MXPA02008578A - Accionador de valvula del fondo de perforacion presurizado electrohidraulicamente. - Google Patents

Abstract

Se describe un pozo petrolero que tiene un sistema de comunicacion y un sistema hidraulico. El pozo petrolero incluye un barreno y una estructura de tuberia posicionada dentro del barreno. El sistema de comunicacion suministra una corriente variable en el tiempo en el fondo de la perforacion a lo largo de la estructura de tuberia. El sistema hidraulico (70) que es posicionado en el fondo de la perforacion proximo a la estructura de tuberia (26) recibe la corriente variable en el tiempo para poner en operacion un motor electrico (78). El motor impulsa una bomba (76) que presuriza el fluido hidraulico para impulsar selectivamente un accionador (84). El accionador (84) es conectado operativamente a un dispositivo en el fondo de la perforacion, tal como una valvula de cierre y pone en operacion el dispositivo en el fondo de la perforacion a medida que el accionador (84) es impulsado por el fluido hidraulico presurizado.

Description

ACCIONADOR DE VÁLVULA DEL FONDO DE PERFORACIÓN PRESURIZADO ELECTROHIDRÁULICAMENTE ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La presente invención es concerniente con pozos petroleros y en particular con pozos petroleros que tienen un sistema de comunicación para proporcionar potencia y comunicaciones a un sistema hidráulico en el fondo de la perforación, el sistema hidráulico es conectadc operativamente a un dispositivo en el fondo de la perforación para poner el operación el dispositivo en el fondo de ia perforación. DESCRIPCIÓN DE LA TÉCNICA RELACIONADA Se han ideado varios métodos para colocar componentes electrónicos, detectores o válvulas controlables en ei fondo de la perforación a lo largo de una cadena de entubado de producción de petróleo, pero todos de tales dispositivos conocidos utilizan comúnmente un interno o externo a lo largo de la cadena de entubado para proporcionar energia y comunicaciones en el fondo de la perforación. Es, por supuesto, altamente indeseable y en la práctica difícil utilizar un cable a lo largo de la cadena de entubado ya sea integral con la cadena de entubado o espaciado en el anulo entre la cadena de entubado y el ademe. El uso de un cable presenta dificultades para los operadores del pozo, en tanto que se monta e inserta la cadena de entubado a un barreno.

Ref.: 141732 Adicionalmente, el cable es sometido a corrosión y fuerte desgaste debido al movimiento de la cadena de entubado dentro del barreno. Un ejemplo de un sistema de comunicación en el fondo de la perforación que utiliza un cable es mostrado en PCT/EP97/01621. La patente norteamericana No. 4,839,644 describe un método y sistema para comunicaciones bidireccionales inalámbricas en un barreno con ademe que tiene una cadena de entubado. Sin embargo, este sistema describe un esquema de comunicación para acoplar energia electromagnética en un modo de TEM utilizando el anulo entre el ademe y el entubado. Este acoplamiento inductivo requiere un fluido sustancialmente no conductor tal como petróleo crudo en el anulo entre el ademe y la tubería. Por consiguiente, la invención descrita en la patente norteamericana No. 4,839,644 no se ha adoptado ampliamente como un esquema práctico para comunicación bidireccional en el fondo de la perforación. Otro sistema para comunicación en el fondo de la perforación que utiliza telemetría de impulso de lodo es descrito en las patentes norteamericanas Nos. 4,648,471 y 5,887,657. Aunque la telemetría de impulso de lodo puede ser exitosa a bajas velocidades de datos, es de utilidad limitada en donde se requieren altas velocidades de datos o en donde es indeseable tener equipo de telemetría de impulso de lodo complejo en el fondo de la perforación. Otros métodos de comunicación dentro de un barreno son descritos en las patentes norteamericanas Nos. 4,468,665; 4,578,675; 4,739,325; 5,130,706; 5,467,083; 5,493,288; 5,576,703; 5,574,374 y 5,883,516. Similarmente, varios detectores y sistemas de control en el fondo de la perforación permanentes han sido descritos en las patentes norteamericanas Nos. 4,972,704; 5,001,675; 5,134,285; 5,278,758; 5,662,165; 5,730,219; 5,934,371 y 5,941,307. Las solicitudes relacionadas describen métodos par proporcionar energia eléctrica y comunicaciones a varios dispositivos en el fondo de la perforación en pozos petroleros. Estos métodos utilizan ya sea el entubado de producción como un suministro y el ademe como un retorno para el circuito de transmisión de potencia y comunicaciones o alternativamente el ademe como el suministro con una suelo de formación como el retorno. Ya sea en una configuración u otra, las pérdidas eléctricas en el circuito de transmisión son altamente variables, dependiendo de las condiciones especificas para un pozo particular. La energia alimentada a lo largo del ademe con un suelo de formación como el retorno es especialmente susceptible a pérdidas de corriente. Fugas de corriente eléctrica ocurren en general a través del cemento de terminación a la formación terrestre. Mientras más conductores son el cemento y la formación terrestre, mayor es la pérdida de corriente a medida que la corriente viaja a lo largo del ademe.

Por consiguiente, existe una necesidad de compensar las pérdidas de energia que serán experimentadas cuando se usa un sistema de comunicación inalámbrico en el fondo de la perforación. Puesto que tales pérdidas colocan limites en la cantidad disponible de energia eléctrica instantánea, también existe una necesidad por un sistema y método para almacenar energia para uso posterior con dispositivos en el fondo de la perforación, especialmente dispositivos de alta energia, tales como válvulas de cierre de emergencia u otro equipo de seguridad. Aunque se podria proporcionar una solución a los problemas de almacenamiento de energia en el fondo de la perforación mediante almacenamiento eléctrico tales como capacitores o almacenamiento químico tales como baterías, las vidas limitadas de tales dispositivos hace el uso de los dispositivos menos que ideal en un pozo petrolero en operación. Todas las referencias citadas en la presente son incorporadas por referencia a la máxima extensión permisible por la ley. A la extensión que una referencia puede no ser plenamente incorporada en la presente, es incorporada por referencia por propósitos de antecedentes e indicadora del conocimiento de aquel de experiencia ordinaria en la técnica. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN Los problemas presentados para compensar las pérdidas de energia a lo largo de una trayectoria de transmisión y para proporcionar una fuente utilizable de energia en el fondo de la perforación instantánea son resueltos por los sistemas y métodos de la presente invención. De acuerdo con una modalidad de la presente invención, se proporciona un método para poner en operación un dispositivo en el fondo de la perforación en un barreno de un pozo petrolero. El pozo petrolero incluye una estructura de tubería posicionada dentro del barreno del pozo. El método incluye alimentar una corriente variable en el tiempo a lo largo de la estructura de tubería, la corriente es utilizada para poner en operación un motor. El motor impulsa una bomba, que lleva a cabo la etapa de presurizar un fluido hidráulico. Finalmente, la etapa de poner en operación el dispositivo en el fondo de la perforación se lleva a cabo utilizando el fluido hidráulico presurizado. En otra modalidad de la presente invención, se proporciona un pozo petrolero que tiene un barreno y una estructura de tubería posicionada dentro del barreno. El pozo petrolero incluye un sistema de comunicaciones y un sistema hidráulico. El sistema de comunicaciones es asociado operativamente con la estructura de tubería del pozo y transmite una corriente variable en el tiempo a lo largo de la estructura de tubería. El sistema hidráulico es conectado eléctricamente a la estructura de tubería y está configurado para poner en operación un dispositivo en el fondo de la perforación. En otra modalidad de la presente invención, un sistema de accionamiento hidráulico incluye un motor que está configurado par recibir una corriente variable en el tiempo a lo largo de un elemento de tubo. Una bomba es conectada operativamente a y es impulsada por el motor, de tal manera que la bomba presuriza un fluido hidráulico. Un accionador es conectado hidráulicamente a la bomba y es impulsado selectivamente mediante el fluido hidráulico presurizado suministrado por la bomba. El accionador está configurado para su anexión operable a un dispositivo objetivo, el accionador pone en operación el dispositivo objetivo a medida que el accionador es accionado por el fluido hidráulico presurizado . BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es un esquema de un pozo petrolero que tiene un sistema de comunicación inalámbrico y un sistema de presión hidráulico de acuerdo con la presente invención. La figura 2 es un esquema de un pozo petrolero lejos de la costa, que tiene un sistema de comunicación inalámbrico y un sistema de presión hidráulico de acuerdo con la presente invención. La figura 3 es un esquema ampliado de una estructura de tubería de un pozo petrolero, la estructura de tubería tiene una canaleta ampliada que aloja un sistema de presión hidráulico de acuerdo con la presente invención. La figura 4 es un esquema eléctrico y de plomería del sistema de presión hidráulico de la figura 3. La figura 5 es un esquema ampliado de una estructura de tubería de un pozo petrolero, la estructura de tubería tiene una canaleta ampliada que aloja un sistema de ajuste hidráulico de acuerdo con una modalidad alternativa de la presente invención. La figura 6 es un esquema eléctrico y de plomería del sistema de ajuste hidráulico de la figura 5.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA Como se usa en la presente solicitud, una "estructura de tubería" puede ser un solo tubo, una serie o cadena de tubos, un ademe de pozo, una varilla de bombeo, una serie de tubos interconectados, varillas, carriles, armaduras, reticulados, soportes, una rama o extensión lateral de un pozo, una red de tubos interconectados u otras estructuras conocidas para aquel de experiencia ordinaria en la técnica. La modalidad preferida hace uso de la invención en el contexto de un pozo de petróleo en donde la estructura de tubería comprende un tubo o series de tubos tubulares, metálicos, eléctricamente conductores, pero la invención no está limitada de esta manera. Para la presente invención, por lo menos una porción de la estructura de tubería necesita ser eléctricamente conductora, tal porción eléctricamente conductora puede ser toda la estructura de tubería (por ejemplo, tubos de acero, tubos de cobre) o una porción eléctricamente conductora que se extiende longitudinalmente combinada con una porción no conductora que se extiende longitudinalmente. En otras palabras, una estructura de tubería eléctricamente conductora es una que proporciona una trayectoria conductora eléctrica desde un primer sitio en donde una fuente de alimentación es conectada eléctricamente a otro sitio en donde un dispositivo y/o retorno eléctrico es conectado eléctricamente. La estructura de tubería será comúnmente un entubado de metal redondo convencional, pero la geometría de sección transversal de la estructura de tubería o cualquier porción de la misma puede variar en forma (por ejemplo redonda, rectangular, cuadrada, oval) y tamaño (por ejemplo longitud, diámetro, espesor de pared) a lo largo de cualquier porción de la estructura de tubería. Una "válvula" es cualquier dispositivo que funciona para regular el flujo de un fluido. Ejemplos de válvulas incluyen, pero no están limitadas a, válvulas elevadoras de gas tipo fuelle y válvulas elevadoras de gas controlables, cada una de las cuales puede ser usada para regular el flujo del gas elevador a una serie de tubos de un pozo. Los trabajos internos de las válvulas pueden variar extensamente y en la presente solicitud, no se propone limitar las válvulas a cualquier configuración particular, en tanto que la válvula funcione para regular el flujo. Algunos de los varios tipos de mecanismos reguladores de flujo incluyen, pero no están limitados a, configuraciones de válvula de bola, configuraciones de válvula de aguja, configuraciones de válvula de compuerta y configuraciones de válvula de jaula. Las válvulas caen en general en una o la otra de dos clases: válvulas reguladoras diseñadas para regular el flujo continuamente en un intervalo dinámico desde plenamente cerrada a plenamente abierta y válvulas diseñadas para ponerse en operación solo plenamente abiertas o plenamente cerradas, con posiciones intermedias consideradas temporales. La última clase de válvulas se pueden poner en operación para proteger al personal o equipo durante mantenimiento o modificación programados o pueden formar parte del sistema de cierre de emergencia de un pozo, en cuyo caso deben ser aptas de ponerse en operación rápidamente y sin preparación prolongada. Las válvulas de seguridad subsuperficiales son un ejemplo de este tipo de válvula. Las válvulas pueden ser montadas en el fondo de la perforación de muchas maneras diferentes, algunas de las cuales incluyen configuraciones de montaje transportadas por entubado, configuraciones de mandril con cavidad lateral o configuraciones de montaje permanente tales como un montaje en la válvula en una armadura de entubado ampliada.

El término "módem" se usa en general en la presente para referirse a cualquier dispositivo de comunicaciones para transmitir y/o recibir señales de comunicación eléctricas vía un conductor eléctrico (por ejemplo, metal) . De aquí, el término no está limitado al acrónimo para un modulador (dispositivo que convierte una señal de voz o datos a una forma que puede ser transmitida) /desmodulador (un dispositivo que recupera una señal original después que ha modulado un portador de alta frecuencia) . También, el término "módem" como se usa en la presente no está limitado a los módem de computadora convencionales que convierten las señales digitales a señales análogas y viceversa (por ejemplo, para enviar señales de datos digitales en la Red Telefónica Conmutada Pública) . Por ejemplo, si un detector emite mediciones en un formato análogo, entonces tales mediciones pueden solamente necesitar ser moduladas (por ejemplo, modulación de espectro extendido) y transmitidas - de aquí no es necesaria ninguna conversión análoga/digital. Como otro ejemplo, un módem relevador/dependiente o dispositivo de comunicación puede solamente necesitar identificar, filtrar, amplificar y/o transmitir una señal recibida. El término "procesador" se usa en la presente solicitud para denotar cualquier dispositivo capaz de llevar a cabo operaciones aritméticas y/o lógicas. El procesador puede incluir opcionalmente una unidad de control, unidad de memoria y una unidad aritmética y lógica. El término "detector" como se usa en la presente solicitud se refiere a cualquier dispositivo que detecta, determina, verifica, registra o detecta de otra manera el valor absoluto de o un cambio en una cantidad física. Los detectores como se describen en la presente solicitud pueden ser usados para medir la temperatura, presión (tanto absoluta como diferencial) , velocidad de flujo, datos sísmicos, datos acústicos, nivel de pH, niveles de salinidad, posiciones de válvula o casi cualquier otro datos físico. Como se usa en la presente solicitud, "inalámbrico" significa la ausencia de un conductor de alambre aislado convencional, por ejemplo que se extiende desde un dispositivo en el fondo de la perforación a la superficie. Se considera que el uso del entubado y/o ademe como conductor es "inalámbrico" . El término "módulo de componentes electrónicos" en la presente solicitud se refiere a un dispositivo de control. Pueden existir módulos de componentes electrónicos en muchas configuraciones y pueden ser montados en el fondo de la perforación de muchas maneras diferentes. En una configuración de montaje, el módulo de componentes electrónicos está localizado realmente dentro de una válvula y proporciona control para la operación de un motor dentro de la válvula. Los módulos de componentes electrónicos también pueden ser montados externos a cualquier válvula particular. Algunos módulos de componentes electrónicos serán montados dentro de mandriles con cavidad lateral o cavidades de entubado ampliadas, mientras que otros pueden ser anexados permanentemente a la cadena de entubado. Los módulos de componentes electrónicos con frecuencia son conectados eléctricamente a detectores y ayudan a relevar información del relevador a la superficie del pozo. Es concebible que los detectores asociados con un módulo de componentes electrónicos particular pueda aún estar empacado dentro del módulo de componentes electrónicos. Finalmente, el módulo de componentes electrónicos está con frecuencia estrechamente asociado con y puede realmente contener un módem para recibir, enviar y relevar comunicaciones desde y a la superficie del pozo. Las señales que son recibidas de la superficie por el módulo de componentes electrónicos son frecuentemente usadas para efectuar cambios en los dispositivos controlables en el fondo de la perforación, tales como válvulas. Las señales enviadas o relevadas a la superficie por el módulo de componentes electrónicos contiene en general información acerca de las condiciones físicas en el fondo de la perforación suministradas por los detectores. De acuerdo con la terminología convencional de la práctica del campo de petróleo, las descripciones "superior", "inferior", "arriba del pozo" y "en el fondo de la perforación" como se usan en la presente son relativos y se refieren a la distancia a lo largo de la profundidad del agujero desde la superficie, que en pozos desviados u horizontales puede o no estar de acuerdo con la elevación vertical medida con respecto a un dato de estudio. Con referencia a la figura 1 de los dibujos, se ilustra un pozo petrolero 10 de acuerdo con la presente invención. El pozo petrolero 10 incluye un barreno 11 que se extiende desde una superficie 12 a una zona de producción 14 localizada en el fondo de la perforación. Una plataforma de producción 20 está localizada en la superficie 12 e incluye un sustentador 22 para soportar un ademe 24 y una cadena de entubado 26. El ademe 24 es del tipo empleado convencionalmente en la industria del petróleo y gas. El ademe 24 es instalado comúnmente en secciones y es cementado en el barreno 11 durante la terminación del pozo. La cadena de entubado 26, también denominada como entubado de producción, es en general convencional, que comprende una pluralidad de secciones de tubo tubulares alargadas unidas mediante acoplamientos roscados en cada extremo de las secciones de tubo. La plataforma de producción 20 también incluye una garganta de entrada de gas 30 para permitir la entrada de gas comprimido a un espacio anular 3 entre el ademe 24 y la cadena de entubado 26. Inversamente, la válvula de salida 32 permite la expulsión de petróleo y burbujas de gas desde un interior de la cadena de entubado 26 durante la producción de petróleo. El pozo petrolero 10 incluye un sistema de comunicación 34 para proporcionar potencia y comunicaciones bidireccionales en el fondo de la perforación 10. El sistema de comunicación 34 incluye un regulador de inducción inferior 42 que está instalado en la cadena de entubado 26 para actuar como una impedancia en serie al flujo de corriente eléctrica. El tamaño y material del regulador de inducción inferior 42 pueden ser alterados para hacer variar el valor de la impedancia en serie; sin embargo, el regulador de inducción inferior 42 es fabricado de un material ferromagnético. El regulador de inducción 42 es montado concéntrico y externo a la cadena de entubado 26 y es normalmente endurecido con epoxi para soportar la manipulación burda. Una junta de entubado aislante 40 (también denominada como una junta eléctricamente aislante) es posicionada sobre la cadena de entubado 26 cerca de la superficie del pozo. El aislamiento de la junta de entubado 40, junto con el regulador de inducción inferior 42, proporciona aislamiento eléctrico para una sección de cadena de entubado 26 localizada entre la junta de entubado aislante 40 y el regulador de inducción 42. La sección de cadena de entubado 26 entre la junta de entubado aislante 40 y el regulador inferior 42 pueden ser vistos como una trayectoria de potencia y comunicaciones. En una alternativa o además de la junta de entubado aislante 40, un regulador de inducción superior (no mostrado) puede ser colocado alrededor de la cadena de entubado 26 o se podría emplear un sustentador de entubado aislante (no mostrado) . Una computadora y fuente de alimentación 44 que incluye una fuente de alimentación 46 y un dispositivo de comunicaciones de espectro esparcido 48 (por ejemplo un módem) es dispuesto al exterior del barreno 11 en la superficie 12. La computadora y fuente de alimentación 44 son conectados eléctricamente a la cadena de entubado 26 debajo de la junta de entubado aislante 40 para suministrar la corriente variable en el tiempo a la cadena de entubado 26. Una alimentación de retorno para la corriente es anexada al ademe 24. En operación, el uso de la cadena de entubado 26 como un conductor es bastante deficiente debido a las longitudes de tubería frecuentemente mayores de cadena de entubado a lo largo de las cuales se alimenta corriente. Sin embargo, la técnica de comunicaciones de espectro esparcido es tolerante al ruido y bajos niveles de señal y puede operar efectivamente aún con pérdidas tan altas como de -100 db. El método para aislar eléctricamente una sección de la cadena de entubado como se ilustra en la figura 1 no es el único método para proporcionar potencia y señales de comunicaciones en el fondo de la perforación. En la modalidad preferida de la figura 1, se proporcionan señales de energía y comunicaciones en la cadena de entubado 26, con el retorno eléctrico siendo provisto por el ademe 24. En lugar de esto, el retorno eléctrico podría ser provisto por una conexión a tierra terrestre. Una conexión eléctrica a tierra podría ser provista al hacer pasar un alambre a través del ademe 24 o al conectar el alambre a la cadena de entubado debajo del regulador inferior 42 (si la porción inferior de la cadena de entubado estaba conectada a tierra) . Una trayectoria de potencia y comunicaciones alternativa podría ser provista por el ademe 24. En una configuración similar a aquella utilizada con la cadena de entubado 26, una porción del ademe 24 podría ser aislada eléctricamente para proporcionar una estructura fundamental de telemetría para transmitir señales de potencia y comunicación en el fondo de la perforación. Si se utilizaran reguladores de inducción para aislar una porción del ademe 24, los reguladores serían dispuestos concéntricamente alrededor del exterior del ademe. En lugar de usar reguladores con el ademe 24, se podrían usar conectadores eléctricamente aislantes similares a la junta de entubado 40. En modalidades que utilizan el ademe 24 para suministrar señales de potencia y comunicaciones en el fondo de la perforación, un retorno eléctrico podría ser provisto ya sea vía la cadena de entubado 26 o vía una conexión a tierra terrestre. Un obturador de empaque 49 es colocado dentro del ademe 24 debajo del regulador de inducción inferior 42. El obturador de empaque 49 está localizado por encima de la zona de producción 14 y sirve para aislar la zona de producción 14 y para conectar eléctricamente la cadena de entubado de metal 26 al ademe de metal 24. Normalmente, las conexiones eléctricas entre la cadena de entubado 26 y el ademe 24 no permitirían que señales eléctricas sean transmitidas o recibidas hasta arriba o hasta abajo del barreno 11 utilizando la cadena de entubado 26 como un conductor y el ademe 24 como otro conductor. Sin embargo, la disposición de la junta de entubado aislante 40 y el regulador de inducción inferior 42 crean una sección eléctricamente aislada de la cadena de entubado 26, que proporciona un sistema y método para proporcionar señales de potencia y comunicación hacia arriba y hacia abajo del barreno 11 del pozo petrolero 10. Con referencia a la figura 2 de los dibujos, se ilustra un pozo petrolero lejos de la costa 60. El pozo petrolero 60 incluye una plataforma de producción principal 62 en una superficie acuosa 63 anclada a un piso terrestre 64 con elementos de soporte 66. El pozo petrolero 60 tiene muchas similaridades al pozo petrolero 10 de la figura 1. El barreno 11 del pozo petrolero 60 comienza en el piso de tierra 64. El ademe 24 es posicionado dentro del barreno 11 y el sustentador de entubado 22 proporciona soporte en el fondo de la perforación para la cadena de entubado 26. Una de las diferencias principales entre el pozo petrolero 10 y el pozo petrolero 60 es que la cadena de entubado 26 en el pozo petrolero 60 se extiende a través del agua 67 antes de llegar al barreno 11. El regulador de inducción 42 es posicionado sobre la cadena de entubado 26 justo por encima de una cabeza de pozo 68 en el piso de tierra 64. Una junta de entubado aislante (similar a la junta de entubado aislante 40, pero no mostrada) es provista en una porción de la cadena de entubado 26 sobre la plataforma de producción 62. La corriente variable en el tiempo es impartida a una sección de cadena de entubado 26 entre la junta de entubado aislante y el regulador de inducción 42 para suministrar potencia y comunicaciones en la cabeza de pozo 68. Una persona experimentada en la técnica reconocerá que bajo circunstancias normales se presentarla un corto circuito para la corriente que se hace pasar a lo largo de la cadena de entubado 26, puesto que la cadena de entubado está rodeada por agua de mar eléctricamente conductora. Sin embargo, los recubrimientos inhibidores de corrosión sobre la cadena de entubado 26 son en general no conductores y pueden proporcionar una "envolvente" eléctricamente aislante alrededor de la cadena de entubado, permitiendo mediante esto la transferencia de corriente aún cuando la cadena de entubado 26 está sumergida en agua. En un arreglo alternativo, la potencia podría ser proporcionada a la cabeza del pozo 68 mediante un cable aislado (no mostrado) y luego suministrada en el fondo de la perforación de la misma manera en el pozo petrolero 10. En tal arreglo, la junta de entubado aislante y regulador de inducción 42 estarían posicionados dentro del barreno 11 del pozo petrolero 60. Todavía con referencia a la figura 2, pero también a las figuras 1 y 3 de los dibujos, se muestra un sistema hidráulico 60 provisto para poner en operación un dispositivo en el fondo de la perforación o un dispositivo objetivo (no mostrado) . El sistema hidráulico 70 es dispuesto dentro de una canaleta ampliada 72 sobre la cadena de entubado 26. En la figura 3, el dispositivo en el fondo de la perforación es una válvula de cierre 74; sin embargo, un número de dispositivos en el fondo de la perforación diferentes se podrían poner en operación mediante el sistema hidráulico 70. La válvula de cierre 74 es impulsada incrementadamente por el fluido hidráulico presurizado por la bomba 76. Un motor eléctrico 78 es energizado por la corriente variable en el tiempo que se hace pasar a lo largo de la cadena de entubado 26. El motor 78 es conectado operativamente a la bomba 76 para impulsar la bomba 76. El motor eléctrico 78 que impulsa la bomba eléctrica 76 consume pequeñas cantidades de potencia, de tal manera que se puede poner en operación con la potencia limitada disponible en la profundidad del pozo. Mediante el diseño apropiado de la bomba hidráulica 76 y otros componentes del sistema hidráulico 70, especialmente en el diseño de sellos que minimizan fugas del fluido hidráulico en estos componentes, la baja cantidad de potencia disponible no impide que se pueda generar presión hidráulica, sino que más bien restringe la velocidad de flujo del fluido hidráulico . Con referencia ahora a la figura 4 de los dibujos, se ilustran las conexiones de plomería y eléctricas para el sistema hidráulico 70 en más detalle. Además de la bomba 76 y el motor 78, el sistema hidráulico 70 incluye un depósito de fluido 80, una válvula piloto 82, un accionador de válvula 84 y el entubado y elementos físicos necesarios para encauzar fluido hidráulico entre estos componentes. El depósito 80 es conectado hidráulicamente a la bomba 76 para suministrar fluido hidráulico a la bomba 76. La válvula piloto 82 es conectada hidráulicamente a la bomba 76, el accionador 84 y el depósito 80. La válvula piloto 82 encauza selectivamente el fluido hidráulico presurizado al accionador 84 para poner en operación el accionador 84. El accionador 84 incluye un pistón 86 que tiene un primer lado 87 y un segundo lado 88. El pistón 86 es conectado operativamente a la válvula 74 para abrir y cerrar la válvula 74. Al encauzar selectivamente fluido hidráulico presurizado a diferentes lados del pistón 86, la válvula 74 puede ser abierta o cerrada selectivamente. Por ejemplo, en una configuración el fluido hidráulico podría ser encauzado a una cámara justo por encima del primer lado 87 del pistón 86. El fluido presurizado ejercería una fuerza sobre el pistón 86, provocando que el pistón 86 se mueva hacia abajo, cerrando mediante esto la válvula 74. El fluido en una cámara adyacente al segundo lado 88 del pistón 86 sería desplazado al depósito 80. En esta configuración, la válvula 74 podría ser abierta al ajustar la válvula piloto 82, de tal manera que el fluido hidráulico presurizado es suministrado a la cámara adyacente al segundo lado 88 del pistón 86. El fluido presurizado ejercería una fuerza hacia arriba sobre el pistón, 86 haciendo mover mediante esto el pistón 86 hacia arriba y abriendo la válvula 74. El fluido hidráulico desplazado en la cámara adyacente al lado frontal 87 seria encauzado al depósito 80. Como se menciona previamente, se suministra corriente eléctrica al motor 78 a lo largo de la cadena de entubado 26. El módem 89 es posicionado dentro de la canaleta ampliada 72 para recibir señales del módem 48 en la superficie 12. El módem 89 es controlado eléctricamente a un controlador 90 para controlar la operación del motor 78. El controlador 90 es también conectado eléctricamente a la válvula piloto 82 para controlar la operación de la válvula piloto, asegurando mediante esto que la válvula encauce apropiadamente el fluido hidráulico de la bomba 76 al accionador 84 y el depósito 80. En servicio, se suministra corriente eléctrica al fondo de la perforación a lo largo de la cadena de entubado 26 y es recibida por el módem 89. El controlador 90 recibe instrucciones del módem 89 y encauza la energía al motor 78. El controlador 90 también establece el ajuste para la válvula piloto 82, de tal manera que el fluido hidráulico es encauzado apropiadamente en todo el sistema hidráulico 70. A medida que el motor 78 es energizado, impulsa la bomba 76 que extrae fluido hidráulico desde el depósito 80. La bomba 76 presuriza el fluido hidráulico, impulsando el fluido a la válvula piloto 82. Desde la válvula piloto 82, el fluido hidráulico presurizado es encauzado selectivamente a un lado del pistón 86 para impulsar el accionador 84. Dependiendo del lado del pistón 86 al cual el fluido fue alimentado, la válvula 74 será abierta o cerrada. A medida que el pistón 86 se mueve, el fluido hidráulico desplazado es encauzado desde el accionador 94 al depósito 80. El sistema hidráulico 70 puede también incluir un compensador de presión del fondo del agujero 92 (véase figura 3) para equilibrar la presión estática del fluido hidráulico contra la presión estática de los fluidos en el fondo de la perforación. El uso de un compensador de presión minimiza la presión diferencial a través de cualesquier sellos rotativos o deslizantes entre el circuito hidráulico y los fluidos del pozo si estos sellos están presentes en el diseño y así minimiza los esfuerzos sobre tales sellos. La canaleta ampliada 72 es llenada con petróleo, la presión de la cual es equilibrada con la presión de cualquier fluido presente en el anulo 31. Al portar un lado del compensador de presión 92 al exterior de la canaleta 72, la presión del aceite dentro de la canaleta ampliada 72 se puede hacer corresponder con la presión del fluido dentro del anulo 31. El ajuste de la presión interna de la canaleta permite que muchos de los componentes del sistema hidráulico 70 funcionen más eficientemente. Con referencia ahora a las figuras 5 y 6 de los dibujos, se ilustra una modalidad alternativa para el sistema hidráulico 70. Los componentes para este sistema hidráulico son sustancialmente similares a aquellos ilustrados en las figuras 3 y 4. Sin embargo, en esta modalidad particular, un acumulador 96 es conectado hidráulicamente entre la bomba 76 y la válvula piloto 82 para recolectar fluido hidráulico presurizado suministrado por la bomba 76. El control del sistema hidráulico 70 es idéntico a aquel descrito previamente, excepto que el acumulador 96 es ahora usado para suministrar el fluido hidráulico presurizado al accionador 84. El acumulador 96 permite que operaciones hidráulicas instantáneas sean efectuadas intermitentemente (por ejemplo, apertura y cierre rápidos de una válvula) . Esto es en contraste con la modalidad previa, que utilizaba una bomba para suministrar fluido hidráulico al accionador 84 más gradualmente. El acumulador 96 incluye un pistón 98 dispuesto de manera deslizante y sellante dentro de una caja, el pistón es elevado en una dirección mediante un muelle 100. Un orificio compensador 102 es dispuesto en la caja y permite que el aceite presurizado dentro de la canaleta ampliada 72 ejerza una fuerza adicional sobre el pistón 9, que es complementaria con la fuerza ejercida por el muelle 100. El motor 78 y la bomba 76 cargan el acumulador 96 a una alta presión al impulsar el fluido hidráulico a una cámara principal 104 contra el pistón predispuesto 98. Cuando la fuerza ejercida por el fluido hidráulico dentro de la cámara principal 104 es igual a las fuerzas sobre el lado opuesto del pistón 98, la bomba 76 detiene su operación y el fluido hidráulico es almacenado en el acumulador 96 hasta que es necesario. El fluido hidráulico presurizado almacenado es liberado bajo el control de la válvula piloto 82 para impulsar el accionador 84 y así accionar la válvula principal 74. Debido a la energía almacenada en el acumulador 96, la válvula 74 puede ser abierta o cerrada inmediatamente después de la recepción de una orden de apertura o cierre. El acumulador 96 está dimensionado para permitir por lo menos una operación completa (apertura o cierre ) de la válvula 74. Asi, los métodos de la presente invención proporcionan la operación exitosa de válvulas que requieren alta energía transitoria o temporal, tales como válvulas de seguridad subsuperficiales . Será claro que una variedad de dispositivos hidráulicos pueden ser sustituidos por la válvula de cierre 74, que se ha descrito por propósitos ilustrativos solamente. También debe ser claro que el sistema de comunicación 34 y sistema hidráulico 70 provisto por la presente invención, en tanto que están localizados en la cadena de entubado 26 en la descripción precedente, podrían estar dispuestos en el ademe 24 del pozo o cualquier otra estructura de tubería asociada con el pozo. Aunque muchos de los ejemplos discutidos en la presente son aplicaciones de la presente invención en pozos petroleros, la presente invención puede también ser aplicada a otros tipos de pozos, en los que se incluyen, pero no están limitados a pozos de agua y pozos de gas natural. El experimentado en la técnica verá que la presente invención puede ser aplicada en muchas áreas en donde hay necesidad de proporcionar un sistema de comunicación y un sistema hidráulico dentro de un barreno, pozo o cualquier otra área a la que es difícil de tener acceso. También, el experimentado en la técnica verá que la presente invención puede ser aplicada en muchas áreas en donde hay una estructura de tubería conductora ya existente y hay necesidad de encauzar potencia y comunicaciones a un sistema hidráulico localizado próximo a la estructura de tubería. Un sistema rociador de agua o red en un edificio para apagar incendios es un ejemplo de una estructura de tubería que puede ser ya existente y puede tener la misma trayectoria o una trayectoria similar como aquella deseada para encauzar potencia y comunicaciones a un sistema hidráulico. En tal caso, otra estructura de tubería u otra porción de la misma estructura de tubería puede ser usada como el retorno eléctrico. La estructura de acero de un edificio o construcción puede también ser usada como una estructura de tubería y/o retorno eléctrico para transmitir potencia y comunicaciones a un sistema hidráulico de acuerdo con la presente invención. La rebar de acero en una presa de concreto o una calle puede ser usada como una estructura de tubería y/o retorno eléctrico para transmitir potencia y comunicaciones a un sistema hidráulico de acuerdo con la presente invención. Las líneas o red de transmisión de tubería entre los pozos o a través de tramos grandes de tierra pueden ser usados como una estructura de tubería y/o retorno eléctrico para transmitir potencia y comunicaciones a un sistema hidráulico de acuerdo con la presente invención.

Redes de tubos de producción de refinería de superficie pueden ser usadas como una estructura de tubería y/o retorno eléctrico para transmitir potencia y comunicaciones de acuerdo con la presente invención. Así, hay numerosas aplicaciones de la presente invención en muchas áreas diferentes o campos de uso. Debe ser evidente de la descripción anterior que se ha proporcionado una invención que tiene ventajas significativas. En tanto que la invención es mostrada en solamente unas pocas de sus formas, no está limitada de esta manera, sino que es susceptible a varios cambios y modificaciones sin desviarse del espíritu de la misma. 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.

Claims (29)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad, lo contenido en las siguientes reivindicaciones : 1. Un método para poner en operación un dispositivo en el fondo de la perforación en un pozo petrolero que tiene un barreno y una estructura de tubería posicionada dentro del barreno, caracterizado porque comprende las etapas de: alimentar una corriente variable en el tiempo a lo largo de la estructura de tubería a un sitio en el fondo de la perforación; presurizar un fluido hidráulico utilizando la corriente variable en el tiempo en el sitio del fondo de la perforación y poner en operación el dispositivo del fondo de la perforación utilizando el fluido hidráulico presurizado.
2. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque incluye las etapas de: poner en operación un motor en el sitio del fondo de la perforación e impulsar una bomba con el motor para presurizar el fluido hidráulico.
3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la etapa de alimentación comprende además : impedir la corriente variable en el tiempo sobre la estructura de tubería para definir una sección conductora y encauzar la corriente variable en el tiempo a lo largo de la sección conductora de la estructura de tubería.
4. 4. El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque la etapa de poner en operación el dispositivo en el fondo de la perforación comprende además las etapas de: proporcionar un accionador conectado operativamente al dispositivo del fondo de la perforación y conectado hidráulicamente a la bomba e impulsar selectivamente el accionador con el fluido hidráulico presurizado, de tal manera que el dispositivo en el fondo de la perforación es accionado.
5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 4, caracterizado porque la etapa de impulsar selectivamente comprende además proporcionar una válvula piloto conectada hidráulicamente entre la bomba y el accionador y ajustar la válvula piloto para impulsar selectivamente el accionador.
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además la etapa de: almacenar fluido hidráulico en un depósito y extraer fluido hidráulico del depósito.
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además las etapas de: recolectar el fluido hidráulico presurizado en un acumulador y liberar selectivamente fluido hidráulico presurizado del acumulador para poner en operación el dispositivo en el fondo de la perforación.
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: recolectar fluido hidráulico presurizado en un acumulador; proporcionar un accionador conectado operativamente al dispositivo en el fondo de la perforación y conectado hidráulicamente al acumulador y liberar selectivamente fluido hidráulico presurizado del acumulador para impulsar el accionador, poniendo en operación mediante esto el dispositivo en el fondo de la perforación.
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la etapa de liberar selectivamente comprende además : proporcionar una válvula piloto conectada hidráulicamente entre el acumulador y el accionador y ajustar la válvula piloto para impulsar selectivamente el accionador.
10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además las etapas de: impedir la corriente variable en el tiempo en la estructura de tubería; encauzar la corriente variable en el tiempo a lo largo de la estructura de tubería al sitio en el fondo de la perforación; proporcionar un accionador conectado operativamente al dispositivo en el fondo de la perforación y conectado hidráulicamente a una bomba y poner en operación selectivamente una válvula piloto conectada hidráulicamente entre la bomba y el accionador para impulsar el accionador, poniendo en operación mediante esto el dispositivo en el fondo de la perforación.
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el dispositivo en el fondo de la perforación es una válvula principal y el accionador abre y cierra la válvula principal.
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además las etapas de: impedir la corriente variable en el tiempo en la estructura de tubería; encauzar la corriente variable en el tiempo a lo largo de la estructura de tubería; recolectar fluido hidráulico presurizado en un acumulador; proporcionar un accionador conectado operativamente al dispositivo en el fondo de la perforación y conectado hidráulicamente al acumulador y poner en operación selectivamente una válvula piloto conectada hidráulicamente entre el acumulador y el accionador para impulsar el accionador, poniendo en operación mediante esto el dispositivo en el fondo de la perforación.
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque el dispositivo en el fondo de la perforación es una válvula principal y el accionador abre y cierra la válvula principal.
14. 14. Un pozo de petróleo que tiene un barreno y una estructura de tubería posicionada dentro del barreno, caracterizado porque comprende: un sistema de comunicaciones asociado operativamente con la estructura de tubería para transmitir una señal variable en el tiempo a lo largo de la estructura de tubería y un sistema hidráulico conectado eléctricamente a la estructura de tubería y configurado para conexión a un dispositivo en el fondo de la perforación, en donde el sistema hidráulico está configurado para recibir energía de la señal variable en el tiempo y para poner en operación el dispositivo en el fondo de la perforación.
15. 15. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque la señal variable en el tiempo incluye una señal de comunicaciones para poner en operación selectivamente el dispositivo en el fondo de la perforación.
16. 16. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema de comunicación comprende además : un dispositivo de impedancia posicionado alrededor de la estructura de tubería para definir una porción conductora y en donde la corriente variable en el tiempo se hace pasar a lo largo de la porción conductora de la estructura de tubería.
17. 17. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el dispositivo en el fondo de la perforación es una válvula de cierre de emergencia en el fondo de la perforación.
18. 18. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema hidráulico comprende además: un motor para recibir la corriente variable en el tiempo de la estructura de tubería; una bomba para presurizar selectivamente un fluido hidráulico, la bomba es conectada operativamente a y es impulsada por el motor; un accionador conectado hidráulicamente a la bomba y conectado operativamente al dispositivo en el fondo de la perforación y en donde el fluido hidráulico presurizado es utilizado para impulsar el accionador, poniendo en operación mediante esto el dispositivo en el fondo de la perforación.
19. 19. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema hidráulico comprende además : un motor para recibir la corriente variable en el tiempo de la estructura de tubería; una bomba para presurizar selectivamente un fluido hidráulico, la bomba es conectada operativamente a y es impulsada por el motor; una válvula piloto conectada hidráulicamente a la bomba; un accionador conectado hidráulicamente a la válvula piloto y conectado operativamente al dispositivo en el fondo de la perforación y en donde la válvula piloto encauza selectivamente el fluido hidráulico presurizado al accionador, impulsando mediante esto el accionador y abriendo el dispositivo en el fondo de la perforación.
20. 20. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 19, caracterizado porque el dispositivo en el fondo de la perforación es una válvula.
21. 21. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema hidráulico comprende además : un motor para recibir la corriente variable en el tiempo de la estructura de tubería; una bomba para presurizar selectivamente un fluido hidráulico, la bomba es conectada operativamente a y es impulsada mediante el motor; un acumulador conectado hidráulicamente a la bomba para recolectar fluido hidráulico presurizado; un accionador conectado hidráulicamente al acumulador y conectado operativamente al dispositivo en el fondo de la perforación y en donde el fluido hidráulico presurizado suministrado por el acumulador impulsa el accionador, poniendo en operación mediante esto el dispositivo en el fondo de la perforación.
22. 22. El pozo petrolero de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado porque el sistema hidráulico comprende además: un motor para recibir la corriente variable en el tiempo de la estructura de tubería; una bomba para presurizar selectivamente un fluido hidráulico, la bomba es conectada operativamente a y es impulsada por el motor; un acumulador conectado hidráulicamente a la bomba para recolectar fluido hidráulico presurizado; una válvula piloto conectada hidráulicamente al acumulador; un accionador conectado hidráulicamente a la válvula piloto y conectado operativamente al dispositivo en el fondo de la perforación y en donde la válvula piloto encauza selectivamente el fluido hidráulico presurizado al accionador, impulsando mediante esto el accionador y poniendo en operación el dispositivo en el fondo de la perforación.
23. 23. Un sistema de accionamiento hidráulico, caracterizado porque comprende: un motor configurado para recibir una señal variable en el tiempo alimentada a lo largo de una estructura de tubería; una bomba para presurizar un fluido hidráulico, la bomba es conectada operativamente a y es impulsada mediante el motor y un accionador conectado hidráulicamente a la bomba y configurado para su anexión operable a un dispositivo objetivo, en donde el accionador es impulsado selectivamente mediante el fluido hidráulico presurizado, poniendo en operación mediante esto el dispositivo objetivo.
24. 24. El sistema de accionamiento hidráulico de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque incluye : un dispositivo de impedancia posicionado alrededor de la estructura de tubería para definir una porción conductora y en donde la corriente variable en el tiempo se hace pasar a lo largo de la porción conductora de la estructura de tubería.
25. 25. El sistema de accionamiento hidráulico de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque la señal variable en el tiempo incluye una señal de comunicaciones para poner en operación selectivamente el dispositivo objetivo.
26. 26. El sistema de accionamiento hidráulico de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende además : una válvula piloto conectada hidráulicamente entre la bomba y el accionador y en donde la válvula piloto encauza selectivamente el fluido hidráulico presurizado al accionador.
27. 27. El sistema de accionamiento hidráulico de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende además un acumulador conectado hidráulicamente a la bomba para recolectar fluido hidráulico presurizado.
28. 28. El sistema de accionamiento hidráulico de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende además : __ un acumulador conectado hidráulicamente a la bomba para recolectar fluido hidráulico presurizado y una válvula piloto conectada hidráulicamente entre el acumulador y el accionador, en donde la válvula piloto encauza selectivamente el fluido hidráulico presurizado al accionador.
29. 29. El sistema de accionamiento hidráulico de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque comprende además : un acumulador conectado hidráulicamente a la bomba para recolectar fluido hidráulico presurizado; una válvula piloto conectada hidráulicamente entre el acumulador y el accionador, en donde la válvula piloto encauza selectivamente fluido hidráulico presurizado al accionador; en donde una junta aislante eléctricamente es posicionada sobre el elemento de tubo; en donde un regulador de inducción es posicionado alrededor del elemento de tubo y en donde la corriente variable en el tiempo es encauzada a lo largo del elemento de tubo entre la junta eléctricamente aislante y el regulador de inducción. f>H /a zoo RESUMEN DE LA INVENCIÓN Se describe un pozo petrolero que tiene un sistema de comunicación y un sistema hidráulico. El pozo petrolero incluye un barreno y una estructura de tubería posicionada dentro del barreno. El sistema de comunicación suministra una corriente variable en el tiempo en el fondo de la perforación a lo largo de la estructura de tubería. El sistema hidráulico (70) que es posicionado en el fondo de la perforación próximo a la estructura de tubería (26) recibe la corriente variable en el tiempo para poner en operación un motor eléctrico (78). El motor impulsa una bomba (76) que presuriza el fluido hidráulico para impulsar selectivamente un accionador (84) . El accionador (84) es conectado operativamente a un dispositivo en el fondo de la perforación, tal como una válvula de cierre y pone en operación el dispositivo en el fondo de la perforación a medida que el accionador (84) es impulsado por el fluido hidráulico presurizado.