MXPA03008858A

MXPA03008858A - Metodo para prevenir formacion de presion anular critica.

Info

Publication number: MXPA03008858A
Application number: MXPA03008858A
Authority: MX
Inventors: J Staudt John
Original assignee: Hunting Energy Services L P
Priority date: 2001-03-29
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2004-10-15
Also published as: WO2002079659A2; BR0208434B1; US20030010503A1; JP4066070B2; EP1606526A2; AU2002247456A1; BR0208434A; KR20040012742A; DE60238647D1; NO20034241L; NO330031B1; DK1606526T3; CA2441757A1; WO2002079659A3; KR100742578B1; US6457528B1; EP1606526A4; JP2005519206A; NO20034241D0; EP1606526B1

Abstract

Un acoplamiento de tuberia de revestimiento modificado que incluye un receptaculo, o receptaculos, para un ensamble de disco de ruptura modular; el ensamble de disco de ruptura se mantiene mediante roscas o un anillo sujetador y se sella mediante las roscas de retencion, o un sello de anillo en O integral; el disco falla a una presion especificada por el usuario pero antes de que la presion anular atrapada amenace la integridad de la tuberia de revestimiento exterior; el diseno permite que el ensamble de disco de ruptura se instale en una ubicacion o antes del envio de la tuberia.

Description

METODO PARA PREVENIR FORMACION DE PRESION ANULAR CRITICA DESCRIPCION CAMPO TECNICO La presente invención se refiere en general a un método para la prevención de daños a pozos petroleros y de gas, y, más específicamente, a la prevención de daños al entubado del pozo de la formación de presión anular crítica.

TECNICA ANTECEDENTE La física de la formación de presión anular (APB) y cargas relacionadas ejercidas en entubados del pozo y sartas de entubado se han experimentado desde las primeras completaciones de las sartas múltiples. APB ha atraído la atención de ingenieros de perforación y completación en años recientes. En completaciones de pozos modernas, todos los factores que contribuyen a APB se han llevado al extremo, especialmente en pozos de agua profundos. APB puede entenderse mejor con referencia a una instalación de pozo submarino. En pozos de petróleo y gas no es extraño que una sección de formación deba aislarse del resto del pozo. Esto se logra típicamente al llevar la parte superior de la columna de cemento desde la sarta subsecuente dentro del anillo por arriba de la zapata de tubería de revestimiento. Aunque esto aisla la formación, llevando al cemento dentro de la zapata de tubería de revestimiento efectivamente bloquea la válvula seguridad provista por la gradiente de fractura natural. En lugar de derramarse en la zapata, cualquier formación de presión se ejercerá en la tubería de revestimiento, a menos que se purgue en la superficie. La mayoría de los pozos terrestres y muchos pozos de plataformas marinas se equipan con pozos que proveen acceso a cada anillo de la tubería de revestimiento y un incremento de presión observado puede purgarse. Infortunadamente, la mayoría de las instalaciones de pozos submarinos no tienen acceso a cada anillo de la tubería de revestimiento y con frecuencia se crea un anillo sellado. YA que el anillo está sellado, la presión interna puede incrementar significativamente en reacción a un incremento en la temperatura. La mayoría de las sartas de revestimiento y fluidos desplazados se instalan en temperaturas casi estáticas. En el fondo del mar la temperatura es de alrededor de 1.1 °C. La producción de fluido se saca de formaciones "calientes" que disipan y calientan los fluidos desplazados mientras que el fluido de producción se saca hacia la superficie. Cuando el fluido desplazado se calienta, se expande y un incremento de presión sustancial puede resultar. Esta condición se encuentra comúnmente presente en todos los pozos de producción, pero es más evidente en pozos de agua profundos. Los pozos de agua profundos son vulnerables a la formación de presión anular debido a la temperatura fría del fluido desplazado, en contraste con la temperatura elevada del fluido de producción durante la producción. También, los pozos submarinos no proveen acceso a todos los anillos y cualquier incremento de presión en un anillo sellado no puede purgarse. Algunas veces, la presión puede ser tan grande como para colapsar la sarta interior o aún romper la sarta exterior, destruyendo así el pozo. Una solución previa al problema de APB fue tomar una junta en la tubería de revestimiento de sarta exterior y desbastar en la fresa una sección para crear un muro relativamente delgado. Sin embargo, fue muy difícil determinar la presión a la cual el muro fresado se debilitara o se rompiera. Esto puede crear una situación en la cual un muro demasiado debilitado puede romperse cuando el pozo se analiza en cuanto a la presión. En otros casos, el muro fresado puede ser demasiado fuerte, provocando que la sarta interior se colapse antes de que la sarta exterior se rompa. Lo que se necesita es un acoplamiento de tubería de revestimiento que mantenga de manera confiable una presión interna suficiente para permitir el análisis de presión de la tubería de revestimiento, pero que se colapsará o romperá a una presión ligeramente menor a la presión de colapso de la sarta interior o la presión de ruptura de la sarta exterior.

DESCRIPCION DE LA INVENCION Es un objeto de la presente invención proveer un acoplamiento de tubería de revestimiento que mantendrá una presión interna suficiente para permitir un análisis de presión de la tubería de revestimiento pero que se liberará de manera confiable cuando la presión alcance un nivel predeterminado. Es otro objeto de la presente invención proveer un acoplamiento de tubería de revestimiento que se liberará a una presión menor a la presión de colapso de la sarta interior y menor a la presión de ruptura de la sarta exterior. Es aún otro objeto de la presente invención proveer un acoplamiento de tubería de revestimiento que sea relativamente económico de fabricar, fácil de instalar, y confiable en una escala de presiones relativamente angosta y fija. Los objetos anteriores se logran al crear un acoplamiento de tubería de revestimiento modificada para incluir al menos un receptáculo para alojar un ensamble de disco de ruptura modular en donde el ensamble de disco de ruptura falla a una presión especificada por el usuario. El ensamble de disco de ruptura se mantiene en una manera adecuada, como mediante roscas o un anillo sujetador y se sella mediante roscas de retención, o un sello de anillo en O integral. La presión a la cual el disco de ruptura falla se especifica por el usuario, y se compensa para la temperatura. El disco falla cuando la presión anular atrapada amenaza la integridad de la tubería de revestimiento interior o exterior. El diseño permite que el ensamble del disco de ruptura se instale en una ubicación o antes del envío de la tubería. Objetos adicionales, características y ventajas serán evidentes en la descripción escrita que se presenta a continuación.

DESCRIPCION DETALLADA DE LOS DIBUJOS Los aspectos novedosos que se cree que son característicos de la invención se establecen en las reivindicaciones anexas. La invención sin embargo, por sí misma, como también otro modo preferido de uso, se entenderán por referencia a la descripción detallada siguiente de una modalidad ilustrativa cuando se lea en conjunto con los dibujos anexos, en donde: La figura 1A es una vista esquemática en sección transversal de un ensamble de disco de ruptura; La figura 1 B es una vista en sección transversal de un ensamble de disco de ruptura ensamblado; La figura 2A es una vista en sección transversal de un ensamble de disco de ruptura instalado en una tubería de revestimiento utilizando roscas; La figura 2B es una vista en sección transversal de un ensamble de disco de ruptura instalado en una tubería de revestimiento utilizando una rosca; La figura 2C es una vista en sección transversal de un ensamble de disco de ruptura instalado en una tubería de revestimiento utilizando un anillo sujetador; La figura 3 es una vista simplificada de una máquina perforadora de pozos marinos; y La figura 4 es una vista en sección transversal de un barreno.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA MODALIDAD PREFERIDA La figura 3 muestra una vista simplificada de una máquina perforadora de pozos marino típica. La torre de perforación 302 se encuentra en la parte superior de la plataforma 304. La plataforma 304 se apoya mediante una estación de trabajo flotante 306. Típicamente, en la plataforma 304 se encuentra una bomba 308 y un aparato de extracción 310 ubicado por debajo de la torre de perforación 302. La tubería de revestimiento 312 se suspende desde la plataforma 304 y pasa a través del conducto submarino 314, la instalación principal del pozo submarino 316 y en el barreno 318. La instalación principal del pozo submarino 316 descansa en el fondo del mar 320. Durante la construcción de pozos petroleros y de gas, una típicamente se utiliza una perforadora de perforación para perforación a través de formaciones subterráneas de la tierra para formar el barreno 318. A medida que la perforadora de rotación perfora a través de la tierra, un fluido de perforación, conocido en la industria como un "lodo", circula a través del barreno 318. El lodo generalmente se bombea desde la superficie a través del interior del tubo de perforación. Al bombear continuamente el fluido de perforación a través del tubo de perforación, el fluido de perforación puede hacerse circular fuera de la parte inferior del tubo de perforación y de regreso a la superficie del pozo a través del espacio anular entre el muro del barreno 318 y el tubo de perforación. El lodo generalmente se regresa a la superficie cuando cierta información geológica se desea y cuando el lodo debe hacerse circular. El Iodo se utiliza para ayudar a lubricar y enfriar la broca y facilita la remoción de cortes a medida que se perfora el barreno 318. También, la presión hidrostática creada por la columna de lodo en el orificio evita erupciones que de otra manera pueden ocurrir debido a altas presiones encontradas dentro del pozo. Para evitar una erupción provocada por la alta presión, un peso pesado se coloca en el lodo de manera que el lodo tenga una presión hidrostática superior a cualquier presión anticipada en la perforación. Diferentes tipos de lodo pueden utilizarse en diferentes profundidades ya que a mayor profundidad del barreno 318, mayor la presión. Por ejemplo, la presión a 762.5 metros es mucho mayor que la presión a 305 metros. El lodo utilizado a 305 metros puede no ser lo suficientemente pesado para utilizarse a una profundidad de 762.5 metros y puede ocurrir una erupción. En pozos submarinos la presión en profundidades es tremenda.

Como consecuencia, el peso del lodo en profundidades extremas debe ser particularmente pasado para contrarrestar la presión elevada en el barreno 318. El problema al utilizar un lodo particularmente pesado, es que si la presión hidrostática del lodo es demasiado pesada, entonces el lodo puede empezar a invadir o derramarse en la formación, creando una pérdida de circulación de lodo. Debido a esto, el mismo peso del lodo no puede utilizarse a 305 metros que lo que se puede utilizar a 762.5 metros. Por esta razón, es imposible colocar una sola sarta de tubo de revestimiento hacia abajo a la profundidad final deseada del barreno 318. El peso de Iodo necesario para alcanzar la profundidad mayor puede iniciar la invadiendo y derramando en la formación en las profundidades más bajas, creando una pérdida de circulación. Para permitir el uso de diferentes tipos de lodo, diferentes sartas de tubos de revestimiento se emplean para eliminar la gradiente de presión amplia encontrada en el barreno 318. Para iniciar, el barreno 318 se perfora a una profundidad en donde el lodo más pesado se requiere y el lodo más pesado requerido tiene una presión hidrostática elevada que puede empezar la invasión y derrame en la formación a profundidades más bajas. Esto generalmente ocurre a poco más de 305 metros. Cuando esto pasa, una sarta de tubería de revestimiento se inserta en el barreno 318. Una suspensión de cemento se bombea en la tubería de revestimiento y un tapón de fluido, tal como lodo de perforación o agua, se bombea por detrás de la suspensión de cemento para forzar el cemento por arriba en el anillo entre el exterior de la tubería de revestimiento y el barreno 318. La cantidad de agua utilizada para formar la suspensión de cemento variará sobre una amplia gama dependiendo del tipo de cemento hidráulico seleccionado, la consistencia requerida de la suspensión, el requerimiento de resistencia para un trabajo particular, y las condiciones de trabajo generales a la mano. Típicamente, los cementos hidráulicos, particularmente cementos Portland, se utilizan para unir el entubado del pozo dentro del barreno 318. Los cementos hidráulicos son cementos que fijan y desarrollan resistencia de compresión debido a la aparición de una reacción de hidratación que les permite fijarse o curarse bajo el agua. Se permite que la suspensión de cemento se fije y se endurezca para mantener la tubería de revestimiento en su lugar. El cemento también provee aislamiento de zona de las formaciones sub-superficiales y ayuda a evitar el desprendimiento o erosión del barreno 318. Después de que se fija la primera tubería de revestimiento, la perforación continúa hasta que el barreno 318 se perfora de nueva cuenta a una profundidad en donde un lodo más pesado se requiere y el lodo más pesado requerido puede iniciar el desprendimiento y derrame en la formación. De nueva cuenta, una sarta de tubería de revestimiento se inserta en el barreno 318, generalmente a alrededor de 762.5 metros, y una suspensión de cemento se fija y endurece para mantener la tubería de revestimiento en su lugar como también proveer aislamiento de zona de las formaciones sub-superficiales, y ayudar a evitar el desprendimiento o erosión del barreno 318.

Otra razón por la cual pueden utilizarse múltiples sartas de entubado de revestimiento en un barreno es aislar una sección de formación del resto del pozo. En la tierra existen diferentes capas cada una formada de roca, sal, arena, etc. Finalmente, el barreno 318 se perfora en una formación que no debe comunicarse con otra formación. Por ejemplo, una característica única encontrada en el golfo de México es arena de agua limpia de alta presión que fluye a una profundidad de alrededor de 610 metros. Debido a la alta presión, una sarta de tubería de revestimiento adicional se requiere generalmente a ese nivel. De otra manera, la arena puede derramarse en el lodo o fluido de producción. Para evitar que esto ocurra, el barreno 318 se perfora a través de una formación o sección de formación que necesita ser aislada y una sarta de tubería de revestimiento se fija para llevar la parte superior de la columna de cemento desde la sarta subsecuente dentro del anillo por arriba de la zapata de tubería de revestimiento previa para aislar esa formación. Esto debe realizarse como máximo 6 dependiendo de cuántas formaciones necesitan ser aisladas. Al llevar el cemento dentro del anillo por arriba de la zapata de la tubería de revestimiento anterior la gradiente de fractura de la zapata se bloquea. Debido a la zapata de tubería de revestimiento bloqueada, se evita que la presión se derrame en la zapata y cualquier formación de presión se ejercerá en la tubería de revestimiento. Algunas veces esta formación de presión excesiva puede purgarse en la superficie o puede anexarse un dispositivo para evitar erupciones (BOP) al anillo.

Sin embargo, un pozo submarino típicamente tiene un alojamiento exterior asegurado al fondo del mar y un alojamiento de pozo interior que se recibe dentro del alojamiento de pozo exterior. Durante la completación de un pozo marino, la tubería de revestimiento y barras de suspensión se bajan en posiciones soportadas dentro del alojamiento de pozo a través de una pila de BOP instalada por arriba del alojamiento. Después de la completación del pozo, la pila de BOP se reemplaza por un árbol de navidad que tiene válvulas adecuadas para controlar la producción de fluidos de pozo. La barra de suspensión se cierran herméticamente con respecto al agujero del alojamiento y la barra de suspensión se cierra herméticamente con respecto a la barra de suspensión o el agujero de alojamiento, para formar efectivamente una barrera de fluido en el anillo entre la tubería de revestimiento y las sartas de entubado y el agujero del alojamiento por arriba de la barra de suspensión. Después que la barra de suspensión se coloca y se cierra herméticamente, un sello de anillo de tubería de instalación se instala para controlar de presión. En cada pozo existe un sello de anillo de tubería de revestimiento. Si el sello se encuentra en la cabeza del pozo superficial, con frecuencia el sello puede tener un puerto que se comunique con el anillo de la tubería de revestimiento. Sin embargo, en un alojamiento de pozo submarino, existe un alojamiento de baja presión de diámetro grande y un alojamiento de alta presión de diámetro pequeño. Debido a la alta presión, el alojamiento de alta presión debe encontrarse libre de cualquier puerto para seguridad. Una vez que el alojamiento de alta presión se cierra herméticamente, no existe manera de tener un agujero por debajo de la barra de suspensión para propósitos del dispositivo que previene erupciones. Unicamente existen miembros anulares sólidos sin ningún medio para liberar la formación de presión excesiva. La figura 4 muestra una vista simplificada de una tubería de revestimiento de sarta múltiple en el barreno 3 8. El barreno 318 contiene tubería de revestimiento 430, que tiene un diámetro interior 432 y un diámetro exterior 434, la tubería de revestimiento 436, que tiene un diámetro interior 438 y un diámetro exterior 440, la tubería de revestimiento 442, que tiene un diámetro interior 444 y un diámetro exterior 446, la tubería de revestimiento 448, que tiene un diámetro interior 450 y un diámetro exterior 452. El diámetro interior 432 de la tubería de revestimiento 430 es mayor al diámetro exterior 440 de la tubería de revestimiento 436. El diámetro interior 438 de la tubería de revestimiento 436 es superior al diámetro exterior 446 de la tubería de revestimiento 442. El diámetro interior 444 de la tubería de revestimiento 442 es mayor al diámetro exterior 452 de la tubería de revestimiento 448. La región anular 402 se define mediante el diámetro interior 432 de la tubería de revestimiento 430 y el diámetro exterior 440 de la tubería de revestimiento 436. La región anular 404 se define mediante el diámetro interior 438 de la tubería de revestimiento 436 y el diámetro exterior 446 de la tubería de revestimiento 442. La región anular 406 se define por el diámetro interior 404 de la tubería de revestimiento 442 y el diámetro exterior 452 de la tubería de revestimiento 448. Las regiones anulares 402 y 404 se ubican en alojamiento de baja presión 426 mientras que la región anular 406 se ubica en el alojamiento de alta presión 428. La región anular 402 muestra una región anular típica. Si un incremento de presión ocurre en la región anular 402, la presión puede escapar ya sea en la formación 412 o puede purgarse en la superficie a través del puerto 414. En la región anular 404 y 406, si un incremento de presión ocurre, el incremento de presión no puede escapar en la formación adyacente 416 debido a que la formación 416 es una formación que debe aislarse del pozo. Debido al aislamiento requerido, la parte superior del cemento 418 de la sarta subsecuente se llevó dentro de las regiones anulares 404 y 406 arriba de las zapatas de tubería de revestimiento previas 420 para aislar la formación 4 6. Una formación de presión en la región anular 404 puede purgarse debido a que la región anular 404 se encuentra en el alojamiento de baja presión 426 y el puerto 414 se encuentra en comunicación con el anillo y puede utilizarse para purgar cualquier formación de presión excesiva. En contraste, la región anular 406 se encuentra en el alojamiento de alta presión 428 y se encuentra libre de cualquier puerto para seguridad. Como resultado, la región anular 406 es un anillo sellado. Cualquier incremento de presión en la región anular 406 no puede purgarse en la superficie y si el incremento de presión se eleva, la tubería de revestimiento interior 448 puede colapsarse o la tubería de revestimiento que rodea la región anular 406 puede romperse. Algunas veces una longitud de fluido se atrapa en los miembros anulares sólidos entre el diámetro interior y el diámetro exterior de dos juntas concéntricas de las tuberías de revestimiento. En el momento de la instalación, la temperatura del fluido anular atrapado es igual al entorno circundante. Si el entorno circundante es un lecho de mar profundo, entonces la temperatura puede ser de alrededor de 1.1 °C. La formación de presión excesiva es provocada cuando la producción de pozos se inicia y el calor del fluido producido 43.5°C-148.8°C, provoca que la temperatura del fluido anular atrapado incremente. El fluido caliente se expande, provocando que incremente la presión. Dando 3050 metros, una sarta de 8.89 cm dentro de una tubería de revestimiento de 17.78 cm-35 ppf (un muro de 1.264 cm), se supone que un fluido de completación a base de agua de 8.6-ppg tiene una expansividad térmica de fluido de 2.5 x 10"4 R"1 y se calienta a un promedio de 21 .1 °C durante la producción. Cuando se calienta un fluido no limitado, se expandirá a un volumen mayor como se describe por: . ? = ?0 (1 + a ? ?) En donde: V = volumen expandido, cm3. V0 = volumen inicial, cm3. = expansividad térmica de fluido, R~1. ?? = Cambio de temperatura de fluido promedio, °C La expansión de fluido que puede resultar si el fluido se purga es: Vo = 10,000(11/4) (6.0042 - 3.52/144 = 36.75527 m3 = 231 .1 bbl) V = 231 .2[ 1 + (2.5 X 10"4 X 70)] = 235.2 bl ?? = 4.0 bbl El incremento de presión resultante si la tubería de revestimiento y tubería forman un contenedor completamente rígido es: AP = (V -V0)/V0BN En donde V = volumen expandido, cm 3. V0 = volumen inicial, cm 3. ?? = Cambio de presión de fluido, Kg/cm2. BN = Compresión de fluido, (Kg/cm2)"1. ?? = 2.5 X 1 0"4 X 70/2.8 X 10'6 = 439.37 Kg/cm2 El incremento de presión resultante de 439.37 kg/cm2 puede exceder fácilmente la presión de ruptura interna de la sarta de tubería de revestimiento exterior, o la presión de colapso externo de la sarta de tubería de revestimiento interior. La invención propuesta se comprende de una acoplamiento de tubería de revestimiento modificada que incluye un receptáculo, o receptáculos para un ensamble de disco de ruptura modular. Con relación primero a las figuras 1A y 1 B de los dibujos, la modalidad preferida de un ensamble de disco de ruptura de la invención se ¡lustra generalmente como 1 00. El ensamble de disco de ruptura 100 incluye un disco de ruptura 102 que preferiblemente se elabora de INCONEL , cromo que contiene aleación a base de níquel que contiene cromo, molibdeno, hierro, y pequeñas cantidades de otros elementos. Se añade con frecuencia niobio para incrementar la resistencia de la aleación a temperaturas elevadas. Las nueve aleaciones o las aleaciones de INCONEL™, comercialmente disponible diferentes tienen buena resistencia a la oxidación, entornos de reducción, entornos corrosivos, entornos a altas temperaturas, temperaturas criogénicas, resistencia a la relajación y buenas propiedades mecánicas. Materiales similares pueden utilizarse para creer el disco de ruptura 102 siempre que los materiales puedan proveer una escala de ruptura confiable dentro de los requerimientos necesarios. El disco de ruptura 102 se interpone entre un cuerpo principal 106 y un retén de disco 104 elaborado de acero inoxidable 316. El cuerpo principal 106 es un miembro cilindrico que tiene un diámetro exterior de 3.175 cm en la modalidad preferida ilustrada. El cuerpo principal 106 tiene una región superior Ri que tiene una altura de aproximadamente 0.993 cm y una reacción inferior R2 que tiene una altura de aproximadamente 0.22 cm que se definen entre las superficies planas superior e inferior 1 16, 118. La región superior también comprende una superficie externamente roscada 114 para acoplamiento del acoplamiento de tubería de revestimiento de empalme como se describirá. La región superior Ri puede tener un borde biselado 130 de aproximadamente 0.13 cm de largo que tiene un ángulo máximo de alrededor de 45°. La región inferior R2 también tiene un chaflán 131 que forma un ángulo de aproximadamente 45° con respecto a la superficie inferior 1 16. La región inferior F¾ tiene un hueco anular interno 120 de aproximadamente 1 .58 cm en diámetro a través del eje central del cuerpo 106. Las dimensiones del hueco anular interno 120 pueden variar dependiendo de los requerimientos de uso específico. La región superior Ri del cuerpo principal 106 tiene un agujero 122 hexagonal de 1.27 cm para la inserción de un torsor hexagonal. El hueco anular interno 120 tiene un agujero hexagonal 122 para formar un hombro interno 129 dentro del interior del cuerpo principal 106. El retén del disco 104 es de aproximadamente 0.43 cm en altura y tiene una superficie superior 124 y una superficie inferior 126. El retén del disco 104 tiene un agujero continuo 148 de aproximadamente 0.95 cm en diámetro a través del eje central del retén del disco 104. El agujero 1 148 comunica la superficie superior 124 y la superficie inferior 126 del retén del disco 104. La superficie inferior 126 contiene una ranura de anillo en O 110 de aproximadamente 0.35 cm de ancho, para la inserción de un anillo en O 128. El disco de ruptura 102 se interpone entre la superficie inferior 1 16 del cuerpo principal 106 y la superficie superior 124 del retén del disco 104. El cuerpo principal 106, disco 102, y retén del disco 104 se mantienen mediante una soldadura (108 en la figura 1 B). Una tapa protectora 1 12 puede insertarse en el agujero hexagonal 122 para proteger al disco de ruptura 102. La tapa protectora puede elaborarse de plástico, metal, o cualquier otro material que pueda proteger el disco de ruptura 102.

El ensamble de disco de ruptura 100 se inserta en un acoplamiento de tubería de revestimiento modificado 202 que se muestra en las figuras 2A y 2B. El acoplamiento modificado 202 se ilustra en sección transversal, como se observa desde arriba en las figuras 2A y 2B e incluye un diámetro interno 204 y un diámetro externo 206. Un hueco interno 208se provee para recibir el ensamble de disco de ruptura 100. El hueco interno 208 tiene una porción de pared inferior 212 y paredes laterales 210. Las paredes laterales 210 se enroscan a lo largo de la longitud de la misma para acoplar la región roscada de empalme 1 4 en el cuerpo principal 106 del ensamble del disco de ruptura 100. La región roscada 114 en el cuerpo 106 puede ser, por ejemplo, roscas 12 UNF. El ensamble de disco de ruptura 100 se asegura en el hueco interno 208 al utilizar una fuerza aplicada de aproximadamente 134.38 m/Kg de par de torsión utilizando una llave de apriete prefijado hexagonal. Los 134.38 m/Kg de par de torsión se utilizan para asegurar que el anillo en O 128 se asienta de manera segura y se sella en la porción de muro inferior 212 del hueco interno 208. Es posible que el anillo en O 128 no pueda utilizarse en ciertas tuberías de revestimiento debido a regiones de muro muy delgadas o diámetro 204 del acoplamiento modificado 202. Por ejemplo, algunas veces se utiliza una tubería de revestimiento de 40.64 cm dentro de una tubería de revestimiento 58 cm, dejando poco espacio dentro de la sarta. Normalmente, una tubería de revestimiento de 40.64 cm tiene un diámetro exterior de 43. 8 cm, sin embargo, en este ejemplo la tubería de revestimiento puede tener 41.91 cm en diámetro para compensar la falta de espacio. Como consecuencia, el muro de la tubería de revestimiento puede ser muy delgada y no puede haber no suficiente espacio para realizar los huecos internos cilindricos 208 y dejar materiales en la porción de muro inferior 212 para que se asienten contra el anillo en O 128. En este caso, en lugar de utilizar un anillo en O 128 para sellar el ensamble de disco de ruptura 100, pueden utilizarse roscas NPT. Esta versión del acoplamiento y ensamble de disco de ruptura se ilustra en la figura 2B. El ensamble es similar al de la figura 2A salvo que la aplicación de NPT tiene una rosca ahusada según opuesta a una rosca UNF recta cuando se utiliza un anillo en O 128. Los anillos sujetadores 230 también pueden proveer medios de sujeción. En lugar de proveer una región roscada 114 en el cuerpo 106, una arista o labio 232 puede extenderse desde el cuerpo 106. También, las paredes laterales roscadas 210 en el hueco interno 208 pueden reemplazarse con un mecanismo para asegurar el ensamble del disco de ruptura 100 dentro del hueco interno 208 al acoplar el labio o arista que se extiende desde el cuerpo 106. La instalación y operación del ensamble del disco de ruptura de la invención se describirá ahora. La presión a la cual el disco de ruptura 102 falla se calcula utilizando la temperatura de la formación y la presión en donde la sarta interior puede colapsarse o la tubería de revestimiento exterior puede romperse. También, el disco de ruptura 100 debe ser capaz de soportar una cierta presión de umbral. La presión típica de un pozo dependerá de la profundidad y puede ser cualquiera desde 98.42 kilogramos/cm2 a 527.25 kilogramos/cm2. Una vez que se ha fijado la sarta exterior, debe realizarse una prueba de presión para asegurar que el cemento permite un buen sellado y la sarta se coloca apropiadamente. Después de que se ha analizado la presión de la tubería de revestimiento exterior, se fija la tubería de revestimiento interior. La tubería de revestimiento interior tiene un cierto valor que puede colocarse externamente antes de que se colapse por sí misma. Una escala de presión se determina la cual es mayor a la presión de análisis de la tubería de revestimiento exterior pero menor a la presión de colapso de la tubería de revestimiento interior. Después de permitir la compensación de temperatura, un ensamble de disco de ruptura adecuado 100 se elige con base en la escala de presión. La temperatura de fluido de producción generalmente se encuentra entre 43.5°C y 148.8°C. Existe un gradiente de temperatura dentro del pozo y una pérdida de temperatura de 4.4°C-10°C a la tubería de revestimiento exterior en donde el ensamble de disco de ruptura 100 ubicado es típico. La gradiente de temperatura está presente debido a que el calor debe transferirse a través de la tubería de producción en el siguiente anillo, posteriormente a la siguiente tubería de revestimiento en donde se ubica el ensamble de disco de ruptura 100. También, algo de calor se transfiere en la formación. A una temperatura dada, el disco de ruptura 102 tiene una resistencia específica. A medida que la temperatura se eleva, la resistencia del disco de ruptura 102 desciende. Por lo tanto, a media que la temperatura se eleva, la presión de ruptura del disco de ruptura 102 disminuye. Esta pérdida de resistencia a temperaturas elevadas se supera mediante la compensación de la pérdida de una resistencia a una temperatura dada. Con frecuencia la presión del pozo no es conocida hasta junto antes de que el acoplamiento modificado 202 es instalado y enviado hacia abajo en el pozo. El ensamble de disco de ruptura 100 también puede instalarse en ubicación en cualquier momento antes de que el acoplamiento 202 se envía al pozo. También, dependiendo de la situación, el acoplamiento modificado 202 puede necesitar ser cambiado o algo puede pasar en el último minuto para cambiar los valores de presión requiriendo así que un ensamble de disco de ruptura existente 100 se extraiga y sea reemplazado. Para prepararse, varios ensambles de disco de ruptura 100 pueden ordenarse para cubrir una gama de presiones. Posteriormente, cuando se sabe la presión exacta, el ensamble de disco de ruptura correcto 100 puede instalarse justo antes de que el acoplamiento modificado 202 se envíe al pozo. Cuando falla el disco de ruptura 102, el material del disco se divide en el centro y posteriormente radialmente hacia afuera y esquinas suben repentinamente. El material de disco dividido permanece en una pieza sólida sin partes perdidas y se observa como una flor que se ha abierto o un plátano que ha sido pelado con las partes restantes intactas. La tapa protectora 112 se abre fuera del camino y en el anillo. La presión a la cual el disco de ruptura 102 falla puede especificarse por el usuario, y se compensa para la temperatura. El disco de ruptura 102 falla cuando la presión anular atrapada amenaza la integridad de la sarta exterior e interior. El diseño permite que el ensamble del disco de ruptura 100 sea instalado en la fábrica o en el campo. Una tapa protectora 112 se incluye para proteger el disco de ruptura 102 durante el envío y el manejo de la tubería. Una invención se ha descrito con varias ventajas. La sarta modificada de la tubería de revestimiento mantendrá una presión interna suficiente para permitir el análisis de presión de la tubería de revestimiento y se liberará o romperá de manera confiable cuando la presión alcance un nivel predeterminado. El nivel predeterminado es menor a la presión de colapso de la sarta interior y menor a la presión de ruptura de la sarta exterior. El ensamble de disco de ruptura de la invención es relativamente económico de fabricar y confiable en cuanto a operación dentro de una escala de presión fija y absolutamente angosta. Aunque la invención se muestra en únicamente una de sus formas, no se limita así pero es susceptible a varios cambios y modificaciones sin apartarse del espíritu de la misma.

Claims

NOVEDAD DE LA INVENCION REIVINDICACIONES 1.- Un método para la prevención de daño en pozos petróleos y de gas marinos causado por presión anular atrapada entre longitudes sucesivas de entubados del pozo que comprende: modificar una acoplamiento de tubería de revestimiento para incluir al menos un receptáculo para alojar un ensamble de disco de ruptura modular que incluye un disco de ruptura; instalar el ensamble de disco de ruptura modular dentro del receptáculo del acoplamiento de tubería de revestimiento modificada; caracterizado porque el disco de ruptura del ensamble de disco de ruptura se expone a la presión anular atrapada entre las longitudes sucesivas del entubado del pozo; y en donde el disco de ruptura se selecciona para fallar a una presión especificada por el usuario. 2.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ensamble de disco de ruptura tiene un exterior roscado que se acopla con una región roscada internamente dentro del receptáculo. 3.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ensamble de disco de ruptura de asegura mediante un anillo sujetador dentro del receptáculo del acoplamiento de la tubería de revestimiento. 4.- El método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado además porque el ensamble de disco de ruptura se sella dentro del receptáculo del acoplamiento de la tubería de revestimiento mediante una región externamente roscada. 5.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque el ensamble de disco de ruptura se sella dentro del receptáculo de acoplamiento de la tubería de revestimiento mediante un sello de anillo en O integral. 6.- El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque la presión seleccionada a la cual falla el ensamble de disco de ruptura se compensa para la temperatura. 7 - El método de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado además porque comprende insertar una tapa protectora dentro de un agujero provisto en el ensamble de disco de ruptura, para proteger el disco de ruptura durante el manejo de la tubería. 8.- Un ensamble de disco de ruptura que comprende: un cuerpo principal cilindrico que tiene una región superior y una región inferior con la región inferior teniendo un hueco anular interno y la región superior teniendo un agujero hexagonal que se comunica con el hueco anular para la inserción de un torsor hexagonal; un retén de disco que tiene una superficie superior y una superficie inferior y un agujero que comunica la superficie superior y la inferior; y un disco de ruptura interpuesto entre el cuerpo cilindrico principal y la superficie superior del retén del disco, el disco de ruptura construido de un material que se selecciona para fallar a una presión especificada por un usuario. 9. - El ensamble del disco de ruptura de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque comprende una ranura de anillo en O en la superficie inferior del retén del disco para inserción de un anillo en O. 10. - El ensamble del disco de ruptura de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque comprende una superficie externamente roscada en la región superior del cuerpo principal cilindrico. 11. - El ensamble del disco de ruptura de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la superficie roscada tiene roscas que son roscas UNF. 12. - El ensamble del disco de ruptura de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado además porque la superficie roscada tiene roscas que son roscas NPT. 13. - El ensamble del disco de ruptura de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque comprende una arista o labio ubicado en la región superior del cuerpo principal para actuar como un anillo sujetador. 14. - El ensamble del disco de ruptura de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el disco se elabora de INCONEL™. 15.- El ensamble del disco de ruptura de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado además porque el cuerpo principal y el retén del disco se elaboran de acero inoxidable 316.