SISTEMA DE PERFORACIÓN Y TERMINACIÓN PARA POZOS MULTILATERALES
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La presente invención se refiere a un sistema de pozos de sondeo que comprende un pozo de sondeo principal que se extiende dentro de una formación terrestre, un pozo de sondeo de derivación que se extiende desde un sitio seleccionado del pozo de sondeo principal dentro de la formación terrestre y una tubería de entubación dispuesta en el pozo de sondeo principal, a ese sistema de pozos de sondeo se hace referencia generalmente como sistema multilateral. El pozo de sondeo de derivación puede crearse en forma conjunta con el pozo de sondeo principal en un solo procedimiento de perforación, o puede crearse en una etapa posterior después de que el pozo de sondeo principal haya estado en funcionamiento por un periodo de tiempo. En el caso de que el pozo de sondeo de derivación se cree en una etapa posterior, generalmente no es deseable que el fluido de perforación y/o los detritos de perforación entren al interior de la tubería de entubación del pozo de sondeo principal. Además es en general no deseable que el fluido de hidrocarburos fluya desde la formación terrestre hacia la tubería de entubación, en la
REF.: 136016 unión del pozo de sondeo principal y el pozo de sondeo de derivación.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Un objeto de la invención es proporcionar un sistema de pozos de sondeo multilateral, adecuado, que prevenga la afluencia indeseable de fluido de perforación hacia la tubería de entubación, durante la perforación del pozo de sondeo de derivación y que prevenga además la afluencia indeseable del fluido de hidrocarburos hacia la tubería de entubación, en la unión del pozo de sondeo principal y el pozo de sondeo de derivación. De conformidad con la invención se proporciona un sistema de pozos de sondeo que comprende un pozo de sondeo principal que se extiende dentro de una formación terrestre, un pozo de sondeo de derivación que se extiende desde un sitio seleccionado del pozo de sondeo principal, dentro de la formación terrestre, una tubería de entubación colocada en el pozo de sondeo principal, un dispositivo de derivación colocado en la tubería de entubación y conectado a un conducto que se extiende a través de la tubería de entubación hacia una instalación del pozo de sondeo ubicada en la superficie, el dispositivo de derivación tiene una perforación principal en comunicación por fluido con la instalación del pozo de sondeo, a través del conducto, y una perforación de derivación proporciona comunicación por fluido entre la perforación principal y el pozo de sondeo de derivación, a través de un orificio de ventana proporcionado en la tubería de entubación, en donde se proporciona una junta entre el cuerpo y la superficie interior de la tubería de entubación, a fin de prevenir la comunicación por fluido entre el orificio de ventana y el interior de la tubería de entubación. El orificio de ventana se encuentra en comunicación por fluido por la perforación de derivación del dispositivo de derivación y con el pozo de sondeo de derivación. Como la junta previene la comunicación por fluido entre el orificio de ventana y el interior de la tubería de entubación, se previene que el fluido de perforación presente en la perforación de derivación y el pozo de sondeo de derivación, durante la perforación del último entre al interior de la tubería de entubación. La junta previene también que cualquier fluido de hidrocarburos presente en la perforación de derivación y el pozo de sondeo de derivación, durante la producción del fluido de hidrocarburos, entre al interior de la tubería de entubación. Convenientemente el pozo de sondeo principal es un pozo de sondeo existente, y el pozo de sondeo de derivación se perfora cierto tiempo después que el pozo de sondeo principal haya entrado en operación para producir el fluido de hidrocarburos. El pozo de sondeo principal se extiende generalmente desde la superficie a través de una capa de cubierta y una capa de roca de cubierta, hacia un yacimiento de fluido de hidrocarburos de la formación terrestre. El pozo de sondeo de derivación puede ser perforado convenientemente dentro de una zona de la formación terrestre, que contenga el fluido de hidrocarburos, a una distancia relativamente grande desde el pozo de sondeo principal, si el dispositivo de derivación se encuentra localizado relativamente alto en el pozo de sondeo principal, por ejemplo en la capa de cubierta. Convenientemente el pozo de sondeo principal es un pozo de sondeo existente y el pozo de sondeo de derivación se perfora cierto tiempo después de que el pozo de sondeo principal haya entrado en funcionamiento para producir el fluido de hidrocarburos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS
La invención se describirá adicionalmente con más detalle y a manera de ejemplo, con referencia a los dibujos adjuntos en los que:
La Figura 1 muestra esquemáticamente una sección transversal, longitudinal, de una modalidad del sistema de pozos de sondeo de conformidad con la invención, durante la perforación. La Figura 2 muestra esquemáticamente la sección transversal A-A de la Figura 1; La Figura 3 muestra esquemáticamente la sección transversal B-B de la Figura 2; La Figura 4 muestra esquemáticamente la sección transversal, longitudinal, de la modalidad de la Figura 1,. durante la producción de fluido de hidrocarburos.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Haciendo referencia a las Figuras 1 y 2, se muestra un sistema de pozos de sondeo que comprende un pozo de sondeo principal 1 formado en una formación terrestre 3, el pozo de sondeo principal esta provisto de una tubería de entubación 5 que puede ser una tubería de entubación convencional o una tubería de entubación expansible. El pozo de sondeo principal se extiende desde la superficie terrestre (no mostrada) hasta un yacimiento de fluido de hidrocarburos (no mostrado) de la formación terrestre, y la dirección desde la superficie hacia el yacimiento se indica mediante la flecha 7.
ün dispositivo de derivación en la forma del mandril 9 se encuentra colocado en el pozo de sondeo 1, el mandril 9 esta conectado a un conducto tubular superior 10a que se extiende a través de la tubería de entubación 5 hasta un equipo de perforación o sondeadora de tubería helicoidal que se encuentra en la superficie (no mostrada) , y a un conducto tubular inferior 10b que se extiende a través de la tubería de entubación 5 hasta una entrada de fluido de hidrocarburos (no mostrada) localizada en una parte inferior del pozo de sondeo principal 1. El mandril 9 tiene una perforación principal 12 en comunicación por fluido con el equipo de perforación, a través del conducto tubular superior 10 y en comunicación por fluido con la entrada de fluido de hidrocarburos, a través del conducto inferior 10b. El mandril 9 tiene además una perforación de derivación 14 que se extiende desde la perforación principal 12 hasta un orificio de ventana 16 formado en la tubería de entubación 5. Un pozo de sondeo de derivación 18 se extiende desde el orificio de ventana 16 hacia la formación terrestre 3, el pozo de sondeo de derivación 18 esta alineado con la perforación de derivación 14 del mandril 9. Un tren de varillas de sondeo 19 se extiende desde el equipo de perforación,' a través del conducto 10, la perforación principal 12, la perforación de derivación 14 y el orificio de ventana 16 dentro del pozo de sondeo de derivación. El tren de varillas de sondeo está provisto en su extremo inferior de una barrena de perforación (no mostrada) . Un montaje 21 de obturador/cuña desviadora, incluye un obturador 21a y una cuña desviadora 21b esta colocada en la perforación principal 12 por debajo de la unión con la perforación de derivación 14. El obturador 21a obtura la parte inferior de la perforación principal 12 y soporta la cuña desviadora 21b en una posición tal que guie el tren de varillas de sondeo, desde la perforación principal 12 hacia la perforación de derivación 14. Una junta 20 sin fin, de forma ovalada, se encuentra colocada entre el mandril 9 y la superficie interior de la tubería de entubación 5 y se extiende alrededor del orificio de ventana 16 de la tubería de entubación y esta fijada en una ranura 22 de forma ovalada proporcionada en la superficie exterior del mandril 9. La junta 20 esta hecha de material metálico deformable o material elastomérico, o una combinación de los mismos. Una masa de fluido de perforación 24 se encuentra presente en el espacio formado entre el tren de varillas de sondeo 19 por una parte, y el conducto 10a, la perforación principal 12, la perforación de derivación 14, el orificio de ventana 16 y el pozo de sondeo de derivación 18, por la otra. El mandril esta provisto de perforaciones secundarias 26, 28. Un espacio libre 30 se encuentra presente entre la superficie exterior del mandril 9 y la superficie interior de la tubería de entubación 5. Las perforaciones secundarias 26, 28 y el espacio libre 30 proporcionan cada uno comunicación por fluido entre el interior de la tubería de entubación 5 por debajo y por arriba del mandril 9. Haciendo referencia además a la Figura 3, el mandril 9 y la junta 20 son forzados contra la superficie interior de la tubería de entubación en el lado del orificio de ventana 16 por la acción de dos miembros de activación 32, 34. Cada miembro de activación 32, 34 esta colocado en una cavidad 36, 38 del mandril 9 en la superficie exterior del mismo, e incluye un par de elementos con forma de cuña en la forma de tiras 40, 42 que pueden moverse entre una posición extendida y una posición retraída en la que las tiras 40, 42 se encuentran a una distancia mutua más corta que en la posición extendida. Cada tira 40, 42 tiene una primera superficie de contacto 44, 46 alineada y en contacto con la superficie interior de la tubería de entubación 5, y una segunda superficie de contacto 48, 50 alineada y en contacto con una superficie inclinada 52, 54 del mandril. La primera superficie de contacto 44, 46 esta provista de dientes metálicos endurecidos (no mostrados) para mejorar e poder de sujeción de la primera superficie contra la tubería de entubación. La dirección de inclinación de la superficies inclinadas 50, 52 es tal que el miembro de activación 32, 34 se expande radialmente con el movimiento de las tiras 40, 42 desde la posición expandida hasta la posición retraída. Un elemento 56 de metal con memoria de forma interconecta las tiras 40, 42, elemento 56 que mueve las tiras 40, 42 desde la posición extendida hasta la posición retraída, al alcanzar la temperatura de transición. Haciendo referencia a la Figura 4 se muestra el sistema de pozos de sondeo de las Figuras 1 a 3, por el cual el tren de varillas de sondeo 19 y el montaje 21 de obturador/cuña desviadora ha sido retirado del sistema de pozos de sondeo. Un revestimiento tubular 62 se extiende desde la perforación de derivación 14 a través del orificio de ventana 16 hacia el pozo de sondeo de derivación 18. La parte extrema superior del revestimiento 62 se extiende hacia la perforación de derivación 14 y esta provista de un elemento obturador anular 64 que puede funcionar entre un modo radialmente retraído, en donde se encuentra presente un espacio libre entre el elemento obturador 64 y la perforación de derivación 14, y un modo radialmente expandido, en donde el revestimiento se obtura en la perforación de derivación 14. El elemento obturador 64 incluye un activador de metal con memoria de forma (no mostrado) para mover el elemento obturador desde el modo radialmente retraído, hasta el modo radialmente expandido. El equipo de perforación en la superficie ha sido reemplazado por una instalación para la producción de fluido de hidrocarburos (no mostrada) . Durante la operación normal el pozo de sondeo principal 1 es un pozo de sondeo existente y el pozo de sondeo de derivación 18 va a perforarse desde el pozo de sondeo existente. Cada elemento 56 de metal con memoria de forma se encuentra a una temperatura inferior a su temperatura de transición, de manera tal que los miembros de activación 32, 34 se encuentran en su posición expandida. El mandril 9 se desciende a través de la tubería de entubación 5 hasta la posición en donde el pozo de sondeo de derivación va a comenzarse, por lo cual durante el descenso se centra en la tubería de entubación 5 mediante centradores apropiados (no mostrados) para proteger la junta 20 del contacto con la tubería de entubación. Cuando el mandril 9 esta colocado en la posición deseada, se hace descender un dispositivo de calentamiento (no mostrado) a través del conducto tubular superior 10a dentro de la perforación principal 12 en donde se hace funcionar el dispositivo de calentamiento a fin de calentar los elementos 56 de metal con memoria de forma. Al alcanzar su temperatura de transición, los elementos 56 de metal con memoria de forma se retraen y por ello mueven las tiras 40, 42 desde la posición expandida hasta la posición retraída. Como un resultado las tiras 40, 42 llegan a presionar firmemente contra un lado de la superficie interior de la tubería de entubación 5 y la junta 20 llega a quedar firmemente presionada contra el lado opuesto de la superficie interior de la tubería de entubación 5. Por ello el mandril llega a quedar asegurado en la tubería de entubación y la junta 20 se deforma a fin de formar una junta entre metal y metal, contra la tubería de entubación. El montaje 21 de obturador/cuña desviadora se hace descender después a través del conducto superior 10a dentro de la perforación principal 12 y se coloca en forma fija en la perforación principal 12 activando el obturador 21a. El tren de varillas de sondeo 19 se hace descender después a través del conducto superior 10a dentro de la perforación principal 12. Al hacer contacto con la cuña desviadora 21b el tren de varillas de sondeo 19 es guiado por la cuña desviadora 21b dentro de la perforación de derivación 14 hasta que la barrena de perforación haga contacto con la superficie interior de la tubería de entubación 5. Luego se hace girar el tren de varillas de sondeo y por ello se desgasta el orificio de ventana 16 en la tubería de entubación 5 y subsiguientemente se perfora el pozo de sondeo de derivación 18. El fluido de perforación se hacer circular en una manera convencional a través del tren de varillas de sondeo 19 hasta la barrena de perforación y desde allí a través del pozo de sondeo de derivación 18, a la perforación de derivación 14, a la perforación principal 12 y al conducto superior 10a hasta la superficie. La junta 20 previene que el fluido de perforación y los detritos de perforación entren al espacio 60 formado entre la tubería de entubación 5 por una parte y el mandril 9, el conducto superior 10a y el conducto inferior 10b por la otra. La perforación se continua hasta que el pozo de sondeo de derivación 18 llega a una zona que contiene fluido de hidrocarburos (no mostrada) de la formación terrestre. Durante la perforación el espacio 60 se llena con agua, salmuera o aire. Después de finalizar la perforación, el tren de varillas de sondeo 19 se retira del sistema de pozos de sondeo y la tubería de revestimiento 62 se hace descender a través del conducto superior 10a dentro de la perforación de derivación 14 y desde ahí hacia el pozo de sondeo de derivación 18. Un dispositivo de calentamiento (no mostrado) se hace descender dentro de la parte extrema superior de la tubería de revestimiento 62 y se hace funcionar incrementando por ello la temperatura del activador de metal con memoria "de forma, hasta por arriba de su temperatura de transición e induciendo al elemento obturador 64 a expandirse radialmente y por ello obturar la tubería de revestimiento 62 en la superficie interior de la perforación de derivación 14. La tubería de revestimiento 62 es suspendida en esta posición por un colgador de tuberías de revestimiento convencional (no mostrado) . El fluido de hidrocarburos se produce después desde la formación terrestre, por lo cual el fluido de hidrocarburos fluye en una primera corriente a través del conducto 10b, la perforación principal 12 y el conducto 10a hacia la instalación de producción de fluido de hidrocarburos, y en una segunda corriente desde la zona que contiene fluido de hidrocarburos hacia la tubería de revestimiento 62 y desde alli a través de la perforación principal 12 hacia el conducto superior 10a en donde surgen la primera corriente y la segunda corriente. Durante la producción del fluido de hidrocarburos, la junta 20 previene el flujo hacia afuera, del fluido de hidrocarburos, desde la perforación de derivación 14 hacia el espacio 60 en caso de falla del elemento obturador 64. Además, la junta previene además el flujo hacia dentro, del fluido de hidrocarburos, desde la formación terrestre 3 a través del orificio de ventana 16 hacia el espacio 60. Convenientemente la tubería de revestimiento 5 esta provista de una entrada (no mostrada) en comunicación por fluido con un yacimiento de fluido de hidrocarburos de la formación terrestre 3, por lo cual durante la perforación y/o durante la producción del fluido de hidrocarburos, el fluido de hidrocarburos se produce a partir del yacimiento, a través de la entrada y hacia la tubería de revestimiento 5 y desde ahí, a través del espacio 60, las perforaciones secundarias 26, 28 y el espacio libre 30 hacia la superficie. Se comprenderá que en lugar de un solo pozo de sondeo de derivación, el sistema de pozos de sondeo puede comprender una pluralidad de pozos de sondeo de derivación conectados al pozo de sondeo principal en una profundidad diferente en donde cada pozo de sondeo de derivación se cree y funcione en la manera descrita anteriormente. En lugar de que una sola junta sin fin se encuentra dispuesta entre el mandril y la superficie interior de la tubería de entubación, el sistema de pozos de sondeo puede incluir una pluralidad de esas juntas dispuestas a distancias mutuamente diferentes desde el orificio de ventana. En lugar de que la barrena de perforación se haga girar mediante la rotación del tren de varillas de sondeo en la superficie, la barrena de perforación puede hacerse girar mediante un motor ubicado pozo abajo incorporado en el tren de varillas de sondeo. En lugar de perforar el orificio de ventana después de que el mandril haya sido instalado en la tubería de entubación, el orificio de ventana puede desgastarse y el pozo de sondeo de derivación puede perforarse antes de que se instale el mandril. Para alinear el mandril de una manera exacta con el orificio de ventana, la perforación de derivación puede estar provista de un bloque de arrastre accionado con resorte y suspendido en la perforación de derivación mediante un sistema de suspensión tal como una ranura y manguito. El bloque de arrastre se arrastra contra la tubería de entubación a la vez que hace moverse el mandril dentro de la tubería de entubación. Cuando el mandril llega a la profundidad del orificio de ventana, el mandril se manipula hasta que el bloque de arrastre entre al orificio de ventana proporcionando por ello ubicación positiva del mandril con relación al orificio de ventana. Después de que las tiras han sido activadas, el bloque de arrastre accionado por resortes se retira del pozo de sondeo, por ejemplo usando una herramienta de pesca sobre el tubo de perforación o tubería helicoidal. Una o más de las perforaciones secundarias puede usarse como un paso para cables eléctricos o conductos hidráulicos para la comunicación o transmisión de energía eléctrica. 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 convencional para la manufactura de los objetos o productos a que la misma se refiere.