y formas alternativas, modalidades ejemplares especificas de la misma se han mostrado a modo de ejemplo en las Figuras y se describen aqui en detalle. Se debe entender, sin embargo, que la descripción de las modalidades especificas en el presente documento no se pretende limitar la divulgación a las formas particulares descritas, sino por el contrario, la intención es cubrir todas las modificaciones, equivalentes y alternativas que caigan dentro del espíritu y alcance de la descripción como se define por las reivindicaciones.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Esta descripción se refiere en general a los sistemas de perforación y más particularmente a los sistemas de perforación giratoria direccional para operaciones de exploración y producción de petróleo y gas.

Los sistemas de perforación giratoria direccional de la invención se proporcionan en este documento que, entre otras funciones, se pueden utilizar para proporcionar operaciones de perforación giratoria direccional en las que un alojamiento se acopla a la pared de un pozo y un eje de accionamiento se hace girar con respecto al alojamiento durante las operaciones de perforación giratoria direccional. Cuando los sistemas de perforación giratoria direccional de la invención se deben mover, el alojamiento se desacopla de la pared del pozo y se bloquea en el eje de accionamiento, permitiendo de esta manera que el alojamiento pueda girar con el eje de accionamiento. En algunas modalidades, si una herramienta de perforación que está acoplada al sistema de perforación giratoria direccional de la presente descripción se atasca en la formación durante las operaciones de perforación giratoria direccional, el alojamiento puede girar con relación a la formación con el fin de ayudar a desatascar a la herramienta de perforación de la formación.

Para facilitar una mejor comprensión de esta descripción, se proporcionan los siguientes ejemplos de ciertas modalidades. De ninguna manera se deben entender los siguientes ejemplos para limitar o definir el alcance de la descripción.

Para facilitar la referencia, los términos "superior", "inferior", "hacia arriba" y "hacia abajo" se utilizan aquí para referirse a la relación espacial de ciertos componentes. Los términos "superior" y "hacia arriba" se refieren a los componentes hacia la superficie (distales a la broca de perforación o proximales a la superficie), mientras que los términos "inferior" y "hacia abajo" se refieren a los componentes hacia la broca de perforación (proximales a la broca de perforación o distales a la superficie), independientemente de la orientación actual o de la desviación del pozo o pozos que están perforando.

La Figura 1 ilustra una cadena de perforación, indicada generalmente por la letra de referencia S, que se extiende desde una plataforma de perforación giratoria convencional R y en el proceso de la perforación de un pozo W en una formación de tierra F. La porción de extremo inferior de la cadena de perforación S incluye un collar de perforación C, un motor accionado por fluido de perforación subsuperficial M, y una herramienta de perforación o broca de perforación B al final de la cadena de perforación S. La broca de perforación B puede estar en la forma de una broca de rodillo cónico o una broca de cortador fijo o cualquier otro tipo de broca conocida en la téenica. Un sistema de suministro de fluido de perforación D circula un fluido de perforación, tal como un lodo de perforación, a través de la cadena de perforación S para ayudar en la operación de perforación. El fluido fluye entonces de nuevo a la plataforma R, tal como por medio, por ejemplo, del anillo formado entre el agujero del pozo W y la cadena de perforación S. En ciertas configuraciones, el pozo W se perfora mediante la rotación de la cadena de perforación S, y por lo tanto la broca de perforación B, a partir de la plataforma R de una manera convencional. En otras configuraciones, la broca de perforación B se puede hacer girar con potencia de rotación suministrada por el motor subsuperficial M en virtud del fluido circulante. Dado que todos los componentes anteriores son convencionales, no se describirán a detalle. Los expertos en la téenica apreciarán que estos componentes se recitan como ilustrativos para los propósitos contextúales y no pretenden limitar la invención que se describe a continuación.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 1, 2a, y 2b, se ilustra una modalidad de un sistema de perforación giratoria direccional 200. En la modalidad ilustrada en la Figura 1, el sistema de perforación giratoria direccional 200 se coloca en la cadena de perforación S entre el motor subsuperficial M y la broca de perforación B. Sin embargo, un experto en la técnica reconocerá que el posicionamiento del sistema de perforación giratoria direccional 200 en la cadena de perforación S y en relación con otros componentes en la cadena de perforación S puede ser modificado siempre dentro del alcance de la presente descripción.

El sistema de perforación giratoria direccional 200 incluye un alojamiento 202 que, durante el funcionamiento del sistema de perforación giratoria direccional 200, se coloca en el pozo W. El alojamiento 202 define un agujero de alojamiento 202a que se extiende a través del alojamiento 202 a lo largo de su eje longitudinal. Un elemento de bloqueo de alojamiento 204 se extiende desde el alojamiento 202 en el agujero del alojamiento 202a. En una modalidad, el elemento de bloqueo del alojamiento 204 puede estar integrado con el alojamiento 202. En otra modalidad, el elemento de bloqueo del alojamiento 204 puede estar fijado al alojamiento 202 usando métodos conocidos en la téenica. Por ejemplo, como se ilustra en la Figura 2a, el elemento de bloqueo del alojamiento 204 puede incluir una pluralidad de ranuras circunferencialmente separadas que acoplan el alojamiento 202 para resistir el movimiento relativo entre el elemento de bloqueo del alojamiento 204 y el alojamiento 202. El elemento de bloqueo del alojamiento 204 también incluye una estructura de acoplamiento 204a. En ciertas modalidades preferidas, la estructura de acoplamiento 204a es una pluralidad de dientes que se forman en un extremo del elemento de bloqueo del alojamiento 204. Los dientes 204a están dispuestos preferentemente en una orientación circunferencialmente separados entre si de manera que una pluralidad de canales se definen entre los respectivos pares de dientes 204a.

Un eje de accionamiento 206 se extiende axialmente a través agujero del alojamiento 202a. El eje de accionamiento 206 se caracteriza por un agujero del eje de accionamiento 206a que se extiende axialmente a través del eje de accionamiento 206. Un elemento de bloqueo de eje móvil axialmente 208 está montado en el eje de accionamiento 206 adyacente al elemento de bloqueo del alojamiento 204. En ciertas modalidades preferidas, un elemento de bloqueo de eje 208 es una camisa dispuesta alrededor del eje de accionamiento 206. En ciertas modalidades, el elemento de bloqueo de eje 208 se monta en el eje de accionamiento 206 y está dispuesto para moverse axialmente con relación al eje de accionamiento 206 a lo largo del eje longitudinal del eje de accionamiento 206, pero limitado de un movimiento de rotación relativo al eje de accionamiento 206 (por ejemplo, el elemento de bloqueo del eje 208 puede ser ranurado al eje de accionamiento 206). En cualquier caso, el elemento de bloqueo del eje 208 incluye una estructura de acoplamiento 208a configurada para acoplarse de forma liberable la estructura de acoplamiento 204a del elemento de bloqueo del alojamiento 204. En ciertas modalidades preferidas, la estructura de acoplamiento 208a es una pluralidad de dientes que se forman en un extremo del elemento de bloqueo del eje 208. Los dientes 208a están dispuestos preferentemente en una orientación circunferencialmente separados entre si de manera que una pluralidad de canales se definen entre pares respectivos de los dientes 208a. El elemento de bloqueo del eje 208 también se caracteriza por una superficie de presión 208b definida sobre el mismo. Un canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210 se proporciona para interactuar con el elemento de bloqueo del eje 208 y, en particular, para proporcionar una comunicación fluida a la superficie de presión 208b del elemento de bloqueo del eje 208. En una modalidad preferida, el canal de accionamiento 210 se forma en el eje de accionamiento 206.

Como se describe más detalle a continuación, el elemento de bloqueo del alojamiento 204 en el alojamiento 202 y el elemento de bloqueo del eje 208 en el eje de accionamiento 206 están dispuestos para acoplarse entre si proporcionando de esta manera un mecanismo para bloquear el eje y el alojamiento juntos. Mientras que cada elemento del alojamiento 204 y el elemento de bloqueo del eje 208 se ilustran y describen como elementos sustancialmente cilindricos que se colocan adyacentes entre si alrededor de la circunferencia del eje de accionamiento 206 con los dientes separados circunferencialmente que se acoplan para proporcionar el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento, una persona experta en la téenica reconocerá que la función del mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento puede ser proporcionada por una variedad de elementos de bloqueo de alojamientos, elementos de bloqueo de ejes y/u otros componentes que incluyen estructuras y características diferentes de las que se ilustran pero que caerían dentro del alcance de la presente descripción.

Un mecanismo anti-rotación 212 está incluido en el sistema de perforación giratoria direccional 200 e incluye un actuador anti-rotación 214 y un dispositivo de acoplamiento de formación 216 que están acoplados de forma móvil al alojamiento 202. El actuador anti-rotación 214 incluye un elemento de rampa 214b, y un actuador de dispositivo de acoplamiento de formación 214c que está acoplado de forma móvil al elemento de rampa 214b y situado en una abertura o canal 202b definido en el alojamiento 202 y que permite que el actuador de dispositivo de acoplamiento de formación 214c se pueda extender a través del alojamiento 202 para acoplar el dispositivo de acoplamiento de formación 216. Un acoplamiento 214a, preferentemente en la forma de un cojinete, está dispuesto entre el actuador anti-rotación 214 y el elemento de bloqueo del eje 208 para permitir la rotación relativa. Un elemento de desviación 218 está situado adyacente al mecanismo anti-rotación 212 y el eje de accionamiento 206 y proporciona una fuerza de desviación que desvia el dispositivo anti-rotación 212 y el elemento de bloqueo del eje 208 en una dirección 220.

Haciendo referencia ahora a las Figuras 1, 3a, y 3b, se ilustra una modalidad de un sistema de perforación giratoria direccional 300 que incluye algunas características similares al sistema de perforación giratoria direccional 200 discutido anteriormente con referencia a las Figuras 2a y 2b. Por lo tanto, ya que algunas de las características del sistema de perforación giratoria direccional 300 ya se han descrito anteriormente con referencia a las Figuras 2a y 2b, entonces podrían no ser descritas e ilustradas con respecto al sistema de perforación giratoria direccional 300 para mayor claridad de la discusión.

El sistema de perforación giratoria direccional 300 incluye el alojamiento 202 que, durante el funcionamiento del sistema de perforación giratoria direccional 300, se coloca en el pozo W. El alojamiento 202 también puede definir el diámetro interior del alojamiento 202a que se extiende a través del alojamiento 202 a lo largo de su eje longitudinal.

El elemento de bloqueo del alojamiento 204 se extiende desde el alojamiento 202 en el agujero del alojamiento 202a, e incluye un elemento de bloqueo del alojamiento 204a en forma de una pluralidad de dientes que se encuentran en un extremo del elemento de bloqueo del alojamiento 204 en una orientación circunferencialmente separada entre si, formando de ese modo una pluralidad de canales de dientes definidos entre los respectivos pares de dientes 204a. El eje de accionamiento 206 se extiende axialmente a través del agujero 202a del alojamiento 202. El eje de accionamiento 206 puede incluir un agujero de eje de accionamiento 206a definido en el mismo (no ilustrado en las Figuras 3a y 3b) que se extiende a través del eje de accionamiento 206 a lo largo de su eje longitudinal. El elemento de bloqueo del eje 208 está montado en el eje de accionamiento 206 adyacente al elemento de bloqueo del alojamiento 204 y está dispuesto para moverse axialmente a lo largo del eje de transmisión 206, mientras se limita su movimiento de rotación. El elemento de bloqueo del eje 208 incluye una estructura de acoplamiento 208a dispuesta para acoplarse de manera liberable a la estructura 204a del elemento de bloqueo del alojamiento 204. En la modalidad ilustrada, la estructura de acoplamiento 208a es una pluralidad de dientes 208a que se encuentran en un extremo del elemento de bloqueo del eje 208 en una orientación circunferencialmente separados entre si, formando con ello una pluralidad de canales de dientes definidos entre los respectivos pares de dientes 208a.

El eje de accionamiento 206 define un canal de accionamiento del elemento de bloqueo del 302 que interactúa con el elemento de bloqueo del eje 208, como se ilustra en la Figura 3b, y, en particular, proporciona una comunicación fluida a la superficie de presión 208b del elemento de bloqueo del eje 208. Un elemento anti-rotación/desviación integrado 304 está acoplado al elemento de bloqueo del eje 208 a través del acoplamiento 214a, que puede ser, por ejemplo, un cojinete que permite la rotación del elemento anti-rotación/desviación 304 con relación al elemento de bloqueo del eje 208 como se describe a continuación. Si bien el elemento anti-rotación/desviación integrado 304 se ilustra y se describe como un elemento sustancialmente cilindrico que se coloca alrededor de la circunferencia del eje de accionamiento 206, un experto en la téenica reconocerá que la función del elemento anti-rotación/desviación integrado 304 puede ser proporcionada por una variedad de elementos anti-rotación/desviación integrados 304 que incluyen estructuras y características diferentes de las que se ilustran, pero que caerían dentro del alcance de la presente descripción.

En la modalidad ilustrada, el elemento anti rotación/desviación integrado 304 incluye uno o más elementos de resorte único 304a, 304b que se caracterizan por una pluralidad de nervaduras circunferenciales de resorte formados integralmente como parte del elemento anti rotación/desviación 304. El elemento anti-rotación/ desviación 304 también incluye una base 304c que tiene una abertura o asiento 304d formados en el mismo para la recepción de un actuador de dispositivo de acoplamiento de formación 306 similar al actuador de dispositivo de acoplamiento de formación 214c descrito anteriormente. En ciertas modalidades, el actuador de dispositivo de acoplamiento de formación 306 puede ser una leva. En una modalidad, las costillas circunferenciales de resorte pueden ser maquinadas en el miembro anti-rotación/desviación integrado 304, utilizando métodos conocidos en la téenica, incluyendo un número y espaciamiento que proporcionará una fuerza de desviación predeterminada que desvia al elemento de bloqueo del eje 208 en una dirección 308. La base del mecanismo anti-rotación 304c está integrada con los elementos de resorte 304a, 304b. Un canal de salida limpia 306a se puede proporcionar para enjuagar el área alrededor de la base 304C. Tras la introducción de un fluido presurizado en el canal 302, se aplica presión a la superficie de presión 208b, empujando por ello el elemento de bloqueo del eje 208 en una dirección opuesta a la 308. Al hacerlo, el elemento de bloqueo del eje 208 empuja al elemento anti-rotación/ desviación 304 axialmente en una dirección opuesta a la 308. A su vez, dicho movimiento axial acciona el actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 306, lo que ocasiona que uno o más elementos anti-rotación 216 se muevan radialmente hacia fuera, hacia acoplamiento con la pared del pozo. Los resortes 304a, 304b puede ser utilizado para controlar la extensión de la base 304c de los elementos antirotación 216.

Haciendo referencia ahora a la Figura 4, se ilustra una modalidad de un mecanismo anti-rotación 400. El mecanismo anti-rotación 400 puede estar provisto, por ejemplo, en el sistema de perforación giratoria direccional 200 en lugar del mecanismo anti-rotación 212, discutido anteriormente con referencia a las Figuras 2a y 2b, o en el sistema de perforación giratoria direccional 300 en lugar de la base del mecanismo anti-rotación 304C y de los elementos anti-rotación 216, discutidos anteriormente con referencia a las Figuras 3a y 3b. El mecanismo anti-rotación 400 incluye un mecanismo de elemento de desviación 402 que define uno o más asientos del elemento de desviación 402a colocados para aceptar al elemento de desviación, tales como, por ejemplo, un resorte o un pistón móvil. El mecanismo anti-rotación 400 también incluye una base del elemento de accionamiento 404 que tiene un canal de accionamiento 404a que puede estar en comunicación fluida con el canal de accionamiento de elemento de bloqueo del eje 210 en el sistema de perforación giratoria direccional 200 o el canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 302 en el sistema de perforación eje giratorio direccional 300. En cualquier caso, la base del elemento de accionamiento 404 también incluye uno o más agujeres del elemento de accionamiento 404b en comunicación fluida con el canal de accionamiento 404a. Cada orificio 404b incluye un pistón de accionamiento 406 dispuesto de manera deslizante en el mismo. El accionamiento del pistón 406 se acopla a un acoplamiento 408 en el extremo distal del pistón de accionamiento 406.

El mecanismo anti-rotación 400 también incluye un elemento de acoplamiento de formación 410 tiene una primera sección 412 que se enlaza de forma móvil al mecanismo del elemento de desviación 402 a través de un acoplamiento giratorio 412a, y una segunda sección 414 que se enlaza de forma móvil al acoplamiento 408 a través de un acoplamiento giratorio 414a. Una tercera sección 416 del elemento de acoplamiento de formación 410 está acoplada de forma móvil a cada una de la primera sección 412 y la segunda sección 414 a través de acoplamientos giratorios 416a y 416b, respectivamente. Una pluralidad de ruedas de acoplamiento 418 y 420 están acopladas de forma móvil al elemento de acoplamiento 410 a través de la formación, por ejemplo, los acoplamientos giratorios 416a y 416b. Las ruedas 418 y 420 son preferentemente de un tamaño y forma, y, de otro modo están dispuestas sobre un eje perpendicular a un eje del pozo, con el fin de impedir el movimiento de rotación del alojamiento 202 cuando las ruedas 418, 420 se acoplan a la pared del pozo W.

Con referencia ahora a la Figura 5, una modalidad de un mecanismo anti-rotación 500 se ilustra que se puede proporcionar, por ejemplo, en el sistema de perforación giratoria direccional 200 en lugar del mecanismo anti-rotación 212, discutido anteriormente con referencia a las Figuras 2a y 2b, o en el sistema de perforación giratoria direccional 300 en lugar de la base del mecanismo antirotación 304C y los elementos anti-rotación 216, discutidos anteriormente con referencia a las Figuras 3a y 3b. El mecanismo anti-rotación 500 puede estar acoplado al alojamiento 202 en cualquiera de los sistemas de perforación giratorios direccionales 200 ó 300. El mecanismo antirotación 500 incluye un montaje de alojamiento 502 que está fijado al alojamiento 202 y define un agujero de pistón 502a dentro del montaje del alojamiento 502. El agujero de pistón 502a puede estar en comunicación fluida con el canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210 en el sistema de perforación giratoria direccional 200 o en el canal de accionamiento .del elemento de bloqueo del eje 302 en el sistema de perforación giratoria direccional 300. Un pistón 504 está dispuesto de forma deslizante dentro del agujero del pistón 502a. El pistón 504 está dispuesto para empujarse en contra de un elemento de desviación 506. El elemento de desviación 506 está dispuesto para acoplarse a un acoplamiento giratorio 506a. Un elemento de acoplamiento de formación 508 incluye una primera sección 508a que está acoplado de forma móvil al acoplamiento giratorio 506a, y una segunda sección 508b que está acoplada de forma móvil al alojamiento 202 por un acoplamiento giratorio 508c. La primera y segunda secciones 508a y 508b del elemento de acoplamiento de formación 508 se acoplan de forma móvil entre si por medio de un acoplamiento giratorio 508d. El elemento de acoplamiento de formación 508 incluye también una o más ruedas de acoplamiento 510 que se acoplan de forma móvil al elemento de acoplamiento de formación 508 preferentemente a través de un acoplamiento giratorio 508d.

Haciendo referencia ahora a la Figura 6, se ilustra un sistema de perforación giratoria direccional 600 que puede ser, por ejemplo, los sistemas de perforación giratoria direccional 200 y/o 300 y/o puede incluir los mecanismos anti-rotación 212, 304, 400 ó 500, discutidos anteriormente. El sistema de perforación giratoria direccional 600 incluye generalmente un mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento 602 y un mecanismo anti-rotación 604. El lodo de perforación (no mostrado) entra en el sistema de perforación giratoria direccional 600 a través de una tubería vertical o un tubular 605, tal como una cadena de perforación, dispuesta en el pozo W. Se forma un espacio anular 606 entre la tubería vertical 605 y el pozo W. Como un ejemplo no limitativo, en ciertas modalidades, el lodo de perforación puede estar caracterizado por una velocidad de flujo de aproximadamente 350 galones por minuto (gpm), una presión entre aproximadamente 400 y 1,200 libras por pulgada cuadrada (PSI), una densidad del fluido de perforación de aproximadamente 7.5 a 20 PPG, y una temperatura de aproximadamente 200 grados centígrados. El lodo de perforación impulsa una turbina axial 608 que a su vez impulsa un eje de rotación 609. El eje 609 puede estar acoplado a un generador eléctrico 610 para generar energía eléctrica para los componentes de la cadena de perforación. El eje 609 también se puede utilizar para accionar la bomba 614. Un engranaje de reducción puede ser proporcionado por reductor de engranaje 612. La bomba 614 está conectada a un sistema hidráulico y puede ser utilizada para presurizar el fluido hidráulico utilizado para activar el mecanismo anti rotación 604. Una válvula solenoide eléctrica o electroválvula 618 puede también estar provista para permitir el control de la superficie del mecanismo anti-rotación 604, asi como para proporcionar funcionalidad adicional a prueba de fallos. Un limitador de presión máxima 616 podrá igualmente ser proporcionado.

El mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento 602 recibe el lodo de perforación a través de una linea 602a que está acoplada a un lodo sobre un pistón de fluido hidráulico 602b. El pistón 602b usa el lodo de perforación para presurizar fluido hidráulico en el mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento 602, en donde el fluido hidráulico se utiliza en un pistón hidráulico 602e para controlar el accionamiento de los dientes en un elemento de bloqueo del eje 602f (que puede ser el elemento de bloqueo de eje 208) en acoplamiento con dientes en un elemento de alojamiento de bloqueo de eje 602g (que puede ser el elemento de bloqueo del alojamiento 204). Una linea 602c se conecta de forma fluida al pistón 602b al pistón 602e para la entrega del fluido hidráulico presurizado. Una válvula solenoide eléctrica o electroválvula 602d puede estar dispuesta a lo largo de la linea 602c para proporcionar un control de superficie del mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento 602, asi como para funcionar como un mecanismo a prueba de fallos en el evento de una pérdida de control de la superficie. Asimismo, una válvula antirretorno 602i puede estar dispuesta a lo largo de la linea 602c. En ciertas modalidades preferidas, la válvula 602i es una válvula antirretorno controlada por piloto controlada por la electroválvula 602d. Cuando la electroválvula 602D está abierta, el fluido presurizado que pasa a la electroválvula 602d mantendrá la válvula antirretorno 602i en una configuración de flujo bi-direccional, por lo que el flujo de fluido a través de la válvula antirretorno 602i puede fluir hacia y desde el pistón hidráulico 602e. Cuando la electroválvula 602d está cerrada, la válvula antirretorno 6C2i regresa a una configuración de flujo en un solo sentido, por medio de lo cual el fluido hidráulico puede fluir desde el pistón hidráulico 602e de regreso a la linea 602c y el lado del fluido hidráulico del pistón 602b, pero en donde está bloqueado el flujo del fluido hidráulico desde la linea 602c hasta el pistón hidráulico 602e. Por supuesto, los expertos en la téenica apreciarán que, dependiendo de la configuración de control particular deseada, la electroválvula 602d puede estar configurada para estar abierta en un estado no energizado y se cierra cuando se energiza, o viceversa. Por lo tanto, en ciertas modalidades preferidas, la electroválvula 602 puede estar configurada hasta una posición abierta cuando no se aplica energía,·pero en una posición cerrada cuando se energiza, es decir, cuando se aplica el control de superficie. En una configuración de este tipo, sólo se mantiene la presión hidráulica sobre el pistón 602e para mantener los dientes 602g y 602f de acoplarse entre sí; es decir, en una configuración desbloqueada, cuando se energiza la electroválvula 602d. La pérdida de energía (y por lo tanto una electroválvula abierta 602d) junto con la pérdida de presión (por ejemplo, cuando las bombas, que no se muestran, se separan) dará lugar a una caída de presión hidráulica (a través de la configuración de flujo de dos vías de la válvula antirretorno 602i) y por lo tanto, permitir que los dientes 602f y 602g para acoplarse entre sí, es decir, una configuración bloqueada. La pérdida de energía (y por lo tanto una electroválvula abierta 602d), pero con bombas que siguen operando para mantener la presión hidráulica, seguirá manteniendo los dientes 602g y 602f en una configuración abierta. Mientras la válvula antirretorno 602i se describe en ciertas modalidades como que es controlada por una electroválvula, en otras modalidades, la válvula de antirretorno 602i puede ser controlada por otros equipos. Un sensor de posición de bloqueo 604h puede ser proporcionado y acoplado a una línea de comunicación 620 para permitir el monitoreo de la superficie desde la posición del elemento de bloqueo del eje 602f con relación al elemento de bloqueo de alojamiento de 602g.

El mecanismo anti-rotación 604, como se describió anteriormente en el presente documento, se acopla a la pared del pozo W bajo el accionamiento de un fluido presurizado. En algunas modalidades, el mecanismo anti-rotación 604 incluye al menos uno, y preferentemente una pluralidad de pistones hidráulicos 604a, 604b, y 604c que son accionados por el fluido hidráulico presurizado desde la bomba 614. Los expertos en la téenica apreciarán que los anteriores pistones hidráulicos 604a, 604b y 604c pueden ser cualquier tipo de pistones utilizados en el mecanismo anti-rotación 604 para el accionamiento, tales como por ejemplo, el pistón 406 de la Figura 4 o el pistón 502 de la figura 5. Por otra parte, mientras que el mecanismo de accionamiento que utiliza un fluido presurizado se describe en ciertas modalidades como un pistón, que puede ser cualquier mecanismo que puede ser desplazado bajo la presión de un fluido hidráulico. En cualquier caso, un sensor de posición anti-rotación 604d puede estar acoplado a una línea de comunicación 620 para permitir el monitoreo de la superficie de la posición de los dispositivos anti-rotación con respecto al alojamiento (por ejemplo, el alojamiento 202) del sistema de perforación giratoria direccional 600.

Haciendo referencia ahora a la Figura 7, se ilustra una modalidad de un método 700 para la perforación giratoria direccional. El método 700 comienza en el bloque 702, donde se proporciona un sistema de perforación giratoria direccional en una formación. En una modalidad, los sistemas de perforación giratoria direccional 200 ó 300, como se ilustra en las Figuras 2a y 2b, ó 3a y 3b, respectivamente, y/o incluyendo los mecanismos anti-rotación 400 ó 500 ilustrados en las Figuras 4 ó 5, se puede proporcionar en la cadena de perforación S ilustrada en la Figura 1. Como es conocido en la téenica, la broca de perforación B puede ser utilizada para perforar el pozo W en la formación F de manera que el sistema de perforación giratoria direccional se despliega en el pozo W.

En una modalidad, el sistema de perforación giratoria direccional de la presente descripción puede estar configurado para ser desviado en un estado no-giratorio que permite que el sistema de perforación giratoria direccional pueda moverse fácilmente a través del pozo W. A continuación, el sistema de perforación giratoria direccional puede ser entonces accionado cuando se desean operaciones de perforación giratoria direccional, como se describe más a detalle a continuación. Por lo tanto, en el bloque 702 del método 700, el sistema de perforación giratoria direccional está desviado en su estado no-giratorio como la broca de perforación B perfora dentro de la formación F.

En una modalidad, el estado de perforación orientable no-giratorio del sistema de perforación giratoria direccional 200 se efectúa por el elemento 218 que proporciona una fuerza que empuja al eje de elemento 208 del mecanismo anti-rotación 212 de bloqueo en la dirección de empuje 220. Específicamente, cuando el la presión de cualquier fluido hidráulico en el canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210 está por debajo de un umbral particular, la fuerza de empuje proporcionada por el elemento de desviación 218 empuja al elemento de bloqueo del eje 208 en acoplamiento con el elemento de bloqueo del alojamiento 204. en aquellas modalidades donde el elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204 se proporcionan con los dientes, los dientes 208a en el elemento de bloqueo del eje 208 se colocan en los canales de los dientes definidos por los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204, y los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204 entonces se posicionan en los canales de los dientes definidos por los dientes 208a en el elemento de bloqueo del eje 208. Del mismo modo, en una modalidad, el estado de perforación orientable no-giratorio del sistema de perforación giratoria direccional 300 se efectúa por el elemento de resorte 304a que proporciona una fuerza que empuja el elemento de bloqueo del eje 208 en la dirección 308. Específicamente, cuando la presión de cualquier fluido hidráulico en el canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 302 está por debajo de un umbral particular, la fuerza de empuje proporcionada por el elemento de resorte 304a empuja al elemento de bloqueo del eje 208 en acoplamiento con el elemento de bloqueo del alojamiento 204. En aquellas modalidades donde el elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204 se proporcionan con los dientes, los dientes 208a en el elemento de bloqueo del eje 208 entonces se posiciona en los canales de los dientes definidos por los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204, y los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204 entonces se posiciona en los canales de los dientes definidos por los dientes 208a en el eje 208. El elemento 204a y los dientes 208a del elemento de bloqueo del alojamiento 204 y el elemento de bloqueo del eje 208 (bloqueo por ejemplo, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento), respectivamente, se ilustran en una orientación bloqueada L en el sistema de perforación giratoria direccional 300 ilustrado en la Figura 3a, y se ilustran en una orientación desbloqueada U en el sistema de perforación giratoria direccional 200 ilustrado en la Figura 2a.

Además, cuando el sistema de perforación giratoria direccional 200 está en su estado no-giratorio, la fuerza proporcionada por el elemento de desviación 218 también empuja al actuador anti-rotación 214 en la dirección 220, limitando de ese modo que el elemento de rampa 214b y el actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 214c se extiendan del dispositivo de acoplamiento de formación 216 del alojamiento 202. En otras palabras, el dispositivo de acoplamiento 216 incluye la formación de un primer estado en el cual está retraído y un segundo estado en el cual está extendido. Del mismo modo, cuando el sistema de perforación giratoria direccional 300 está en su estado no-giratorio, los elementos anti-rotación 216 pueden tener un primer estado en el cual los elementos anti-rotación 216 están retraídos y un segundo estado en el cual los elementos anti-rotación 216 se extienden desde la base del mecanismo anti-rotación 304c. El estado particular de los elementos anti-rotación 216 es controlado por el fluido hidráulico suministrado por el canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 302 que se traduce en movimiento axial del elemento anti-rotación/desviación 304.

Por lo tanto, en una modalidad en el bloque 702 del método 700, el sistema de perforación giratoria direccional 200 ó 300 puede estar en un estado no-giratorio con el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en un estado bloqueado.

El método 700 prosigue entonces al bloque 704 donde el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento se acciona para desbloquear los componentes acoplados. Específicamente, en una modalidad, se aplica una fuerza al elemento de bloqueo del eje 208 que es suficiente para superar la fuerza de desviación proporcionada por el elemento de desviación 218 o elemento de resorte 304a con el fin de mover el elemento de bloqueo del eje 208 en una dirección que es opuesta a las direcciones 220 ó 308, respectivamente.

Por ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 200 ilustrado en las Figuras 2a y 2b, se permite que el fluido hidráulico presurizado pueda fluir a través del canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210 al eje de elemento 208, donde el fluido presurizado aplica una fuerza de accionamiento para el elemento de bloqueo del eje 208, la fuerza de accionamiento es aplicada en una dirección opuesta a la dirección 220. En ciertas modalidades, el fluido presurizado incide sobre y proporciona una fuerza de accionamiento a la superficie de presión 208b.

La superficie de presión 208b puede ser una brida, hombro o una estructura similar, con un área superficial alargada. Esa fuerza de accionamiento mueve el elemento de bloqueo del eje 208 en una dirección opuesta a la dirección 220, con lo que se comprime el elemento de desviación 218 y ocasiona que el elemento de bloqueo del eje 208 se desacople del elemento de bloqueo del alojamiento 204 (por ejemplo, tal que los dientes 208a del elemento de bloqueo del eje 208 ya no se colocan en los canales de dientes definidos por los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204, y los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204 ya no se colocan en los canales de dientes definidos por los dientes 208a en el elemento de bloqueo del eje 208). Por lo tanto, en el bloque 704, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en el sistema de perforación giratoria direccional 200 es accionado haciendo que cambie de un estado bloqueado a un estado desbloqueado por medio del desacoplamiento del elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204. Como se discute más detalle a continuación, el desacoplamiento del elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204 para poner el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en el estado desbloqueado permite que el eje de accionamiento 206 pueda girar independientemente del alojamiento 202.

En otro ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 300 ilustrado en las Figuras 3a y 3b, se permite que el fluido hidráulico presurizado pueda fluir a través del canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 302 al elemento de bloqueo del eje 208, donde el fluido presurizado aplica una fuerza de accionamiento para el elemento de bloqueo del eje 208, la fuerza de accionamiento es aplicada en una dirección opuesta a la dirección 308. En ciertas modalidades, el fluido presurizado incide sobre y proporciona una fuerza de accionamiento a la superficie de presión 208b. La superficie de presión 208b puede ser una brida, hombro o una estructura similar, con un área superficial alargada. Esa fuerza de accionamiento mueve el elemento de bloqueo del eje 208 en una dirección opuesta a la dirección 308, comprimiendo de este modo el elemento de resorte 304a y haciendo que el elemento de bloqueo del eje 208 pueda desacoplar el elemento de bloqueo del alojamiento 204 (por ejemplo, tal que los dientes 208a del elemento de bloqueo del eje 208 ya no se colocan en los canales de dientes definidos por los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204, y los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204 ya no se colocan en los canales de dientes definidos por los dientes 208a en el elemento de bloqueo del eje 208). Por lo tanto, en el bloque 704, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en el sistema de perforación giratoria direccional 300 es accionado haciendo que cambie de un estado bloqueado a un estado desbloqueado al desacoplar el elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204. Como se discute más detalle a continuación, el desacoplamiento del elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204 para poner el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en el estado desbloqueado permite que el eje de accionamiento 206 pueda girar independientemente del alojamiento 202.

En otro ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 600 ilustrado en la Figura 6, la electroválvula 602d puede ser mantenida en una primera posición de tal manera que un fluido hidráulico que está presionado por el lodo de perforación (a través del pistón hidráulico 602b) mantiene la válvula antirretorno 602i en una configuración de flujo de dos vías y el fluido hidráulico fluye a través de la válvula antirretorno 602i al pistón hidráulico 602e para accionar el elemento de bloqueo del eje 602f haciendo que se desacople al elemento de alojamiento de bloqueo 602g en un estado desbloqueado (por ejemplo, de tal manera que los dientes del elemento de bloqueo del eje 602f ya no se colocan en los canales de dientes definidos por los dientes del elemento de bloqueo del alojamiento 602g, y los dientes en el elemento de bloqueo del alojamiento 602g ya no se colocan en los canales de los dientes definidos por los dientes en el elemento de bloqueo del eje 602f). En ciertas modalidades, la electroválvula puede tener una primera posición abierta cuando no está energizada o en caso de pérdida de potencia y una segunda posición cerrada cuando está energizada. Los expertos en la téenica apreciarán que tras una pérdida de potencia, la electroválvula se cierra, terminando con ello el flujo 1 fluido presurizado utilizado para mantener el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en la primera configuración. Por lo tanto, en el bloque 704, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento del sistema de perforación giratoria direccional 600 se controla desde un estado bloqueado hasta un estado desbloqueado al desacoplar el elemento de bloqueo del eje 602f y el elemento de bloqueo del alojamiento 602g uno del otro. Como se discute más detalle a continuación, al desacoplar el elemento de bloqueo del eje 602f y el elemento de bloqueo del alojamiento 602f, el eje de accionamiento se le permite girar independientemente del alojamiento. En el bloque 704 del método 700, el sensor de posición de bloqueo 604h puede ser utilizado para enviar una comunicación a través de la linea de comunicación 620 a una estación de monitoreo de la superficie que indica el estado bloqueado y/o desbloqueado del mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento.

El método 700 prosigue entonces al bloque 706, donde se acciona el mecanismo anti-rotación. En algunas de las modalidades ilustradas y descritas a continuación, la fuerza hidráulica aplicada al elemento de bloqueo del eje 208 en el bloque 704 que es suficiente para superar la fuerza de empuje proporcionada por el elemento de desviación 218 o el elemento de resorte 304a con el fin de mover el elemento de bloqueo del eje 208 en una dirección que es opuesta a las direcciones 220 ó 308, respectivamente, que también proporciona el accionamiento del mecanismo anti-rotación. Sin embargo, cualquier experto en la téenica reconocerá que cada uno de los mecanismos de bloqueo de eje/alojamiento y el mecanismo anti-rotación puede ser accionado por separado,.mientras que permanezcan dentro del alcance de la presente descripción.

Por ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 200 ilustrado en las Figuras 2a y 2b, la fuerza del fluido hidráulico que se introduce para accionar el eje de elemento 208 (a través del canal 210) en una dirección opuesta a la dirección de bloqueo 220, se transmite desde el elemento de bloqueo del eje 208, a través del cojinete 214a, al actuador anti-rotación 214. Esa fuerza mueve el actuador anti-rotación 214 en una dirección opuesta a la dirección 220, comprimiendo el elemento de desviación 218 y haciendo que el elemento de rampa 214b se mueva con respecto al actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 214c. El movimiento del elemento de rampa 214b con relación al actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 214c hace que el actuador del dispositivo de acoplamiento de formación para mover el elemento de rampa 214b y en una dirección radial con respecto a y lejos del eje de accionamiento 206, a apoyarse contra el dispositivo de acoplamiento de formación 216. Como el actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 214c continúa moviéndose radialmente hacia fuera contra el dispositivo de acoplamiento de formación 216, el dispositivo de acoplamiento de formación 216 se extiende radialmente con respecto al alojamiento 202 hasta que el dispositivo de acoplamiento de formación 216 se acopla con la formación F que define el pozo W. Por lo tanto, en el bloque 706, el mecanismo anti-rotación en el sistema de perforación giratoria direccional 200 se controla desde un estado de rotación hasta un estado anti-rotación al mover el actuador anti-rotación 214 con el fin de hacer que el dispositivo de acoplamiento de formación 216 pueda acoplarse a la pared del pozo W. Como se discute más a detalle a continuación, el acoplamiento del mecanismo antirotación y la pared del pozo W resisten la rotación relativa entre el alojamiento 202 y la formación F.

En otro ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 300 ilustrado en las Figuras 3a y 3b, el fluido hidráulico presurizado, que fluye a través del canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 302 para introducir una fuerza sobre el elemento de bloqueo del eje 208 en una dirección opuesta a la dirección 308, también fluye en el canal de accionamiento de elemento anti-rotación 306a para causar que uno o más elementos anti-rotación 216 se extiendan desde la base del mecanismo anti rotación 304c. En una modalidad, la extensión de uno o más de los elementos anti-rotación 216 puede ocasionar que un dispositivo de acoplamiento de formación (por ejemplo, similar al dispositivo de acoplamiento de formación 216 ilustrado en las Figuras 2a y 2b) pueda extenderse radialmente con respecto al alojamiento 202 y en acoplamiento con la formación F que define el pozo W. En otra modalidad, uno o más de los elementos anti-rotación 216 pueden extenderse ellos mismos radialmente respecto al alojamiento 202 y acoplar a la formación F. Por lo tanto, en el bloque 706, el mecanismo anti-rotación del sistema de perforación giratoria direccional 300 se controla desde un estado de rotación hasta un estado anti-rotación moviendo los elementos anti-rotación 216 con el fin de hacer que los elementos anti- rotación 216 u otro dispositivo de acoplamiento de formación pueda acoplarse a la pared del pozo W. Como se discute más detalle a continuación, el acoplamiento del mecanismo anti rotación y la pared del pozo W resisten la rotación relativa entre el alojamiento 202 y la formación F.

En otro ejemplo, con referencia al mecanismo anti rotación 400 ilustrado en la Figura 4, se permite que el fluido hidráulico presurizado pueda fluir, por ejemplo, desde canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210 o el canal de accionamiento de elemento de bloqueo del eje 302, a través del canal de accionamiento 404a y dentro de agujeros 404b para accionar los pistones de accionamiento 406. El accionamiento de los pistones de accionamiento 406 ocasionará la compresión de los elementos de desviación en el mecanismo de elemento de desviación 402 de tal manera que el elemento de acoplamiento de formación 410 se extiende radialmente en acoplamiento con la pared del pozo W. Por ejemplo, cada una de la primera sección 412 y la segunda sección 414 puede girar sobre su acoplamientos giratorios 412a y 414a, respectivamente, de tal manera que la tercera sección 416 se mueva radialmente alejándose del eje de accionamiento 206, como se ilustra en la Figura 4, haciendo que las ruedas 418 y 420 puedan acoplarse a la pared del pozo W. Por lo tanto, en el bloque 706, el mecanismo anti-rotación 400 es accionado para provocar que el sistema de perforación giratoria direccional pueda cambiar desde una orientación de rotación en una orientación anti-rotación mediante el acoplamiento del elemento de acoplamiento de formación 410 con la formación F. Como se discute más detalle a continuación, el acoplamiento del mecanismo anti-rotación y la pared del pozo W resisten la rotación relativa entre el alojamiento 202 y la formación F.

En otro ejemplo, con referencia al mecanismo antirotación 500 ilustrado en la Figura 5, se permite que el fluido hidráulico presurizado pueda fluir, por ejemplo, desde canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje de 210 o el canal de accionamiento de elemento de bloqueo del eje 302, a través del canal de accionamiento 502a para accionar el pistón 504. El accionamiento del pistón 504 hará que la compresión de elemento 506 de tal manera que el elemento de acoplamiento de la formación 508 se extienda en acoplamiento con la formación F. Por ejemplo, cada una de la primera sección 508a y la segunda sección 508b puede girar alrededor de su acoplamiento giratorio 506a, 508C, y 508d, respectivamente, de tal manera que la rueda de acoplamiento 510 se mueve radialmente alejándose del eje de accionamiento 206, como se ilustra en la Figura 5, haciendo que la rueda 510 pueda acoplarse a la pared del pozo W. Por lo tanto, en el bloque 706, el mecanismo anti-rotación 500 es accionado para provocar que el sistema de perforación giratoria direccional pueda cambiar de una orientación de rotación hasta una orientación anti-rotación mediante el acoplamiento del elemento de acoplamiento de formación 508 con la formación F. Como se discute más detalle a continuación, el acoplamiento del mecanismo anti-rotación y la pared del pozo W resisten la rotación relativa entre el alojamiento 202 y la formación F.

En algunas modalidades, por ejemplo, aquellas ilustradas en las Figuras 4 y 5, el mecanismo anti-rotación 400 ó 500 proporciona ruedas de acoplamiento 418 y 420 ó 510, respectivamente, que acoplan a la formación F para impedir la rotación relativa entre el alojamiento 202 y la formación de F (por ejemplo, alrededor del eje longitudinal de la cadena de perforación S), mientras que todavía permiten que el mecanismo anti-rotación y el alojamiento puedan moverse axialmente (por ejemplo, a lo largo del eje longitudinal de la cadena de perforación S). Además, los elementos de acoplamiento de formación 410 y 508 pueden estar acoplados a elementos elásticos con el fin de permitir un movimiento elástico de los elementos de acoplamiento de formación 410 y 508 cuando las ruedas de acoplamiento 418 y 420 ó 510 se mueven axialmente a lo largo de una pared desigual del pozo W. En ciertas modalidades, un elemento elástico puede ser por ejemplo un resorte que carga los acoplamientos giratorios 412a, 414a, 416a, y 416, ó 506a, 508c, y 508d. En ciertas modalidades, la presión en los cilindros hidráulicos (por ejemplo, 404b, 502a) se puede mantener por encima de la fuerza del resorte de los elementos de resorte con el fin de garantizar que los pistones (por ejemplo, 406, 504) en dichos cilindros no se mueven y causen problemas de sellado.

En otro ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 600 ilustrado en la Figura 6, la electroválvula 618 tiene una configuración abierta y cerrada, que puede ser coordinada con un estado energizado y desenergizado como se desee para los parámetros de control particulares. En una posición cerrada, el fluido hidráulico presurizado desde la bomba 614 fluirá a los pistones hidráulicos 604a, 604b, y 6C4c para accionar el mecanismo anti-rotación desde una orientación de rotación hasta una orientación anti-rotación. En una posición abierta, el fluido hidráulico presurizado fluirá hacia atrás a través de la electroválvula 618 hasta un depósito, tal como un depósito de presión máxima 616. En ciertas modalidades, la electroválvula 618 está en la configuración abierta cuando está desernergizada (o en el caso de pérdida de potencia) mientras que la electroválvula 618 está en la configuración cerrada cuando está energizada. Los expertos en la téenica apreciarán que tras una pérdida de potencia, la electroválvula se abre, finalizando de este modo el flujo de fluido presurizado utilizado para mantener el mecanismo anti-rotación en la primera configuración. En otras palabras, la pérdida de potencia o de control de la superficie dará lugar a la retracción del mecanismo anti-rotación 604 del acoplamiento con la pared del pozo W. Por lo tanto, en el bloque 704, el mecanismo anti-rotación en el sistema de perforación giratoria direccional 600 es accionado para provocar que el sistema de perforación giratoria direccional pueda cambiar desde una orientación de rotación hasta una orientación antirotación mediante el acoplamiento del mecanismo anti-rotación 604 con la formación F. Como se discute más detalle a continuación, el acoplamiento del mecanismo anti-rotación 604 y la pared del pozo W resisten la rotación relativa entre el alojamiento 202 y la formación F. En el bloque 706 del método 700, el sensor de posición anti-rotación 604d puede enviar una comunicación a lo largo de la linea de comunicación 620 a una estación de monitoreo de la superficie para indicar que el mecanismo anti-rotación está en la orientación antirotación. La electroválvula 618 también tiene una posición cerrada en la que el fluido presurizado hidráulico utilizado para mantener el mecanismo anti-rotación en la primera configuración se hace circular a través de la válvula 618, de este modo retirando la presión suministrada a los pistones hidráulicos 604a, 604b y 604c y causando que el mecanismo anti-rotación 604 pueda retirarse del acoplamiento con la formación F. Los expertos en la téenica apreciarán que mediante el mantenimiento de la electroválvula en una posición abierta cuando no está energizada, una pérdida de potencia (que podría acompañar, por ejemplo, una pérdida de control de superficie) resultará en la desconexión automática del mecanismo anti-rotación 604 con la formación F. En otras palabras, el sistema de perforación giratoria direccional 600 está configurado para volver a un estado que ayuda en la remoción de la cadena de perforación, cuando se pierde el control de la superficie.

El método 700 prosigue entonces al bloque 708 donde se realiza una operación de perforación giratoria direccional. Después de los bloques 704 y 706 del método 700, el sistema de perforación giratoria direccional está en una orientación de perforación giratoria direccional, con el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en una posición desbloqueada de manera que el eje de accionamiento 206 puede girar independiente del alojamiento 202, y el mecanismo anti rotación en una configuración anti-rotación, acoplando la formación F para inhibir la rotación del alojamiento 202 en relación con la formación F. Por lo tanto, en el bloque 708, el alojamiento 202 puede permanecer rotacionalmente estacionario con relación a la formación F mientras que el eje de accionamiento 206 gira y los componentes del sistema de perforación giratoria direccional se accionan para dirigir la broca de perforación B en una dirección deseada en el pozo W con relación a la posición conocida (estacionaria) del alojamiento 202. Mientras que unos pocos ejemplos de las operaciones de perforación giratorias direccionales se han descrito anteriormente, un experto en la téenica reconocerá que una variedad de operaciones de perforación giratorias direccionales caerá dentro del alcance de la presente descripción.

En el caso de que el alojamiento 202 se quede atrapado en el pozo, puede ser necesario llevar a cabo operaciones de recuperación, en donde la recuperación pudiera ser inhibida si el alojamiento permaneciera acoplada con la formación F y desbloqueada desde el eje de accionamiento 206. Por lo tanto, el método 700 procede al bloque 710 donde el mecanismo anti rotación está desactivado. En las modalidades ilustradas y descritas a continuación, preferentemente una sola fuerza operable, tal como la fuerza del fluido hidráulico, impulsa tanto el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento a un estado desbloqueado y el mecanismo anti-rotación a un estado de acoplamiento de la formación. Como tal, la remoción de la fuerza será correspondientemente resulta en el desacoplamiento de la formación y el bloqueo del alojamiento en el eje. Sin embargo, los expertos en la téenica reconocerán que cada uno de los mecanismos de bloqueo del eje/alojamiento y el mecanismo anti-rotación pueden funcionar por separado, mientras que permanezcan dentro del alcance de la presente descripción.

Por ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 200 ilustrado en las Figuras 2a y 2b, la fuerza proporcionada en el elemento de bloqueo del eje 208 y transmitida al actuador anti-rotación 214, que está en una dirección opuesta a la dirección 220 y que resulta del fluido hidráulico presurizado que fluye a través del canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210, puede ser removido interrumpiendo el suministro de fluido hidráulico presurizado al canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210. La remoción de dicha fuerza permite que la fuerza de desviación del elemento de desviación 218 pueda mover el actuador anti-rotación 214 en la dirección 220, resultando en un movimiento relativo del elemento de rampa 214b con respecto al actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 214c. El movimiento relativo del elemento de rampa 214b y del actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 214c resulta en un movimiento del actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 214c hacia abajo del elemento de rampa 214b, en una dirección radial con respecto a y hacia el eje de accionamiento 206, y fuera de acoplamiento con el dispositivo de acoplamiento de formación 216. El desacoplamiento del actuador del dispositivo de acoplamiento de formación 214c y el dispositivo de acoplamiento de formación 216 resulta en la retracción del el dispositivo de acoplamiento de formación 216 del acoplamiento con la formación F. Por lo tanto, en el bloque 710, el mecanismo anti-rotación en el sistema de perforación giratoria direccional 200 es accionado de un estado anti rotación a un estado de rotación moviendo el actuador antirotación 214 para hacer que el dispositivo de acoplamiento 216 se desacople de la formación de la pared del pozo W.

En otro ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 300 ilustrado en las Figuras 3a y 3b, la fuerza proporcionada por el fluido presurizado hidráulico en el elemento de bloqueo del eje 208 y dichos uno o más elementos anti-rotación 216 puede ser retirado mediante la interrupción del suministro de fluido hidráulico presurizado desde el canal del elemento de bloqueo del eje 302. Sin la fuerza de accionamiento que resulta del fluido hidráulico presurizado, uno o más de los elementos anti-rotación 216 harán que el dispositivo de acoplamiento de formación (por ejemplo, similar al dispositivo de acoplamiento de formación 216 se ilustra en las Figuras 2a y 2b) pueda retraerse, desacoplándose de ese modo de la formación F. En otra modalidad, dichos uno o más elementos anti-rotación 216 pueden retraerse a sí mismos, preferentemente en una dirección radial con respecto al alojamiento 202, para desacoplarse de la formación F. Por lo tanto, en el bloque 710, el mecanismo anti-rotación del sistema de perforación giratoria direccional 300 se desacopla de la formación de F mediante el accionamiento de los elementos anti-rotación 216 En otro ejemplo, con referencia al mecanismo antirotación 400 ilustrado en la Figura 4, el flujo de fluido hidráulico presurizado al canal de accionamiento 404a desde el canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210 o el canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 302 puede ser interrumpido y la presión liberada a fin de desactivar la pluralidad de pistones de accionamiento 406. La desactivación de la pluralidad de pistones de accionamiento 406 hará que el elemento de acoplamiento de formación 410 pueda retraerse del acoplamiento con la formación F. Cada una de la primera sección 412 y la segunda sección 414 puede girar alrededor de su acoplamiento giratorio 412a y 414a, respectivamente, de tal manera que la tercera sección 416 se mueve radialmente hacia el eje de accionamiento 206 y las ruedas de acoplamiento 418 y 420 desacoplan la pared del pozo W. Por lo tanto, en el bloque 710, el mecanismo anti-rotación 400 es accionado desde una primera posición o un estado en el que se acopla a la pared del pozo W para evitar la rotación del alojamiento 202 hasta una segunda posición o estado en el que el alojamiento 202 es capaz de rotación relativa a la pared del pozo W.

En otro ejemplo, con referencia al mecanismo anti-rotación 500 ilustrado en la Figura 5, el flujo de fluido hidráulico presurizado al canal 502 desde el canal de accionamiento del elemento de bloqueo del eje 210 o el canal de accionamiento de elemento de bloqueo del eje 302 puede ser interrumpido y la presión liberada con el fin de accionar el pistón 504. Específicamente, la liberación de la presión sobre el pistón 504 resultará en la liberación de una fuerza de accionamiento aplicada al elemento de desviación 506, liberando así la fuerza de desviación sobre el elemento de acoplamiento 508 que causa que elemento de acoplamiento 508 pueda acoplarse a la formación F. Por medio de la liberación del elemento de desviación 506 del elemento de acoplamiento de desviación 508, cada una de la primera sección 508a y la segunda sección 508b giran alrededor de sus acoplamientos giratorios 506a, 508c, y 508d, respectivamente, de tal manera que la rueda de acoplamiento 510 se mueve en una dirección radial hacia el eje de accionamiento 206 y fuera de acoplamiento con la pared del pozo W. Por lo tanto, en el bloque 710, el mecanismo anti-rotación 500 es accionado desde una primera posición en la que se acopla la pared del pozo W para inhibir la rotación del alojamiento 202 hasta una segunda posición en la que el alojamiento 202 es capaz de rotación relativa a la pared del pozo de W.

En otro ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 600 ilustrado en la Figura 6, la electroválvula 618 puede estar abierta para evitar que el fluido hidráulico que es presurizado por la bomba 614 fluya a los pistones hidráulicos 604a, 604b, y 604c, permitiendo de este modo que el fluido hidráulico presione a los pistones hidráulicos a purgarse con el fin de desactivar el mecanismo de rotación 604. Por lo tanto, en el bloque 710, el mecanismo anti-rotación 604 en el sistema de perforación giratoria direccional 600 es accionado desde una primera posición o estado en el que se acopla a la pared del pozo W para inhibir la rotación del alojamiento 202 hasta una segunda posición o estado en el que el alojamiento 202 es capaz de rotación relativa a la pared del pozo W. En el bloque 710 del método 700, el sensor de posición anti rotación 604d puede enviar una comunicación a lo largo de la línea de comunicación 620 a una estación de monitoreo de superficie indicando la orientación del mecanismo antirotación 604.

El método 700 pasa después al bloque 712 donde el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento está desactivado. Como se discutió anteriormente, en ciertas modalidades preferidas, la fuerza utilizada para accionar el mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento también se puede utilizar para el accionamiento del mecanismo anti-rotación. Sin embargo, cualquier experto en la téenica reconocerá que cada uno de los mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento y el mecanismo anti-rotación puede ser accionado por separado, mientras que permanezcan dentro del alcance de la presente descripción.

Por ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 200 ilustrado en las Figuras 2a y 2b, por medio de la purga del fluido hidráulico presurizado en el canal 210, la fuerza en el elemento de bloqueo del eje 208 que empuja en la dirección opuesta a la dirección 220 se retira, y el elemento de bloqueo del eje 208 se desvía de nuevo en la dirección 220, causando que el elemento de bloqueo del eje 208 pueda activar el elemento de bloqueo del alojamiento 204 (por ejemplo, de tal manera que los dientes 208a en el elemento de bloqueo del eje 208 están intercalados con los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204. Por lo tanto, en el bloque 712, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en el sistema de perforación giratoria direccional 200 se acciona desde una posición desbloqueada hasta una posición de bloqueo mediante el acoplamiento del eje de elemento 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204. Como se discute más detalle a continuación, el acoplamiento del elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204 permite la rotación del alojamiento 202 con la rotación correspondiente del eje de accionamiento 206.

En otro ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 300 ilustrado en las Figuras 3a y 3b, por medio de la purga del canal del fluido hidráulico presurizado 302, la fuerza en el elemento de bloqueo del eje 208 que se empuja en la dirección opuesta a la dirección 308 es retirada, y el elemento de bloqueo del eje 208 está una vez más desviado en la dirección 308, causando que elemento de bloqueo del eje 208 pueda activar el elemento de bloqueo del alojamiento 204 (por ejemplo, de tal manera que los dientes 208a en el elemento de bloqueo del eje 208 están intercalados con los dientes 204a en el elemento de bloqueo del alojamiento 204. Por lo tanto, en el bloque 712, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en el sistema de perforación giratoria direccional 300 se acciona desde una posición desbloqueada hasta una posición de bloqueo mediante el acoplamiento del eje de elemento 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204. Como se discute más detalle a continuación, el acoplamiento del elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204 permite la rotación del alojamiento 202 con la rotación correspondiente del eje de accionamiento 206.

En otro ejemplo, con referencia al sistema de perforación giratoria direccional 600 ilustrado en la Figura 6, la electroválvula 602d puede estar cerrada para evitar que el fluido hidráulico que está presionado por el lodo de perforación (a través del pistón hidráulico 602b) fluya al pistón hidráulico 602e, permitiendo de esta manera que el fluido hidráulico presione al pistón hidráulico 602e para ser purgado a través de la válvula antirretorno 602i y haciendo que el elemento de bloqueo del eje 602f y el elemento de bloqueo del alojamiento 602g para acoplarse entre si (por ejemplo, de tal manera que los dientes de la 602f elemento de bloqueo del eje se intercalan con los dientes en el elemento de bloqueo del alojamiento 602f). Por lo tanto, en el bloque 712, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en el sistema de perforación giratoria direccional 600 se acciona desde una posición desbloqueada hasta una posición de bloqueo mediante el acoplamiento del elemento de bloqueo del eje 602f y el elemento de bloqueo del alojamiento 602g. Como se discute más detalle a continuación, el acoplamiento del elemento de bloqueo del eje 602f y el elemento de bloqueo del alojamiento 602g permite la rotación del alojamiento 202 con la rotación del eje de accionamiento 206. En el bloque 712 correspondiente del método 700, el sensor de posición de bloqueo 604h puede enviar una comunicación a lo largo de la linea de comunicación 620 a una estación de monitoreo de superficie que indica que el mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento está en la posición de bloqueo.

En una modalidad, en los bloques 710 y 712 del método 700, un mecanismo de temporización puede ser utilizado para la desactivación del mecanismo anti-rotación y el mecanismo del eje/alojamiento que asegura que el mecanismo anti-rotación cambie desde la posición o configuración de anti rotación hasta la posición o configuración de rotación antes de que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento cambie desde la posición o configuración de desbloqueo hasta la posición o configuración bloqueada. Por ejemplo, las restricciones pueden ser incluidos en las trayectorias de suministro de fluido hidráulico al mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento y el mecanismo anti-rotación de tal manera que el fluido hidráulico al mecanismo anti-rotación purga más rápidamente que el fluido hidráulico al mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento, asegurando así que el mecanismo anti rotación se desacoplará de la formación antes de que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento cambie a su posición de bloqueo. Del mismo modo, este mecanismo de sincronización puede asegurar que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento cambie a una configuración desbloqueada antes de que el mecanismo anti-rotación se acople con la formación F en respuesta a la aplicación de fluido hidráulico al sistema. Por lo tanto, en algunas modalidades, el mecanismo anti-rotación puede sólo acoplar a la formación una vez que el alojamiento 202 se desbloquea desde el eje de accionamiento 206, y el alojamiento 202 sólo puede bloquear al eje de accionamiento 206 cuando el mecanismo anti-rotación se desacopla de la formación F.

El método 700 pasa después al bloque 714, donde un eje de accionamiento se hace girar para girar el alojamiento. Como se discutió anteriormente, el acoplamiento del elemento de bloqueo del eje 208 y el elemento de bloqueo del alojamiento 204 puede poner el mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento en la configuración bloqueada lo cual permite la rotación del eje de accionamiento 206 para provocar la rotación del alojamiento 202. Con el mecanismo anti-rotación desacoplado de la pared del pozo, el eje de accionamiento 206 puede ser accionado y, debido a que el mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento está en la orientación de bloqueo, el alojamiento 202 girará junto con el eje de accionamiento 206.

Por lo tanto, en ciertas modalidades preferidas, un sistema de perforación giratoria direccional 600 puede tener una primera configuración en la que un mecanismo antirotación 604 se acopla a la pared del pozo W y el elemento de bloqueo del eje 602f se desacopla del elemento de bloqueo del alojamiento 602f. El elemento de bloqueo del eje 602f debe de ser desacoplado antes del mecanismo anti-rotación 604 se acople a la pared del pozo W. De manera similar, el mecanismo anti-rotación 604 debe desacoplar la pared del pozo W antes de bloquear el elemento de bloqueo del eje 602f. En esta primera configuración, la electroválvula 602d se energiza de manera que sea abierta a fin de mantener la válvula antirretorno 602i como un orificio de flujo de dos vías. Del mismo modo, la electroválvula 618 se energiza para estar cerrada para mantener la presión de activación sobre el mecanismo anti-rotación 604. En condiciones controladas, es decir, cuando hay un control de la presión del pozo y los controles de fondo de pozo son operables, el sistema de perforación giratoria direccional 600 puede ser accionado a una segunda configuración al desenergizar la electroválvula 602d y la electroválvula 618. En tal caso, la electroválvula 618 se abrirá y la presión hidráulica mantiene el mecanismo anti-rotación 604 en la primera configuración se purgará, impulsando asi el mecanismo anti-rotación 604 a la segunda configuración. Con el fin de conducir elemento de bloqueo del eje 602f y el elemento de bloqueo del alojamiento 602g en acoplamiento, la presión del pozo debe ser disminuida (generalmente a través de la manipulación de las bombas de lodo), liberando de este modo la presión sobre el pistón 602b que a su vez, permite que el fluido hidráulico en el pistón 602e pueda fluir a través de la electroválvula 602i de regreso a la parte hidráulica de pistón 602b. Aquellos expertos en la téenica apreciarán que en el caso de pérdida de los controles, tales como la pérdida de potencia a un sistema de perforación giratoria direccional 600, el mecanismo anti-rotación 604 automáticamente será conducido a la segunda configuración y un acoplamiento controlado del elementos de bloqueo del eje 602f y el elemento de bloqueo del alojamiento 602g se pueden lograr mediante la manipulación de la presión del fluido del pozo. Los expertos en la técnica también apreciarán que elemento de bloqueo del eje 602f preferencia, debe desbloquearse o desacoplarse antes del acoplamiento del mecanismo anti-rotación 604 con el pozo W. De manera similar, el mecanismo 604 anti-rotación debe desacoplar el pozo W antes de bloquear el elemento de bloqueo del eje 602f.

Los expertos en la téenica reconocerán varios beneficios proporcionados por el sistema y método de la presente descripción. Por ejemplo, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento puede estar posicionado en la configuración bloqueada y el mecanismo anti-rotación puede estar posicionado en la configuración de rotación con el fin de perforar en la formación F mientras que el alojamiento 202 se desacopla de la formación F y gira con el eje de accionamiento 206. En un punto durante la perforación, el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento y el mecanismo anti rotación pueden ser accionados con el fin de desbloquear el alojamiento 202 del eje de accionamiento 206 y acoplar el mecanismo anti-rotación con la formación F de tal manera que el alojamiento 202 es rotacionalmente estacionario con relación a la formación F y el eje de accionamiento 206 puede girar con relación al alojamiento 202 para realizar operaciones de perforación giratoria direccional. El mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento y el mecanismo anti-rotación pueden entonces ser desactivados con el fin de bloquear el alojamiento 202 para el eje de accionamiento 206 y desacoplar el mecanismo anti-rotación de la formación F de tal manera que el alojamiento 202 se puede girar con el eje de accionamiento 206 para lograr una perforación continua. Este proceso se puede repetir tantas veces como operaciones de perforación giratorios direccionales sean necesarias. Además, como se conoce en la téenica, durante las operaciones de perforación giratoria direccional la cadena de perforación S puede atorarse en la formación F. En respuesta a tal situación, el sistema y método de la presente descripción permiten que el mecanismo anti-rotación pueda ser accionado para desacoplar la formación F, seguido por la configuración del mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento para bloquear el alojamiento 202 para el eje de accionamiento 206 de tal manera que la rotación del eje de accionamiento 206 provoca la rotación correspondiente del alojamiento 202. Por lo tanto, el eje de accionamiento 206 se puede girar para ocasionar la rotación del alojamiento 202 en relación con la formación F que puede ayudar a "despegar" la cadena de perforación S de la formación F.

Además, el sistema y método de la presente divulgación proporcionan una posición segura de falla en la que el alojamiento 202 se bloquea en el eje de accionamiento 206 y el mecanismo anti-rotación se desacopla de la formación F cuando se produce una pérdida de presión o pérdida de potencia a la perforación el sistema. Como se entenderá a partir de la descripción anterior por un experto en la técnica, una pérdida de potencia al sistema se traducirá en que se purgue el fluido hidráulico, seguido por la desviación del mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento y el mecanismo anti-rotación parcial en sus configuraciones no accionadas (por ejemplo, con el elemento de bloqueo del eje 208 y elemento de bloqueo alojamiento 204 enganchados, y con el mecanismo anti-rotación retraído de la pared del pozo W). Por lo tanto, en caso de fallo del sistema, el sistema giratorio direccional de la presente divulgación es accionado hacia una configuración que hace que sea más fácil quitar la cadena de perforación S de la formación F.

Por lo tanto, un sistema y método han sido descritos que proporcionan el bloqueo y desbloqueo de un alojamiento de referencia a un eje de accionamiento en un sistema de perforación giratoria direccional, y el acoplamiento y desacoplamiento de un mecanismo anti-rotación en un sistema de perforación giratoria direccional. Tales sistemas proporcionan, por ejemplo, para la perforación giratoria direccional con una capacidad mejorada para desalojar la cadena de perforación de la formación.

Varias fuentes de energía para los sistemas y métodos descritos anteriormente pueden estar disponibles. Por ejemplo, la presión diferencial por broca, la rotación del eje, hidráulica bombeada eléctricamente, los motores eléctricos y/o una variedad de otras fuentes de energía conocidas en la téenica se puede usar para alimentar los sistemas de perforación giratoria direccional discutidos anteriormente. Sin embargo, el sistema hidráulico ilustrado y descrito anteriormente proporciona varias ventajas incluyendo una alta densidad de potencia y la capacidad de proporcionar una orientación a prueba de fallos al permitir que el fluido hidráulico de purgue hacia un depósito.

Se entiende que pueden hacerse variaciones a lo anteriormente descrito, sin apartarse del alcance de la presente invención.

Cualquier referencia espacial como por ejemplo, "superior", "inferior", "por encima", "por debajo", "entre", "inferior", "vertical", "horizontal", "angular", "hacia arriba", "hacia abajo", "lado a lado", "izquierda", "derecha", "de izquierda a derecha", "de derecha a izquierda", "de la parte superior a la parte inferior", " de la parte superior a la parte inferior", "parte superior", "parte inferior", "de abajo hacia arriba", "de arriba hacia abajo", etc., se realiza con el propósito de ilustración solamente y no limitan la orientación especifica o la ubicación de la estructura descrita anteriormente.

Mientras que la descripción anterior se ha realizado con relación a una cadena de perforación y es particularmente deseable para abordar preocupaciones de desequilibrio severas, los expertos en la téenica con el beneficio de esta descripción apreciarán que los sistemas de perforación de esta descripción se pueden utilizar en otras aplicaciones de perforación sin limitar la descripción anterior.

Claims (20)

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 perforación giratoria direccional, caracterizado porque comprende: un alojamiento; un eje de accionamiento situado en el alojamiento; y un mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento que tiene una primera posición en la que la rotación del eje de accionamiento es independiente del alojamiento y una segunda posición en la que la rotación del eje de accionamiento está acoplada al alojamiento.

2. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento incluye: un elemento de bloqueo alojamiento llevado por el alojamiento; y un elemento de bloqueo del eje llevado por el eje de accionamiento; en donde al menos uno del elemento de boqueo del eje y el elemento de bloqueo del alojamiento se puede mover con relación al otro desde una posición desacoplada en la que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento se encuentra en la primera posición y en una posición acoplada en la que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento se encuentra en la segunda posición.

3. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 2, caracterizado porque el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento incluye un elemento de desviación que desvia el elemento de bloqueo del alojamiento y el elemento de bloqueo del eje en acoplamiento uno con el otro.

4. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque además comprende: un mecanismo anti-rotación acoplado al alojamiento; en donde el mecanismo anti-rotación tiene una primera configuración en la cual el mecanismo anti-rotación se extiende radialmente con respecto al eje de accionamiento; y en donde el mecanismo anti-rotación tiene una segunda configuración en la cual el mecanismo anti-rotación se retrae.

5. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el mecanismo anti- rotación incluye un elemento de desviación que desvia el mecanismo anti-rotación hacia la segunda configuración.

6. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque además comprende: un mecanismo de sincronización dispuesto para ocasionar que el mecanismo anti-rotación cambie desde la primera configuración a la segunda configuración antes de que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento cambie desde la primera configuración hasta la segunda configuración.

7. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado porque el mecanismo antirotación comprende: un elemento elástico desviado radialmente hacia fuera desde el eje de accionamiento, el elemento elástico está dispuesto para permitir el movimiento radial del mecanismo anti-rotación cuando el mecanismo anti-rotación se encuentra en la primera configuración.

8. Un sistema de perforación giratoria direccional, que comprende: un alojamiento; un eje de accionamiento situado en el alojamiento; y un mecanismo anti-rotación acoplado al alojamiento; en donde el mecanismo anti-rotación tiene una primera configuración en la cual el mecanismo anti-rotación se extiende radialmente con respecto al eje de accionamiento; y en donde el mecanismo anti-rotación tiene una segunda configuración en la cual el mecanismo anti-rotación se retrae hacia el eje de accionamiento con respecto a la primera configuración.

9. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el mecanismo antirotación incluye un elemento de desviación que desvia el mecanismo anti-rotación hacia la segunda configuración.

10. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el mecanismo anti rotación comprende: un elemento elástico desviado radialmente hacia fuera desde el eje de accionamiento, el elemento elástico está dispuesto para permitir el movimiento radial del mecanismo anti-rotación cuando el mecanismo anti-rotación se encuentra en la primera configuración.

11. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque además comprende: un mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento que tiene una primera posición en la cual la rotación del eje de accionamiento es independiente del alojamiento y una segunda posición en la cual la rotación del eje de accionamiento está acoplado a la rotación del alojamiento.

12. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento incluye: un elemento de bloqueo alojamiento llevado por el alojamiento; y un elemento de bloqueo del eje llevado por el eje de accionamiento; en donde el elemento de bloqueo del eje es móvil con relación al elemento de bloqueo desde una posición de alojamiento desacoplada en la que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento está en la orientación desbloqueada y en una posición acoplada en la que el mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento se encuentra en la segunda posición.

13. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 12, caracterizado porque el mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento incluye un elemento de desviación que desvia el elemento de bloqueo del alojamiento y el elemento de bloqueo del eje en acoplamiento uno con el otro.

14. El sistema de perforación de acuerdo con la reivindicación 11, caracterizado porque además comprende: un mecanismo de sincronización dispuesto para ocasionar que el mecanismo anti-rotación cambie desde la primera configuración hasta la segunda configuración antes de que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento cambie desde la primera configuración hasta la segunda configuración.

15. Un método para perforación giratoria direccional, caracterizado porque comprende: proporcionar una cadena de perforación que incluye un alojamiento, un eje de accionamiento dentro del alojamiento, un mecanismo de bloqueo de eje/alojamiento y un mecanismo anti-rotación; accionar el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento y dirigirlo hacia una primera configuración de modo que la rotación del eje de accionamiento es independiente del alojamiento; accionar el mecanismo anti-rotación y dirigirlo hacia una primera configuración en la cual el mecanismo anti-rotación se extiende en acoplamiento con una formación; realizar una operación de perforación giratoria direccional en la formación; accionar el mecanismo anti-rotación y dirigirlo hacia una segunda configuración en cual el mecanismo anti-rotación desacopla la formación; accionar el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento y dirigirlo hacia una segunda configuración de modo que la rotación del eje de accionamiento ocasiona la rotación del alojamiento; y girar el eje de accionamiento para ocasionar la rotación del alojamiento.

16. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende: temporizar el accionamiento del mecanismo anti-rotación y el mecanismo de bloqueo de eje de tal manera que el mecanismo anti-rotación cambie desde la primera configuración hasta la segunda configuración antes de que el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento cambie desde la primera configuración hasta la segunda configuración.

17. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende: utilizar de una electroválvula que tiene una posición cerrada cuando se energiza y una posición abierta cuando se desenergiza; energizar la electroválvula para mantener el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento en la primera configuración.

18. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende: continuar la rotación del eje de accionamiento hasta que el alojamiento esté libre de acoplamiento por la formación; posteriormente, volver a accionar el mecanismo de bloqueo de eje para dirigir a la primera configuración en la cual la rotación del eje de accionamiento es independiente del alojamiento; y volver a accionar el mecanismo anti-rotación para dirigirlo hacia la primera configuración en la cual el mecanismo anti-rotación se extiende en acoplamiento con la formación.

19. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende: utilizar un fluido presurizado para dirigir el mecanismo anti-rotación y el mecanismo de bloqueo del eje/alojamiento hacia las primeras configuraciones, respectivamente.

20. El método de acuerdo con la reivindicación 15, caracterizado porque además comprende: utilizar una electroválvula que tiene una posición cerrada cuando se energiza y una posición abierta cuando se desenergiza; energizar la electroválvula para mantener el mecanismo anti-rotación en la primera configuración.