MXPA06004125A - Metodo para mejorar la eficacia de perforacion utilizando un perforador de carga - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un perforador (10) de carga conformada, no lineal, para su uso en la perforación de una formación de petróleo y gas dentro de la cual un pozo de sondeo ha sido perforado, que comprende un cartucho metálico (12) axisimétrico, monolítico, en el cual estácolocada una carga explosiva principal entre la parte frontal del cartucho, que estácerrado con un revestimiento metálico cóncavo (24), y el extremo posterior cerrado (14) del cartucho. La carga explosiva principal contiene puntos de inicio múltiples (30), preferente dos puntos de inicio a una separación aproximadamente de 180ºsobre la superficie externa de la carga, de modo que cuando el perforador sea detonado, la carga principal sea iniciada de tal modo que el revestimiento metálico sea colapsado en un chorro no circular, preferentemente un chorro con forma de ventilador, que perfora la tubería de entubado del pozo de sondeo y forma perforaciones no circulares, preferentemente perforaciones con forma de ranura, en la formación circundante.

Description

MÉTODO PARA MEJORAR LA EFICACIA DE PERFORACIÓN UTILIZANDO UN PERFORADOR DE CARGA CAMPO DE LA INVENCIÓN Esta invención se refiere en general a la perforación y fracturación de campos petroleros utilizando cargas conformadas, explosivas, y está relacionada particularmente con un método de formación de perforaciones no circulares en formaciones subterráneas que llevan hidrocarburos utilizando un perforador de carga conformada, diseñado de manera única, que tiene puntos de iniciación múltiples . ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN Después de que un pozo ha sido perforado y la tubería de entubado ha sido cementada en el pozo, se crean perforaciones en la tubería de entubado, el revestimiento de cemento y la formación circundante para proporcionar rutas o túneles en la formación a través de los cuales el petróleo y el gas pueden fluir hacia el pozo, a través de los orificios en el revestimiento de cemento, y la tubería de entubado, y hacia el pozo de sondeo para el transporte hasta la superficie. Estas perforaciones son típicamente orificios redondos o cilindricos hechos por perforadores de cargas conformadas, explosivas, convencionales. Usualmente, estos perforadores están arreglados de manera ceñida en Ref .172204 configuraciones helicoidales alrededor de las herramientas para el pozo del fondo llamadas perforadoras del pozo o pistolas perforadoras, las cuales son bajadas hacia el pozo de sondeo adyacente a las formaciones productoras de gas y petróleo objetivo. Una vez en su lugar, las cargas conformadas son detonadas, por lo cual se hacen orificios múltiples en la tubería de entubado del pozo, el revestimiento de cemento y la formación objetiva circundante. En muchos casos, cientos de estas cargas son detonadas secuencialmente en sucesión rápida para producir un gran número de perforaciones que penetran radialmente en todas las direcciones en la formación objetivo. Los perforadores de carga conformada, convencionales, típicamente incluyen un alojamiento o cartucho metálico con forma de taza que tiene un extremo abierto, una carga explosiva elevada colocada dentro del cartucho, y un revestimiento metálico, cóncavo, delgado, que cierra el extremo abierto. El cartucho tiene una porción base que está configurada para recibir un cordón detonador, el cual también está conectado a la porción base de las otras cargas conformadas, de modo que un gran número de cargas pueden ser detonadas casi simultáneamente. Cada carga conformada es detonada típicamente iniciando la carga explosiva con el cordón de detonación en una localización única en la parte posterior de la porción base del cartucho, usualmente en un punto sobre el eje horizontal central del cartucho. La onda de detonación resultante colapsa el revestimiento metálico para formar un chorro de alta velocidad que se mueve hacia adelante que viaja hacia afuera del extremo abierto del cartucho . El chorro es un penetrador metálico altamente enfocado en el cual toda la energía es enfocada en una línea única. El chorro, que viaja a velocidades del orden de aproximadamente 7 km/s, perfora la tubería de entubado del pozo y el revestimiento de cemento y forma un túnel cilindrico en la formación objetivo circundante. Los perforadores de carga conformada, convencionales, usualmente producen túneles circulares que tienen un diámetro típicamente menor que aproximadamente 2.54 cm (es decir, menos de aproximadamente 1 pulgada) . Después que los orificios han sido formados por los perforadores de carga conformada en la formación, un fluido de fracturación altamente viscoso que contiene un agente de apuntalamiento es bombeado frecuentemente hacia la formación para fracturar hidráulicamente la roca y apuntalar las fracturas abiertas, por lo cual se crea una ruta de flujo permeable a través de la cual el petróleo y el gas se pueden introducir al pozo de sondeo. Un problema típico encontrado frecuentemente cuando se hace la fracturación a través de los túneles circulares hechos por los perforadores de carga conformada, convencionales, es que los orificios circulares tienen una tendencia a formar un puente con los agentes de apuntalamiento causando que ocurra lo que es conocido como "tamices externos" en el proceso de fracturación. Estos "tamices externos" frecuentemente provocan que el tratamiento de fracturación sea detenido. Ya se sabe que los diámetros del oficio circular deben ser al menos seis veces el diámetro de apuntalamiento promedio para evitar la formación de puentes y los "tamices externos" resultantes que crean problemas operativos. También se sabe que, si los orificios creados en la formación están en la forma de una ranura, el ancho de la ranura puede ser solamente 2.5 a 3 veces el diámetro de apuntalamiento promedio para evitar- la formación de puentes por el agente de apuntalamiento. El requerimiento de perforación más pequeño de la ranura conduce a penetraciones que pueden exponer una superficie de formación más grande, por lo cual se incrementa la producción. También, para un ancho dado de la ranura, un agente de apuntalamiento más grande puede ser utilizado para crear fracturas más permeables que permitan un flujo más facilitado del petróleo y el gas. Se ha propuesto crear perforaciones ranuradas en las formaciones de petróleo y gas utilizando cargas conformadas lineales para crear las perforaciones. Sin embargo, el uso de cargas conformadas lineales del arte previo tiene varias desventajas. En primer lugar, a causa de la geometría, los chorros lineales producidos por tales cargas producen la penetración pobre de la formación. En segundo lugar, las herramientas utilizadas para producir los chorros lineales son muy diferentes de los diseños convencionales y por lo tanto requieren el entrenamiento adicional del personal e incrementa la probabilidad de errores costosos. Finalmente, las pistolas perforadoras para transportar las cargas lineales son muy complejas y crean el potencial de falla mecánica que puede conducir a reparaciones costosas o aún a la pérdida del pozo. Es claro de la descripción anterior que un método para crear perforaciones lineales o ranuradas utilizando perforadores de carga conformada, explosiva, de un diseño más convencional cuando se compara con aquellos de una carga conformada lineal, es deseable. BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN De acuerdo con la invención, ahora se ha encontrado que las perforaciones lineales y otras no circulares se pueden hacer en formaciones que llevan hidrocarburos, subterráneas, que rodean un pozo de sondeo por la detonación en el pozo de sondeo de perforadores de carga conformada, no lineal, diseñada de manera única, que tiene puntos de inicio múltiples . El perforador de carga conformada de la invención está comprendido de un cartucho axisimétrico no lineal, único, que tiene paredes- laterales, un extremo frontal abierto y un extremo posterior cerrado. Una carga explosiva principal comprendida de un explosivo de alta potencia, rellena la cavidad hueca definida por las paredes laterales y el extremo posterior cerrado, y un revestimiento metálico axisimétrico productor de un chorro cierra el extremo frontal abierto del cartucho. La carga explosiva tiene una parte posterior y lados que están nivelados con, y se adaptan a la forma del interior del cartucho definido por el extremo posterior cerrado y las paredes laterales y una parte frontal que está nivelada con, y se adapta a la forma de la superficie interna del revestimiento. El perforador de carga conformada también está diseñado para tener dos o más puntos de inicio para la carga explosiva principal . Los puntos de inicio están localizados usualmente sobre la carga explosiva principal de tal modo que, cuando el perforador de la carga conformada sea detonado, el revestimiento sea formado en un chorro en al menos una porción del cual tiene una forma que hace posible que el chorro penetre la formación que lleva los hidrocarburos de tal manera que produzca perforaciones no circulares en la formación. En la modalidad preferida de la invención, el perforador de carga conformada contiene solamente dos puntos de inicio para la carga explosiva principal . Estos puntos de inicio usualmente están tanto localizados sobre cualquiera de la parte posterior o los lados de la carga explosiva principal entre aproximadamente 165° y aproximadamente 195° de separación, preferentemente de manera aproximada a una separación de 180°, en un plano perpendicular al eje horizontal central del perforador de carga conformada. Cuando el inicio de la carga explosiva principal se lleva a cabo en estos puntos, la onda de la detonación resultante colapsa el revestimiento metálico en un chorro que tiene al menos una porción en la forma de un ventilador manual . Este chorro con forma de ventilador produce una perforación lineal o ranurada en la tubería de entubado, el revestimiento de cemento y la formación que lleva los hidrocarburos que rodea al pozo de sondeo . Un explosivo de refuerzo, que puede ser el mismo o diferente del explosivo de potencia elevada que comprende la carga explosiva principal, es utilizado usualmente para iniciar la carga explosiva principal . El explosivo de refuerzo ocupa dos o más pasajes en las paredes del cartucho monolítico axisimétrico. Estos pasajes se extienden desde la parte posterior del extremo posterior cerrado del cartucho hasta el interior del cartucho de tal modo que el explosivo de refuerzo que llena los pasajes se comunique, típicamente por contacto directo, con la carga explosiva principal en sus puntos de inicio deseados . El explosivo de refuerzo es iniciado entonces, utilizando usualmente un cordón detonador, en el punto o puntos en la parte posterior del extremo posterior cerrado del cartucho en donde se originan los pasajes. La ondas de detonación que resultan del inicio del explosivo de refuerzo viajan a través de los pasajes separados en las paredes del cartucho hasta que las mismas alcanzan los puntos en donde el explosivo de refuerzo en cada pasaje se comunica con la carga explosiva principal. Aquí, las ondas de detonación inician la carga explosiva principal, y el revestimiento es colapsado formando un chorro con forma de ventilador que se mueve hacia adelante. Las perforaciones con forma de ranura, formadas utilizando los perforadores de carga conformada de la invención, minimizan el potencial de la formación de puentes durante los tratamientos de fracturación, por lo cual se incrementa la eficacia de los tratamientos y se reducen los riesgos mecánicos involucrados con tales tratamientos . Puesto que los perforadores de la invención no son lineales y tienen una configuración exterior más convencional que las cargas conformadas lineales, los mismos pueden ser adaptados fácilmente para su uso con el equipo de perforación de campos petroleros común, eliminando así la necesidad de volver a entrenar al personal en su uso. Además, los chorros con forma de ventilador producidos por los perforadores de la invención pueden exponer una mayor área superficial de la formación y producir menor daño a la formación que los chorros circulares que son formados por los perforadores de carga conformada, convencionales. Esto, a su vez, conducirá a flujos incrementados de petróleo y gas a través de las perforaciones en el pozo de sondeo. BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 es una vista isométrica con un corte de 90° tomada a lo largo de la línea 1-1 de la figura 2 que muestra una modalidad de un perforador de carga conformada de la invención que tiene dos puntos de inicio sobre la carga explosiva principal; la figura 2 es una vista frontal del perforador de carga conformada de la invención mostrado en la figura 1; la figura 3 es una vista en elevación en sección transversal del perforador de carga conformada de la invención mostrado en las figuras 1 y 2 , tomada a lo largo de la línea 3-3 en la figura 2; la figura 4 es una vista desde un extremo del perforador de carga conformada de la invención mostrado en las figuras ly 3; la figura 5 es una vista en elevación lateral del perforador de carga conformada de la invención mostrado en las figuras 1 y 3 ; la figura 6 es una vista en elevación lateral del perforador de carga conformada de la invención mostrado en la figura 5 después que el mismo ha sido girado 90°; la figura 7 es una vista en elevación, en sección transversal, de un perforador de carga conformada de la invención, semejante a aquel mostrado en la figura 3, pero que tiene tres puntos de inicio sobre la carga explosiva principal; la figura 8 es una vista en elevación, en sección transversal , del perforador de carga conformada de la invención, semejante a aquel mostrado en la figura 3 pero que tiene cuatro puntos de inicio sobre la carga explosiva principal; • la figura 9 es una vista en elevación, en sección transversal, de una modalidad alternativa del perforador de carga conformada de la invención que tiene dos puntos de inicio sobre la carga explosiva principal; y la figura 10 es una vista en elevación, en sección transversal, de un perforador de carga conformada de la invención, semejante a aquel de la figura 9 pero que tiene cuatro puntos de inicio sobre la carga explosiva principal . Todas las referencias numéricas semejantes en las Figuras, se refieren a elementos idénticos o semejantes. DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN Las figuras 1-6 ilustran una modalidad del perforador de carga conformada, no lineal, explosiva, de la invención, designado por la referencia numérica 10. Normalmente, una pluralidad de estas cargas conformadas, usualmente entre aproximadamente 10 y aproximadamente 1,000 y preferentemente entre aproximadamente 30 y aproximadamente 200, están montadas de un modo helicoidal alrededor del tubo de carga de una pistola perforadora, no mostrada en las figuras, y están acopladas conductivamente de manera conjunta por un cordón detonador, el cual tampoco es mostrado en la figura. La pistola perforadora es bajada hacia la tubería de entubado de un pozo que ha sido perforado en una formación que lleva hidrocarburos, de modo que los perforadores de carga conformada puedan ser detonados para formar perforaciones en la tubería de entubado, el revestimiento de cemento entre el lado externo de la tubería de entubado y la formación, y en la propia formación. El cordón detonador es iniciado por un cebo que es activado por una señal eléctrica generada en la superficie del pozo, y la onda de detonación resultante inicia los perforadores 10 de carga conformada explosiva, individuales, en la pistola perforadora cuando la misma viaja a través del cordón detonador. Los perforadores 10 de carga conformada no lineal pueden ser diseñados y arreglados sobre la pistola perforadora para penetrar la formación objetivo, que lleva hidrocarburos con perforaciones substancialmente no circulares, simétricamente en todas las direcciones o, si se desea, en un plano o planos pre-seleccionados. El perforador 10 de carga conformada no lineal mostrado en las figuras 1-6 comprende un cartucho metálico 12 axisimétrico, monolítico, único, que tiene un extremo posterior cerrado 14, paredes laterales 16 y un extremo frontal abierto 18 que definen un interior hueco. El cartucho está hecho preferentemente de acero, pero puede estar hecho con otros metales, tales como aluminio o cinc. Como se muestra en las figuras 1-6, el lado externo del cartucho 12 generalmente tiene forma de taza, pero puede tomar cualquier forma que permita que sea utilizado fácilmente con una pistola perforadora convencional. Normalmente, el cartucho no tendrá un perfil elíptico. La forma del interior del cartucho puede ser, entre otras, cónica, bi-cónica, de tulipán, hemisférica, de trompeta, con forma de campana, hiperboloide, hiperbólica-paraboloide, cilindrica y parabólica. Además, la forma interior puede ser una combinación de las formas mencionadas anteriormente. Por ejemplo, la forma interior de la modalidad de la invención mostrada en las figuras 1-6 es una combinación de un cono con aquella de un cilindro. El cartucho 12 contiene dos pasajes comprendidos de las rutas 20 y 22 que han sido perforadas en las paredes sólidas del cartucho 12. Las rutas 20 se extienden desde la parte posterior central del extremo posterior cerrado 14 a través de sus paredes hacia arriba y hacia abajo a un ángulo de aproximadamente 45° desde el eje horizontal central 11 (figura 3) del perforador 10. Estas rutas 20 se intersectan y comunican con las rutas 22 en las paredes de las paredes laterales 16, tales rutas se extienden paralelas al eje horizontal central del perforador. Las rutas 22 se intersectan y comunican con el interior hueco del cartucho 12 formado por las superficies internas del extremo posterior cerrado 14, y las paredes laterales 16. El extremo abierto 18 del perforador de carga conformada 10 está cerrado con un revestimiento metálico cóncavo 24, el cual usualmente tiene una forma seleccionada de, entre otras, cónica, bi-cónica, de tulipán, hemisférica, de trompeta, con forma de campana, hiperboloide, hiperbólica-paraboloide, cilindrica y parabólica. Aunque el revestimiento 24 mostrado en las figuras 1-6 está en la forma única de un cono, se entenderá que el revestimiento podría comprender una combinación de las formas mencionadas anteriormente. El revestimiento está formado preferentemente de una mezcla homogénea de metales pulverizados comprimidos, mantenidos juntos, con un porcentaje pequeño de un material aglutinante, que pueden ser, entre otros, un polímero o metal tal como bismuto o plomo. El metal pulverizado utilizado para formar el revestimiento es seleccionado usualmente del grupo que consiste de cobre, tungsteno, plomo, níquel, estaño, molibdeno y mezclas de los mismos. En algunos casos el revestimiento puede ser maquinado a partir de una pieza sólida de un metal en lugar de estar hecho por la compresión del metal pulverizado. El interior hueco del cartucho 12 , formado por el extremo posterior cerrado 14, las paredes laterales 16 y la superficie interna del revestimiento 24, es llenado con un material altamente explosivo que está comprimido conjuntamente para formar una carga explosiva principal 26.

El material altamente explosivo puede ser RDX, HMX, HNS, PYX, NONA, ONT, TATB, HNI , TNAZ, PYX, NONA, BRX, PETN, CL-20, NL-11 u otro explosivo adecuado conocido en el arte . Un explosivo de refuerzo 28 llena las rutas 20 y 22 en las paredes del cartucho 12. El explosivo de refuerzo puede ser el mismo que, o diferente del material altamente explosivo que comprende la carga explosiva principal 26 y es elegido usualmente del grupo de explosivos listado anteriormente. El explosivo de refuerzo típicamente hace contacto con la superficie posterior de la carga de explosivo principal en dos localizaciones o puntos de inicio 30 que están entre aproximadamente 165° y aproximadamente 195°, preferentemente entre aproximadamente 170° y 190°, y aún más preferentemente de manera aproximada 180°, de separación sobre la parte posterior de la carga explosiva principal . Estos puntos de inicio preferentemente radican en un plano único perpendicular al eje horizontal central 11 del perforador 10. La porción interior del cartucho típicamente contiene solo la carga explosiva principal y normalmente está desprovista de formadores de ondas, deflectores, insertos, cartuchos internos y semejantes. Sin embargo, para propósitos de diseño específico, puede existir una situación en donde el interior de cartucho pueda contener uno de estos artículos. Ahora se ha encontrado que detonando un perforador de carga conformada 10 no lineal de la invención en un pozo de sondeo perforado en una formación subterránea que lleva hidrocarburos, por el inicio de la carga explosiva principal en dos puntos o localizaciones separadas aproximadamente 180° sobre la superficie externa de la parte posterior o los lados de la carga, colapsará el revestimiento 24 para formar un chorro con forma de ventilador que produce orificios o perforaciones de forma ranurada en la formación circundante . Los orificios de esta forma son preferibles a los orificios circulares producidos por los perforadores de carga conformada cuya carga explosiva principal es iniciada en un punto único localizado en su parte posterior central o vértice, o en puntos múltiples distribuidos simétricamente alrededor de su superficie o periferia externa, para formar un chorro generalmente circular. Estas perforaciones lineales o con forma de ranura no forman un puente tan fácilmente como los orificios redondos formados por los chorros de forma circular, y pueden exponer más área de la superficie de la formación con menos daño de la formación, por lo cual conducen a flujos más elevados de petróleo y gas hacia el pozo de sondeo. Una vez que el perforador de carga conformada 10 no lineal esté acoplado junto con un cordón detonador u otro dispositivo de detonación a otros perforadores semejantes en una pistola perforadora, y la pistola es bajada hasta su posición deseada en un pozo de sondeo, el cebo sobre el cordón detonador es activado por una señal eléctrica. El cebo inicia la explosión en el cordón detonador, el cual está fijado a cada perforador a través de las puntas 32 sobre el lado externo del extremo posterior cerrado 14, y la onda de detonación resultante que viaja a través del cordón detonador inicia el explosivo de refuerzo en una localización única en el centro posterior del extremo posterior cerrado 14 de cada perforador. Las ondas de detonación creadas por el explosivo de refuerzo viajan a través de dos rutas 20 y luego a través del explosivo de refuerzo en las dos rutas 22 hasta que las mismas alcancen los puntos iniciales 30 localizados aproximadamente en una separación de 180° sobre la aparte posterior de la carga explosiva principal 26. La detonación de la carga explosiva principal es iniciada entonces en estas dos localizaciones para producir ondas de detonación que colapsan el revestimiento 24 para formar un chorro de alta velocidad que viaja hacia adelante usualmente entre aproximadamente 7.0 y aproximadamente 11 km/s . El chorro que viaja hacia adelante deja el extremo abierto del perforador en la forma de un penetrador metálico altamente enfocado que tenga una forma semejante a aquella a un ventilador manual. Este chorro, después de que penetra en la tubería de entubado del pozo de sondeo y el revestimiento de cemento, produce perforaciones semejantes a ranuras o substancialmente lineales en la formación circundante. Es deseable que las perforaciones hechas en la formación sean substancialmente lineales teniendo una relación dimensional mayor que aproximadamente 1.5, preferentemente mayor que aproximadamente 2.0, y que los túneles de perforación sean rectos, profundos y no dañados. Para obtener estos resultados óptimos, el chorro producido por la detonación de cada perforador de carga conformado debe ser substancialmente con forma de ventilador cuando se observa en sección transversal perpendicular al plano en el cual el chorro es más amplio. Para obtener tal chorro, se prefiere normalmente que la carga explosiva principal sea iniciada solamente en dos puntos separados aproximadamente 180° en un plano único perpendicular al eje horizontal central del perforador. Se entenderá, sin embargo, que las perforaciones lineales pueden ser obtenidas por el inicio de la carga principal en más de dos puntos, por ejemplo tres o cuatro puntos, y que las perforaciones no circulares o de diferentes formas también pueden conducir a una producción incrementada de petróleo y gas y se pueden hacer por el inicio de la carga principal en más de dos puntos . El tamaño normal de las perforaciones semejantes a ranuras y los túneles resultantes formados en las formaciones de gas y petróleo que utilizan los perforadores de carga conformada no lineal de la invención, se puede hacer variar variando la localización de los puntos de inicio sobre la superficie externa de la parte posterior y/o de los lados de la carga explosiva principal 26. Típicamente, si los dos puntos de inicio están separados aproximadamente 180° sobre la parte posterior de la carga explosiva, localizándolos cercanos conjuntamente sobre la parte posterior, producirá un chorro con forma de ventilador, estrecho, que produce una perforación semejante a una ranura que tenga una relación dimensional pequeña y una longitud relativamente larga, mientras que moviendo los puntos alejándolos adicionalmente sobre la parte posterior de la carga, conducirá a un chorro con forma de ventilador más amplio que producirá una perforación semejante a una ranura que tiene una relación dimensional más grande y una longitud más corta. Si uno de los puntos de inicio es movido desde la parte posterior de la carga explosiva hasta la parte posterior de uno de los lados de la carga explosiva y el otro es movido desde atrás hasta la parte posterior del lado opuesto de la carga explosiva, se producirá un chorro aún más ancho con forma de ventilador y a su vez producirá una perforación que tiene una relación dimensional aún más grande . Moviendo los puntos de inicio hacia adelante sobre los lados de la carga, hacia la parte media y luego hacia el frente, conducirá típicamente a un chorro con forma de ventilador crecientemente más ancho, lo cual a su vez producirá una perforación semejante a una ranura que tiene una relación dimensional ms grande y un túnel más corto. En las modalidades de la invención descritas anteriormente, la carga explosiva principal del perforador de carga conformada de la invención es iniciada en dos puntos por un explosivo de refuerzo que es detonado en un lugar por el uso de un cordón detonador. Se entenderá que el inicio de la carga principal puede ser llevado a cabo directamente con un cordón detonador sin el uso de un explosivo de refuerzo. Alternativamente, un detonador electrónico puede ser utilizado para iniciar ya sea el explosivo de refuerzo o la carga principal en lugar de un cordón detonador. También, en lugar de ser iniciado en dos puntos únicos de inicio localizados a una separación de aproximadamente 180° sobre su parte posterior o los lados, la carga explosiva principal puede ser iniciada en un grupo de puntos, por ejemplo 2, 3 ó 4 puntos, localizados en proximidad estrecha entre sí con cada grupo que está localizado a una separación de aproximadamente 180° sobre la carga explosiva principal. Las figuras 7 y 8 en los dibujos ilustran las modalidades de la invención semejantes a una mostrada en las figuras 1-6, pero diferentes en el número de puntos de inicio sobre la carga explosiva principal. La modalidad del perforador de carga conformada de la invención mostrada en la figura 7 es semejante a una mostrada en la figura 3, pero difiere en que tiene un tercer punto de inicio 31 localizado sobre la parte posterior de la carga explosiva principal 26 en un punto cercano al eje horizontal central 11 del perforador 10. Este tercer punto sobre la carga explosiva principal es iniciado por el explosivo de refuerzo 28 que llena el pasaje 23, el cual se extiende a través de la pared del extremo posterior cerrado 14 a lo largo del eje horizontal central 11 del perforador. La modalidad del perforador de carga conformada de la invención mostrado en la figura 8 es semejante a uno mostrado en las figuras 3 y 7 pero difiere en que tiene dos pares de puntos de inicio 30 y 33, es decir, cuatro puntos de inicio. Los puntos de inicio en cada par están localizados a una distancia de aproximadamente 180° sobre la parte posterior de la carga explosiva principal 26. Los puntos de inicio adicionales 33 son iniciados por el explosivo de refuerzo 28 que llena los pasajes 25, los cuales, de manera semejante a las rutas 20, se extienden a través de la pares del extremo posterior cerrado 14. Los dos puntos de inicio 33 están localizados conjuntamente más cercanos sobre el lado posterior de la carga explosiva principal que lo que lo están los puntos de inicio 30. Una modalidad alternativa del perforador de carga conformada no lineal de la invención es ilustrada en la figura 9 e identificada por la referencia numérica 40. De manera semejante al perforador 10 mostrado en la figura 3, el perforador 40 comprende un cartucho 42 que tiene un extremo posterior cerrado 44 y paredes laterales 46 que forman un interior hueco con un extremo abierto. Un revestimiento 48 está colocado dentro del interior hueco y cierra el extremo abierto. Una carga explosiva principal 50 comprendida de un material altamente explosivo, rellena el interior hueco del perforador y se adapta a, y está nivelada con la superficie interna del revestimiento 48. Dos pasajes 52 en la parte posterior del extremo cerrado 44 del cartucho 42 se extienden desde la superficie posterior externa del cartucho a través de las paredes del extremo posterior cerrado y se comunican con la parte posterior de la carga explosiva principal 50 en dos puntos de inicio 54. Los pasajes son llenados con un explosivo de refuerzo 56 que está en contacto con la carga explosiva principal en los puntos de inicio 54. El perforador 40 es detonado por el inicio del explosivo de refuerzo 56 en la parte posterior de cada pasaje 52, usualmente por el uso de un cordón detonador, no mostrado en la figura, que está en contacto con el extremo posterior de cada pasaje. Las ondas de detonación producidas por esto viajan a través de los pasajes 52 hasta los puntos de inicio 54 sobre la parte posterior de la carga explosiva principal 50. Aquí, la carga explosiva principal es iniciada para formar ondas de detonación que colapsan el revestimiento en un chorro con forma de ventilador. En la figura 10 se ilustra una modalidad de la invención semejante a aquella mostrada en la figura 9 pero difiere en que existen, además de dos puntos de inicio 54 sobre la parte posterior de la carga explosiva principal 50, dos puntos de inicio 55 adicionales sobre los lados de la carga explosiva principal . Los puntos de inicio adicionales 55 son iniciados por el explosivo de refuerzo 56 que llena los pasajes 57, los cuales se extienden a través de las paredes de los lados 46 del perforador 40. De manera semejante a los puntos de inicio 54 sobre la parte posterior de la carga explosiva principal, los puntos de inicio 55 están localizados entre aproximadamente 165° y 195°, preferentemente de manera aproximada 180° de separación en un plano perpendicular al eje horizontal central del perforador. En las modalidades de la invención descritas anteriormente, la carga explosiva principal del perforador de carga conformada de la invención es iniciada en dos o más puntos para formar un chorro con forma de ventilador que produce perforaciones substancialmente lineales en la formación objetivo. Se entenderá, sin embargo, que el inicio en dos o más puntos también puede ser utilizado para producir perforaciones no circulares de formas diferentes que las lineales. En tales casos, los puntos de inicio son distribuidos usualmente alrededor del exterior de la carga explosiva principal de tal modo que durante el inicio simultáneo en los puntos múltiples, se forme un chorro de forma no circular como lo opuesto a un chorro de forma circular. Esta solicitud describe un perforador de carga conformada no lineal para su uso en la perforación de una formación de petróleo y gas dentro de la cual un pozo de sondeo ha sido perforado, que comprende un cartucho metálico axisimétrico, monolítico, dentro del cual está colocada una carga explosiva principal entre la parte frontal del cartucho, que está cerrado con un revestimiento metálico cóncavo, y el extremo posterior cerrado del cartucho. La carga explosiva principal contiene puntos de inicio múltiples, preferentemente dos puntos de inicio localizados a una separación de aproximadamente 180° sobre la superficie externa de la carga, de modo que cuando el perforador es detonado, la carga principal es iniciada de tal modo que el revestimiento metálico sea colapsado en un chorro no circular, preferentemente un chorro con forma de ventilador, que perfora la tubería de entubado del pozo de sondeo y forma perforaciones no circulares, preferentemente perforaciones con forma de ranura, en la formación circundante. El solicitante se reserva el derecho de reivindicar o des-reivindicar ahora o en el futuro cualquier característica, combinación de características, o sub-combinación de características que estén descritas aquí. La totalidad de las mediciones numéricas y cuantitativas descritas en esta solicitud (incluyendo en la descripción, las reivindicaciones, el resumen, los dibujos, y cualesquiera apéndices) son aproximaciones.

La invención descrita o reivindicada ilustrativamente aquí puede ser practicada adecuadamente en la ausencia de cualquier elemento que no esté descrito o reivindicado específicamente aquí. Por consiguiente, la invención puede comprender, consistir de, o consistir esencialmente de los elementos descritos o reivindicados aquí . Las siguientes reivindicaciones están facultadas para el alcance más amplio posible consistente con esta solicitud. Las reivindicaciones no estarán limitadas necesariamente a las modalidades preferidas o a las modalidades mostradas en los ejemplos. Todas las patentes, solicitudes de patente presentadas previamente, y cualesquiera otros documentos y materia impresa citada o referida en esta solicitud, son incorporados en su totalidad aquí por esta referencia. Aunque esta invención ha sido descrita con referencia a varias modalidades y a las figuras en la ilustración, es evidente que muchas alteraciones, modificaciones y variaciones serán evidentes para aquellos expertos en el arte tomando en cuanta la descripción anterior. En consecuencia, se pretende abarcar dentro de la invención la totalidad de tales alternativas, modificaciones y variaciones que caigan dentro del' espíritu y alcance de las reivindicaciones anexas .

INFORMACIÓN U.S. CITADA Documentos de patente US Se hace constar que con relación a esta fecha, el mejor método conocido por la solicitante para llevar a la práctica la citada invención, es el que resulta claro de la presente descripción de la invención.

Claims (40)

1. REIVINDICACIONES Habiéndose descrito la invención como antecede, se reclama como propiedad lo contenido en las siguientes reivindicaciones . 1. Un método para formar perforaciones no circulares en una formación que lleva hidrocarburos, subterránea, que rodea un pozo de sondeo utilizando un perforador de carga conformada, no lineal, caracterizado porque comprende: (a) colocar el perforador de carga conformada, no lineal, en el pozo de sondeo, el perforador de carga conformada comprende: (i) un cartucho axisimétrico, único, que tiene un interior hueco, un extremo frontal abierto, paredes laterales, y un extremo posterior cerrado, (ii) un revestimiento axisimétrico, que produce un chorro, colocado dentro del cartucho axisimétrico y que cierra el extremo frontal abierto, y (iii) una carga explosiva principal colocada dentro del interior hueco entre el revestimiento y el extremo posterior cerrado del cartucho axisimétrico, en donde la carga explosiva principal tiene una parte posterior que se adapta a, y que está substancialmente nivelada con el extremo posterior cerrado, los lados se adaptan a, y están substancialmente nivelados con las paredes laterales, y un frente que se adapta a, y que está substancialmente nivelado con el revestimiento; y (b) detonar el perforador de carga conformada, no lineal, por el inicio de la carga explosiva principal en dos o más puntos localizados de tal modo que el revestimiento sea conformado en un chorro que tiene una forma que hace posible que el chorro penetre la formación que lleva los hidrocarburos de tal manera que produzca una perforación substancialmente no circular en la formación.
2. 2. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el chorro, cuando es observado en sección transversal perpendicular al plano en el cual el chorro es más amplio, comprende una forma de ventilador.
3. 3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la' carga explosiva principal es iniciada en dos puntos sobre su superficie externa entre aproximadamente 165° y aproximadamente 195° de separación. .
4. El método de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque los puntos de inicio están en un plano único perpendicular al eje horizontal central del perforador de carga conformada .
5. 5. El método de conformidad con la reivindicación 3 , caracterizado porque la carga explosiva principal es iniciada en dos puntos entre aproximadamente 165° y 195° de separación sobre la parte posterior de la carga explosiva principal .
6. 6. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la carga explosiva principal es iniciada en dos puntos entre aproximadamente 165° y aproximadamente 195° de separación sobre los lados de la carga explosiva principal .
7. 7. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los puntos de inicio están localizados sobre los lados cercanos a la parte posterior de la carga explosiva principal .
8. 8. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los puntos de inicio están localizados sobre los lados cercanos a la parte media de la carga explosiva principal .
9. 9. El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque los puntos de inicio están localizados sobre los lados cercanos al frente de la carga explosiva principal .
10. 10. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el revestimiento axisimétrico comprende una forma seleccionada del grupo que consiste de: cónica, bi-cónica, de tulipán, hemisférica, de trompeta, con forma de campana, hiperboloide, hiperbólica-paraboloide, cilindrica y parabólica.
11. 11. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el cartucho axisimétrico comprende una forma interior seleccionada del grupo que consiste de : cónica, bi-cónica, de tulipán, hemisférica, de trompeta, con forma de campana, hiperboloide, hiperbólica-paraboloide, cilindrica y parabólica.
12. 12. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el revestimiento axisimétrico está substancialmente en la forma de un cono y el interior del cartucho axisimétrico está parcialmente en la forma de un cono y parcialmente en la forma de un cilindro.
13. 13. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque las perforaciones están substancialmente en la forma de una ranura.
14. 14. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque las perforaciones están en la forma de una ranura substancialmente lineal .
15. 15. El método de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado porque la ranura tiene una relación dimensional mayor que aproximadamente 1.5.
16. 16. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque la carga explosiva principal es iniciada simultáneamente en dos puntos por detonadores electrónicos separados.
17. 17. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porgue la carga explosiva principal es iniciada simultáneamente en dos puntos por un explosivo de refuerzo que es iniciado en un solo punto .
18. 18. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el inicio de la carga explosiva principal es llevado a cabo en dos puntos y no es iniciado en otro punto .
19. 19. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la carga explosiva principal es iniciada simultáneamente en dos o más puntos.
20. 20. Un método para formar perforaciones substancialmente lineales en una formación que lleva hidrocarburos, subterránea, que rodea un pozo de sondeo, utilizando un perforador de carga conformada, no lineal, caracterizado porque comprende: (a) colocar el perforador de carga conformada, no lineal, en un pozo de sondeo, el perforador de carga conformada comprende: (i) un cartucho único que tiene un interior hueco, un extremo frontal abierto y un extremo posterior cerrado, (ii) un revestimiento productor de un chorro, colocado dentro del cartucho y que cierra el extremo abierto, y (iii) una carga explosiva principal colocada dentro del interior hueco entre el revestimiento y el extremo posterior cerrado del cartucho, en donde la carga explosiva principal tiene una parte posterior que se adapta a, y que está substancialmente nivelada con el extremo posterior cerrado, los lados se adaptan a, y están substancialmente nivelados con las paredes laterales, y un frente que se adapta a, y que está substancialmente nivelado con el revestimiento; y (b) detonar el perforador de carga conformada, no lineal, iniciando la carga explosiva principal en dos puntos entre aproximadamente 165° y aproximadamente 195° de separación sobre la superficie externa de la carga explosiva principal, de tal modo que el revestimiento sea formado como un chorro con forma de ventilador que penetra la formación que lleva los hidrocarburos de tal manera que haga una perforación substancialmente lineal en la formación, en donde la carga explosiva principal no es iniciada en ningún otro punto .
21. 21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque el cartucho no tiene un perfil elíptico.
22. 22. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la carga explosiva principal es iniciada simultáneamente en dos puntos por un explosivo de refuerzo que es iniciado en un solo punto.
23. 23. Un perforador de carga conformada, no lineal, caracterizado porque comprende: (a) un cartucho axisimétrico único que tiene un interior hueco definido por: (i) paredes laterales, (ii) un extremo posterior cerrado y (iii) un extremo frontal abierto, en donde el extremo posterior cerrado y/o las paredes laterales del cartucho contienen al menos dos pasajes que se comunican con el interior hueco; (b) un revestimiento axisimétrico, productor de un chorro, colocado dentro del cartucho axisimétrico y que cierra el extremo frontal abierto; (c) una carga explosiva principal colocada dentro del interior hueco entre el revestimiento y el extremo cerrado del cartucho axisimétrico, en donde la carga explosiva principal tiene: (i) una parte posterior que se adapta a, y que está substancialmente nivelada con el extremo posterior cerrado, (ii) lados que se adaptan a, y que están substancialmente nivelados con las paredes laterales, y (iii) una parte frontal que se conforma a, y que está substancialmente nivelada con el revestimiento; y (d) un explosivo de refuerzo que ocupa los pasajes en el cartucho axisimétrico único y que se comunica con la parte posterior o los lados de la carga explosiva principal en dos o más puntos de inicio.
24. 24. El perforador de carga conformada de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque no tiene conformadores de ondas, deflectores, cartuchos internos e insertos mecánicos .
25. 25. El perforador de carga conformada de conformidad con la reivindicación 23, caracterizado porque el cartucho axisimétrico único contiene dos pasajes llenados con el explosivo de refuerzo, en donde el explosivo de refuerzo se comunica con la parte posterior o los lados de la carga explosiva principal en dos puntos de inicio localizados entre aproximadamente 165° y aproximadamente 195° de separación ya sea sobre la parte posterior o los lados de la carga explosiva principal .
26. 26. Un perforador de carga conformada, no lineal, para efectuar perforaciones en formaciones que llevan hidrocarburos, subterráneas, caracterizado porque comprende: (a) un cartucho axisimétrico único que tiene un interior hueco definido por: (i) paredes laterales, (ii) un extremo posterior cerrado y (iii) un extremo frontal abierto; (b) un revestimiento axisimétrico, productor de un chorro, colocado dentro del cartucho axisimétrico y que cierra el extremo frontal abierto, (c) una carga explosiva principal colocada dentro del interior hueco entre el revestimiento y el extremo cerrado del cartucho axisimétrico, en donde la carga explosiva principal tiene: (i) una parte posterior que se adapta a, y que está substancialmente nivelada con el extremo posterior cerrado, (ii) lados que se adaptan a, y que están substancialmente nivelados con las paredes laterales, y (iii) una parte frontal que se conforma a, y que está substancialmente nivelada con el revestimiento; y (d) medios para iniciar la carga explosiva principal en dos localizaciones entre aproximadamente 165° y aproximadamente 195° de separación sobre ya sea la parte posterior o los lados de la carga explosiva principal, en donde el perforador de carga conformada no contiene medios de inicio de la carga explosiva principal en ninguna otra localización .
27. 27. El perforador de carga conformada de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque el extremo posterior cerrado y/o las paredes laterales del cartucho axisimétrico único contienen dos pasajes que se comunican con el interior hueco, y los medios para el inicio comprenden un explosivo de refuerzo que ocupa los pasajes y que se comunica con la carga explosiva principal en dos localizaciones de inicio.
28. 28. El perforador de carga conformada de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque las localizaciones de inicio están colocadas ambas sobre los lados de la carga explosiva principal y los pasajes se originan en una localización en la parte posterior del extremo posterior cerrado del cartucho y pasan a través del extremo posterior y las paredes laterales hasta las localizaciones de inicio.
29. 29. El perforador de carga conformada de conformidad con la reivindicación 27, caracterizado porque las localizaciones de inicio, ambas están colocadas sobre la parte posterior de la carga explosiva principal y los pasajes se originan en dos localizaciones separadas en la parte posterior del extremo posterior cerrado del cartucho y pasan a través del extremo posterior cerrado hasta las localizaciones de inicio.
30. 30. Una pistola perforadora, caracterizada porque comprende una pluralidad de los perforadores de carga conformada de conformidad con la reivindicación 23.
31. 31. La pistola perforadora de conformidad con la reivindicación 30, caracterizada porque los perforadores de carga conformada están arreglados de un modo helicoidal sobre el tubo de carga de la pistola perforadora.
32. 32. Una pistola perforadora, caracterizada porque comprende una pluralidad de los perforadores de carga conformada de conformidad con la reivindicación 26.
33. 33. La pistola perforadora de conformidad con la reivindicación 32, caracterizada porque los perforadores de carga conformada están arreglados de un modo helicoidal sobre el tubo de carga de la pistola perforadora.
34. 34. El perforador de carga conformada de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque los medios para el inicio comprenden un cordón detonador.
35. 35. El perforador de carga conformada de conformidad con la reivindicación 26, caracterizado porque los medios para el inicio comprenden un detonador electrónico.
36. 36. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque el inicio de la carga explosiva principal es llevado a cabo en dos puntos y no existe inicio en la parte posterior de la carga explosiva principal sobre el eje horizontal central del perforador de carga conformada.
37. 37. Un método para formar perforaciones en una formación que rodea un pozo de sondeo que utiliza un perforador, caracterizado porque comprende una o más de las siguientes etapas : (a) colocar el perforador en el pozo de sondeo; y (b) detonar el perforador de tal manera que se produzca una perforación en la formación.
38. 38. Un método para formar perforaciones substancialmente lineales en una formación que rodea a un pozo de sondeo que utiliza un perforador, caracterizado porque comprende una o más de las siguientes etapas; (a) colocar el perforador en el pozo de sondeo; y (b) detonar el perforador de tal manera que se haga una perforación substancialmente lineal en la formación.
39. 39. Un perforador, caracterizado porque comprende uno o más de los siguientes elementos: (a) un cartucho; (b) un revestimiento colocado dentro del cartucho; (c) una carga explosiva colocada dentro del cartucho ; y (d) un explosivo de refuerzo en el cartucho.
40. 40. Un perforador caracterizado porque es para efectuar perforaciones en formaciones que comprenden uno o más de los siguientes elementos : (a) un cartucho; (b) un revestimiento colocado dentro del cartucho; (c) una carga explosiva colocada dentro del cartucho; y (d) medios para iniciar la carga explosiva.