Un empacador de producción [1] es un componente estándar del hardware de terminación de pozos de petróleo o gas que se utiliza para proporcionar un sello entre el exterior de la tubería de producción y el interior del revestimiento, revestimiento o pared del pozo.
Según su uso principal, las empacadoras se pueden dividir en dos categorías principales: empacadoras de producción y empacadoras de servicio. Los empacadores de producción son aquellos que permanecen en el pozo durante la producción. Los empacadores de servicio se utilizan temporalmente durante actividades de servicio de pozos, como exprimir cemento, acidificar, fracturar y probar pozos.
Por lo general, se coloca cerca del extremo inferior de la tubería de producción y se coloca en un punto por encima de las perforaciones superiores o los filtros de arena. En pozos con múltiples zonas de yacimiento , se utilizan empacadores para aislar los disparos de cada zona. En estas situaciones, se usaría un manguito deslizante para seleccionar qué zona producir. Los empacadores también se pueden usar para proteger el casing de la presión y los fluidos producidos, aislar secciones del casing corroídas, fugas del casing o perforaciones exprimidas, y aislar o abandonar temporalmente las zonas productoras. En los desarrollos de inundación de agua en los que se inyecta agua en el yacimiento, se utilizan empacadores en los pozos de inyección para aislar las zonas en las que se debe inyectar el agua.
Hay ocasiones en las que puede no ser conveniente utilizar una empacadora. Los pozos de gran volumen, por ejemplo, que se producen tanto en la tubería como en el espacio anular, no incluirán un obturador. Los pozos con bombeo por varilla normalmente no funcionan con empacadores porque el gas asociado se produce en el espacio anular. En general, las terminaciones de pozos no pueden incorporar un empacador cuando el espacio anular se utiliza como conducto de producción.
Un empacador de producción está diseñado para agarrar y sellar contra el diámetro interior de la carcasa . El agarre se logra con cuñas de metal llamadas "resbalones". Estos componentes tienen dientes carburados afilados que se clavan en el metal de la carcasa. El sellado se logra con grandes elementos de goma cilíndricos. En situaciones donde la presión sellada es muy alta (por encima de 5000 psi), se utilizan anillos metálicos a ambos lados de los elementos para evitar que el caucho se extruya.
Un empacador se coloca en la carcasa mediante tubería o cable de producción . Una vez que se alcanza la profundidad deseada, las cuñas y el elemento deben expandirse para hacer contacto con la carcasa. Se aplican cargas axiales para empujar los resbalones hacia arriba por una rampa y comprimir el elemento, provocando que se expanda hacia afuera. Las cargas axiales se aplican de forma hidráulica, mecánica o con una carga química de combustión lenta.
La mayoría de los empacadores son "permanentes" y requieren fresado para retirarlos de la carcasa. Las principales ventajas de los empacadores permanentes son su menor costo y una mayor capacidad de sellado y agarre.
En situaciones en las que un empacador debe retirarse fácilmente del pozo, como recuperaciones secundarias, recompletaciones o para cambiar la tubería de producción, se debe utilizar un empacador recuperable. Para desarmar la herramienta, se corta un anillo de metal o se mueve un manguito para desenganchar los componentes de conexión. Los empacadores recuperables tienen un diseño más complicado y generalmente menores capacidades de sellado y agarre, pero después de su extracción y mantenimiento posterior, se pueden reutilizar.
Existen tres tipos de empacadores: mecánicos, hidráulicos y permanentes. Todos los empacadores pertenecen a uno o una combinación de estos.
Los empacadores mecánicos se ajustan mediante algún tipo de movimiento de la tubería, generalmente una rotación o un movimiento hacia arriba o hacia abajo.
A otros se les puede ajustar el peso: el peso del tubo se puede utilizar para comprimir y expandir el elemento de sellado. Con un simple tirón de la cuerda hacia arriba se libera el empacador. Se utiliza mejor en pozos rectos y poco profundos de baja presión. No está diseñado para soportar diferencias de presión a menos que se incorpore un sujetador hidráulico.
Los empacadores tensados se ajustan tirando de una tensión en el tubo; al aflojarlo se libera el empacador. Bueno para pozos poco profundos con diferencias de presión moderadas. La presión más baja ayuda a aumentar la fuerza de ajuste sobre el empacador. Utilizado en un pozo de estimulación.
Empaquetador con ajuste de rotación : la rotación de la tubería se utiliza para configurar el empacador para bloquearlo mecánicamente; un giro a la izquierda se activa y un giro a la derecha lo recupera.
Los empacadores hidráulicos utilizan presión de fluido para impulsar el cono detrás de las cuñas. Una vez fijados, permanecen fijados mediante el uso de presión atrapada o de un bloqueo mecánico. Se liberan recogiendo el tubo. Son buenos para usar en orificios desviados o torcidos donde el movimiento del tubo está restringido o no es deseado. El tubo se puede colgar en tensión neutra.
Empacadores inflables [2] : use presión de fluido para inflar un tubo cilíndrico largo de caucho reforzado para colocar el empacador. Se utiliza frecuentemente para pruebas en pozos abiertos en pozos de exploración y para aseguramiento de cemento en pozos de producción. También se utiliza en pozos donde el empacador debe pasar a través de una restricción y luego ajustarse a un diámetro mucho mayor en pozos de revestimiento o abiertos. Se encuentran disponibles muchas variaciones para aplicaciones específicas, incluidas aquellas capaces de soportar altas diferencias de presión.
Los empacadores permanentes se colocan y colocan en un cable eléctrico, tubería de perforación o tubería. Se colocan cuñas opuestas para bloquearlo en compresión. Una vez configurado, este empacador es resistente al movimiento en cualquier dirección. Wireline utiliza una corriente eléctrica para detonar una carga explosiva para configurar el empacador. Luego, un perno de liberación libera el conjunto del empacador. Los tubos se pueden utilizar aplicando rotación, tracción o una combinación de ambos. Son buenos en pozos que tienen diferenciales de presión altos o grandes variaciones de carga de tubería y se pueden configurar con precisión. Se pueden fijar a la mayor profundidad.
Empaquetadores de cemento : en este caso, la tubería se cementa en su lugar dentro de la carcasa o del orificio abierto. Este tipo de empacadora es barata.
La temperatura y la presión pueden afectar el comportamiento de la tubería y del empacador, ya que esto podría causar cambios en las tasas de expansión del empacador y de la tubería. Si el empacador permite el libre movimiento, entonces el tubo puede alargarse o acortarse. De lo contrario, en su interior se pueden desarrollar fuerzas de tracción y compresión. [3]
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