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Title:
VESSEL ADAPTED WITH A SYSTEM FOR PREPARATION, TRANSPORTATION, STORAGE AND INJECTION OF SLURRY BASED ON DRILL CUTTINGS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/025059
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an integral vessel for preparing, transporting, storing and injecting a slurry based on drill cuttings. The vessel comprises means for receiving one or more containers of drill cuttings, a transport system that goes from the containers to at least one slurry-generation unit for mixing the drill cuttings with sea water, and a high-pressure injection unit. The vessel also includes at least one sorting sieve having at least one mesh with openings smaller than 200 microns. The slurry-generation unit comprises at least one tank of coarse cuttings, at least one tank of fine cuttings and at least one centrifugal pump modified with a shortened toughened impeller. Furthermore, the slurry from the tank of fine cuttings can recirculate continuously so that the solids pass through the sieve mesh until the slurry becomes homogeneous, with a specific granulometry, and is transferred to at least one storage tank. The invention also relates to a process for preparing, transporting, storing and injecting a slurry based on drill cuttings, on an integral vessel, which comprises the steps of collecting, transporting, preparing, storing and injecting.

Inventors:
LENIS MATURANO, Efrain (Rio Cazones 120, PapantlaVeracruz, 93400, MX)
PÉREZ ROBERT, Edgardo Armando (Calle 73, No. 137 Montes de Am, Mérida ., 97115, MX)
Application Number:
IB2016/054595
Publication Date:
February 08, 2018
Filing Date:
July 30, 2016
Export Citation:
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Assignee:
MEXISHIP SERVICIOS OIL & GAS SA DE CV (Calle 55 Esq. 56, No. 245 2a Planta, Col. Miam, Ciudad del Carmen ., 24115, MX)
International Classes:
E21B21/06; B63B35/44; E21B21/01
Domestic Patent References:
WO2011036556A22011-03-31
WO2015023187A12015-02-19
Foreign References:
US20010039887A12001-11-15
US20060070772A12006-04-06
US6213227B12001-04-10
Attorney, Agent or Firm:
SARABIA ZURITA, Hector (Luis Murillo 92, Bosques de TetlameyaCiudad de México, 04730, MX)
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Claims:
Reivindicaciones

1. Una embarcación integral para preparar, transportar, almacenar e inyectar lechada a base de recortes de perforación que comprende:

medios para la recepción de uno o más contenedores de recortes de perforación;

un sistema de transportación que va desde los contenedores hasta al menos una unidad de generación de lechada para mezclar los recortes de perforación con agua de mar; y

una unidad de inyección de alta presión;

caracterizada porque:

al menos una zaranda clasificadora tiene al menos una malla menor a 200 mieras;

la unidad de generación de lechada comprende al menos un tanque de gruesos, al menos un tanque de finos y al menos una bomba centrifuga modificada con un impulsor acortado y endurecido;

en donde la lechada del tanque de finos puede recircular continuamente hasta que los sólidos pasen por la malla de la zaranda, hasta que la lechada es homogénea con una granulometria especifica se transfiere a por lo menos un tanque de almacenamiento; y en donde la unidad de generación de lechada, la zaranda clasificadora, el tanque de almacenamiento y la unidad de inyección se encuentran instalados en la embarcación.

2. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde los elementos pueden localizarse, en su totalidad o de forma parcial, y de manera indiferente sobre la cubierta o debajo de ella en cualquiera de los niveles interiores de la embarcación.

3. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde todos los elementos del sistema se mantienen en comunicación fluida mediante lineas y tubería adecuada para la correcta transportación de la lechada preparada o en cualquier paso intermedio de su preparación.

4. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 3, en donde las líneas y tubería puede ser de tipo flexible.

5. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 3, en donde las líneas y tubería pueden ser de baja y alta presión.

6. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la embarcación puede comprender elementos adicionales para facilitar las operaciones de preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada .

7. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde los contenedores son metálicos y son llenados a un máximo de 80 por ciento de su capacidad.

8. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde los contenedores deben tener por lo menos, 67,5 mm (3/8 de pulgada) de espesor, tener una capacidad no mayor de cuatro metros cúbicos, cumplir con las especificaciones técnicas de los equipos de izaje de cargas, tener por lo menos cuatro puntos reforzados para estribar, tener un patín estructural reforzado con lámina de por lo menos 25,4 mm (1 pulgada), tener refuerzos en su periferia, tener bases para carga por medio de montacargas, contar con dos puertas en la parte superior para conectar el sistema de vaciado, contar con identificación intransferible, tener recubrimiento anticorrosivo primario y acabado en un color indicado y contar con leyendas visibles.

9. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sistema de transportación incluye una manguera flexible y una línea principal para transferencia.

10. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 9, en donde la línea principal consiste en una o más líneas fijas de 5" instaladas en la embarcación.

11. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sistema de transportación puede ser neumático, mecánico o hidráulico; o una combinación de ellos .

12. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sistema de transportación consiste en un sistema de vacio para el manejo de los contenedores .

13. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sistema de transportación puede comprender al menos un volteador de recortes.

14. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 13, en donde el sistema de transportación comprende dos volteadores para duplicar la velocidad de vaciado .

15. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde el sistema de transportación comprende bombas de succión.

16. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde los recortes de perforación pueden avanzar hasta un cono para descargar los recortes por medio de una válvula rotativa hacia al menos un tornillo transportador.

17. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 16, en donde el tornillo transportador es de 14" de una sola sección montado debajo del cono y posee una cubierta metálica para protección.

18. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la unidad de generación de lechada comprende tres tanques metálicos tipo cónico de 55 bbl de capacidad cada uno (espesor de ½" en la parte cilindrica y de 3/8" en la parte cónica), en donde los primeros dos tanques son identificados los tanque de gruesos y el tercer tanque es el tanque de finos.

19. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde los tanques de gruesos reciben los recorte de perforación.

20. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde el impulsor de la bomba está recubierto por un material de carburo de tungsteno para degradar sólidos conforme la mezcla fluido-recorte circula por el espacio anular entre el impulsor y una carcasa de bomba.

21. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la unidad de generación de lechada comprende 6 bombas centrifugas de 75 Hp de potencia.

22. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 21, en donde las bombas se alternan para optimizar la operación de funcionamiento del sistema y minimizar el desgaste por fricción.

23. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la unidad de generación de lechada posee un colector múltiple de lineas.

24. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la unidad de generación de lechada posee agitadores mecánicos de 10 Hp de potencia y jet de ½" .

25. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la unidad de generación de lechada

26. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la embarcación comprende dos zarandas clasificadoras de tipo lineal de tres mallas para separación de sólidos.

27. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la embarcación además comprende una molienda adicional.

28. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 27, en donde la molienda adicional consiste en una molienda de sólidos húmedos tipo molino de barras o molino de martillo.

29. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 27, en donde la molienda adicional se alimenta en forma paralela desde el tanque de finos para continuar con la degradación de los sólidos.

30. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 27, en donde la molienda adicional puede comprender un molino de barras que produzca hasta 10G de gravedad con un motor de 2x100 HP, que comprende en su interior varillas cilindricas .

31. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 27, en donde la lechada del tanque de finos puede recircular continuamente tanto por la molienda adicional y por las bombas centrifugas hasta que los sólidos pasen por la malla de la zaranda vibratoria de un tamaño de orificio menor a 200 mieras .

32. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde el tanque de almacenamiento comprende un agitador de tipo sumergible.

33. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde el tanque de almacenamiento tiene una capacidad mínima para almacenamiento de lechada y residuos líquidos aceitosos de 12,246 bbl de volumen.

34. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde desde el tanque de almacenamiento hasta la unidad de inyección todas las líneas son de baja presión y estarán conectadas por medio de líneas fijas de 4 o 3" de diámetro.

35. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la unidad de inyección cuenta con un sensor de flujo y densidad de la lechada.

36. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 1, en donde la salida de la unidad de inyección comprende una línea de alta presión.

38. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 37, en donde la linea de alta presión consiste en lineas rígidas de alta presión de 3" cuyo extremo puede recibir un dispositivo de acoplamiento.

39. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 38, en donde acoplamiento de conexión y desconexión rápida conectado a una manguera flexible de alta presión situada en un carrete.

40. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 39, en donde el carrete puede comprender medios motorizados y mecanismos de seguridad.

41. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 40, en donde si la presión de inyección sobrepasa un límite establecido, se abre una válvula de alivio de presión en la bomba de inyección y la lechada es desviada hacia los tanques de preparación de lechada.

42. La embarcación integral de conformidad con la reivindicación 41, en donde la embarcación además comprende un sistema informático de control de datos y de monitoreo.

43. Un proceso para preparar, transportar, almacenar e inyectar una lechada a base de recortes de perforación sobre una embarcación integral, que comprende:

una etapa de recolección de recortes de perforación en uno o más contenedores una etapa de transportación mediante la conexión a los contenedores de una manguera flexible a la linea principal para iniciar la transferencia hasta al menos una unidad de generación de lechada mediante un sistema de transportación; una etapa de preparación para convertir los recortes de perforación y agua de mar en una lechada homogénea en la unidad de generación de lechada que comprende al menos un tanque de gruesos, al menos un tanque de finos y al menos una bomba centrifuga modificada con un impulsor acortado y endurecido; en donde desde los tanques se trasiega la lechada hacia al menos una zaranda clasificadora tiene al menos una malla menor a 200 mieras; y en donde la lechada del tanque de finos puede recircular continuamente hasta que los sólidos pasen por la malla de la zaranda, hasta que la lechada es homogénea con una granulometria especifica se transfiere a por lo menos un tanque de almacenamiento;

una etapa de almacenamiento, en el tanque para la continua preparación de lechada a partir de los recortes de perforación sin interrupción por las acciones de transferencia y clasificación de la lechada; y

una etapa de inyección en donde la lechada pasa del tanque de almacenamiento a una unidad de inyección de alta presión; y en donde la unidad de generación de lechada, la zaranda clasificadora, el tanque de almacenamiento y la unidad de inyección se encuentran instalados en la embarcación.

44. El proceso de conformidad con la reivindicación 43, en donde los contenedores son metálicos y pueden llenarse a un máximo de 80 por ciento de su capacidad.

45. El proceso de conformidad con la reivindicación 43, en donde el sistema de transportación puede ser neumático, mecánico o hidráulico; o una combinación de ellos.

46. El proceso de conformidad con la reivindicación 43, en donde la etapa de transportación además comprende dos volteadores para duplicar la velocidad de vaciado.

47. El proceso de conformidad con la reivindicación 43, en donde la etapa de transportación puede comprender bombas de succión, un cono de descarga, una válvula rotativa o un tornillo transportador.

48. El proceso de conformidad con la reivindicación 43, en donde el tanque de almacenamiento comprende un agitador de tipo sumergible .

Description:
EMBARCACION ADAPTADA CON UN SISTEMA DE PREPARACION, TRANSPORTACIÓN, ALMACENAMIENTO E INYECCIÓN DE LECHADA A BASE

RECORTES DE PERFORACIÓN

Campo técnico de la invención

La presente invención se refiere al campo técnico de los sistemas aplicables en la industria petrolera. En particular, esta invención consiste en una embarcación adaptada para permitir el manejo e inyección de lechada preparada a base de recortes de perforación.

Antecedentes de la invención

En la actualidad se ha acrecentado el problema de la contaminación del mar en las zonas de explotación petrolera. Los nuevos pozos en el lecho marino y el crecimiento de la industria petrolera han generado grandes volúmenes de recortes de perforación impregnados con fluidos base aceite, cuyo manejo es relevante por las posibles afectaciones que pudieran presentarse al medio ambiente.

Los fluidos base aceite de nuevas tecnologías, por ejemplo la emulsión inversa, tienen entre otras funciones, la de acarrear los recortes de perforación hacia la superficie, mejorando substancialmente la perforación de pozos. Los recortes de perforación generados durante la perforación, al estar en contacto con el fluido de perforación, quedan impregnados con estos productos.

Para atender este problema se han buscado alternativas ambientalmente más eficientes en el manejo de los recortes de perforación impregnados con fluidos base aceite. Una solución es la inyección de fluidos en pozos agotados o fracturados naturalmente, en donde se busca regresar los residuos generados en la perforación a su ambiente original. Esta inyección de fluidos ha ido cobrando preeminencia internacional en los procesos de manejo de este tipo de residuos, ya que conlleva la disminución de costos y alta eficiencia ambiental.

La inyección de recortes en pozos es un proceso donde los recortes de perforación se recolectan, se manipulan y transportan a un sistema que los organiza, mezcla, clasifica y acondiciona convirtiéndolos en una mezcla bombeable, la cual se inyecta en un yacimiento o formación receptora, a una profundidad determinada y que se encuentra permanentemente aislada. La manipulación, transporte y preparación de la mezcla bombeable o lechada de los recortes de perforación, actualmente se realiza en diversos puntos de procesamiento, lo cual complica y encarece su aplicación.

A este respecto, existen en el estado de la técnica documentos de patente dirigidos a proporcionar parcialmente algunas propuestas de invenciones sobre sistemas que buscan facilitar las operaciones de manipulación, transporte y preparación de una lechada inyectable a base de recortes de perforación. A este respecto, la patente europea EP1611311B1 describe un sistema de preparación y un método de formulación destinados a controlar la densidad del lodo de perforación a un sitio situado en el fondo marino. Esta invención consiste en proporcionar un fluido básico de una densidad inferior a la del lodo requerido en la cabeza del pozo para la obtención de un lodo diluido en un tubo ascendente. La formulación de cantidades convenientes de lodo de perforación con este fluido básico permite obtener una densidad de lodo de tubo ascendente que iguala o se acerca a la densidad del agua de mar. Asimismo, esta invención también se refiere a un dispositivo de inyección de cabeza de pozo destinado a inyectar el fluido básico en el lodo de perforación ascendente. Los tubos de carga del tubo ascendente se utilizan para transportar el fluido básico hacia el dispositivo de inyección para una inyección en el retorno de lodo. En la superficie, el retorno de lodo diluido cruza un sistema de tratamiento que permite retirar los recortes de perforación del lodo y separar el lodo de perforación más pesado del fluido básico más ligero. Esta patente además contempla una unidad de control destinado a dirigir los sistemas de fluido de perforación y a indicar datos de perforación y fluido de perforación. La desventaja principal que se refleja en esta patente europea consiste en que no define la movilidad del sistema en superficie, que bien puede ser una plataforma de perforación fija o una embarcación de perforación flotante, limitando asi las posibilidades de comprender en una misma embarcación un sistema general que permita la preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación.

Asimismo, la patente estadounidense US6745851B1 protege un método y un sistema para procesar un fluido de perforación para un pozo de perforación subacuático que comprende un dispositivo del sellado conectado con una cabeza del pozo, un módulo de bombeo para transportar el fluido de perforación, una instalación de tratamiento para el tratamiento del fluido de perforación o una instalación del almacenamiento. La patente contempla que el módulo de bombeo sea colocado en el fondo del océano y transporte el fluido de perforación desde el pozo de perforación hasta la plataforma o barco de perforación, particularmente antes de realizar la conexión de una válvula del escape a la cabeza de pozo y antes de realizar la conexión del tubo ascendente al pozo de perforación. La desventaja principal que se refleja en esta patente estadounidense consiste en que no define la movilidad del sistema en superficie, que bien puede ser una plataforma de perforación fija o una embarcación de perforación flotante, limitando asi las posibilidades de comprender en una misma embarcación un sistema general que permita la preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación. Más aún, otra desventaja de esta patente es que el módulo de bombeo se instala en el fondo del océano, a un lado del pozo de perforación, por lo que dicho módulo no es transportable ni movible. Otra desventaja del sistema descrito en esta patente es que carece de medios de control. Finalmente, otra desventaja de este documento es que la invención no define si el fluido es utilizado para tratamiento, almacenamiento o ambos propósitos.

Por su parte, la patente estadounidense US7195084B2 protege contenedores de almacenamiento selectivo de material de recortes de perforación y métodos de aplicación de dichos contenedores. Los contenedores consisten en un cuerpo hueco con un espacio interior para recibir recortes de perforación, una primera abertura de entrada de material, una segunda abertura de salida de material y un aparato de movimiento de material, medios sensores del humedad al interior del cuerpo, un aparato de conducción del material, una válvula de control de flujo de material y un regulador de comunicación entre los medios sensores y la válvula. El contenedor esencial de esta invención contempla su uso en un sistema general de tratamiento de lodos o lechada a base del material de recortes de perforación, montando ciertos elementos, por ejemplo una zaranda vibratoria o temblorina, sobre una plataforma de perforación fija y otros elementos en un barco de apoyo. La desventaja principal que se refleja en esta patente estadounidense consiste precisamente en la instalación forzosa de elementos del sistema sobre la plataforma de perforación fija, limitando asi las posibilidades de comprender en una misma embarcación un sistema general que permita la preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación.

De igual forma, la patente coreana KR1519532B1 protege un sistema de procesamiento de recortes de perforación en una estructura construida mar adentro. La invención describe un sistema de procesamiento que consiste en una pluralidad de zarandas vibratorias dispuestas en un módulo de procesamiento de retorno de lodo que procesa el lodo que proviene del pozo para separar los recortes de perforación en un lodo base aceite (OBM, por sus siglas en inglés) y un lodo base agua. Dicho sistema además comprende una unidad de almacenamiento dispuesta en el módulo de procesamiento de retorno de lodo para almacenar el lodo base aceite, y una unidad de transporte del lodo base aceite que se separó en las zarandas vibratorias. Dicha unidad de almacenamiento se dispone en una pared externa del módulo de procesamiento de retorno de lodo, mientras que las zarandas vibratorias y la unidad de almacenamiento se instalan en diferentes cubiertas y están conectadas entre si mediante un tubo del transporte de la unidad de transporte a través de la mencionada pared externa sin necesidad de incorporar un transportador de recortes de perforación. La desventaja principal que se refleja en esta patente coreana consiste en la instalación del sistema sobre una estructura de perforación fija, con una pared externa y diferentes cubiertas, limitando asi las posibilidades de comprender en una misma embarcación móvil un sistema general que permita la preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación. Más aún, otra desventaja del sistema descrito en esta patente es que carece de medios de control. Finalmente, otra desventaja de este documento es que la invención no define si el fluido es utilizado para tratamiento, almacenamiento o ambos propósitos.

Asimismo, la patente estadounidense US5964304 describe métodos y los aparatos para la transferencia ininterrumpida de recortes de perforación de un pozo del petróleo y gas hacia un punto de recolección, tal como una zaranda vibratoria, a varios receptáculos configurados dentro o fuera de una plataforma fija. El aparato protegido en esta patente comprende tolvas adaptadas para recibir y descargar alternadamente los recortes de perforación, suministrados de manera continua a las tolvas mediante una mecanismo de bombeo aguas arriba. Los receptáculos utilizados en las diversas modalidades de esta patente varían, por ejemplo caja contenedora, unidades de mezclado o embarcaciones transportadoras. El aparato receptáculo esencial de esta invención contempla su uso en un sistema general de tratamiento de lodos o lechada a base del material de recortes de perforación, montando ciertos elementos, por ejemplo la zaranda vibratoria, sobre una plataforma de perforación fija y otros elementos en un barco de apoyo. La desventaja principal que se refleja en esta patente estadounidense consiste precisamente en la instalación forzosa de elementos del sistema sobre la plataforma de perforación fija, limitando asi las posibilidades de comprender en una misma embarcación un sistema general que permita la preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación.

Más aún, la patente estadounidense US6745856B2 protege un método y un aparato para procesar material perjudicial o de desecho, por ejemplo recortes o lodos de perforación, en un buque flotante durante su transportación del sitio de perforación a un vertedero. El buque descrito en esta patente contiene equipo para la preparación de lechada y agitación del material perjudicial. Tal equipo incluye tanques de almacenamiento, unidades de lechada y unidades de agitación, asi como equipo de transferencia tal como lineas de flujo y medios de vacio o bombeo. El material perjudicial se transfiere del sitio de perforación a los tanques de almacenamiento en el buque. El buque entonces transporta el material a un vertedero, tal como un pozo de inyección. Durante el transporte, se procesa el material perjudicial. Tal proceso puede incluir la preparación de lechada y/o la agitación del material perjudicial para mantener la mezcla, añadiendo fluidos en caso de ser requerido. Una vez en el vertedero, la mezcla de material perjudicial se transfiere del buque al vertedero. La desventaja principal que se refleja en esta patente estadounidense consiste en la instalación de ciertos elementos del sistema sobre una estructura de perforación fija, por ejemplo tanques de almacenamiento iniciales o un sistema de vacio de trasiegue, limitando asi las posibilidades de comprender en una misma embarcación móvil un sistema general que permita la preparación, transportación y almacenamiento de lechada a base de recortes de perforación, incluyendo la etapa de recepción de materiales. Más aún, otra desventaja del sistema descrito en esta patente es que carece de medios de separación, por ejemplo zarandas vibratorias o bien un módulo de inyección de la lechada preparada. Finalmente, otra desventaja de este documento es que la invención no define el tipo de tratamiento o preparación que recibirá la lechada a bordo del buque, por ejemplo si permitirá la generación de una lechada aplicable como fluido de perforación en un nuevo pozo o si simplemente se limita a la deposición de material perjudicial o de desecho en un vertedero.

Finalmente, la patente estadounidense US7770665B2 describe diversas modalidades de un sistema para preparar una lechada en tránsito dispuesto sobre un vehículo de transporte a partir de recortes de perforación obtenidos en el sitio de perforación o una plataforma fija y transportados a un segundo sitio de trabajo. El sistema de esta patente, en una de las modalidades descritas, incluye sobre dicho vehículo: una pluralidad contenedores de recepción de recortes de perforación, que pueden encontrarse sobre o debajo de la cubierta, un dispositivo de molienda configurado para facilitar la transferencia de fluidos y para reducir el tamaño de las partículas de materiales sólidos de los recortes de perforación, y un tanque de lechada conectado a su vez a un módulo de bombeo. El módulo de bombeo conduce la lechada a un agitador de clasificación, por ejemplo una zaranda vibratoria, localizada en la plataforma fija, en donde la lechada se pasa a través de una pantalla para separar o extraer cualquier recorte de perforación restantes más grandes que un tamaño predeterminado y finalmente la lechada se transfiere a un depósito de suspensión en plataforma para su almacenamiento. La plataforma además puede incluir un módulo de reinyección de la lechada al pozo de perforación. Todos los elementos del sistema pueden estar conectados en comunicación fluida mediante líneas de transferencia de fluidos, por ejemplo, mangueras flexibles y/o tuberías nuevas o existentes. La desventaja principal que se refleja en esta patente estadounidense consiste en la instalación de ciertos elementos del sistema sobre una estructura de perforación fija, por ejemplo el agitador de clasificación, el tanque de almacenamiento final y el módulo de reinyección, limitando asi las posibilidades de comprender en una misma embarcación móvil un sistema general que permita la preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación.

Con base en lo anterior, existe en el estado de la técnica la necesidad de que en una sola una embarcación móvil se localice un sistema general que permita la preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación.

Objetivos de la invención

Un objeto de la presente invención consiste en proporcionar una embarcación móvil que incluya un sistema de preparación de lechada a base de recortes de perforación me orado .

Asimismo, otro objetivo de la presente invención se refiere a que dicha embarcación móvil además constituya un sistema de transportación de lechada a base de recortes de perforación de un sitio de trabajo, perforación o disposición a otro .

Más aún, otro objetivo de la presente invención es que la embarcación móvil además constituya un sistema de almacenamiento de lechada a base de recortes de perforación.

Otro objeto más de la presente invención atiende a proporcionar en dicha embarcación móvil un sistema de reinyección de lechada a base de recortes de perforación en un sitio de perforación, yacimiento o formación receptora.

Finalmente, otro objeto de la presente invención se refiere a proporcionar en la embarcación móvil todos los sistemas mencionados a fin de hacer más eficiente el manejo de recortes de perforación.

Breve descripciói de las figuras

Para proporcionar un mejor entendimiento de la invención se anexan los siguientes dibujos

La figura 1 se refiere a una vista lateral de una embarcación móvil en ejemplo que incluye el sistema de preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación presente invención.

La figura 2 se refiere a una primera vista en perspectiva superior del sistema de preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación presente invención.

La figura 3 se refiere a una segunda vista en perspectiva superior del sistema de preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación presente invención. Descripción detallada de la invención

La invención se refiere a una embarcación integral mejorada que puede realizar operaciones de preparación, transportación, almacenamiento e inyección de lechada a base de recortes de perforación que le otorgan ventajas sobre los sistemas existentes en el Estado de la Técnica que están montados de manera total o parcial sobre plataformas o estructuras de perforación fijas.

En la figura 1 se ilustra una embarcación (10) en ejemplo de la presente invención, la cual comprende una pluralidad de elementos inherentes a todo tipo de embarcaciones industriales y cuya mención es omitida en la presente solicitud por tratarse de materia no relacionada directamente con la invención. Los elementos del sistema de la invención serán descritos a continuación con mayor detalle y se deberá comprender dentro del alcance de esta invención que dichos elementos pueden localizarse, en su totalidad o de forma parcial, y de manera indiferente sobre la cubierta o debajo de ella en cualquiera de los niveles interiores de la embarcación. En cualquier caso, todos los elementos del sistema se mantienen en comunicación fluida mediante lineas y tubería adecuada a los caudales y presiones requeridos, en algunos casos de tipo flexible, para la correcta transportación de la lechada preparada o en cualquier paso intermedio de su preparación, así como durante las operaciones hacia el exterior de la embarcación, por ejemplo durante la recolección de material, la entrega en una estructura fija o en el proceso de inyección hacia un pozo o yacimiento receptor. Cabe señalar que la embarcación (10) puede comprender elementos adicionales para facilitar las operaciones del sistema, por ejemplo: grúas de diferentes capacidades, torre de perforación, plantas generadoras de energía eléctrica, compresores, equipo de perforación, laboratorios, entre otros.

El procesamiento inicia con la etapa de recolección de materiales residuales generados durante la perforación, principalmente recortes de perforación, provenientes ya sea directamente de la zona de trabajo del pozo de perforación, o bien de un almacén temporal en un contenedor localizado en una plataforma fija u otra estructura móvil, marina o terrestre. Preferentemente los contenedores para instalaciones marinas, deben ser contenedores metálicos y pueden ser llenados a un máximo de 80 por ciento de su capacidad. Más particularmente, los contenedores deben ser de por lo menos, 67,5 mm (3/8 de pulgada) de espesor, tener una capacidad no mayor de cuatro metros cúbicos, cumplir con las especificaciones técnicas de los equipos de izaje de cargas, tener, por lo menos, cuatro puntos reforzados para estribar, tener un patín estructural reforzado con lámina de por lo menos 25,4 mm (1 pulgada), tener refuerzos en su periferia, tener bases para carga por medio de montacargas, contar con dos puertas en la parte superior para conectar el sistema de vaciado, contar con identificación intransferible, tener recubrimiento anticorrosivo primario y acabado en un color indicado y contar con leyendas visibles. Una vez llenos, los contenedores deben permanecer cerrados para prevenir derrames durante su manejo y su diseño debe ser de tal manera que puedan soportar caídas o golpes sin que se presenten daños en su estructura. Durante el izaje se deben utilizar eslingas, grilletes y ganchos adecuados y durante descarga en la embarcación área asignada a los contenedores debe estar correctamente señalizada y deberán fijarse por medios mediante al menos cuatro puntos para evitar cualquier movimiento durante el procesamiento y/o navegación.

El procesamiento a bordo continúa a la etapa de transportación mediante la conexión a los contenedores de una manguera flexible a la línea principal para iniciar la transferencia. Preferentemente, la línea principal consiste en una o más líneas fijas de 5" instaladas en la embarcación. Esta etapa de transportación se puede realizar por sistemas de transportación conocidos mediante sistemas neumático, mecánico o hidráulico de transporte de recortes, o una combinación de ellos. En la modalidad preferida de la presente invención, la embarcación (10) puede comprender un sistema de vacío para el manejo de los contenedores para alimentar al sistema de preparación de lechada. Atendiendo a la figura 2, la etapa de transportación de recortes puede comprender al menos un volteador de recortes (20) para transportarlos hasta al menos una unidad de generación de lechada (30) . En la modalidad preferida de la invención se ilustran dos volteadores (20) con la finalidad de duplicar la velocidad de vaciado. Alternativamente, en otra modalidad preferida, esta etapa puede comprender bombas de succión (no ilustradas) . En otra modalidad preferida, los recortes pueden avanzar hasta un cono de descarga (no ilustrado), para descargar los recortes por medio de una válvula rotativa hacia al menos un tornillo transportador (no ilustrado) . De preferencia, el tornillo transportador es de 14" de una sola sección montado debajo del cono receptor de recortes y comprende una cubierta metálica para protección.

La etapa de preparación está basada en el principio ARCO de corte centrifugo y molienda para convertir los recortes de perforación y agua en una lechada homogénea. Como se observa en la figura 2, esta etapa inicia en la unidad de generación de lechada (30) . La unidad de generación (30) comprende al menos un tanque (31) y una o más bombas centrifugas (35) . Preferentemente, las bombas centrifugas (35) están especialmente modificadas cuyos impulsores están acortados y endurecidos. La acción de bombeo de los impulsores modificados causa el desgaste de los sólidos de perforación a medida que circulan a través del sistema. La unidad de generación de lechada (30) recibe los recortes de cualquiera de los posibles sistemas de transportación para mezclar los recortes con agua de mar y moler hasta un tamaño de partícula máximo predeterminado. En una modalidad preferida, la unidad (30) comprende tres tanques metálicos tipo cónico de 55 bbl de capacidad cada uno (espesor de ½" en la parte cilindrica y de 3/8" en la parte cónica), en donde los primeros dos tanques son identificados como tanque de gruesos (31, 32) y el tercer tanque conocido como tanque de finos (33) . Los tanques de gruesos (31, 32) se encargan de recibir los recorte de perforación de la etapa de transportación. En esta modalidad preferida, la unidad (30) comprende 6 bombas centrifugas de 75 Hp de potencia y un impulsor que está recubierto por un material de carburo de tungsteno que se encarga de la degradación de los sólidos a medida que la mezcla fluido- recorte circula por el espacio anular entre el impulsor y la carcasa de la bomba, la fricción y el golpe de los sólidos en la superficie del impulsor recubierto hace que los sólidos se degraden a tamaños mínimos. En estos tanques (31, 32) inicialmente se adiciona el agua necesaria para iniciar el proceso de mezcla y preparación de lechada de inyección. En la preparación de lechada las bombas se alternan para optimizar la operación de funcionamiento del sistema y minimizar el desgaste por fricción. En la modalidad preferida, la unidad (30) puede incluir un colector múltiple de líneas (34) que permite a las bombas trabajar en forma alternada o en forma continua y transferir fluidos de un tanque hacia otro, o bien transferir la lechada a otros elementos de procesamiento. Finalmente, en la modalidad preferida, la unidad (30) tiene agitadores mecánicos de 10 Hp de potencia y jet de ½" que permite mantener en suspensión los sólidos del fluido al momento de la preparación de la lechada.

Según la modalidad ilustrada en la figura 2, desde los tanques (31, 32) se trasiega la lechada hacia una o más zarandas clasificadoras (40) . Preferentemente, el sistema incluye dos zarandas clasificadoras (40) de tipo lineal de tres mallas para separación de los sólidos que no hayan cumplido el tamaño mínimo de 200 mieras.

Más aún, debido a la dureza de algunos sólidos, éstos no llegan a cumplir el tamaño requerido para lo cual se dirige la lechada de manera opcional a una molienda adicional (36) . Preferentemente, la molienda adicional (36) consiste en una molienda de sólidos húmedos tipo molino de barras o molino de martillo. La molienda adicional (36) se alimenta en forma paralela desde el tercer tanque (33) de la unidad de generación de lechada (30) para continuar con la degradación de los sólidos. En la modalidad preferida, puede comprender un molino de barras que produzca hasta 10G de gravedad con un motor de 2x100 HP, que comprende en su interior varillas cilindricas para pulverizar por golpe el material sometido a una fuerza G para asegurar la molienda final . En la modalidad de molienda adicional, la lechada del tanque de finos (33) puede recircular continuamente tanto por la molienda (36) y por las bombas centrifugas (35) hasta que los sólidos pasen por la malla de la zaranda vibratoria (40) de un tamaño de orificio menor a 200 mieras .

Finalmente, la etapa de preparación concluye cuando la lechada logra alcanzar las propiedades de una lechada homogénea con una granulómetria especifica, y se transfiere a uno o más tanques de almacenamiento (50) para la etapa de almacenamiento. Durante esta etapa de almacenamiento, los tanques (50) permiten la continua preparación de lechada a partir de los recortes de perforación sin interrupción por las acciones de transferencia y clasificación de la lechada. El tanque de almacenamiento (50) comprende un agitador de tipo sumergible. En la modalidad preferida, la capacidad mínima del tanque (50) para almacenamiento de lechada y residuos líquidos aceitosos es de 12,246 bbl de volumen.

La etapa de inyección inicia con la descarga de los tanques de almacenamiento (50) en donde la lechada pasa de dichos tanques a una unidad de inyección de alta presión (60) que se ilustra en la figura 3. En la modalidad preferida, desde los tanques de almacenamiento (50) hasta la unidad de inyección (60) todas las líneas serán de baja presión y estarán conectadas por medio de líneas fijas de 4 o 3" de diámetro. Preferentemente, la unidad (60) cuenta con un sensor (61) de flujo y densidad de la lechada. La salida de la unidad de inyección (60) comprende una linea de alta presión (65) . En la modalidad preferida, la linea de alta presión (65) consiste en lineas rígidas de alta presión de 3" cuyo extremo puede recibir un dispositivo de acoplamiento.

Un acoplamiento de conexión y desconexión rápida QCDC (por sus siglas en inglés Quick Connect Disconnet Couplers), está conectado a una manguera flexible de alta presión (70) situada en un carrete o winche (75) . En la modalidad preferida, el carrete (75) puede comprender medios motorizados y mecanismos de seguridad. Por su parte, el dispositivo de acoplamiento entre la manguera flexible y la línea de alta presión (65) de la salida de la unidad (60), permite una desconexión segura o de emergencia. Finalmente, la unidad de inyección (60), bombea la lechada por la línea rígida y la línea flexible hasta el espacio anular del pozo o directamente por medio de un tubo para inyectarla en la formación receptora. En la modalidad preferida, si la presión de inyección sobrepasa un límite establecido, se abre una válvula de alivio de presión en la bomba de inyección y la lechada es desviada hacia los tanques de preparación de lechada.

Las velocidades de proceso de preparación de lechada están diseñadas para asegurar que se alcance y se supere un mínimo del volumen objetivo cuando sea posible, pero todas las velocidades deben mantenerse dentro del rango y parámetros especificados. Una lechada en ejemplo podría comprender las siguientes características: densidad: 1.20 - 1.31 nominal (10- 11 p.p.g.); viscosidad: 60 - 100 seg/qt Viscosímetro de Marsh; contenido de Sólidos: 10 - 25% w/v; tamaño de partícula de sólidos D90 < 200μ; y esfuerzo de gel: ( 10"/20"/30") 18/25/271b/100ft2.

Los elementos aquí descritos pueden obtener soporte operativo de elementos conocidos como compresores (80) y generadores eléctricos (90) tal y como se ilustra en la figura 2.

En una modalidad alternativa, la embarcación adaptada para el procesamiento de lechada a base de recortes de perforación además comprende un sistema informático de control de datos y de monitoreo. Dicho sistema informático puede comprender, de manera enunciativa y no limitativa, programas de cómputo especializados de instrumentación virtual, conmutador, sensores con comunicación integrada para la medición de temperatura, presión volumen, cantidad de ingredientes, flujo, densidad, y otros parámetros en cualquier punto del proceso descrito. También, en otra modalidad alternativa, la embarcación puede poseer sistemas de comunicación inalámbrica para facilitar las operaciones con estructura o plataforma fija o móvil, que son exteriores a la embarcación.

Con base en la revelación anterior, ciertas modalidades y detalles han sido descritos con el fin de ilustrar la presente invención, y será evidente para los expertos en la materia que se pueden hacer variaciones y modificaciones sin desviarse del alcance de la presente invención.