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Patent Searching and Data


Title:
GLAND WHICH CLASPS THE ELECTRICAL LEADS THAT PASS THROUGH THE WELLHEAD AND DEVICE COMPRISING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/137141
Kind Code:
A1
Abstract:
The present invention relates to an elastomeric gland which clasps the electrical leads that pass through the wellhead and which comprises a cylindrical upper portion, a frustoconical lower portion, between one and three through-holes which longitudinally traverse the gland and between one and three longitudinal cuts extending from the periphery of said through-holes to the periphery of the gland. In an alternative of the invention, where the gland comprises more than one through-hole, it has a longitudinal cut extending from the periphery of one of the through-holes to the periphery of the gland and one or two longitudinal cuts extending from the periphery of one of said through-holes to the periphery of another through-hole.

Inventors:
TOVAR CARDONA SANTIAGO (CO)
Application Number:
PCT/IB2020/062499
Publication Date:
July 08, 2021
Filing Date:
December 28, 2020
Export Citation:
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Assignee:
TOVAR CARDONA SANTIAGO (CO)
International Classes:
E21B33/04; E21B17/02
Foreign References:
US2055667A1936-09-29
US20130312996A12013-11-28
US20170175476A12017-06-22
US20060243450A12006-11-02
US20020193004A12002-12-19
Attorney, Agent or Firm:
RODRIGUEZ SARMIENTO, Sandra Milena (CO)
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Claims:
REIVINDICACIONES

1. Sello elastomérico (1) para conductores eléctricos (5) que atraviesan la cabeza de pozo, caracterizado porque comprende una porción superior cilindrica (11), una porción inferior en forma troncocónica (12), uno a tres agujeros pasantes (13), que cruzan longitudinalmente el sello (1), y entre uno a tres cortes longitudinales que van desde la periferia de dichos agujeros pasantes hasta la periferia del sello (14).

2. El sello elastomérico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende un agujero pasante (13) y un corte longitudinal que va desde la periferia de uno de los agujeros pasantes hasta la periferia del sello (14).

3. El sello elastomérico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende tres agujeros pasantes (13), un corte longitudinal que va desde la periferia de uno de los agujeros pasantes hasta la periferia del sello (14) y uno o dos cortes longitudinales que van desde la periferia de uno de dichos agujeros pasantes hasta la periferia otro agujero pasante (15).

4. El sello elastomérico (1) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende tres agujeros pasantes (13) y tres cortes longitudinales que van desde la periferia de uno de los agujeros pasantes hasta la periferia del sello (14).

5. El sello elastomérico (1) de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizado porque está elaborado de material elástico o polimérico.

6. Un dispositivo mecánico modular (10) para sellar elementos conductores que pasan a través de cabezales de pozo caracterizado porque comprende el sello elastomérico (1) de acuerdo con las reivindicaciones 1 a 5; un sistema modular de anillo de retención (2) se ubica sobre el sello elastomérico (1), dicho sello (1) junto con el anillo de retención (2) se colocan dentro de una recamara de sello (3) y se ajusta mediante un sistema roscado con una tapa de recamara de sello (4).

7. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque el anillo de retención (2) es modular y comprende uno a tres agujeros pasantes (21), por donde pasan los conductores eléctricos (5), uno a seis cortes (22) que comunican los agujeros con el diámetro exterior, uno a tres cortes (24) que comunican los agujeros pasantes (21) entre sí, y una a tres ranuras para alojar el mismo número de anillos de selle (23).

8. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque el anillo de retención (2) está elaborado de material no conductor de electricidad (dieléctrico) y tiene una forma externa cilindrica compatible con el área de sello interna (31) de la recamara de sello (3).

9. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque los anillos de selle o empaques del anillo de retención (2) son O-rings.

10. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la recamara de sello (3) comprende de arriba hacia abajo una primera área de sello (31), donde se aloja el anillo de retención (2), la cual presenta sobre su superficie externa un sistema de rosca (34) y uno o varios alojamientos para arosello (33), que se une a la tapa de recamara de sello (4); bajo la primer área de selle se ubica una segunda área de sello (35), donde se ubica la unidad de sello elastomérico (1); seguido posee sobre la superficie externa un sistema de rosca (36) que se adapta y une a los diferentes tipos de colgador de tubería (9); seguido sobre la misma superficie externa tiene uno o varios alojamientos para aro sellos (32) que sellan contra el colgador de la tubería (9), y bajo la segunda área de sello (35), presenta un área de paso interna (37), por donde pasan el cable eléctrico (6) o los conductores eléctricos (5).

11. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la tapa de recamara de sello (4) comprende en su superficie exterior con uno a cinco alojamientos para aro sellos (41), que sella(n) contra un agujero pasante en la sección superior del cabezal de pozo (8), uno o dos sistemas de rosca (42, 44), que se adapta y ensamblan a una o dos recamaras de sello (3) y una o dos áreas de sello (43), que alojan la parte superior del anillo de retención (2).

12. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 10 o la reivindicación 11 , caracterizado porque la recamara de sello (3) y la tapa de la recamara de sello (4) son elaborados en material metálico con formas internas y externas esencialmente cilindricas, a excepción de la zona (35) que recibe la porción inferior del sello (1) y tiene forma troncocónica.

13. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque se rosca y sella mediante su sistema de rosca (36) al colgador de tubería (9) ubicado entre la sección inferior del cabezal de pozo (11) y la sección superior del cabezal de pozo (8), donde a través del uso de aro sellos (o-rings) cierra, sella y da integridad de presión el cabezal de pozo, permitiendo que el cable (6) que viene del interior de pozo se conecte con la fuente eléctrica externa remota (7).

14. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende dos recámaras (3), con sus respectivos sellos elastoméricos (1) y anillos de retención (2), y dos tapas de la recamara de sello (4), donde la rosca (42) de la primera tapa (4) recibe la rosca (34) de la primera recámara de sello (3) y la rosca (44) de la primera tapa (4) recibe la rosca (36) de una segunda recámara de sello (3), la rosca (34) de la segunda recámara de sello (3) se rosca en la rosca (42) de la segunda tapa (4) y el sistema de rosca (36) de la primera recámara de sello (3) se fija al colgador de tubería (9) ubicado entre la sección inferior del cabezal de pozo (11) y la sección superior del cabezal de pozo (8), donde a través del uso de aro sellos (o-rings) cierra.

15. El dispositivo mecánico modular (10) de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque comprende tres recámaras (3), con sus respectivos sellos elastoméricos (1) y anillos de retención (2), y tres tapas de la recamara de sello (4), donde la rosca (42) de la primera tapa (4) recibe la rosca (34) de la primera recámara de sello (3), la rosca (44) de la primera tapa (4) recibe la rosca (36) de una segunda recámara de sello (3), la rosca (34) de la segunda recámara de sello (3) se rosca en la rosca (42) de la segunda tapa (4), la rosca (44) de la segunda tapa (4) recibe la rosca (36) de una tercera recámara de sello (3), la rosca (34) de la tercera recámara de sello (3) se rosca en la rosca (42) de la tercera tapa (4), y el sistema de rosca (36) de la primera recámara de sello (3) se fija al colgador de tubería (9) ubicado entre la sección inferior del cabezal de pozo (11) y la sección superior del cabezal de pozo (8), donde a través del uso de aro sellos (o-rings) cierra.

Description:
SELLO QUE ABRAZA LOS CONDUCTORES ELÉCTRICOS QUE ATRAVIESAN LA CABEZA DE POZO Y DISPOSITIVO QUE LO COMPRENDE

CAMPO TÉCNICO

La presente invención se refiere a un sello elastomérico que abraza los conductores eléctricos que atraviesan la cabeza de pozo, el cual comprende una porción superior cilindrica, una porción inferior en forma troncocónica, de uno a tres agujeros pasante, que cruzan longitudinalmente el sello y de uno a tres cortes longitudinales que van desde la periferia de dichos agujeros pasantes hasta la periferia del sello. En una alternativa de la invención el sello comprende más de un agujero pasante, un corte longitudinal que va desde la periferia de uno de los agujeros pasantes hasta la periferia del sello y uno o dos cortes longitudinales que van desde la periferia de uno de dichos agujeros pasantes hasta la periferia otro agujero pasante.

Así mismo, hace parte de la presente invención un dispositivo mecánico modular para sellar elementos conductores que pasan a través de cabezales de pozo que comprende el sello elastomérico definido en el párrafo anterior, con lo cual se logra una barrera de sello hermética de alta presión que permite el paso de conductores eléctricos o de cualquier índole a través la cabeza de pozo sin necesidad de cortes y/o uniones de cables dentro o fuera del pozo y sin cajas de conexiones unidas al cabezal, haciendo posible la conexión eléctrica de equipos ubicados dentro del pozo, manteniendo la integridad de la presión y la seguridad al interior del mismo.

ESTADO DE LA TECNICA ANTERIOR.

En los pozos de petróleo y gas, usualmente los fluidos no llegan a la superficie por sí solo, razón por la cual existen diferentes sistemas de levantamiento artificial, entre los que se encuentran las Bombas Electro Sumergibles (BES) y las Bombas eléctricas de i Cavidad Progresiva (PCP), que cuando el petróleo es pesado (baja viscosidad API), requieren ser complementadas con calentadores eléctricos ubicados en el fondo del pozo con el fin de aligerar el producto y hacer más fácil su extracción.

Estos equipos por ser eléctricos requieren estar 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 que permitan pasar los conductores a través de los cabezales de pozo y aislar la presión en su interior, ello para comunicar el interior del pozo con fuentes de electricidad externas mientras se garantiza que se mantiene la presión interna del mismo.

Los primeros sistemas diseñados y utilizados por la industria son llamados penetradores eléctricos de cápsula cerrada, tal como el que se divulga en la patente US4.693.534, este sistema utiliza tres subsistemas para su instalación, el primero denominado conector inferior, el cual se une al cable de producción a través de un empalme eléctrico, se instala debajo del colgador de tubería y se une al segundo subsistema denominado penetrador, a través de un sistema de conexión roscada tipo hembra macho con un contacto eléctrico en su interior. Así mismo, este penetrador sé conecta a un tercer subsistema llamado conector superior o de superficie utilizando el mismo sistema de conexión roscada hembra macho con contactos eléctricos en su interior. De acuerdo con esta patente, para la Instalación del conector inferior se hace necesario cortar el cable de producción y empalmar el sistema por debajo del cabezal y del colgador, dentro del pozo, todos estos contactos y empalmes mencionados crean puntos calientes y generan un riesgo de falla eléctrica por corto circuito. Adicionalmente, por la cantidad de componentes y por su compleja instalación se toma hasta 4 horas de instalación y si hay lluvia o humedad excesiva en el ambiente, no se puede instalar el sistema con seguridad operativa debido a que la humedad afecta los contactos eléctricos y los materiales adhesivos (cintas) utilizados. Posteriormente, para evitar los cortes y empalmes por debajo del cabezal se diseñaron los penetradores sin corte de cable sellados con epóxidos, entre ellos los reportados en la patente CA 2838733, donde los usuarios tienen la alternativa de no cortar los conductores en el interior del pozo, ya que utilizan el principio de no hacer empalmes eléctricos en la zona presurizada. Sin embargo, se hace necesario cortar el cable en la parte exterior para hacer el ensamble del sistema y, por ende, se requiere hacer un empalme eléctrico en la superficie exterior del pozo en la zona de riesgo de explosión, razón por la cual se deben utilizar cajas de conexión eléctrica con especificaciones a prueba de explosión, haciendo más demorado, difícil y riesgosa su instalación y la realización de trabajos posteriores.

Adicionalmente, parte del sistema reportado en CA 2838733 se ubica 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 cápsula que emplea empaques y masillas epóxicas; 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. De otra parte, como el sistema de sello principal se instala en la parte inferior del colgador, existe un riesgo latente de daño por golpes al momento de bajar y sentar el colgador.

Ahora bien, en el estado de la técnica también se encuentran sistemas de sello mecánico sin corte de cable, como el que se define en la solicitud colombiana C011 -162242, que al igual que los anteriores sellos ofrecen al usuario la posibilidad de no cortar los cables conductores en el interior del pozo. Este tipo de sellos eliminan el uso de epóxidos 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. Al igual que los anteriores sistemas, estos se instalan bajo el colgador generando el mismo o mayor riesgo de daño por golpes en el momento de sentar el hanger, ya que su cápsula interior tiene aún más diámetro que el sistema de sello epóxico. Adicionalmente, al igual que el sistema anterior, se hace necesario cortar el cable en la parte exterior para hacer el ensamble del sistema y por ende, se requiere hacer un empalme eléctrico en la superficie exterior del pozo en la zona de riesgo de explosión, razón por la cual se deben utilizar cajas de conexión eléctrica con especificaciones a prueba de explosión, haciendo más demorado, difícil y riesgosa su instalación y trabajo posterior y también presenta las mismas desventajas antes mencionadas.

También se han diseñado sistemas mecánicos que sellan por arriba del colgador, afuera del cabezal, como enseñan las solicitudes de patente C013-122315 C013-261118 y C015224941 , este tipo de sellos mecánicos es similar en su concepto de selle al mencionado en el párrafo anterior y evade el riego de daño interno al sentar el hanger, pero al igual que los dos sistemas referenciados anteriormente, se hace necesario cortar el cable en la parte exterior para hacer el ensamble del sistema y por ende, se requiere hacer un empalme eléctrico en la superficie exterior del pozo, específicamente en la zona de riesgo de explosión, razón por la cual se deben utilizar cajas de conexión eléctrica con especificaciones a prueba de explosión, haciendo más demorado, difícil, costosa y riesgosa su instalación y trabajo posterior y presentando las mismas desventajas que se mencionaron anteriormente.

Igualmente, se encuentra en el estado de la técnica un sistema de sello prensado como lo enseña la solicitud de patente C015-084754 el cual muestra un sistema de sello que al igual que en los dos documentos anteriores se ubica en la parte exterior del pozo, requiere corte de cable y la utilización de cajas de conexión externas pegadas al cabezal. Así mismo, presenta una falencia en su sistema de instalación, ya que utiliza un sistema de prensa estopa que obliga a su sistema de sello elastomérico a entrar forzadamente en un espacio considerablemente largo y de menor diámetro generando un riesgo latente de daño en el cable por roce y fricción, lo que hace que, al igual que en los sistemas anteriores, sea necesario cortar el cable en la parte exterior para hacer el ensamble del sistema y por ende, se requiere hacer un empalme eléctrico en la superficie exterior del pozo, en la zona de riesgo de explosión, razón por la cual se deben utilizar cajas de conexión eléctrica, que presenta las desventajas ya mencionadas lo.

En resumen, los sistemas iniciales cortaban los cables bajo el cabezote, para superar los riesgos operativos asociados a la instalación, se han desarrollado nuevos sistemas, pero todos ellos requieren cortar el cable en superficie y deben usar una caja de conexión externa y pegada al pozo con las desventajas mencionadas.

Por último, encontramos en el estado de la técnica la patente US6530433B2 que divulga un sistema mecánico prensado por tornillos, el cual se refiere a una serie de anillos que son comprimidos por una tapa prensa estopa asegurada por medio de tornillos, su sistema de sello se hace por expansión mecánica, el cual se usa para bajas presiones, lo que pone en riesgo la hermeticidad, ya que no soporta presiones mayores a 5 MPa. Además, es un sistema de ensamble diseñado para un único un colgador, lo cual lo hace no adaptable a otros sistemas de cabezal de pozo.

Considerando la información anterior, el objetivo de esta invención es proporcionar un un sello elastomérico y un dispositivo que lo comprende, que sean de fácil colocación, que eliminen los riesgos y falencias de cada una de las tecnologías y sistemas expuestos, que no requieran ningún tipo de corte interno o externo en el cable ni la utilización de cajas de conexión pegadas a la pate exterior del cabezal de pozo, que sean adaptable a diferentes tipos de cabezales de pozo y mantengan la integridad del pozo de manera segura y controlada.

VENTAJAS DE LA INVENCION.

El sello y el dispositivo de la presente solicitud de patente presentan las siguientes ventajas con respecto a los dispositivos existentes en el estado de la técnica: 1. El sello elastomérico comprende una única pieza de forma geométrica y física especial que permite su instalación alrededor de los conductores eléctricos a sellar, minimizando la cantidad de piezas a instalar.

2. El dispositivo está compuesto por tan sólo cuatro componentes, haciendo su ensamble sencillo y rápido, al punto que su instalación toma 10 minutos o menos.

3. Su instalación no requiere que se corte el cable ni en la parte interna ni en la externa del pozo.

4. Al no requerirse cortes en el conductor en el pate exterior, el conductor se puede conectar a la zona remota del pozo (zona segura) sin requerir el uso de una caja de conexión pegada al cabezal de pozo.

5. El dispositivo se encuentra en el interior del cabezal, impidiendo la manipulación no autorizada o el daño intencionado por agentes externos de la unidad de sello.

6. El dispositivo crea una unidad de sello compacta, que se comprime por acción mecánica en un corto recorrido, sin el uso de prensas.

7. El dispositivo sella cada uno de los conductores eléctricos (cables) en configuraciones de 1 a 3 cables al mismo tiempo, soportando presiones de hasta 35 MPa en condiciones ideales.

8. Por su configuración sencilla de sólo cuatro componentes se convierte en la opción más económica para el selle de conductores en cabeza de pozo.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS. FIGURA 1 A: Muestra la perspectiva de la modalidad preferida del sello elastomérico de la presente invención, en la que el sello comprende tres agujeros pasantes, un corte longitudinal que van desde la periferia de uno de los agujeros pasantes hasta la periferia del sello y dos cortes longitudinales que van desde la periferia de uno de dichos agujeros pasantes hasta la periferia otro agujero pasante.

FIGURA 1 B: Muestra la perspectiva de otra modalidad del sello elastomérico de la presente invención, en la que el sello comprende tres agujeros pasantes y tres cortes longitudinales que van desde la periferia de dichos agujeros pasantes hasta la periferia del sello.

FIGURA 2: Muestra la perspectiva del sello elastomérico de la figura 1 A, abierto para recibir los conductores eléctricos.

FIGURA 3: Muestra el corte longitudinal del dispositivo que comprende el sello de la presente invención con el sello elastomérico de la presente invención, un anillo de retención, una recamara de sello y una tapa recamara de sello, además muestra un cable conductor que pasa por su interior y cada una de sus fases a sellar.

FIGURA 4: Muestra una perspectiva del dispositivo objeto de la invención, donde se observa la recamara de sello unida a la tapa de la recamara de sello y el sistema de conductores pasando a través del dispositivo.

FIGURA 5: Muestra una perspectiva del anillo de retención que hace parte el dispositivo de la presente invención.

FIGURA 6: Muestra un corte longitudinal de la recamara de sello.

FIGURA 7: Muestra un corte longitudinal de la tapa de la recamara de sello. FIGURA 8: Muestra una perspectiva de la estructura física de cada una de los tres conductores que conforman un cable de alimentación eléctrica típico para bombas electro sumergibles (BES).

FIGURA 9: Muestra el corte longitudinal de un cabezal de pozo con el dispositivo de la presente invención, donde el cable de alimentación eléctrica que viene del fondo del pozo, pasa a través del dispositivo de la invención que se aloja en el colgador de tubería, sellando el pozo y permitiendo que el cable se conecte con la fuente eléctrica externa, sin que se pierda la integridad de presión en el cabezal de pozo y sin cortar el cable ni usar cajas de conexión pegadas a la sección superior cabezal de pozo.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN.

La presente invención se refiere a un sello elastomérico (1), elaborado de material elástico o polimérico, el cual abraza los conductores eléctricos (5) que atraviesan la cabeza de pozo, dicho sello comprende una porción superior cilindrica (11), una porción inferior en forma troncocónica (12), uno a tres agujeros pasantes (13), que cruzan longitudinalmente el sello (1) y de uno a tres cortes longitudinales que van desde la periferia de dichos agujeros pasantes hasta la periferia del sello (14).

Usualmente, los equipos eléctricos utilizados dentro del pozo emplean fuentes eléctricas de medio voltaje, que requieren emplear sistemas de cable (6) trifásicos, es decir que utilizan tres fases o cables de conducción eléctrica (5), lo cual hace necesario contar con sellos en los cuales se pueda sellar individualmente cada conductor eléctrico (6) o se pueda sellar el conjunto de dos o tres fases al mismo tiempo.

En una alternativa de la invención el sello (1) comprende un agujero pasante (13) y un corte longitudinal que va desde la periferia de uno de los agujeros pasantes hasta la periferia del sello (14). Siendo así, el sello (1) se abre longitudinalmente para permitir el paso del conductor eléctrico (5) a través suyo y permitir que éste se ubique en el agujero pasante (13).

En la alternativa preferida de la invención, la cual se muestra en la Figura 1 , el sello (1) comprende más de un agujero pasante (13), preferiblemente tres agujeros pasantes (13), un corte longitudinal que va desde la periferia de uno de los agujeros pasantes hasta la periferia del sello (14) y uno o dos cortes longitudinales que van desde la periferia de uno de dichos agujeros pasantes hasta la periferia otro agujero pasante (15). En este caso el sello elastomérico (1 ) se abre tal como se enseña en la Figura 3, para permitir la ubicación de cada fase o cable del sistema del conductor eléctrico en un agujero pasante (13).

De igual manera, hace parte de la invención la alternativa en la cual el sello (1) comprende más de un agujero pasante (13), preferiblemente tres agujeros pasantes (13), y tres cortes longitudinales que van desde la periferia de uno de los agujeros pasantes hasta la periferia del sello (14), tal como se ilustra en la Figura 2, con lo cual se permite la ubicación de cada fase o cable del sistema del conductor eléctrico en un agujero pasante (13).

Así mismo, hace parte de la presente invención un dispositivo mecánico modular (10) para sellar elementos conductores que pasan a través de cabezales de pozo que comprende el sello elastomérico (1), definido en los párrafos anteriores, que se ubica justo debajo de un sistema modular de anillo de retención (2), cuyas partes se ensamblan mecánicamente, el sello elastomérico (1) junto con el anillo de retención (2) se ubican dentro de una recamara de sello (3) y esta recámara (3) se ajusta mediante un sistema roscado con una tapa de recamara de sello (4), como se observa en la Figura 3. Estos últimos dos elementos la recamara de sello (3) y la tapa de recamara de sello (4), poseen geometrías externas variables que le permiten adaptarse y ensamblarse a cabezales de diferentes tamaños y distintos tipos de colgador (9), como se puede visualizar en la Figura 4 y Figura 9 Ahora bien, el anillo de retención (2), que se muestra en detalle en la Figura 5, está elaborado de material no conductor de electricidad (dieléctrico), su forma externa es cilindrica compatible con el área de sello interna (31 ) de la recamara de sello (3), comprende uno a tres agujeros pasantes (21), por donde pasan los conductores eléctricos (5), uno a seis cortes (22) que comunican los agujeros con el diámetro exterior, uno a tres cortes (24) que comunican los agujeros pasantes (21) entre sí, y una a tres ranuras para alojar el mismo número de anillos de selle (23), preferiblemente, dichos anillos de selle o empaques son O-rings.

Por su parte, la recamara de sello (3), mostrada en la Figura 6, comprende de arriba hacia abajo una primera área de sello (31), donde se aloja el anillo de retención (2), la cual presenta sobre su superficie externa un sistema de rosca (34) y uno o varios alojamientos para arosello (33), que se une a la tapa de recamara de sello (4); bajo la primer área de selle se ubica una segunda área de sello (35), donde se ubica la unidad de sello elastomérico (1 ); seguido posee sobre la superficie externa un sistema de rosca (36) que se adapta y une a los diferentes tipos de colgador de tubería (9); seguido sobre la misma superficie externa tiene uno o varios alojamientos para aro sellos (32) que sellan contra el colgador de la tubería (9), y bajo la segunda área de sello (35), presenta un área de paso interna (37), por donde pasan el cable eléctrico (6) o los conductores eléctricos (5).

Complementando la recámara de sello (3), el dispositivo comprende una tapa de recamara de sello (4), mostrada en la Figura 7, la cual cuenta con en su superficie exterior con uno a cinco alojamientos para aro sellos (41 ), que sella(n) contra un agujero pasante en la sección superior del cabezal de pozo (8), uno o dos sistemas de rosca (42, 44), que se adapta y ensamblan a una o dos recamaras de sello (3), en esta última opción, la rosca (42) de la tapa recibe la rosca (34) de una primer recámara de sello (3) y la rosca (44) de dicha tapa recibe la rosca (36) de una segunda recámara de sello (3), y una o dos áreas de sello (43). En el dispositivo de la presente invención la recamara de sello (3) y la tapa de la recamara de sello (4), son elaborados en material metálico con formas internas y externas esencialmente cilindricas, a excepción de la zona (35) que recibe la porción inferior del sello (1 ) y tiene forma troncocónica.

Finalmente, la Figura 8 muestra los conductores eléctricos (5) típicos para bombas electro sumergibles (BES), están compuestos de un núcleo central conductor de cobre (53) con un aislamiento dieléctrico de Etileno Propileno Dieno Tipo M (EPDM) (52) y una protección mecánica de plomo (51 ).

Durante su funcionamiento, la recamara de sello (3) que se une y sella al colgador de tubería (9), que aloja en su interior el sello elastomérico (1 ) que se comprime hacia el o los conductores eléctricos (5), por medio un anillo de retención (2) y de la unión y cierre de la tapa de recamara de sello (4) roscada en la parte superior de la recamara de sello (3), donde la parte exterior de la tapa de recamara de sello (4) se une y sella con la parte superior del cabezal de pozo (8).

La versión de dispositivo mecánico modular (10) a usar dependerá de la configuración del cabezal del pozo. Si se utiliza un colgador de tubería (9) concéntrico con tres agujeros individuales, donde el dispositivo de sellado a emplear es el que cuenta con un sello elastomérico (1) con un único agujero pasante (13), que recibe un solo conductor (5), que se ubica de forma que coincida con dicho agujero del colgador, pasando un solo conductor eléctrico (5) por cada agujero (13) y cada dispositivo (10), haciendo necesario contar con tres dispositivos (10), o si se utiliza un colgador de tubería (9) 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, los cuales se ubican en tres agujeros pasantes (13). Esta última es la modalidad de la invención que más se utiliza y que servirá de referencia en las diferentes Figuras del dispositivo (10).

De la misma forma el dispositivo de la invención (10) puede ser utilizado de una a tres veces en línea, uno arriba del otro uniendo la rosca (36) de la recámara de sello (3) de un segundo o tercer dispositivo con el sistema de rosca (44) de la tapa de recamara de sello (4) del primer o el segundo dispositivo, con el fin de incrementar la resistencia a la presión, haciendo barreras redundantes o de respaldo.

Cuando se unen dos dispositivos, el dispositivo comprenderá dos recámaras (3), con sus respectivos sellos elastoméricos (1 ) y anillos de retención (2), y dos tapas de la recamara de sello (4), donde la rosca (42) de la primera tapa (4) recibe la rosca (34) de la primera recámara de sello (3) y la rosca (44) de la primera tapa (4) recibe la rosca (36) de una segunda recámara de sello (3), la rosca (34) de la segunda recámara de sello (3) se rosca en la rosca (42) de la segunda tapa (4) y el sistema de rosca (36) de la primera recámara de sello (3) se fija al colgador de tubería (9) ubicado entre la sección inferior del cabezal de pozo (11 ) y la sección superior del cabezal de pozo (8), donde a través del uso de aro sellos (o-rings) cierra.

En el caso donde se unen tres dispositivos, el dispositivo mecánico modular (10) comprenderá tres recámaras (3), con sus respectivos sellos elastoméricos (1) y anillos de retención (2), y tres tapas de la recamara de sello (4), donde la rosca (42) de la primera tapa (4) recibe la rosca (34) de la primera recámara de sello (3), la rosca (44) de la primera tapa (4) recibe la rosca (36) de una segunda recámara de sello (3), la rosca (34) de la segunda recámara de sello (3) se rosca en la rosca (42) de la segunda tapa (4), la rosca (44) de la segunda tapa (4) recibe la rosca (36) de una tercera recámara de sello (3), la rosca (34) de la tercera recámara de sello (3) se rosca en la rosca (42) de la tercera tapa (4), y el sistema de rosca (36) de la primera recámara de sello (3) se fija al colgador de tubería (9) ubicado entre la sección inferior del cabezal de pozo (11) y la sección superior del cabezal de pozo (8), donde a través del uso de aro sellos (o-rings) cierra.

Específicamente, la Figura 9 muestra un cabezal de pozo genérico y de uso común, donde los conductores eléctricos o cables (6) que vienen del fondo del pozo, pasan a través del dispositivo objeto de la invención (10) para ser sellados en su interior, el dispositivo se rosca y sella al colgador de tubería (9) ubicado entre la sección inferior del cabezal de pozo (11) y la sección superior del cabezal de pozo (8), donde a través del uso de aro sellos (o-rings) cierra, sella y da integridad de presión el cabezal de pozo, permitiendo que el cable (6) se conecte con la fuente eléctrica externa remota (7) manteniendo el control hidráulico e integridad de presión entre el pozo y la atmosfera externa.

Ejemplo 1. Funcionamiento del sello elastomérico (1) y el dispositivo (10) que lo contiene.

De acuerdo con la anterior descripción de componentes podemos ilustrar su funcionamiento como sigue: a. El dispositivo (10) se instala iniciando por la recamara de sello (3) roscando en la parte superior del colgador de tubería (9), b. Al cable conductor (6) que viene del fondo del pozo, se le retira la coraza metálica que lo mantiene unido en el área donde se va a sellar, con el fin de liberar y exponer el o los conductores eléctricos (5), luego se pasa por el interior de la recamara de sello (3) en su interior (37), c. Se abren el sello elastomérico (1) a través de sus cortes y se introducen el o los conductores (5) a través de los cortes (14) y (15) y se ubican en los agujeros pasantes (13), de tal manera que dicho sello abraza los conductores sin que sea necesario cortar el circuito, razón por la cual el sello se puede instalar en cualquier medida de longitud del cable conductor (6) sin importar la cantidad de cable que haya antes o después del área de sello, d. Se desliza el sello elastomérico (1) hacia el área de sello (35) en el interior de la recamara de sello (3), e. Se instala el anillo de retención (2) en la parte superior del sello elastomérico (1), f. Se instala y rosca la tapa de recamara de sello (4) sobre la rosca (34) de la recamara de sello (3), la tapa (4) empuja el anillo (2) y comprime el sello elastomérico (1), cerrando el espacio y generando una barrera de sello hermética. Los componentes del dispositivo objeto de esta invención pueden ser colocados en línea o en serie de dos o hasta tres dispositivos completos uno encima del otro, con el fin de incrementar la fuerza de sello, generando barreras de respaldo y hacer de esta manera que el sistema más confiable de acuerdo con los requerimientos del usuario final.

Ensamblado en serie uno, dos o tres dispositivos, se puede conectar el cable (6) a la unidad de alimentación externa (7) sin requerir ningún tipo de caja de conexión adicional pegada al cabezal de pozo.