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APARATO Y MÉTODO DE MUESTREO DE FONDO DE POZO
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN 1. Campo de la invención Esta invención está relacionada en general con investigación de fondos de pozo de formaciones subterráneas. En particular, esta invención está relacionada con el muestreo a través de las perforaciones en un hueco de perforación que penetra la formación subterránea. 2. Antecedentes de la Técnica Como una práctica regular desde hace muchos años los pozos han sido perforados para buscar yacimientos en fondos de pozos que contienen fluidos que tienen interés comercial variado, tales como petróleo, gas o agua. Los pozos pueden estar ubicados en la tierra firme o sobre lechos acuáticos y se extienden dentro de formaciones subterráneas. En la búsqueda de reservas de petróleo y gas, con frecuencia nuevos son perforados y probados nuevos pozos. El hueco de perforación puede permanecer "abierto" después de la perforación, o ser provisto con un revestimiento (también conocido como un forro) para formar un hueco de perforación "revestido". Una perforación revestido es creada mediante la inserción de un revestimiento tubular de acero dentro de una perforación abierta y que bombea cemento al fondo del pozo para asegurar que el revestimiento en sitio en el hueco de perforación. El cemento es empleado sobre la parte de afuera del revestimiento para mantener el mismo en sitio y proporcionar un grado de integridad estructural y un sello entre la formación y el revestimiento. En los huecos de perforación por lo regular se realizan varias pruebas para analizar las formaciones que los rodean con respecto a la presencia de petróleo y gas. Una vez que se instala el revestimiento, la capacidad de realizar las pruebas está limitada por el revestimiento de acero. Se ha estimado que existen aproximadamente 200 pozos revestidos los cuales se consideran como abandonados cada año en América del Norte, los cuales se suman a miles de pozos que ya han sido parados. Se ha determinado que estos pozos abandonados ya no producen petróleo y gas en cantidades necesarias para ser catalogados como productivos desde el punto de vista económico. Sin embargo, la mayoría de estos pozos fueron perforados entre 1960 y 1980, los cuales fueron sondeados mediante el uso de técnicas ahora primitivas según los patrones utilizados en la actualidad. Por tanto, investigación reciente ha revelado evidencia de que muchos de estos pozos abandonados contienen grandes cantidades de gas y petróleo que puede ser recuperadas (quizás tanto como 100 a 200 trillones de pies cúbicos) que se habían dado por perdidas por las técnicas de producción convencionales. Debido a que la mayoría de los costos de desarrollo de campo tales como la operación de perforación, revestimiento y cementación ya han sido realizado en estos pozos, la explotación de estos pozos para producir recursos de petróleo y gas natural podrían ser una empresa de bajo costo que aumentaría la producción de los hidrocarburos y gas. En consecuencia, es deseable realizar pruebas adicionales sobre tales huecos de perforación revestidos. Para realizar varias pruebas sobre un hueco de perforación revestido para determinar si el pozo tiene las condiciones necesarias para producción, es frecuentemente necesario perforar el revestimiento para investigar la formación que rodea la perforación. Una de tales técnicas de perforación usadas comercialmente emplea una herramienta la cual puede ser descendida sobre una línea de cable hasta una sección revestida de un hueco de perforación, la herramienta incluye una carga explosiva adaptada para la perforación del revestimiento, y dispositivos de prueba y muestreo para la medición de parámetros hidráulicos del medio ambiente detrás del revestimiento y/o para tomar muestras de fluidos desde dicho ambiente. Las perforaciones también pueden ser usadas en huecos de perforación abiertas, por ejemplo, para facilitar la exploración de la formación que le rodea y/o el flujo de fluido proveniente de la formación en el hueco de perforación . Han sido desarrolladas varias técnicas para crear perforaciones en huecos de perforación. Por ejemplo, la Patente EE. UU . No. 5.195.588 otorgada a Dave y la Patente EE. UU. No. 5.692.565 otorgada a MacDougall y otros, ambas cedidas al cesionario de la presente invención, revelan técnicas para la perforación de un hueco de perforación. Estas patentes también proporcionan técnicas para el taponamiento de un hueco de perforación después de la operación de perforación es creada para detener el flujo de fluido a través del revestimiento y dentro del hueco de perforación. Aunque los avances en las técnicas de perforación han ayudado en el análisis de huecos de perforación abiertos y revestidos, se ha descubierto que algunas perforaciones pueden llegar a ser obstruidas por restos que queden en las mismas. Estos restos pueden evitar el paso de los fluidos y/o herramientas a través de la perforación. Adicionalmente, los restos, tales como fluidos de perforación, lodo, escombros y otros contaminantes, pueden contaminar el proceso de muestra o prueba y modificar los resultados de la prueba. Se han desarrollado técnicas para evitar la contaminación de muestras recolectadas durante el proceso de muestreo. Por ejemplo, La Patente EE. UU . No. 4.495.073 otorgada a Beimgraben, Patente EE . UU. No. 5.379.852 otorgada a Strange, Jr. y la Patente EE. UU . No. 5.377.750 otorgada a Arterbury cada una revela técnicas de filtración para evitar que fluidos de perforación en el fondo del pozo contaminen las muestras. Sin embargo, estas técnicas no resuelven el problema de contaminación y de restos en la perforación. Para resolver estos problemas, tales como obstrucciones y contaminación encontradas con las perforaciones, existe la necesidad de desarrollar técnicas para retirar los restos. Es deseable que tales técnicas reduzcan la contaminación de fluidos muestreados de una perforación y/o evitar la obstrucción de la perforación. También es deseable que tales técnicas pueden ser útiles en conjunto con operaciones de perforación, prueba, muestreo y/o taponamiento. Tal técnica debe, entre otras cosas, mejorar la calidad de la muestra, reducir el potencial de formación de restos que fluyan dentro de la perforación, reducir la probabilidad de obstrucción de la perforación, reducir la contaminación en la muestra, reducir la contaminación en la herramienta para el fondo de pozo y/o proporcionar otras ventajas. SUMARIO DE LA INVENCION Un aspecto de la invención esta relacionada con una herramienta para el fondo de pozo para reducir los restos en una perforación en un hueco de perforación. La perforación se extiende desde el hueco de perforación dentro de formaciones subterráneas. La herramienta incluye un alojamiento que puede ser posicionado en el hueco de perforación, un brazo en el alojamiento y que se puede extender desde éste y al menos un dispositivo para bloquear los restos en el alojamiento. El dispositivo para bloquear los restos se puede colocar en la perforación por vía del brazo. El dispositivo para bloquear los restos está adaptado para evitar que los restos fluyan con el fluido de la formación dentro del alojamiento por vía de la perforación con lo cual se reduce la contaminación del fluido de la formación. El dispositivo para bloquear los restos puede ser, por ejemplo, un barreno o un filtro. Un aspecto de la invención esta relacionada con un método para reducir los restos en una perforación en un hueco de perforación. El método incluye la colocación de una herramienta para fondo de pozo en un hueco de perforación. La herramienta para el fondo de pozo tiene un brazo que puede extenderse de ésta. El método también incluye la extensión de un dispositivo para bloquear los restos dentro de la perforación por medio del brazo. El dispositivo para bloquear los restos está adaptado para evitar que los restos pasen a la herramienta para fondo de pozo como fluido de la formación que atraviesa la perforación dentro de la herramienta para fondo de pozo. Finalmente, en otro aspecto, la invención esta relacionada con un método para reducir los restos en una perforación en un hueco de perforación. El método incluye la colocación de una herramienta para fondo de pozo en el hueco de perforación, en donde la herramienta para fondo de pozo tiene incorporado al menos un filtro, y el despliegue del, al menos uno, filtro de la herramienta para fondo de pozo dentro de la perforación con lo cual se evita que los restos pasen de la perforación hacia la herramienta para fondo de pozo. La presente invención también tiene características y ventajas que llegarán a ser fácilmente apreciadas a partir de la siguiente descripción detallada cuando se tome en conjunto con los dibujos que la acompañan. Los diferentes aspectos de la invención pueden ser utilizados en conjunto con o ser integrados en aparatos para la perforación y liberación de revestimiento en un hueco de perforación terrestre. Tal aparato puede tener la capacidad de tomar muestras y probar los fluidos de la formación terrestre. El aparato se puede mover a través del revestimiento y puede ser montado sobre una linea de cable, en una tubería o ambas. Dentro del aparato se instalan medios de perforación para realizar la perforación a través del revestimiento y dentro del hueco de perforación. También se incorporan medios de taponamiento dentro del dispositivo para tapar la perforación. Una pluralidad de tapones pueden ser guardados en el aparato para permitir el taponamiento de varias perforaciones durante la operación de una herramienta en el hueco de perforación. El aparato también incluirá en general medios para prueba y/o muestreo (es decir, prueba de las propiedades hidráulicas tales como presión o caudal, y/o muestreo de fluido) de los fluidos de las formaciones detrás del revestimiento. Este aparato también puede emplear medios de perforación que comprenden un eje flexible a ser usado para perforar a través del revestimiento y la formación. La flexibilidad del eje flexible permite la perforación de un hueco de perforación en la formación a longitudes mayores que el diámetro del hueco de perforación con lo cual se puede realizar el muestreo en profundidades de las formaciones mayores que el diámetro del hueco de perforación. También se incorporan medios de taponamiento dentro del dispositivo para tapar la perforación. En una configuración de la invención, los medios para realizar el taponamiento de la perforación comprenden medios para la inserción de un tapón de un material sólido en la perforación. Para asegurar el aparato en el hueco de perforación, se puede proporcionar un medio para establecer dicho dispositivo en una ubicación sustancialmente fija. El aparato preferiblemente también tiene la capacidad de accionar los medios de perforación y los medios de taponamiento mientras el dispositivo es ajustado en una ubicación sustancialmente fija. También este aparato puede tener un medio para mover los medios de perforación a una posición deseada en el hueco de perforación. También existe un medio para el movimiento de los medios de taponamiento a una posición opuesta de la perforación en el revestimiento. Este aparato puede tener algunas características adicionales. Primero, esta invención usa medios de perforación para perforar el revestimiento, preferiblemente con capacidad de crear una perforación más uniforme la cual puede ser fácilmente tapada y sin necesidad de usar medios de taponamiento no sólidos. Otra ventaja es la capacidad de extender la perforación en longitudes en la formación mayores que el diámetro del hueco de perforación. Este aparato puede ser instalado con un dispositivo de linea de cable y no requiere tubería, aunque si se desea puede usarse una tubería. Otro resultado de esta ventaja es más flexibilidad en la alineación de un motor y dispositivos de energía. Una ventaja adicional de una forma de la presente invención es que se puede tapar una perforación mientras la herramienta aun está fijada en la posición en la cual se hizo dicha perforación, así la operación de taponamiento puede ser dirigida en forma específica y exacta a la perforación, sin necesidad de la localización de la perforación o esperar a que el medio de taponamiento tape una región que es más grande que la misma perforación. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La figura 1 es' una vista esquemática de una herramienta de perforación para fondo de pozo con un eje de perforación flexible . La figura 2 es un diagrama de flujo de un método para la perforación y taponamiento de un hueco de perforación revestido . La figura 3 es una vista de un sistema de barrena de perforación convencional para crear una perforación y tapar la misma. La figura 4a es una sección del diámetro de la herramienta del eje de perforación flexible de la figura 1. La figura 4b es una sección longitudinal de la herramienta del eje de perforación flexible de la figura 1 posicionada en una placa guia. La figura 5 es otra vista de la placa guia de acoplamiento de la figura 4b. La figura 6a es una vista lateral de los componentes de un ensamble de taponamiento. La figura 6b es una vista lateral de los componentes de un ensamble de taponamiento durante la operación de taponamiento . La figura 6c es una vista lateral de un ensamble de taponamiento posicionado en un hueco en el revestimiento.
La figura 7 es una vista lateral del tapón mecánico y cargador de tapones. La figura 8 es una vista esquemática del aparato de la figura 1 que perfora un hueco de perforación revestido. La figura 9 es una vista en sección transversal del aparato de la figura 8 que tiene una barrena tronco-cónica. La figura 10 es un diagrama de flujo que representa un método de reducción de la contaminación en una perforación.
La figura 11 es una vista de sección transversal del aparato de la figura 1 que inserta un tapón de filtración en una perforación de un hueco de perforación revestido. Las figuras 12A y 12B son vistas de sección transversal de una perforación con una pluralidad de tapones de filtración posicionados en ésta. Las figuras 13A-13C son vistas detalladas de varios tapones de filtración. La figura 14 es un diagrama de flujo que representa una configuración alternativa de un método de reducción de la contaminación en una perforación. DESCRIPCIÓN DETALLADA A continuación se describen configuraciones ilustrativas de la invención. Para mantener la mayor claridad posible, no se describen todas las características de la presente aplicación en esta especificación. Por supuesto se apreciará que en el desarrollo de cualquiera de las presentes configuraciones, deben tomarse numerosas decisiones que tienen que ver directamente con la aplicación para lograr los objetivos específicos de los desarrolladores, tal como el cumplimiento de las restricciones relacionadas con el sistema y negocio, las cuales variarán de una aplicación a otra. Además, será apreciado que tal esfuerzo de desarrollo, incluso si es complejo y consume tiempo, seria una rutina que puede ser tratada por aquellos expertos en el arte que tienen el beneficio de esta revelación. La figura 1 muestra un ejemplo de una herramienta de perforación para fondo de pozo que puede ser utilizada con relación a la presente invención, y la figura 2 ilustra la secuencia de flujo de una operación de perforación.. La herramienta 12 es suspendida en un cable 13, dentro de un revestimiento de acero 11. El revestimiento de acero que forra el hueco de perforación 10 y es soportado con cemento 10b. El hueco de perforación 10 típicamente es llenado con un fluido de terminación o agua. La longitud del cable sustancialmente determina las profundidades a las cuales la herramienta 12 puede ser descendida en el hueco de perforación. Los patrones de profundidad pueden determinar el desplazamiento del cable sobre un mecanismo de soporte (poleas) y determinan la profundidad particular de la herramienta de diagrafía 12. La longitud del cable es controlada por un medio conocido adecuado en la superficie tal como un mecanismo de tambor y torno elevador (no mostrado) . La profundidad también puede ser determinada por detectores eléctricos, nucleares u otros detectores los cuales correlacionan la profundidad a mediciones anteriores hechas en el pozo o al revestimiento del pozo. También, el circuito electrónico (no mostrado) en la superficie representa el circuito de comunicaciones y procesamiento de control para la herramienta de. diagrafia 12. El circuito puede ser del tipo conocido y no necesita tener características novedosas. El bloque 800 en la figura 2 representa el transporte de la herramienta 12 hasta un nivel de profundidad específica. En la configuración de la figura 1, la herramienta 12 muestra que tiene un cuerpo generalmente cilindrico 17 el cual encierra un alojamiento interno 14 y los circuitos electrónicos. Los pistones de anclaje 15 fuerzan la empaquetadura de la herramienta 17b contra el revestimiento 11 que forma un sello hermético a presión entre la herramienta y el revestimiento y que sirve para mantener el bloque estacionario de la herramienta 801. El alojamiento interno 14 contiene el medio de perforación, los medios de prueba y muestreo y el medio de taponamiento. El alojamiento interno se mueve a lo largo del eje de la herramienta ( verticalmente) por el pistón de traslación del alojamiento 16. Este movimiento posiciona, en sucesión, los componentes de cada uno de estos tres sistemas sobre el mismo punto en el revestimiento.
Un eje flexible 18 está ubicado dentro del alojamiento interior y es transportado a través de las placas guias 14b (también vea la figura 5) las cuales son partes integradas de este alojamiento interno. Una barrena de perforación 19 es girada por medio del eje flexible 18 por el motor de accionamiento 20. Este motor es mantenido en el alojamiento interior por un soporte de motor 21, el cual está unido a un motor de traslación 22. Este motor de traslación mueve el alojamiento interior al girar un eje con rosca 23 dentro de una tuerca de acoplamiento en el soporte de motor 21. El motor de traslación de eje flexible proporciona una fuerza descendente sobre el eje flexible durante la operación de perforación, asi controlando la perforación. Este sistema de perforación permite que sean perforados los cuales son sustancialmente más profundos que el diámetro de la herramienta. Esta operación de perforación se muestra en el bloque 802. Existe tecnología que puede producir perforaciones de una profundidad algo menor que el diámetro de la herramienta. Uno de estos métodos se muestra en la figura 3. En esta propuesta la barrena de perforación 31 es fijada directamente a una caja de engranajes de ángulo recto 30, en donde ambas están empaquetadas perpendiculares al eje del cuerpo de la herramienta. Como se muestra, la caja de engranajes 30 y la barrena de perforación 31 deben ajustarse dentro del hueco de perforación. En la figura 2, el largo de una barrena de perforación está limitado debido a que la caja de engranajes ocupa aproximadamente la mitad del diámetro del hueco de perforación. Este sistema también contiene un eje de accionamiento 32 y una linea de flujo 33. Con el propósito de tomar medidas y muestras, una empaquetadura especial para las mediciones 17c y la linea de flujo 24 también están contenidas en el alojamiento interno. Después que ha sido taladrado un hueco, el pistón de traslación del alojamiento 16 desplaza el alojamiento interno 14 para mover la empaquetadura especial para las mediciones hacia la posición sobre el hueco taladrado. El pistón de ajuste de la empaquetadura especial para las mediciones 24b entonces empuja la empaquetadura especial para las mediciones 17c contra el revestimiento con lo cual se forma un conducto sellado entre el hueco taladrado y la linea de flujo 24 como se muestra en el bloque 803. La presión de la formación luego puede ser medida y se obtiene una muestra de fluido, si es lo que se desea en 804. En este punto, la empaquetadura especial para las mediciones es retraída en 805. Finalmente, un cargador de tapones 26 también está contenido en el alojamiento interno 14. Después que se ha medido la presión de la formación y se han tomado las muestras, el pistón de traslación del alojamiento 16 desplaza el alojamiento interno 14 para mover el cargador de tapones 26 hacia la posición sobre el hueco taladrado 806. Luego un pistón de ajuste del tapón 25 fuerza un tapón desde el cargador dentro del revestimiento, logrando asi que se selle nuevamente el hueco taladrado 807. La integridad del sello del tapón puede ser probada al mover nuevamente el alojamiento interno de tal manera que posicione nuevamente la empaquetadura especial para las mediciones sobre el tapón, luego del accionamiento de este hueco de empaquetadura 808 y el seguimiento de la presión a través de la linea de flujo en ese momento es accionado un pistón "de descenso de nivel" para bajar a este valor reducido y mantenerlo en éste. Si existe alguna fuga en el tapón ésta será indicada por el retorno de la presión a la presión de la linea de flujo encontrada después del accionamiento del pistón de descenso de nivel. Se debe notar que este mismo método de prueba (809) puede ser usado para verificar la integridad del sello de la empaquetadura de la herramienta antes de que comience la operación de perforación. Sin embargo, para esta prueba la empaquetadura especial para las mediciones no está ajustada contra el revestimiento, por tanto permitiendo que el descenso de nivel sea soportado por la empaquetadura de la herramienta. La secuencia de eventos se completa al liberar los anclajes de la herramienta 810. Entonces la herramienta ya está lista para repetir la secuencia que comienza con el bloque 800. Eje flexible El eje de perforación flexible es mostrado en detalle en las figuras 4a y 4b y una del par de placas guias del eje flexible es mostrada en detalle en la figura 5. En la figura 4a, una vista de sección transversal diametral de la herramienta, muestra el eje flexible y la barrena de perforación en el cuerpo de la herramienta 17. La barrena de perforación 19 está conectada al eje flexible 18 por un acoplamiento 39. El acoplamiento puede ser aplicado sobre el eje flexible. Los anillos guias 40 encierran y mantienen el taladro de perforación para que éste se mantenga recto y en su sitio. La figura 4b es una sección longitudinal de la herramienta que muestra la ventaja de un eje flexible sobre la tecnología convencional. La figura 5 muestra una de las placas guías de acoplamiento 42 la cual forma el conducto con configuración de "J" 43 a través de la cual se transporta el eje flexible.
El eje flexible es un elemento de máquina bien conocido para la transferencia del momento de torsión alrededor de una flexión. Generalmente está construido por embobinado helicoidal, en direcciones opuestas, de capas sucesivas de alambre sobre un cabo de mandril central recto. Las propiedades del eje flexible están diseñadas para aplicación específica variando el número de alambres en cada capa, el número de capas, el diámetro de alambre y el material del alambre. En esta aplicación particular el eje debe ser optimizado para su vida operativa con respecto a la fatiga (número de revoluciones) , radio de flexión mínimo (que permite el empaquetado en el diámetro de herramienta dado) y para llevar el arrastre. Otra preocupación es la conflabilidad del eje cuando se aplica empuje a la barrena de preparación a través del eje. Durante las operaciones de perforación varias cantidades de carga son aplicadas a la barrena de perforación · para facilitar dicha operación. La cantidad de carga aplicada depende de la agudeza de la barrena y del material a ser taladrado. Las barrenas con más filo sólo requieren la aplicación de una carga mínima a través del eje flexible. Esta carga mínima prácticamente no afecta a conflabilidad del eje flexible. Las barrenas con poco filo requieren la aplicación de más presión que podría dañar el eje flexible. Una solución es aplicar la carga directamente a la barrena de perforación en vez de a través del eje flexible. En este método, la fuerza aplicada a un pistón ubicado en la herramienta es transferida por el pistón a la barrena de perforación. La carga necesaria para la perforación es suministrada sin ningún efecto sobre el eje flexible. Esta técnica se describe adicionalmente en la Patente EE. UU. No. 5.687.806. Una segunda solución es usar una barrena afilada cada vez que se produce una operación de perforación. Múltiples barrenas pueden ser almacenadas en la herramienta y una barrena nueva se usa para cada procedimiento de perforación. Como se estableció antes, la cantidad de presión requerida por las barrenas con más filo tiene un efecto mínimo sobre el eje flexible. Esta técnica se describe adicionalmente en la Patente EE. UU. No. 5.746.279. Placas guías Cuando el eje flexible es usado para transportar tanto el momento de torsión como la carga, como sucede en esta aplicación, algunos medios deben ser provistos para soportar el eje para evitar que se ocurra pandeo debido a la carga de empuje aplicada a través del eje flexible a la barrena de perforación. Este soporte es provisto por el par de placas guías de acoplamiento de la figura 5. Estas placas forman un conducto con configuración en "J" a través del cual pasa el eje flexible. La formación de esta geometría a partir de un par de placas es un medio práctico de fabricación y una ayuda para el ensamble, pero no necesariamente aporta funcionalidad. Un tubo con configuración en "J" serviría para la misma función. El diámetro interno formado del par de placas sólo es ligeramente más grande que el diámetro del eje flexible. Este ajuste estrecho minimiza el embobinado helicoidal del eje flexible en situaciones de perforación con una torsión alta y también maximiza la eficiencia con la cual la torsión puede ser transportada desde el dispositivo de accionamiento hasta la barrena de perforación. El material de la placa guía es seleccionado para que sea compatible con el eje flexible. Se puede usar un lubricante entre el eje flexible y las placas guías. Barrena de perforación La barrena de perforación usada en esta invención requiere de varias cualidades. Debe ser lo suficientemente tenaz para perforar el acero sin fracturar el borde de corte afilado, ñ la vez debe ser suficientemente duro para perforar formaciones abrasivas sin que sufra desviaciones. Debe tener una geometría de punta que de características de torsión y empuje las cuales concuerden con las capacidades del eje flexible de accionamiento. Debe tener un perfil acanalado capaz de mover los cortes de perforación fuera del hueco a muchos diámetros de profundidad de perforación. La operación de perforación debe ser capaz de taladrar un hueco en forma suficientemente recta, redonda y sin crear sobredimensionamiento de manera que el tapón de metal pueda sellarlo . Mecanismo de taponamiento El mecanismo de tapotanamiento se muestra en las figuras 6a, 6b y 6c. Esta técnica de taponamiento tiene un concepto de taponamiento similar a aquel de la Patente EE. UU . No. 5.195.588, sin embargo, el tapón es diferente. El tapón está compuesto de dos componentes: un soporte tubular 76 y un tapón ahusado 77. El soporte tubular 76 tiene un extremo frontal cerrado, un borde 78 en su posterior y ranuras 79 en su centro.' El tapón ahusado 77 se inserta en el extremo abierto del componente de soporte 76. El reborde 78 sirve para sostener el soporte y evitar que pase la pared del revestimiento cuando la fuerza se aplique al componente de tapón ahusado cuando se inserte dentro del soporte. La configuración del tapón es un proceso de dos etapas. Cuando el pistón se mueve hacia delante el componente de soporte 76 es forzado dentro del componente de soporte como se muestra en la figura 6c. La forma en ahusamiento del componente 77, fuerza el soporte 76 a expandirse radicalmente por tanto creando un sello hermético entre el soporte y la superficie de revestimiento. Las ranuras 79 también ayudan a formar un sello, y evitar que el tapón se reviente. La presencia de más de una ranura permite que el soporte sea más fácil de acomodar a la periferia de una perforación irregular en el revestimiento 11 mientras todavía mantiene un buen sello. La figura 7 muestra el cargador de tapones mecánico que inserta un tapón en una perforación. El cargador contiene un pistón de ajuste de dos pasos (pistón externo 71 y pistón interno 80) . Durante el proceso de taponamiento, como se aplica fuerza a ambos pistones, 71 y 80, el ensamble de pistón entero se mueve una distancia a través del espacio 81 que fuerza el ensamble del tapón 76 y 77 dentro de la perforación. Cuando la porción de borde 78 del componente de soporte 76 alcanza el revestimiento, el movimiento del pistón externo 71 se detiene. La aplicación continua de presión hidráulica del ensamble de pistón provoca que el pistón interno supere la fuerza de los resortes 82. Por tanto, el pistón interno 80 continúa avanzando el pistón ahusado 77 dentro del soporte 76. La figura 7 también muestra depósito 85 que almacena múltiples tapones 84 y los alimenta durante el proceso de taponamiento. Después que un tapón es insertado en. una perforación, y el ensamble del pistón 71 y 80 es retraído completamente, otro tapón es avanzado hacia arriba y colocado en posición para ser insertado dentro de la siguiente perforación que sea taponada. Este movimiento ascendente es inducido por la fuerza desde el ensamble de empuje 83. Esta fuerza puede ser generada por un resorte 86 o fluido. Ahora en referencia a la figura 8, la herramienta para el fondo del pozo 12 de la figura 1 se muestra en acción de perforación de un hueco de perforación revestido en mayor detalle. La herramienta para el fondo del pozo 12 está engranada con un sello al revestimiento por vía de la empaquetadura 17b. EL eje flexible 18 con la barrena de perforación 19 en éste es extendido a través del revestimiento 11, el cemento 10b y dentro de la formación subterránea 180. Una perforación 182 es creada a través del revestimiento, el cemento y la formación por la barrena de perforación. Como es mostrado por las flechas, el fluido fluye desde la formación 180 a través de la perforación 182 y hacia la herramienta para el fondo del pozo 12. Los sellos 17b aislan el fluido de la formación de los fluidos en el hueco de perforación. La barrena de perforación 19 ps posicionada en una perforación 182 por la herramienta para el fondo del pozo 12. La barrena de perforación 19 es rejtraida una distancia del extremo 184 de la perforación 182 al terminar de crear la perforación. Como lo indican las flechas, la barrena de perforación está posicionada para permitir que el fluido fluya hacia la herramienta para elj fondo del pozo 12. La barrena de perforación 19 preferiblemente está posicionada dentro de la perforación durante el proceso de prueba y/o muestreo para restringir el flujo de restos dentro de la herramienta para el fondo del po o 12 por medio de la perforación. Al mantenerse dentro d5 la perforación durante el proceso de prueba, la barrena de perforación es usada para restringir el flujo de restos dentrb de la perforación. Por conveniencia, el término "prueba cpmo se usa aquí abarcará una variedad de operaciones de prueba y/o muestreo de fondo de pozo, tales como muestreo de )La formación, prueba de presión, etc. Aunque la barrena de perforación es mostrada en la figura 8 como que está posicionada en la formación, la barrena de perforación puede estar colocada en varias ubicaciones en la perforación para controlar el flujo de fluido y/o para restringir el flujo de restos dentro del hueco perforación. Como se muestra en la figura 8, la barrena perforación es posicionada más allá del revestimiento y cemento y dentro de la formación. La figura 9 muestra una configuración alternativa del aparato que tiene una barrena de perforación 19a. En esta configuración, la barrena 19a es ac ivada para desalojar los restos 186 en una perforación 182a (que tiene un extremo 184a) para permitir que el fluido atraviese. Los restos 186 (representados en forma esquemá' como bloques) pueden depositarse en la perforación y bloquear el flujo de fluido desde la formación hacia la herramienta para el fondo del pozo 12. Como se representa con las flechas, la barrena de perforación 19a puede opcionalmente ser avanzada,, retirada y/o girada por medio del eje flexible 18 para desalojar los restos y/o facilitar el flujo de fluido a través de la perforación 182a. El avance y/o contracción de la barrena de perforación 19a por el eje flexible 19 puede ser repetida según lo necesario.
La rotación de la barrena de | perforación 19a también puede ser repetida según lo necesarilo. Esta operación permite que la perforación sea modificada según lo necesario para asegurar el flujo del fluido a travos de la perforación, hacia la herramienta para el fondo del poz|o Estas operaciones descritas en las figuras 8 y 9 pueden ser realizadas durante las operaciones de perforación, muestreo y/o prueba. Tales operaciones puedan ser realizadas después de la perforación y antes del tapón miento. Alternativamente, la herramienta puede ser descendida en el hueco de perforación con perforaciones existentes (posiblemente perforaciones obstruidas) y para aorir las perforaciones y asegurar el flujo de fluido. La bprrena también puede ser liberada dentro de la perforación para soportar la perforación, o para operar como un tlapón para evitar el flujo de fluido en la formación. Aunque las figuras 8 y 9 representan una herramienta perforación, tal como la herramienta las figuras 1, 2 y 4-7, será apreciado que otras herramientas de perforación, tales como la herramienta de perforación de la figura 3, también pueden ser usadas con reladión a esta invención. En tal aplicación, la barrena de perforación 31 puede ser posicionada dentro de la perforac ón y ser activada para despejar los restos según lo necesario Ahora en referencia a la figura 10, se presenta un método que
dispositivo cargador de tapones, de las figuras 1 y 7 que emplean un tapón de filtración 200. El cargador funciona como se describió antes con respecto a las figuras 1 y 7, excepto que el depósito contiene uno o más tapones de filtración 200. El depósito 85 puede ser usado para guardar uno o más tapones 84 (figura 7) y/o los tapones de filtración 200 para la inserción dentro de la pared lateral del hueco de perforación . Si se usa nuevamente la referencia de la figura 11, un tapón de filtración 200 puede ser colocado en la perforación 182 para filtrar restos contaminados o residuos, tales como lodo de perforación, sucio, cemento u otros contaminantes. Los restos se representan gráficamente como bloques 186 para simplificar la explicación. El tapón de filtración 200 es posicionado preferiblemente en la perforación después que una herramienta de perforación tal como el taladro 18 de la figura 1, ha creado la misma. El tapón de filtración puede ser posicionado en varias ubicaciones a lo largo de la perforación, tales como en el revestimiento, en el cemento, en la formación, y al final de la perforación contra la formación. Parte o todo el tapón de filtración está provisto con una malla capaz de permitir que el fluido atraviese el tapón de filtración y vaya hacia la herramienta para el fondo del pozo a la vez que evita que contaminantes sólidos pasen por éste. Como se representa con las flechas, el fluido de la formación fluye dentro de la perforación, a través del tapón de filtración y hacia la herramienta para el fondo del pozo. Si se desea, el tapón de filtración puede ser retirado o dejado en la perforación. Si el tapón de filtración llegara a taparse, atascarse o de otra manera suceda algo indeseable, es posible taladrar el tapón de filtración con lo cual se elimina la necesidad de retirar el tapón de filtración de la perforación. En otras palabras, la herramienta de perforación perfora nuevamente el hueco con el tapón de filtración en éste y crea una perforación a través del tapón de filtración también. En esta manera, la perforación puede ser recuperada solamente perforando a través del tapón de filtración existente. Luego pueden ser insertados tapones de filtración adicionales para reemplazar y/o complementar el tapón de filtración original, si asi se desea. Como se muestra en las figuras 12A y 12B, uno o más tapones de filtración 200 pueden ser posicionados en una perforación. Los tapones de filtración pueden ser apilados linealmente a lo largo de una perforación como se muestra en la figura 12A, o ser apilados concéntricamente en una posición de la perforación como se muestra en la figura 12B. Tapones de filtración de dimensión similar y/o tapones de filtración con tapas o extremos cerrados pueden ser usados para apilar el filtro según lo requerido. Tapones de filtración de diferentes diámetros pueden ser usados con tal que los tapones de filtración puedan ser apilados concéntricamente. Adicionalmente , los tapones de filtración también pueden ser provistos con un hueco en un extremo para recibir un tapón de filtración adicional. Al apilar los tapones de filtración en forma concéntrica, los tapones de filtración pueden crear capas que aumentan el efecto de filtración. Uno o más tapones de filtración pueden ser usados para filtrar toda o parte de la perforación. Los tapones de filtración pueden ser insertados uno a la vez, o en grupos. Ahora en referencia a las figuras 13A-C, se muestran las configuraciones del tapón de filtración en mayor detalle. Preferiblemente, el tapón de filtración 200 tiene un cuerpo generalmente cilindrico con una cavidad interna en éste. El cuerpo preferiblemente está elaborado de metal y tiene un cuerpo de malla y/o relleno de grava que tiene un tamaño de poro adaptado para permitir que el fuido atraviese a la vez que evita que los sólidos pasen a través de éste. Preferiblemente, el tapón de filtración está provisto con un cuerpo adaptado para ser penetrado por una herramienta de perforación para perforar a través de éste como se describió antes con respecto a la figura 11. Como se muestra en la figura 13A, el tapón de filtración 200a tiene un cuerpo ahusado 202a para facilitar el avance en la perforación y/o evitar la retracción de éste. El tapón de filtración 200a también puede estar provisto con una porción de reborde 204a que tiene un diámetro más grande que la porción de cuerpo 202a del tapón de filtración para actuar como un tope mecánico que evita que el tapón de filtración avance adicionalmente dentro de la perforación. En las configuraciones con un reborde, el tapón de filtración se extiende a través del revestimiento 11. Sin embargo, el reborde detiene el tapón de filtración de su avance y lo mantiene adyacente al revestimiento 11. El tapón de filtración también puede ser provisto con un dispositivo para resistir el movimiento como se muestra en la figura 13B. El dispositivo, en este caso ranuras de anclaje 206 dispuestas alrededor del cuerpo 202b, ayudan en la conformación del tapón de filtración a la perforación y asegurarlo en ésta. Esto también puede ser usado para evitar que el tapón de filtración se salga de la perforación. Otras técnicas pueden ser usadas para asegurar el tapón de filtración en la perforación. Por ejemplo, la forma del tapón de filtración puede ser adaptada para un ajuste con interferencia con el revestimiento de la perforación al momento de la inserción. Como se muestra en la figura 13C, el tapón de filtración 200c puede tener un extremo abierto 208 en un extremo cerrado de éste. El extremo abierto puede estar adaptado para recibir un tapón de filtración adicional, un herramienta de perforación y/o solamente permitir que el fluido fluya más fácilmente a través de éste. En esta configuración, el tapón de filtración tiene un cuerpo cilindrico 202c sin ranuras de anclaje o un tope mecánico. Sin embargo, tales características se pueden incluir opcionalmente . Aunque el tapón de filtración preferiblemente es representado como que es generalmente cilindrico (figuras 13B y 13C) para adaptarse a la forma general de la perforación, o en forma tronco-cónica (figura 13A) para avanzar dentro de la perforación, será apreciado que el tapón de filtración puede tener cualquier dimensión o geometría capaz de restringir los restos en la perforación. Uno o más rebordes, materiales, capas o mallas pueden ser usados como parte del tapón de filtración. Adicionalmente, el tapón de filtración puede extenderse desde la perforación dentro del hueco de perforación, si se desea. El tapón de filtración puede ser elaborado más largo o más corto, para llenar una porción deseada (o toda) de la perforación. Adicionalmente , el cuerpo puede ser de un metal blando que se deforme cuando avance dentro del hueco para acoplarse a la perforación y acomodarse a ésta. Ahora en referencia a la figura 14, se presenta un método 300 que muestra la operación del aparato de la figuras 11. En 300 se describe un método para la reducción de la contaminación del fluido en una perforación. El método 300 incluye el posicionamiento de la herramienta para el fondo del pozo en el hueco de perforación 302 y crear una perforación a través de la pared lateral del hueco de perforación y hacia la formación 304. El método 300 además comprende la inserción al menos de un tapón de filtración en la perforación 306. El tapón de filtración puede ser insertado por la herramienta de perforación o la herramienta de taponamiento y posicibnado en una ubicación deseada dentro de la perforación. El tapón de filtración preferiblemente es insertado .en la perforación antes de realizar una operación de prueba 308. La operación de prueba 308 es realizada sustancialmente como se describió con respecto al paso 108 de la figura 10. El tapón de filtración es capaz de evitar que contaminantes y otros restos entren a la herramienta para el fondo del pozo cuando el fluido de formación está fluyendo desde la formación, a través del tapón de filtración y hacia la herramienta para el fondo del pozo. El paso 306 puede ser repetido para insertar tapones de filtración adicionales y/o múltiples tapones de filtración. La . operación de muestreo puede ser realizada antes, entre o después de la inserción de uno o más tapones de filtración. Si existe la necesidad de limpiar la penetración y retirar el tapón de filtración, la herramienta de perforación puede ser insertada a través del tapón de filtración para desalojar o limpiar los restos de la perforación avanzando la herramienta de perforación a través del filtro y/o cualquier resto 310. El paso 306 luego puede ser repetido para insertar tapones de filtración adicionales, si se desea, de tal manera que pueda ser realizada la prueba adicional 308. Una vez que se completa la prueba, la perforación puede ser tapada. La herramienta para el fondo del pozo puede ser reposicionada para realizar otra operación, o ser ascendida para recuperarse . El método y aparato descritos aquí proporcionan varias ventajas sobre la técnica anterior. Estos métodos y aparatos han sido descritos con relación a las configuraciones preferidas sin que representen alguna limitación. Por ejemplo, aunque los métodos y aparatos descritos aquí se representan que son usados con relación a las técnicas reveladas en la Patente EE. UU. No. 5.692.565, será apreciado por aquellos expertos en el arte que los métodos y aparatos pueden ser usados con relación a otras herramientas de fondo del pozo capaces de realizar las operaciones de perforación y/o taponamiento. Por ejemplo, el tapón de filtración de las figuras 11-13 puede ser instalado antes o después de que la herramienta de perforación realice la técnica de perforación de la figura 10. Los métodos pueden ser usados consecutivamente para facilitar las operaciones de prueba. Varias herramientas de perforación y/o taponamiento pueden ser usadas en conjunto con estas técnicas. Otros cambios, variaciones y modificaciones al diseño básico pueden ser hechas sin apartarse del concepto de la invención. Además, estos cambios, variaciones y modificaciones podrían ser obvios para aquellos conocedores de la técnica que tengan el beneficio de las enseñanzas antes mencionadas contenidas en esta solicitud. Todos tales cambios, variaciones y modificaciones quedan abarcados dentro del alcance de la invención la cual está limitada por las siguientes reivindicaciones .