Investigación básica sobre el collar del flotador y el zapato del flotador

Los collares de flotador y los zapatos de flotador son herramientas críticas en las operaciones de cementación, que generalmente se usan como un conjunto combinado. El collar de flotación y la zapata de flotación sirven principalmente para guiar la sarta de revestimiento suavemente en el pozo, ajustar la flotabilidad de la sarta de revestimiento durante el funcionamiento y utilizar la válvula de contrapresión para evitar que la lechada de cemento fluya de vuelta a la carcasa. También permiten un control preciso de la altura del tapón de cementación dentro de la carcasa durante la cementación, asegurando así la calidad de la cementación. El collar de flotador sirve adicionalmente como un asiento de aterrizaje para los tapones de cementación. El collar del flotador y el zapato del flotador están instalados en la cadena de la cubierta, con el zapato del flotador colocado en la parte inferior de la cadena de la cubierta y el collar del flotador localizó una a dos juntas sobre el zapato del flotador, conectado por los hilos.

Schematic diagram of float collar and float shoe installation and application

Estructura básica

La estructura del collar del flotador es fundamentalmente idéntica a la zapata del flotador, excepto que su extremo inferior presenta roscas macho para la conexión de la carcasa. El cuerpo de la zapata del flotador se hace del acero estructural de la aleación, con el extremo superior conectado a la cubierta y el extremo inferior que comprende una nariz semiesférica del cemento o del metal, que sirve para dirigir la cubierta durante el funcionamiento. Una válvula de contrapresión se instala internamente para evitar el reflujo de la lechada de cemento y se puede perforar con una broca PDC. Los canales superior e inferior de la válvula están abiertos a la entrega de la fábrica. Cuando la carcasa se ejecuta inicialmente, no hay resistencia desde el fluido de pozo a la zapata de flotador. La presión del lodo circulante empuja la cabeza de la válvula hacia abajo con un cierto desplazamiento, lo que hace que los tres pestillos en el extremo del vástago de la válvula se desacoplen automáticamente. Después de que la bomba se detiene, la válvula se presiona firmemente contra el asiento de la válvula por la acción del resorte, que funciona como una válvula de retención.

Basic structure diagram of float collar and float shoe on a white background

Principio de trabajo

Diseño de cámara interna sellada. El diseño interno del collar del flotador y del zapato del flotador consiste en una cavidad sellada, que se instala típicamente en la parte inferior de la cadena de la cubierta. Esta cavidad se sella cuando se ejecuta en el pozo para evitar que el fluido de perforación u otros fluidos entren, formando así una 'bolsa de aire' o área de baja densidad que proporciona flotabilidad adicional a toda la sarta de revestimiento.
El principio físico de la flotabilidad. Según el principio de Arquímedes, la magnitud de la flotabilidad depende del peso del fluido desplazado. Las secciones selladas del collar de flotador y la zapata de flotador reducen la presión hidrostática que la sarta de revestimiento debe soportar, disminuyendo significativamente el peso total de la sarta en el entorno del pozo y proporcionando así asistencia de flotabilidad.
Función de la válvula de retención. Los collares de flotador y los zapatos de flotador suelen estar equipados con válvulas de retención. Estas válvulas permanecen cerradas durante el proceso de rodaje de la sarta, evitando que el fluido de perforación entre en las cavidades del collar de flotador y la zapata de flotador, aumentando así la flotabilidad de la sarta de revestimiento.

Tipos de material:

Los materiales para el collar del flotador y el zapato del flotador se especifican según API 5L.

Los tipos de materiales comunes incluyen: J55, K55, N80, L80, P110

Tipo:

Butt Weld Float Shoe/Float Collar
Puñalada-en el zapato del flotador/collar del flotador
Collar no giratorio del zapato/del flotador
Zapato del flotador de la aleación de aluminio/collar del flotador
Tipo de la bola del flotador Collar y zapato del flotador
Zapato del flotador de la válvula doble/collar del flotador
Abajo Jet/hasta el zapato del flotador del cemento del jet
Zapato de flotador de relleno diferencial

Butt Weld Float Shoe/Float Collar

Características: El extremo soldado utiliza una interfaz de soldadura a tope 30° y puede soldarse directamente a la carcasa. El diámetro exterior del acoplamiento de carcasa soldada a tope coincide con el de la carcasa, y el extremo superior está biselada solo, sin ningún rebaje, lo que permite la soldadura directa a la carcasa.
Cuerpo de válvula y material de la primavera: La válvula unidireccional está hecha de material perforable, con el cuerpo de la válvula construido de resina fenólica y el resorte hecho de bronce de estaño.
Alcance de la aplicación: Adecuado para 12-3/4 "– 30" carcasa de superficie de gran diámetro y carcasa técnica poco profunda.

Butt weld float collar and float shoe on a white background

Butt Weld Float Shoe/Float Collar

CaracterísticasEn el contexto de los collares flotantes y las zapatas flotantes, "stab-in” se refiere específicamente a un método de instalación en el que la conexión se realiza a través de una junta de stab-in al asiento de la carcasa interna, proporcionando ventajas tales como ahorro de costes, operaciones simplificadas y rendimiento de sellado mejorado.
Cuerpo de válvula y material de la primavera: La válvula unidireccional está hecha de material perforable, con el cuerpo de la válvula construido de resina fenólica y el resorte hecho de bronce de estaño.
Estándar: El mecanizado de roscas y la inspección se realizan de acuerdo con el estándar API 5B; el rendimiento general cumple con los requisitos API RP 10F IIIC.
Alcance de la aplicación: Aplicable para la cementación de una sola etapa de carcasa de superficie de gran diámetro y carcasa técnica, capaz de soportar un peso de sarta de perforación de 30 toneladas.

Stab-in float collar and float shoe on a white background

Collar no giratorio del zapato/del flotador

Características: El diseño interno incorpora un perfil no giratorio que, cuando se utiliza con un tapón no giratorio, evita la rotación durante la perforación del tapón de cementación y facilita su extracción. El collar no giratorio del flotador y el zapato del flotador pueden asegurar los enchufes superiores e inferiores, reduciendo tiempo de la perforación del enchufe.
Cuerpo de válvula y material de la primavera: La válvula unidireccional (con una placa no giratoria y un tapón de goma en la parte superior) está hecha de material perforable. El cuerpo principal está construido de resina fenólica, y el resorte está hecho de bronce de estaño.
Estándar: El mecanizado de roscas y la inspección se realizan de acuerdo con el estándar API 5B; el rendimiento general cumple con los requisitos API RP 10F IIIC.
Alcance de la aplicación: Se utiliza principalmente para evitar la rotación de la carcasa, garantizar la calidad de la cementación y mantener la estabilidad del pozo. Es especialmente adecuado para pozos direccionales, pozos horizontales y operaciones de perforación en formaciones complejas.

Non-rotating float collar and float shoe on a white background

Zapato del flotador de la aleación de aluminio/collar del flotador

Características: La válvula unidireccional está hecha de material perforable, el cuerpo principal está construido de aleación de aluminio 6061 y el resorte está hecho de bronce de estaño.
Cuerpo de válvula y material de la primavera: La válvula unidireccional está hecha de material perforable, el cuerpo principal está construido de aleación de aluminio 6061 y el resorte está hecho de bronce de estaño.
Estándar: El mecanizado de roscas y la inspección se realizan de acuerdo con el estándar API 5B; el rendimiento general cumple con los requisitos API RP 10F IIIC.
Alcance de la aplicación: Conveniente no sólo para la cubierta técnica general y la cubierta de la producción, pero también para los pozos profundos, los pozos ultra-profundos, y los pozos especiales del proceso. La válvula unidireccional puede soportar presiones de hasta 70 MPa.

Aluminum alloy float shoe/float collar on a white background

Tipo de la bola del flotador Collar y zapato del flotador

Características: Emplea un tipo válvula de la bola de flotador de control, que puede incluir Válvula de contrapresión, válvula de llenado automático y bola de caída. El tipo collar del flotador de la bola de flotador y el zapato del flotador son herramientas críticas del martillo usadas en operaciones de cementación del pozo del petróleo y gas. Su función primaria es proporcionar un efecto de la válvula de control a través de una estructura integrada de la bola de flotador, asegurando la confiabilidad del funcionamiento de la secuencia de la cubierta, de la inyección del cemento, y de operaciones subsecuentes.
Alcance de la aplicación: Adecuado para pozos verticales y pozos de baja desviación.

Float ball type float collar and float shoe on a white background

Zapato del flotador de la válvula doble/collar del flotador

Características: El zapato del flotador y el collar del flotador utilizan una configuración doble de la válvula.
Alcance de la aplicación: El diseño de válvula doble mejora el sellado y la funcionalidad, lo que lo hace especialmente adecuado para condiciones de pozo complejas y operaciones de cementación exigentes.
Cuerpo de válvula y material de la primavera: La válvula unidireccional está hecha de material perforable, con el cuerpo de la válvula construido de resina fenólica y el resorte hecho de bronce de estaño.
Estándar: El mecanizado de roscas y la inspección se realizan de acuerdo con el estándar API 5B; el rendimiento general cumple con los requisitos API RP 10F IIIC.
Llenado interno: Cemento. El interior se llena del cemento, utilizando el alto cemento sulfuro-resistente del pozo de petróleo, que proporciona buena drillability y resistencia de erosión excelente.

Double valve float collar and float shoe on a white background

Abajo Jet/hasta el zapato del flotador del cemento del jet

Descripción general: Algunos zapatos de flotador también cuentan con salidas distintas del agujero central orientado hacia abajo. También tienen agujeros en el lado que ayudan a eliminar el barro del agujero cerca del zapato. Algunos de estos agujeros dirigen el flujo hacia arriba, algunos hacia un lado y otros hacia abajo.
Características: En las zapatas flotantes de cemento, 'down jet/up jet' se refiere esencialmente a la diferencia en la dirección de inyección de lechada de cemento.
Alcance de la aplicación: El chorro ascendente se llena de arriba a abajo y es adecuado para operaciones convencionales de pozos poco profundos; el chorro descendente se desplaza de abajo hacia arriba y es adecuado para condiciones complejas de pozos profundos.

Down jet / up jet cement float shoe on a white background

Zapato de flotador de relleno diferencial

Características: La zapata de flotador de llenado diferencial está equipada con una válvula diferencial. Los collares de flotador de llenado diferencial y los zapatos de flotador son herramientas de petróleo y gas que permiten la medición del llenado de la carcasa mientras se ejecuta en el fondo del pozo. Pueden reducir el tiempo de funcionamiento de la carcasa y disminuir la presión de la oleada de formación.
Principio de trabajo: El collar de flotador de llenado diferencial permite que la carcasa se llene hasta 90% durante el proceso de funcionamiento en el agujero. El collar de flotador de llenado diferencial y la zapata de flotador de llenado diferencial pueden funcionar juntos; dejar caer una bola permite que ambos dispositivos se conviertan en válvulas de contrapresión. Una bola ponderada se puede caer de la superficie para convertir la válvula en una válvula de cementación unidireccional.

Differential fill up float collar and float shoe on a white background