[go: up one dir, main page]

MX2013013453A - Dispositivo de resistencia de flujo variable controlado por vortice y herramientas y metodos relacionados. - Google Patents

Dispositivo de resistencia de flujo variable controlado por vortice y herramientas y metodos relacionados.

Info

Publication number
MX2013013453A
MX2013013453A MX2013013453A MX2013013453A MX2013013453A MX 2013013453 A MX2013013453 A MX 2013013453A MX 2013013453 A MX2013013453 A MX 2013013453A MX 2013013453 A MX2013013453 A MX 2013013453A MX 2013013453 A MX2013013453 A MX 2013013453A
Authority
MX
Mexico
Prior art keywords
vortex
fluid
further characterized
tool
flow
Prior art date
Application number
MX2013013453A
Other languages
English (en)
Other versions
MX339251B (es
Inventor
Michael L Connell
Roger L Schultz
Andrew M Ferguson
Original Assignee
Thru Tubing Solutions Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US13/110,696 external-priority patent/US9212522B2/en
Application filed by Thru Tubing Solutions Inc filed Critical Thru Tubing Solutions Inc
Publication of MX2013013453A publication Critical patent/MX2013013453A/es
Publication of MX339251B publication Critical patent/MX339251B/es

Links

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E21B7/24—Drilling using vibrating or oscillating means, e.g. out-of-balance masses
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B28/00—Vibration generating arrangements for boreholes or wells, e.g. for stimulating production
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B31/00—Fishing for or freeing objects in boreholes or wells
    • E21B31/005—Fishing for or freeing objects in boreholes or wells using vibrating or oscillating means
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/10—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B4/00—Drives for drilling, used in the borehole
    • E21B4/02—Fluid rotary type drives
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
    • F15D1/00—Influencing flow of fluids
    • F15D1/0015—Whirl chambers, e.g. vortex valves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2087—Means to cause rotational flow of fluid [e.g., vortex generator]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2087—Means to cause rotational flow of fluid [e.g., vortex generator]
    • Y10T137/2093—Plural vortex generators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2087—Means to cause rotational flow of fluid [e.g., vortex generator]
    • Y10T137/2098—Vortex generator as control for system
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2087—Means to cause rotational flow of fluid [e.g., vortex generator]
    • Y10T137/2104—Vortex generator in interaction chamber of device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2087—Means to cause rotational flow of fluid [e.g., vortex generator]
    • Y10T137/2109—By tangential input to axial output [e.g., vortex amplifier]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2087—Means to cause rotational flow of fluid [e.g., vortex generator]
    • Y10T137/2109—By tangential input to axial output [e.g., vortex amplifier]
    • Y10T137/2115—With means to vary input or output of device
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2229—Device including passages having V over T configuration
    • Y10T137/2234—And feedback passage[s] or path[s]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T137/00—Fluid handling
    • Y10T137/206—Flow affected by fluid contact, energy field or coanda effect [e.g., pure fluid device or system]
    • Y10T137/2229—Device including passages having V over T configuration
    • Y10T137/224—With particular characteristics of control input
    • Y10T137/2245—Multiple control-input passages

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Earth Drilling (AREA)
  • Micromachines (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Measuring Volume Flow (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Multiple-Way Valves (AREA)

Abstract

Un dispositivo de resistencia de flujo variable controlado por el vórtice ideal para usarse en una herramienta de contrapresión (50) para hacer avanzar una sarta de perforación (34) en operaciones de fondo de pozo de alcance extendido; las características de las ondas de presión generadas por el dispositivo son controladas mediante el crecimiento y disminución de vórtices en la(s) cámara(s) de vórtice (110) de una trayectoria de flujo; la trayectoria de flujo incluye un interruptor (112), tal como un interruptor fluido biestable, para invertir la dirección del flujo en la cámara de vórtice (110); la trayectoria de flujo puede incluir múltiples cámaras de vórtice y el dispositivo puede incluir múltiples trayectorias de flujo; un inserto endurecido en la salida de la cámara de vórtice resiste la erosión; el dispositivo genera contrapresiones de corta duración y frecuencias más lentas que alcanzan la frecuencia resonante de la sarta de perforación, lo que maximiza el movimiento axial en la sarta de perforación y peso en el barreno; además, los pulsos de fluido producidos por la herramienta aumentan la remoción de escombros frente al barreno.

Description

DISPOSITIVO DE RESISTENCIA DE FLUJO VARIABLE CONTROLADO POR VÓRTICE Y HERRAMIENTAS Y MÉTODOS RELACIONADOS CAMPO DE LA INVENCION La presente invención se relaciona generalmente con dispositivos de resistencia variable y, más particularmente pero sin limitación, a herramientas del fondo del pozo y operaciones del fondo del pozo que emplean dichos dispositivos.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es una ilustración diagramática de un sistema de despliegue de tubería flexible que comprende una herramienta del fondo del pozo que incorpora un dispositivo de resistencia variable de acuerdo con la presente invención.
La Figura 2 es una vista lateral en alzado de una herramienta hecha de acuerdo con una primera modalidad de la presente invención.
La Figura 3 es una vista en sección en perspectiva de la herramienta de la Figura 2.
La Figura 4 es una vista en sección longitudinal de la herramienta de la Figura 2.
La Figura 5 es una vista en perspectiva alargada del inserto de fluidos de la herramienta de la Figura 2.
La Figura 6 es una vista en perspectiva en despiece del inserto de fluidos mostrado en la Figura 5.
La Figura 7 es una vista en perspectiva en despiece del inserto de fluidos mostrado en la Figura 5, como se ve desde el lado opuesto.
La Figura 8 es un esquema alargado de la trayectoria de flujo de la herramienta mostrada en la Figura 2.
La Figura 9 es una ilustración esquemática secuencial del flujo de fluido a través de la trayectoria de flujo ilustrada en la Figura 8.
La Figura 10 es una forma de onda de pulso de contrapresión generada por CFD (dinámica de fluidos computacional) de una herramienta diseñada de acuerdo con la modalidad de la Figura 2.
La Figura 11 es una forma de onda de presión basada en datos generados por medio de una herramienta construida de acuerdo con la modalidad de la Figura 2. Esta forma de onda se produjo cuando la herramienta se operó a 1 barril (159 L) por minuto, La Figura 12 es una forma de onda de presión de la herramienta de la Figura 2 cuando la herramienta se operó a 2.5 barriles (397.5 L) por minuto.
La Figura 13 es una gráfica de la forma de onda de presión de la herramienta de la Figura 2 cuando la herramienta se operó a más de 3 barriles (477 L) por minuto.
La Figura 14 es una vista en perspectiva en despiece de una herramienta construida de acuerdo con una segunda modalidad preferida de la presente invención en la que el dispositivo de contrapresión es un inserto removible dentro de un alojamiento de herramienta.
La Figura 15 es una vista en sección longitudinal del alojamiento vacío de la herramienta mostrada en la Figura 14.
La Figura 16 es una vista en sección longitudinal de la herramienta mostrada en la Figura 14 que ilustra el inserto dentro del alojamiento de herramienta.
La Figura 17 es una vista en sección longitudinal del inserto de la herramienta en la Figura 14 aparte del alojamiento.
La Figura 18 es una vista lateral en alzado de incluso otra modalidad de la herramienta de la presente invención en la que el inserto comprende múltiples trayectorias de flujo y la herramienta inicialmente se despliega con una conexión removible.
La Figura 19 es una vista longitudinal de la herramienta de la Figura 18. El cuerpo de alojamiento está cortado para mostrar el inserto de contrapresión.
La Figura 20 es una vista longitudinal de la herramienta de la Figura 18. El cuerpo de alojamiento está cortado y una de las placas de cierre está eliminada para mostrar la trayectoria de flujo.
La Figura 21 es una vista en sección longitudinal de la herramienta de la Figura 18 que muestra la herramienta con la conexión en su lugar.
La Figura 22 es una vista en sección longitudinal fragmentada y alargada de la herramienta de la Figura 18 con la conexión en su lugar.
La Figura 23 es una vista en sección longitudinal fragmentada y alargada de la herramienta de la Figura 18 con la conexión eliminada.
La Figura 24 es una vista en perspectiva en despiece del inserto de la herramienta de la Figura 18.
La Figura 25 es una vista en perspectiva del inserto de la herramienta de la Figura 18 rotada 180 grados.
La Figura 26 es una vista en sección longitudinal de otra modalidad de un inserto para usarse en una herramienta de acuerdo con la presente invención. En esta modalidad, dos trayectorias de flujo están dispuestas extremo a extremo y para flujo paralelo.
La Figura 27 es una vista en sección longitudinal del inserto de la herramienta mostrada en la Figura 26.
La Figura 28 es una vista lateral en alzado de un primer lado del inserto de la Figura 27 que muestra la ranura de entrada.
La Figura 29 es una vista lateral en alzado del lado opuesto del inserto de la Figura 27 que muestra la ranura de salida.
La Figura 30 muestra una vista en perspectiva de otra modalidad del dispositivo de resistencia variable de la presente invención. Se muestra el interior de una mitad de un inserto de dos partes. Dos vías de fluido en línea están conectadas de forma fluida para tener operación sincronizada.
La Figura 31 es una vista lateral en alzado del interior de la mitad de inserto ilustrada en la Figura 30.
La Figura 32 muestra una vista en perspectiva de otra modalidad del dispositivo de resistencia variable de la presente invención. Se muestra el interior de una mitad de un inserto de dos partes. La trayectoria de flujo comprende cuatro cámaras de vórtice, a través de las cuales el fluido fluye secuencialmente. Cada una de las cámaras tiene una salida.
La Figura 33 es una vista lateral en alzado del interior de la mitad de inserto ilustrada en la Figura 32.
Las Figuras 34A y 34B son ilustraciones esquemáticas secuenciales de flujo de fluido a través de la trayectoria de flujo ilustrada en la Figura 32.
La Figura 35 es una forma de onda de pulso de contrapresión generada por CFD de una herramienta construida de acuerdo con la modalidad de la Figura 32.
La Figura 36 muestra una vista en perspectiva de otra modalidad del dispositivo de resistencia variable de la presente invención. Se muestra el interior de una mitad de un inserto de dos partes. La trayectoria de flujo comprende cuatro cámaras de vórtice, a través de las cuales el fluido fluye secuencialmente. Solo la última de las cámaras tiene una salida.
La Figura 37 es una vista lateral en alzado del interior de la mitad de inserto ilustrada en la Figura 36.
La Figura 38 es una ilustración esquemática secuencial del flujo de fluido a través de la trayectoria de flujo ilustrada en la Figura 36.
La Figura 39 es una forma de onda de pulso de contrapresión generada por CFD de una herramienta construida de acuerdo con la modalidad de la Figura 36.
La Figura 40 muestra una vista en perspectiva de otra modalidad del dispositivo de resistencia variable de la presente invención. Se muestra el interior de una mitad de un inserto de dos partes. La trayectoria de flujo es similar a la modalidad de la Figura 2, pero también incluye un par de álabes que rodean parcialmente la salida en la cámara del vórtice.
La Figura 41 es una vista lateral en alzado de la mitad de inserto mostrado en la Figura 40.
La Figura 42 es una forma de onda de pulso de contrapresión generada por CFD de una herramienta construida de acuerdo con la modalidad de la Figura 40.
La Figura 43 muestra una vista en perspectiva de otra modalidad del dispositivo de resistencia variable de la presente invención. Se muestra el interior de una mitad de un inserto de dos partes. La trayectoria de flujo es similar a la modalidad de la Figura 32, pero también incluye un par de álabes que rodean parcialmente la salida en cada una de las cuatro cámaras del vórtice.
La Figura 44 es una vista lateral en alzado de la mitad de inserto mostrado en la Figura 43.
La Figura 45 es una forma de onda de pulso de contrapresión generada por CFD de una herramienta construida de acuerdo con la modalidad de la Figura 43.
La Figura 46 muestra una vista en perspectiva de otra modalidad del dispositivo de resistencia variable de la presente invención. Se muestra el interior de una mitad de un inserto de dos partes. La trayectoria de flujo incluye dos cámaras de vórtice, con la cámara del extremo conectada por medio de canales de retroalimentación a la cámara de chorro. Ambas cámaras de vórtice tienen el mismo diámetro y los canales de retroalimentación están angulados hacia afuera desde las aberturas de salida.
La Figura 47 es una vista lateral en alzado de la mitad de inserto mostrado en la Figura 46.
La Figura 48 es una forma de onda de pulso de contrapresión generada por CFD de una herramienta construida de acuerdo con la modalidad de la Figura 46.
La Figura 49 muestra una vista en perspectiva de otra modalidad del dispositivo de resistencia variable de la presente invención. Se muestra el interior de una mitad de un inserto de dos partes. La trayectoria de flujo incluye tres cámaras de vórtice, con la cámara del extremo conectada por medio de canales de retroalimentación a un bucle de retorno para dirigir el flujo al lado correcto de la cámara de chorro. La cámara de extremo de vórtice tiene un diámetro más grande que las primeras dos cámaras, y los canales de retroalimentación se extienden directamente hacia atrás desde las aberturas de salida.
La Figura 50 es una vista lateral en alzado de la mitad de inserto mostrado en la Figura 49.
La Figura 51 es una forma de onda de pulso de contrapresión generada por CFD de una herramienta construida de acuerdo con la modalidad de la Figura 49.
La Figura 52 es una vista interior de una mitad de un inserto de fluidos similar a la modalidad de las Figuras 5 a 7. En esta modalidad, el inserto incluye un revestimiento resistente a la erosión posicionado en la salida de la cámara de vórtice.
La Figura 53 es una vista en sección transversal del revestimiento de la Figura 52 tomada a lo largo de la línea 53-53 de la Figura 2.
La Figura 54 es una vista en perspectiva del lado superior o expuesto del revestimiento.
La Figura 55 es una vista del fondo del revestimiento. La Figura 56 es una vista en sección del revestimiento tomada a lo largo de la línea 56-56 de la Figura 55.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La tubería flexible ofrece muchas ventajas en operaciones modernas de perforación y terminación. Sin embargo, en pozos profundos, y especialmente en operaciones de pozo horizontal, las fuerzas de fricción entre la sarta de perforación y la pared de la perforación o cubierta mientras funciona la tubería flexible son problemáticas. Estas fuerzas de fricción se exacerban por medio de desviaciones en el pozo, la carga hidráulica contra el pozo y, especialmente en pozos horizontales, la gravedad que actúa sobre la sarta de perforación. Adicionalmente, la arena y otros escombros en el pozo y la condición de la cubierta pueden contribuir a la fuerza de fricción experimentada.
Incluso fuerzas de fricción relativamente bajas pueden causar serios problemas. Por ejemplo, la fuerza de fricción incrementada o el arrastre sobre la sarta de perforación, reduce el peso de la sarta de perforación que impacta el barreno. Esta fuerza se conoce como "peso sobre el barreno" o WOB. En general, la fuerza WOB se logra a través tanto de gravedad como por medio de empujar forzadamente la tubería en el pozo con el inyector de superficie. En pozos horizontales, la fuerza gravitacional disponible para crear WOB con frecuencia es insignificante. Esto se debe a que la mayoria del peso de la sarta de perforación se posiciona en la sección horizontal del pozo en donde las fuerzas gravitacionales tienden a cargar la sarta de perforación radialmente contra la cubierta o pozo en lugar de axialmente hacia la obstrucción que se está perforando.
Cuando la sarta de perforación se empuja forzadamente en el pozo, la tubería enroscada flexible, tubería de perforación o tubería articulada se abrochará o formará hélices, creando muchos puntos de contacto entre la sarta de perforación y la cubierta o pared del pozo. Estos puntos de contacto crean fuerzas de fricción entre la sarta de perforación y el pozo. Todas las fuerzas de fricción creadas por medio de gravedad y el pandeo de la sarta de perforación tienden a reducir la habilidad para crear WOB, lo que impide el procedimiento de perforación. En algunos casos, la sarta de perforación incluso se puede bloquear, haciendo difícil o imposible avanzar más el BHA en el pozo.
Se usan varias tecnologías para aliviar los problemas causados por fuerzas de fricción en operaciones de tubería flexible. Estas incluyen el uso de herramientas vibratorias, herramientas de golpe, compuestos químicos anti-fricción y perlas de vidrio. Por ejemplo, las herramientas de pulso de válvula giratoria utilizan un elemento de válvula con ventana conducido por un motor de lodo para interrumpir el flujo intermitentemente, creando y liberando repetidamente la contrapresión arriba de la herramienta. Estas herramientas son efectivas pero son prolongadas, sensibles a temperaturas altas y a ciertos compuestos químicos y caras de reparar.
Algunas herramientas anti-fricción emplean una combinación de componentes de deslizamiento de masa/válvula/resorte que oscilan en respuesta al flujo a través de la herramienta. Esta acción crea martilleo mecánico y/o interrupción de flujo. Estas herramientas son mecánicamente simples y relativamente baratas, pero con frecuencia tienen un intervalo de operación estrecho y pueden no ser tan efectivas en la interrupción del flujo.
Las herramientas que interrumpen el flujo generan carga hidráulica cíclica sobre la sarta de perforación, causando así la extensión y contracción repetida de la tubería. Esto causa que la fuerza de arrastre sobre la tubería fluctúe, lo que resulta en reducción momentánea en la resistencia a la fricción. La salida de flujo pulsante de estas herramientas en el extremo del barreno facilita la eliminación de recortes y arena en la cara del barreno y en el anillo. Este flujo pulsante en el extremo del montaje de orificio del fondo ("BHA") genera una fuerza de chorro reaccionaria cíclica que mejora los efectos de las fluctuaciones de contrapresión.
La presente invención proporciona un dispositivo de resistencia de flujo variable que comprendé un oscilador de fluidos. Los osciladores de fluidos se han usado en herramientas pulsantes para la eliminación de escala y la limpieza post-perforación del túnel. Estos osciladores de fluido usan una vía de fluido especializada y el efecto Coanda de unión a pared para causar que un fluido interno de chorro fluya alternadamente entre dos puertos de salida, creando la pulsación de fluido. Los dispositivos son compactos y resistentes. No tienen partes movibles, y no tienen limitaciones de temperatura. Además, no tienen partes elastoméricas para reaccionar con los compuestos químicos del pozo. Sin embargo, los osciladores convencionales generan poca o nula contrapresión debido a que la interrupción de flujo es pequeña. Además, la frecuencia de operación es muy alta y por tanto no efectiva como una fuerza vibratoria.
El dispositivo de oscilación de fluidos de la presente invención comprende una trayectoria de flujo que proporciona contrapresiones grandes y de baja frecuencia comparables con aquellas generadas por medio de otros tipos de herramientas de contrapresión, como las herramientas de válvula giratoria y las herramientas de resorte/masa discutidas anteriormente. La trayectoria de flujo incluye una cámara de vórtice y un circuito de control de retroalimentación para retardar la frecuencia de las ondas de presión, mientras que al mismo tiempo se minimiza el ciclo de trabajo y se maximiza la amplitud de la onda de contrapresión. Este dispositivo es especialmente adecuado para usarse en una herramienta de fondo del pozo para crear contrapresión cilindrica en la sarta de perforación, así como chorros de fluido pulsado en el extremo del barreno. Aunque este dispositivo de resistencia de flujo variable es particularmente útil como un dispositivo de contrapresión, no está limitado a esta aplicación.
Una herramienta de contrapresión que comprende el dispositivo de resistencia de flujo variable de acuerdo con la presente invención es útil en una amplia variedad de operaciones de fondo del pozo en donde la fricción afecta negativamente el avance del montaje de orificio del fondo. A manera de ejemplo, dichas operaciones incluyen lavado, limpieza, chorreo, decapado, acidificación y pesca. Así, como se usa en la presente, "operación de fondo del pozo" se refiere a cualquier operación en donde un montaje de orificio del fondo se avanza sobre el extremo de la sarta de perforación para cualquier propósito y no está limitada a operaciones en donde el BHA incluye un barreno o motor. Como será evidente, el dispositivo de la invención es particularmente útil en operaciones de perforación. "Perforación" se usa en la presente en su sentido más amplio para denotar el excavar para extender una perforación sin cubierta o para eliminar una conexión u otra obstrucción en un orificio de pozo, o para perforar a través de una obstrucción en un orificio de pozo, con cubierta o sin cubierta.
Una herramienta de contrapresión con el dispositivo de resistencia de flujo variable de esta invención puede no tener partes móviles. Incluso el interruptor que revierte el flujo en la cámara de vórtice puede ser un interruptor de fluidos. No hay partes elastoméricas que se deterioren bajo condiciones severas del pozo o se degraden cuando se exponen a nitrógeno en el fluido de perforación. En consecuencia, el dispositivo y la herramienta de fondo del pozo de esta invención son durables, confiables y relativamente baratos en su producción.
Como se indica, el dispositivo de resistencia de flujo variable de la presente invención es particularmente útil en una herramienta de fondo del pozo para crear contrapresión para avanzar la sarta de perforación en ambientes horizontales y de alcance extendido. Dichas herramientas de contrapresión se pueden usar en el montaje de orificio del fondo colocadas directamente arriba del barreno o más alto en el BHA. Específicamente, en donde el BHA incluye un motor, la herramienta de contrapresión se puede colocar arriba o abajo del motor. Además, las herramientas de contrapresión múltiple se pueden usar espaciadas a lo largo de la longitud de la sarta de perforación.
Cuando se construye de acuerdo con la presente invención, el dispositivo de contrapresión proporciona ondas de contrapresión relativamente lentas cuando se introduce un flujo a velocidad de flujo constante. Si el flujo se introduce a una presión constante, entonces se generará una salida pulsante en el extremo del fondo del pozo de la herramienta. Típicamente, incluso cuando el fluido se bombea a una velocidad de flujo constante, la herramienta producirá una combinación de contrapresión fluctuante y pulsos de fluido en el extremo del barreno. Esto se debe a ligeras fluctuaciones en el suministro de flujo, compresibilidad del fluido y elasticidad en la sarta de perforación.
También se apreciará que una herramienta de contrapresión de esta invención, cuando se utiliza un inserto recuperable o conexión recuperable, permite el acceso completo a través del cuerpo de la herramienta sin retirar la sarta de perforación. Esto permite el pasaje sin restricción de herramientas de pesca de línea fija, por ejemplo, para tratar un barreno atascado o incluso recuperar electrónicos caros de un montaje de orificio del fondo irrecuperable. Esto reduce las cargas "perdidas en el orificio".
Con referencia ahora a los dibujos en general y a la Figura 1 en particular, se muestra en ella un sistema típico de despliegue de tubería flexible. Aunque la presente invención se describe en el contexto de un sistema de tubería flexible, no está limitada por éste. Más bien, esta invención es igualmente útil con tubería articulada o con tubo de perforación. En consecuencia, como se usa en la presente, "plataforma de perforación" significa cualquier sistema para sustentar y avanzar la sarta de perforación para cualquier tipo de operación de fondo del pozo. Esto incluye sistemas de despliegue de tubería flexible y plataformas estilo torre para tubo de perforación y sarta de perforación tubular articulado.
La plataforma de perforación de tubería flexible ejemplar está designada generalmente por medio del número de referencia 10. Típicamente, la plataforma de perforación incluye equipo de superficie y la sarta de perforación. El equipo de superficie típicamente incluye un montaje de carrete 12 para dispensar la tubería flexible 14. También se incluye una guía arqueada o "cuello de cisne" 16 que guía la tubería 14 en un montaje de inyector 8 soportado sobre la boca de pozo 20 por medio de una grúa 22. La grúa 22, así como el paquete de energía 24 se puede soportar sobre un remolque 26 u otra plataforma adecuada, como una rampa de descarga o similar. Se introduce fluido en la tubería flexible 14 a través de un sistema de tubos y acoplamientos en el montaje de carrete, designado en la presente solo esquemáticamente en 30. También se pueden incluir una cabina de control, así como otros componentes que no se muestran en la Figura 1.
La combinación de herramientas conectadas al extremo del fondo del pozo de la tubería 14 forma un montaje de orificio del fondo 32 o "BHA". El BHA 32 y la tubería 14 (o alternativamente tubo de perforación o tubulares articulados) en combinación se refieren en la presente como la sarta de perforación 34. La sarta de perforación 34 se extiende hacia abajo en el orificio del pozo 36, que puede o no estar revestido con cubierta (no se muestra). Como se usa en la presente, "la sarta de perforación" denota el conducto del pozo y el montaje de orificio del fondo sin importar si el montaje de orificio del fondo comprende un barreno o motor.
El BHA 32 puede incluir una variedad de herramientas que incluyen pero no se limitan a barrenos, motor, desconexiones hidráulicas, torniquetes, herramientas de golpe, válvulas de contrapresión y herramientas conectoras. En la modalidad ejemplar mostrada en la Figura 1 , el BHA 32 incluye un barreno de perforación 38 para excavar la perforación a través de la formación o para perforar a través de una conexión 40 instalada en el orificio del pozo 36. Un motor de lodo 42 se puede conectar arriba del barreno de perforación 38 para conducir la rotación del barreno. De conformidad con la presente invención, el BHA 32 además incluye una herramienta de contrapresión que comprende el dispositivo de resistencia de flujo variable de la presente invención a describirse en más detalle en lo sucesivo. La herramienta de contrapresión se designa generalmente en 50.
Como se indicó anteriormente, esta combinación particular de herramientas en el BHA mostrado en la Figura 1 no es limitante. Por ejemplo, el BHA puede o no incluir un motor o un barreno. Adicionalmente, el BHA puede comprender solo una herramienta, como la herramienta de contrapresión de la presente invención. Este podría ser el caso, por ejemplo, en donde la operación de fondo del pozo es el despliegue de la sarta de perforación para depositar compuestos químicos de tratamiento de pozo.
Con referencia ahora a las Figuras 2 a 13, se describirá una primera modalidad preferida de la herramienta de pulso de contrapresión 50. Como se puede ver en las Figuras 2 a 4, la herramienta 50 preferiblemente comprende un alojamiento de herramienta tubular 52, que puede incluir un cuerpo de herramienta 54 y una unión de tope 56 unida por medio una conexión roscada convencional 58. La unión de tope 56 y el extremo del fondo del pozo del cuerpo de herramienta 54 se pueden roscar para conexión con otras herramientas o componentes del BHA 32. En la modalidad mostrada, la unión de tope tiene un extremo de caja 60 (roscado internamente), y el extremo de fondo del pozo del cuerpo 54 es un extremo de perno 62 (roscado externamente).
La herramienta 50 además comprende un dispositivo de resistencia de flujo variable que en esta modalidad toma la forma de un inserto 70 en la que se forma una trayectoria de flujo 72. Refiriéndose ahora también a las Figuras 5 a 7, el inserto 70 preferiblemente está hecho de una estructura generalmente cilindrica, como un cilindro sólido de metal. El cilindro se corta a la mitad longitudinalmente formando una primera mitad 76 y una segunda mitad 78, y la trayectoria de flujo 72 se muele o de otro modo se corta en una o ambas de las caras interiores opuestas 80 (Figura 7) y 82 (Figura 6). Más preferiblemente, la trayectoria de flujo 72 se forma por medio de dos rebajes formados idénticamente, uno en cada una de las caras internas opuestas 80 y 82.
El inserto cilindrico 70 se recibe dentro del cuerpo de herramienta 54. Como puede verse mejor en la Figuras 3 y 4, un rebaje formado dentro del cuerpo de herramienta 54 captura al inserto entre un reborde 84 en el extremo inferior del rebaje y el extremo del fondo del pozo 86 de la unión de tope 56. El fluido que entra en la unión de tope 56 fluye en el inserto 70 a través de las ranuras 90 y 92 en el extremo de boca de pozo del inserto y sale del inserto a través de las ranuras 94 y 96 en el extremo del fondo del pozo.
Como se indicó anteriormente, en esta modalidad, las trayectorias de flujo formadas en las caras 80 y 82 son imágenes especulares una de la otra. En consecuencia, se usarán los mismos números de referencia para designar características correspondientes en cada una. Las ranuras 90 y 92 se comunican con las entradas 100 de la trayectoria de flujo, y las ranuras de salida 90 y 92 se comunican con las salidas 102.
La trayectoria de flujo preferida para la herramienta 50 se describirá en más detalle con referencia a la Figura 8, a la cual ahora se dirige la atención. El fluido entra en la trayectoria de flujo 72 a través de la entrada 100. Después el fluido se dirige a una cámara de vórtice 110 que es continua con la salida 102. De una manera conocida, el fluido dirigido en la cámara de vórtice 110 tangencialmente formará gradualmente un vórtice, ya sea hacia la derecha o hacia la izquierda. Mientras el vórtice decae, el fluido sale de la salida 102.
Se usa un interruptor de algún tipo para revertir la dirección del flujo del vórtice, y el vórtice se acumula y decae otra vez. Mientras este procedimiento de acumulación y decaimiento de vórtices se repite, y asumiendo una velocidad constante de flujo, la resistencia a fluir a través de la trayectoria de flujo varía y se crea una contrapresión fluctuante arriba del dispositivo.
En la presente modalidad, el interruptor, designado generalmente en 112, toma la forma de un interruptor de fluidos bi-estable con forma de Y. Para ese fin, la trayectoria de fluido 72 incluye una boquilla 114 que dirige al fluido de la entrada 100 en una cámara de chorro 116. La cámara de chorro 116 se expande y después se divide en dos canales divergentes de toma, el primer canal de toma 118 y el segundo canal de toma 120, que son las piernas de la Y.
De conformidad con dinámicas de fluido normales, y específicamente con el "efecto Coanda", la corriente de fluido que sale de la boquilla 114 tenderá a adherirse a o a seguir una o la otra de las paredes exteriores de la cámara de modo que la mayoría del fluido pase en uno u otro de los canales de toma 18 y 120. El fluido continuará en esta trayectoria hasta que se actúe en él de alguna manera para cambiar al otro lado de la cámara de chorro 116.
Los extremos de los canales de toma 118 y 120 se conectan a las primera y segunda aberturas de entrada 124 y 126 en la periferia de la cámara de vórtice 110. Las primera y segunda aberturas de entrada 124 y 126 se posicionan para dirigir el fluido en trayectorias opuestas y tangenciales en la cámara de vórtice. De este modo, el fluido que entra en la primera abertura de entrada 124 produce un vórtice hacia la derecha indicado por medio de la línea discontinua en "CW" en la Figura 8. De forma similar, una vez que se cambia, el fluido que entra en la segunda abertura de entrada 126 produce un vórtice hacia la izquierda indicado por medio de la línea punteada en "CCW".
Como se ve en la Figura 8, cada uno de los primero y segundo canales de toma 118 y 120 definen una trayectoria de flujo directamente desde la cámara de chorro 116 hacia las abertura continua 124 y 126 en la cámara de vórtice 110. Esta trayectoria directa mejora la eficiencia de flujo en la cámara de vórtice 110, ya que no se requiere un cambio de momento en el fluido en los canales 124 ó 126 para lograr flujo tangente en la cámara de vórtice 110. Adicionalmente, esta trayectoria de flujo directo reduce los efectos erosivos de la superficie del dispositivo.
De acuerdo con la presente invención, algo del flujo de fluido de la cámara de vórtice 110 se usa para cambiar el fluido desde la boquilla 1 4 de un lado de la cámara de chorro 116 al otro. Para este propósito, la trayectoria de flujo 72 preferiblemente incluye un circuito de control de retroalimentación, designado en la presente por medio del número de referencia 130. En su forma preferida, el circuito de control de retroalimentación 130 incluye los primero y segundo canales de retroalimentación 132 y 134 que conducen el fluido hacia los puertos de control en la cámara de chorro 116, como se describe con más detalle más adelante. El primer canal de retroalimentación 132 se extiende desde una primera salida de retroalimentación 136 en la periferia de la cámara de vórtice 110. El segundo canal de retroalimentación 134 se extiende desde una segunda salida de retroalimentación 138 en la periferia de la cámara de vórtice 110.
Las primera y segunda salidas de retroalimentación 136 y 138 se posicionan para dirigir el fluido en trayectorias opuestas y tangenciales fuera de la cámara de vórtice 110. Así, cuando el fluido se está moviendo en un vórtice CW hacia la derecha, algo del fluido tenderá a salir a través de la segunda salida de retroalimentación 138 en el segundo canal de retroalimentación 134. Igualmente, cuando el fluido se está moviendo en un vórtice CCW hacia la izquierda, algo del fluido tenderá a salir a través de la primera salida de retroalimentación 136 en el primer canal de retroalimentación 132.
Con referencia continua a la Fic ura 8, el primer canal de retroalimentación 132 conecta la primera salida de retroalimentación 136 con un primer puerto de control 140 en la cámara de chorro 116, y el segundo canal de retroalimentación 134 conecta la segunda salida de retroalimentación 138 con un segundo puerto de control 142. Aunque cada canal de retroalimentación podría estar aislado o separado uno del otro, en esta modalidad preferida de la trayectoria de flujo, los canales de retroalimentación 132 y 134 comparten una sección curvada común 146, a través de la cual el fluido fluye bidireccionalmente.
El primer canal de retroalimentación 132 tiene una sección recta separada 148 que conecta la primera salida de retroalimentación 136 con la sección curvada 146 y la sección de conexión corta 150 que conecta la sección curvada común 146 con el puerto de control 140, formando una trayectoria generalmente con forma de J. De forma similar, el segundo canal de retroalimentación 134 tiene una sección recta separada 152 que conecta la segunda salida de retroalimentación 138 a la sección curvada común 146 y la sección de conexión corta 154 que conecta la sección curvada al segundo puerto de control 142.
La sección curvada 146 del circuito de retroalimentación 130 junto con la sección de conexión 150 y 154 forman un bucle de retorno ovalado 156 que se extiende entre los primero y segundo puertos de control 140 y 142. Alternativamente, se pueden usar dos secciones curvadas separadas, pero el segmento bidireccional común 146 promueve la compacidad del diseño general. También se notará que el diámetro del bucle de retorno 156 se aproxima al de la cámara de vórtice 110. Esto permite que los canales de retroalimentación 132 y 134 sean rectos, lo que facilita el flujo a través de ellos. Sin embargo, como se ilustra más adelante, estas dimensiones pueden ser variadas.
Como se ve en la Figura 8, en esta configuración del circuito de control de retroalimentación 130, los extremos de las secciones rectas 148 y 152 de los primero y segundo canales de retroalimentación 132 y 134 se unen al bucle de retorno en las uniones de la sección curvada común 146 y cada una de las secciones de conexión 150 y 154. Puede ser ventajoso incluir un chorro 160 y 162 en cada una de estas ubicaciones, ya que esto acelerará el flujo de fluido mientras entra en la sección curvada 1 6.
Se entenderá que el tamaño, forma y ubicación de las varias aberturas y canales pueden variar. Sin embargo, la configuración representada en la Figura 8 es particularmente ventajosa. Las primera y segunda aberturas de entrada 124 y 126 pueden estar dentro de aproximadamente 60 a 90 grados una de la otra. Adicionalmente, la primera abertura de entrada 124 es adyacente a la primera salida de retroalimentación 136, y la segunda abertura de entrada 126 es adyacente a la segunda salida de retroalimentación 138. Incluso más preferiblemente, las primera y segunda aberturas 124 y 126 y las primera y segunda salidas de retroalimentación 136 y 138 están dentro de aproximadamente un segmento 180 de la pared periférica de la cámara de vórtice 110.
Ahora será evidente que el fluido que fluye en la cámara de vórtice 110 desde el primer canal de toma 118 formará un vórtice CW hacia la derecha y mientras el vórtice se eleva en intensidad, algo del fluido se desprenderá en la periferia de la cámara fuera de la segunda entrada de retroalimentación 138 en el segundo canal de retroalimentación 134, en donde pasará a través del bucle de retorno 156 en el segundo puerto de control 142. Este chorro de intersección de fluido causará que el fluido que sale de la boquilla 114 se cambie al otro lado de la cámara de chorro 116 y que empiece a adherirse al lado opuesto. Esto causa que el fluido fluya hacia el segundo canal de toma 120 que entra en la cámara de vórtice 110 en dirección opuesta y tangencial formando un vórtice CCW hacia la izquierda.
Mientras este vórtice se acumula, algo de fluido comenzará a desprenderse en la periferia a través de la primera salida de retroalimentación 136 y en el primer canal de retroalimentación 132. Mientras el fluido pasa a través de la sección recta 148 y alrededor del bucle de retorno 156, entrará en la cámara de chorro 116 a través del primer puerto de control 140 en la cámara de chorro, cambiando el flujo hacia la pared opuesta, es decir, desde el segundo canal de toma 120 de regreso hacia el primer canal de toma 118. Este procedimiento se repite siempre y cuando se mantenga una velocidad de flujo adecuada.
La Figura 9 es una ilustración diagramática secuencial del patrón de flujo cíclico exhibido por medio de la trayectoria de flujo 70 anteriormente descrita bajo flujo constante mostrando la modulación de contrapresión. En la primera vista, el fluido entrando en la entrada y fluyendo en el canal de entrada superior. Todavía no se ha formado un vórtice, y se está generando contrapresión mínima o baja.
En la segunda vista, se está empezando a formar un vórtice hacia la derecha y la contrapresión está empezando a elevarse. En la tercera vista, el vórtice está aumentando y la contrapresión continúa incrementándose. En la vista cuatro, el vórtice fuerte está presente con contrapresión relativamente alta. En la vista 5, el vórtice se ha elevado y está generando la contrapresión máxima. El fluido empieza a desprenderse en el canal de retroalimentación inferior.
En la vista seis, el flujo de retroalimentación empieza a actuar en el chorro de fluido que sale de la boquilla, y el flujo empieza a cambiar a un segundo canal de entrada más bajo. El vórtice empieza a desintegrarse y la contrapresión empieza a disminuir. En la vista siete, el chorro de fluido cambia sobre el otro canal de entrada y un contraflujo se crea en la cámara del vórtice que causa que se desintegre. En la vista ocho, el vórtice izquierdo casi se colapsa y la contrapresión es baja. En la vista nueve, el vórtice izquierdo desaparece, resultando en la contrapresión más baja mientras el flujo del fluido hacia la cámara del vórtice a través del segundo canal de entrada del vórtice más bajo. En este punto, el procedimiento se repite en reversa.
La Figura 10 es una gráfica generada mecánica de fluidos computacional ("CFD", por sus siglas en inglés) que muestra la forma de onda de la contrapresión generada por la operación cíclica de la trayectoria del flujo 72. La contrapresión en kilogramos por centímetro cuadrado (kg/cm2) se gráfica contra el tiempo en segundos. Esta forma de onda se basa en un caudal forzado constante de 2 cilindros (bbl) por minuto a través de una herramienta que tiene un diámetro exterior de 7.31 centímetros y una longitud de reposición de 48.26 centímetros. Se supone que la presión bidrostática es de 70.3 Kg/cm2. La magnitud de pulsos es aproximadamente 98.42 Kg/cm2 y la frecuencia de pulsos es de aproximadamente 33 Hz. De este modo, la trayectoria de flujo de la Figura 8 produce una frecuencia deseablemente lenta y una amplitud efectiva.
Las Figuras 11 , 12 y 13 son formas de onda generadas por la prueba por arriba del nivel del suelo de un prototipo hecho de acuerdo con las especificaciones descritas antes en relación con la Figura 10 a 1.0 bbl/min, 2.5 bbl/min y 3.0+ bbl/min, respectivamente. Estas gráficas muestran las fluctuaciones en la presión arriba de la herramienta en comparación con la presión debajo de la herramienta. Es decir, los puntos en la gráfica representan la presión diferencial medida por los sensores en los extremos de entrada y salida de la herramienta. Estas formas de onda muestran contrapresión cíclica generada por la resistencia al flujo cíclico que sucede cuando el flujo constante se introduce en el dispositivo.
Como se muestra y describe en la presente, el inserto 70 de la herramienta 50 de las Figuras 2 a 8 se instala permanentemente dentro del alojamiento 52. En algunas aplicaciones, puede desearse tener una herramienta donde el inserto se pueda desprender sin retirar la sarta de perforación. Las Figuras 14 a 17 ilustran tal una herramienta.
La herramienta 50A es similar a la herramienta 50 excepto porque el inserto es desprendible. Como se muestra en la Figura 14, la herramienta 50A comprende un alojamiento tubular 200 y un inserto desprendible o recuperable 202. El alojamiento tubular 200, mostrado mejor en la Figura 5, tiene una junta de caja 204 en el extremo superior o a boca de pozo y una junta de perno 206 en el extremo inferior o fondo del pozo. Dos rebordes separados 208 y 210 formados en el alojamiento 200 cerca del extremo de pasador 206 reciben el extremo de fondo del pozo del inserto 202, como se ve mejor en la Figura 16. Como se muestra en la Figura 16, no hay ninguna estructura de retención en el extremo de boca de pozo del alojamiento 200; la presión hidrostática del fluido que pasa a través de la herramienta es suficiente para evitar el movimiento ascendente del inserto 202.
Al igual que el inserto 70 de la modalidad anterior, el inserto 202 está formado de dos mitades de una barra metálica cilindrica, con la trayectoria de flujo 218 formada en las caras interiores opuestas. Como se ve mejor en la Figura 17, en esta modalidad, las dos mitades se sostienen juntas con los accesorios tubulares roscados 222 y 224 en los extremos de boca de pozo y de fondo del pozo. El accesorio superior 222 está provista de un patrón interno pesca cuello perfil 226. Por supuesto, un perfil de cuello pesca externa sería igualmente adecuado.
El menor ajuste 224 comprende preferiblemente un conjunto de junta. A tal fin, se puede incluir un mandril de sello 228 y un retenedor de sellado 230 con una pila de sello 232 capturado entre las mismas. Un reborde 234 se proporciona en el mandril 228 para enganchar el reborde interior 208 del alojamiento 200, y un extremo cónico o biselado en 236 en el retenedor 228 se proporciona para acoplar el reborde interior 210 del alojamiento.
Como se ve mejor en las Figuras 14 y 17, el extremo de boca de pozo de la inserto 202 define una hendidura cilindrica 240, y una ranura 242 está formada a través de la pared lateral de esta hendidura. Del mismo modo, el extremo de fondo del pozo del inserto 202 define una hendidura cilindrica 242, y la pared lateral de esta hendidura incluye una ranura 244. La ranura 242 forma un paso para dirigir el fluido desde la hendidura 240 alrededor del exterior del inserto y de vuelta a la entrada 216 de la trayectoria de flujo 218. Del mismo modo, la ranura 244 forma un paso de fluido entre la salida 220 de la trayectoria de flujo 218 abajo de la parte exterior del inserto y de nuevo en la hendidura 242 en el extremo de fondo del pozo.
Cuando se construye de acuerdo con la modalidad de las Figuras 14 a 17, la presente invención proporciona una herramienta de contrapresión de la cual el dispositivo de resistencia al flujo variable, es decir, el inserto, se puede recuperar sin la eliminación de la sarta de perforación 34 (Figura 1) desde el pozo 36. Debido a que incluye un perfil de pesca estándar, el inserto 202 se puede quitar con cable de recuperación, cable de perforación, tubería articulada o tubería flexible. Con el inserto 202 retirado, el alojamiento 200 de la herramienta 50A proporciona un acceso de "paso completo" al ensamble inferior completo y el pozo de abajo. Además, el inserto 202 puede ser reemplazado y reinstalado tan a menudo como sea necesario a través de la operación de perforación.
En cada una de las modalidades descritas anteriormente, el dispositivo de resistencia al flujo variable comprende una única trayectoria de flujo. Sin embargo, el dispositivo puede incluir múltiples trayectorias de flujo, que pueden estar dispuestas para flujo en serie o en paralelo. En las Figuras 18 a 24 se muestra un ejemplo de una herramienta de contrapresión pulsante que comprende múltiples trayectorias de flujo dispuestas para flujo paralelo para aumentar el caudal máximo a través de la herramienta. Además, el inserto en esta herramienta es operable selectivamente por medio de un tapón recuperable.
Las vistas laterales de la herramienta, designadas como 50B, se muestran en las Figuras 18 a 20. La herramienta 50 comprende un alojamiento 300 que puede incluir un cuerpo de herramienta 302, una unión de tope 204 y una unión amortiguadora de fondo 306. Como en las modalidades anteriores, el extremo de boca de pozo de la unión de tope 304 es una junta de caja y el extremo de fondo del pozo de la unión amortiguadora de fondo 306 es una articulación de perno. El inserto 310 es capturado dentro del alojamiento de herramienta 300 por el extremo superior 312 del extremo de unión de tope 306 y de fondo del pozo 314 de la unión de tope 304. Un separador tubular delgado 316 se puede utilizar para distanciar el extremo superior del inserto 310 desde la unión de tope 304.
Con referencia ahora también a las Figuras 24 y 25, el inserto 310 proporciona una pluralidad de trayectorias de flujo dispuestas circunferencialmente. En esta modalidad preferida, hay cuatro trayectorias de flujo 320a, 320b, 320c, y 320d, sin embargo, el número de trayectorias de flujo puede variar. La configuración de cada una de las trayectorias de flujo 320a-d puede ser el mismo como se muestra en la Figura 8.
El inserto 310 comprende generalmente una estructura tubular alargada que tiene una sección superior de transmisión de flujo 324 y una sección inferior de trayectoria de flujo 326 que define un orificio central 328 que se extiende la longitud del inserto. La sección de transmisión de flujo 324 comprende una pared lateral 330 que tienen pasos de flujo formados en el mismo, tales como las ranuras alargadas 332. El extremo superior 334 de la sección de transmisión de flujo 324 tiene estrías externas 336. Las trayectorias de flujo 320a-d están formadas en la superficie externa de la sección de trayectoria de flujo 326, que tiene un centro abierto que forma la parte inferior del orificio central 328. Las entradas 340 y salidas 342 de las trayectorias de flujo 320a-c son continuas con este orificio central 328. Ahora, se verá que la estructura del inserto 310 permite el flujo de fluido a través del orificio central 328, así como entre las estrías 336 y las ranuras 332.
El inserto comprende, además, placas de cierre 348a-d (Figura 24), una para encerrar cada una de las trayectorias de flujo 320a-d. Por lo tanto, el fluido que entra en las entradas 340 es forzado a través de cada una de las trayectorias de flujo 320a-d y fuera de las salidas 342.
Con particular referencia ahora a las Figuras 21 a 23, la herramienta 50B comprende además un tapón recuperable 350 que impide el flujo a través del orificio central 328 y las fuerzas de fluido que entra en la unión de tope 304 a través de las trayectorias de flujo 320a-d. Más específicamente, el tapón 350 fuerza el fluido a fluir entre las estrías 336, a través de las ranuras 332 y hasta las entradas 340. Una estructura preferida para el tapón 350 comprende un elemento superior de tapón 352, un miembro inferior de tapón 354, y una varilla de conexión 356 que se extiende entre ellos, pero de diámetro estrecho.
El diámetro interior de la porción superior estriada 334 y la dimensión externa del miembro superior de tapón 352 están dimensionados de manera que el miembro superior de tapón se puede recibir de manera sellada en la porción superior. Del mismo modo, la dimensión interior de la sección de trayectoria de flujo 326 y la dimensión exterior del elemento inferior de tapón 354 se seleccionan de manera que el miembro inferior de tapón se puede recibir de manera sellada en la porción de orificio central de la sección de trayectoria de flujo.
Además, la longitud del miembro inferior de tapón 354 es tal que el miembro inferior de tapón no obstruya ninguna de las entradas 340 o las salidas 342. De esta manera, cuando el tapón 350 se recibe en el inserto 310, el flujo de fluido que entra en la herramienta 50B fluye entre las estrías externas 336, a través de las ranuras 332 en la pared lateral 324, después en las entradas 340 de cada uno de los pasos de flujo 320a-d y después a las salidas 342 de las trayectorias de flujo de nuevo en el orificio central 328 y fuera del extremo de la herramienta.
La herramienta 50B se despliega en un ensamblado de orificio inferior 32 (Figura 1) con el tapón 350 instalado. Cuando se desea, el tapón 350 puede ser desprender por técnicas de pesca convencionales que utilizan un perfil de pesca interna 358 proporcionado en el extremo superior del miembro superior de tapón 352. El tapón 350 se puede reinstalar en el fondo del pozo 50B de herramienta sin retirar la sarta de perforación 34. Por lo tanto, el tapón desprendible 350 permite que la herramienta sea operada selectivamente.
Volviendo ahora a las Figuras 26 a 29, se describirá otra modalidad más de la herramienta de contrapresión de la presente invención. La herramienta 50C es similar a la herramienta de 50A (Figuras 14 a 17) en el hecho de que comprende un alojamiento 400 y un inserto recuperable 402. El alojamiento 400 y el inserto 402 de la herramienta 50C son similares al alojamiento 200 y al inserto 202 de la modalidad 50A, excepto que el inserto incluye dos trayectorias de flujo 404 y 406 dispuestas extremo a extremo.
Como se muestra en la Figura 28, una ranura alargada 410 formada en la superficie exterior de una mitad del inserto 402 dirige el fluido en ambas entradas 412 y 414 de las trayectorias de flujo 404 y 406, y la ranura 420 dirige el fluido desde las salidas 422 y 424 de nuevo hacia el extremo inferior del alojamiento de herramienta 400. Por lo tanto, en esta modalidad, el flujo a través de las dos trayectorias de flujo 404 y 406 es paralelo a pesar de que las trayectorias están dispuestas de extremo a extremo.
De la misma manera, los insertos podrían estar provistos con tres trayectorias de flujo "en fila" más. Alternativamente, las ranuras externas en el inserto pueden configurarse para proporcionar un flujo secuencial. Por ejemplo, la salida de una trayectoria de flujo podría estar conectada de forma fluida por una ranura a la entrada de la siguiente trayectoria de flujo adyacente. Estas y otras variaciones están dentro del alcance de la presente invención.
Las Figuras 30 y 31 muestran una cara de una inserto 500 hechas de acuerdo con otra modalidad de la presente invención. Esta modalidad es similar a la modalidad anterior de las Figuras 26 a 29 en que emplea dos trayectorias de flujo 502 y 504 dispuestas extremo a extremo con flujo paralelo. Sin embargo, en esta modalidad, las trayectorias de flujo están conectadas de forma fluida por el primero y segundo canales de ¡ntertrayectoria 510 y 512. La cámara de vórtice 514 de la primera trayectoria de flujo 502 tiene primera y segunda aberturas auxiliares 516 y 518, y el bucle de retorno 520 de la segunda trayectoria de flujo 504 tiene primera y segunda aberturas auxiliares 524 y 526. La conexión de fluido entre las dos trayectorias de flujo 502 y 504 proporcionados por los canales ¡ntertrayectoria 510 y 512 hacen que las dos trayectorias de flujo de operación se han sincronizado.
En las Figuras 32 y 33 se muestra otra modalidad del dispositivo de resistencia al flujo variable de la presente invención. En esta modalidad, el dispositivo 600 tiene una única trayectoria de flujo 602 con una pluralidad de cámaras de vórtice, interconectadas de manera fluida adyacentes. La trayectoria de flujo 602 puede estar formada en un inserto montado en un alojamiento de una manera similar a las modalidades anteriores, aunque no se muestra el alojamiento para esta modalidad.
La pluralidad de cámaras de vórtice incluye una primera cámara de vórtice 604, una segunda cámara de vórtice 606, tercera cámara de vórtice 608, y una cuarta o la última cámara de vórtice 610. Cada una de las cámaras vórtice tiene una salida 614, 616, 618, y 620, respectivamente. Las cámaras 604, 606, 608, y 610 están dispuestas linealmente, pero esto no es esencial. Los diámetros de las primeras tres cámaras 606, 608, y 610 son los mismos, y el diámetro de la cuarta y última cámara 610 es ligeramente más grande.
El dispositivo 600 tiene una entrada 624 formada en el extremo superior 626. Cuando el inserto está dentro del alojamiento, el fluido que entra en el extremo de boca de pozo del alojamiento fluirá directamente en la entrada 624. El fluido que sale de las salidas 614, 616, 618, y 620 pasará a través del lado del inserto y fuera del extremo de fondo del pozo del alojamiento, tal como se describe anteriormente.
El dispositivo 600 también incluye un conmutador para cambiar la dirección del flujo de vórtice en la primera cámara de vórtice 604. Preferiblemente, el interruptor es un interruptor fluídico. Más preferentemente, el interruptor es un interruptor fluídico biestable 630 que comprende una boquilla 632, la cámara de chorro 634 y canales de entrada divergentes 636 y 638, como se describe anteriormente. La entrada 624 dirige el fluido a la boquilla 632. El primer y segundo canales de entrada 636 y 638 se conectan de manera fluida a la primera cámara de vórtice 604 a través de la primera y segunda aberturas 642 y 644.
El dispositivo 600 comprende además un circuito de control de realimentación 650 similar a los circuitos de control de retroalimentación en las modalidades anteriores. La cámara de chorro 634 incluye primer y segundo puertos de control 652 y 654 que reciben la entrada del primer y segundo canales de control de retroalimentación 656 y 658. Los canales 656 y 658 están conectados de manera fluida a la última cámara de vórtice 610 en la primera y segunda salidas de retroalimentación 660 y 662. Ahora, se apreciará que el diámetro más grande de la última cámara de vórtice 610 permite que los canales de retroalimentación sean rectos y estén alineados con una tangente de la cámara de vórtice, facilitando el flujo hacia el circuito de retroalimentación.
Como en las modalidades anteriores, el fluido que fluye en una primera dirección en sentido a la derecha tenderá al cizallamiento y pasará al segundo canal de retroalimentación 658, mientras que el fluido que fluye en una segunda dirección en sentido a la izquierda tenderá al cizallamiento y pasará el primer canal de retroalimentación 656. Como en las modalidades anteriores, el fluido que entra en la primera cámara de vórtice 604 a través de la primera abertura de entrada 642 tenderá a formar un vórtice en sentido a la derecha, y el fluido que entra a la cámara a través de la segunda abertura de entrada 644 tenderá a formar un vórtice en sentido a la izquierda. No obstante, puésto que la trayectoria de flujo 602 incluye cuatro cámaras de vórtice interconectadas, como se describe más completamente en lo sucesivo, un vórtice en sentido a la derecha en la primera cámara de vórtice 604 crea un vórtice en sentido a la izquierda en la cuarta y última cámara de vórtice 610.
En consecuencia, el primer canal o canal de retroalimentación en sentido a la izquierda 656 se conecta al primer puerto de control 652 para cambiar el flujo del primer canal de entrada 636 al segundo canal de entrada 638 para cambiar el vórtice en la primera cámara 604 de derecha a izquierda. Del mismo modo, el segundo canal o canal de retroalimentación en sentido a la derecha 658 se conecta al segundo puerto de control 654 para cambiar el flujo del segundo canal de entrada 638 al primer canal de entrada 636 que cambia el vórtice en la primera cámara 604 de izquierda a derecha. En otras palabras, con un número par de cámaras de vórtice interconectadas de manera fluida, el bucle de retorno de las modalidades anteriores es innecesario.
Haciendo referencia todavía a las Figuras 32 y 33, las cámaras de vórtice múltiple 604, 606, 608, y 610 generalmente dirigen el fluido de manera descendente desde la entrada 624 a la salida 620 en la última cámara de vórtice 620. A tal fin, la trayectoria de flujo 602 incluye una abertura de vórtice intermedio 670, 672, y 673 entre cada una de las cámaras adyacentes 604, 606, 608, y 610. Cada abertura de vórtice intermedio 670, 672, y 673 está posicionada para dirigir el fluido en trayectorias tangenciales opuestas afuera de la cámara de vórtice ascendente y hacia la cámara de vórtice descendente. De esta manera, el fluido en un vórtice en sentido a la derecha tenderá a salir a través de la abertura de vórtice intermedio en una primera dirección y el fluido en un vórtice en sentido a la izquierda tenderá a salir a través de la abertura de vórtice intermedio en una segunda dirección opuesta. El fluido que sale de una cámara de vórtice de un vórtice en sentido a la derecha tenderá a formar un vórtice en sentido a la izquierda en la cámara de vórtice adyacente, y el fluido que sale de un vórtice en sentido a la izquierda tenderá a formar un vórtice en sentido a la derecha en la cámara de vórtice adyacente.
Por ejemplo, la abertura entre-vórtice 670 entre la primera cámara de vórtice 604 y la segunda cámara de vórtice 606 dirige el fluido de un vórtice de las agujas del reloj en la primera cámara para formar un contador de las agujas del reloj en el segundo canal. Del mismo modo, la abertura entre-vórtice 672 entre la segunda cámara 606 y la tercera cámara 608 dirige el fluido de un vórtice en sentido a la izquierda en la segunda cámara en un vórtice las agujas del reloj en la tercera cámara.
Por último, la abertura entre-vórtice 674 entre la tercera cámara de vórtice 608 y la cuarta, última cámara de vórtice 610 dirige el fluido de un vórtice de las agujas del reloj en la tercera cámara en un vórtice en sentido a la izquierda en la última cámara. Esta, a continuación, "voltea" el interruptor 630 para invertir el flujo en la cámara de chorro e iniciar una cadena inversa de vórtices, que se inicia con un vórtice en sentido a la izquierda en la primera cámara 604 y termina con un vórtice en sentido a la izquierda en la última cámara de 610.
Poniendo atención ahora a las Figuras 34A y 34B, la operación de la trayectoria de flujo de múltiples vórtices 600 se explicará con referencia a los dibujos de modulación de flujo secuenciales. En la vista 1 , el fluido desde la entrada se inyecta desde la boquilla a la cámara de chorro y comienza mediante la adhesión al segundo canal de entrada. La mayoría del flujo sale de la salida de vórtice creando una condición de resistencia al flujo alto, flujo bajo. En la vista 2, un vórtice a la izquierda se empieza a formar en la primera cámara, cuando se vuelve a dirigir la mayor parte del flujo fuera de la abertura de vórtice intermedio tangencialmente hacia la segunda cámara de vórtice en una dirección en sentido a la derecha. La mayor parte del flujo en la segunda cámara de vórtice sale de la salida de vórtice. En la vista 3, comienza la formación de un vórtice en la segunda cámara de vórtice, redirigiendo el fluido a través de la abertura de vórtice intermedio hacia la tercera cámara de vórtice. La mayor parte del flujo en la tercera cámara sale de la salida de vórtice en esa cámara.
En la vista 4, el vórtice en la tercera cámara se está construyendo y la mayoría del líquido comienza a fluir hacia la cuarta y última cámara. Inicialmente, la mayor parte del fluido fluye fuera de la salida de vórtice. En la vista 5, el vórtice en sentido a la derecha en la cuarta cámara sigue formándose.
En este punto, como se ve en la vista 7, hay flujos verticales en cada una de las cámaras de vórtice, y la resistencia al flujo está aumentando significativamente. En la vista 8, la resistencia al flujo es alta y el fluido comienza a cortarse en las salidas de retroalimentación en la última cámara de vórtice y empieza a entrar en la cámara de chorro a través del segundo puerto de control (inferior). La vista 9 muestra alta resistencia continua y fuerza en aumento en el puerto de control.
Mientras el flujo cambia del segundo canal de entrada al primer canal de entrada, como se ve en la vista 10, el vórtice en la primera cámara empieza a disminuir e invertirse, lo que permite el flujo aumentado en la primera cámara y empieza a reducir la resistencia para fluir a través del dispositivo. La vista 11 ilustra el colapso del primer vórtice, y la mínima resistencia al flujo en la primera cámara. Como se muestra en la vista 12, el alto flujo en el primer canal de entrada causa un vórtice en sentido a la derecha que empieza a formarse, la resistencia al flujo comienza a aumentar de nuevo y el procedimiento se repite en la dirección alternativa a través de las cámaras.
La forma de onda de contrapresión generada CFD ilustrada en la Figura 35 muestra el efecto de las cuatro cámaras de vórtice interconectadas. Esta gráfica se calcula con base en una herramienta de 7.1 centímetros de diámetro en un caudal constante de 3nnl/min y una supuesta presión hidrostática de 70.3 kg/cm2. Mientras el fluido fluye de una cámara a la siguiente, hay tres picos de presión pequeñas entre las fluctuaciones de presión más grandes, que tiene una frecuencia de contrapresión de aproximadamente 25 Hz. También se observó que debido a los múltiples picos pequeños causados por las primeras tres cámaras de vórtice, se prolonga el tiempo entre los picos de contrapresión más grandes. Por lo tanto, el ciclo de trabajo es significativamente menor en comparación con la de la primera modalidad ilustrada en la Figura 10. Esto significa que la contrapresión promedio creada arriba de la herramienta será más baja.
Las Figuras 36 y 37 ilustran otra modalidad del dispositivo de la presente invención. Esta modalidad, designada en general con 700, es similar a la modalidad anterior de las Figuras 32 a 33 en que la trayectoria de flujo 702 comprende cuatro canales de vórtice fluidamente interconectados adyacentes 704 706, 708 y 710, un interruptor fluídico biestable 720, y un circuito de control de retroalimentación 730. Sin embargo, en esta modalidad, no hay salida de vórtice en la primera, segunda, y tercera cámaras 704, 706, y 708. Sin embargo, todo el fluido debe salir del dispositivo a través de la salida de vórtice 740 en la último y cuarta cámara de vórtice 710. Las islas cilindricas 750, 752, 654 se proporcionan en el centro de la primera, segunda y tercera cámaras de vórtice 704, 706, y 708 para dar forma el flujo a través de la cámara, de modo que sale en una dirección tangencial opuesta a la cámara descendente.
La operación de la trayectoria de flujo de múltiples vórtices 700 se explicará con referencia a los dibujos de modulación secuencial de la Figura 38. La vista 1 muestra el flujo de chorro acoplándose al primer canal de entrada (superior) y que pasa por las tres primeras cámaras de vórtice en forma de serpentina y lo maniobra alrededor de las islas centrales. Hay baja resistencia al flujo, ya que no se ha formado todavía vórtice en la cuarta cámara. En la vista 2, un vórtice se está construyendo en la cuarta cámara de vórtice y la resistencia al flujo está aumentando.
En la vista 3, el vórtice es fuerte, y la resistencia al flujo es alta. En la vista 4, el vórtice está al máximo la fuerza que proporciona máxima resistencia al flujo. El fluido forzado hacia el canal de control de realimentación está empezando a cambiar el flujo en la cámara de chorro. En la vista 5, el chorro ha cambiado al segundo canal de entrada (inferior), y el vórtice comienza a decaer. En la vista 6, el vórtice en la cuarta cámara se ha derrumbado, y la resistencia al flujo está en su nivel más bajo.
La forma de onda de contrapresión generada CFD producida por un dispositivo hecho de acuerdo con las Figuras 36 y 37 se ilustra en la Figura 39. Esta forma de onda muestra que la ausencia de salidas de vórtice en las primeras tres cámaras de vórtice elimina las fluctuaciones intermedias en la contrapresión, las cuales se produjeron por la modalidad de las Figuras 32 a 35. Sin embargo, la frecuencia de las ondas más grandes de contrapresión, que es aproximadamente 77 Hz todavía es ventajosamente lenta.
Ahora, en cuanto a las Figuras 40 y 41 todavía hay otra modalidad del dispositivo de la presente invención. El dispositivo 800 se muestra como un inserto para un alojamiento que no se muestra. La trayectoria de flujo 802 es similar a la trayectoria de flujo de la modalidad de las Figuras 2 a 8. Por lo tanto, la trayectoria de flujo 802 comienza con una entrada 804 e incluye un interruptor de fluido 806, cámara de vórtice 808, y el circuito de control de realimentación 810. Sin embargo, en esta modalidad, una o más paletas se proporcionan en la salida del vórtice 812, y la salida es un poco más grande.
Preferiblemente, la pluralidad de álabes incluye primera y segunda álabes 816 y 818, y lo más preferiblemente estos álabes están idénticamente formados y colocados en lados opuestos de la salida 812. Sin embargo, el número, la forma y la colocación de los álabes pueden variar. Los álabes 816 y 818 bloquean parcialmente la salida 812 y sirven para retardar la salida del fluido desde la cámara. Esto reduce sustancialmente la frecuencia de conmutación, como se ilustra en la forma de onda se muestra en la Figura 42. La frecuencia de esta modalidad se calcula alrededor de 8 Hz, en comparación con la onda de presión de la Figura 10, que es de 33 Hz. Por lo tanto, la adición de los álabes y la salida más grande disminuyen la frecuencia, mientras se mantiene un patrón de onda similar.
La modalidad de las Figuras 32 y 33, mencionadas anteriormente, tiene cuatro cámaras de vórtice cada una con una salida de vórtice. Las Figuras 43 y 44 ilustran un diseño similar con la adición de paletas en cada uno de los puntos de venta. La trayectoria de flujo 902 del dispositivo, designada en general en 900, incluye una entrada 904, un interruptor de fluido 906, cuatro cámaras vórtice 910, 912, 914, y 916, y un circuito de control de retroalimentación 920. Cada una de las cámaras 910, 912, 914, y 916, tiene una salida 924, 926, 928, y 930, respectivamente. Cada salida 924, 926, 928, y 930, tienen álabes 932 y 934, 936 y 938, 940 y 942, y 944 y 946, respectivamente.
Una comparación de la forma de onda se muestra en la gráfica de la Figura 45 a la forma de onda en la Figura 35 revela cómo la adición de álabes a las salidas de vórtice cambia el patrón de onda. Específicamente, la trayectoria de flujo con los álabes tiene los tres picos pequeños entre los picos de contrapresión, pero la amplitud de los picos pequeños gradualmente disminuye en tamaño.
Las Figuras 46 y 47 ¡lustran otra modalidad del dispositivo de la presente invención. Esta modalidad, designada en 1000, es similar a la modalidad mostrada en las Figuras 32 y 33, excepto que sólo hay dos cámaras de vórtices. Aquí hay que señalar que, si bien la presente descripción muestra y describe trayectorias de flujo con dos y cuatro cámaras de vórtice, se puede usar cualquier número par de cámaras de vórtice.
La trayectoria de flujo 1002 comienza con una entrada 1004 e incluye un interruptor de fluido 1006, primera y segunda cámaras de vórtice 1008 y 1010, y el circuito de control de realimentación 1012. Como se ha explicado anteriormente, el bucle de retorno de la primera modalidad se elimina mientras el vórtice se invierte en la segunda o última cámara de vórtice 1010.
En esta configuración, el diámetro de la última cámara de vórtice 1010 es la misma que la primera cámara de vórtice 1008. Los canales de control de retroalimentación 1016 y 1018 se modifican para incluir secciones divergentes en ángulo 1020 y 1022 que se extienden alrededor de la periferia de la primera cámara de vórtice 1008.
Como se muestra en la forma de onda vista en la Figura 48, la cámara de vórtice adicional proporciona un periodo largo de baja resistencia en cada ciclo. La única fluctuación representa el deterioro del vórtice en la primera cámara de 1008. La frecuencia de ciclo es de aproximadamente 59 Hz, y una cámara de vórtice adicional proporciona un pequeño pico entre los grandes picos disminuyendo el ciclo de trabajo en comparación con el patrón de onda en la Figura 10. El diámetro más pequeño de la última cámara de vórtice (segunda) conectado al circuito de control de retroalimentación resulta en una frecuencia ligeramente aumentada.
La trayectoria de flujo del dispositivo de la presente invención puede utilizar un número impar de cámaras de vórtices. Un ejemplo de esto se ve en las Figuras 49 y 50. El dispositivo 1100 incluye una trayectoria de flujo 1102 con una entrada 1104, un conmutador 1106, y tres cámaras de vórtice 1110, 1112, y 1114. Aquí hay que señalar que, si bien la presente descripción muestra y describe trayectorias de flujo con dos y tres cámaras de vórtice, se puede usar cualquier número impar de cámaras de vórtice.
Cada una de las cámaras de vórtice tiene una salida 1118, 1120, y 1122, respectivamente. El diámetro de la última cámara de vórtice 1122 es ligeramente mayor que el diámetro de las dos primeras cámaras 1118 y 1120, por lo que los canales de retroalimentación 1 26 y 1128 se extienden directamente de los lados de la cámara.
Un bucle de retorno 1130 se incluye para dirigir el flujo de retroalimentación al puerto de control 1134 y 1136 en el lado opuesto de la cámara de chorro de 1138. El diámetro del bucle de retorno en esta modalidad es menor que el diámetro de la última cámara de vórtice 114. Las secciones anguladas y ahusadas hacia adentro 1140 y 1142 en los canales de retroalimentación 1126 y 1138 acomodan el diámetro reducido.
La forma de onda generada de CFD mostrada en la Figura 51 demuestra la frecuencia reducida de aproximadamente 9 Hz y un período prolongado de baja resistencia (ciclo de trabajo inferior) alcanzado por las múltiples cámaras de vórtices, en comparación con la forma de onda de la modalidad de trayectoria de flujo de una cámara de la Figura 10.
Volviendo ahora a las Figuras 52 a 56, se describirá otra característica de la presente invención. La Figura 52 muestra en el interior de una de las mitades de un inserto similar al inserto mostrado en las Figuras 5 a 7. El inserto 70 A define una trayectoria de flujo 72 que comprende una entrada 100 y una salida 102. El fluido que entra en la entrada está dirigido a una boquilla 114 que fuerza el fluido en la cámara de chorro 116. Desde la cámara de chorro 116, el fluido se mueve hacia la cámara de vórtice 110, y algo del fluido sale de la cámara de vórtice a través de la salida 102.
Con el tiempo, el flujo rápido y turbulento a través de la salida 102 puede erosionar la superficie alrededor de la salida, y, finalmente, esta erosión puede afectar a la función de la herramienta. Para retardar este proceso de erosión, el inserto 70A está provisto con un revestimiento resistente a la erosión 170. El revestimiento 170 puede tomar varias formas, pero una forma preferida es una porción plana o anular plana o disco 172 con una abertura central 174 sólo ligeramente más pequeño que la salida 102. Más preferiblemente, el revestimiento 170 comprende además una porción tubular que se extiende ligeramente en la salida 102. Esta configuración protege la superficie de la cámara de vórtice que rodea la salida 102, el borde de la abertura de salida y al menos parte de la pared interior de la salida misma.
El revestimiento 170 puede estar hecho de un material resistente a la erosión, tal como carburo de tungsteno, carburo de silicio, cerámica o acero tratado térmicamente. Métodos de endurecimiento de superficie tal como boronización, nitruración, cementado, al igual que recubrimientos de superficies tal como cromo duro, atomización de carburos, chapado láser con carburos, también se pueden utilizar para mejorar más la resistencia a la erosión del revestimiento. Además, el revestimiento puede estar hecho de plástico, elastómero, compuesto o cualquier otro material relativamente suave que resista la erosión. El revestimiento 170 está diseñado para estar soldado, ajustado por presión, ajustado en caliente, atornillado, soldado, pegado, capturado o de cualquier otra forma asegurado a la salida 102. Dependiendo del método usado para asegurar el revestimiento, el revestimiento puede ser reemplazable.
Cada una de las modalidades descritas del dispositivo de resistencia de flujo variable de la presente invención emplea un interruptor para cambiar la dirección del flujo de vórtice en la cámara de vórtice. Tal como se indica anteriormente, en la mayoría de las aplicaciones se aplica un interruptor fluido ya que no involucra ninguna parte móvil y ningún componente elastomérico. Sin embargo, se pueden usar otros tipos de interruptores. Por ejemplo, se pueden emplear válvulas operadas de manera eléctrica, hidráulica o por resorte, dependiendo del uso pretendido del dispositivo.
De acuerdo con el método de la presente invención, un punzón de taladro está avanzado o "corrido" hacia una perforación. La perforación puede estar revestida o no revestida. La sarta de perforación se ensambla y activa de manera convencional, con excepción de que una o más herramientas de la presente invención están incluidas en el ensamble de fondo de pozo y, tal vez, a intervalos a lo largo de la longitud de la sarta de perforación.
La herramienta de contrapresión está operada mediante fluido de pozo en flujo a través de la sarta de perforación. Tal como se utiliza aquí, "fluido de pozo" significa cualquier fluido que pasa a través de la sarta de perforación. Por ejemplo, el fluido de pozo incluye fluidos de perforación y otros fluidos de circulación, al igual que fluidos que se inyectan hacia el pozo, tal como fluidos de fracturación y químicos para tratamiento de pozo. Una velocidad constante de flujo producirá olas efectivas de alta contrapresión a una frecuencia relativamente lenta, de esta manera se reduce la relación por fricción entre la sarta de perforación y la perforación. La herramienta se puede operar de manera continua o intermitente.
Cuando la herramienta comprende un inserto desmontable, el método puede incluir recuperar el dispositivo del BHA. Cuando la herramienta comprende un conector recuperable, el conector se puede recuperar. Esto deja un alojamiento abierto a través del cual el flujo de fluido se puede reiniciar para operación de otras herramientas en el BHA. Además, el alojamiento vacío permite usar herramientas de pesca y otros dispositivos para lidiar con barrenos, conectores para barrenar para retirar, componentes electrónicos de recuperación atascados y similares.
Después de finalizar la operación de intervención, el flujo de fluido se puede reiniciar. Además, el inserto se puede volver a instalar en el alojamiento para reiniciar el uso de la herramienta de contrapresión. Además, el mismo inserto se puede desgastar o descolorar, y es necesario reemplazarlo. Esto se puede lograr simplemente al remover y reemplazar el inserto al usar una herramienta de pesca.
En un aspecto del método de la presente invención, el gas de nitrógeno se mezcla con agua o con fluido de pozo a base de agua, y este fluido de múltiples fases es bombeado a través de la sarta de perforación. El uso de nitrógeno para acelerar el flujo de velocidad anular y la remoción de escombros en el barreno es conocido. Sin embargo, el nitrógeno degrada los componentes elastoméricos y varias herramientas en el fondo del pozo, tal como las herramientas de válvula giratoria analizadas anteriormente, tienen uno más de tales componentes. Debido a que la contrapresión de la presente invención no tiene ningún componente elastomérico activo, el uso del nitrógeno no resulta problemático. De hecho, se pueden usar índices muy altos de nitrógeno.
A manera de ejemplo en un índice de flujo de 3 bbl/minuto, el fluido de pozo puede comprender por lo menos alrededor 2.83 metros cúbicos estándares de gas (100 SFC (pies cúbicos estándares de gas)) para cada barril de fluido de pozo. De preferencia, el fluido de pozo comprenderá por lo menos alrededor de 14.15 metros cúbicos estándares de gas (500 SCF) por cada barril de fluido. De preferencia, el fluido de pozo comprenderá por lo menos alrededor de 28.31 metros cúbicos estándares de gas (1000 SCF) por cada barril de fluido. Más preferiblemente, el fluido de pozo comprenderá por lo menos alrededor de 141.58 metros cúbicos estándares de gas (5000 SCF) por cada barril de fluido.
Así, de acuerdo con el método de la presente invención, las operaciones de fondo del pozo se pueden llevar a cabo al usar fluidos de múltiples fases que contengan cantidades extremadamente altas de nitrógeno. Además de acelerar el flujo anular, el alto contenido de nitrógeno en el fluido de pozo hace que la herramienta sea más activa, es decir, el nitrógeno potencia las fuerzas oscilatorias. Esto permite al operador avanzar la sarta de perforación incluso más distancia hacia la perforación del pozo de lo que sería posible de cualquier otra forma.
Las modalidades mostradas y descritas anteriormente son ejemplares. Muchos detalles se encuentran a menudo en la técnica y, por lo tanto, muchos de los detalles no se muestran ni se describen. No se reclama que todos los detalles, las partes, los elementos, o los pasos descritos y mostrados fueron inventados en la presente. Aunque se han descrito numerosas características y ventajas de las presentes invenciones en los dibujos y texto adjunto, la descripción solamente es ilustrativa. Los cambios pueden hacerse en los detalles, especialmente en materia de forma, tamaño, y disposición de las partes, dentro de los principios de las invenciones en la medida en que se indique por el significado amplio de los términos. La descripción y los dibujos de las modalidades especificas en la presente no indican lo que sería una infracción de esta patente, sino proporcionan un ejemplo de cómo utilizar y realizar la invención.

Claims (126)

NOVEDAD DE LA INVENCIÓN REIVINDICACIONES
1. Un dispositivo de resistencia de flujo variable que comprende un interruptor fluido biestable en forma de Y, una cámara de vórtice y un circuito de control de retroalimentación, en donde el interruptor hace salir fluido a la cámara de vórtice alternativamente a lo largo de dos trayectorias rectas, divergentes, ambas siento tangenciales a la cámara de vórtice para producir vórtices alternativamente en sentido del reloj y en contra del sentido del reloj, y en donde el circuito de control de retroalimentación transmite fluido alternativa desde vórtices en sentido de las manecillas del reloj y en contrasentido de las manecillas del rejo a los puertos de control del interruptor fluido para alternar el flujo.
2. Una herramienta de contrapresión que comprende el dispositivo de la reivindicación 1.
3. Un ensamble de fondo de pozo que comprende la herramienta del de la reivindicación 2.
4. Una sarta de perforación que comprende el ensamble de fondo de pozo de la reivindicación 3.
5. Una plataforma de perforación que comprende la sarta de perforación de la reivindicación 4.
6. Un dispositivo de resistencia de flujo variable que define por lo menos una trayectoria de flujo que comprende: una entrada y una salida; una cámara de chorro que tiene un primer y un segundo puerto de control; una boquilla para dirigir fluido desde la entrada hacia la cámara de chorro; primer y segundo canales de toma que divergen desde la cámara de chorro; una cámara de vórtice continua con la salida y que tiene una primera y segunda aberturas de entrada y una primera y segunda salidas de retroalimentación, en donde la primera y segunda aberturas de entrada de la cámara de vórtice están colocadas para dirigir el fluido en trayectorias opuestas y tangentes hacia la cámara de vórtice, de manera que el fluido que entra en la primera abertura de entrada de toma produce un vórtice en sentido de las manecillas del reloj y el fluido que entra a la segunda abertura de entrada produce un vórtice en contra del sentido de las manecillas del reloj, y en donde la primera y segundas salidas de retroalimentación de la cámara de vórtice están colocadas para dirigir el fluido en trayectorias opuestas y tangentes fuera de la cámara de vórtice, por medio de lo cual el fluido en un vórtice en sentido de las manecillas del reloj poseerá una tendencia a salir a través de la segunda salida de retroalimentación y el fluido en un vórtice en contra del sentido de las manecillas del reloj poseerá una tendencia a salir a través de la primera salida de retroalimentación; en donde la primera y segunda aberturas de entrada de la cámara de vórtice son continuas al primer y segundo canales de toma y en donde cada uno del primer y segundo canales de toma definen una trayectoria de flujo recto desde la cámara de chorro ala primera y segunda aberturas de entrada, respectivamente, de la cámara de vórtice, un primer canal de retroalimentacion que se extiende desde la primera salida de retroalimentación de la cámara de vórtice al primer puerto de control en la cámara de chorro; y un segundo canal de retroalimentación que se extiende desde la segunda salida de retroalimentación de la cámara de vórtice al segundo puerto de control en la cámara de chorro; por lo que el fluido desde el vórtice en contra del sentido de las manecilla del reloj que pasa a través del primer canal de retroalimentación al primer puerto de control tendrá una tendencia de alternar el flujo de fluido desde el segundo canal de entrada al primer canal de toma, y el fluido desde el vórtice en sentido de las manecillas del reloj que pasa a través del segundo canal de retroalimentación al segundo puerto de control poseerá una tendencia de alternar el flujo de fluido desde el primer canal de toma al segundo canal de toma
7. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque la primera abertura de entrada en la cámara de vórtice es adyacente a la primera salida de retroalimentación, y en donde la segunda abertura de entrada es adyacente a la segunda salida de retroalimentación.
8. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque la primera y segunda abertura de entrada y la primera y segunda salidas de retroalimentación se encuentran todas dentro de un segmento de alrededor de 180 grados de la periferia de la cámara de vórtice.
9. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque la primera y segunda abertura de entrada y la primera y segunda salidas de retroalimentación se encuentran todas dentro de un segmento de alrededor de 180 grados de la periferia de la cámara de vórtice.
10. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque las aberturas de entrada en la cámara de vórtice están tienen una separación de entre alrededor de 60 grados y alrededor de 90 grados.
11. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque cada uno de los primero y segundo canales de retroalimentación comprenden una sección recta que se extiende desde la primera y segunda salidas de retroalimentación, respectivamente, y una porción curva que conecta la porción recta al primer y segundo puertos de control, respectivamente.
12. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizado además porque la porción del primer canal de retroalimentación y la porción curva del segundo canal de retroalimentación comparten una sección común a través de la cual el fluido fluye de manera bidireccional.
13. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado además porque la porción curva del primer canal de retroalimentación y la porción curva del segundo canal de retroalimentación forman en conjunto un circuito de retomo que se extiende entre el primer y segundo puertos de control, la sección común forma parte del circuito de retorno.
14. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 13, caracterizado además porque el circuito de retorno comprende adicionalmente una primera y segunda secciones de conexión que conectan la sección común al primer y segundo puertos de control, respectivamente.
15. el dispositivo de conformidad con la reivindicación 14, caracterizado además porque las secciones rectas de cada uno del primer y segundo canales de retroalimentación unen el circuito de retorno en la unión entre cada uno de la primera y segunda secciones de conexión y la sección < común.
16. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado además porque el canal de retroalimentación comprende un chorro en las uniones entre la primera y segunda secciones y la sección común del circuito de retorno, y en donde cada uno de tal chorro está configurado para dirigir el fluido hacia la misma sección común.
17. Una herramienta de fondo del pozo que comprende el dispositivo de la reivindicación 6.
18. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además el dispositivo está instalado de manera no recuperable en la herramienta.
19. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 18, caracterizada además porque la herramienta comprende un alojamiento de herramienta y el dispositivo comprende un inserto capturado dentro del alojamiento de herramienta.
20. La herramienta de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada además porque el alojamiento de herramienta comprende un cuerpo de herramienta y una unión de tope.
21. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 20, caracterizada además porque el inserto comprende una sola trayectoria de flujo.
22. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 19, caracterizada además porque el inserto comprende una estructura cilindrica longitudinalmente partida en dos mitades con caras interiores opuestas, y en donde la trayectoria de flujo está definida en por lo menos una de las caras opuestas internas.
23. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 22, caracterizada además porque la trayectoria de flujo está parcialmente definida por cada una de las dos caras internas opuestas.
24. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque la herramienta comprende un alojamiento de herramienta, en donde el dispositivo comprende un inserto capturado dentro del alojamiento de herramienta, y en donde la herramienta comprende además un conector recuperable que desvía el fluido a través de la trayectoria de flujo en el inserto.
25. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 17, caracterizada además porque la herramienta comprende un alojamiento de herramienta y el dispositivo comprende un inserto capturado dentro del alojamiento de herramienta, en donde el inserto comprende una estructura cilindrica longitudinalmente partida en dos mitades con caras interiores opuestas, y en donde la trayectoria de flujo está definida en por lo menos una de las caras opuestas internas.
26. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 25, caracterizada además porque la trayectoria de flujo está parcialmente definida por cada una de las dos caras internas opuestas.
27. La herramienta de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 26, caracterizada además porque el inserto se puede recuperar desde el alojamiento de herramienta.
28. Un ensamble de fondo de pozo que comprende la herramienta de la reivindicación 17.
29. Una sarta de perforación que comprende el ensamble de fondo de pozo de la reivindicación 28.
30. Una plataforma de perforación que comprende la sarta de perforación de la reivindicación 29.
31. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado además porque también comprende una cámara de vórtice resistente a la erosión que rodea la salida.
32. Un dispositivo de resistencia de flujo variable que define por lo menos una trayectoria de flujo, la trayectoria de flujo comprende: una entrada; una cámara de vórtice que tiene una salida; un interruptor fluido biestable en forma de Y que recibe fluido desde la entrada y da salida de fluido a la cámara de vórtice alternativamente a lo largo de dos trayectorias divergentes, ambas son tangentes a la cámara de vórtice para producir, alternativamente, vórtices en sentido de las manecillas del reloj y en contra del sentido de las manecillas del reloj, el interruptor tiene puertos de control; un circuito de control de retroalimentación que transmite fluido, alternativamente, desde vórtices en sentido de las manecillas del reloj y en contra del sentido de las manecillas del reloj a los puertos de control del interruptor fluido para alternar el flujo; y un revestimiento resistente a la erosión alrededor de la salida de la cámara de vórtice.
33. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque el revestimiento comprende una porción anular plana con una abertura central diseñada para ajustarse a la salida de vórtice.
34. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 33, caracterizado además porque el revestimiento comprende una porción tubular que se extiende desde la abertura central y diseñada para extender una distancia hacia la salida de vórtice.
35. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque el revestimiento está formado de un material seleccionado del grupo que consiste en carburo de tungsteno, carburo de silicio, cerámica, acero tratado térmicamente, plástico, elastómero y compuesto.
36. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque el revestimiento comprende un recubrimiento de superficie de un material seleccionado de un grupo que consiste en cromo duro, atomización de carburos y chapado láser de carburos.
37. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque el revestimiento comprende una superficie que ha sido boronizada, nitrurada o carburizada.
38. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 34, caracterizado además porque el revestimiento es reemplazable.
39. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque el revestimiento está formado de un material seleccionado del grupo que consiste en carburo de tungsteno, carburo de silicio, cerámica, acero tratado térmicamente, plástico, elastómero y compuesto.
40. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque el revestimiento comprende un recubrimiento de superficie de un material seleccionado de un grupo que consiste en cromo duro, atomización de carburos y chapado láser con carburos.
41. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque el revestimiento comprende una superficie que ha sido boronizada, nitrurada o carburizada.
42. - El dispositivo de conformidad con la reivindicación 32, caracterizado además porque el revestimiento es reemplazable.
43. - Una herramienta de contrapresión que comprende el dispositivo de la reivindicación 32.
44. - Un ensamble de fondo de pozo que comprende la herramienta del de la reivindicación 43.
45. - Una sarta de perforación que comprende el ensamble de fondo de pozo de la reivindicación 44.
46. - Una plataforma de perforación que comprende la sarta de perforación de la reivindicación 45.
47. Un dispositivo de resistencia de flujo variable que comprende: una pluralidad de trayectorias de flujo, cada trayectoria de flujo comprende: una entrada; una salida; una cámara de vértice continua con la salida; un interruptor fluido biestable en forma de Y que recibe fluido desde la entrada y da salida de fluido a la cámara de vórtice alternativamente a lo largo de dos trayectorias divergentes, ambas son tangentes a la cámara de vórtice para producir, alternativamente, vórtices en sentido de las manecillas del reloj y en contra del sentido de las manecillas del reloj, el interruptor tiene puertos de control; y un circuito de control de retroalimentación que transmite fluido, alternativamente, desde vórtices en sentido de las manecillas del reloj y en contra del sentido de las manecillas del reloj a los puertos de control del interruptor fluido para alternar el flujo; en donde las entradas de las trayectorias de flujo en la pluralidad de las trayectorias de flujo están interconectadas de manera fluida y las salidas de las trayectorias de flujo en la pluralidad de trayectorias de flujo están interconectadas de manera fluida para proporcionar flujo paralelo a través de las trayectorias de flujo.
48. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque por lo menos dos de la pluralidad de trayectorias de flujo están dispuestas de extremo a extremo.
49. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 48, caracterizado además porque la pluralidad de trayectorias de flujo comprende una primera trayectoria de flujo y una segunda trayectoria de flujo y en donde la primera y la segunda trayectorias de flujo están interconectadas de manera fluida de manera que el flujo de fluido a través de la primera y de la segunda trayectorias de flujo está sincronizado.
50. Una herramienta de contrapresión de fondo de pozo que comprende el dispositivo de la reivindicación 49, en donde la herramienta comprende un alojamiento de herramienta y el dispositivo comprende un inserto capturado dentro del alojamiento de herramienta.
51. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 49, caracterizado además porque el dispositivo comprende un primer y segundo canales intermedios de trayectoria que conectan la cámara de vórtice de la primera trayectoria de flujo de fluido con el circuito de control de retroalimentación de la segunda trayectoria de flujo.
52. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque la pluralidad de trayectorias de flujo comprende una primera trayectoria de flujo y una segunda trayectoria de flujo y en donde la primera y la segunda trayectorias de flujo están interconectadas de manera fluida de manera que el flujo de fluido a través de la primera y de la segunda trayectorias de flujo está sincronizado.
53. Una herramienta de contrapresión de fondo de pozo que comprende el dispositivo de la reivindicación 52, en donde la herramienta comprende un alojamiento de herramienta y el dispositivo comprende un inserto capturado dentro del alojamiento de herramienta.
54. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque las trayectorias de flujo en la pluralidad de trayectorias de flujo en el dispositivo están dispuestas de manera circunferencial.
55. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 54, caracterizado además porque la pluralidad de trayectorias de flujo comprende cuatro trayectorias de flujo.
56. Una herramienta de contrapresión de fondo de pozo que comprende el dispositivo de la reivindicación 54, en donde la herramienta comprende un alojamiento de herramienta y el dispositivo comprende un inserto capturado dentro del alojamiento de herramienta.
57. La herramienta de contrapresión de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 56, caracterizada además porque el inserto comprende una estructura tubular alargada con una sección superior de transmisión de flujo y una sección inferior de trayectoria de flujo.
58. La herramienta de contrapresión de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 57, caracterizada además porque también comprende un conector recuperable que desvía fluido a través de la pluralidad de trayectorias de flujo en el inserto.
59. La herramienta de contra presión de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 58, caracterizada además porque el conector comprende un miembro superior conector, un miembro inferior conector y una varilla de conexión entre ellos, en donde la sección superior de transmisión de flujo comprende una extremo superior abierto con estrías externas y está diseñado para recibir a manera hermética el miembro conector superior, y en donde la sección superior de transmisión de flujo comprende también una pared lateral que se extiende desde el extremo superior, la pared lateral tiene pasos de flujo a través de ella, en donde las trayectorias de flujo circunferencialmente dispuestas en la sección de trayectoria de flujo definen un centro abierto continuo con las entradas y las salidas del flujo, en donde el centro abierto de la sección de trayectoria de flujo está diseñada para recibir de manera hermética el miembro inferior conector entre las entradas y las salidas de las trayectorias de flujo, por lo que el conector es recibido en el inserto, el flujo de fluido ingresa los flujos de herramienta entre las estrías externas, a través de los pasos de flujo en la pared lateral, luego hacia las entradas de cada uno de los pasos de flujo y después fuera de las salidas del paso de flujo.
60. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 54, caracterizado además porque la pluralidad de trayectorias de fluyo están interconectadas de manera fluida de manera que el flujo de fluido a través de las trayectorias de flujo es sincronizado.
61. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 54, caracterizado además porque la pluralidad de trayectorias de flujo comprende canales de trayectoria intermedia que conecta la cámara de vórtice de cada trayectoria de flujo con el circuito de control de retroalimentación de cada trayectoria de flujo adyacente de manera que la trayectoria de flujo a través de la pluralidad de trayectorias de flujo es sincronizado.
62. Una herramienta de contrapresión de fondo del pozo que comprende el dispositivo de la reivindicación 47.
63. La herramienta de contrapresión de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 62, caracterizada además porque la herramienta comprende un alojamiento de herramienta y el dispositivo comprende un inserto capturado dentro del alojamiento dé herramienta.
64. La herramienta de contrapresión de fondo del pozo de conformidad con la reivindicación 63, caracterizada además porque el inserto se puede recuperar la herramienta mientras que la herramienta está de fondo del pozo.
65. Un ensamble de fondo de pozo que comprende la herramienta de la reivindicación 62.
66. Una sarta de perforación que comprende el ensamble de fondo de pozo de la reivindicación 65.
67. Una plataforma de perforación que comprende la sarta de perforación de la reivindicación 66.
68. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 47, caracterizado además porque el interruptor de fluido comprende: una cámara de chorro que tiene un primer y un segundo puerto de control; una boquilla para dirigir fluido desde la entrada hacia la cámara de chorro; y en donde dos trayectorias divergentes del interruptor comprenden un primer y un segundo canal divergentes desde la cámara de choro a la cámara de vórtice; en donde la cámara de vórtice incluye una primera y segunda aberturas de entrada y una primera y segunda salidas de retroalimentación, en donde la primera y segunda aberturas de entrada de la cámara de vórtice están colocadas para dirigir el fluido en trayectorias opuestas y tangentes hacia la cámara de vórtice, de manera que el fluido que entra en la primera abertura de entrada produce un vórtice en sentido de las manecillas del reloj y el fluido que entra a la segunda abertura de entrada produce un vórtice en contra del sentido de las manecillas del reloj, y en donde la primera y segunda salidas de retroalimentación de la cámara de vórtice están colocadas para dirigir el fluido en trayectorias opuestas y tangentes fuera de la cámara de vórtice, por medio de lo cual el fluido en un vórtice en sentido de las manecillas del reloj poseerá una tendencia a salir a través de la segunda salida de retroalimentación y el fluido en un vórtice en contra del sentido de las manecillas del reloj poseerá una tendencia a salir a través de la primera salida de retroalimentación; en donde la primera y segunda aberturas de entrada de la cámara de vórtice son continuas al primer y segundo canales de toma y en donde cada uno del primer y segundo canales de toma definen una trayectoria de flujo recto desde la cámara de chorro ala primera y segunda aberturas de entrada, respectivamente, de la cámara de vórtice; un primer canal de retroalimentación que se extiende desde la primera salida de retroalimentación de la cámara de vórtice al primer puerto de control en la cámara de chorro; y un segundo canal de retroalimentación que se.-extiende desde la segunda salida de retroalimentación de la cámara de vórtice al segundo puerto de control en la cámara de chorro; por lo que el fluido desde el vórtice en contra del sentido de las manecilla del reloj que pasa a través del primer canal de retroalimentación al primer puerto de control tendrá una tendencia de alternar el flujo de fluido desde el segundo canal de entrada al primer canal de toma, y el fluido desde el vórtice en sentido de las manecillas del reloj que pasa a través del segundo canal de retroalimentación hacia el segundo puerto de control poseerá una tendencia de alternar el fluido desde el primer canal de toma al segundo canal de toma.
69. Una herramienta de contrapresión de fondo del pozo que comprende el dispositivo de la reivindicación 68.
70. Una herramienta de contrapresión de fondo del pozo que comprende el dispositivo de la reivindicación 47, en donde el dispositivo es selectivamente operable.
71. Un dispositivo de resistencia de flujo variable que define por lo menos una trayectoria de flujo, la trayectoria de flujo comprende: una entrada y por lo menos una primera salida; una pluralidad de cámaras de vórtice adyacentes, fluidamente interconectadas, la pluralidad de cámaras de vórtice incluye una primera cámara de vórtice y una última cámara de vórtice, en donde una abertura de vórtice intermedio está formado entre dos cámaras de vórtice adyacentes, en donde una abertura de vórtice intermedio está formada entre dos cámaras de vórtice adyacentes, en donde cada abertura de vórtice intermedio está colocada para dirigir trayectorias opuestas, tangentes fuera de la cámara de vórtice corriente arribe y hacia la cámara de vórtice corriente abajo, por medio de lo que un fluido en un vórtice en sentido de las manecillas del reloj tendrá una tendencia a salir a través de la abertura de vórtice intermedio en una primera dirección y un fluido en un vórtice en contra del sentido de las manecillas del reloj tendrá una tendencia a salir a través de la abertura de vórtice intermedio en una segunda dirección opuesta, de forma que el fluido que sale una cámara de vórtice desde el vórtice en sentido de las manecillas del reloj tendrá una tendencia de formar un vórtice en contra del sentido de las manecillas del reloj en una cámara de vórtice adyacente de manera que el fluido que sale un vórtice en contra del sentido de las manecillas del reloj tendrá una tendencia de formar un vórtice en sentido de las manecillas del reloj en la cámara de vórtice adyacente; en donde la primera cámara de vórtice tiene por lo menos una primera abertura de entrada fluidamente conectada a la entrada de la trayectoria de flujo; un interruptor para cambiar la dirección del flujo de vórtice en la primera cámara de vórtice; y en donde por lo menos la cámara de vórtice tiene una salida de vórtice fluidamente conectada a la salida de la trayectoria de flujo.
72. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque el interruptor es un interruptor fluido.
73. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 72, caracterizado además porque el interruptor es un interruptor fluido biestable en forma de Y.
74. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 73, caracterizado además porque el interruptor es operado mediante un circuito de control de retroalimentación que comprende salida de fluido desde la última cámara de vórtice.
75. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 74, caracterizado además porque la última cámara de vórtice comprende por lo menos una salida de retroalimentación en la periferia de la cámara para dirigir fluido tangencialmente hacia el circuito de control de retroalimentación.
76. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 75, caracterizado además porque el circuito de control de retroalimentación incluye un primer y segundo canales de retroalimentación.
77. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 76, caracterizado además porque por lo menos una salida de retroalimentación comprende una primera y segunda salidas de retroalimentación.
78. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 77, caracterizado además porque la primera y segunda salidas de retroalimentación están colocadas en lados opuestos de la última cámara de vórtice.
79. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 76, caracterizado además porque el interruptor comprende una boquilla, una cámara de chorro que dirige fluido desde la boquilla a las piernas de la porción en Y del interruptor, y al primer y segundo puertos de control en el lado opuesto de la cámara de chorro para mover el fluido a la pierna opuesta de la Y.
80. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado además porque la pluralidad de la cámara de vórtices comprende un número par de cámaras de vórtice y en donde el primer y segundo canales de retroalimentación se conectan al primer y segundo puertos de control, respectivamente.
81. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 79, caracterizado además porque la pluralidad de cámaras de vórtice comprende un número impar de cámaras de vórtice y en donde el primer canal de retroalimentación se conecta con el segundo puerto de control y el segundo canal de retroalimentación se conecta con el primer puerto de control.
82. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque el interruptor es operado mediante un circuito de control de retroalimentación que comprende salida de fluido desde la última cámara de vórtice.
83. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque la pluralidad de cámaras de vórtice comprende un número par de cámaras de vórtice.
84. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 83, caracterizado además porque cada una de las cámaras de vórtice tiene una salida de vórtice que está fluidamente conectada a la salida de trayectoria de flujo.
85. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 83, caracterizado además porque solo la última cámara de vórtice tiene una salida de vórtice.
86. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque la pluralidad de cámaras de vórtice comprende un número impar de cámaras de vórtice.
87. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 86, caracterizado además porque cada una de las cámaras de vórtice tiene una salida de vórtice que está fluidamente conectada a la salida de trayectoria de flujo.
88. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 86, caracterizado además porque solo la última cámara de vórtice tiene una salida de vórtice.
89. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque cada una de la pluralidad de cámaras de vórtice tiene una salida de vórtice que está fluidamente conectada a la salida de trayectoria de flujo.
90. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque solo la última cámara de vórtice tiene una salida de vórtice.
91. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71 , caracterizado además porque solo la última cámara de vórtice comprende alabes que rodean parcialmente la salida de vórtice.
92. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 91, caracterizado además porque cada una de las cámaras de vórtice comprenden álabes que rodean parcialmente la salida de vórtice.
93. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71, caracterizado además porque la pluralidad de cámaras de vórtice están dispuestas en una línea recta.
94. Una herramienta de fondo del pozo que comprende el dispositivo de la reivindicación 71.
95. Un ensamble de fondo de pozo que comprende la herramienta de la reivindicación 94.
96. Una sarta de perforación que comprende el ensamble de fondo de pozo de la reivindicación 95.
97. Una plataforma de perforación que comprende la sarta de perforación de la reivindicación 96.
98. El dispositivo de conformidad con la reivindicación 71, caracterizado además porque también comprende un revestimiento resistente a la erosión en la cámara de vórtice que rodea la salida.
99. Un ensamble de fondo de pozo para extender el alcance de una sarta de perforación, el ensamble de fondo de pozo que comprende una herramienta de contrapresión que comprende un dispositivo de resistencia de flujo variable que incluye un interruptor de fluido y una cámara de vórtice.
100. El ensamble de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 99, caracterizado además porque el interruptor de fluido comprende un interruptor fluido biestable en forma de Y.
101. Una sarta de perforación que comprende el ensamble de fondo de pozo de la reivindicación 100.
102. Una plataforma de perforación que comprende la sarta de perforación de la reivindicación 101.
103. Una sarta de perforación que comprende el ensamble de fondo de pozo de la reivindicación 99.
104. Una plataforma de perforación que comprende la sarta de perforación de la reivindicación 103.
105. El ensamble de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 99, caracterizado además porque el interruptor fluido comprende puertos de control para alternar flujo y en donde el dispositivo de contrapresión comprende también un circuito de control de retroalimentación que transmite alternativamente fluido desde vórtices en sentido de las manecillas del reloj y contra sentido de las manecillas del reloj en la cámara de vórtice a los puertos de control para alternar el flujo.
106. El ensamble de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 99, caracterizado además porque también comprende una o más herramientas seleccionadas del grupo que consiste en barrenos, motores, desconexiones hidráulicas, eslabones giratorios, herramienta de golpe, válvulas de contrapresión y herramientas conectoras.
107. El ensamble de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 99, caracterizado porque también comprende un barreno de perforación y un motor de lodo.
108. El ensamble de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 99, caracterizado además porque el dispositivo de resistencia de flujo variable se puede recuperar desde la herramienta de contrapresión cuando el ensamble de fondo de pozo está activado en un pozo.
109. El ensamble de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 108, caracterizado además porque la herramienta de contrapresión comprende un alojamiento y un inserto contenido dentro del alojamiento.
1 10. El ensamble de fondo de pozo de conformidad con la reivindicación 109, caracterizado además porque el interruptor y la cámara de vórtice están formados en el inserto y el inserto es recuperable.
1 11. Un método para ejecutar una sarta de perforación con un ensamble de fondo de pozo en una perforación de un pozo de petróleo o gas, el método comprende: hacer avanzar la sarta de perforación hacia la perforación; operar de manera hidráulica una herramienta de contrapresión en el ensamble de fondo de pozo para reducir la relación por fricción entre la sarta de perforación y la perforación, en donde la herramienta de contrapresión comprende un dispositivo de resistencia variable controlada por el vórtice.
1 12. El método de conformidad con la reivindicación 1 1 1 , caracterizado además porque también comprende: después de hacer avanzar la sarta de perforación una distancia hacia la perforación, recuperar el dispositivo de resistencia variable desde el ensamble de fondo de pozo.
113. El método de conformidad con la reivindicación 112, caracterizado además porque también comprende: después de recuperar el dispositivo de resistencia variable, hacer fluir fluido de pozo a través del ensamble de fondo de pozo.
114. El método de conformidad con la reivindicación 111 , caracterizado además porque la herramienta de contrapresión comprende un conector recuperable desactiva el dispositivo de resistencia variable y en donde el método comprende también: después de operar la herramienta de contrapresión, recuperar el conector desde la herramienta de contrapresión para desactivar el dispositivo de resistencia variable.
115. El método de conformidad con la reivindicación 114, caracterizado además porque también comprende: después de recuperar el conector desde la herramienta de contrapresión, hacer fluir fluido de pozo a través del ensamble de fondo de pozo.
116. El método de conformidad con la reivindicación 115, caracterizado además porque también comprende: después de hacer fluir fluido de pozo a través del ensamble de fondo de pozo, reemplazar el conector en la herramienta de contrapresión para reactivar el dispositivo de resistencia variable y repetir el paso de operar la herramienta de contrapresión.
117. El método de conformidad con la reivindicación 114, caracterizado además porque también comprende: después de recuperar el conector desde la herramienta de contrapresión, pasar otra herramienta de fondo de pozo hacia abajo de la sarta de perforación a través de la herramienta de contrapresión.
118. El método de conformidad con la reivindicación 111 , caracterizado además porque también comprende: hacer pasar otra herramienta de fondo de pozo hacia abajo de la sarta de perforación y a través de la herramienta de contrapresión, hacer fluir fluido de pozo a través del ensamble de fondo del pozo.
119. El método de conformidad con la reivindicación 111 , caracterizado además porque el paso de operación comprende bombear un fluido de pozo de múltiples fases a través de la sarta de perforación y en donde el fluido de pozo comprende gas de nitrógeno en exceso de por lo menos alrededor de 2.83 metros cúbicos estándares de gas (100 SFC (pies cúbicos estándares de gas)) por barril.
120. El método de conformidad con la reivindicación 111, caracterizado además porque el paso de operación comprende bombear un fluido de pozo de múltiples fases a través de la sarta de perforación y en donde el fluido de pozo comprende gas de nitrógeno en exceso de por lo menos alrededor de 8.49 metros cúbicos estándares de gas (300 SFC) por barril.
121. El método de conformidad con la reivindicación 111 , caracterizado además porque el paso de operación comprende bombear un fluido de pozo de múltiples fases a través de la sarta de perforación y en donde el fluido de pozo comprende gas de nitrógeno en exceso de por lo menos alrededor de 14.15 metros cúbicos estándares de gas (500 SFC) por barril.
122. El método de conformidad con la reivindicación 111, caracterizado además porque el paso de operación comprende bombear un fluido de pozo de múltiples fases a través de la sarta de perforación y en donde el fluido de pozo comprende gas de nitrógeno en exceso de por lo menos alrededor de 28.31 metros cúbicos estándares de gas (1000 SFC) por barril.
123. El método de conformidad con la reivindicación 111 , caracterizado además porque el ensamble de fondo de pozo comprende un barreno.
124. El método de conformidad con la reivindicación 123, caracterizado además porque el ensamble de fondo de pozo comprende un motor.
125. El método de conformidad con la reivindicación 111, caracterizado además porque la herramienta de contrapresión es operada de manera continua mientras se hace avanzar la sarta de perforación.
126. El método de conformidad con la reivindicación 111 , caracterizado además porque la herramienta de contrapresión es operada de manera intermitente mientras se hace avanzar la sarta de perforación.
MX2013013453A 2011-05-18 2012-05-13 Dispositivo de resistencia de flujo variable controlado por vortice y herramientas y metodos relacionados. MX339251B (es)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/110,696 US9212522B2 (en) 2011-05-18 2011-05-18 Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
US13/427,141 US8453745B2 (en) 2011-05-18 2012-03-22 Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
PCT/US2012/037681 WO2012158575A2 (en) 2011-05-18 2012-05-13 Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods

Publications (2)

Publication Number Publication Date
MX2013013453A true MX2013013453A (es) 2014-02-27
MX339251B MX339251B (es) 2016-05-17

Family

ID=46147084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MX2013013453A MX339251B (es) 2011-05-18 2012-05-13 Dispositivo de resistencia de flujo variable controlado por vortice y herramientas y metodos relacionados.

Country Status (6)

Country Link
US (11) US8453745B2 (es)
CN (1) CN103547767B (es)
AU (1) AU2012256028B2 (es)
CA (1) CA2833767C (es)
MX (1) MX339251B (es)
WO (1) WO2012158575A2 (es)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10502014B2 (en) 2017-05-03 2019-12-10 Coil Solutions, Inc. Extended reach tool

Families Citing this family (63)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8066059B2 (en) 2005-03-12 2011-11-29 Thru Tubing Solutions, Inc. Methods and devices for one trip plugging and perforating of oil and gas wells
US8893804B2 (en) 2009-08-18 2014-11-25 Halliburton Energy Services, Inc. Alternating flow resistance increases and decreases for propagating pressure pulses in a subterranean well
US8276669B2 (en) * 2010-06-02 2012-10-02 Halliburton Energy Services, Inc. Variable flow resistance system with circulation inducing structure therein to variably resist flow in a subterranean well
US8851180B2 (en) 2010-09-14 2014-10-07 Halliburton Energy Services, Inc. Self-releasing plug for use in a subterranean well
US9506320B2 (en) 2011-11-07 2016-11-29 Halliburton Energy Services, Inc. Variable flow resistance for use with a subterranean well
US8739880B2 (en) 2011-11-07 2014-06-03 Halliburton Energy Services, P.C. Fluid discrimination for use with a subterranean well
US9228422B2 (en) 2012-01-30 2016-01-05 Thru Tubing Solutions, Inc. Limited depth abrasive jet cutter
US9273516B2 (en) 2012-02-29 2016-03-01 Kevin Dewayne Jones Fluid conveyed thruster
MX349087B (es) 2012-04-25 2017-07-10 Thru Tubing Solutions Inc Métodos y dispositivos para entubamiento y cementación de un pozo de sondeo.
US8944160B2 (en) 2012-07-03 2015-02-03 Halliburton Energy Services, Inc. Pulsating rotational flow for use in well operations
US9194181B2 (en) 2012-08-30 2015-11-24 Thru Tubing Solutions, Inc. Motor and rotor catch assembly
AU2012397205B2 (en) * 2012-12-20 2016-11-17 Halliburton Energy Services, Inc. Flow control devices and methods of use
US9371720B2 (en) 2013-01-25 2016-06-21 Halliburton Energy Services, Inc. Autonomous inflow control device having a surface coating
US9316095B2 (en) 2013-01-25 2016-04-19 Halliburton Energy Services, Inc. Autonomous inflow control device having a surface coating
CN105658901B (zh) * 2013-12-17 2019-06-04 哈利伯顿能源服务公司 用于涡轮机的双速型控制机构
WO2015102575A1 (en) * 2013-12-30 2015-07-09 Michael Linley Fripp Fluidic adjustable choke
US9506318B1 (en) 2014-06-23 2016-11-29 Solid Completion Technology, LLC Cementing well bores
US10132150B2 (en) 2014-06-23 2018-11-20 Halliburton Energy Services, Inc. In-well saline fluid control
US9638000B2 (en) 2014-07-10 2017-05-02 Inflow Systems Inc. Method and apparatus for controlling the flow of fluids into wellbore tubulars
KR102235612B1 (ko) 2015-01-29 2021-04-02 삼성전자주식회사 일-함수 금속을 갖는 반도체 소자 및 그 형성 방법
CN104790894A (zh) * 2015-03-30 2015-07-22 西南石油大学 一种小井眼钻井减摩降阻提速工具
US9316065B1 (en) 2015-08-11 2016-04-19 Thru Tubing Solutions, Inc. Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
AU2015417668A1 (en) 2015-12-16 2018-05-17 Landmark Graphics Corporation Optimized coiled tubing string design and analysis for extended reach drilling
CN105840128B (zh) * 2016-04-14 2019-04-19 邓福成 涡流振动装置
US10429138B2 (en) 2016-08-22 2019-10-01 The Boeing Company Methods and apparatus to generate oscillating fluid flows in heat exchangers
CN106320984B (zh) * 2016-09-26 2019-03-08 西南石油大学 利用涡激振动实现轴向冲击的钻井工具
CN106368609A (zh) * 2016-11-09 2017-02-01 西南石油大学 射流振荡工具
CN106481273A (zh) * 2016-11-09 2017-03-08 西南石油大学 射流振荡实现轴向冲击的钻井工具
US10677024B2 (en) 2017-03-01 2020-06-09 Thru Tubing Solutions, Inc. Abrasive perforator with fluid bypass
CN106930688A (zh) * 2017-03-09 2017-07-07 长江大学 一种涡流式水力脉冲轴向冲击工具
WO2018204644A1 (en) 2017-05-03 2018-11-08 Coil Solutions, Inc. Bit jet enhancement tool
CN107255022B (zh) * 2017-07-10 2023-03-24 南充西南石油大学设计研究院有限责任公司 双通道混合喷头、双层连续管堵漏装置及钻井堵漏工艺
CN109252824B (zh) * 2017-07-12 2022-02-08 中国石油化工股份有限公司 一种油水井井下砂埋管柱的打捞装置及方法
US10450819B2 (en) * 2017-11-21 2019-10-22 CNPC USA Corp. Tool assembly with a fluidic agitator
CN108060892A (zh) * 2017-11-22 2018-05-22 中国石油集团长城钻探工程有限公司 钻井用脉冲压力发生装置
CN107939293B (zh) * 2017-12-19 2024-04-05 中南大学 井下压力脉冲发生器
CN107882509B (zh) * 2017-12-19 2024-07-12 中南大学 井底压力脉冲减阻工具
CN107956423B (zh) * 2017-12-19 2024-04-05 中南大学 涡流式振荡射流压力脉冲减阻工具
US11039898B2 (en) 2018-02-08 2021-06-22 William T. MCCLELLAN MRI safe tissue expander port
CN110552648B (zh) * 2018-05-31 2022-05-03 中国石油化工股份有限公司 一种投入式钻杆通径规及其使用方法
US10781654B1 (en) 2018-08-07 2020-09-22 Thru Tubing Solutions, Inc. Methods and devices for casing and cementing wellbores
CN109162645B (zh) * 2018-08-24 2023-09-19 德阳正光石油机械制造有限公司 脉冲加压发生器
CN109209231A (zh) * 2018-11-15 2019-01-15 中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆钻井总公司 一种液力脉动下套管装置及方法
GB201905126D0 (en) * 2019-04-11 2019-05-29 Perlemax Ltd Fluidic oscilators
CN110043191A (zh) * 2019-04-23 2019-07-23 西南石油大学 可产生轴向压力脉冲的射流振荡工具
CN112302556A (zh) * 2019-07-26 2021-02-02 中石化石油工程技术服务有限公司 一种自激式水力振动工具
US10753154B1 (en) 2019-10-17 2020-08-25 Tempress Technologies, Inc. Extended reach fluidic oscillator
CA3150727C (en) * 2019-10-17 2023-09-05 Tempress Technologies, Inc. Extended reach fluidic oscillator
MX2022010888A (es) 2020-03-05 2022-11-30 Thru Tubing Solutions Inc Generacion de impulsos de fluido en pozos subterraneos.
CA3170702A1 (en) 2020-03-30 2021-10-07 Thru Tubing Solutions, Inc. Fluid pulse generation in subterranean wells
CN111852371A (zh) * 2020-08-11 2020-10-30 西安宝之沣实业有限公司 一种带有变流器的水力振动器
CN112302557B (zh) * 2020-10-21 2021-06-08 北京佰文恒新能源服务有限公司 一种用于针对多种厚壁管材的水力割具
US11952877B2 (en) * 2021-07-07 2024-04-09 Hawk Energy Solutions, Llc Ejector manifold and subsurface process to harvest low-pressure natural gas
CN113404423B (zh) * 2021-08-20 2021-11-09 四川深远石油钻井工具股份有限公司 一种防卡结构及具有该防卡结构的防卡钻具
CN113756722B (zh) * 2021-09-29 2022-07-26 中南大学 振荡射流式压力脉冲发生装置
CN113863861B (zh) * 2021-10-22 2024-08-23 中南大学 一种单反馈通道涡流腔式压力脉冲发生装置
CN114392848A (zh) * 2022-01-28 2022-04-26 厦门英仕卫浴有限公司 一种小型水花结构以及出水装置
US11959887B2 (en) * 2022-06-03 2024-04-16 Halliburton Energy Services, Inc. Asymmetric fluidic oscillator for generating a wellbore signal
CN114991694A (zh) * 2022-06-29 2022-09-02 中海石油(中国)有限公司 一种井下双级水力振荡下套管辅助装置和方法
EP4547408A2 (en) * 2022-07-01 2025-05-07 Catalyst LLC Apparatus for delivering liquid to a surface
GB2639483A (en) * 2022-10-17 2025-09-24 Hydril Usa Distrib Llc Leak containment system
CN115596380B (zh) * 2022-12-16 2023-04-07 新疆石油管理局有限公司 连续油管用井下径向脉冲射流装置及方法
US12454870B1 (en) * 2024-08-05 2025-10-28 Thru Tubing Solutions, Inc. Advancement of a bottom hole assembly into a wellbore and workstring connection

Family Cites Families (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3016066A (en) 1960-01-22 1962-01-09 Raymond W Warren Fluid oscillator
US3552413A (en) 1962-09-10 1971-01-05 Us Army Feedback divider for fluid amplifier
US3238960A (en) * 1963-10-10 1966-03-08 Foxboro Co Fluid frequency system
US3247861A (en) * 1963-11-20 1966-04-26 Sperry Rand Corp Fluid device
US3534756A (en) 1968-04-16 1970-10-20 Us Army Fluid binary counter stage
US3605778A (en) 1969-03-04 1971-09-20 Bowles Fluidics Corp Variable delay line oscillator
US3584635A (en) 1969-04-07 1971-06-15 Us Army Settable fluidic counter
US3719195A (en) 1970-07-30 1973-03-06 Hitachi Ltd Fluidic pulse counter
US3926373A (en) 1974-07-26 1975-12-16 Us Air Force Thrust augmentation system with oscillating jet nozzles
US4052002A (en) 1974-09-30 1977-10-04 Bowles Fluidics Corporation Controlled fluid dispersal techniques
US4005854A (en) 1975-08-01 1977-02-01 Eastman Kodak Company Figure eight fluid flow pattern mixing apparatus
US4286627A (en) 1976-12-21 1981-09-01 Graf Ronald E Vortex chamber controlling combined entrance exit
US4134100A (en) 1977-11-30 1979-01-09 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fluidic mud pulse data transmission apparatus
US4231519A (en) 1979-03-09 1980-11-04 Peter Bauer Fluidic oscillator with resonant inertance and dynamic compliance circuit
US4291395A (en) 1979-08-07 1981-09-22 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fluid oscillator
US4323991A (en) 1979-09-12 1982-04-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fluidic mud pulser
US4276943A (en) 1979-09-25 1981-07-07 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fluidic pulser
US4418721A (en) 1981-06-12 1983-12-06 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Fluidic valve and pulsing device
US4774975A (en) 1984-09-17 1988-10-04 Westinghouse Electric Corp. Method and apparatus for providing oscillating contaminant-removal stream
US4550614A (en) 1985-01-14 1985-11-05 Fischer & Porter Company Oscillatory flowmeter
DE3615747A1 (de) * 1986-05-09 1987-11-12 Bielefeldt Ernst August Verfahren zum trennen und/oder abscheiden von festen und/oder fluessigen partikeln mit einem wirbelkammerabscheider mit tauchrohr und wirbelkammerabscheider zur durchfuehrung des verfahrens
GB8719782D0 (en) 1987-08-21 1987-09-30 Shell Int Research Pressure variations in drilling fluids
US4905909A (en) 1987-09-02 1990-03-06 Spectra Technologies, Inc. Fluidic oscillating nozzle
US4817863A (en) 1987-09-10 1989-04-04 Honeywell Limited-Honeywell Limitee Vortex valve flow controller in VAV systems
GB8728468D0 (en) 1987-12-04 1988-01-13 Sonceboz Sa Fluidic flowmeter
US5229081A (en) 1988-02-12 1993-07-20 Regal Joint Co., Ltd. Apparatus for semiconductor process including photo-excitation process
EP0331343B1 (en) 1988-03-04 1994-05-18 United Kingdom Atomic Energy Authority Spray generators
GB8902173D0 (en) 1989-02-01 1989-03-22 Sev Trent Water Authority Fluid flow meters
US5190099A (en) 1991-05-01 1993-03-02 The United States Of The America As Represented By The Secretary Of The Army Pulsatile impinging cooling system for electronic IC modules and systems using fluidic oscillators
GB9224300D0 (en) 1992-11-19 1993-01-06 British Petroleum Co Plc Method for freeing or preventing stuck pipe
US5455804A (en) 1994-06-07 1995-10-03 Defense Research Technologies, Inc. Vortex chamber mud pulser
GB2293839A (en) * 1994-10-07 1996-04-10 Peter Douglas Paterson Tool for generating down hole axial force
CN1179199A (zh) * 1995-02-06 1998-04-15 施蓝姆伯格工业公司 流体流调节方法及流体流调节器
US5827976A (en) 1995-06-12 1998-10-27 Bowles Fluidics Corporation Fluidic flow meter with fiber optic sensor
US5906317A (en) 1997-11-25 1999-05-25 Bowles Fluidics Corporation Method and apparatus for improving improved fluidic oscillator and method for windshield washers
US6581856B1 (en) 1998-11-06 2003-06-24 Bowles Fluidics Corporation Fluid mixer
US6240945B1 (en) 1999-06-17 2001-06-05 Bowles Fluidics Corporation Method and apparatus for yawing the sprays issued from fluidic oscillators
US6553844B2 (en) 1999-10-29 2003-04-29 Metasensors, Inc. Property-independent volumetric flowmeter and sonic velocimeter
US6367546B1 (en) * 1999-11-30 2002-04-09 Carpenter Advanced Ceramics, Inc. Ceramic components for high pressure oil wells
US6439866B1 (en) 2000-04-03 2002-08-27 Cudd Pressure Control, Inc. Downhole rotary motor with sealed thrust bearing assembly
GB0009848D0 (en) * 2000-04-25 2000-06-07 Tulloch David W Apparatus and method of use in drilling of well bores
US6607607B2 (en) * 2000-04-28 2003-08-19 Bj Services Company Coiled tubing wellbore cleanout
US6564868B1 (en) 2000-10-16 2003-05-20 Cudd Pressure Control, Inc. Cutting tool and method for cutting tubular member
US7651036B2 (en) 2003-10-28 2010-01-26 Bowles Fluidics Corporation Three jet island fluidic oscillator
US6860157B1 (en) 2004-01-30 2005-03-01 National Tsing Hua University Fluidic oscillator
US7404416B2 (en) 2004-03-25 2008-07-29 Halliburton Energy Services, Inc. Apparatus and method for creating pulsating fluid flow, and method of manufacture for the apparatus
NO321278B1 (no) 2004-05-03 2006-04-18 Sinvent As Anordning for maling av fluidstromningsrate i ror ved bruk av fluidistor
US7267290B2 (en) 2004-11-01 2007-09-11 Bowles Fluidics Corporation Cold-performance fluidic oscillator
US6976507B1 (en) 2005-02-08 2005-12-20 Halliburton Energy Services, Inc. Apparatus for creating pulsating fluid flow
US8066059B2 (en) 2005-03-12 2011-11-29 Thru Tubing Solutions, Inc. Methods and devices for one trip plugging and perforating of oil and gas wells
US7827870B2 (en) 2005-04-26 2010-11-09 Severn Trent Metering Services Limited Meter
US7204156B2 (en) 2005-07-29 2007-04-17 Motorola, Inc. Fuel cell system having fluidic oscillation flow meter
US7128082B1 (en) 2005-08-10 2006-10-31 General Electric Company Method and system for flow control with fluidic oscillators
US7478764B2 (en) 2005-09-20 2009-01-20 Bowles Fluidics Corporation Fluidic oscillator for thick/three-dimensional spray applications
US7360446B2 (en) 2006-05-31 2008-04-22 Motorola, Inc. Ceramic oscillation flow meter having cofired piezoresistive sensors
US7775456B2 (en) 2006-06-16 2010-08-17 Bowles Fluidics Corporation Fluidic device yielding three-dimensional spray patterns
CN101105115B (zh) * 2006-07-12 2010-05-12 中国石油大学(北京) 水力脉冲空化射流钻井装置及钻头
US7481119B2 (en) 2006-11-22 2009-01-27 National Tsing Hua University Micro-fluidic oscillator having a sudden expansion region at the nozzle outlet
US7909094B2 (en) 2007-07-06 2011-03-22 Halliburton Energy Services, Inc. Oscillating fluid flow in a wellbore
US20090159282A1 (en) 2007-12-20 2009-06-25 Earl Webb Methods for Introducing Pulsing to Cementing Operations
US20090178801A1 (en) 2008-01-14 2009-07-16 Halliburton Energy Services, Inc. Methods for injecting a consolidation fluid into a wellbore at a subterranian location
GB0804002D0 (en) 2008-03-04 2008-04-09 Rolls Royce Plc A flow control arrangement
US7806184B2 (en) 2008-05-09 2010-10-05 Wavefront Energy And Environmental Services Inc. Fluid operated well tool
US20100276204A1 (en) 2009-05-01 2010-11-04 Thru Tubing Solutions, Inc. Vibrating tool
US8235128B2 (en) 2009-08-18 2012-08-07 Halliburton Energy Services, Inc. Flow path control based on fluid characteristics to thereby variably resist flow in a subterranean well
US8893804B2 (en) 2009-08-18 2014-11-25 Halliburton Energy Services, Inc. Alternating flow resistance increases and decreases for propagating pressure pulses in a subterranean well
US20110315403A1 (en) 2009-08-21 2011-12-29 Thru Tubing Solutions, Inc. Bottom hole assembly comprising flow through setting tool and frac plug
US8448700B2 (en) 2010-08-03 2013-05-28 Thru Tubing Solutions, Inc. Abrasive perforator with fluid bypass
US8851180B2 (en) * 2010-09-14 2014-10-07 Halliburton Energy Services, Inc. Self-releasing plug for use in a subterranean well
US20110259602A1 (en) 2010-12-15 2011-10-27 Thru Tubing Solutions, Inc. Christmas tree installation using coiled tubing injector
US8418725B2 (en) 2010-12-31 2013-04-16 Halliburton Energy Services, Inc. Fluidic oscillators for use with a subterranean well
US9212522B2 (en) 2011-05-18 2015-12-15 Thru Tubing Solutions, Inc. Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
US8863835B2 (en) * 2011-08-23 2014-10-21 Halliburton Energy Services, Inc. Variable frequency fluid oscillators for use with a subterranean well
BR112013025789B1 (pt) * 2011-11-11 2020-11-03 Halliburton Energy Services, Inc aparelho e método para controlar autonomamente fluxo de fluido em um poço subterrâneo
CA2764816A1 (en) * 2012-01-19 2013-07-19 Cougar Drilling Solutions Inc. Method and apparatus for creating a pressure pulse in drilling fluid to vibrate a drill string
US9494006B2 (en) * 2012-08-14 2016-11-15 Smith International, Inc. Pressure pulse well tool
US9194208B2 (en) 2013-01-11 2015-11-24 Thru Tubing Solutions, Inc. Downhole vibratory apparatus
US9273529B2 (en) * 2013-09-13 2016-03-01 National Oilwell Varco, L.P. Downhole pulse generating device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10502014B2 (en) 2017-05-03 2019-12-10 Coil Solutions, Inc. Extended reach tool

Also Published As

Publication number Publication date
AU2012256028B2 (en) 2016-10-06
WO2012158575A3 (en) 2013-10-10
US12454874B1 (en) 2025-10-28
US8453745B2 (en) 2013-06-04
US8381817B2 (en) 2013-02-26
US8517106B2 (en) 2013-08-27
US20120291539A1 (en) 2012-11-22
US20120292033A1 (en) 2012-11-22
US8517108B2 (en) 2013-08-27
CN103547767B (zh) 2017-02-15
MX339251B (es) 2016-05-17
US20120292018A1 (en) 2012-11-22
WO2012158575A2 (en) 2012-11-22
US8517105B2 (en) 2013-08-27
US8439117B2 (en) 2013-05-14
US20120292020A1 (en) 2012-11-22
US10513900B1 (en) 2019-12-24
US20120292017A1 (en) 2012-11-22
CA2833767C (en) 2016-02-16
US20120292019A1 (en) 2012-11-22
US20120292113A1 (en) 2012-11-22
US20120292116A1 (en) 2012-11-22
CN103547767A (zh) 2014-01-29
CA2833767A1 (en) 2012-11-22
AU2012256028A1 (en) 2013-11-07
US20120292016A1 (en) 2012-11-22
US8517107B2 (en) 2013-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US12454874B1 (en) Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
US10865605B1 (en) Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
US9212522B2 (en) Vortex controlled variable flow resistance device and related tools and methods
US10301905B1 (en) Methods and devices for casing and cementing well bores
US8939217B2 (en) Hydraulic pulse valve with improved pulse control
US9194208B2 (en) Downhole vibratory apparatus
CA2871354C (en) Method and apparatus for controlling the flow of fluids into wellbore tubulars
AU2013252728B2 (en) Methods and devices for casing and cementing a wellbore
US20180320468A1 (en) Extended reach tool

Legal Events

Date Code Title Description
FG Grant or registration