ES2868125T3 - Sensor de tapón - Google Patents

Abstract

Un aparato (8) para monitorear parámetros físicos en un pozo de petróleo y/o de gas, pudiéndose conectar el aparato (8) a una boca de pozo (1) del pozo de petróleo y/o de gas, comprendiendo el aparato (8) un conjunto de brida (11) configurado con un orificio pasante (141) y una terminación de extremo (34), en el que a través del orificio (141) se dispone un sensor (10) y electrónica asociada (15), y en donde una primera circuitería electrónica incluye una primera placa de circuito impreso electrónico (21), caracterizado por que el sensor (10), incluyendo la primera circuitería electrónica, está conectado a una segunda circuitería electrónica que incluye una segunda placa de circuito impreso (23) dispuesta en el orificio pasante (141) a través de dispositivos de transmisión que se hacen pasar a través del elemento estanco a la presión (24) dispuesto en el orificio pasante (141), de tal modo que separa dos porciones longitudinales del orificio pasante (141), incluyendo los dispositivos de transmisión cables (22) conectados entre la primera placa de circuito impreso electrónico (21) y la segunda placa de circuito impreso (23), y en donde el elemento estanco a la presión está enganchado a un manguito (25), manguito (25) que está a lo largo de una parte de su longitud, configurado con una porción roscada que se engancha a una porción roscada correspondiente internamente en el orificio pasante (141) y conecta el manguito (25) con el elemento estanco a la presión (24) al aparato (8).

Description

DESCRIPCIÓN

Sensor de tapón

Campo técnico

La presente invención se refiere a un aparato para monitorear un pozo de petróleo y/o de gas. Más específicamente, la presente invención se refiere a un aparato para monitorear parámetros físicos en un pozo de petróleo y/o de gas, siendo el aparato conectable a una boca de pozo del pozo de petróleo y/o de gas, comprendiendo el aparato un conjunto de brida configurado con un orificio pasante y una terminación de extremo, en el que a través del orificio se dispone un sensor y la electrónica asociada, y en donde el sensor está conectado a la electrónica asociada.

Antecedentes

Durante la terminación de un pozo de un pozo de petróleo y/o de gas completamente perforado, se cementará un número de carcasas de diferentes longitudes y diámetros a la formación del suelo. Entre las carcasas, que están dispuestas coaxialmente entre sí, se formará un llamado anillo. Para evitar una fuga en el pozo de petróleo y/o de gas, una pluralidad de elementos de empaque se dispondrá de manera adecuada entre las carcasas. Las carcasas estarán adecuadamente suspendidas de una estructura de boca de pozo, donde la estructura de la boca de pozo está dispuesta en la parte superior del pozo de petróleo y/o de gas. Durante la operación del pozo de petróleo y/o de gas, la estructura de la boca de pozo conducirá la corriente de pozo a través de ella para el posterior procesamiento de la corriente de pozo. La estructura de la boca de pozo también será un mecanismo de seguridad contra la corriente de pozo que fluye sin control hacia la superficie.

Una estructura de boca de pozo de este tipo está sujeta a grandes cargas y tensiones del entorno circundante. Aunque estas estructuras e instalaciones están diseñadas para que no requieran mantenimiento durante un número de años, deben ser inspeccionados constantemente por razones financieras y de seguridad.

Es deseable y necesario llevar a cabo una inspección de tales instalaciones en alta mar, por ejemplo, diversos equipos, oleoductos, cabezas de pozo, etc., no solo durante la producción, sino también durante la perforación, instalación y mantenimiento y trabajo de reparación, esta inspección se realiza en forma de operaciones automatizadas. Esto significa que se hacen demandas bastante diferentes sobre el equipo y el monitoreo, los sistemas de inspección y la comunicación que se utilizan en alta mar de lo normal para instalaciones en tierra.

Además de lo expuesto anteriormente, será de suma importancia saber cómo se está comportando un pozo de petróleo y/o de gas, o qué está sucediendo en el pozo de petróleo y/o de gas, y este será el caso durante toda la vida útil del pozo, es decir, desde que comienza la perforación real del pozo hasta que finalmente el pozo se cierra. Esto se hace monitoreando un número de parámetros diferentes en el pozo, pudiendo dichos parámetros ser, por ejemplo, contaminación, fugas, presión de pozo, la propia producción, arena/erosión en el pozo, temperatura de boca de pozo, el estado o condición de diversos equipos (por ejemplo, la posición de una válvula), corrosión, etc.

En conexión con, por ejemplo, la producción de pozos de petróleo y/o de gas, será extremadamente importante desde un aspecto de seguridad, fiabilidad y coste evitar una supuesta fuga de presión desde el pozo a través de los diferentes anillos en las carcasas, y fuera hacia el entorno. Si, no obstante, se produce una fuga de presión no deseada de este tipo, diversos sistemas de seguridad están destinados a ser capaces de cerrar el pozo incluso bajo presión, de modo que el fluido del pozo que ha entrado en los diferentes anillos del pozo pueda circular de manera controlada.

Realizando constantes o repetidamente mediciones de, por ejemplo, la presión en el pozo, donde esto se puede hacer en un número de diferentes puntos del pozo, será posible tener en un momento anterior una indicación de que está a punto de producirse un aumento de presión en el pozo, que una fuga de presión en el pozo ocurrirá o ya ha ocurrido, por lo que se pueden tomar diversas acciones para asegurar que las consecuencias de tal acumulación de presión sean mínimas o para prevenirlas por completo.

Por lo tanto, se han desarrollado diversas soluciones para monitorear y/o controlar la presión en un pozo de petróleo o gas, Se puede hacer referencia, por ejemplo, al documento US 5.172.112, en el que se sabe que un dispositivo de medición de presión mide la presión en una tubería submarina. El dispositivo incluye una unidad estacionaria montada en el exterior de la tubería submarina y una unidad móvil que se baja a su posición junto a la unidad estacionaria siempre que se va a monitorear o medir la presión. La unidad estacionaria, que es un medidor de tensión, controlará la presión en la tubería midiendo la "tensión" en la tubería. Las mediciones se transmitirán posteriormente desde la unidad estacionaria en forma de señales adecuadas, por lo que la unidad móvil convertirá estas señales para dar una imagen de la presión que hay dentro de la tubería submarina.

Se conoce una solución a partir del documento GB 2286682, en la que se usa un transductor de presión inductivo para medir la presión dentro de una tubería. Esto se logra pasando una corriente alterna dentro de una bobina inductora para generar un campo magnético. El campo magnético pasa a través de un hueco formado entre la tubería y la bobina inductora, y luego hacia la tubería. El fluido que fluye por la tubería, debido a su presión, inducirá tensión en la tubería, provocando dicha tensión variaciones en las propiedades electromagnéticas del material del que está hecha la tubería, pudiendo dichas variaciones detectarse por el campo magnético que se forma. Las variaciones detectadas se pueden convertir para dar una medición de presión.

Otro sistema para detectar una fuga en un pozo de petróleo y/o de gas se describe en el documento US 4.116.044, donde el sistema comprende una pluralidad de transductores sensibles a la presión que están dispuestos en un orificio pasante en una boca de pozo. Los transductores sensibles a la presión estarán dispuestos de manera que puedan detectar una fuga en una pluralidad de anillos en el pozo. Los transductores están conectados a través de cables a una caja de conexiones que será capaz de transportar señales a una ubicación de procesamiento. Durante el reemplazo de los transductores, el pozo tendrá que cerrarse ya que la operación de reemplazo implicará la "apertura" del pozo.

Otros documentos que pueden ser útiles para comprender los antecedentes incluyen el documento US 5.677.631 A, que describe un sensor de línea de flujo de guía de onda coaxial de dos puertos para transmitir señales de radiofrecuencia electromagnética en modo TEM a través de fluidos de pozo que fluyen a través de una cavidad longitudinal de la guía de onda y, el documento WO 91/15740 A1, que describe un dispositivo sensor-transductor integrado y un sensor-transductor de presión, particularmente adecuado para operar en la medición de la temperatura y presión de un fluido que pasa a través de un equipo de extracción de fluido en boca de pozo.

Es un objetivo de la presente invención proporcionar un aparato mejorado para monitorear parámetros físicos en un pozo de petróleo y/o de gas, por ejemplo, con respecto a la seguridad, incluida la seguridad contra incendios, confiabilidad y/o costes.

Sumario

De acuerdo con la invención, se proporciona un aparato para monitorear parámetros físicos en un pozo de petróleo y/o de gas, siendo el aparato conectable a una boca de pozo del pozo de petróleo y/o de gas y comprendiendo un conjunto de brida configurado con un orificio pasante y una terminación de extremo. En el orificio pasante, un sensor y la electrónica asociada están dispuestos, y una primera circuitería electrónica incluye una primera placa de circuito impreso electrónico, en donde el sensor, incluyendo la primera circuitería electrónica, está conectada a una segunda circuitería electrónica que incluye una segunda placa de circuito impreso dispuesta en el orificio pasante a través de dispositivos de transmisión que se hacen pasar a través del elemento estanco a la presión dispuesto en el orificio pasante de tal modo que separa dos porciones longitudinales del orificio pasante. Los dispositivos de transmisión incluyen cables conectados entre la primera placa de circuito impreso electrónico y la segunda placa de circuito impreso, y el elemento estanco a la presión está enganchado por un manguito, cuyo manguito está a lo largo de una parte de su longitud configurado con una porción roscada que se engancha a una porción roscada correspondiente internamente en el orificio pasante y conecta el manguito con el elemento estanco a la presión al aparato. El aparato divulgado en el presente documento puede usarse en un sistema de monitoreo que mide y monitorea diferentes parámetros en un pozo de petróleo y/o de gas, por ejemplo, presión y/o temperatura, estando diseñado el sistema de monitoreo de modo que sea capaz de monitorear un número de zonas o áreas diferentes en un pozo de petróleo y/o de gas. El propósito del monitoreo puede ser, a través de las mediciones realizadas, ver en una fase temprana que una fuga de presión en el pozo está en proceso de ocurrir, o ya ha ocurrido, permitiendo así que se tomen diversas acciones para prevenir o incluso limitar el daño causado por la fuga de presión. En un uso típico, el aparato se puede conectar a una boca de pozo en el pozo de petróleo y/o de gas. Sin embargo, debe entenderse que el aparato para monitorear parámetros físicos también se puede utilizar en otras conexiones.

El aparato divulgado comprende un conjunto de brida que está configurado con un orificio pasante y una terminación de extremo, que sellará o cerrará un extremo del aparato. Un sensor y la electrónica asociada están dispuestos en el orificio pasante. El sensor incluye una primera circuitería electrónica. El sensor está conectado a una segunda circuitería electrónica a través de dispositivos de transmisión, por ejemplo, en forma de cables o similares, que pasan a través de un elemento estanco a la presión dispuesto en el orificio pasante. El elemento estanco a la presión está dispuesto en el orificio pasante de tal manera que separa dos porciones longitudinales del orificio pasante.

El elemento estanco a la presión tiene, él, el efecto de evitar que se produzca una fuga de fluido sobre el elemento estanco a la presión. Como resultado, el aparato estará provisto de una disposición de barrera doble para el paso que conduce a un anillo de la boca de pozo. Esta disposición también proporciona una barrera a prueba de incendios entre diversas partes del aparato, en particular, entre el sensor, incluyendo la primera circuitería electrónica y la segunda circuitería electrónica.

En una realización, el elemento estanco a la presión puede ser un elemento cerámico.

El elemento estanco a la presión puede ser alternativamente un elemento de vidrio.

Como alternativa, el elemento estanco a la presión puede incluir un disco metálico, y los dispositivos de transmisión pueden incluir conductores eléctricos que pasan a través de orificios en el disco metálico. Adicionalmente, un material de vidrio, zafiro o cerámico pueden rodear cada conductor y sellar fluidamente el espacio entre cada conductor y el orificio correspondiente en el disco metálico.

En una realización, por ejemplo, cuando el elemento estanco a la presión es un elemento cerámico, el elemento cerámico puede estar configurado de modo que permita un paso de corriente a través del elemento cerámico. El elemento cerámico puede, en líneas o áreas pasantes específicas a través de la dirección longitudinal del mismo, estar hecho de una mezcla de un material cerámico y un material conductor (por ejemplo, platino), para que la corriente se pueda transferir a través del elemento cerámico.

En esta conexión, también debe entenderse que el elemento cerámico puede estar compuesto por varias piezas cerámicas a lo largo de su dirección longitudinal, dichas piezas cerámicas, cuando se ensamblan, formarán entonces el elemento cerámico.

El paso de corriente a través del elemento estanco a la presión se puede obtener utilizando materiales metálicos u otros materiales conductores de la electricidad. Los cables o similares pueden configurarse entonces de una manera adecuada para ser capaces de conectarse a cada lado del elemento estanco a la presión, para obtener un paso de corriente a través del elemento estanco a la presión.

El sensor será capaz de medir diferentes parámetros en el pozo de petróleo y/o de gas, después de lo cual estas "mediciones" en forma de señales adecuadas serán transmisibles a la electrónica asociada. La electrónica asociada será capaz entonces de procesar las señales recibidas ella misma, o enviar estas señales a otra unidad de recepción y/o procesamiento para su posterior procesamiento. Esto se puede lograr porque la electrónica asociada se puede conectar a la unidad de recepción y/o procesamiento a través de uno o más cables eléctricos, uno o más cables de señal, etc., o incluso de forma inalámbrica.

El aparato divulgado puede estar provisto de una o más baterías o paquetes de baterías, que suministrarán el sensor, la electrónica asociada, etc. en el aparato de la potencia necesaria según se requiera. Sin embargo, esto también se puede lograr conectando el aparato a uno o más cables de suministro de potencia.

Para ser capaz de conectar el elemento estanco a la presión, por ejemplo, el elemento cerámico, en el aparato, el elemento estanco a la presión se dispone en un manguito, dicho manguito está configurado a lo largo de una parte de su longitud con una porción roscada. Entonces se formará una porción roscada correspondiente internamente en el orificio pasante del aparato, para permitir que el manguito que contiene el elemento estanco a la presión se conecte al aparato.

En una realización de la presente invención, el sensor solo está diseñado para medir presión y temperatura, pero debe entenderse que el sensor también puede diseñarse para que sea capaz de medir otros parámetros o parámetros adicionales. También debe apreciarse que se pueden usar otros dispositivos para llevar a cabo las mediciones deseadas.

Por otra parte, el sensor podría configurarse con una porción roscada a lo largo de una parte de su longitud, permitiendo de este modo que el sensor se atornille a un elemento tubular, por ejemplo, una boca de pozo.

El conjunto de brida del aparato puede estar constituido por una porción de brida frontal y trasera, donde la porción de brida trasera se superpone a una parte de la porción de la brida frontal cuando se ensamblan. La porción de brida frontal y trasera estarán conectadas entre sí mediante pernos, tornillos o similares, además, se proporcionan uno o más dispositivos de sellado, por ejemplo, Juntas tóricas o similares, entre las partes superpuestas de las porciones de brida frontal y trasera, para proporcionar una conexión estanca a los fluidos entre sí.

Con el fin de ser capaz de sellar un extremo del aparato cuando el aparato está conectado fijamente a un elemento tubular, por ejemplo, una boca de pozo, árbol de Navidad o similares, la terminación de extremo está configurada con una proyección, por ejemplo, en forma de manguito, a una distancia de su periferia exterior, dicha proyección, cuando la terminación de extremo está conectada a la porción de brida trasera, se extenderá una distancia hacia la porción de brida trasera y estará esencialmente en contacto con el interior del orificio pasante en la porción de brida trasera. Uno o más dispositivos de sellado, por ejemplo, juntas tóricas, están dispuestos entre las porciones superpuestas de la terminación de extremo y la porción de brida trasera con el fin de proporcionar una conexión estanca a los fluidos entre sí. La porción de brida trasera y la terminación de extremo están conectadas entre sí mediante pernos, tornillos o similares.

Debe entenderse que el conjunto de brida puede comprender más o menos elementos.

El conjunto de brida, el orificio pasante y la terminación de extremo pueden tener una forma circular, pero también debe entenderse que se pueden utilizar formas cuadradas, rectangulares u otras formas poligonales, tanto para el conjunto de brida como para el orificio pasante.

El aparato puede estar dispuesto para ser capaz de comunicarse con otros aparatos similares. Esto se puede hacer conectando dos o más aparatos juntos con la ayuda de al menos un cable. La comunicación entre las diversas unidades también puede tener lugar de forma inalámbrica.

El aparato divulgado en el presente documento puede usarse en un sistema de monitoreo de temperatura y presión para monitorear un pozo de petróleo y/o de gas.

También se divulga una boca de pozo para su uso con un pozo de petróleo y/o de gas, teniendo el pozo una pluralidad de carcasas, definiendo las carcasas una pluralidad de anillos. La boca de pozo está configurada con una pluralidad de orificios pasantes, cada uno de los cuales conduce a un anillo respectivo del pozo. Cada orificio pasante está conectado a un aparato como se ha divulgado en la presente memoria descriptiva.

De este modo, por medio de la presente invención se proporciona un aparato que se puede usar en conexión con un sistema de monitoreo de temperatura y presión que permite que los sensores en el sistema se monten o desmonten bajo presión, es decir, que el pozo de petróleo y/o de gas puede estar en producción mientras se lleva a cabo el montaje/desmontaje; el sistema preservará aún más las barreras en el sistema de seguridad y cualquier fuga de presión en el pozo de petróleo y/o de gas se evitará en mayor medida, ya que se dará una indicación de condiciones "anormales" en el pozo en una fase anterior.

Otras ventajas y características especiales de la presente invención objeto se aclararán en la siguiente descripción detallada, los dibujos adjuntos y las siguientes reivindicaciones de patente.

Breve descripción de los dibujos

La presente invención se describirá ahora con referencia a varias realizaciones de la invención como se muestra en las figuras, en donde:

La figura 1 es un contorno esquemático de una estructura típica de boca de pozo, que comprende un sistema de monitoreo de temperatura y presión;

La figura 2 muestra una primera realización de un aparato de acuerdo con la presente invención, visto en una vista lateral parcial y en una sección transversal;

La figura 3 muestra una segunda realización del aparato de acuerdo con la presente invención, visto en una sección transversal; y

La figura 4 muestra una tercera realización del aparato de acuerdo con la presente invención visto desde atrás y en sección transversal.

Descripción detallada

La figura 1 muestra una estructura típica de boca de pozo que se utiliza en conexión con un pozo de petróleo y/o de gas, donde una boca de pozo 1, en su extremo superior, está conectada a un elevador 2 que se extiende entre una estructura flotante (no mostrada), por ejemplo, una plataforma o similar, y la boca de pozo 1. Una primera carcasa 3 se extiende una distancia hacia abajo en una formación de superficie y está cementada a la formación de superficie O.

El extremo superior de la primera carcasa 3 está adecuadamente suspendido de la boca de pozo 1, estando los dispositivos de sellado 4 en forma de uno o más empaques dispuestos entre una superficie exterior de la primera carcasa 3 y una superficie interior del alojamiento presurizado H de la boca de pozo 1. Dentro de la primera carcasa 3 se dispone otra, segunda carcasa 5, que luego se extenderá a través de la primera carcasa 3 y una distancia más larga hacia la formación de superficie O que la primera carcasa 3.

La segunda carcasa 5, como la primera carcasa 3, se cementará a la formación de superficie O. La segunda carcasa 5 estará, además, parcialmente soportada por (suspendida en) la primera carcasa 3. Con el fin de obtener una conexión estanca entre una superficie interior de la primera carcasa 3 y la superficie exterior de la segunda carcasa 5, se proporcionan dispositivos de sellado 4 entre la primera y la segunda carcasa 3, 5.

Como la segunda carcasa 5 tiene un diámetro menor que la primera carcasa 3, se formará un espacio entre la primera y la segunda carcasa 3, 5, cuyo espacio se llama anillo. El espacio que está delimitado por la superficie interior de la primera carcasa 3, la segunda carcasa 5 y el colgador de carcasa en la primera y la segunda carcasa 3, 5 definirán un primer anillo A.

Como se describió anteriormente para la primera y la segunda carcasa 3, 5, una tercera carcasa 6 pasará internamente a través de la segunda carcasa 5 y estará soportada por (suspendida en) la segunda carcasa 5. La tercera carcasa 6 tendrá un diámetro menor que el diámetro de la segunda carcasa 5. Aquí, la segunda y la tercera carcasa 5, 6, junto con el colgador de la carcasa en la segunda y la tercera carcasa 5, 6, definirá un segundo anillo B. Dentro de la tercera carcasa 6 se dispone una última y cuarta carcasa 7, a través de la cual la cuarta carcasa 7 pasará una tubería de producción (no mostrada) cuando el pozo de petróleo y/o de gas esté en producción. La cuarta carcasa 7 tendrá un diámetro menor que el diámetro de la tercera carcasa 6. El espacio que se forma entre la tercera y la cuarta carcasa 6, 7 y el colgador de la carcasa en la tercera y la cuarta carcasa 6, 7 formarán un tercer anillo C. Para obtener una conexión estanca entre una superficie interior de la segunda y la tercera carcasa 5, 6 y la superficie exterior de la tercera y cuarta carcasa 6, 7, se proporcionan dispositivos de sellado 4 entre la segunda y la tercera carcasa 5, 6 y la tercera y la cuarta carcasa 6, 7.

La boca de pozo 1 puede además estar conectada a una válvula de escape (no mostrada), un llamado BOP (Preventor de escape).

La estructura de boca de pozo anterior proporcionará un sistema fluido y estanco a la presión, pero las condiciones en el pozo de petróleo y/o de gas pueden significar que los dispositivos de sellado 4, debido, por ejemplo, a grandes acumulaciones de presión en el pozo, variaciones de temperatura, o su vida útil, podrían comenzar a "gotear", de tal modo que se produzca una fuga de presión en el pozo, donde esto no es deseable.

Con el fin de evitar tales fugas de presión no deseadas, una pluralidad de aparatos para medir diferentes parámetros 8, que se explicarán con más detalle en conexión con el resto de las figuras 2 a 4, se dispondrá a lo largo de la boca de pozo 1, de tal modo que la medición y monitoreo de diferentes parámetros, por ejemplo, presión y/o temperatura, se pueden realizar en cada uno de los anillos A-C en el pozo. La boca de pozo 1 se configurará entonces con una pluralidad de orificios pasantes (no mostrados), a dichos orificios se puede conectar adecuadamente el aparato 8. Las mediciones realizadas en cada uno de los anillos A-C pueden transmitirse adecuadamente a, por ejemplo, una estructura flotante para procesamiento y monitoreo.

La figura 2 muestra una primera realización de un aparato de medición o monitoreo 8 de acuerdo con la presente invención, donde el aparato 8 se muestra parcialmente desde el lateral y en una sección transversal, cuando se conecta a la boca de pozo 1. La boca de pozo 1 se configurará entonces con una pluralidad de orificios pasantes o pasos, 9, dichos pasos 9 se posicionarán entonces de modo que conduzcan a cada uno de los anillos AC. El aparato 8 comprende un sensor 10 y un conjunto de brida 11, que están conectados fijamente entre sí. El conjunto de brida 11 está constituido por una porción de brida frontal 12 y una porción de brida trasera 13, que mediante una pluralidad de pernos 14 o similares están conectados entre sí. Un extremo de la porción de brida trasera 13 se configurará entonces de modo que se solape con un extremo de la porción de brida frontal 12 cuando se ensamblen la porción frontal y la porción de brida trasera 12, 13. Tanto la porción frontal como la porción de brida trasera 12, 13 estarán configuradas además con una ranura o rebaje 16, en dicho rebaje 16 se dispone una junta tórica 17 cuando la porción de brida frontal y trasera 12, 13 están conectadas entre sí, para proporcionar una conexión estanca a los fluidos entre sí.

El conjunto de brida 11 está configurado además con un orificio pasante 141, en cuyo orificio 141 están dispuestos el sensor 10 y la electrónica asociada 15. Un segundo extremo (opuesto al extremo que está conectado a la porción de brida trasera 13) de la porción de brida frontal 12 se configurará entonces con una cara de contacto 18 para el sensor 10, formando dicha cara de contacto 18 un borde de tope para el sensor 10. El sensor 10 se configurará entonces de manera similar con una cara 19 que se apoyará contra la cara de contacto 18 en la porción de brida frontal 12, de tal modo que el sensor 10 esté posicionado correctamente en relación con la boca de pozo 1. El sensor 10 además, a lo largo de una parte de su longitud, estará configurado con una porción roscada 20, de tal modo que el sensor 10 se pueda atornillar en el paso 9 en la boca de pozo 1. El paso 9 en la boca de pozo 1 se configurará entonces con una porción roscada complementaria (no mostrada).

El sensor 10 comprende una primera circuitería electrónica, por ejemplo, en forma de placa de circuito impreso electrónico 21, que a través de cables 22 está conectado a una segunda circuitería electrónica en forma de una placa de circuito impreso principal 23 separada dispuesta en el orificio 141 en la porción de brida frontal 12. Mediante esta configuración, el sensor 10, que comprende la placa de circuito impreso electrónico 21, se separará de la placa de circuito impreso principal 23, estando dispuesto el sensor 10 en el extremo de la porción de brida frontal 12 que se encuentra más cerca de la boca de pozo 1, mientras que la placa de circuito impreso principal 23 separada estará dispuesta en un extremo opuesto de la porción de brida frontal 12, adyacente a la porción de brida trasera 13.

Entre el sensor 10 y la placa de circuito impreso principal 23 separada está dispuesto un elemento estanco a la presión 24, por ejemplo, un elemento cerámico con cables 22 que conecta el sensor 10 y la placa de circuito impreso principal 23 separada que se extiende a través del elemento cerámico.

En una realización, los cables 22, sin embargo, no atravesarán todo el elemento cerámico 24, solo una cierta longitud en el elemento cerámico 24, de tal modo que los cables 22 del sensor 10 y los cables 22 a la placa de circuito impreso principal 23, cuando están dispuestos en el elemento cerámico 24, estarán ubicados a una distancia entre sí. Sin embargo, el elemento cerámico 24 está configurado de tal modo que a través de al menos una porción o área pasante a través del elemento cerámico 24 se dispone una mezcla de un material cerámico y un material conductor eléctrico (por ejemplo, platino). Esto significará que el elemento cerámico 24 formará una barrera estanca a la presión en el aparato 8. El elemento cerámico 24 está conectado de forma estanca a los fluidos y/o presión a un manguito 25. El manguito 25 está configurado además con una porción roscada (no mostrada) y una sección transversal variable a lo largo de su longitud. Sin embargo, el paso de corriente a través del elemento cerámico 24 se puede lograr mediante, por ejemplo, el uso de materiales metálicos u otros materiales conductores de electricidad.

El elemento estanco a la presión 24 se ha descrito anteriormente, por ejemplo, como elemento cerámico. En este caso, el elemento estanco a la presión 24 puede proporcionarse como un disco de paso cerámico, en donde se pueden incrustar cables u otros conductores eléctricos en el elemento cerámico. El material cerámico puede ser cristalino o no cristalino. El material cerámico puede, por ejemplo, incluir óxido de aluminio.

Como alternativa, el elemento estanco a la presión 24 puede ser un elemento de vidrio, o como otra alternativa, el elemento estanco a la presión 24 puede incluir un disco metálico (por ejemplo, hecho de acero o titanio), y los dispositivos de transmisión pueden ser conductores eléctricos (por ejemplo, hechos de platino) pasados a través de orificios en el disco metálico. Adicionalmente, un material de vidrio, zafiro o cerámico pueden rodear cada conductor y sellar fluidamente el espacio entre cada conductor y el orificio correspondiente en el disco metálico.

El elemento estanco a la presión 24 puede estar ubicado en una porción del orificio 141 donde se reduce el diámetro. El elemento estanco a la presión 24 se muestra ajustado en una porción del orificio que tiene un diámetro correspondiente al diámetro del elemento estanco a la presión 24. Un manguito 25 está ubicado en el orificio 141 enganchado a un primer lado del elemento estanco a la presión que mira hacia el paso 9. El manguito 25 en esta posición ejerce presión sobre el elemento de aislamiento 24. El manguito está configurado con roscas, provisto para enganche con roscas en el orificio 141, y puede estar provisto de una porción ampliada de diámetro 25b dispuesta para encajar en una restricción del orificio 141 que puede proporcionar un tope de extremo para el manguito 25. Enganchando las roscas del manguito 25 a las roscas del orificio 141, el manguito puede atornillarse en una posición que ejerce una presión sobre el elemento estanco a la presión 24. Un segundo lado del elemento de aislamiento 24, que se aleja del paso 9, descansa contra una restricción en el diámetro del orificio que proporciona una porción de contacto 26. Entre la porción de contacto 26 y una porción del segundo lado del elemento de aislamiento, un sello, por ejemplo, un sello metálico, puede proporcionarse. Moviendo el manguito 25 con respecto al orificio 141, por ejemplo, al atornillar el manguito 25 con relación al orificio 141, el elemento de aislamiento 24 ejerce una fuerza sobre el sello de un tamaño que proporciona un acoplamiento de aislamiento entre la porción de contacto 26, el sello y el elemento de aislamiento 24. Esta disposición puede permitir o mejorar aún más las propiedades de estanqueidad a la presión del aparato.

El orificio pasante 141 en la porción de brida frontal 12 estará configurado a lo largo de una parte de su longitud con una sección transversal variable, cuya sección transversal variable se configurará de forma complementaria con la sección transversal variable del manguito 25. Un borde trasero 26 de sección transversal variable en el orificio pasante 141, cuando el manguito 25 con el elemento estanco a la presión 24, por ejemplo, elemento cerámico, está dispuesto en la sección transversal variable del orificio pasante 141, junto con un extremo del manguito 25, forman una conexión estanca entre la porción de brida frontal 12 y el manguito 25. Esta disposición puede formar una conexión a prueba de fuego en el aparato 8.

La porción de brida trasera 13 está configurada con un orificio pasante y roscado 27, para permitir que un cable de entrada 28, que comprende una tuerca tensora 29, se conecte al orificio roscado 27. Entre las caras de contacto de la porción de brida trasera 13 y el cable de entrada 28 se dispone un sello 30 en forma de junta tórica. A continuación, se pasa un cable eléctrico E a través del cable de entrada 28 y se conecta a una placa de circuito impreso 31 de conexión en el orificio pasante 141 en el conjunto de brida 11.

La placa de circuito impreso principal 23 separada y la placa de circuito impreso de conexión 31 están, por medio de un dispositivo de aseguramiento 32, conectadas a una pared trasera 33 de la porción de brida frontal 12. El dispositivo de aseguramiento 32 garantizará además que la placa de circuito impreso principal 23 y la placa de circuito impreso 31 de conexión estén dispuestas a una distancia entre sí. Las señales recibidas desde el sensor 10 serán entonces transmisibles de forma inalámbrica desde la placa de circuito impreso principal 23 a la placa de circuito impreso 31 de conexión, con el fin de, por lo tanto, a través del cable eléctrico E, ser transmitidas para su procesamiento sobre una estructura flotante (no mostrada).

La porción de brida trasera 13, que es un manguito "abierto", está, en un extremo opuesto al extremo conectado superpuesto a la porción de brida frontal 12, configurado para ser conectado a una terminación de extremo 34, de tal modo que el aparato 8 pueda cerrarse o sellarse en el extremo opuesto a la conexión a la boca de pozo 1. La terminación de extremo 34 se configura entonces con una pluralidad de aberturas pasantes 35, dichas aberturas pasantes 35 se utilizan para el paso de los pernos 36. Entonces se configurará una terminación de extremo en la porción de brida trasera 13 con una pluralidad de orificios roscados 37 para la recepción y fijación de tornillos de los pernos 36.

La terminación de extremo 34 estará configurada sobre un lado con una proyección 38, dicha proyección 38 será tal que corresponda esencialmente al orificio pasante 141, de tal modo que la proyección 38 se extenderá una cierta distancia en la porción de brida trasera 13 cuando la terminación de extremo 34, a través de los pernos 36, está conectado a la porción de brida trasera 13. Un sello 39 en forma de junta tórica está dispuesto entre la superficie interior de la porción de brida trasera 13 y la superficie exterior de la proyección 38, estando una o ambas de estas superficies entonces configuradas con una ranura para recibir el sello 39.

Por otra parte, la porción de brida frontal 12, en una cara A, que hace contacto con la boca de pozo 1, está configurada con una pluralidad de orificios 41, de tal modo que se puedan utilizar pernos y tuercas 42 para conectar fijamente el aparato 8 a la boca de pozo 1. La cara A está configurada además con un rebaje 43 para recibir un elemento de sellado 44 de tal modo que se proporciona una conexión estanca entre el aparato 8 y la boca de pozo 1 cuando están conectados entre sí.

La figura 3 muestra otra realización del aparato 8 de acuerdo con la presente invención, donde el aparato 8 está ahora configurado para ser capaz de transmitir señales desde el sensor 10 de forma inalámbrica. Con la excepción de cómo tiene lugar la transmisión de señales de acuerdo con esta realización, la composición general de los componentes del aparato 8 y su principio de operación son los mismos que los descritos para la primera realización de la invención como se muestra en la figura 2 y, por lo tanto, en aras de la simplicidad, no se describen de nuevo.

La realización mostrada en la figura 3 usa una transmisión inalámbrica de señales desde el sensor 10, donde la porción de brida trasera 13 se configurará con un orificio pasante y roscado 27, para permitir la conexión de una antena inalámbrica 44 al orificio pasante y roscado 27. En esta realización también se usa un dispositivo de aseguramiento 32 para conectar la placa de circuito impreso principal 23 separada y la placa de circuito impreso 31 de conexión a la pared 33 trasera de la porción de brida frontal 12. Sin embargo, la distancia entre la placa de circuito impreso principal 23 y la placa de circuito impreso 31 de conexión será ahora mayor que en la realización descrita con referencia a la figura 2, vista en relación con el hecho de que una parte de la antena inalámbrica 44 se extenderá una distancia en el orificio pasante 141 en el conjunto de brida 11. Las señales recibidas desde el sensor 10 serán entonces transmisibles de forma inalámbrica desde la placa de circuito impreso principal 23 a la placa de circuito impreso 31 de conexión, para poder ser transmitidas de forma inalámbrica desde la placa de circuito impreso de conexión 31 a la antena inalámbrica 44, con el fin de ser transmitidas de forma inalámbrica para su procesamiento sobre una estructura flotante (no mostrada). Para amplificación de señal, se puede proporcionar una pluralidad de unidades amplificadoras de señal (no mostradas) entre la boca de pozo y la estructura flotante.

Para operar el sensor 10 y/o la antena inalámbrica 44 en el aparato 8, se proporciona una batería o un paquete de baterías 45 en el aparato 8 cuando se ensambla el aparato 8. Esta realización significará que la batería o el paquete de baterías 45 se puede reemplazar fácilmente desatornillando los pernos 36 en la terminación de extremo 34 y quitando la terminación de extremo 34 de la porción de brida trasera 13. La batería o paquete de baterías 45 puede, de una manera adecuada, por ejemplo, por medio de cables, etc. (no mostrados), estar conectadas a la placa de circuito impreso 31 de conexión.

La batería o paquete de baterías 45 también pueden estar conectadas a, o comprender un dispositivo (no mostrado) capaz de asegurar que la batería o paquete de baterías 45 se apague y encienda en ciertos intervalos de tiempo. A continuación, el dispositivo puede encender la batería o el paquete de baterías 45 durante una unidad de tiempo predefinida (minutos, horas o días), para permitir el número deseado de mediciones de, por ejemplo, presión y temperatura a llevar a cabo, después de lo cual el dispositivo apagará la batería o el paquete de baterías 45. Sin embargo, debe entenderse que tal dispositivo también debe comprender la posibilidad de ser anulado, visto en relación con el hecho de que las mediciones con el aparato 8 también pueden llevarse a cabo fuera de las unidades de tiempo preestablecidas.

La figura 4 muestra una realización adicional del aparato 8 de acuerdo con la presente invención, donde la porción de brida trasera 13 en el aparato 8 está configurada con varios orificios pasantes y roscados 27. La composición general de los componentes del aparato 8 y su principio de operación son los mismos que los descritos para la primera realización de la invención como se muestra en la figura 2 y, por lo tanto, en aras de la simplicidad, no se describen de nuevo.

Configurar la porción de brida trasera 13 con varios orificios pasantes y roscados 27, permitirá que el aparato 8 se conecte a dos cables eléctricos E, un cable eléctrico E y una antena inalámbrica 44, o incluso dos antenas inalámbricas 44. Como alternativa, uno de los orificios pasantes y roscados 27 puede cerrarse inicialmente mediante un tapón de tope 46. Si, por ejemplo, el cable eléctrico E o la antena inalámbrica 44 por alguna razón se cae o se daña, existirá la posibilidad de conectarse al aparato 8 quitando el tapón de tope 46 y, por ejemplo, acoplando una antena inalámbrica 44 a la otra a través del orificio roscado 27.

De forma adicional, esta realización también permitirá conectar varios aparatos similares en la misma línea, donde los aparatos serán capaces de comunicarse entre sí digitalmente.

La invención se ha explicado ahora con referencia a algunos ejemplos no limitativos. Una persona experta en la materia comprenderá que será posible realizar un número de variaciones y modificaciones al sistema de monitoreo de temperatura y presión como se describe dentro del alcance de la invención como se define en las reivindicaciones adjuntas.

Claims (13)

REIVINDICACIONES

1. Un aparato (8) para monitorear parámetros físicos en un pozo de petróleo y/o de gas, pudiéndose conectar el aparato (8) a una boca de pozo (1) del pozo de petróleo y/o de gas, comprendiendo el aparato (8) un conjunto de brida (11) configurado con un orificio pasante (141) y una terminación de extremo (34), en el que a través del orificio (141) se dispone un sensor (10) y electrónica asociada (15), y en donde una primera circuitería electrónica incluye una primera placa de circuito impreso electrónico (21), caracterizado por que el sensor (10), incluyendo la primera circuitería electrónica, está conectado a una segunda circuitería electrónica que incluye una segunda placa de circuito impreso (23) dispuesta en el orificio pasante (141) a través de dispositivos de transmisión que se hacen pasar a través del elemento estanco a la presión (24) dispuesto en el orificio pasante (141), de tal modo que separa dos porciones longitudinales del orificio pasante (141), incluyendo los dispositivos de transmisión cables (22) conectados entre la primera placa de circuito impreso electrónico (21) y la segunda placa de circuito impreso (23), y en donde el elemento estanco a la presión está enganchado a un manguito (25), manguito (25) que está a lo largo de una parte de su longitud, configurado con una porción roscada que se engancha a una porción roscada correspondiente internamente en el orificio pasante (141) y conecta el manguito (25) con el elemento estanco a la presión (24) al aparato (8).

2. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sensor (10) incluye un transductor de temperatura.

3. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sensor (10) incluye un transductor de presión.

4. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 1, en donde el sensor (10) incluye un transductor de presión y de temperatura.

5. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, en donde el elemento estanco a la presión (24) es un elemento cerámico.

6. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-4, en donde el elemento estanco a la presión (24) es un elemento de vidrio.

7. Un aparato de acuerdo con una de las reivindicaciones 1-4, en donde el elemento estanco a la presión (24) incluye un disco metálico, siendo los dispositivos de transmisión conductores eléctricos pasados a través de orificios en el disco metálico, y en donde un material de vidrio, zafiro o cerámico rodea cada conductor y sella fluidamente el espacio entre cada conductor y el orificio correspondiente en el disco metálico.

8. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en donde el elemento cerámico está configurado con al menos un área pasante o porción de una mezcla de una cerámica y uno o más materiales conductores, para así proporcionar un paso de corriente a través del elemento cerámico.

9. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 5, en donde los dispositivos de transmisión están incrustados en el elemento cerámico.

10. Un aparato de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, teniendo el conjunto de brida (11) una porción de brida frontal (12) y una porción de brida trasera (13), en donde el sensor (10), que incluye la primera placa de circuito impreso (21), está dispuesto en un extremo de la porción de brida frontal (12) que se encuentra más cerca de la boca de pozo (1).

11. Un aparato de acuerdo con la reivindicación 10, en donde la segunda placa de circuito impreso (23) está dispuesta en un extremo opuesto de la porción de brida frontal (12), adyacente a la porción de brida trasera (13).

12. Uso del aparato de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11 en un sistema de monitoreo de temperatura y presión para monitorear un pozo de petróleo y/o de gas.

13. Una boca de pozo (1) para usar con un pozo de petróleo y/o de gas, teniendo el pozo una pluralidad de carcasas (3, 5, 6, 7), definiendo las carcasas (3, 5, 6, 7) una pluralidad de anillos (A, B, C), estando configurada la boca de pozo (1) con una pluralidad de orificios pasantes (9), conduciendo cada uno de los cuales a un anillo (A, B, C) respectivo del pozo,

en donde cada orificio pasante (9) está conectado a un aparato, como se establece en una de las reivindicaciones 1­ 11.