Un empaquetador 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 de la carcasa, el revestimiento o la pared del pozo.
Según su uso principal, los empacadores se pueden dividir en dos categorías principales: empacadores de producción y empacadores de servicio. Los empacadores de producción son aquellos que permanecen en el pozo durante la producción del mismo. Los empacadores de servicio se utilizan temporalmente durante las actividades de servicio del pozo, como la compresión del cemento, la acidificación, la fracturación y las pruebas del pozo.
Por lo general, se instala 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 las perforaciones de cada zona. En estas situaciones, se utilizaría un manguito deslizante para seleccionar qué zona producir. Los empacadores también se pueden utilizar para proteger la tubería de revestimiento de la presión y los fluidos producidos, aislar secciones de tubería de revestimiento corroídas, fugas de tubería de revestimiento o perforaciones comprimidas, y aislar o abandonar temporalmente las zonas de producción. En los desarrollos de inyección de agua en los que se inyecta agua en el yacimiento, se utilizan empacadores en pozos de inyección para aislar las zonas en las que se debe inyectar el agua.
Existen ocasiones en las que no es conveniente utilizar un empacador. Por ejemplo, los pozos de alto volumen que se producen tanto en la tubería como en el espacio anular no incluyen un empacador. Los pozos bombeados con varillas normalmente no se utilizan con empacadores porque el gas asociado se produce en el espacio anular. En general, las terminaciones de pozos pueden no incorporar un empacador cuando el espacio anular se utiliza como conducto de producción.
Un obturador de producción está diseñado para sujetar y sellar contra el interior de la carcasa . El agarre se logra con cuñas de metal llamadas "cuñas". Estos componentes tienen dientes afilados y carburizados que se clavan en el metal de la carcasa. El sellado se logra con elementos de caucho cilíndricos grandes. En situaciones en las que la presión de sellado es muy alta (por encima de 5000 psi), se utilizan anillos de metal a ambos lados de los elementos para evitar que el caucho se extruya.
Se introduce un empacador en la tubería de revestimiento mediante un tubo de producción o un cable . Una vez que se alcanza la profundidad deseada, las cuñas y el elemento deben expandirse para que entren en contacto con la tubería de revestimiento. Se aplican cargas axiales para empujar las cuñas hacia arriba por una rampa y comprimir el elemento, lo que hace 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 empaques son "permanentes" y requieren fresado para poder retirarlos de la carcasa. Las principales ventajas de los empaques permanentes son un menor costo y una mayor capacidad de sellado y agarre.
En situaciones en las que un empacador debe retirarse fácilmente del pozo, como en recuperaciones secundarias, recompletaciones o para cambiar la tubería de producción, se debe utilizar un empacador recuperable. Para desacoplar la herramienta, se corta un anillo de metal o se desplaza un manguito para desenganchar los componentes de conexión. Los empacadores recuperables tienen un diseño más complicado y, por lo general, capacidades de sellado y agarre inferiores, pero después de la extracción y el mantenimiento posterior, se pueden reutilizar.
Existen tres tipos de empacadores: mecánicos, hidráulicos y permanentes. Todos los empacadores pertenecen a uno de estos tipos o a una combinación de ellos.
Los empacadores mecánicos se fijan mediante algún tipo de movimiento del tubo, generalmente una rotación o un movimiento hacia arriba o hacia abajo.
Otros pueden ser fijados con peso: el peso de la tubería puede usarse para comprimir y expandir el elemento de sellado. Con un simple tirón hacia arriba de la cuerda, el empaque se libera. Se utiliza mejor en pozos rectos de baja presión y poco profundos. No está diseñado para soportar diferencias de presión a menos que se incorpore un dispositivo de sujeción hidráulico.
Los empacadores de tensión se colocan tirando de la tubería; al aflojarla, se libera el empacador. Son buenos para pozos poco profundos con diferencias de presión moderadas. La presión más baja ayuda a aumentar la fuerza de colocación del empacador. Se utilizan en pozos de estimulación.
Empacador con ajuste de rotación : la rotación del tubo se utiliza para ajustar el empacador para bloquearlo mecánicamente; un giro hacia la izquierda lo activa y un giro hacia la derecha lo recupera.
Los empacadores hidráulicos utilizan presión de fluido para impulsar el cono detrás de las cuñas. Una vez colocados, permanecen así mediante el uso de presión atrapada o un bloqueo mecánico. Se liberan al levantar la tubería. Son buenos para usar en pozos desviados o torcidos donde el movimiento de la tubería está restringido o no es deseado. La tubería se puede colgar en tensión neutra.
Empacadores inflables [2] : utilizan presión de fluido para inflar un tubo cilíndrico largo de caucho reforzado para colocar el empacador. Se utilizan con frecuencia para pruebas de pozos abiertos en pozos de exploración y para asegurar el cemento en pozos de producción. También se utilizan en pozos donde el empacador debe pasar a través de una restricción y luego colocarse en un diámetro mucho mayor en la tubería de revestimiento o en pozos abiertos. Hay muchas variaciones disponibles para aplicaciones específicas, incluidas aquellas capaces de soportar altas diferencias de presión.
Los empacadores permanentes se colocan y se instalan en un cable eléctrico, una tubería de perforación o una tubería de producción. Se colocan cuñas opuestas para bloquearlo en compresión. Una vez instalado, este empacador es resistente al movimiento en cualquier dirección. El cable utiliza una corriente eléctrica para detonar una carga explosiva para instalar el empacador. Luego, un perno de liberación libera el conjunto del empacador. La tubería de producción se puede utilizar aplicando rotación o tracción o una combinación de ambas. Son buenos en pozos que tienen altos diferenciales de presión o grandes variaciones de carga de la tubería de producción y se pueden instalar con precisión. Se pueden instalar a la mayor profundidad.
Empacadores de cemento : en este caso, la tubería se cementa en su lugar dentro de la tubería de revestimiento o del pozo abierto. Este tipo de empacador es económico.
La temperatura y la presión pueden afectar el comportamiento de la tubería y del obturador, ya que esto podría provocar cambios en las tasas de expansión de la tubería y del obturador. Si el obturador permite el movimiento libre, la tubería puede alargarse o acortarse. De lo contrario, pueden desarrollarse fuerzas de tracción y compresión en su interior. [3]
{{cite book}}: CS1 maint: location (link) CS1 maint: multiple names: authors list (link)