MXPA05006833A - Herramienta para verificar formaciones en una perforacion. - Google Patents

Abstract

Las realizaciones de la invencion se refieren a un dispositivo con cable de acero que incluye una herramienta para la extraccion de nucleos para tomar muestras de nucleos de la formacion y una herramienta para la verificacion de formaciones para tomar muestras de fluido de la formacion, en donde la herramienta para verificar formaciones esta operativamente conectada ala herramienta para extraer nucleos. En algunas realizaciones, el dispositivo con cable de acero incluye una herramienta para extraer nucleos debajo consumo. En otras realizaciones, la herramienta para extraer nucleos incluye una linea de flujo para verificacion de formaciones.

Description

HERRAMIENTA PARA VERIFICAR FORMACIONES EN UNA PERFORACIÓN Antecedentes de la invención Generalmente se practican perforaciones en el suelo para recuperar depósitos naturales de petróleo y gas, al igual que otros materiales preciados, que se encuentran atrapados en las formaciones geológicas de la corteza terrestre. Se practica una perforación en el suelo y se la dirige hacia la ubicación geológica determinada desde una plataforma de perforación ubicada sobre la superficie terrestre. Cuando se llega a una formación de interés, el personal encargado de la erforación suele investigar la formación y sus contenidos mediante el uso de herramientas para evaluar la formación de la perforación. Algunos tipos de herramientas para evaluar formaciones forman parte de una sarta de perforación y se utilizan durante el proceso de perforación. Éstas se denominan herramientas de "registro durante la perforación" ( "logging-while-drilling" - LWD) o herramientas de "medición durante la perforación" ( "measurement-while-drilling" - M D) . Otras herramientas para evaluar formaciones se usan en algún momento luego de que se ha hecho la perforación. Por lo general, estas herramientas se introducen en la perforación mediante un cable de acero que proporciona comunicación electrónica y transmisión de energía. Estas herramientas se denominan herramientas de "cable de acero" .

Un tipo de herramienta de cable de acero se denomina "herramienta para verificar formaciones". El término "herramienta para verificar formaciones" se utiliza para describir una herramienta para evaluar formaciones que es capaz de extraer fluidos de la formación y dirigirlos a la herramienta introducida en la perforación. En la práctica, una herramienta para verificar formaciones puede llevar a cabo muchas funciones de evaluación de formaciones, como ser efectuar mediciones (es decir, medir la presión y la temperatura del fluido) , procesar datos y/o tomar y almacenar muestras del fluido de la formación. Por lo tanto, en esta descripción, el término "herramienta para verificar formaciones" incluye una herramienta que se introduce en la perforación y que extrae fluido desde una formación y lo dirige hacia la herramienta dentro de la perforación para su evaluación, ya sea que la herramienta almacene muestras o no. Se pueden ver ejemplos de herramientas para verificar formaciones en las patentes norteamericanas 4.860.581 y 4.936.139, ambas asignadas al cesionario de la presente invenció . Durante las operaciones de verificación de formaciones, generalmente se extrae el fluido del interior de la perforación, se lo dirige hacia la herramienta, y se lo mide, analiza, captura y/o libera. En los casos en que se captura fluido (generalmente fluido de la formación) , un proceso a veces denominado "muestreo de fluido", el fluido es conducido a una cámara para muestras y es transportado hacia la superficie para su posterior análisis (a menudo en un laboratorio) . A medida que se introduce el fluido dentro de la herramienta, generalmente se efectúan diversas mediciones de los fluidos del interior de la perforación para determinar las propiedades y condiciones de la formación, tales como la presión del fluido en la formación, la permeabilidad de la formación y el punto de burbujeo del fluido de la formación. La permeabilidad se refiere al potencial de flujo de la formación. Una alta permeabilidad corresponde a una baja resistencia al flujo del fluido. El punto de burbujeo se refiere a la presión del fluido a la cual los gases disueltos burbujearán y se separarán del fluido de la formación. Éstas y otras propiedades pueden ser importantes a la hora de tomar decisiones relacionadas con la perforación. Otra herramienta generalmente utilizada en el interior de una perforación por medio de un cable de acero se denomina "herramienta sacanúcleos" . A diferencia de las herramientas para verificar formaciones, que se usan principalmente para recolectar muestras de fluido, la herramienta sacanúcleos se usa para obtener una muestra de la roca de la formación. La típica herramienta sacanúcleos incluye una broca de barrena hueca, llamada "punta sacanúcleos", que se introduce en la pared de la formación para poder extraer una muestra, llamada "muestra de núcleo", de la formación. Luego la muestra de núcleo puede enviarse a la superficie, donde se la puede analizar para determinar, entre otras cosas, la capacidad de almacenamiento del reservorio (llamada "porosidad") y la permeabilidad del material que conforma la formación; la composición química y mineral de los fluidos y depósitos minerales contenidos en los poros de la formación; y/o el contenido irreducible de agua del material de la formación. La información obtenida a partir del análisis de una muestra de núcleo también puede utilizarse para tomar decisiones en materia de perforaciones. Las operaciones de extracción de núcleos en perforaciones generalmente entran en dos categorías: extracción de núcleos axiales y de pared. La "extracción axial de núcleos", o extracción de núcleos convencional, implica aplicar una fuerza axial para introducir una punta sacanúcleos en el fondo del pozo. Por lo general, esto se hace luego de extraer o "soltar" la sarta de perforación del pozo, y se hace descender al interior del pozo, por el extremo de la sarta de perforación, una punta sacanúcleos giratoria de interior hueco para recibir la muestra de núcleo. En la patente norteamericana N2 6.006.844, asignada a Baker Hughes, se muestra un ejemplo de una herramienta sacanúcleos axial . Por el contrario, en la "extracción de núcleos de pared" la punta sacanúcleos se extiende radialmente desde la herramienta introducida en el pozo y se hace avanzar a trávés de la pared lateral de la perforación practicada. En la extracción de núcleos de pared, la sarta de perforación generalmente no se puede usar para girar la punta sacanúcleos ni proporciona el peso requerido para introducir la punta en la formación. En cambio, la herramienta sacanúcleos misma debe generar tanto el torque que determin el movimiento giratorio de la punta sacanúcleos como la fuerza axial, denominada "peso sobre punta" (weight-on-bit - WOB) , necesaria para introducir la punta sacanúcleos en la formación. Otro desafío en la extracción de núcleos de pared está relacionado con las limitaciones dimensionales del pozo. El espacio disponible está limitado por el diámetro del pozo. Debe haber espacio suficiente para alojar los dispositivos que operan la punta sacanúcleos y espacio suficiente para retirar y almacenar una muestra de núcleo. Una típica muestra de núcleo extraída de la pared es de aproximadamente 1,5 pulgadas (~ 3,8 cm) de diámetro y menos de 3 pulgadas (~ 7,6 cm) de largo, a pesar de que los tamaños pueden variar según el tamaño de la perforación. Se pueden ver ejemplos de herramientas para extraer núcleos de pared en las patentes norteamericanas 4.714.119 y 5.667.025, ambas asignadas al cesionario de la presente invención. Al igual que la herramienta para verificar formaciones, las herramientas para extracción de núcleos generalmente se colocan dentro del pozo con un cable de acero luego de completar la perforación para analizar las condiciones' en el fondo del pozo. Los pasos adicionales de ubicar la herramienta para verificar formaciones con cable de acero y luego ubicar también la herramienta para extraer núcleos con cable de acero demoran aun más las operaciones de perforación. Seria conveniente que las operaciones de verificación de formaciones y extracción de núcleos, ambas con cable de acero, se combinaran en una sola herramienta con cable de acero. Sin embargo, los requisitos de energía de las herramientas convencionales para extraer núcleos han resultado incompatibles con las posibilidades de energía de los probadores de formaciones con cable de acero existentes. Una típica herramienta para extraer núcleos de pared requiere aproximadamente 2,5 - 4 kW de energía. Por el contrario, las herramientas convencionales para verificar formaciones generalmente están diseñadas para generar sólo alrededor de 1 kW de energía. Las conexiones eléctricas y de energía en una herramienta para verificar formaciones por lo general no están diseñadas para proporcionar la energía necesaria para soportar una herramienta para extraer núcleos en pared con cable de acero . Cabe destacar que la patente norteamericana NQ 6.157.893, asignada a Baker Hughes, describe una herramienta de perforación con una herramienta para extraer núcleos y una sonda. A diferencia de las aplicaciones con cable de acero, las herramientas de perforación tienen capacidades de energía adicionales generadas a partir del flujo de lodo a través de la sarta de perforación. La energía adicional proporcionada por la herramienta de perforación actualmente no está disponible para aplicaciones con cable de acero. Por consiguiente, sigue existiendo la necesidad de un dispositivo con cable de acero que tenga capacidades tanto de muestreo de fluidos como de extracción de núcleos. Más aun, sería conveniente que cualquier herramienta para introducir en el pozo que ofrezca las capacidades combinadas de extracción de núcleos y verificación de formaciones proporcione una o varias de las siguientes características, entre otras: una mejor operatoria de verificación y/o muestreo, una herramienta de menor tamaño, la capacidad de efectuar la extracción de núcleos y la verificación de formaciones en un solo lugar de la perforación y/o mediante la misma herramienta, y/o una posibilidad conveniente y eficaz de combinación de herramientas separadas de extracción de núcleos y muestreo dentro del mismo componente y/o herramienta en el' fondo del pozo. Síntesis de la invención En una o varias realizaciones, la invención se refiere a un _dispositivo con cable de acero que incluye una herramienta de extracción de núcleos para tomar muestras de núcleos de la formación y una herramienta de verificación de formaciones para tomar muestras de' fluido de la formación, en donde la herramienta de verificación de formaciones está operativamente conectada a la herramienta de extracción de núcleos. En una o varias realizaciones, la invención se refiere a un método para evaluar una formación, que incluye hacer descender un dispositivo con cable de acero a un pozo, activar una herramienta de verificación de formaciones conectada al dispositivo con cable de acero para obtener una muestra de fluido de la formación, y activar una herramienta de extracción de núcleos conectada al dispositivo con cable de acero para obtener una muestra de núcleo. En una o varias realizaciones, la invención se refiere a una herramienta para introducir en el pozo, que incluye el cuerpo de la herramienta, que posee una abertura, una punta sacanúcleos colocada cerca de la abertura en el cuerpo de la herramienta y selectivamente extensible desde ese punto, una linea de flujo dispuesta cerca de la punta sacanúcleos y una superficie selladora dispuesta cerca de un extremo distal de la linea de flujo. En una o varias realizaciones, la invención se refiere a un método para tomar muestras en el fondo del pozo, que incluye obtener una muestra de núcleo utilizando una punta sacanúcleos dispuesta sobre un bloque de muestra en la herramienta, girar el bloque de muestra, establecer una comunicación fluida entre una línea de flujo en el bloque de muestra y una formación, y retirar el fluido de la formación desde la formación a través de la linea de flujo. En una o varias realizaciones, la invención se refiere a un método para tomar muestras en el fondo del pozo, que incluye establecer una comunicación fluida entre una linea de flujo en una herramienta en el fondo del pozo y una formación extendiendo el sello obturador para que entre en contacto con una formación, obtener una muestra de núcleo usando una punta sacanúcleos configurada para que se extienda dentro de un área de sellado del sello obturador, eyectar el núcleo desde la punta sacanúcleos hacia el interior de una cámara para muestras, y retirar el fluido de la formación desde la formación a través de la linea de flujo. En una o varias realizaciones, la invención se refiere a una junta de montaje para conectar módulos de la herramienta, que incluye un módulo superior que tiene un conector de junta de montaje inferior en un extremo inferior del módulo superior y un módulo inferior que tiene un conector de junta de montaje superior en un extremo superior del módulo inferior. El módulo superior puede incluir un gabinete cilindrico para recibir el módulo inferior, una primera linea de flujo, un tapón para ficha hembra que tiene por lo menos una ficha hembra. El módulo inferior puede incluir una segunda linea de flujo, un tapón para ficha macho, y una o varias fichas macho dispuestas en el tapón para ficha macho de manera tal que por lo menos una parte de una o varias fichas macho sobresalga hacia arriba desde el tapón para ficha macho . En una o varias realizaciones, la invención se refiere a un método para conectar dos módulos de un dispositivo para el fondo del pozo, que incluye insertar un módulo inferior dentro de un gabinete cilindrico de un módulo superior, insertar fichas macho en un tapón para ficha macho en el módulo inferior dentro de orificios para ficha hembra en un tapón para ficha hembra en el módulo superior, presionar hacia abajo el tapón para ficha macho con el tapón para ficha hembra, e insertar un conector de linea de flujo macho en el módulo superior dentro de un conector de linea de flujo hembra del módulo inferior. Otros aspectos y ventajas de la invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción y de las reivindicaciones que se anexan. Breve descripción de los dibujos La FIGURA 1 muestra un esquema de un dispositivo con cable de acero que incluye una herramienta para verificar formaciones y una herramienta para extraer núcleos . La FIGURA 2 es un esquema de una herramienta para extraer núcleos del arte previo. La FIGURA 2B muestra un esquema de una herramienta para extraer núcleos de acuerdo con una realización de la invención.

La FIGURA 3 muestra un cuadro en donde se ve la eficiencia de un motor para extracción de núcleos en función de la potencia de salida para dos velocidades de flujo diferentes de fluido hidráulico a un motor para extracción de núcleos. La FIGURA 4 muestra un gráfico del torque requerido por una punta sacanúcleos en función de la velocidad y el grado de penetración . La FIGURA 5 muestra un esquema de un sistema de control "peso en punta" de acuerdo con una realización de la invención.

La FIGURA 6 muestra un gráfico en donde se ve la ventaja mecánica de una punta sacanúcleos en función de la posición de la punta para una punta sacanúcleos típica. La FIGURA 7A muestra la sección transversal de una junta de montaje antes del ensamblaje, de acuerdo con una realización de la invención. La FIGURA 7B muestra la sección transversal de una junta de montaje antes del ensamblaje, de acuerdo con una realización de la invención. La FIGURA 7C muestra una sección ampliada de la sección transversal de una junta de montaje antes del ensamblaje, de acuerdo con una realización de la invención. La FIGURA 8A muestra la sección transversal de una parte de una herramienta para fondo de pozo, de acuerdo con una realización de la invención. La FIGURA 8B muestra la sección transversal de una parte de una herramienta para fondo de pozo, de acuerdo con una realización de la invención.

La FIGURA 8C muestra la sección transversal de una parte de una herramienta para fondo de pozo, de acuerdo con una realización de la invención. La FIGURA 9 muestra la sección transversal de una parte de una herramienta para fondo de pozo, de acuerdo con una realización de la invención. La FIGURA 10 muestra una realización de un método de acuerdo con la invención. La FIGURA 11 muestra una realización de un método de acuerdo con la invención. La FIGURA 12 muestra una realización de un método de acuerdo con la invención . Descripción detallada Algunas realizaciones de la presente invención se refieren a un dispositivo con cable de acero que incluye una herramienta de bajo consumo para la extracción de núcleos, que puede conectarse a una herramienta para la verificación de formaciones. Otras realizaciones de la invención se refieren a una junta de montaje que puede utilizarse para conectar una herramienta para extraer núcleos con una herramienta para verificar formaciones. Algunas realizaciones de la invención se refieren a una herramienta para fondo de pozo que incluye un dispositivo combinado para verificación de formaciones y extracción de núcleos.

La FIGURA 1 muestra un esquema de un aparato con cable de acero 101 colocado dentro de una perforación 105 desde una plataforma 100 de acuerdo con una realización de la invención. El aparato con cable de acero 101 incluye una herramienta para verificar formaciones 102 y una herramienta para extraer núcleos 103. La herramienta para verificar formaciones 102 está operativamente conectada a la herramienta para extraer núcleos 103 mediante una junta de montaje 104. La herramienta para verificar formaciones 102 incluye una sonda 111 que puede extenderse desde la herramienta para verificar formaciones 102 de manera de estar en fluida comunicación con una formación F. Pueden incluirse pistones de respaldo 112 en la herramienta 101 para ayudar a empujar la sonda 111 hasta que haga contacto con la pared lateral de la perforación y estabilizar la herramienta 102 en el pozo. La herramienta para verificar formaciones 102 que se muestra en la FIGURA 1 también incluye una bomba 114 para bombear el fluido de muestra a través de la herramienta, así como también cámaras para muestras 113 para almacenar las muestras de fluido. También pueden incluirse otros componentes', tales como un módulo de energía, un módulo hidráulico, un módulo analizador de fluidos y demás dispositivos. La herramienta para extraer núcleos 103 incluye un dispositivo para extracción de núcleos 125 con una punta sacanúcleos 121, un área de almacenamiento 124 para almacenar muestras de núcleos y los mecanismos de control asociados 123 (por ejemplo, los mecanismos que se muestran en la FIGURA 5) . En algunas realizaciones, como se describirá más adelante en referencia a la FIGURA 2B, la herramienta para extraer núcleos 103 consume menos de aproximadamente 2 kW de energía. En determinadas realizaciones específicas, una herramienta para extraer núcleos 103 puede consumir menos de aproximadamente 1,5 kW, y en por lo menos una realización, una herramienta para extraer núcleos 103 consume menos de 1 kW. Esto hace que resulte interesante combinar la herramienta para extraer núcleos 103 con la herramienta para verificar formaciones 102. El brazo apuntalador 122 se usa para estabilizar la herramienta 101 en la perforación (no se muestra) cuando la punta sacanúcleos 121 está en funcionamiento. El aparato de la FIGURA 1 se ilustra con múltiples módulos operativamente conectados entre sí. Sin embargo, el aparato también puede ser parcial o completamente unitario. Por ejemplo, como se muestra en la FIGURA 1, la herramienta para verificar formaciones 102 puede ser unitaria, con la herramienta para extraer núcleos alojada en un módulo separado operativamente conectado mediante una junta de montaje 104. Alternativamente, la herramienta para extraer núcleos puede estar unitariamente incluida dentro del gabinete general del aparato 101.

Las herramientas! para fondo de pozo a menudo incluyen varios módulos (es decir, secciones de la herramienta que llevan a cabo diferentes funciones) . Adicionalmente, puede combinarse más de una herramienta o componente para fondo de pozo sobre el mismo cable de acero para efectuar múltiples tareas en el fondo del pozo en la misma extensión de cable. Los módulos por lo general están conectados mediante "juntas de montaje", como la junta de montaje 104 de la FIGURA 1. Por ejemplo, un módulo de una herramienta para verificar formaciones generalmente tiene un tipo de conector en su extremo superior y un segundo tipo de conector en su extremo inferior. Los conectores superior e inferior están hechos para acoplarse operativamente entre si. Usando módulos y herramientas con similares disposiciones de conectores, todos los módulos y las herramientas pueden conectarse extremo con extremo para formar el dispositivo con cable de acero . Una junta de montaje puede proporcionar una conexión eléctrica, una conexión hidráulica y una conexión de línea de flujo, según los requerimientos de las herramientas que se encuentren sobre el cable de acero. Generalmente, la energía y la -comunicación son proporcionadas por una conexión eléctrica. En la práctica, la herramienta con cable de acero generalmente incluye varios componentes distintos, algunos de los cuales pueden estar compuestos por dos o más módulos (por ejemplo, un módulo de muestras y un módulo de bombeo de la herramienta para verificar formaciones). En la presente descripción, el término "módulo" se usa para describir cualquiera de las herramientas separadas o los módulos de las herramientas individuales que pueden conectarse en un dispositivo con cable de acero. EL término "módulo" describe cualquier parte del dispositivo con cable de acero, ya sea que el módulo sea parte de una herramienta mayor o una herramienta separada. También debemos señalar que el término "herramienta con cable de acero" a veces se usa en el arte para describir todo el dispositivo con cable de acero, incluidas todas las herramientas individuales que componen el dispositivo. En la presente descripción, el término "dispositivo con cable de acero" se usa para evitar cualquier confusión con las herramientas individuales que componen el dispositivo con cable de acero (por ejemplo, la herramienta para extraer núcleos, la herramienta para verificar formaciones y la herramienta NMR pueden estar todas incluidas en un solo dispositivo con cable de acero ) . La FIGURA 2A es un esquema de una herramienta para extraer núcleos con cable de acero del arte previo 210. La herramienta para extraer núcleos 210 incluye un dispositivo para extraer núcleos 204 con un motor hidráulico para extracción de núcleos 202 que impulsa una punta sacanúcleos 201. La punta sacanucleos 201 se usa para extraer una muestra de núcleo (no se muestra) de una formación.

Para poder introducir la punta sacanúcleos 201 en la formación, hay que presionarla contra la formación al tiempo que se gira. Por lo tanto, la herramienta para extraer núcleos 210 aplica un peso sobre la punta ("WOB") (es decir, la fuerza con que se presiona la punta sacanúcleos 201 contra la formación) y un torque a la punta sacanúcleos 201. La herramienta para extraer núcleos 210 que se muestra en la FIGURA 2A incluye mecanismos para aplicar ambos . En la patente norteamericana Na 6.371.221, asignada al cesionario de la presente invención, se muestran ejemplos de un aparato para extraer núcleos con mecanismos para aplicar OB y torque . El WOB de la herramienta para extraer núcleos 210 del arte previo es generado por un motor de CA 212 y un dispositivo de control 211 que incluye una bomba hidráulica 213, una válvula de control de flujo de retroalimentacion {feedback flow control - FFC) 214 y un pistón cinemático 215. El motor de CA 212 proporciona energia a la bomba hidráulica 213. El flujo del fluido hidráulico desde la bomba hidráulica 213 es regulado por la válvula FFC 214, y la presión del fluido hidráulico impulsa al pistón cinemático 215 para aplicar un WOB a la punta sacanúcleos 201. El torque es proporcionado por otro motor de CA 216 y una bomba rotativa de engranajes 217. El segundo motor de CA 216 impulsa la bomba rotativa de engranajes 217, la que suministra un flujo continuo de fluido hidráulico al motor hidráulico para extracción de núcleos 202. El motor hidráulico para extracción de núcleos 202, a su vez, imparte un torque a la punta sacanúcleos 201 que hace girar a la punta sacanúcleos 201. Generalmente, la bomba rotativa de engranajes 217 bombea alrededor de 4,5 gpm (~ 17 lpm) de fluido hidráulico a una presión de aproximadamente 500 psi (~ 3,44 MPa) . Esto genera un torque de aproximadamente 135 pulgadas-onzas (- 0,953 N-M) mientras se consume entre 2,5 kW y 4,0 kW, según la eficiencia del sistema. La velocidad operativa tiplea de la punta sacanúcleos 201 es de alrededor de 3.000 rpm. En referencia ahora a la FIGURA 2B, una herramienta para extraer núcleos 220 de acuerdo con una realización de la invención utiliza dos motores de CC sin escobillas 222, 226 en lugar de los motores de CA de la FIGURA 2A. Los motores de CC sin escobillas 222, 226 están diseñados para operar de manera más eficiente que los motores de CA, lo que permite operar la herramienta 220 con menos energía. La herramienta para extraer núcleos 220 de la FIGURA 2B puede usarse, por ejemplo, en la herramienta para extraer núcleos 103 de la FIGURA 1. Aunque la menor capacidad de energía de la herramienta para extraer núcleos hace posible que se use en aplicaciones con cable de acero (con o sin un probador de formaciones acompañante) , también puede usarse en otras herramientas para fondo de pozo.

El primer motor de CC sin escobillas 222 está operativamente conectado con un dispositivo de control 221 que incluye una bomba hidráulica 223, una válvula 224 y un pistón cinemático 225. El motor de CC 222 impulsa la bomba hidráulica 223, y el fluido hidráulico es bombeado a través de una válvula 224. La válvula 224 preferentemente es una válvula solenoide modulada por ancho de pulsaciones (pulse-width modulated - PWM) . La válvula puede ser operada de manera de controlar el WOB. Como se describirá en referencia a las FIGURAS 6A y 6B más adelante, la válvula solenoide puede controlarse de manera tal que un pistón cinemático 225 aplique un WOB constante o de manera tal que el WOB se cambie para mantener un torque constante sobre la punta sacanucleos 201. Un segundo motor de CC sin escobillas 226 impulsa una bomba rotativa de engranajes de alta presión 227 que proporciona fluido hidráulico al motor hidráulico para extracción de núcleos 202. En algunas realizaciones, la bomba rotativa de engranajes de alta presión 227 se usa para entregar fluido hidráulico a mayor presión y a menor velocidad de flujo que en las herramientas para extraer núcleos del arte previo . Este sistema proporciona lo que en la presente se conoce cómo "bajo consumo". Por ejemplo, la herramienta para extraer núcleos 220 que se muestra en la FIGURA 2B puede bombear fluido hidráulico a una velocidad de aproximadamente 2,5 gpm (~ 9,46 IpmJ a una presión de aproximadamente 535 psi (~ 3,7 MPa) . La menor velocidad de flujo del fluido hidráulico al motor hidráulico para extracción de núcleos 202 opera la punta sacanúcleos 201 a menor velocidad. Por ejemplo, una velocidad de flujo de 2,5 gpm a 535 psi (~ 9,46 lpm y ~ 3,7 MPa) puede generar una velocidad de la punta sacanúcleos de aproximadamente 1.600 rpm. Tal configuración puede hacer que la herramienta para extraer núcleos 220 consuma menos de 2 kW de energía. En determinadas realizaciones, la herramienta para extraer núcleos 220 puede consumir menos de 1 kW de energía. La FIGURA 3 muestra un gráfico 300 de la eficiencia de un motor para extracción de núcleos (eje Y en %) versus la potencia de salida (eje X en vatios) para dos herramientas para extraer núcleos. Este gráfico compara la eficiencia versus la potencia para la herramienta para extraer núcleos 210 de la FIGURA 2A y la herramienta para extraer núcleos 220 de la FIGURA 2B, dentro del rango operativo de hasta aproximadamente 300 vatios de energía. La primera curva 301 muestra la eficiencia del motor para extracción de núcleos 202 de la FIGURA 2A a una velocidad de flujo de 4,5 gpm (~ 17,03 lpm). A 300 vatios, una potencia de salida máxima típica para una herramienta para extraer núcleos, la eficiencia alcanza su máximo 303 de aproximadamente 30%. La segunda curva 302 muestra la eficiencia del motor para extracción de núcleos 202 de la FIGURA 2B a una velocidad de flujo de 2,5 gpm (~ 9,46 lpm) . La segunda curva 302 muestra la eficiencia máxima 304 de más del 50% a una salida de 300 vatios. Por lo tanto, reduciendo la velocidad de flujo de 4,5 gpm (~ 17,03 Ipm) a 2,5 gpm (~ 9,46 lpm) , la eficiencia del motor para extracción de núcleos puede aumentar en más del 50% . A 300 vatios de potencia de salida, un motor para extracción de núcleos con el 50% de eficiencia requeriría menos de 1 kW de potencia de entrada. Esta reducción de la potencia requerida hace posible usar la herramienta para extraer núcleos junto con una herramienta para verificar formaciones. La FIGURA 4 muestra un gráfico tridimensional 400 del torque requerido sobre la base de rpm y el grado de penetración [rate of penetration - ROP) para una formación típica. Una típica herramienta para extraer núcleos perfora una muestra de núcleo en aproximadamente 2-4 minutos. En dicho rango, el torque requerido no cambia mucho con respecto a la velocidad de la punta de perforación. Por ejemplo, en el punto 402 para 3.000 rpm y 2 min/núcleo, la herramienta para extraer núcleos requerirá un poco más de 100 pulgadas-onzas de torque (~ 0,706 N-M) . En el punto 404 para 1.500 rpm y 2 min/núcleo, la punta de perforación también requiere un poco más de 100 pulgadas-onzas de torque (~ 0,706 N-M) . Por consiguiente, según determinadas realizaciones de la invención, la herramienta para extraer núcleos está diseñada para perforar y obtener una muestra de núcleo en la misma cantidad de tiempo que las herramientas para extraer núcleos del arte previo, usando al mismo tiempo menos energía .

Las típicas herramientas para verificar formaciones generalmente son incapaces de transmitir la potencia requerida por las herramientas para extraer núcleos del arte previo. La herramienta para extraer núcleos de bajo consumo de la FIGURA 2B puede consumir menos de aproximadamente IkW de energía. Con este reducido requisito de energía, pueden combinarse una o varias realizaciones de la herramienta para extraer núcleos de bajo consumo con una herramienta para verificar formaciones de manera tal de poder obtener tanto muestras de fluido como muestras de núcleo en la misma extensión del cable de acero. Una ventaja adicional es que puede obtenerse una muestra de fluido y una muestra de núcleo en el mismo lugar del pozo, lo que permite el análisis tanto de la roca de la formación como del fluido que contiene. Las herramientas de extracción de núcleos y verificación de formaciones pueden colocarse para efectuar pruebas y/o tomar muestras del mismo lugar o de lugares diferentes. Aun así, la persona especialista en el arte se dará cuenta de que pueden obtenerse una o más de las ventajas de la presente invención incluso sin usar una herramienta para extraer núcleos de bajo consumo. La FIGURA 5 muestra un dispositivo de control 500 para regular el OB sobre la punta sacanúcleos . El dispositivo de control puede usarse, por ejemplo, como el dispositivo de control para la herramienta para extraer núcleos de la FIGURA 2B. El dispositivo de control 500 incluye una bomba hidráulica 503 que bombea fluido hidráulico a través de una línea hidráulica 506 hasta un pistón cinemático 507. La bomba hidráulica 503 extrae fluido hidráulico desde un reservorio 505 Y bombea el fluido hidráulico al pistón cinemático 507 a través de una línea de flujo 506. El pistón cinemático 507 convierte la presión hidráulica en una fuerza que actúa sobre el motor para extracción de núcleos 502 para proporcionar un WOB. Una válvula 504 en una línea aliviadora 509 permite que el fluido hidráulico se desvíe desde la línea de flujo 506 de manera controlada de manera tal que la presión hidráulica en la línea de flujo 506, y en última instancia el pistón cinemático 507, sea controlada en forma precisa. La válvula 504 puede ser una válvula solenoide modulada por ancho de pulsaciones ("PWM")- La válvula 504 está operativamente conectada a un controlador PWM 508. El controlador 508 opera la válvula sobre la base de datos ingresados desde los sensores 521, 531. Preferentemente, una válvula solenoide PWM (es decir, la válvula 504) cambia entre la posición abierta y la posición cerrada a alta frecuencia. Por ejemplo, la válvula 504 puede operarse a una frecuencia entre aproximadamente 12 Hz y 25 Hz . La fracción de tiempo que la válvula 504 está abierta controlará la cantidad de fluido hidráulico que fluye a través de la válvula 504. Cuanto mayor es la velocidad de flujo a través de la válvula 504, menor es la presión en la línea de flujo 506 y menor el WOB aplicado por el pistón cinemático 507. Cuanto menor es la velocidad de flujo a través de la válvula 504, mayor es la presión en la línea de flujo 506 y mayor el WOB aplicado por el pistón cinemático 507.

El controlador PWM 508 puede estar operativamente conectado a uno o varios sensores 521, 531. Preferentemente, el controlador PWM 508 está acoplado a por lo menos un sensor de presión 521 y a un sensor de torque 531. El sensor de presión 521 está acoplado a la línea de flujo 506 de manera tal de responder a la presión hidráulica en la línea de flujo 506, y el sensor de torque 531 está acoplado al motor para extracción de núcleos 502 de manera tal de responder al torque de salida del motor para extracción de núcleos 502. La válvula 504 puede controlarse de manera de mantener una característica operativa a un valor deseado. Por ejemplo, la válvula 504 puede controlarse para mantener un WOB sustancialmente constante. La válvula 504 también puede controlarse para mantener un torque de salida sustancialmente constante del motor para extracción de núcleos 502. Cuando la válvula 504 se controla para mantener un WOB constante, el controlador PWM 508 controlará la válvula 504 sobre la base de la entrada desde el sensor de presión 521. Cuando el WOB aumenta demasiado, el controlador 508 puede operar la válvula 504 para que esté en posición abierta una mayor parte del tiempo. El fluido hidráulico en la línea de flujo 506 puede entonces fluir a través de la válvula 504 a mayor velocidad,' lo que reducirá la presión al pistón cinemático 507, con lo cual se reduce el WOB. Por el contrario, cuando el WOB cae por debajo de la presión deseada, el controlador 508 puede operar la válvula 504 para que esté en posición cerrada una mayor parte del tiempo. El fluido hidráulico en la línea de flujo 506 fluye a través de la válvula 504 a menor velocidad, lo que aumentará la presión al pistón cinemático 507, con lo cual aumenta el WOB. Al controlar el sistema sobre la base del torque, el sensor de torque 531 mide el torque que se aplica al motor para extracción de núcleos. Para una velocidad de giro dada, el torque aplicado por el motor para extracción de núcleos 502 dependerá de las propiedades de la formación y el WOB. El controlador 518 opera la válvula 504 de manera tal que el torque de salida del motor para extracción de núcleos 502 permanezca cerca de un nivel constante . El torque de salida deseado puede variar según la herramienta y la aplicación. En algunas realizaciones, el torque de salida deseado está entre 100 pulgadas-oz. (~ 0,706 N-M) y 400 pulgadas-oz . (- 2,82 N-M) . En algunas realizaciones, el torque de salida deseado es de aproximadamente 135 pulgadas-onzas (~ 0,953 N-M) . En otras realizaciones, el torque de salida deseado es de aproximadamente 250 pulgadas-oz. (~ 1,77 N-M). Cuando el torque de salida del motor para extracción de núcleos 502 se encuentra por encima del nivel deseado, el controlador 508 opera la válvula 504 para que esté' abierta una mayor cantidad de tiempo. Una mayor velocidad de flujo de fluido hidráulico fluye a través de la válvula 504. Esto disminuye la presión en la linea de flujo 506, lo que disminuye la presión hidráulica en el pistón cinemático 507. Una menor presión en el pistón cinemático 507 dará como resultado un menor WOB y se requerirá un menor torque para mantener la velocidad de giro de la punta sacanúcleos (no se muestra en la FIGURA 5) . Por ende, el torque de salida del motor para extracción de núcleos 502 volverá al nivel deseado. Cuando el torque de salida del motor para extracción de núcleos 502 está por debajo del nivel deseado, el controlador 508 opera la válvula 504 para que esté en posición cerrada una mayor cantidad de tiempo. El fluido hidráulico fluye a través de la válvula 504 a menor velocidad. Esto aumenta la presión en la linea de flujo 506, lo que aumenta la presión hidráulica en el pistón cinemático 507. Una mayor presión en el pistón cinemático 507 dará como resultado un mayor WOB y se requerirá un mayor torque para mantener la velocidad de giro de la punta sacanúcleos . La FIGURA 5 muestra un sistema de control 500 que puede controlar el WOB para mantenerlo constante o mantener un torque constante sobre la punta sacanúcleos. Otros sistemas pueden incluir sólo un sensor y controlar una válvula sobre la base de las mediciones 'dé un solo sensor. Tales realizaciones entran dentro del alcance de la invención. La FIGURA 5 muestra una configuración en la que, por ejemplo, la válvula 504 está conectada en una línea aliviadora 509 que fluye hacia un reservorio 508. Sin embargo, la invención no se limita a ello. Están contempladas otras configuraciones, tales como donde la válvula desvía el flujo hacia otros caminos, como se conoce en el arte. Adicionalmente , pueden emplearse diversas combinaciones de control de presión y/o torque. La FIGURA 6 es un gráfico que muestra la ventaja mecánica (eje Y) para el WOB sobre la base de la posición de la punta (eje X en pulgadas/centímetros) para una típica herramienta para extraer núcleos. El gráfico 601 muestra que la ventaja mecánica varía en el rango de la posición de la punta. Como la ventaja mecánica varía, el verdadero WOB también variará con la posición de la punta, incluso aunque la presión hidráulica aplicada al pistón cinemático (por ejemplo, 516 en la FIGURA 5) sea constante. Este gráfico indica que = el hecho de mantener cuidadosamente la presión hidráulica generalmente no mantendrá un WOB constante. Por lo tanto, en algunas situaciones es preferible controlar la presión hidráulica sobre la base del torque . Las FIGURAS 7A y 7B muestran secciones transversales de una junta de montaje 700 de acuerdo con una realización de la invención. La junta de montaje 700 puede utilizarse, por ejemplo, como la junta de montaje 104 de la FIGURA 1. Esta junta de montaje puede utilizarse para combinar diversos componentes o módulos de cualquier herramienta para fondo de pozo, como ser con cable de acero, entubado espiralado, para perforación u otra herramienta. La FIGURA. 7A muestra un módulo superior 701 y un módulo inferior 702 justo antes del ensamblado. El módulo superior 701 incluye una manga cilindrica 706 dentro de la cual encaja el módulo inferior 702. El módulo superior 701 incluye un conector de linea de flujo macho 711 con sellos 727 para evitar que el fluido pase alrededor del conector de linea de flujo macho 711. El conector de línea de flujo macho 711 puede, por ejemplo, estar roscado sobre el módulo superior 701 (por ejemplo, en el área que se muestra de manera general en 712) . Un conector de linea de flujo hembra 751 en el módulo inferior 702 se posiciona para recibir el conector de línea de flujo conector macho 711 cuando la junta de montaje 700 se ensambla (la condición de ensamblaje se muestra en la FIGURA 7B) . El canector de línea de flujo 711 conecta la línea de flujo 717 en el módulo superior 701 con la línea de flujo 757 en el módulo inferior 702 de manera tal que haya una fluida comunicación entre las líneas de flujo 717, 757. El módulo superior 701 además incluye un tapón de ficha hembra 714. Existen unos orificios 753 en el tapón de ficha hembra 714. Los orificios 753 están ubicados en el módulo superior 701 para evitar que fluidos extraños queden atrapados o estancados en los orificios de la ficha 753. El módulo inferior 702 incluye un tapón de ficha macho 754 con fichas macho 713 que se extienden hacia arriba desde el tapón de ficha macho 754. El tapón de ficha macho 754 y las fichas macho 713 están dispuestos en un manguito protector 773. En algunas realizaciones, el manguito protector 773 es levemente más alto que la parte superior de las fichas macho 713. En algunas realizaciones, el tapón de ficha macho 754 puede moverse con respecto al módulo inferior 702 y el manguito protector 773. Por ejemplo, la FIGURA 7A muestra un resorte 780 que empuja el tapón de ficha macho 754 hacia una posición bien arriba . Opcionalmente, la superficie superior del tapón de ficha macho 754 está cubierta por un sello interfacial 771 que se une a la parte superior del tapón 754 y posee salientes que se cierran alrededor de cada ficha macho 713. El sello interfacial 771 se muestra en mayer detalle en la FIGURA 7C . Las fichas macho 713 se extienden hacia arriba desde el tapón de ficha macho 751. Hay un sello interfacial 771 dispuesto en la parte superior del tapón de ficha macho 754. El sello interfacial 771 es preferentemente un material elastomérico , como ser goma, dispuesto alrededor de las fichas macho 713 para evitar que el fluido ingrese en el tapón de ficha macho 754 e interfiera con cualquier sistema de circuitos que pueda estar colocado dentro del tapón de ficha macho 754. Adicionalmente, el sello interfaciaí 771 sella contra la superficie del tapón 714 para forzar al fluido hacia fuera del espacio entre el tapón de ficha macho 754 y el tapón de ficha hembra 714. La FIGURA 7C muestra un acercamiento de la posición de ensamblaje. Los rebordes alrededor de cada pasador sobre el sello interfacial 771 sellan los orificios de la ficha hembra 753 de manera que el fluido no pueda ingresar en el área de conexión eléctrica una vez que los módulos 701, 702 están ensamblados. Esta configuración de sellado se usa para aislar cada ficha eléctricamente de otras fichas y de la masa de la herramienta.

El manguito protector 773 puede ser perforado o poroso. Esto permite que los fluidos atrapados dentro del manguito protector 773 fluyan a través del manguito protector hasta una posición en donde los fluidos no interfieran con la conexión eléctrica entre el ficha macho 713 y los orificios de la ficha hembra 753 cuando la junta de montaje 700 se ensambla. La FIGURA 7B muestra una sección transversal de la junta de montaje 700 luego del ensamblaje. El módulo inferior 702 se posiciona dentro del manguito cilindrico 706 del módulo superior 701. Los sellos 765 (por ejemplo, o-rings) sobre el módulo inferior 702 sellan contra la pared interior del gabinete cilindrico 706 para evitar que el fluido ingrese en la junta de montaje 700.

El conector de línea de flujo macho 711 del módulo superior 701 es recibido en el conector de línea de flujo hembra 751 del módulo inferior 702. Los sellos 728 sobre el conector de línea de flujo macho 711 sellan contra la superficie interior del conector de línea de flujo hembra 751 para evitar que el fluido fluya alrededor del conector de flujo 711. En la posición de ensamblaje, el conector de flujo macho 711 establece una comunicación fluida entre la línea de flujo 717 en el módulo superior 701 y la línea de flujo 757 en el módulo inferior 702. Cabe destacar que esta descripción se refiere a sellos que están posicionados en un miembro para sellar contra un segundo miembro. Aquella persona especialista en el arte se dará cuenta de que el sello puede disponerse en el segundo miembro para que selle contra el primero. No se pretende establecer ninguna limitación mediante ninguna descripción de un sello que se coloque sobre un miembro en particular. Las configuraciones alternativas entran dentro del alcance de la invención. En la posición de ensamblaje, el tapón de ficha hembra 714 empuja hacia abajo sobre el tapón de ficha macho 754. El resorte 780 permite el movimiento hacia abajo del tapón de ficha macho 754. Las fichas macho 713 están posicionadas en los orificios de la ficha hembra 753 para hacer contacto eléctrico. El tapón de ficha hembra 714 está posicionado por lo menos parcialmente dentro del manguito protector 773.

En la junta de montaje que se muestra en la FIGURA 7B, el manguito protector 773 permanece estacionario con respecto al módulo inferior 702. Las fichas macho 713 además están preferentemente colocadas dentro del manguito protector 773. Durante el ensamblaje, el tapón de ficha hembra encaja dentro del manguito protector 773 para acoplarse con las fichas macho 713 sobre el tapón de ficha macho 754, mientras empuja el tapón de ficha macho 754 hacia abajo. La FIGURA 7C muestra un acercamiento de una sección de la junta de montaje (700 en las FIGURAS 7A y 7B) en la posición de ensamblaje. La cara inferior del tapón de ficha hembra 714 está posicionada contra el sello interfacial 771 sobre la parte superior del tapón de ficha macho 75 . Las fichas macho 713 son recibidas en los orificios de la ficha hembra 753. El sello interfacial 771 sella los orificios de la ficha hembra 753 de manera tal que el fluido no pueda ingresar en el área de contacto eléctrico una vez que los módulos 701, 702 están ensamblados . El manguito protector 773 puede incluir un sello 775. En la posición de no-ensamblaje (mostrada en la FIGURA 7A) , el sello 775 sella contra el tapón de ficha macho 754 para evitar que el fluido ingrese en el módulo inferior (702 en las FIGURAS 7A y 7B) . En la posición de ensamblaje de las FIGURAS 7B y 7C , el tapón de ficha hembra 714 está posicionado para que esté en contacto con el sello 775. En la configuración de ensamblaje, el sello 775 evita que el fluido en la junta de montaje ingrese en el área que hay entre el tapón de ficha macho 754 y el tapón de pasador hembra 714 e interfiera con el contacto eléctrico. El sello 775 también se usa para evitar que el fluido en la junta de montaje ingrese en el módulo inferior 702. Como se señalara anteriormente, el manguito protector 773 puede ser perforado o poroso para permitir que el fluido fluya a través del manguito protector 773. El manguito protector 773 puede ser poroso sobre el sello 775, pero el fluido no puede fluir a través del manguito protector 773 por debajo del sello 775. El sello 775 evita que el fluido fluya a través del manguito protector poroso 773 e ingrese en una posición entre el tapón de ficha macho 754 y el tapón de pasador hembra 714, y dentro del módulo inferior 702. Las FIGURAS 8 y 9 muestran herramientas de evaluación de formaciones que incluyen capacidades tanto de extracción de núcleos como de muestreo . Dicha herramienta puede ser una herramienta con cable de acero o puede formar parte de otras herramientas para fondo de pozo, tales como una herramienta de perforación, una herramienta con entubado ' espiralado, una herramienta de finalización u otra. La FIGURA 8A muestra una sección transversal de una herramienta para fondo de pozo 800 con un dispositivo combinado de verificación de formaciones y extracción de núcleos 801 de acuerdo con una realización de la invención. El dispositivo combinado puede estar posicionado en la herramienta para fondo de pozo o alojado en un módulo combinable con la herramienta para fondo de pozo. La herramienta para fondo de pozo 800 tiene un cuerpo de la herramienta 802 que rodea el dispositivo combinado 801. Una abertura 804 en el cuerpo de la herramienta 802 permite obtener muestras de núcleo y muestras de fluido desde la formación. La abertura 804 preferentemente puede cerrarse a elección para evitar que el fluido fluya hacia el interior de la herramienta para fondo de pozo. El dispositivo combinado 801 incluye un bloque de muestreo 806. El bloque de muestreo 806 está ubicado de manera adyacente a la abertura 804 de manera tal que el bloque de muestreo 806 tenga acceso a la abertura 804. El bloque de muestreo 806 puede incluir una sonda de fluidos 807 y una punta sacanúcleos 808 sobre lados adyacentes. El bloque de muestreo 806 puede rotarse de manera tal que la sonda de fluidos 807 o la punta sacanúcleos 808 esté en posición de acceder a la abertura 804. La FIGURA 8A muestra un bloque de muestreo 806 en una posición con la sonda de fluidos 807 en posición de acceder a la abertura 804. · El diseño exacto de una sonda de fluidos no tiene por objeto limitar la invención. La siguiente descripción se proporciona únicamente a modo de ejemplo. La sonda de fluidos 807 incluye una superficie selladora 810, como ser un obturador, para presionar contra la pared de la perforación (no se muestra) . Cuando la superficie selladora 810 crea un sello contra la pared de la perforación, la línea de flujo 812 en la sonda de fluidos 807 se coloca en fluida comunicación con la formación. La superficie selladora 810 puede incluir un obturador u otro sello para establecer una fluida comunicación entre la línea de flujo y la formación. Como se muestra en la FIGURA 8A, puede usarse una tubería 813 para conectar la línea de flujo 812 en el bloque de muestras 806 a la línea de muestras de fluido 814 en la herramienta 800. La conexión entre la línea de flujo 812 y la tubería 813 coloca a la sonda de muestras 807 en fluida comunicación con la línea de muestras de fluido 814. La tubería 813 es preferentemente una tubería flexible que mantiene la conexión entre la segunda línea de flujo 812 y la línea de muestras de fluido 814 cuando el bloque de muestreo 806 gira. La tubería 813 permite el movimiento relativo entre la línea de flujo 812 en el bloque de muestras 806 y línea de muestras de fluido 814 en la herramienta 800, manteniendo la fluida comunicación. Por ejemplo, la FIGURA 8B* muestra la herramienta 800 con el bloque de muestras 806' girado de manera que la punta sacanúcleos 808 esté adyacente a la abertura 804. La tubería 813 además se ha movido de manera tal de mantener una. fluida comunicación entre la línea de flujo 812 en el bloque de muestras 806 y la línea de muestras de fluido 814 en la herramienta 800.

En algunas realizaciones, la tubería 813 es una tubería rígida telescópica que permite un rango dinámico de posiciones. Pueden usarse otros tipos de tubería o conducto sin por ello desviarse del alcance de la invención. Para obtener una muestra, el bloque de muestras 806 se extiende a través de la abertura 804 de modo que la superficie selladora 810 (por ejemplo, un obturador, como se muestra en las FIGURAS 8A y 8B) entre en contacto con la formación (no se muestra) . La superficie selladora 810 presiona contra la formación de manera tal que la línea de flujo 812 esté en fluida comunicación con la formación. El fluido de la formación puede extraerse hacia el interior del cuerpo de la herramienta 802 a través de la línea de flujo 812. La punta sacanucleos 808 en el bloque de muestras 806 puede adelantarse hacia el interior de la formación para obtener una muestra de núcleo del material de la formación. La FIGURA 8B muestra la herramienta 800 con el bloque de muestras 806 girado de modo que la punta sacanúcleos 808 esté adyacente a la abertura 80-4. En esta posición, la punta sacanúcleos 808 puede extenderse para tomar una muestra de núcleo de la formación (no se muestra) . Una vez que se captura una muestra de núcleo con la punta sacanúcleos 808, la punta sacanúcleos 808 puede retraerse nuevamente hacia la herramienta 800. La FIGURA 8B muestra la punta sacanúcleos 808 en posición retraíd .

Nuevamente en referencia a la FIGURA 8A, una vez que se captura una muestra de núcleo en la punta sacanucleos 808, el bloque de muestreo 806 puede girarse de modo tal que la punta sacanucleos 808 esté en posición vertical. Desde esta posición, un expulsa-núcleos 823 puede empujar el núcleo de la muestra (no se muestra) desde la punta sacanúcleos 808 hacia un pasadizo para núcleos 822. En algunas realizaciones, el núcleo puede almacenarse en el pasadizo para núcleos 822. En otras realizaciones, el pasadizo para núcleos 822 puede conducir a un mecanismo de almacenamiento para muestras de núcleo, como ser el que se muestra en la FIGURA 8C. La FIGURA 8C muestra una cámara de almacenamiento para muestras de núcleo 850 de acuerdo con una realización de la invención. La cámara de almacenamiento para muestras de núcleo 850 puede estar ubicada justo debajo de una punta sacanúcleos y un mecanismo de eyección, como ser la punta sacanúcleos 808 y el expulsa-núcleos 823 que se muestran en la FIGURA 8A. Se puede conducir o transportar la muestra de núcleo a la cámara para muestras de núcleo 850 para que pueda ser retirada más tarde para su análisis. La cámara para muestras de núcleo 850 puede incluir válvulas esclusas 852, 853. Las válvulas esclusas 852, 853 pueden usarse para aislar secciones de la cámara para muestras de núcleo 850 en compartimientos separados de modo de poder almacenar una pluralidad de muestras de núcleo sin que las muestras se contaminen. Por ejemplo, la válvula esclusa inferior 853 puede estar cerrada para prepararse para almacenar una muestra de núcleo. La muestra de núcleo puede pasar entonces a la cámara para muestras de núcleo 850, y la válvula esclusa inferior 853 aislará la muestra de núcleo de cualquier cosa que esté por debajo de la válvula esclusa inferior 853 (por ejemplo, las muestras de núcleos recolectadas previamente) . Una vez que la muestra de núcleo está en su lugar, la válvula esclusa superior 852 puede cerrarse para aislar la muestra de núcleo de cualquier cosa que esté por encima de la válvula esclusa superior 852 (por ejemplo, las muestras de núcleo recolectadas más tarde) . Usando una pluralidad de válvulas esclusas (por ejemplo, las válvulas 852, 853), la cámara para muestras de núcleo puede dividirse en compartimientos separados que estén aislados de los demás compartimientos . Cabe destacar que con la invención pueden usarse otros mecanismos de aislamiento además de las válvulas esclusas. Por ejemplo, puede usarse una válvula iris o una válvula elastomérica para aislar un compartimiento en una cámara para muestras de núcleo. El tipo de válvula no tiene por objeto limitar la invención. En algunas realizaciones, la cámara para muestras de núcleo 850 puede estar conectada a la linea de muestras de fluido 814 mediante una linea de llenado 857. La linea de llenado puede incluir una válvula de llenado 856 para colocar selectivamente la cámara para muestras de núcleo 850 en fluida comunicación con la línea de muestras de fluido 814. En algunas realizaciones, la cámara para muestras de núcleo 850 puede estar conectada con el entorno del pozo a través de una línea de eyección 855. Puede operarse selectivamente una válvula de eyección 854 para colocar a la cámara para muestras de núcleo 850 en fluida comunicación con la perforación. El término "perforación" se usa para describir el volumen que se ha horadado. Idealmente, el lodo se acumula contra la pared de la perforación de modo que el interior de la perforación está sellado desde la formación. Cuando la línea de flujo (por ejemplo, 812 en la FIGURA 8A) está en fluida comunicación con la formación, en algunas realizaciones, la línea de eyección 855 está en fluida comunicación con la perforación. Una línea de llenado 857 permite almacenar una muestra de fluido en el mismo compartimiento de la cámara para muestras de núcleo que el núcleo de muestra que se tomó del mismo lugar en la perforación. Una vez que la muestra de núcleo está en posición de almacenado (es decir, entre las · válvulas esclusa 852, 853, que están cerradas), la válvula de llenado 856 y el fluido de muestra pueden bombearse hacia el interior de la cámara para muestras de núcleo, en el mismo compartimiento que la muestra de núcleo. La línea de eyección 855 permite que el fluido se eyecte hacia la perforación hasta que la muestra de núcleo esté completamente inmersa en el fluido de la formación original desde ese lugar. En la FIGURA 8C, la linea de llenado 857 está conectada con un compartimiento (es decir, entre las válvulas esclusa 852, 853) cerca de la parte superior del compartimiento, y la linea de eyección 855 está conectada cerca de la parte inferior del compartimiento. Puede almacenarse una muestra de núcleo en una posición con el borde que formaba parte de la pared de la perforación hacia abajo. En esta posición, las áreas de la muestra de núcleo que han sido afectadas por la invasión de lodo están cerca de la parte inferior de la muestra de núcleo. Conectando las lineas de llenado y de eyección 857, 855 en la parte superior e inferior del compartimiento, respectivamente, el fluido de muestra puede limpiar el filtrado de lodo y quitarlo de la muestra de núcleo a medida que el compartimiento se llena con el fluido de la formación original (es decir, una muestra de fluido) . La FIGURA 9 muestra una sección trasversal de una porción de una herramienta para extraer núcleos 900 que incluye una herramienta combinada para verificación de formaciones y extracción de núcleos 901 de acuerdo con una realización de la invención. La herramienta combinada .para verificación de formaciones y extracción de núcleos 901 incluye una sonda 903 con una punta sacanúcleos 902 ubicada allí. La sonda puede extenderse selectivamente para entrar en contacto con la pared de la perforación' y crear un sello' con la formación. La punta sacanúcleos 902 puede entonces extenderse selectivamente (con o sin extensión o retracción de la sonda) para enganchar la pared de la perforación. La punta sacanúcleos 902 de la FIGURA. 9 se muestra en posición retraída, peor puede extenderse hacia el interior de la formación 912 para obtener una muestra de núcleo. La herramienta para extraer núcleos 900 además incluye preferentemente un expulsa-núcleos o eyector 904. Una vez que se recibe una muestra de núcleo en la punta sacanúcleos 902, la punta sacanúcleos 902 puede girarse y el expulsa-núcleos 904 puede extenderse para eyectar la muestra de núcleo desde la punta sacanúcleos 902 y hacia la cámara de almacenamiento (no se muestra) . El dispositivo combinado para verificación de formaciones y muestreo puede retraerse dentro de la herramienta para fondo de pozo y girarse de modo que la muestra de núcleo pueda eyectarse dentro de la cámara para muestras. Alternativamente, la muestra de núcleo puede retenerse en la punta sacanúcleos para ser removida cuando se saque ¦· la herramienta para fondo de pozo a la superficie. La sonda 903 además incluye un sello u obturador para fluidos 906 y una línea de flujo 908 para tomar muestras de fluido. Cuando el obturador 906 se presiona contra la pared de la formación, la línea de flujo 908 se aisla del entorno de la perforación y está en fluida comunicación con la formación. Los i fluidos de la formación pueden extraerse hacia el interior de la herramienta para extraer núcleos 900 a través de la línea de flujo 908. El obturador 906 crea un área de sellado contra la formación 912. Se establece una fluida comunicación con la formación dentro del área de sellado del obturador. La abertura de la linea de flujo 908 está preferentemente ubicada dentro del área de sellado adyacente al obturador 906. La línea de flujo 908 preferentemente además está adaptada para recibir fluidos desde la formación vía el área de sellado. La punta sacanúcleos 902 es extensible dentro y a través del área de sellado del obturador 906. En algunas realizaciones, la herramienta para extraer núcleos de las FIGURAS 8-9 puede estar provista de cámaras para muestras para almacenar muestras de núcleo y/o muestras de fluido. En por lo menos una realización, la herramienta para extraer núcleos puede usarse con una cámara para muestras que almacena muestras de núcleo en fluido de la formación tomado del mismo lugar del pozo.- como muestra de fluido (por ejemplo, la cámara para muestras 850 que se muestra en la FIGURA 8C) . La herramienta para fondo de pozo puede incluir una cámara para muestras separada para almacenar muestras de fluido, como bien se sabe en el arte. La anterior descripción no pretende limitar la invención. El dispositivo combinado para extracción de núcleos y muestreo también puede estar provisto de una bomba para fluidos (no -se muestra) , analizadores de fluidos y otros dispositivos para facilitar el flujo del fluido por la linea de flujo y/o el análisis del mismo. La FIGURA 10 muestra una realización de un método de acuerdo con la invención. El método incluye hacer descender un dispositivo con cable de acero por una perforación, en el paso 1002. El método además incluye activar una herramienta para verificar formaciones conectada en el dispositivo con cable de acero para retirar fluido de la formación desde la formación, en el paso 1004. El dispositivo con cable de acero también puede incluir una herramienta para extraer núcleos que está conectada en el dispositivo con cable de acero. El método además puede incluir activar una herramienta para extraer núcleos conectada en el dispositivo con cable de acero para obtener una muestra de núcleo, en el paso 1006. A continuación, el método puede incluir dirigir la muestra de núcleo hacia el interior de una cámara para muestras, en el paso 1008; y dirigir la muestra de fluido hacia el interior de la cámara para muestras, como en 1010. Los pasos 1008, 1010 se muestran en este orden porque la muestra de núcleo preferentemente pasa a la cámara para muestras antes de que la muestra de fluido se dirija a la cámara para muestras. Esto permite que la cámara para muestras se llene completamente con fluido de muestra luego de que la muestra de núcleo ya esté ubicada en la cámara para muestras. Sin embargo, quienes sean especialistas en el arte se darán cuenta de que estos pasos pueden seguirse en cualquier orden. También cabe destacar que los pasos 1008, 1010 no se requieren en todos los casos. Por ejemplo, una muestra de núcleo puede permanecer en la punta sacanúcleos para su transporte a la superficie. Por último, el método puede incluir retirar el dispositivo con cable de acero y analizar las muestras, en los pasos 1012, 1014. El análisis de la muestra puede proporcionar información que se usa para posteriores perforaciones, la finalización o la producción del pozo. La FIGURA 11 muestra otra realización de un método de acuerdo con la invención. El método incluye obtener una muestra de núcleo de la roca de la formación, en el paso 1102. Este paso puede lograrse extendiendo una punta sacanúcleos a la formación y aplicando un torque y un W03 a la punta sacanúcleos . A continuación, el método puede incluir girar un bloque de muestras en la herramienta para fondo de pozo, en el paso 1104. Esto girará la punta sacanúcleos de manera tal que el núcleo de muestra pueda eyectarse desde la punta sacanúcleos, en el paso 1106. El método además puede incluir establecer una fluida comunicación entre una linea de flujo y la formación, en el paso 1108. Luego, el fluido puede retirarse de la formación, en el paso 1110. Por último, el fluido de muestra preferentemente se dirige hacia el interior 'de una cámara para muestras, en el paso 1112. La FIGURA 12 muestra otra realización de un método de acuerdo con la invención. El método incluye establecer una fluida comunicación con la formación, en el paso 1202. Luego, el método puede incluir obtener una muestra de núcleo extendiendo la punta sacanúcleos a través de un área de sellado del obturador, en el paso 1204. Obsérvese que se puede obtener una muestra de núcleo antes de establecer una fluida comunicación. El orden no debe interpretarse como una limitación para la invención. El método puede incluir eyectar el núcleo de muestra desde la punta sacanúcleos hacia el interior de una cámara para muestras, en el paso 1206. El método también puede incluir retirar una muestra de fluido desde la formación extrayendo fluido a través de una línea de flujo con su extremo distal dentro del área de sellado del sello del obturador, en el paso 1210. Finalmente, el método puede incluir dirigir el :fluido de muestra hacia el interior de la cámara para- muestras, en el paso 1212. Las realizaciones de la presente invención pueden presentar una o varias de las siguientes ventajas. Algunas realizaciones de la invención permiten incluir tanto una herramienta para extraer núcleos como una herramienta para verificar formaciones en el mismo dispositivo con cable de acero o LWD. Esta ventaja permite obtener muestras de núcleo y muestras de fluido del mismo lugar del pozo. El tener una muestra de núcleo y una muestra de fluido del mismo lugar permite que el análisis de la formación y sus contenidos sea más preciso. Adicionalmente, pueden proporcionarse uno o varios componentes separados o integrales para extracción de núcleos y/o muestreo en diversas configuraciones de la herramienta para fondo de pozo. Determinadas realizaciones de la herramienta para extraer núcleos permiten operar con gran eficiencia. Una mayor eficiencia permite que la herramienta para extraer núcleos sea operada usando menos energía . Otra ventaja es que las realizaciones de la invención que incluyen una herramienta para extraer núcleos de bajo consumo permiten obtener una muestra de núcleo usando menos energía que en el arte previo. En determinadas realizaciones, la herramienta para extraer núcleos de bajo consumo utiliza menos de 1 kW de energía. Otra ventaja es que el sistema de circuitos que se requiere para entregar energía a una herramienta para extraer núcleos de bajo consumo es mucho menos exigente que el que se requiere en las herramientas para extraer núcleos del arte previo. Por lo tanto, la herramienta para extraer núcleos de bajo consumo puede usarse en el mismo dispositivo con cable de acero con otras herramientas para fondo de pozo que por lo general no pueden entregar la gran energía requerida por las herramientas para extraer núcleos del arte previo . Algunas realizaciones de la herramienta para extraer núcleos de acuerdo con la invención incluyen válvulas solenoides P M como parte de un circuito cerrado de retroalimentacion para controlar la presión hidráulica aplicada a un pistón cinemático u otro dispositivo que aplica WOB . Otra ventaj a es que una válvula solenoide PWM puede ser controlada de manera precisa de manera tal que el WOB se mantenga a un valor deseado o cerca de él. En una última realización, la válvula solenoide PWM es controlada sobre la base del torque que se entrega a la punta sacanúcleos . La ventaja consiste en que una herramienta para extraer núcleos con dicho dispositivo de control puede controlar en forma precisa la válvula solenoide PWM de modo que la presión aplicada a un pistón cinemático dé como resultado un torque sustancialmente constante entregado a la punta sacanúcleos . Algunas realizaciones de la invención se refieren a un dispositivo con cable de acero que incluye una junta de montaje con orificios en la ficha hembra ubicados en la parte inferior de una herramienta o módulo. La ventaja es que el fluido no puede quedar atrapado dentro de los orificios de la ficha hembra, y la junta de montaje estará relativamente libre de interferencia con los contactos eléctricos. Algunas realizaciones incluyen un manguito protector para evitar daños a las fichas macho que pueden disponerse en la parte superior de un módulo o una herramienta. Adicionalmente, las realizaciones de un manguito protector que sea perforado o poroso permiten que el fluido que podría interferir con un contacto eléctrico fluya a través del manguito protector y se aleje de los contactos eléctricos. Algunas realizaciones del dispositivo con cable de acero de acuerdo con la invención incluyen una cámara para muestras que permite almacenar una muestra de núcleo en la misma cámara o compartimiento que una muestra de fluido. La ventaja radica en que se puede almacenar una muestra de núcleo mientras está rodeada del fluido de la formación extraído del mismo lugar en donde se tomó la muestra de núcleo. Además, la cámara para muestras con una o varias líneas de llenado y de eyección permite bombear el fluido de la formación a través de la cámara para muestras mientras hay una muestra de núcleo en la cámara para muestras. La ventaja radica en que por lo menos una porción del filtrado de lodo en la muestra de núcleo (es decir, el filtrado de lodo que invadió la formación antes de obtener la muestra de núcleo) puede purgarse de la muestra de núcleo y de la cámara para muestras . Aunque la invención se ha descrito con respecto a una cantidad limitada de realizaciones, aquellas personas especialistas en el arte, contando con el beneficio de esta descripción, podrán apreciar que se pueden efectuar otras realizaciones que no se alejan del alcance de la invención tal como se la describe en la presente. Por consiguiente, el alcance de la invención debe limitarse sólo por las reivindicaciones que se anexan.

Claims (1)

1. Reivindicaciones Un dispositivo con cable de acero posicionable en una perforación que penetra dentro de una formación subterránea, que comprende : una herramienta para extraer núcleos para tomar muestras de núcleos de la formación; y una herramienta para verificar formaciones para tomar muestras de fluidos de la formación, en donde la herramienta para verificar formaciones está operativamente conectada a la herramienta para extraer núcleos. El dispositivo con cable de acero de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la herramienta para extraer núcleos comprende: un primer motor de CC sin escobillas ; una bomba hidráulica acoplada al primer motor de CC sin escobillas; y un motor para extracción de núcleos hidráulicamente acoplado a la primera bomba hidráulica . El dispositivo con cable de acero de - acuerdo con la reivindicación 2 , en donde la herramienta para extraer núcleos además comprende : un segundo motor de CC sin escobillas; una segunda bomba hidráulica operativamente acoplada al segundo motor de CC sin escobillas; y un pistón cinemático en fluida comunicación con la segunda bomba hidráulica. El dispositivo con cable de acero de acuerdo con la reivindicació 3, en donde la herramienta para extraer núcleos además comprende una válvula solenoide modulada por ancho de pulsaciones en fluida comunicación con la segunda bomba hidráulica. El dispositivo con cable de acero de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la herramienta para extraer núcleos además comprende una cámara para muestras y una primera linea de flujo, en donde la primera linea de flujo está en fluida comunicación con una linea de flujo en la herramienta para verificar formaciones y con la cámara para muestras, y en donde la cámara para muestras está configurada para recibir muestras de núcleos desde una punta sacanúcleos dispuesta en la herramienta para extraer núcleos . El dispositivo con cable de acero de acuerdo con la reivindicación 1, en donde la herramienta para extraer núcleos y la herramienta para verificar formaciones están conectadas mediante una junta de montaje. El dispositivo con cable de acero de acuerdo con la reivindicación 6, en donde la herramienta para verificar formaciones comprende un elemento seleccionado del grupo que consiste en un módulo superior y un módulo inferior, y la herramienta para ' extraer núcleos comprende otro elemento del grupo que consiste en el módulo superior y el módulo inferior, y en donde la junta de la herramienta comprende: un conector de junta de montaje inferior en un extremo inferior del módulo superior; y un conector de junta de montaje superior en un extremo superior del módulo inferior, en donde el módulo superior comprende: un gabinete cilindrico para recibir al módulo inferior; una primera linea de flujo; y un tapón de ficha hembra que tiene por lo menos una ficha hembra, y en donde el módulo inferior comprende: una segunda linea de flujo; un tapón de ficha macho; y una o varias fichas macho dispuestas en el tapón de ficha macho de modo que por lo menos una porción de una o varias fichas macho5 sobresalgan hacia arriba desde el tapón de ficha macho. El dispositivo con cable de acero de acuerdo con la reivindicación 7 en donde la herramienta para verificar formaciones comprende el módulo superior. 9. El dispositivo, con cable de acero de acuerdo con la reivindicación 7, en donde la herramienta para verificar formaciones comprende el módulo inferior . 10. El dispositivo con cable de acero de acuerdo con la reivindicación 1 , en donde el módulo inferior además comprende un manguito protector dispuesto alrededor del tapón de ficha macho . 11. El dispositivo con cable de acero de acuerdo con la reivindicación 7, en donde el tapón de ficha macho se puede mover con respecto al módulo inferior, y en donde el módulo inferior además comprende un resorte dispuesto debajo del tapón de ficha macho de manera de ejercer una fuerza hacia arriba sobre el tapón de ficha macho . 12. Un método para evaluar formaciones subterráneas, que comprende : hacer descender un dispositivo con cable de acero al interior de una perforación; activar una herramienta para verificar formaciones conectada en el dispositivo^ con cable de acero para obtener un fluido de muestra de la formación; y activar una herramienta para extraer núcleos conectada en el dispositivo con cable de acero para obtener una muestra de núcleo. 13. El método de acuerdo con la reivindicación 12, que además comprende : dirigir la muestra de núcleo hacia el interior de una cámara para muestras dispuesta en el dispositivo con cable de acero; y dirigir la muestra de fluido hacia el interior de la cámara para muestras. El método de acuerdo con la reivindicación 13 , que además comprende : retirar el dispositivo con cable de acero; analizar la muestra de núcleo; y analizar la muestra de fluido. Una herramienta para fondo de pozo, que comprende: un cuerpo de herramienta con una abertura; una punta sacanúcleos dispuesta cerca de la abertura en el cuerpo de la herramienta y selectivamente extensible desde allí; y una linea de flujo dispuesta cerca de la punta sacanúcleos; y una superficie selladora . dispuesta cerca de un extremo - distal de la linea de flujo. La herramienta para fondo de pozo de- acuerdo con la reivindicación 15, que además comprende un bloque de muestras dispuesto cerca de la abertura en el cuerpo de la herramienta, en donde la punta sacanúcleos está dispuesta sobre un primer lado del bloque de muestras y la superficie selladora está dispuesta sobre un segundo lado del bloque de mues ras . 17. La herramienta para fondo de pozo de acuerdo con la reivindicación 16, en donde el bloque de muestras se acopla rotativamente a la herramienta. 18. La herramienta para fondo de pozo de acuerdo con la reivindicación 17, en donde la primera linea de flujo está dispuesta en el bloque de muestras y que además comprende: una segunda línea de flu o; y una tubería conectada entre la primera línea de flujo y la línea de flujo de la herramienta. 19. La herramienta para fondo de pozo de acuerdo con la reivindicación 15 , en donde la superficie selladora comprende un sello obturador, la punta sacanúcleos es extensible a través del interior de un área de sellado del sello obturador; y el extremo distal de la línea de flujo está dispuesto dentro del área de sellado del sello obturador y operativamente acoplado a una bomba de fluido. 20. La herramienta para fondo de pozo de acuerdo con la reivindicación 15, que además comprende -una cámara para muestras . 21. La herramienta para fondo de pozo de acuerdo con la reivindicación 20, en donde la cámara para muestras está segmentada por una o más válvulas . 22. La herramienta para fondo de pozo de acuerdo con la reivindicación 20, que además comprende una linea de llenado conectada a la cámara para muestras y conectada a la linea de flujo. 23. Un método para tomar muestras en una perforación mediante una herramienta para fondo de pozo posicionable en una perforación que penetra dentro de una formación subterránea, que comprende : obtener una muestra de núcleo de la formación usando una punta sacanúcleos dispuesta sobre un bloque de muestras en la herramienta para fondo de pozo; girar el bloque de muestras; establecer una fluida comunicación entre una linea de flujo en el bloque de muestras y la formación; y retirar un fluido de la formación desde la formación a través de la linea de flujo. 24. El método de acuerdo con la reivindicación 23, en donde el hecho de establecer una fluida comunicación entre la linea de flujo en el bloque de muestras y una formación comprende extender el bloque de muestras de modo que un obturador dispuesto sobre el bloque de muestras entre en contacto con la formación. 5._ El método de acuerdo con la reivindicación 24, que además comprende : eyectar el núcleo desde la punta sacanúcleos hacia el interior de una cámara para muestras; y dirigir el fluido de la formación hacia la cámara para muestras . Un método para tomar muestras en una perforación, que omprende : establecer una fluida comunicación entre una linea de flujo en una herramienta para fondo de pozo y una formación extendiendo un sello obturador para que entre en contacto con una formación; obtener una muestra de núcleo usando una punta sacanúcleos configurada para extenderse dentro de un área de sellado del sello obturador; eyectar el núcleo desde la punta sacanúcleos y hacia el interior de una cámara para muestras retirar un fluido de la formación desde la formación a través de la linea de flujo. El método de acuerdo con la reivindicación 26, que además omprende dirigir el fluido de la formación hacia la cámara para muestras.