• Campo de aplicación

La presente patente de invención se refiere a un "Conjunto valvular flotante doble para tubería de perforación", de doble efecto de cierre y estanqueidad, que se dispone en la inyección de los sistemas de circulación de fluidos de perforación de pozos petroleros, gasíferos, convencionales y no convencionales.

• Estado de la técnica

Las válvulas de flotadoras de pistón se han utilizado durante mucho tiempo en las operaciones de perforación de yacimientos petrolíferos, y se prefieren en algunas aplicaciones a las válvulas de charnela debido a su alta fiabilidad y larga vida útil. Las válvulas flotadoras se utilizan cada vez más, por ejemplo, en las operaciones de perforación con aire en las que una broca recibe aire a alta presión que pasa a través de la sarta de perforación y la válvula flotadora.

Una válvula flotadora se instala comúnmente dentro de un cuerpo que la aloja, llamado sustituto porta válvula flotadora, que se conecta con un collar de perforación, llamado porta-mecha, de una sarta tubular por medio de una rosca de perforación determinada. El sustituto porta válvula flotadora puede colocarse entre las conexiones roscadas de los porta-mechas, y está provisto convencionalmente de conexiones macho y hembra, llamadas pin o box, para el acoplamiento y sellado con las roscas tubulares de perforación utilizadas por los equipos perforadores. La acción de contrapresión de la válvula impide que los recortes entren en la tubería de perforación y bloqueen la circulación a medida que se añaden juntas adicionales a la sarta de perforación. La válvula flotadora se abre cuando la tubería de perforación se eleva fuera del pozo, asegurando así el drenaje adecuado de la tubería de perforación durante las operaciones de sacado de herramienta del pozo, ahorrando fluidos de perforación y manteniendo el piso de trabajo de la plataforma o equipo de perforación relativamente limpio.

Cuando se coloca dentro del sustituto alojador, una válvula flotadora sella contra la superficie interior del cuerpo del sustituto porta válvula y proporciona un cierre positivo e instantáneo de los fluidos que generan una presión ascendente a medida que se incrementa la profundidad del pozo que se está perforando o del hueco donde se está bajando herramienta. El sustituto porta válvula cuenta con un asiento en el alojamiento de válvula flotadora, conde dicha válvula apoya. La válvula flotadora asegura así el control del flujo de fluido a través de la tubería de perforación en todo momento.

Se conocen las válvulas flotadoras simples de la tubería de perforación modelo BAKER tipo émbolo o pistón, como se demuestran por ejemplo en las publicaciones de las patentes US 2,750,958 A, US1 , 984,107A, US 3,016, 914 A, US1 , 631 ,509 A y US 5,850,881 A.

El problema detectado: Ante una eventual falla de estas conocidas válvulas flotadoras simples tipo BAKER quedan operativamente trabadas funcionalmente sin lograr su cometido debido a la presencia de cuerpos extraños que impiden dicho cierre, y no produce un cierre positivo e instantáneo contra alta o baja presión, y en donde no se asegura un control continuo del flujo de fluido durante la perforación y a su vez también se genera un retorno de fluido en sentido contrario al de circulación, generando así un altísimo riesgo de urgencia y/o descontrol del pozo donde se está operando.

La solución : Es un conjunto valvular flotante anti retorno de doble cierre, que incluye dos dispositivos de retención diferentes, que disminuyen el riesgo de falla, asegurando un mejor control del fluido. Dicho conjunto valvular doble se compone de dos dispositivos miembros combinados: tipo embolo o pistón y tipo charnela de retención que están conectadas en serie y dispuestas verticalmente en tándem dentro del sustituto porta válvula, conectados a la tubería de perforación.

Además, reduce la cantidad de conexiones que intervienen en el armado del ensamblaje de fondo BHA (BHA- Bottom Hole Assembly) aumentando la eficiencia en el tiempo de armado de este conjunto de herramienta de perforación y disminuyendo la cantidad de fusibles (conexiones) presentes en la misma.

También la particularidad está centrada en la rosca que permite unir o acoplar las piezas, ya que de lo contrario no podemos proceder a su fabricación

Otra opción puede ser reemplazada por pines de corte, ensamble tipo “J”, grampa, u otro mecanismo que asegure la unión de las partes.

• Objeto de la invención

Es un objeto de la presente invención proporcionar un "Conjunto valvular flotante doble para tubería de perforación, con doble dispositivo de cierre interconectados entre sí, evitando la falla en las operaciones del mismo, y se obtiene así una vida útil sustancialmente mejorada.

Estos y otros objetos, características y ventajas de la presente invención se harán evidentes a partir de la siguiente descripción detallada, en la que se hace referencia a las figuras de los dibujos adjuntos.

• Breve descripción de las figuras

En la figura 1 , es una vista esquemática en perspectiva del conjunto valvular flotante de la invención.

En la figura 2, es una vista en corte interno del conjunto valvular flotante doble

En la figura 3, es una vista explosiva del conjunto valvular flotante de la invención.

En la figura 4, son vistas posicionales en perspectiva, frente y en corte de las características técnicas del cuerpo pistón o embolo (1 ), como ser el sector roscado, gargantas de alojamiento de los sellos exteriores circulares, horquilla porta guía del pistón.

En la figura 5, son vistas posicionales en perspectiva, frente y en corte de las características técnicas del cuerpo de charnela (2), como ser el sector roscado, gargantas de alojamiento de los sellos exteriores circulares, alojamiento y medios de sujeción de la clapeta.

En la figura 6, es un gráfico en donde se observa una simulación de circulación realizada que prueba el adecuado desempeño del conjunto valvular de la invención.

• Descripción detallada de la invención

El conjunto valvular está conformado por los siguientes componentes y su funcionalidad:

C: Conjunto valvular flotante

D1 : Dispositivo primer miembro pistón o embolo.

D2: Dispositivo segundo miembro charnela de retención.

1 - Cuerpo pistón o embolo. 2- Cuerpo charnela.

3- Sellos exteriores circulares.

4- Aro asiento charnela.

5- Anillo

6- Pistón o embolo.

7- Disco.

8- Aro cabeza de pistón.

9- Resorte.

10- Buje.

1 1 - Clapeta.

12- Rodillo.

13- Botón con traba.

14- Resorte clapeta.

15- Botón con traba superior.

16- Horquilla buje porta - guía del pistón.

17- Rosca macho de unión entre los dispositivos miembros.

18- Rosca hembra de unión entre los dispositivos miembros.

19- Gargantas de alojamiento de los sellos externos circulares.

20- Sello interior.

21 - Anillo.

El conjunto valvular flotante propuesto al tener doble efecto de cierre y estanqueidad es de alto rendimiento en la práctica y son esenciales para el control constante de los fluidos durante la perforación.

Este tipo de conjunto valvular es de seguridad de fondo de pozo y evita que los fluidos indeseables retrocedan (anti retorno), hacia la sarta de perforación cada vez que el equipo de torre modifica las conexiones (Maniobra de sacada o bajada de herramienta). • PRINCIPIO BASICO DE FUNCIONAMIENTO

El principio básico de funcionamiento del conjunto valvular flotante doble es el de permitir el flujo de fluidos en una dirección por tiempos prolongados sin generar fallas y retener los mismos en la dirección contraria, proporcionando seguridad en las operaciones de pozos convencionales, no convencionales de petróleo y gas.

Según la figura 6, las condiciones de simulación son:

CAUDAL: 350 GPM

1 GPM, (galón por minuto) = 0.22712470704 metros cúbicos por hora.

350 gal/m = 79.4936 m ³ /h

FLUIDO: AGUA

DENSIDAD: 1.0 Kg/Lts

El motivo de simular con agua es tener la menor viscosidad para poder observar las zonas de turbulencia que puedan generar algún punto de erosión o desgaste prematuro de la herramienta.

Como se puede observar no hay zonas de incidencia relevante para este diseño del conjunto valvular de la invención