MXPA00012036A - Metodo y sistema para mover equipos dentro y a traves de n pozo de produccion de petroleo y/o gas - Google Patents

Abstract

Se describen un método y un sistema para mover un equipo hacia y a través de un conducto que es preferentemente un pozo de producción de petróleo y/o gas, en donde se usa una unidad de almacenamiento y manejo de equipos barreno arriba por vía de la cual unos módulos de equipo pueden ser movidos a un conducto de lanzamiento y conectados a un dispositivo de vaivén que es capaz de moverse por símismo como un tractor inalámbrico por la vía del conducto del lanzamiento hacia y desde el conducto subyacente.

Description

MÉTODO Y SISTEMA PARA MOVER EQUIPOS DENTRO Y A TRAVÉS DE UN POZO DE PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO Y/O GAS CAMPO DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un método y sistema para transportar equipos a través de un conducto, tal como un pozo subterráneo.

ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN En los pozos subterráneos de producción de petróleo y/o gas, el transporte de equipos requiere generalmente unos procedimientos y sistemas de transporte complejos. Los sistemas actualmente disponibles incluyen unos sistemas de cable de acero resbaladizo, tuberías enrolladas, tractores eléctricos barreno abajo y sistemas de linea de flujo pasante (TFL, por sus siglas en inglés I . Los sistemas TFL emplean unos émbolos de linea de flujo pasante que son bombeados hacia arriba y hacia abajo, a través de una tubería de producción, lo cual requiere la instalación de tuberías de producción paralelas, que se interconectan barreno abajo, de manera tal que el fluido pueda hacerse circular en direcciones opuestas. El uso de tuberías de producción paralelas es costoso y reduce . '.a REF. : 12539(5 cantidad de petróleo y/o gas que puede ser producida por la via del pozo. Los otros sistemas disponibles requieren de un equipo complejo que está enlazado a unos inyectores de tubería enrollada, o tambores de cable de potencia o cable de acero a partir de los cuales unas tuberías, cables de potencia y/o cables de acero, que pueden tener hasta aproximadamente 10 Km de longitud, son devanados hacia arriba y hacia abajo por la via del cabezal de pozo durante las actividades de transporte barreno abajo. Un ejemplo de un tractor barreno abajo, conocido, que se conecta a una unidad de potencia y de control ubicada en la superficie, por la via de un conducto umbilical alargado, se describe en las solicitudes de patente internacionales WO 93/18277, WO 91/16520, WO 90/02864 y WO 95/21987 y en la patente norteamericana 5,184,676. La solicitud de patente internacional WO 98/12418 describe una herramienta autónoma barreno abajo que es bajada a un pozo por medio de una unidad de base que es suspendida desde un conducto umbilical alargado, hasta que la unidad de base haya alcanzado una región inferior del pozo, en donde la herramienta barreno abajo es liberada y se impulsa por si misma hasta el fondo del pozo mientras es energizada por una batería a bordo. La herramienta puede enlazarse por si misma nuevamente a la herramienta de base para recargar la batería o recuperar el ensamblaje hasta 2a superficie halándolo por medio del conducto umbilical. El método y sistema de conformidad con el preámbulo de las reivindicaciones 1 y 5 se conocen a partir de la solicitud de patente internacional WO 98/12418 mencionada anteriormente. Un objeto de la presente invención es proporcionar un método y sistema para transportar equipos a través de un conducto, tal como un pozo subterráneo, que no requieran de una infraestructura y/o conductos de potencia y control, complejos, que se devanen hacia arriba y hacia abajo por la vía del cabezal del pozo o por otra compuerta de entrada. Un objeto adicional de la presente invención es proporcionar un método y un sistema para transporta equipos a través de un conducto, tal como un pozo subterráneo, que sean capaces de transportar y ensamblar y/o desensamblar unos ensamblajes de equipos complejos, en el conducto, con un minimo de interrupción de otras operaciones .

BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De conformidad con la invención se proporciona un método y sistema para mover equipos, dentro y a través de un conducto (el cual es preferentemente un pozo subterráneo) , de conformidad con las partes caracterizantes de las reivindicaciones 1 y 5. Preferentemente, la unidad de manejo y almacenamiento de equipos está equipada con una rejilla de almacenamiento formada por un ensamblaje de carrusel, en el cual una o más piezas de equipo son almacenadas, de tal modo que, cuando el ensamblaje de carrusel se hace girar, una pieza de equipo, almacenada, pueda ser insertada al conducto de lanzamiento por el mecanismo de manejo y sea entonces conectada al dispositivo de vaivén. También se prefiere que el dispositivo ele vaivén esté equipado con al menos una rueda y con un motor alimentado por batería, el cual haga girar al menos una rueda, en una dirección relativa a una envoltura del dispositivo de vaivén tal que la rueda ruede a lo largo de la pared interna del agujero del pozo y que el dispositivo de vaivén se mueva por si mismo en una dirección longitudinal a través del agujero del pozo. Con el fin de permitir que el dispositivo de vaivén regrese a la superficie de la tierra con un minimo consumo de energía, puede estar equipado con un obturador reposicionable o reutilizable, que es expandido barreno abajo cuando el dispositivo de vaivén necesita regresar a la superficie de la tierra, de tal modo que el dispositivo de vaivén y el obturador proporcionen un sello dentro de un tubular de pozo a través del cual se producen fluidos, tales cono petróleo y/o gas, y el dispositivo de vaivén sea inducido a fluir con la corriente de fluidos del pozo hacia arriba, a la superficie de la tierra. La invención se refiere también a un dispositivo de vaivén para usarse en un sistema para mover equipos a través de un pozo subterráneo. El dispositivo de vaivén de acuerdo con la invención comprende: - un motor alimentado por una fuente de poder llevada por el dispositivo; - por lo' menos una rueda o brazo que puede ser presionado contra la pared interna del agujero del pozo y que puede hacerse girar o trasladarse axialmente, por el motor, con relación a una envoltura del dispositivo de vaivén, de tal modo que el dispositivo de vaivén se mueva por si mismo como un tractor inalámbrico por todo el pozo subterráneo; y -un obturador expansible que en el uso es expandido barreno abajo cuando el dispositivo de vaivén necesita moverse en una dirección corriente abajo a través del pozo, de tal modo que el obturador substancialmente selle herméticamente el agujero del pozo y los fluidos del pozo producidos por la via del pozo induzcan al dispositivo de vaivén a moverse en una dirección corriente abajo a través del agujero del pozo. Se prefiere que la fuente de poder llevada por el dispositivo de vaivén sea una batería cerámica de ion litio, de alta temperatura y recargable, la cual pueda ser cargada y/o recargada por un dispositivo de carga, eléctrico, inductivo, localizado en un tubo de lanzamiento, en la superficie de la tierra, y uno o más dispositivos de carga, eléctricos, inductivos, barreno abajo, que están localizados cerca de un ensamblaje de obturador en el extremo inferior de una tubería de producción y/o cerca de un garaje barreno abajo.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 muestra una vista en perspectiva del cabezal de un pozo que está equipado con una unidad para el manejo y almacenamiento de equipos y con un conducto de lanzamiento para un dispositivo de vaivén. La Figura 2 muestra una vista en corte, longitudinal, del banco del lanzamiento de la Figura 1. La Figura 3 muestra una vista en perspectiva, agrandada, parcialmente recortada, del dispositivo de vaivén de la Figura 2. La Figura 4 muestra una vista en perspectivét, agrandada, parcialmente recortada, del cabezal del pozo, del tubo de lanzamiento y de la unidad para el manejo de equipos de la Figura 1. La Figura 5 muestra una vista lateral condensada de la unidad de las Figuras 1 y 4 en un pozo submarino, que está equipada con un embudo de guia y un conducto flexible para bajar el equipo a la unidad de almacenamiento y manejo. La Figura 6 muestra en detalle el embudo de guia de red plástica en la parte superior del conducto flexible de la Figura 5. La Figura 7 muestra una vista en perspectiva, parcialmente recortada, de la unidad de las Figuras 1, 4 y en donde un vehículo submarino automatizado o teleopere.do (AUV, por sus siglas en inglés) está conectado a una sección de transferencia de equipos de la envoltura de carrusel. La Figura 8 muestra una modalidad alternativa de un sistema de pozo de acuerdo con la invención, en el cual un dispositivo de vaivén transfiere módulos de equipo entre un carrusel del cabezal del pozo y un garaje barreno abajo.

DESCRIPCIÓN DE UNA MODALIDAD PREFERIDA Haciendo referencia ahora a la Figura 1, se muestra un cabezal de pozo 1 de un pozo de petróleo y/o gas 2, que penetra en una formación subterránea 3. Sobre la cabeza del pozo 1 se encuentra montada una unidad 4 para el manejo y almacenamiento de equipos, la cual comprende una envoltura de carrusel 5 sobre la cual están montados un conducto de lanzamiento 6 de un dispositivo de vaivén, un conducto flexible 8 para bajar equipos, un malacate 9 para el conducto 8 y una unidad 10 de atracado y transferencia de equipos, de un vehículo submarino (AUV) . La Figura 2 muestra el conducto de lanzamiento 6 del dispositivo de vaivén, en el cual está localizado un dispositivo de vaivén 11. El dispositivo de vaivén 11 descansa sobre una compuerta 12 que está montada sobre la parte superior de la envoltura del carrusel 5 y la energía eléctrica está siendo suministrada a las baterías del dispositivo de vaivén 11 por la via de un par de conectores inductivos 13. La Figura 3 muestra en detalle el dispositivo de vaivén 11 de la Figura 2. La parte frontal del dispositivo de vaivén 11 comprende un conector 14 de módulos de equipo, un juego de tres pies de apuntalamiento articulados 15 (de los cuales se muestran dos) , una unidad de módulo de ruedas, expansible 16 que comprende tres ruedas 17 (de las cuales se muestran dos) que están montadas sobre brazos 18 que pueden ser expandidos y replegados por un mecanismo de husillo central 19 que es accionado por un motor eléctrico u otro tipo de motor 20. El motor 20 y el mecanismo de husillo expanden y repliegan los brazos 18 y accionan las ruedas 17. El motor • eléctrico 20 y otros equipes eléctricos del dispositivo de vaivén 11 son energizados per baterías cerámicas de ion litio u otro tipo de baterías 21 que están montadas en el centro del dispositivo 11. La parte posterior del dispositivo de vaivén 11 está equipada con una unidad de módulo de ruedas, expansible, 22, que es similar a la unidad del módulo de ruedas, 16, y que se muestra en una posición replegada, una serie de sellos inflables 23 y dos conos de paragua, de Linea de Flujo Pasante (TFL), articulados, 24. En el uso, el dispositivo de vaivén 11 es capaz de descender al pozo 2 por gravedad. Para controlar la velocidad de descenso, las ruedas 17 pueden ser expandidas contra un tubular de pozo y accionar el motor eléctrico que actúa entonces como un generador y energiza las baterías 21. En una sección de pozo, horizontal o de pendiente ascendente, las baterías 21 energízan al motor 20 y las unidades de rueda 16 y 22 y, cuando el dispositivo de vaivén 11 ha llegado a un lugar barreno abajo en donde u: módulo de equipo (no mostrado) debe ser liberado y/o recogido, el conector de módulos, 14, es activado para liberar un módulo y, si otro módulo debe ser recogido, el dispositivo de vaivén 11 es movido hacia este módulo, después de lo cual el conector 14 es activado para conectarlo al dispositivo de vaivén 11. Los sellos 23 y/o conos de paraguas de TFL 24 son entonces expandidos de tal modo que el dispositivo de vaivén regrese como un tipo ele dispositivo TFL activado por el flujo de petróleo y/o gas de regreso al cabezal de pozo 1. Durante el recorrido de retorno, las unidades de rueda 16 y 23 pueden estar replegadas o expandidas para proporcionar energía a las baterías y/o para energizar las unidades de rueda 16 y 23 en áreas en donde el movimiento del dispositivo de vaivén 11 sea impedido. La Figura 4 muestra en detalle la forma en que la unidad de manejo y almacenamiento de equipos 4 y el conducto ce lanzamiento 6 están dispuestos sobre el cabezal de pozo 1. La envoltura de carrusel 5 de la unidad comprende un carrusel 25 en el cual uno o más módulos de equipo 26 están almacenados y un mecanismo de carga 27 que es capaz de transferir un módulo de equipo 26 desde el carrusel al tubo de lanzamiento 6, si el tubo de lanzamiento 6 está a medio abrir dentro de la envoltura de carrusel 5. Después de la recuperación del mecanismo de carga 27, el tubo de lanzamiento 6 es cerrado nuevamente, la compuerta 12 es abierta y el dispositivo de vaivén 11 es conectado al módulo de equipo dentro del tubo cié lanzamiento 6, después de lo cual la compuerta 28 en la parte inferior de la envoltura de carrusel 5 es abierta y el dispositivo de lanzamiento 11 es liberado por la via del cabezal de pozo 1 al pozo 2. La Figura 5 muestra la forma en que el conducto flexible 8 puede ser estirado hacia la superficie del agua 30 sacando un cable 31 por medio del malacate 9, si el cabezal de pozo 1 está localizado en el fondo 32 de una masa de agua 33. Un embudo de red plástica 34 que está equipado con un anillo de flotación 35 como se muestra en detalle en la Figura 6 es de ese modo movido por malacate hacia la superficie del agua' 30, de modo que un módulo de equipo pueda ser bajado al embudo 34 desde una embarcación 36. El módulo asi bajado se deslizará a través del conducto flexible 8 a la envoltura de carrusel 5 y al carrusel 25. La Figura 7 muestra cómo un vehículo submarino automatizado (AUV) 40 es conectado a una sección 41 de transferencia de equipos, de la envoltura de carrusel 5. El vehículo submarino automatizado comprende un transportador 42 de módulos de equipo que es capaz de insertar y/o remover módulos de equipo 43 hacia y/o desde la sección de transferencia 41. La sección de transferencia comprende un transportador de módulos 44 y un brazo de agarre de módulos 45 para transferir los módulos de equipo entre el transportador 44 y el carrusel 28. Quedará entendido que el conducto de lanzamiento 6 del dispositivo de vaivén puede estar localizado por debajo de la envoltura de carrusel 5 y que el pozo puede estar equipado con un garaje de equipo barreno abajo que es mostrado en la Figura 8. La Figura 8 muestra un pozo 50 a través del cual un dispositivo de vaivén 51 se mueve en una dirección descendente. El dispositivo de vaivén 51 está equipado con dos ruedas 52 que ruedan sobre la superficie interna de an tubular de pozo 53 y un par de conos de paraguas de TFL articulados 54 y lleva un módulo de equipo 55. El paraguas TFL es preferido para ser usado en aplicaciones de diámetros más grandes, y el sello de TFL cilindrico es preferido para secciones de tubería más pequeñas. Esto permite que una herramienta con dos accesorios de sello sea usada para un amplio rango de aplicaciones. Se prefiere la provisión de un sello alternativo MCS28/TS6108PCT en vez que un sello para ajustarse a un amplio rango de aplicaciones. El dispositivo de vaivén 51 ha sido lanzado desde un conducto de lanzamiento 56 que es conectado al cabezal de pozo 57 y al tubular de pozo 53 por la via de una envoltura de carrusel 58 en el cual, módulos de equipo pueden ser insertados por la via de una compuerta de entrada 59. El dispositivo de vaivén 51 se mueve hacia un garaje 60 de equipos barreno abajo, el cual comprende un carrusel en el cual se pueden almacenar cuatro o más módulos de equipo 61. La transferencia de módulos de equipo entre el carrusel y el dispositivo de vaivén 51 es efectuada girando el carrusel o por un brazo de robot que está montado sobre el dispositivo de vaivén 51 o sobre el garaje 60. El dispositivo de vaivén 51 puede estar equipado con una celda de combustible y/o con una batería recargable (no mostrada) que es recargada en el garaje de equipo barreno abajo 60 por medio de una bobina de potencia inductiva (no mostrada) que está dispuesta dentro del garaje o adyacente al mismo. Una batería recargable adecuada es una batería cerámica de ion litio de alta temperatura que es descrita en la solicitud de patente internacional WO 97/10620. Alternativamente, el dispositivo de vaivén 51 puede ser recargado por medio de una bobina de potencia inductiva que está localizada en o cerca de un obturador en el extremo inferior de una tubería de producción (no mostrada) . En ese caso la bobina de potencia inductiva puede ser combinada con el obturador en un solo ensamblaje que puede ser instalado y recuperado junto con la tubería de producción. La bobina de potencia inductiva podria ser también usada para la transmisión de señales eléctricas hacia y desde el dispositivo de vaivén, de modo que los datos recolectados por el dispositivo de vaivén, y almacenados en una memoria del mismo, sean transmitidos a la superficie por la vía de un cable de potencia y/o señales que se extiende a través del espacio anular que rodea la tubería de producción. Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención. Habiéndose descrito la invención como antecede se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes:

Claims (14)

REIVINDICACIONES

1. Un método para mover equipos hacia y a través de un conducto, el método comprende: - conectar de manera liberable una pieza de equipo a un dispositivo de vaivén que es capaz de moverse por si mismo como un tractor inalámbrico, a través de una sección del conducto; - inducir al dispositivo de vaivén a moverse a si mismo y a cada pieza de equipo conectada al mismo a través del conducto; liberar cada pieza de equipo desde €'l dispositivo de vaivén, en una localización barreno abajo en el conducto; e - inducir al dispositivo de vaivén a retornar a través de la sección del conducto; el método está caracterizado porque además comprende : - insertar una o más piezas de equipo a una unidad de almacenamiento y manejo de equipos que está localizada cerca de un punto accesible del conducto y qus comprende una rejilla de almacenamiento de equipos, u: conducto de lanzamiento y un mecanismo de manejo para mover una o más piezas de equipo desde la rejilla de almacenamiento al conducto de lanzamiento que puede conectarse, en comunicación por fluido, con el conducto, por la via de al menos una compuerta; - inducir al mecanismo de manejo, a insertaír una o más piezas de equipo, dentro del conducto ce lanzamiento; conectar la(s) pieza (s) de equipo, al dispositivo de lanzamiento, en el conducto de lanzamiento; e - inducir el dispositivo de vaivén a moverse a si mismo, como un tractor inalámbrico, tanto a través del conducto de lanzamiento como del conducto.

2. El método de la reivindicación 1,. caracterizado porque la unidad de almacenamiento y manejo de equipos está equipada con una rejilla de almacenamiento formada por un ensamblaje de carrusel, en el cual una o más piezas de equipo son almacenadas, de tal modo que, cuando el ensamblaje de carrusel es girado, una pieza de equipo almacenada puede ser insertada al conducto de lanzamientc por el mecanismo de manejo y es entonces conectada al dispositivo de vaivén.

3. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de vaivén mueve la(s) pieza (s) de equipo hasta un garaje ubicado barreno abajo, el cual está equipado con un carrusel en el que puede almacenarse una pluralidad de piezas de equipo.

4. El método de la reivindicación 1, caracterizado porque el dispositivo de vaivén está equipado con por lo menos una rueda y con un motor energizado con baterías, que hace girar por lo menos una rueda en una dirección relativa a una envoltura del dispositivo de vaivén, de manera tal que la rueda ruede a lo largo de la pared interna del conducto y que el dispositivo de vaivén se mueva por sí mismo en una dirección longitudinal a través del conducto, y con un obturador expansible, que se expanda en el conducto cuando el dispositivo de vaivén necesite retornar al "conducto de lanzamiento, de manera taL que el dispositivo de vaivén y el obturador proporcionen un sello dentro del conducto, a través del cual los fluidos fluyan y el dispositivo de vaivén sea inducido a fluir con la corriente de fluidos, hacia arriba por el conducto de lanzamiento .

5. Un sistema para mover equipos hacia y ai través de un conducto, el sistema comprende: - un dispositivo de vaivén que es capaz de moverse por si mismo como un tractor inalámbrico a través de una sección del conducto y que está equipado con un conector al cual una o más piezas de equipo pueden ser conectadas de manera liberable; el sistema está caracterizado porque además comprende: - una unidad de manejo de equipos que está localizada cerca de un punto accesible en el conducto y que comprende una rejilla de almacenamiento de equipos, un conducto de lanzamiento que se puede conectar e:n comunicación con el conducto, por la vía de al menos ur.a compuerta, y un mecanismo de manejo, para mover un equipo de una o más piezas, desde la rejilla de almacenamiento, hasta el conducto de lanzamiento; y porque el dispositivo de vaivén es capaz de moverse a sí mismo como un tractor inalámbrico, a través, tanto del conducto de lanzamiento como del conducto.

6. El sistema de la reivindicación 5,. caracterizado porque la unidad de almacenamiento y manejo de equipos está equipado con una rejilla de almacenamiento formada por un ensamblaje de carrusel en el cual una o más piezas de equipo están almacenadas, de modo que, cuando el ensamblaje de carrusel es girado, una pieza de equipo almacenada puede ser insertada al conducto de lanzamientc por el mecanismo de manejo y es entonces conectada al dispositivo de vaivén.

7. El sistema de la reivindicación 5, caracterizado porque el dispositivo de vaivén está equipado con al menos una rueda y con un motor energizado con baterías, que haga girar al menos una rueda en una dirección, con relación a la envoltura del dispositivo de vaivén, de manera tal que la rueda ruede a lo largo de la pared interna del conducto, y tal que el dispositivo de vaivén se mueva por si mismo en una dirección longitudinal a través del conducto.

8. El sistema de la reivindicación 7, caracterizado porque el conducto es un barreno de pozo y el lugar accesible está en o cerca de la superficie de la tierra.

9. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque el dispositivo de vaivén está equipado con un obturador expansible, que es expandido en el conducto cuando el dispositivo de vaivén necesita ser regresado al conducto de lanzamiento, en o cerca de la superficie de la tierra, de tal modo que el obturador proporcione un sello dentro del barreno de pozo a través del cual los fluidos de pozo son producidos y el dispositivo de vaivén sea inducido a fluir con la corriente de fluidos del pozo hacia arriba a la superficie de la tierra.

10. El sistema de la reivindicación 8, caracterizado porque el pozo está equipado con un garaje barreno abajo en el cual una pluralidad de módulos de equipo pueden ser almacenados.

11. El sistema de la reivindicación 10, caracterizado porque el garaje barreno abajo está equipado con un carrusel en el cual unos módulos de equipo pueden ser insertados por el " dispositivo de vaivén.

12. Un dispositivo de vaivén para ser usado en un sistema para mover equipos a través de un poso subterráneo, el dispositivo de vaivén comprende - un motor que es energizado por una fuente de poder llevada por el dispositivo; - al menos una rueda o brazo que puede ser presionado contra la pared interna del barreno del pozo y que puede ser girada y/o axialmente trasladada por el motcr con relación a una envoltura del dispositivo de vaivén, de tal modo que el dispositivo de vaivén se mueva por si mismo como un tractor inalámbrico por todo el pozo subterráneo; caracaterizado porque el dispositivo de vaivén está equipado además con un obturador expansible que se encuentra en uso, expandido barreno abajo, cuando el dispositivo de vaivén necesite moverse en una dirección corriente abajo, a través del pozo, de manera tal que el obturador selle substancialmente el barreno del pozo y los fluidos del pozo producidos por la vía del pozo, induzcan el dispositivo de vaivén, a moverse en una dirección corriente abajo, a través del barreno del pozo.

13. El dispositivo de vaivén de la reivindicación 12, caracterizado porque la fuente de poder es una batería recargable.

14. El dispositivo de vaivén de J.a reivindicación 13, caracterizado porque la batería recargable es una batería cerámica de ion litio, de .alta temperatura.