POZO

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un dispositivo de seguridad para pasar una serie de conductores eléctricos a través de cabezales de pozo, y sellar mecánicamente el pozo, asegurando el control hidráulico interno del mismo, y a un método para la reparación de fugas y/o reparación de los conductores, en caso de daños en superficie causados por terrorismo, vandalismo o daños intencionados o no intencionados, sin requerir la utilización de equipos especializados que implican levantar el cabezal y la tubería de producción. El dispositivo y método de la invención garantizan el control de la presión interna del pozo en su operación cotidiana y han sido diseñados para ser utilizado principalmente en el sector energético, subsector petrolero y específicamente en los sistemas de bombeo y producción de petróleo y gas.

ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR.

El fluido de los pozos petroleros o gasíferos, comúnmente no llega a la superficie por sí solo, razón por la cual existen diferentes tipos de extracción o levantamiento artificial, entre los que se encuentran las Bombas Electro Sumergibles (BES) y las Bombas eléctricas de Cavidad Progresiva (PCP), que cuando el petróleo es pesado (baja viscosidad API), requieren ser complementadas con calentadores eléctricos en el fondo del pozo, con el fin de aligerar el producto y hacer más fácil su extracción. i Estos equipos por ser eléctricos requieren ser conectados con fuentes de energía en el exterior del pozo, lo cual se realiza a través de elementos conductores eléctricos (cables) que van desde la parte interna hacia la parte externa del pozo. La introducción de estos elementos genera la necesidad de utilizar sistemas de sello, que permitan pasar los conductores a través de los cabezales de pozo, comunicar el interior del pozo con fuentes de electricidad externas y garantizar que se mantenga la presión interna del mismo.

Cuando se presentan daños físicos o funcionales en los sistemas de sello, tales como fugas, ruptura o daño de uno o más de los cables presentes en la superficie o en el interior del cabezal de pozo, se hace necesaria la intervención de un equipo especializado para el mantenimiento del pozo llamado Work Over. El empleo de este tipo de equipos implica que se aplique el siguiente método: a) desarmar el cabezal de pozo, b) controlar y asegurar la presión del pozo, c) levantar la línea de tubería, d) retirar una sección de tubería, e) arreglar el daño y f) armar nuevamente el cabezal; esta operación es poco deseable ya que implica la pérdida de niveles de sumergencia en los sistemas de bombeo y además, es proceso demorado, costoso y de difícil coordinación, ya que requiere logísticas especiales. Hasta el momento, este método es la única opción existente para poder reparar los daños mencionados en los cabezales de pozo.

Actualmente, algunos países productores de hidrocarburos como Colombia y otros países de medio oriente y África poseen conflictos armados internos o externos de orden militar, étnico, social o religioso, que colocan como objetivo la destrucción de la infraestructura de su oponente, razón por la cual la industria petrolera se ha convertido en el blanco de ataques terroristas, actos vandálicos, manipulación malintencionada o saboteos, que sumados a las condiciones extremas de operación, se tornan en las principales causas de daños en el sistema de sello de los cabezales de pozo, incluidos daños en los conductores eléctricos (cables). Los primeros sistemas diseñados y utilizados por la industria son llamados penetradores eléctricos de capsula cerrada, tal como el que se divulga en la patente US4.693.534, que utiliza un principio de cápsula cerrada llamada penetrador de una sola pieza, la cual se ubica a través del colgador de tubería, en la parte interna del cabezal de pozo, mediante un sistema mecánico de sello externo (buje adaptado al equipo propio del usuario final) y diferentes sistemas de contacto y conexión eléctrica en su interior. Para su instalación se hace necesario cortar el cable de producción y empalmar el sistema por debajo del cabezal, estos contactos y empalmes crean puntos calientes y generan un riesgo de falla eléctrica por corto circuito. Si se presenta una falla eléctrica en estos contactos o empalmes, se requiere el reemplazo total del penetrador con la intervención del equipo especial de reparación y servicio a pozos petroleros Work Over, con el método y los costos mencionados anteriormente.

Posteriormente, para evitar los cortes y empalmes por debajo del cabezal se diseñaron los penetradores sin corte de cable sellados con epóxico, entre ellos los reportados en la patente CA 2838733, donde los usuarios tienen la alternativa de NO cortar los conductores, ya que utilizan el principio de NO hacer empalmes eléctricos en la zona presurizada. Este sistema se instala por debajo del colgador de tubería en la parte interna del cabezal de pozo, utilizando un adaptador de una sola pieza que se instala a través de dicho colgador de tubería. Su sistema de sello es una capsula que emplea empaques y masillas epóxicas sin hacer cortes; sin embargo, este tipo de sellos presentan problemas de confiabilidad debido a que el procedimiento de ensamble requiere de condiciones ambientales controladas y requieren de una mezcla epóxica con procedimientos complejos y especializados que si no se realizan correctamente no logran sellos uniformes que garanticen hermeticidad y por tanto, se generan fugas. Este tipo de sistemas de sello se basan sólo en una barrera de sello sin un respaldo de sello en caso de falla, así mismo si se presentan daños en el cable eléctrico, al igual que el sistema anterior, el sistema de sello debe ser reemplazado en su totalidad utilizando el equipo de Work Over, ya que este no permite hacer reparaciones. También se han diseñado sistemas de sello mecánico sin corte de cable, como el que se define en la solicitud colombiana CO1 1 -162242, que al igual que los anteriores sellos ofrecen al usuario la posibilidad de NO cortar los cables conductores. Este tipo de sellos eliminan el uso de epóxicos y generan un sello mecánico basado en el uso de empaques elastoméricos con formas geométricas cónicas y/o cilindricas, ubicados sobre asientos de sello con huecos cónicos y/o cilindricos coincidentes, a través de los cuales pasan los cables, que al ser empujados por la acción mecánica en su ensamble, ejercen presión no adecuada sobre los empaques, y estos a su vez, la transmiten hacia el cable, generando alto riesgo de daños en el mismo como resultado de una exagerada fuerza de apriete, estos sistemas basan su funcionamiento en la retención de la presión sólo en el empaque y en un solo punto dinámico, lo cual genera que en determinado momento la presión venza el empaque y la fuga de presión se haga inevitable al no tener respaldo. Al igual que los anteriores sistemas, estos se instalan mediante un buje adaptador de una sola pieza que pasa a través del colgador. Dentro de esta tecnología se conocen fabricantes cuya diferencia está en la forma de instalación, ya que unos instalan su elemento sellante debajo del colgador y otros arriba del mismo, en ambos casos, si se presentan daños en el cable inevitablemente se requerirá el equipo de Work Over para su reparación o reemplazo. Aunque este tipo de sistemas no requiere el reemplazo total de partes, como los anteriores, por tratarse de sistemas de una sola pieza ubicada a través del colgador de tubería, ninguno de ellos tiene la opción de ser desarmado sin el adecuado control de la presión e integridad hidráulica del pozo, que se realiza con el equipo de Work Over y por ende, presentan las mismas desventajas antes mencionadas. Con los sistemas mecánicos que sellan por arriba del colgador, afuera del cabezal, como enseña la solicitud de patente CO13-122315, existe un riesgo y falencia operativa adicional, ya que si se presenta manipulación externa no autorizada o ataques vandálicos de cualquier tipo, especialmente con elementos explosivos, es precisamente el elemento sellante en la superficie la parte más vulnerable del sistema y éste al dañarse dejará el pozo sin control debido a la pérdida del sello, generando alto riesgo de accidentes mayores como derrames, incendios y/o explosiones por fuga de presión y/o fluidos a través del penetrador averiado, aumentando la probabilidad de que se presenten daños ambientales, perdidas económicas considerables y hasta pérdida de vidas humanas. Todos estos sistemas mecánicos de sello sólo contemplan un elemento sellante y no tiene respaldo en caso de una fuga.

Finalmente, se encuentra en el estado de la técnica un sistema de sello mecánico que utiliza componentes tipo pistón y basa su funcionamiento en un elastómero de sello en medio de dos pistones, que al recibir presión se mueven y comprimen los empaques hacia los cables, atenuando el riesgo de posibles daños en el cable por exagerado apriete, siendo una de las opciones más utilizada en la actualidad en el mercado colombiano por sus ventajas sobre los sistemas antes mencionados. Sin embargo, al igual que el anterior sistema, éste también se coloca en la superficie exterior del cabezal de pozo, conectándolo con el interior a través de un buje adaptador de una sola pieza, generando las desventajas antes mencionadas. Sumado a las desventajas señaladas, este sistema posee una falencia adicional ya que al moverse en reacción a una fuerza de presión para sellar, existe el riesgo de que a bajas presiones no se genere la energía cinética suficiente para mover los pistones y por ende, se presenten fugas de pequeñas cantidades de gas.

Considerando la información anterior, el objetivo de esta invención es eliminar los riesgos y falencias de cada una de las tecnologías y sistemas expuestos, creando un dispositivo modular que junto con un nuevo método de instalación sea adaptable a diferentes tipos de cabezales de pozo, mantenga la integridad del pozo de manera segura y controlada, y que, en caso de fugas o ataques vandálicos, permita reparar los daños en el sistema de sello y los cables, sin la intervención de los equipos especializados de Work Over.

VENTAJAS DE LA INVENCION. El dispositivo y el método para sellado de seguridad y reparación de conductores eléctricos que pasan a través de cabezales de pozo objeto de esta solicitud de patente de invención presentan las siguientes ventajas con respecto a los dispositivos existentes en el estado de la técnica: 1 . El dispositivo es mecánico y no posee componentes ni contactos eléctricos, está seccionado por partes que permiten la adaptación e instalación modular, de acuerdo a las características del cabezal y la necesidad y gravedad del daño y/o reparación. 2. Posee dos unidades de sello que respaldan el control e integridad de la presión del pozo, así falle una de dichas unidades.

3. Las unidades de sello se encuentran en el interior del cabezal, impidiendo la manipulación no autorizada o el daño intencionado por agentes externos.

4. Las unidades de sello son compactas y activadas sin requerir presión, sus componentes internos se inmovilizan mecánicamente evitando que la presión desplace deliberadamente los empaques que sellan. El sistema de sello por su configuración geométrica interior permite tener dos puntos de sello dinámico simultáneos en cada extremo del elastómero, lo cual genera un respaldo (back up).

El dispositivo sella cada uno de los conductores eléctricos (cables) en configuraciones de 1 a 3 cables al mismo tiempo, soportando presiones de hasta 74,8 MPa en condiciones ideales, garantizando al usuario presiones de trabajo de hasta 35 MPa y utilizando un factor de seguridad mayor de 2.0

La parte inferior del dispositivo sella los conductores ejerciendo presión sobre la capa más externa del conductor, es decir, sobre el protector mecánico del aislante (plomo), mientras que el sello principal se hace en la parte superior del dispositivo, que sella sobre la capa intermedia del conductor, esto es sobre el aislamiento dieléctrico (Etileno Propileno Dieno Tipo M - EPDM) del cable, dando así una doble protección y respaldo de sello a cada uno de los conductores.

El dispositivo instalado y operado con el método de esta invención, permite el desensamble de la parte superior del cabezal y el desensamble, inspección y/o reparación del sello principal superior, sin perder el control de integridad en presión del pozo, ya que siempre estará sellado con la carcasa de sello primaria, ubicada en la parte inferior del dispositivo.

Al controlar la integridad de la presión del pozo por sí mismo, el dispositivo no requiere del uso de equipos de Work Over para efectuar inspecciones, mantenimiento y/o reparaciones por fugas o ruptura de cables, lo cual se convierte en la principal ventaja del equipo. 10. Este es un sistema de sello de seguridad que garantiza el control y la integridad de los fluidos del pozo en caso de ataque terrorista, asonada, vandalismos, o manipulación indebida en la superficie. 1 1 . Por ser completamente modular y adaptable, en caso de requerirse la reparación de conductores eléctricos en el interior del cabezal, cuando no se tiene previamente instalado el dispositivo objeto de la invención, se puede controlar el pozo con métodos estándar, con un costo operativo adicional, instalar el dispositivo por partes y reparar los conductores, sin necesidad de levantar la línea de tubería, evitando el uso de los equipos especializados de

Work Over, cuya utilización es considerablemente más costosa.

Con el uso del dispositivo y método objeto de la invención se logra recuperar la operatividad eléctrica del pozo en un tiempo máximo de 6 horas, generando importantes beneficios, ya que al ser un dispositivo completamente modular, adaptable a diferentes cabezales y circunstancias y no requerir de equipos especializados de Work Over se obtiene un ahorro significativo en costos y tiempos de reparación, lo que finalmente reduce las pérdidas asociadas a la producción.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS.

FIGURA 1 : Muestra en vista de corte un cabezal de pozo genérico y de uso común, en la que se ilustra la manera en que el conductor eléctrico o cable (5) que viene del fondo del pozo, pasa a través del dispositivo objeto de la invención (4), que se aloja en el colgador de tubería (3), ubicado entre la sección inferior del cabezal de pozo (1 ) y la sección superior del cabezal de pozo (2), sellando el pozo y permitiendo que el cable (5) se conecte con la fuente eléctrica externa, sin que se pierda la integridad de presión en el cabezal de pozo.

FIGURA 2: Ilustra en vista de corte un cabezal con el dispositivo de la presente invención (4) instalado, precisando sus componentes.

FIGURA 3: Muestra una perspectiva 3D del dispositivo objeto de la invención (4) configurado para sellar o reparar un solo conductor eléctrico (5) o tres conductores eléctricos (5), además Ilustra en perspectiva 3D la carcasa de sello primario o inferior (10), unida al conector inferior (9), unido a la carcasa de sello principal o intermedia (8), que se une al conector superior (7) y éste último se une a la carcasa de sello de reparación o superior (6). Además muestra el buje protector (26), que puede reemplazar a la carcasa (6) durante el proceso de reparación. FIGURA 4: Muestra en vista de corte del conector superior (7).

FIGURA 5: Muestra en vista de corte del conector inferior (9).

FIGURA 6: Muestra en vista de corte la carcasa de sello de reparación o superior (6) y la forma cómo pasa el conductor eléctrico (5) a través de la carcasa de sello.

FIGURA 7: Muestra en vista de corte la carcasa de sello principal central (8) y la forma cómo pasa el conductor eléctrico (5) a través de dicha carcasa de sello. FIGURA 8: Muestra un corte transversal de la carcasa de sello primario o inferior (10) y la forma cómo pasa el conductor eléctrico (5) a través de dicha carcasa de sello.

FIGURA 9: Muestra en vista de corte el buje protector (26). FIGURA 10: Muestra en perspectiva 3D la estructura física de un conductor eléctrico (5) típico para bombas electro sumergibles (BES). FIGURA 11 : Muestra en vista de corte el detalle de ensamble de la unidad de sello (28).

DESCRIPCION DE LA INVENCION.

El dispositivo y método para sellado de seguridad y reparación de conductores eléctricos que pasan a través de cabezales de pozo objeto de esta solicitud, es un dispositivo compuesto por partes que se ensamblan, permitiendo que pueda configurarse, adaptarse y ensamblarse a cabezales de diferentes tamaños y distintos tipos de colgador. Así mismo, su ensamble modular hace posible que el usuario pueda utilizarlo por partes, dependiendo de cómo esté configurado su cabezal, cómo desee sellar sus conductores y/o los daños encontrados en el cable para su reparación. La figura 1 muestra un cabezal de pozo genérico y de común uso, que tomaremos como referencia para la descripción de esta invención. Esta figura 1 muestra la manera en que los conductores eléctricos o cables (5) que vienen del fondo del pozo, pasan a través del dispositivo objeto de la invención (4) para ser sellados en su interior, el dispositivo se rosca y sella al colgador de tubería (3) ubicado entre la sección inferior del cabezal de pozo (1 ) y la sección superior del cabezal de pozo (2), donde a través del uso de arosellos (o-rings) cierra, sella y da integridad de presión el cabezal de pozo, permitiendo que el cable (5) se conecte con la fuente eléctrica externa y manteniendo el control hidráulico e integridad de presión entre el pozo y la atmosfera externa. Las figuras 2 y 3 dan un detalle de las partes o ensambles que constituyen el dispositivo objeto de la invención (4). Iniciando desde la parte inferior, este dispositivo está compuesto por la carcasa de sello primario o inferior (10) que se ensambla al conector inferior (9), unido de igual manera a la carcasa de sello principal o intermedio (8), que se une de igual manera al conector superior (7) y éste último une de la misma manera a la carcasa de sello de reparación o superior (6) o al buje protector (26).

Los equipos eléctricos utilizados dentro del pozo usualmente utilizan fuentes eléctricas de medio voltaje, que requieren emplear sistemas trifásicos, es decir que utilizan tres fases o cables de conducción eléctrica (5), lo cual hace necesario contar con un producto en el cual se pueda sellar y/o reparar individualmente cada conductor eléctrico (5). Como se ve en la figura 3, existen dos versiones del dispositivo de la presente invención, una de ellas pensada para el paso de un único cable y una segunda alternativa, entre otras la más común de ellas, está adaptada para que un único dispositivo permita el paso de tres conductores eléctricos (5) de manera simultánea.

La versión a usar dependerá de la configuración del cabezal del pozo, si utiliza colgador de tubería (3) concéntrico con tres agujeros individuales, donde el dispositivo de sellado a emplear es el que cuenta con un canal para un solo cable, que se ubica de forma que coincida con dicho agujero del colgador, pasando un solo conductor eléctrico (5) por cada agujero y cada dispositivo, haciendo necesarios tres dispositivos, o si se utiliza un colgador de tubería (3) excéntrico con un sólo agujero donde utilizará un solo dispositivo de sellado y/o reparación por donde pasaran los tres conductores eléctricos (5) al mismo tiempo, como referencia para la descripción de la invención utilizaremos este último. Específicamente, el objeto de la presente solicitud es un dispositivo para sellado de seguridad y reparación (4) de conductores eléctricos (5) que pasan a través de cabezales de pozo (2), que comprende uno o dos bujes conectores (7, 9) y una a tres carcasas de sello (6, 8, 10), donde cada una de dichas carcasas (6, 8, 10) comprende en su interior una unidad de sello (28), al menos una de dichas carcasas se instala en el interior del colgador de tubería (3) y al menos una de las carcasas se une a uno de los bujes conectores (7, 9). En cualquiera de las modalidades antes definidas, el buje conector (7), mostrado en la figura 4, es un buje superior, posee una o dos áreas de sello (721 ), uno a tres sistemas de rosca (71 1 ) que se adaptan y ensamblan a cualquiera de las carcasas de sello (6)(8) o al buje protector (26) y poseen en su superficie exterior uno a cinco alojamientos para arosellos (716), que sella(n) contra un agujero pasante en la sección superior del cabezal de pozo (2).

Por su parte, el buje conector (9), ilustrado en la figura 5, posee una o dos áreas de sello (921 ), uno a tres sistemas de roscas (91 1 ) que se adaptan y ensamblan a cualquiera de las carcasas de sello (8, 10); y uno a tres alojamientos para arosello (916), que sellan contra el área de sello (821 ) de la carcasa de sello (8).

En cuanto a las carcasas que hacen parte del dispositivo (4) de la invención, todas ellas tienen en común que comprenden una unidad de sello (28), uno o más sistemas de roscas externas (1 1 ) y uno o varios alojamientos para arosello (16). En procura de facilitar el entendimiento de las figuras, se ha antepuesto el número de la carcasa (6, 8 y 1 ) al correspondiente elemento, para especificar a qué elemento se está haciendo mención. Así por ejemplo, la unidad de sello (28) de la carcasa superior (6) se encuentra señalada con el número de referencia (628), mientras que la unidad de sello (28) de la carcasa (8) tiene el número de referencia (828) y la unidad de sello (28) de la carcasa inferior (10) se encuentra referenciada con el número (128).

Así las cosas, la carcasa de sello superior (6), mostrada en la figura 6, es una carcasa de reparación, que comprende una cámara de alojamiento superior (625), uno o más sistemas de rosca (61 1 ), un alojamiento de sello (627) donde se ubica la unidad de sello (628); y uno o varios alojamientos para arosello (616); y un anillo de cierre cámara superior (624), que posee un sistema de rosca (629). Por su parte, la carcasa de sello (8) mostrada en la figura 7, es un sello principal e intermedio, que comprende un mandril adaptador (823), que posee uno o más sistemas de rosca (81 1 ) que se adapta(n) y une(n) a los diferentes tipos de colgador de tubería (3), bujes conectores (7, 9), posee un alojamiento de sello (827) donde se ubica la unidad de sello (828) y uno o varios alojamientos para arosellos (816) que sellan contra el colgador de la tubería (3) y el buje conector (7); y un anillo de cierre de cámara intermedia (822), que se une al mandril adaptador (823) mediante un sistema de rosca (829).

En cuanto a la carcasa de sello (10), que se muestra en la figura 8, ésta es un sello primario o inferior, que comprende una cámara de alojamiento inferior (1 12), posee uno o más sistemas de rosca (1 1 1 ), un alojamiento de sello (127) donde se ubica la unidad de sello (128) y uno o varios alojamientos para arosellos (1 16); y un anillo de cierre cámara inferior (1 17) que posee un sistema de rosca (129). En una alternativa de la invención, el dispositivo para sellado de seguridad y reparación (4) comprende un buje protector (26), tal como el que se ilustra en la figura 9 que puede unirse al extremo superior del buje conector (7), reemplazando la carcasa de sello superior (6). Este buje (26) cuenta con sistemas de unión roscada (261 1 ) y espacios para el alojamiento de los arosellos de contención hidráulica (2616).

En el dispositivo de la presente invención, los bujes conectores (7, 9), las carcasas (6, 8, 10) y el buje protector (26) son elaborados en material metálico y tiene formas internas y externas cilindricas, mientras los conductores eléctricos (5) típicos para bombas electro sumergibles (BES), están compuestos de un núcleo central conductor de cobre (18) con un aislamiento dieléctrico de Etileno Propileno Dieno Tipo M (EPDM) (19) y un protección mecánica de plomo (20), tal como se enseña en la figura 10.

Como se mencionó anteriormente, cada carcasa (6, 8, 10) comprende en su interior una unidad de sello (28), tal como se ilustra en la figura 1 1 e independientemente de la carcasa a la que pertenezca, la unidad de sello (28) está compuesta por dos anillos guía (15), dos anillos de compresión (1 3) y uno o tres empaques de sello (14) de acuerdo a si se sellan uno o tres conductores eléctricos (5) al mismo tiempo. Los anillos guía (15) tienen forma cilindrica exterior con uno o tres agujeros pasantes cilindricos en su interior, que sirven de guía geométrica al paso de los conductores eléctricos (5) dando una línea de guía para el cierre de los anillos de compresión (13), está fabricado de materiales dieléctricos para prevenir conducir cargas eléctricas de un conductor a otro lo cual generaría falla en el circuito.

Los empaques de sello (14) tienen forma interna cilindrica adaptable a la forma cilindrica externa de los conductores eléctricos (5) que pasan por su interior, y formas externas curva o elíptica, con o sin protuberancia central tipo arosello de compresión (31 ), que cumplen función de bloqueo mecánico y contención hidráulica. Los anillos de compresión (13) tienen forma externa cilindrica con una, dos o tres ranuras de alojamiento para los arosellos de contención hidráulica (30) y uno o tres agujeros pasantes con reducción de diámetro de forma curveada compatible con la forma exterior de los empaques de sello (14), están construidos de materiales metálicos o dieléctricos resistentes a las altas temperaturas y corrosión.

Estos elementos se ubican en un cilindro de alojamiento de sello iniciando por el primer anillo guía (15) en la parte inferior, seguido del primer anillo de compresión (13), luego se ubican los empaques de sello (14) para continuar con el segundo anillo de compresión (13) y finalizando con el segundo anillo de guía (15), este sistema lo completa un anillo de cierre unido al cuerpo de alojamiento, ya sea la cámara de alojamiento inferior (1 12), el mandril adaptador (823) o la cámara de alojamiento superior (25) por medio de uniones roscadas (29) hembra y macho.

Estos elementos están dispuestos de tal manera que los conductores eléctricos (5) pasan por su interior para ser sellados. Los anillos de compresión (13) se comprimen uno hacia el otro por la acción mecánica en el cierre de las roscas de la carcasa, haciendo que le vector de fuerza que va paralelo al conductor eléctrico (5) comprima los empaques de sello (14) y cambie de dirección el vector de fuerza, haciéndolo ahora perpendicular al conductor eléctrico (5) y en dirección al centro del mismo conductor eléctrico (5), lo cual ocasiona que el elastómero de sello (14) se comprima hacia el conductor eléctrico (5), la protuberancia central (31 ) tipo arosello de compresión hidráulica de los empaques de sello (14) entra en contacto con las caras internas de los anillos de compresión (13) bloqueando su movimiento y formando la barrera de sello requerida.

De acuerdo con la configuración del cabezal, la necesidad y el requerimiento del cliente se puede utilizar e instalar dos de las tres carcasas de sello (6, 8, 10) o las tres carcasas de sello al mismo tiempo, ya que principalmente se requieren dos áreas de sello, la primera unidad sellara sobre el protector mecánico de plomo (20) del conductor eléctrico (5) mostrado en la figura 10 y la segunda unidad sellara sobre el aislamiento dieléctrico EPDM (19), tanto el protector de plomo (20) como el aislamiento dieléctrico EPDM (19) recubren el conductor eléctrico central de cobre (18). Todo el conjunto se denomina conductor eléctrico o cable (5).

La tercera carcasa de sello se utilizara para el sello y/o reparación del cable (5) en la superficie del cabezal de pozo; las tres unidades de sello que hacen parte del dispositivo objeto de la invención son la carcasa de sello primario o inferior (10), la carcasa de sello principal o intermedio (8) y la carcasa de sello de reparación o superior (6), todas las carcasas de sello mencionadas utilizan el mismo sistema o unidad de sello (28), el cual se muestra en figura 1 1 y se describe en detalle más adelante.

En una modalidad de la invención, el dispositivo para sellado de seguridad y reparación (4) comprende un buje conector (7) y dos carcasas de sello (6, 8), donde la carcasa (8) se instala en el interior del colgador de tubería (3), su extremo superior se une al extremo inferior del buje conector (7) y la carcasa de sello (6) se une a la parte superior de dicho buje conector (7).

En otra modalidad de la invención, el dispositivo para sellado de seguridad y reparación (4) comprende uno o dos bujes conectores (7, 9) y tres carcasas de sello (6, 8, 10), donde la carcasa (8) y/o la carcasa (10) se instala en el interior del colgador de tubería (3), su extremo superior se une al extremo inferior del buje conector (7) y la carcasa de sello (6) se une a la parte superior de dicho buje conector (7) y el extremo inferior de la carcasa (8) se une al extremo superior del buje conector (9) y la carcasa de sello (10) se une a la parte inferior de dicho buje conector (9) o se conecta a la carcasa (8) a través del colgador de tubería (3).

El uso del dispositivo y método de instalación objeto de la invención (4) dependerá de la necesidad del usuario. Se ha identificado dos escenarios para poder describirlos, el primer escenario, e ideal, es la instalación del dispositivo en la etapa de completamiento del pozo, es decir al momento de instalar el equipo eléctrico, el segundo escenario es colocar el dispositivo durante un proceso de reparación.

En el primer escenario se contemplan dos opciones:

- La primera opción es instalar el sello primario o inferior (10) en la parte inferior del colgador de tubería (3) y el sello principal o intermedio (8) en la parte superior del colgador de tubería (3), donde en caso de presentarse falla o daño del cable (5) en la superficie del cabezal de pozo no se requerirá de un equipo de control de presión, ya que el dispositivo (4) con la carcasa de sello primario o inferior (10) previamente instalada controlará la presión e integridad del pozo.

- La segunda opción es instalar el sello intermedio (8) en la parte superior del colgador de tubería (3) y el sello de reparación o superior (6) en la parte superior del cabezal de pozo (2). Al igual que en la opción 1 , en caso de presentarse falla o daño del cable (5) en la superficie del cabezal de pozo no se requerirá de un equipo de control de presión, ya que el dispositivo (4) con la carcasa de sello intermedio (8) previamente instalada controlará la presión e integridad del pozo, en este caso la carcasa de sello intermedio (8), actúa como sello primario y la carcasa de sello (6) actúa como sello principal.

El segundo escenario es la instalación del dispositivo (4) durante la reparación de fugas o daños en el cable (5), donde tenemos tres opciones:

- La primera opción es la reparación de los conductores eléctricos (5) cuando NO existe el dispositivo (4) instalado previamente, en esta caso se hace necesario controlar la presión e integridad del pozo para poder reparar los conductores en el interior del cabezal de pozo retirando la parte superior del cabezal de pozo (2).

- La segunda opción es la reparación de los conductores eléctricos (5) cuando NO existe el dispositivo (4) instalado previamente, donde igualmente se hace necesario controlar la presión e integridad del pozo, en esta opción la reparación se hace en la superficie del cabezal sin retirar la parte superior del cabezal de pozo (2). - La tercera y última opción es la reparación de los conductores eléctricos (5) cuando existe el dispositivo (4) previamente instalado, donde no se necesitan procedimientos ni equipos especiales para controlar el pozo, puesto que el dispositivo objeto de la invención (4) ya hace esa función. A continuación detallamos los pasos a seguir para instalar el dispositivo de la invención en cada uno de los escenarios y opciones mencionadas anteriormente:

ESCENARIO UNO OPCION UNO: Paso A: El método inicia ensamblando el mandril adaptador (23) de la carcasa (8) con el conector inferior (9) por medio de uniones roscadas (81 1 -91 1 ) hembra y macho sellando la presión interna por medio de uno o dos arosellos de contención hidráulica (816) en contacto con el área de sello (821 ), estas dos piezas ensamblan en el colgador de tubería (3) por medio de la rosca exterior (81 1 ) del mandril adaptador (23) sellando la presión entre el mandril adaptador (23) y el colgador de tubería (3) por medio de tres arosellos de contención hidráulica (816) en contacto con el cilindro interno de sello del colgador de tubería (3), luego se inicia el ensamble de la carcasa de sello primario o inferior (10) en la parte inferior del colgador de tubería (3) uniendo la cámara de alojamiento inferior (1 12) con el conector inferior (9) o directamente con el colgador de tubería (3), por medio de uniones roscadas (1 1 1 -91 1 ) hembra y macho, sellando la presión interna por medio de dos arosellos de contención hidráulica (1 16) en contacto con el área de sello (921 ); seguido se procede ubicar el anillo de cierre inferior (1 17), los anillos guía (1 15), los anillos de compresión (1 13) y los empaques de sello (1 14) en la parte inferior de los conductores eléctricos (5) sobre la protección mecánica de plomo (20), con los elementos ubicados se procede a pasar los conductores eléctricos (5) a través de la cámara de alojamiento inferior (1 12), el conector inferior (9) y el mandril adaptador (23), que están ensamblados en el colgador de tubería (3). Pasados y ubicados los conductores eléctricos (5), se instalan los anillos guía (1 15), los anillos de compresión (1 13) y los empaques de sello (1 14) dentro del cilindro interno de la cámara de alojamiento inferior (1 12) y se cierra la carcasa de sello primaria o inferior (10) uniendo el anillo de cierre inferior (1 17) a la cámara de alojamiento inferior (1 12) por medio de uniones roscadas (129) hembra y macho, sellando la presión a través de arosellos de contención hidráulica (1 30) ubicados en los dos anillos de compresión (1 13) en contacto con el cilindro interior de la cámara de alojamiento inferior (1 12). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello primario o inferior (10) se controla la presión e integridad hidráulica del pozo una vez se arme en su totalidad el cabezal de pozo.

Paso B: Se sigue con el ensamble de la carcasa de sello principal o intermedio (8) (en la parte superior del colgador de tubería (3) instalando los anillos guía (815), los anillos de compresión (813) y los empaques de sello (814) sobre el aislamiento EPDM (19) del conductor eléctrico (5) ya ubicado dentro del cilindro interno del mandril adaptador (23) y se cierra la carcasa de sello principal o intermedia (8) uniendo el anillo de cierre mandril (822) al mandril adaptador (823) por medio de uniones roscadas (829) hembra y macho, sellando la presión a través de arosellos de contención hidráulica (830) ubicados en los dos anillos de compresión (813) en contacto con el cilindro interior del mandril adaptador (823). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello principal o intermedio (8) se obtiene el sello principal del dispositivo objeto de la invención. Parte C: En la parte superior de la carcasa de sello principal o intermedio (8) se ensambla el conector superior (7) con el mandril adaptador (823), por medio de uniones roscadas (81 1 -71 1 ) hembra y macho sellando la presión interna por medio de arosellos de contención hidráulica (816) en contacto con el área de sello (721 ) y sellando la presión externa por medio de tres arosellos de contención hidráulica (716) ubicados en la parte exterior del conector superior (7) en contacto con el cilindro interno para sello de la sección superior del cabezal de pozo (2), luego se ensambla el buje protector (26) con la parte superior del conector superior (7) por medio de uniones roscadas (261 1 -71 1 ) hembra y macho sellando la presión interna por medio de arosellos de contención hidráulica (2616) en contacto con el área de sello (721 )

Paso D: Finalmente se ensambla el colgador de tubería (3), dentro de la sección inferior del cabezal de pozo (1 ) cerrando con la sección superior del cabezal de pozo (2). Ensamblado, ubicado y cerrado el cabezal de pozo junto con el dispositivo objeto de la invención (4), el sistema está completo y se puede realizar la conexión eléctrica del equipo a la fuente externa, tal como se muestra en la figura 1 .

ESCENARIO UNO OPCION DOS:

Paso A: El método inicia con el ensamble de la carcasa de sello intermedio (8) en la parte superior del colgador de tubería (3) uniendo el mandril adaptador (823) con el colgador de tubería (3) por medio de la rosca exterior (81 1 ) del mandril adaptador (823) sellando la presión entre el mandril adaptador (823) y colgador de tubería (3) por medio de tres arosellos de contención hidráulica (816) en contacto con el cilindro interno de sello del colgador de tubería (3), procede a pasar los conductores eléctricos (5) a través del mandril adaptador (823), que están ensamblados en el colgador de tubería (3), pasados y ubicados los conductores eléctricos (5), se instalan los anillos guía (815), los anillos de compresión (813) y los empaques de sello (814) sobre la protección mecánica de plomo (20) del conductor eléctrico (5) dentro del cilindro interno del mandril adaptador (823) y se cierra la carcasa de sello principal o intermedia (8) uniendo el anillo de cierre mandril (822) al mandril adaptador (823) por medio de uniones roscadas (829) hembra y macho, sellando la presión a través de arosellos de contención hidráulica (830) ubicados en los dos anillos de compresión (813) en contacto con el cilindro interior del mandril adaptador (823). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello intermedio (8) se controla la presión e integridad hidráulica del pozo una vez se arme en su totalidad el cabezal de pozo.

Paso B: En la parte superior de la carcasa de sello intermedio (8) se ensambla el conector superior (7) con el mandril adaptador (823), por medio de uniones roscadas (81 1 -71 1 ) hembra y macho, sellando la presión interna por medio de arosellos de contención hidráulica (816) en contacto con el área de sello (721 ) y sellando la presión externa por medio de tres arosellos de contención hidráulica (716) ubicados en la parte exterior del conector superior (7) en contacto con el cilindro interno para sello de la sección superior del cabezal de pozo (2), luego se ensambla el colgador de tubería (3), dentro de la sección inferior del cabezal de pozo (1 ) cerrando con la sección superior del cabezal de pozo (2).

Paso C: Se ensambla la carcasa de sello de reparación o superior (6) en la parte superior del conector superior (7) y por fuera de la sección superior del cabezal de pozo (2), uniendo la cámara de alojamiento superior (625) con el conector superior (7) por medio de uniones roscadas (61 1 -71 1 ) hembra y macho, sellando la presión interna por medio de dos arosellos de contención hidráulica (616) en contacto con el área de sello (721 ), luego se instalan los anillos guía (615), los anillos de compresión (613) y los empaques de sello (614) sobre el aislamiento EPDM (19) del conductor eléctrico (5) dentro del cilindro interno de la cámara de alojamiento superior (625) y se cierra la carcasa de sello principal o superior (6) uniendo el anillo de cierre cámara superior (624) a la cámara de alojamiento superior (625) por medio de uniones roscadas (629) hembra y macho, sellando la presión a través de arosellos de contención hidráulica (630) ubicados en los dos anillos de compresión (613) en contacto con el cilindro interior de la cámara de alojamiento superior (625). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello de reparación o superior (6) se obtiene el sello principal del dispositivo objeto de la invención. El sistema está completo y se puede realizar la conexión eléctrica del equipo a la fuente externa.

ESCENARIO DOS (INTALACIÓN DURANTE REPARACIÓN) OPCION UNO:

Paso A: Utilizando los procedimientos y métodos estandarizados en la industria petrolera, se controla la presión interna del pozo por el anular, con el fin de retirar los sistemas de sello averiados e instalar el dispositivo objeto de la invención (4) de manera segura, sin levantar la línea de tubería, una vez controlado el pozo se desarma la sección superior del cabezal de pozo (2), dejando visible la parte superior del colgador de tubería (3), luego se retiran los sistemas de sello existentes y/o defectuosos. Paso B: Se inicia el ensamble de la carcasa de sello intermedio (8) en la parte superior del colgador de tubería (3) uniendo el mandril adaptador (823) con el colgador de tubería (3) por medio de la rosca exterior (81 1 ) del mandril adaptador (823) sellando la presión entre mandril adaptador (823) y colgador de tubería (3) por medio de tres arosellos de contención hidráulica (816) en contacto con el cilindro interno de sello del colgador de tubería (3), se procede a reparar los conductores eléctricos (5) utilizando métodos de empalme o reparación de aislamiento según sea el caso para recuperar la operatividad del conductor eléctrico (5), reparados los conductores eléctricos (5), se instalan los anillos guía (815), los anillos de compresión (813) y los empaques de sello (814) sobre la protección mecánica de plomo (20) del conductor eléctrico (5) dentro del cilindro interno del mandril adaptador (823) y se cierra la carcasa de sello principal o intermedia (8) uniendo el anillo de cierre mandril (822) al mandril adaptador (823) por medio de uniones roscadas (829) hembra y macho, sellando la presión a través de cuatro arosellos de contención hidráulica (830) ubicados en los dos anillos de compresión (813) en contacto con el cilindro interior del mandril adaptador (823). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello intermedio (8) se controla la presión e integridad hidráulica del pozo una vez se arme en su totalidad el cabezal de pozo. Paso C: En la parte superior de la carcasa de sello principal o intermedio (8) se ensambla el conector superior (7) con el mandril adaptador (823), por medio de uniones roscadas (81 1 -71 1 ) hembra y macho sellando la presión interna por medio de dos arosellos de contención hidráulica (816) en contacto con el área de sello (721 ), se instala nuevamente la sección superior del cabezal de pozo (2) y sella la presión externa por medio de tres arosellos de contención hidráulica (716) ubicados en la parte exterior del conector superior (7) en contacto con el cilindro interno para sello de la sección superior del cabezal de pozo (2).

Paso D: Se ensambla la carcasa de sello de reparación o superior (6) en la parte superior del conector superior (7) y por fuera de la sección superior del cabezal de pozo (2), uniendo la cámara de alojamiento superior (625) con el conector superior (7) por medio de uniones roscadas (61 1 -71 1 ) hembra y macho sellando la presión interna por medio de dos arosellos de contención hidráulica (616) en contacto con el área de sello (721 ), luego se instalan los anillos guía (615), los anillos de compresión (613) y los empaques de sello (614) sobre el aislamiento dieléctrico EPDM (19) del conductor eléctrico (5) dentro del cilindro interno de la cámara de alojamiento superior (625) y se cierra la carcasa de sello de reparación o superior (6) uniendo el anillo de cierre cámara superior (624) a la cámara de alojamiento superior (625) por medio de uniones roscadas (629) hembra y macho, sellando la presión a través de arosellos de contención hidráulica (630) ubicados en los dos anillos de compresión (613) en contacto con el cilindro interior de la cámara de alojamiento superior (625). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello de reparación o superior (6) se obtiene el sello principal del dispositivo objeto de la invención. El sistema está reparado y completo y se puede realizar la conexión eléctrica del equipo a la fuente externa.

ESCENARIO DOS (INTALACIÓN DURANTE REPARACIÓN) OPCION DOS:

Paso A: Si es requerido se utilizan los procedimientos y métodos estandarizados en la industria petrolera para controlar la presión interna del pozo por el anular, con el fin de intervenir sistemas de sello averiado e instalar el dispositivo objeto de la invención (4) en la parte externa de la sección superior del cabezal de pozo (2) de manera segura, sin levantar la línea de tubería ni desarmar la sección superior del cabezal de pozo (2). En este caso solo se requiere el ensamble de la carcasa de sello de reparación o superior (6).

Paso B: Controlado el pozo se adapta e instala la cámara de alojamiento superior (625) en la parte externa de la sección superior del cabezal de pozo (2) por medio de uniones roscadas (61 1 ) hembra y macho. Se procede a reparar los conductores eléctricos (5) utilizando métodos de empalme o reparación de aislamiento según sea el caso para recuperar la operatividad del conductor eléctrico (5), reparados los conductores eléctricos (5), luego se instalan los anillos guía (615), los anillos de compresión (613) y los empaques de sello (614) sobre el aislamiento dieléctrico EPDM (19) del conductor eléctrico (5) dentro del cilindro interno de la cámara de alojamiento superior (625) y se cierra la carcasa de sello de reparación o superior (6) uniendo el anillo de cierre cámara superior (624) a la cámara de alojamiento superior (625) por medio de uniones roscadas (629) hembra y macho, sellando la presión a través de arosellos de contención hidráulica (630) ubicados en los dos anillos de compresión (613) en contacto con el cilindro interior de la cámara de alojamiento superior (625). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello de reparación o superior (6) se obtiene el sello principal del dispositivo objeto de la invención. El sistema está reparado y completo y se puede realizar la conexión eléctrica del equipo a la fuente externa.

ESCENARIO DOS (INTALACIÓN DURANTE REPARACIÓN) OPCION TRES:

Este es el método principal de reparación de daños, ya que contempla la utilización total del dispositivo objeto de la invención (4) que está previamente instalado, de acuerdo con el método descrito en escenario uno y sujeto a cualquiera de las dos opciones especificadas anteriormente, y es donde más beneficios se obtienen ya que al estar controlado el pozo no se requieren métodos ni procedimientos especiales para hacer las reparaciones que se llegaren a requerir.

Esta opción presenta un paso A que consiste en verificar la ubicación del daño en el conductor eléctrico (5), si el daño esta al interior del cabezal de pozo se realiza el procedimiento de la Alternativa A, si el daño está en la parte exterior del cabezal de pozo se procede de acuerdo con la Alternativa B de esta opción.

ALTERNATIVA A

Paso A: se retiran la sección superior del cabezal de pozo (2), el buje protector (26) o la carcasa de sello de reparación o superior (6) y el conector superior (7), dejando visible la parte superior del colgador de tubería (3). Se reparan los conductores eléctricos (5) utilizando métodos de empalme o reparación de aislamiento, según sea el caso, para recuperar la operatividad del conductor eléctrico (5). Paso B: Reparados los conductores eléctricos (5) se reinstala el conector superior (7) en el mandril adaptador (823), por medio de uniones roscadas (71 1 -81 1 ) hembra y macho sellando la presión interna por medio de dos arosellos de contención hidráulica (816) en contacto con el área de sello (721 ), se instala nuevamente la sección superior del cabezal de pozo (2) y sella la presión externa por medio de tres arosellos de contención hidráulica (716) ubicados en la parte exterior del conector superior (7) en contacto con el cilindro interno para sello de la sección superior del cabezal de pozo (2).

Paso C: De acuerdo con la configuración encontrada se re-ensambla el buje protector (26) o la carcasa de sello de reparación o superior (6) en la parte superior del conector superior (7) y por fuera de la sección superior del cabezal de pozo (2), uniendo la cámara de alojamiento superior (625) con el conector superior (7) por medio de uniones roscadas (61 1 -71 1 ) hembra y macho sellando la presión interna por medio de dos arosellos de contención hidráulica (616) en contacto con el área de sello (721 ), luego se instalan los anillos guía (615), los anillos de compresión (613) y los empaques de sello (614) sobre el aislamiento dieléctrico EPDM (19) del conductor eléctrico (5) dentro del cilindro interno de la cámara de alojamiento superior (625) y se cierra la carcasa de sello de reparación o superior (6) uniendo el anillo de cierre cámara superior (624) a la cámara de alojamiento superior (625) por medio de uniones roscadas (629) hembra y macho, sellando la presión a través de arosellos de contención hidráulica (630) ubicados en los dos anillos de compresión (613) en contacto con el cilindro interior de la cámara de alojamiento superior (625). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello de reparación o superior (6) se obtiene el sello principal del dispositivo objeto de la invención. El sistema está reparado y completo y se puede realizar la conexión eléctrica del equipo a la fuente externa.

ALTERNATIVA B

Paso A: Retirar el buje protector (26) o la carcasa de sello de reparación o superior (6) y retirar el conector superior (7), dejando visible los conductores eléctricos (5) averiados, reparar los conductores eléctricos (5) utilizando métodos de empalme o reparación de aislamiento según sea el caso para recuperar la operatividad del conductor eléctrico (5). Reparados los conductores eléctricos (5) y de acuerdo con la configuración encontrada se re-ensambla el buje protector (26) o la carcasa de sello de reparación o superior (6) en la parte superior del conector superior (7) y por fuera de la sección superior del cabezal de pozo (2), uniendo la cámara de alojamiento superior (625) con el conector superior (7) por medio de uniones roscadas (61 1 -71 1 ) hembra y macho sellando la presión interna por medio de dos arosellos de contención hidráulica (616) en contacto con el área de sello (721 ), luego se instalan los anillos guía (615), los anillos de compresión (613) y los empaques de sello (614) sobre el aislamiento dieléctrico EPDM (19) del conductor eléctrico (5) dentro del cilindro interno de la cámara de alojamiento superior (625) y se cierra la carcasa de sello de reparación o superior (6) uniendo el anillo de cierre cámara superior (624) a la cámara de alojamiento superior (625) por medio de uniones roscadas (629) hembra y macho, sellando la presión a través de arosellos de contención hidráulica (630) ubicados en los dos anillos de compresión (613) en contacto con el cilindro interior de la cámara de alojamiento superior (625). Ensamblada, ubicada y cerrada la carcasa de sello de reparación o superior (6) se obtiene el sello principal del dispositivo objeto de la invención. El sistema está reparado y completo y se puede realizar la conexión eléctrica del equipo a la fuente externa.