BRPI0823251B1

BRPI0823251B1 - Sistema e aparelho de controle de fluxo, e, método para controlar fluxo de particulado em equipamento de poço de hidrocarbonetos

Info

Publication number: BRPI0823251B1
Application number: BRPI0823251-2A
Authority: BR
Inventors: S.Yeh Charles; A. Dale Bruce; R. Clingman Scott
Original assignee: Exxonmobil Upstream Research Company
Priority date: 2008-11-03
Filing date: 2008-11-03
Publication date: 2018-08-14
Also published as: US8522867B2; BRPI0823251A2; CA2742365A1; EA023890B1; EP2350423B1; WO2010050991A1; CA2742365C; MX2011003280A; AU2008363580B2; EP2350423A4; CN102203375A; MY151791A; AU2008363580A1; CN102203375B; US20110192602A1; EP2350423A1; EA201170507A1

Description

(54) Título: SISTEMA E APARELHO DE CONTROLE DE FLUXO, E, MÉTODO PARA CONTROLAR FLUXO DE PARTICULADO EM EQUIPAMENTO DE POÇO DE HIDROCARBONETOS (51) lnt.CI.: E21B 17/00 (73) Titular(es): EXXONMOBIL UPSTREAM RESEARCH COMPANY (72) Inventor(es): CHARLES S.YEH; BRUCE A. DALE; SCOTT R. CLINGMAN (85) Data do Início da Fase Nacional: 02/05/2011 “SISTEMA E APARELHO DE CONTROLE DE FLUXO, E, MÉTODO PARA CONTROLAR FLUXO DE PARTICULADO EM EQUIPAMENTO DE POÇO DE HIDROCARBONETOS”

CAMPO DA INVENÇÃO

A presente descrição refere-se genericamente a sistemas e métodos para recuperar hidrocarbonetos de reservatórios de subsuperfície. Mais particularmente, a presente descrição refere-se a sistemas e métodos para controlar o fluxo de particulados indesejados dos reservatórios de subsuperfície através de equipamento de poço para a superfície.

FUNDAMENTOS DA INVENÇÃO

Esta seção é destinada a introduzir o leitor a vários aspectos da arte, que podem ser associados com formas de realização da presente invenção. Esta discussão acredita-se ser útil em prover o leitor com informações para facilitar um melhor entendimento de técnicas particulares da presente invenção. Desse modo, deve ser entendido que estas declarações são para ser lidas sob esta luz e não necessariamente como admissões da arte anterior.

A produção de hidrocarbonetos de reservatórios de subterrâneos comumente inclui um poço completado em um furo revestido por tubo ou uma condição de furo aberto. Em aplicações de furo revestido por tubo, um tubo de revestimento de poço é colocado dentro do poço e a coroa circular entre o tubo de revestimento e o poço é enchido com cimento. As perfurações são feitas através do tubo de revestimento e do cimento dentro das zonas de produção, para permitir que os fluidos de formação (tais como hidrocarbonetos) fluam das zonas de produção para dentro do conduto dentro do tubo de revestimento. Adicional ou altemativamente, o fluxo de fluido pode ser do conduto dentro do tubo de revestimento para dentro da formação subterrânea, tal como durante operações de injeção. Embora a discussão aqui geralmente referir-se-á a operações de produção e fluxo de fluido na direção da produção, os princípios e tecnologias descritos aqui aplicam-se, por analogia, a fluxo de fluido na direção de injeção. Uma coluna de produção (ou uma coluna de injeção), consistindo principalmente de um ou mais tubulares, é então colocada dentro do tubo de revestimento, criando uma coroa circular entre o tubo de revestimento e a coluna de produção. Os fluidos de formação fluem para dentro da coroa circular e então para dentro da coluna de produção para a superfície, através de tubulares associados com a coluna de produção. Em aplicações de furo aberto, a coluna de produção é diretamente colocada dentro do poço, sem tubo de revestimento ou cimento. Os fluidos de formação fluem para dentro da coroa circular entre a formação e a coluna de produção e então para dentro da coluna de produção para a superfície.

Os poços de hidrocarbonetos modernos geralmente passam através ou para dentro de múltiplos tipos de formação subterrânea e estão continuamente alcançando sempre maiores profundidades e/ou comprimentos (tais como para poços horizontais de alcance estendido). Adicionalmente, é comum os poços de hidrocarboneto estenderem-se através dos múltiplos reservatórios durante a vida do poço. Em algumas implementações, o poço pode estender-se através de múltiplos reservatórios durante qualquer dada operação de produção. Adicional e altemativamente, um poço pode estenderse através de um único reservatório, que opera mais como múltiplos reservatórios devido às variações das propriedades de formação dentro do reservatório e/ou ao tamanho do reservatório.

A sempre crescente complexidade das modernas operações de produção de hidrocarboneto com frequência necessita construções e conclusões de poço crescentemente complexas. A construção de um poço de hidrocarbonetos tipicamente inclui modelagem da subsuperfície, para estimar as propriedades de formação e de reservatório. A modelagem tipicamente inclui introduções de dados geológicos e sísmicos, bem como dados de poços de teste e/ou poços adjacentes do campo. Estes esforços de modelagem possibilitam que os cientistas e engenheiros identificarem um local preferido para o poço e parâmetros de perfuração preferidos para a perfuração do poço. Por exemplo, a taxa de penetração, o peso da lama e diversos parâmetros relacionados com a operação de perfuração podem afetar a operação de longo termo do poço. Embora os modelos e a tecnologia subjacente aos modelos sejam continuamente evoluindo, os cientistas e engenheiros são deixados com uma aproximação baseada em dados anteriormente coletados. A operação de perfuração é uma operação dinâmica, multi-parâmetros, onde as mudanças em qualquer um parâmetro poderia impactar qualquer um de diversos parâmetros através da vida do poço.

Embora o plano de perfuração possa ter impacto significativo sobre a operação do poço durante sua vida, a conclusão do poço é com frequência considerada determinativa de como um dado poço, uma vez perfurado, operará. Como aqui usada, conclusão é usada genericamente para referir-se a procedimentos e equipamento projetados para permitir que um poço seja operado com segurança e eficientemente. O ponto em que o processo de conclusão começa pode depender do tipo e projeto de poço. Entretanto, há muitas opções aplicadas ou ações realizadas durante a fase de construção de um poço que tem impacto significativo sobre a produtividade do poço. Desse modo, os planos de conclusão são com frequência preparados antes das operações de perfuração, com base nos modelos e dados coletados. Os planos de conclusão são com frequência atualizados com base em dados coletados durante as operações de perfuração para otimizar mais a operação do poço (quer injeção ou produção).

Apesar da precisão ou conclusão dos dados disponíveis quando o plano de conclusão é finalizado e a conclusão é implementada no poço, a evolução do poço, a evolução do reservatório e a evolução da formação durante a vida do poço tomam a maior parte das conclusões inadequadas para a vida prolongada do poço. Por conseguinte, procedimentos de exames minuciosos sofisticados foram desenvolvidos para permitir que os operadores mudassem o completamento de um poço após as operações de produção e/ou injeção terem começado. Adicionalmente, diversos esforços foram feitos para desenvolver completamentos inteligentes ou flexíveis, que possam ser mudadas durante a vida do poço, sem requerer a retirada do equipamento de completamento do poço. Muitos destes completamentos inteligentes requerem equipamento mecânico de furo abaixo, que é controlado da superfície entre duas ou mais configurações. Embora a concepção de completamento adaptável seja saudável, as condições severas do poço e a longa vida do poço geralmente complicam os esforços para manipular estes dispositivos mecânicos de multi-configurações intensamente dentro do poço. Além disso, a exigência destes sistemas de serem ativados da superfície cria um retardo de tempo enquanto os resultados da condição de furo abaixo mudada crescentemente manifesta-se na superfície e é observada na superfície e então o sinal de controle pode ser remetido para o equipamento de furo abaixo, que tem que transicionar entre configurações.

Quando produzindo fluidos das formações subterrâneas, especialmente formações pobremente consolidadas ou formações enfraquecidas aumentando-se a tensão de furo abaixo, devido à escavação do poço e retirada de fluidos, é possível produzir-se material sólido (por exemplo, areia) juntamente com os fluidos da formação. Esta produção de sólidos pode reduzir a produtividade do poço, avariar o equipamento de subsuperfície e adicionar custo de manuseio na superfície. Controlar a produção de sólidos ou partículas é um exemplo dos objetivos do equipamento e procedimento de completamento. Diversos métodos de controle de sólidos, particularmente areia, de furo abaixo estão atualmente sendo praticados pela indústria e são mostrados nas Figuras l(a), l(b), l(c) e l(d). Na Figura l(a), a coluna ou tubo de produção (não mostrado) tipicamente inclui uma peneira de areia ou dispositivo de controle de areia 1 em tomo de sua periferia externa, que é colocado adjacente a cada zona de produção. A peneira de areia evita o fluxo de areia da zona de produção 2 para dentro da coluna de produção (não mostrada) dentro da peneira de areia

1. Revestimentos fendidos ou perfurados podem também ser utilizados como peneiras de areia ou dispositivos de controle de areia. A Figura l(a) é um exemplo de um completamento somente de peneira sem recheio de cascalho presente.

Uma das técnicas mais comuns usadas para controlar produção de areia é recheio com cascalho, em que areia ou outra matéria particulada é depositada em tomo da coluna de produção ou peneira de poço para criar um filtro de furo abaixo. As Figuras l(b) e l(c) são exemplos de recheios de cascalho de poço revestido com tubo e poço aberto, respectivamente. A Figura l(b) ilustra o recheio de cascalho 3 fora da peneira 1, o tubo de revestimento de poço 5 circundando o recheio de cascalho 3, e cimento 8 em tomo do tubo de revestimento de poço 5. Tipicamente, as perfurações 7 são feitas através do tubo de revestimento de poço 5 e cimento 8 para dentro da zona de produção 2 das formações subterrâneas em tomo do poço. A Figura l(c) ilustra um recheio de cascalho de poço-aberto,em que o poço não tem tubo de revestimento e o material de recheio de cascalho 3 é depositado em tomo da peneira de areia de poço 1.

Uma variação de um recheio de cascalho envolve bombear a lama de cascalho em pressões bastante elevadas, a fim de exceder a pressão da fratura de formação (recheio frac). A Figura l(d) é um exemplo de um Recheio-Frac. A peneira de poço 1 é circundada por um recheio de cascalho 3, que é contido por um revestimento de tubo de poço 5 e cimento 8. As perfurações 6 do tubo de revestimento de poço permitem que cascalho seja distribuído fora do poço para o intervalo desejado. O número e colocação das perfurações são escolhidos para facilitar a distribuição eficaz do recheio com cascalho fora do tubo de revestimento de poço no intervalo que está sendo tratado com a lama-cascalho.

A deterioração do fluxo durante a produção das formações subterrâneas pode resultar em uma redução na produtividade do poço ou cessação completa da produção do poço. Esta perda de funcionalidade pode ocorrer por numerosas razões, incluindo mas não limitado a: 1) migração dos finos, xistos ou areias da formação; 2) influxo ou conificação de fluidos indesejados (tais como água ou gás); 3) formação de incrustações inorgânicas ou orgânicas; 4) criação de emulsões ou lamas; 5) acumulação de escombros de perfuração (tais como, aditivos de lama e torta de filtro); 6) excessivo influxo de partículas, tais como areia,em e através dos tubulares de produção, devido a avaria mecânica da tela de controle de areia e/ou devido a incompletas ou ineficazes implementações de recheio de cascalho. 7) e falha mecânica devido a colapso do furo de sondagem, compactação/subsidência de reservatório ou outros movimentos geomecânicos.

Há diversos exemplos de tecnologia que foi desenvolvida em esforços para tratar estes problemas. Exemplos de tais tecnologias podem ser encontrados em numerosas patentes U.S., incluindo aquelas mencionadas resumidamente aqui. Por exemplo, a Patente U.S. No. 6.622.794 descreve uma peneira equipada com um dispositivo de controle de fluxo, que inclui múltiplas aberturas e canais para dirigir e restringir o fluxo. O fluxo de fluido através da peneira é descrito como sendo reduzido controlando-se as aberturas de furo abaixo da superfície entre posições totalmente aberta e completamente fechada. A Patente U.S. No. 6.619.397 descreve uma ferramenta para isolamento de zona e controle de fluxo em poços horizontais. A ferramenta é composta de tubos de base vazia, peneiras com orifícios fecháveis sobre o tubo de base e peneiras convencionais posicionadas em uma maneira alternativa. Os orifícios fecháveis permitem completo recheio com cascalho sobre a seção de tubo de base vazia, fechamento de fluxo para isolamento de zona e controle seletivo de fluxo. A Patente U.S. No. 5.896.928 descreve um dispositivo de controle de fluxo, colocado no fundo do poço com ou sem uma peneira. O dispositivo tem um labirinto que provê um trajeto de fluxo tortuoso ou restrição helicoidal. O nível de restrição em cada labirinto é controlado da superfície ajustando-se uma luva corrediça, de modo que o fluxo de cada zona perfurada (por exemplo, zona de água, zona de óleo) pode ser controlado. A Patente U.S. No. 5.642.781 descreve uma camisa de peneira de poço composta de membros sobrepostos, em que as aberturas permitem o fluxo de fluido através de contração alternada, expansão e provêem mudança de direção do fluxo de fluido dentro do poço (ou multi-passagens). Tal design pode mitigar obstrução de sólidos das aberturas da camisa de peneira, estabelecendo vantagens tanto de filtragem como de momento de fluxo de fluido.

Numerosos outros exemplos podem ser identificados. Entretanto, os presentes designs e planos de completamento de poços da indústria incluem pouca, se alguma, redundância no evento de problemas ou falhas resultantes de deterioração de fluxo. Em muitos exemplos, a capacidade de um poço de produzir na ou próximo de sua capacidade de projeto é sustentada por somente uma “única” barreira para o mecanismo de deterioração (por exemplo, uma única peneira para assegurar o controle de areia). Em muitos exemplos, a utilidade do poço pode ser comprometida por deterioração ocorrendo na única barreira. Como indicado acima, deterioração de fluxo pode ocorrer por uma variedade de mecanismos e vários esforços foram feitos para tratar estes mecanismos, incluindo esforços para prover barreiras redundantes para o mecanismo de deterioração. Entretanto, os sistemas atualmente disponíveis deixam de prover um sistema que forneça redundância na prevenção de dois ou mais mecanismos de deterioração. Por exemplo, a prevenção de mecanismos de deterioração, tais como influxo de particulado e bloqueios de particulado. Portanto, a confiabilidade total de sistema dos sistemas atualmente disponíveis é baixa. Desse modo, há necessidade de equipamento de completamento de poço e métodos para prover múltiplos trajetos de fluxo dentro do poço, que provê trajetos de fluxo redundantes no evento de bloqueio de particulado, influxo de particulado ou outras formas de deterioração.

SUMÁRIO

A presente descrição é dirigida a sistemas e métodos para controlar o fluxo de fluido em equipamento de poço associado com poços de hidrocarbonetos. Um sistema de controle de fluxo de poço exemplar inclui um tubular e um aparelho de controle de fluxo. O tubular é adaptado para ser disposto em um poço para definir uma coroa circular de poço. O tubular tem um membro externo definindo um conduto de fluxo interno e pelo menos uma parte do membro externo é permeável, permitindo comunicação fluida entre a coroa circular de poço e o conduto de fluxo. O aparelho de controle de fluxo é adaptado para ser disposto dentro do conduto de fluxo do tubular. O aparelho de controle de fluxo compreende pelo menos um membro estrutural definindo-conduto e pelo menos um membro estrutural definindo câmara. O pelo menos um membro estrutural definindo-conduto é configurado para dividir o conduto de fluxo em pelo menos dois condutos de controle de fluxo. O pelo menos um membro estrutural definindo câmara é configurado para dividir pelo menos um dos pelo menos dois condutos de controle de fluxo em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo. Cada uma das pelo menos duas câmaras de controle de fluxo tem pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída. Cada uma da pelo menos uma entrada e da pelo menos uma saída é adaptada para permitir que os fluidos fluam através dela e retenham partículas maiores do que um tamanho predeterminado.

Implementações de sistemas de controle de fluxo dentro do escopo da presente invenção podem incluir diversas variações dos detalhes descritos acima. Por exemplo, o fluxo de fluido através de uma saída de uma câmara de controle de fluxo formada em um primeiro conduto de controle de fluxo pode passar dentro de um segundo câmara de controle de fluxo. Adicional ou altemativamente, a retenção de partículas maiores do que um tamanho predeterminado pela saída pode progressivamente aumentar a resistência ao fluxo através da saída da câmara de controle de fluxo, até o fluxo de fluido através da saída ser pelo menos substancialmente bloqueado. Em algumas implementações, as pelo menos duas câmaras de controle de fluxo podem ser dispostas dentro do conduto de fluxo do tubular, de modo que o fluxo de fluido entrando através da parte permeável do membro extemo passe para dentro da pelo menos uma câmara de controle de fluxo. Por exemplo, a pelo menos uma entrada para a câmara de controle de fluxo é provida pela parte permeável do membro extemo do tubular.

Em algumas implementações, a pelo menos uma entrada para a câmara de controle de fluxo pode ser adaptada para reter partículas de um primeiro tamanho predeterminado e pelo menos uma saída da câmara de controle de fluxo pode ser adaptada para reter partículas de um segundo predeterminado tamanho. Adicional ou altemativamente, a pelo menos uma entrada e a pelo menos uma saída da câmara de controle de fluxo são adaptadas para reter partículas tendo tamanhos predeterminados pelo menos substancialmente similares. Por exemplo, a câmara de controle de fluxo pode ser adaptada para progressivamente reter partículas maiores do que o tamanho predeterminado da pelo menos uma saída, no evento de que a pelo menos uma entrada seja deteriorada. Em algumas implementações, a pelo menos uma entrada e a pelo menos uma saída para pelo menos uma das câmaras de controle de fluxo podem ser fluidicamente deslocadas e em comunicação fluídica.

Em algumas implementações dos presentes sistemas de controle de fluxo, o fluxo dentro de pelo menos uma das câmaras de controle de fluxo pode ser pelo menos substancialmente longitudinal e o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara pode ser disposto pelo menos substancialmente transversal à direção longitudinal. Adicional ou altemativamente, o fluxo dentro de pelo menos uma das câmaras de controle de fluxo pode ser pelo menos substancialmente circunferencial e o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara pode ser disposto pelo menos substancialmente transversal à direção circunferencial. Ainda adicional ou altemativamente, o fluxo dentro da pelo menos uma das câmaras de controle de fluxo pode ser pelo menos substancialmente radial e o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara pode ser disposto pelo menos substancialmente transversal à direção radial.

Implementações exemplares do aparelho de controle de fluxo podem incluir pelo menos um membro estrutural defmindo-conduto, provido por um tubular interno tendo segmentos permeáveis e segmentos impermeáveis. O tubular interno define um primeiro conduto de controle de fluxo dentro do tubular interno e um segundo conduto de controle de fluxo entre o membro externo e o tubular interno. O pelo menos um membro estrutural definindo-câmara e as pelo menos duas câmaras de controle de fluxo são dispostos no segundo conduto de controle de fluxo. Adicional ou altemativamente, o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara pode ser adaptado para dividir o conduto de fluxo em pelo menos três condutos de controle de fluxo. Em algumas implementações, os membros estruturais definindo-câmara podem definir câmaras de controle em pelo menos dois dos pelo menos três condutos de controle de fluxo. Em tais implementações, pelo menos um dos pelo menos três condutos de controle de fluxo podem ficar em comunicação fluida com a coroa circular do poço somente através de uma ou mais das câmaras de controle de fluxo. Em implementações tendo câmaras de controle de fluxo em dois ou mais condutos de controle de fluxo, as câmaras de controle de fluxo dentro dos condutos de controle de fluxo adjacentes podem ser fluidicamente deslocadas e em comunicação fluida.

Implementações dos presentes sistemas de controle de fluxo podem incluir pelo menos um membro estrutural definindo-conduto, compreendendo um tubular tendo segmentos permeáveis e segmentos impermeáveis. O tubular interno pode definir um primeiro conduto de controle de fluxo dentro do tubular interno. O pelo menos um membro estrutural definindo-conduto compreende ainda filetes enrolados helicoidalmente, estendendo-se ao longo de pelo menos uma parte do tubular interno e configurados para definir pelo menos um conduto de controle de fluxo helicoidal entre o membro externo e o tubular interno. Em tais implementações, o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara e as pelo menos duas câmaras de controle de fluxo podem ser dispostos no pelo menos um conduto de controle de fluxo helicoidal.

Adicional ou altemativamente, uma ou mais das pelo menos uma saída pode ser adaptada para ser seletivamente aberta para controlar o fluxo de fluido através da saída. Em algumas implementações, pelo menos uma das pelo menos duas câmaras de controle de fluxo pode incluir pelo menos duas saídas adaptadas para reter partículas de diferentes tamanhos predeterminados. Em tais implementações, cada uma das pelo menos duas saídas pode ser adaptada para ser seletivamente aberta para o fluxo de fluido, para seletivamente reter partículas de diferentes tamanhos predeterminados, dependendo de que saída é aberta.

A entrada para pelo menos uma câmara de controle de fluxo pode ser formada no aparelho de controle de fluxo e a saída da pelo menos uma câmara de controle de fluxo pode ser formada pela parte permeável do membro externo. Adicional ou altemativamente, a parte permeável do membro externo pode prover uma entrada para pelo menos uma câmara de controle de fluxo e a saída da pelo menos uma câmara de controle de fluxo pode ser formada no aparelho de controle de fluxo.

A presente descrição é ainda dirigida a um aparelho de controle de fluxo adaptado para inserção em um conduto de fluxo de um tubular de poço. O aparelho de controle de fluxo exemplar inclui pelo menos um membro estrutural definindo-conduto e pelo menos um membro estrutural defmindo-câmara. O pelo menos um membro estrutural definindo-conduto pode ser adaptado para ser inserido em um conduto de fluxo de um tubular de poço e para dividir o conduto de fluxo em pelo menos dois condutos de controle de fluxo. O pelo menos um membro estrutural definindo-câmara pode ser configurado para dividir pelo menos dois condutos de controle de fluxo em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo. O aparelho de controle de fluxo inclui ainda pelo menos uma região permeável, dividida em pelo menos um do pelo menos um membro estrutural definindo-conduto e do pelo menos um membro estrutural definindo-câmara. A pelo menos uma região permeável é adaptada para permitir comunicação fluida e para reter partículas maiores do que um predeterminado tamanho. A parte permeável é provida de modo que fluidos fluindo através da pelo menos uma região permeável passe de um primeiro conduto de controle de fluxo para um segundo conduto de controle de fluxo dentro do conduto de fluxo.

O aparelho de controle de fluxo dentro do escopo da presente invenção pode incluir variações nos componentes descritos acima e/ou detalhes além daqueles descritos acima. Por exemplo, algumas implementações podem incluir materiais intumescíveis dispostos pelo menos sobre o pelo menos um membro estrutural definindo-conduto e adaptado para pelo menos substancialmente selar contra o tubular de poço, para fluidicamente isolar os pelo menos dois condutos de controle de fluxo entre si, de modo que o fluxo entre os condutos de controle de fluxo ocorra pelo menos substancialmente somente através da pelo menos uma região permeável. Adicional ou altemativamente, pelo menos duas regiões permeáveis podem ser providas de pelo menos uma câmara de controle de fluxo. Em algumas implementações, as pelo menos duas regiões permeáveis podem ser adaptadas para reter partículas de diferentes tamanhos predeterminados. Adicional ou altemativamente, algumas implementações do presente aparelho de controle de fluxo podem incluir pelo menos uma região permeável, adaptada para ser seletivamente aberta para controlar o tamanho da partícula sendo filtrada do fluxo através da região permeável.

Algumas implementações podem incluir pelo menos um membro estrutural definindo-conduto provido por um tubular intemo tendo segmentos permeáveis e segmentos impermeáveis. O tubular intemo pode definir um primeiro conduto de controle de fluxo dentro do tubular intemo e um segundo conduto de controle de fluxo fora do tubular intemo. O pelo menos um membro estrutural definindo-câmara e as pelo menos duas câmaras de controle de fluxo podem ser dispostas no segundo conduto de controle de fluxo. Adicional ou altemativamente, o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara pode ser adaptado para dividir o conduto de fluxo em pelo menos três condutos de controle de fluxo. Em algumas implementações tendo pelo menos três condutos de controle de fluxo o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara pode definir câmaras de controle de fluxo em pelo menos dois dos pelo menos três condutos de controle de fluxo. Adicional ou altemativamente, em implementações tendo câmaras de controle de fluxo em dois ou mais condutos de controle de fluxo, as câmaras de controle de fluxo dos condutos de controle de fluxo adjacentes podem ser fluidicamente deslocadas e em comunicação fluida.

Ainda implementações adicionais ou alternativas incluem pelo menos um membro estrutural definindo-conduto, compreendendo um tubular intemo tendo segmentos permeáveis e segmentos impermeáveis. O tubular intemo define um primeiro conduto de controle de fluxo dentro do tubular intemo. O pelo menos um membro estrutural definindo-câmara pode ainda compreender filetes helicoidalmente enrolados, estendendo-se ao longo de pelo menos uma parte do tubular intemo e configurados para definir pelo menos um conduto de controle de fluxo helicoidal fora do tubular intemo. Em tais implementações, o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara e as pelo menos duas câmaras de controle de fluxo podem ser dispostas dentro do pelo menos um conduto de controle de fluxo helicoidal.

A presente descrição é ainda dirigida a métodos de controlar 5 fluxo particulado em equipamento de poço de hidrocarbonetos. Os métodos incluem prover um tubular adaptado para uso em furo abaixo de um poço. O tubular compreende um membro externo definindo um conduto de fluxo e pelo menos uma parte do membro externo é permeável e permite fluxo de fluido através do membro externo. Os métodos incluem ainda prover pelo menos um aparelho de controle de fluxo compreendendo: a) pelo menos um membro estrutural definindo-conduto, adaptado para ser disposto dentro do conduto de fluxo do tubular e para dividir o conduto de fluxo em pelo menos dois condutos de controle de fluxo; e b) pelo menos um membro estrutural definindo-câmara configurado para dividir pelo menos um dos pelo menos dois condutos de controle de fluxo em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo. Os métodos incluem ainda dispor o tubular em um poço, dispor o pelo menos um aparelho de controle de fluxo dentro do poço e operativamente acoplar o pelo menos um aparelho de controle de fluxo com o tubular. As etapas precedentes de prover, dispor e acoplar podem ocorrer em qualquer ordem adequada, de modo que o tubular e o aparelho de controle de fluxo montados sejam dispostos dentro de um poço. O tubular operativamente acoplado e pelo menos um aparelho de controle de fluxo juntos provêem os pelo menos dois condutos de controle de fluxo e as pelo menos duas câmaras de controle de fluxo. Além disso, cada um das pelo menos duas câmaras de controle de fluxo tem pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída e cada uma das pelo menos uma entrada e pelo menos uma saída é adaptada para permitir que fluidos fluam através delas e retenham partículas maiores do que um predeterminado tamanho. Os métodos incluem ainda escoar fluidos através do pelo menos um aparelho de controle de fluxo e do tubular.

Similar às descrições acima dos sistemas e aparelho de controle de fluxo, os presentes métodos de controle de fluxo podem incluir numerosas variações e/ou adaptações, dependendo das condições em que os métodos são implementados. Por exemplo, em algumas implementações, a parte permeável do membro externo pode prover pelo menos uma entrada para a pelo menos uma câmara de controle de fluxo e a etapa de escoar fluidos através do pelo menos um aparelho de controle de fluxo e o tubular pode incluir escoar fluidos de produção através da parte permeável do membro externo e através das saídas das câmaras de controle de fluxo, para produzir hidrocarbonetos do poço.

Adicional ou alternatívamente, a etapa de escoar fluidos através do pelo menos um aparelho de controle de fluxo e do tubular pode incluir: 1) escoar fluido para dentro de pelo menos uma câmara de controle de fluxo disposta em um primeiro conduto de controle de fluxo através de pelo menos uma entrada, em que o fluido escoa através da pelo menos uma entrada em uma primeira direção de fluxo; 2) redirecionar o fluido dentro da câmara de controle de fluxo para fluir em uma segunda direção de fluxo; e 3) redirecionar o fluido dentro da câmara de controle de fluxo para escoar em uma terceira direção de fluxo, para passar através da pelo menos uma saída e para dentro de um segundo conduto de controle de fluxo. Em algumas implementações, a segunda direção de fluxo pode ser pelo menos substancialmente longitudinal. Adicional ou alternatívamente, a segunda direção de fluxo pode ser pelo menos substancialmente circunferencial, pelo menos substancialmente radial e/ou pelo menos substancialmente helicoidal.

Ainda adicional ou alternatívamente, a etapa de escoar fluidos através do pelo menos um aparelho de controle de fluxo e do tubular pode compreender injetar fluidos para dentro do poço. Adicional ou alternatívamente, os fluidos escoando através do pelo menos um aparelho de controle de fluxo e do tubular podem compreender injetar fluidos de completamento dentro do poço. Escoar fluidos através do pelo menos um aparelho de controle de fluxo e do tubular pode adicional ou altemativamente compreender injetar composições de recheio com cascalho dentro do poço.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

O precedente e outras vantagens da presente técnica podem tomar-se evidentes quando da leitura da seguinte descrição detalhada e com referência aos desenhos, em que:

As Figs. IA - ID são ilustrações esquemáticas de tecnologias convencionais de controle de areia.

A Fig. 2 é uma vista esquemática de um poço provendo um contexto para algumas implementações da presente tecnologia;

A Fig. 3 é um fluxograma representativo de métodos de acordo com a presente tecnologia;

A Fig. 4 é uma vista recortada parcial de um poço incorporando implementações da presente tecnologia;

As Figs. 5A e 5B são vistas recortadas parciais de um sistema de controle de fluxo de acordo com a presente tecnologia em uma primeira condição operacional e uma segunda condição operacional, respectivamente;

As Figs. 6A - 6C são vistas laterais esquemáticas apresentando diagramas de fluxo operacionais de algumas implementações da presente tecnologia, com cada figura representando diferentes condições operacionais;

As Figs. 6D — 6F são vistas laterais esquemáticas apresentando diagramas de fluxo operacional de algumas implementações da presente tecnologia, com cada figura representando diferentes condições operacionais;

A Fig. 7A é uma vista extrema em seção transversal de uma configuração trifurcada da presente tecnologia;

A Fig. 7B é uma vista extrema em seção transversal de uma configuração coaxial-furcada da presente tecnologia;

A Fig. 8Α é uma vista lateral em seção transversal de uma configuração coaxial-furcada da presente tecnologia;

As Figs. 8B-8D são vistas em seção transversal da implementação ilustrada na Fig. 8A nos locais indicados;

A Fig. 9A é uma vista lateral em seção transversal de uma configuração coaxial-furcada da presente tecnologia, incluindo condutos de injeção;

As Figs. 9B - 9D são vistas em seção transversal da implementação ilustrada na Fig. 9A nos locais indicados;

A Fig. 10A é uma vista lateral recortada parcial de uma configuração excêntrica da presente tecnologia;

A Fig. 10B é uma vista em seção transversal da configuração ilustrada na Fig. 10A;

As Figs. 11A e 11B são vistas recortadas parciais de um sistema de controle de fluxo de acordo com a presente tecnologia em uma primeira condição operacional e uma segunda condição operacional, respectivamente.

DESCRIÇÃO DETALHADA

Na seguinte descrição detalhada, aspectos e detalhes específicos da presente invenção são descritos com relação a diversas formas de realização. Entretanto, na extensão em que a seguinte descrição seja específica para uma forma de realização particular ou um uso particular das presentes técnicas, pretende-se que seja ilustrativa somente e meramente forneça uma descrição concisa de formas de realização exemplares. Além disso, no caso em que um aspecto ou detalhe particular seja descrito com relação a uma forma de realização particular, tais aspectos e detalhes podem ser constatados e/ou implementados com outras formas de realização da presente invenção, onde apropriado. Desse modo, a invenção não é limitada às formas de realização específicas descritas abaixo, porém, sem dúvida, a invenção inclui todas as alternativas, modificações e equivalentes situando-se dentro do escopo das reivindicações anexas.

Como descrito acima, os sistemas e procedimentos de completamento são implementados em poços hidrocarbonados em um esforço para controlar os fluxos através do equipamento de furo abaixo e para promover eficiente operação dos poços. Devido à variedade de condições sob as quais os poços são operados, é impossível ilustrar ou captura suficientemente a multidão de maneiras em que a presente tecnologia pode ser implementada. Entretanto, deve ser entendido que as tecnologias da presente descrição podem ser implementadas em poços de produção e/ou injeção, podem ser implementadas em poços verticais, poços desviados e/ou poços horizontais, podem ser implementadas em poços de águas profundas, poços de alcance estendido, poços árticos e poços baseados em terra, podem ser implementadas em poços de gás e em poços de óleo e em virtualmente qualquer outro tipo de poço e operação de poço que possam ser implementados em conexão com a produção de hidrocarbonetos. As configurações e implementações descritas aqui são meramente exemplares das maneiras pelas quais as tecnologias da presente descrição podem ser usadas.

Voltando agora aos desenhos e com referência inicialmente à Fig. 2, um sistema de produção exemplar 100 de acordo com certos aspetos da presente descrição é ilustrado. No sistema de produção exemplar 100, uma instalação de produção flutuante 102 é acoplada a uma árvore submarina 104 localizada no leito do mar 106. Através desta árvore submarina 104, a instalação de produção flutuante 102 acessa uma ou mais formações de subsuperfície, tais como formação de subsuperfície 107, que pode incluir múltiplos intervalos ou zonas de produção 108a-108n, em que o número “n” é qualquer número inteiro. Os intervalos de produção distintos 108a-108n podem corresponder a reservatórios distintos e/ou a tipos de formação distintas abrangidas por um reservatório comum. Os intervalos de produção 108a - 108n correspondem a regiões ou intervalos da formação tendo hidrocarbonetos (p. ex., óleo e/ou gás) a serem produzidos ou de outro modo ativados (tal como tendo fluidos injetados dentro do intervalo para mover os hidrocarbonetos em direção a um poço próximo, em cujo caso o intervalo pode ser referido como um intervalo de injeção), Embora a Fig. 2 ilustra uma instalação de produção flutuante 102, deve ser notado que o sistema de produção 100 é ilustrado para fins exemplares e implementações das presentes tecnologias podem ser usadas na produção ou injeção de fluidos de qualquer local submarinho, plataforma ou terra.

A instalação de produção flutuante 102 pode ser configurada para monitorar e produzir hidrocarbonetos dos intervalos de produção 108a 108n da formação de subsuperfície 107. A instalação de produção flutuante 102 pode ser um vaso flutuante capaz de controlar a produção de fluidos, tais como hidrocarbonetos, de poços submarinos. Estes fluidos podem ser armazenados na instalação de produção flutuante 102 e/ou fornecidos para navios tanque (não mostrados). Para acessar os intervalos de produção 108a 108n, a instalação de produção flutuante 102 é acoplada a uma árvore submarina 104 e válvula de controle 110, via um umbilical de controle 112. O umbilical de controle 112 pode incluir tubulação de produção ou prover hidrocarbonetos da árvore submarina 104 para a instalação de produção flutuante 102, tubulação de controle para dispositivos hidráulicos ou elétricos e/ou um cabo de controle pra comunicar-se com outros dispositivos dentro do poço 114.

Para acessar os intervalos de produção 108a - 108n, o poço 114 penetra no leito do mar 106 a uma profundidade que interfaceia com os intervalos de produção 108a - 108n em diferentes profundidades (ou extensões no caso de poços horizontais ou desviados) dentro do poço 114. Como pode ser apreciado, os intervalos de produção 108a - 108n, que podem ser referidos como intervalos de produção 108, podem incluir várias camadas ou intervalos de rocha que podem ou não incluir hidrocarbonetos e podem ser referidos como zonas. A árvore submarina 104, que é posicionada sobre o poço 114 no leito do mar 106, provê uma interface entre dispositivos dentro do poço 114 e a instalação de produção flutuante 102. Por conseguinte, a árvore submarina 104 pode ser acoplada a uma coluna de tubulação de produção 128, para prover trajetos de fluxo de fluido, e a um cabo de controle 112 na árvore submarina 104.

Dentro do poço 114, o sistema de produção 100 pode também incluir diferente equipamento para prover acesso aos intervalos de produção 108a -108n. Por exemplo, uma coluna de tubos de revestimento de superfície 124 pode ser instalada desde o leito do mar 106 até um local em uma profundidade específica embaixo do leito do mar 106. Dentro da coluna de tubo de revestimento de superfície 124, uma coluna de tubos de revestimento intermediária ou de produção 126, que pode se estender a uma profundidade próximo do intervalo de produção 108a, pode ser utilizada para prover suporte para paredes do poço 114. As colunas de tubos de revestimento de superfície e de produção 124 e 126 podem ser cimentadas em uma posição fixa dentro do poço 114, para estabilizar mais o poço 114. Dentro das colunas de tubos de revestimento de superfície e produção 124 e 126, uma coluna de tubulação de produção 128 pode ser utilizada para prover um trajeto de fluxo através da parede 114 para hidrocarbonetos e outros fluidos. Uma válvula de segurança de subsuperfície 132 pode ser utilizada para bloquear o fluxo de fluidos de partes da coluna de tubulação de produção 128, no evento de ruptura ou rompimento acima da válvula de segurança de subsuperfície 132. Além disso, obturadores 134 - 136 podem ser utilizados para isolar zonas específicas dentro da coroa circular de poço entre si. Os obturadores 134- 136 podem ser configurados para prover trajetos de comunicação fluida entre a superfície e os dispositivos de controle de areia 138a - 138n, enquanto evitando o fluxo de fluido em uma ou mais de outras áreas, tais como uma coroa circular de poço.

Além do equipamento acima, outro equipamento, tal como dispositivos de controle de areia 138a - 138n e recheios de cascalho. 140a 140n podem ser utilizados para controlar o fluxo de fluidos de dentro do poço. Em particular, os dispositivos de controle de areia 138a - 13 8n, juntos com os recheios de cascalho 140a- 140n, podem ser utilizados para controlar o fluxo de fluidos e/ou partículas para dentro da coluna de tubulação de produção 128. Os dispositivos de controle de areia 138a - 138n podem incluir revestimentos fendidos, peneiras independentes e/ou peneiras de malha de arame, enquanto os recheios de cascalho 140a - 140n podem incluir cascalho ou outro material sólido adequado. Os dispositivos de controle de areia 138a 138n podem também incluir mecanismos de controle de influxo, tais como dispositivos de controle de influxo (isto é, válvulas, condutos, bicos ou quaisquer outros mecanismos adequados), o que pode aumentar a perda de pressão ao longo do trajeto de fluxo de fluido. Os recheios de cascalho 140a 140n podem ser recheios de cascalho completos que cobrem todos os respectivos dispositivos de controle de areia 138a - 138n ou podem ser parcialmente dispostos em tomo dos dispositivos de controle de areia 138a 138n. Os dispositivos de controle de areia 138a - 138n podem incluir diferentes componentes ou configurações para quaisquer dois ou mais dos intervalos 108a - 108n do poço, para acomodar condições variáveis ao longo do comprimento do poço. Por exemplo, os intervalos 108a -108b podem incluir um completamento de poço revestido e uma configuração particular de dispositivos de controle de areia 138a - 138b, enquanto o intervalo 108n pode ser um intervalo de poço aberto do poço tendo uma diferente configuração para a deposição de camada atômica 138n.

Convencionalmente, obturadores ou outros mecanismos de controle de fluxo são dispostos entre intervalos adjacentes 108, para possibilitar a produção em cada uma das zonas a serem independentemente controladas. Por exemplo, a produção de areia dentro da coroa circular do intervalo 108b seria isolada do intervalo 108b pelos obturadores 135. A Fig. 2 ilustra esquematicamente os poços 114 e particularmente os intervalos 108 dentro dos poços não são uniformes e os reservatórios e formações surgem em uma variedade de configurações que não são facilmente adaptáveis ao isolamento zonal através dos obturadores. Como um exemplo, os intervalos 108c e 108d são esquematicamente ilustrados como contíguos na Fig. 2 e ilustrados como não incluindo um obturador disposto entre eles. Os intervalos contíguos são um exemplo de circunstâncias em que o isolamento zonal através dos obturadores convencionais não é prático. Exemplos adicionais incluem poços atravessando números excessivos de diferentes formações e/ou zonas, de modo que o número de obturadores requeridos não seria economicamente prático; poços atravessando formações em que as propriedades das formações mudam gradualmente, embora substancialmente, de modo que as gradações podem não ser economicamente dividias através de obturadores convencionais; e várias outras circunstâncias em que os custos e/ou riscos operacionais associados com a instalação de obturador toma o uso de um obturador imprático. Como ainda outro exemplo de condições de poço em que o isolamento zonal através de tecnologia de obturador convencional não é exequível, as condições em cada um dos intervalos 108 são dinâmicas durante a operação do poço e, o que era inicialmente considerado ser operavelmente um único intervalo pode evoluir para onde a operação mais eficiente do poço seria isolar o único intervalo em múltiplos intervalos ou zonas para controle independente. A caracterização de mudança de um intervalo para requerer sua divisão em múltiplos intervalos é comum em operações de poço e é comumente realizada através de procedimentos minuciosos caros e operacionalmente arriscados.

As tecnologias da presente descrição são adaptadas para serem dispostas em um poço para prover um aparelho de controle de fluxo em associação com um tubular de furo abaixo, para prover sistemas de resolução de deterioração redundantes. A Fig. 3 provê um fluxograma esquemático 200 de métodos dentro do escopo das presentes descrição e invenção. Os métodos da Fig. 3 começam com prover um tubular adaptado para uso em furo abaixo, indicado como bloco 210. No bloco 212, o método continua provendo-se um a conduto de fluxo, tal como aqueles que serão descritos aqui. A Fig. 3 ilustra que os métodos da presente descrição pode ser implementado em uma variedade de ordens ou sequências de etapas, dependendo da condição do poço em que as tecnologias aqui serão usadas. Por exemplo, em um novo poço ou em um poço do qual a tubulação de produção foi removida, o método 200 pode incluir operativamente associar o aparelho de controle de fluxo com o tubular, em 214, seguido por dispor o tubular combinado e o aparelho de controle de fluxo dentro do poço, tal como ilustrado em 216. Adicional ou altemativamente, os métodos 200 da presente descrição podem incluir dispor o tubular em um poço, indicado como bloco 218. O tubular pode ser disposto dentro do poço antes do aparelho de controle de fluxo ser provido, tal como quando o aparelho de controle de fluxo está sendo instalado em um tubular de produção existente. Altemativamente, o tubular pode ser disposto dentro do poço antes de associar o aparelho de controle de fluxo com o tubular por outras razões. A Fig. 3 ilustra em 220 que o aparelho de controle de fluxo pode ser operativamente associado com um tubular que já está disposto dentro de um poço.

As etapas 210 - 220 dos presentes métodos podem ser implementadas em qualquer ordem ou sequência adequada, a fim de eventualmente ter-se um aparelho de controle de fluxo operativamente associado com um tubular e disposto em um poço. Por exemplo, a provisão do tubular pode ocorrer muitos anos antes da provisão do aparelho de controle de fluxo. Similarmente, o tubular pode ser disposto em um poço bem antes do aparelho de controle de fluxo ser provido. O fluxograma esquemático da Fig.

ilustra apenas duas das muitas rotas possíveis para chegar-se na condição operativa de ter-se um aparelho de controle de fluxo associado com um tubular e disposto em um poço, todas as quais estão dentro do escopo dos presentes métodos.

Uma vez o aparelho de controle de fluxo seja disposto dentro poço e associado com um tubular, os métodos 200 continua em 222 escoando fluidos através do aparelho de controle de fluxo e do tubular. Como indicado acima, o fluxo de fluido pode ser na direção da produção (p. ex., fluxo de fluidos através do tubular então através do aparelho de controle de fluxo) ou na direção da injeção (p. ex., fluxo de fluidos através do aparelho de controle de fluxo em seguida através do tubular), ambas estando dentro do escopo dos presentes métodos. Finalmente, os métodos 200 produzem hidrocarbonetos, tais como indicados em 224, hidrocarbonetos estes podendo ser produzidos do poço em que o aparelho de controle de fluxo é disposto ou de poços associados (tais como quando o aparelho de controle de fluxo é usado em poços de injeção).

A discussão aqui dos presentes sistemas e métodos principalmente descreve os componentes e detalhes em um contexto de produção. Por exemplo, os condutos e câmaras de controle de fluxo são descritos abaixo como tendo entradas e saídas associadas com membros estruturais, entradas e saídas estas podendo ser específicas de contexto. Por exemplo, uma parte permeável de um membro estrutural pode prover uma saída em um contexto de operação de produção e pode prover uma entrada em um contexto de operação de injeção. Similarmente, a discussão cêntrica de produção aqui descreve detalhes e aspectos configurados para evitar que areia e partículas entrem em um conduto de produção em comunicação com a superfície. Por analogia, cada e todas as implementações descritas aqui e/ou aquelas dentro do escopo da presente invenção podem ter rótulos e nomenclatura adequados adaptados para as operações de injeção. Por exemplo, em uma operação de injeção, a coroa circular de poço é o conduto em comunicação direta com o alvo (isto é, a formação) da mesma maneira que o conduto de produção está em comunicação direta com o alvo na operação de produção (isto é, a superfície).

Portanto, embora muitas das implementações descritas aqui incluam nomenclatura e/ou descrições escritas no contexto de produção, a presente invenção não é assim limitada. Adaptações das presentes implementações para uso em operações de injeção tipicamente envolvem nada mais do que mudar a nomenclatura usada para reportar-se aos componentes. Em algumas implementações, a disposição precisa de um componente pode mudar em uma operação de injeção. Entretanto, a disposição relativa dos elementos ou componentes permanecerá com o escopo dos princípios e implementações descritos aqui. Mais especificamente, os sistemas de controle de fluxo dentro da presente descrição, quer usados em operações de produção, operações de injeção, operações de tratamento ou de outro modo incluem um tubular e uma aparelho de controle de fluxo. O tubular define uma coroa circular de poço fora dele e inclui um membro externo definindo um conduto de fluxo dentro do membro externo. Pelo menos uma parte do membro externo é permeável, provendo comunicação fluida entre a coroa circular e o conduto de fluxo. O aparelho de controle de fluxo é disposto dentro do conduto de fluxo e compreende pelo menos um membro estrutural definindo-conduto e pelo menos um membro estrutural definindo-câmara. O pelo menos um membro estrutural definindo-conduto é configurado para dividir o conduto de fluxo em pelo menos dois condutos de fluxo em pelo menos dois condutos de controle de fluxo. O pelo menos um membro estrutural definindo-câmara é configurado para dividir pelo menos um do pelo menos dois condutos de controle de fluxo em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo. Cada uma das pelo menos duas câmaras de controle de fluxo tem pelo menos uma entrada e uma saída, cada uma das quais é adaptada para permitir que fluidos fluam através delas e retenham partículas maiores do que um predeterminado tamanho.

A Fig. 4 ilustra uma seção 240 de um poço 242 em uma formação 244. A seção de poço 240 é ilustrada como sendo uma seção vertical do poço 242, porém é ilustrada aqui como meramente exemplar quando a tecnologia pode ser usada em poços verticais, horizontais ou de outro modo orientados. Como ilustrado na Fig. 4, o poço 242 inclui os sistemas de controle de fluxo 246 dispostos em associação operativa com as zonas de produção da formação 244. Mais especificamente, a Fig. 4 ilustra que as presentes tecnologias pode ser implementada em uma variedade de configurações e/ou combinações de tecnologias para prover sistemas de controle de fluxo 246 de acordo com as várias implementações descritas, ensinadas e sugerida aqui. Por exemplo, a Fig. 4 ilustra que os sistemas de controle de fluxo 248 incluem tubulares 248, que podem ser providos em uma primeira configuração tubular 248a e/ou em uma segunda configuração tubular 248b, cada uma das quais provê seções permeáveis e impermeáveis em deferentes maneiras, como será descrito mais com relação às figuras subsequentes. Os tubulares 248, embora diferentes, têm alguns elementos em comum. Por exemplo, cada um dos tubulares 248 inclui um membro externo 250, que define um conduto de fluxo 252 dentro do tubular. Adicionalmente, cada um dos membros externos 250 inclui uma parte permeável 254, adaptada para permitir fluxo de fluido através do membro externo para dentro do conduto de fluxo.

A Fig. 4 ilustra ainda que os tubulares 248 incluem aparelho de controle de fluxo 256, que pode ser de qualquer uma das configurações descritas aqui. Dois aparelhos de controle de fluxo exemplares 256 são ilustrados na Fig. 4. Os detalhes da estrutura e funcionalidade do aparelho de controle de fluxo serão descritos mais detalhadamente com relação às Figuras posterior aqui. Entretanto, como uma introdução, a Fig. 4 ilustra que o fluxo de fluido, representado pelas setas 258, da formação 244 para dentro do tubular 248 segue um trajeto tortuoso através de pelo menos dois mecanismos de controle, aqui representados como segmentos permeáveis associados com o membro externo 248 e o aparelho de controle de fluxo 256. Em algumas implementações da presente tecnologia, pode ser preferido utilizar uma configuração comum para cada um dos sistemas de controle de fluxo 246 ao longo do comprimento de uma junta tubular de furo abaixo, ao longo do comprimento de uma zona isolada por obturadores e/ou ao longo do comprimento de uma inteira parte operativa de uma coluna de furo abaixo. Em outras implementações, tais como ilustrado na Fig. 4, as características do poço, da formação e/ou do reservatório podem sugerir o uso de diferentes configurações de sistema de controle de fluxo dentro de um poço. Por exemplo, como ilustrado esquematicamente na Fig. 2, é possível que dois intervalos de produção, tais como zonas 108c e 108d, sejam suficientemente próximos entre si que o isolamento zonal através dos obturadores convencionais não seja prático. As diferentes zonas podem incluir formações tendo diferentes características requerendo diferentes completamentos para operação ótima. Uma configuração tal como mostrado na Fig. 4, onde diferentes configurações de sistema de controle de fluxo são dispostas adjacentes entre si pode permitir que os diferentes intervalos sejam completados e fluxos deles sejam controlados, diferentemente sem requerer obturadores dispostos entre intervalos. Similarmente, o uso de múltiplas configurações de sistema de controle de fluxo pode ser adequada em uma variedade de outras condições de campo comuns.

As Figs. 5 A e 5B ilustram um sistema de controle de fluxo 246 em uma configuração coaxial 260, configuração esta sendo também mostrada na Fig. 4. A configuração coaxial 260 é um exemplo das várias implementações dos sistemas de controle de fluxo 246 dentro do escopo da presente descrição. A Fig. 5A ilustra a configuração coaxial 260 em um estado totalmente aberto, enquanto a Fig. 5B ilustra a configuração coaxial tendo uma câmara de controle de fluxo 262 bloqueada por areia 264 ou outros particulados (a seguir referidos genericamente como areia) da formação 244. Como visto na Fig. 5A, o sistema de controle de fluxo 246 em uma configuração coaxial 260 inclui um tubular 248, que inclui um membro externo 250 que define um conduto de fluxo 252 dentro do membro externo. Os tubulares 248 podem incluir nada mais do que o membro externo 250 ou pode compreender o membro externo 250 junto com vários outros aparelhos, tais como aparelho comum de colunas de produção de furo abaixo. Nas implementações onde o tubular 248 inclui aparelho adicional, deve ser entendido que o descritor “externo” em membro externo 250 é relativo ao conduto de fluxo 252 definido pelo membro externo 250 em vez de relativo ao tubular 248. O tubular 248 e o membro externo 250 são ilustrado na Fig. 5A como membros cilíndricos de acordo com a convenção da indústria; entretanto, outros formatos e configurações podem ser usados também, tais como elipsóide ou poligonais. O formato do tubular 248 pode impactar o formato do conduto de fluxo 252 e/ou a configuração do aparelho de controle de fluxo 256 disposto dentro do conduto de fluxo 252. Adicional ou altemativamente, a configuração do membro externo 250 pode ter um maior impacto sobre a configuração do conduto de fluxo 252 e/ou aparelho de controle de fluxo. Por exemplo, o membro externo 250 pode ser adaptado para prover partes permeáveis 254 e partes impermeáveis 266 em diferentes locais ao longo de seu comprimento e/ou periferia, o que pode afetar o perfil de fluxo e, portanto, a configuração do aparelho de controle de fluxo 256. Por conseguinte, embora as Figs. 5A e 5B ilustrem uma configuração coaxial exemplar 260, outras configurações coaxiais estão dentro do escopo da presente descrição. Similarmente, as configurações ou implementações restantes descritas e ilustradas aqui são meramente representativas e variações, formatos e dimensões das várias partes estão dentro do escopo da presente invenção.

Os sistemas de controle de fluxo 246 da presente descrição incluem o tubular externo 250, como descrito acima, e um aparelho de controle de fluxo 256, que é disposto dentro do conduto de fluxo 252. O aparelho de controle de fluxo 256 compreende pelo menos um membro estrutural defmindo-conduto 268 e pelo menos um membro estrutural definindo-câmara 270. O pelo menos um membro estrutural defmindoconduto 266 pode ser em qualquer configuração, adaptado para dividir o conduto de fluxo 252 em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo 272. Como ilustrado na Fig. 5A, o membro estrutural defmindo-conduto 268 inclui um membro tubular 274 disposto dentro do membro externo 250 do tubular 248. Na Fig. 5A, o membro tubular 274 e o membro externo 250 são concêntricos, resultando na nomenclatura da configuração coaxial; entretanto, deve ser entendido que o membro tubular 274 pode ser disposto em qualquer posição dentro do conduto de fluxo 252, incluindo deslocamento do eixogeométrico do tubular 248 e/ou adjacente ao membro externo 250. O pelo menos um membro estrutural defmindo-conduto 268, usado para dividir o conduto de fluxo 252 em pelo menos dois condutos de controle de fluxo 272 pode compreender um único membro físico ou pode compreender múltiplos membros, tais como membros tubular, paredes, defletores etc.

O aparelho de controle de fluxo 256 também inclui pelo menos um membro estrutural definindo-câmara 270, como indicado acima e representativamente ilustrado na Fig. 5A. Na Fig. 5A, o membro estrutural definindo-câmara 270 é provido por um disco 276 abarcando a coroa circular entre o membro tubular 274 e o membro externo 250. Portanto, o conduto de fluxo 252, definido pelo membro externo 250, é dividido em pelo menos dois condutos de controle de fluxo 272 e pelo menos duas câmaras de controle de fluxo 262. Similar ao membro estrutural defmindo-conduto 268, o membro estrutural definindo-câmara 270 pode ser provido em qualquer configuração adequada, que pode ser influenciada pela configuração do membro externo 250 e/ou a configuração dos membros estruturais definindo-conduto 268. Similarmente, o número de e o espaçamento entre os membros estruturais definindo-câmara 270 podem variar de implementações dentro do escopo da presente descrição. Na configuração coaxial 260 da Fig. 5A, os membros estruturais definindo-câmara 270 podem ser posicionados dentro do conduto de fluxo 252 em intervalos pares e/ou podem ser posicionados no conduto de fluxo com base pelo menos em parte nas propriedades medidas ou esperadas da formação 244 na região externa do tubular 248.

Uma consideração de ambas as Figs. 5A e 5B ilustrará a funcionalidade dos sistemas de controle de fluxo 246 descritos aqui. A funcionalidade é primeiro descrita em termos gerais e então mais especificamente com referência aos elementos específicos mostrados nas Figs. 5A e 5B. Como descrito acima, os sistemas de controle de fluxo 246 das Figs. 5A e 5B são idênticos, porém em dois diferentes estados de operação. Os sistemas de controle de fluxo 246 da presente invenção provêem pelo menos dois condutos de controle de fluxo 272 de um único conduto de fluxo 252. Adicionalmente, pelo menos um das câmaras de controle de fluxo 272 é dividido em pelo menos uma câmara de controle de fluxo 262. A pelo menos uma câmara de controle de fluxo 262 inclui pelo menos uma entrada 278 e pelo menos uma saída seletiva 280. A pelo menos uma entrada 278 permite que fluido do lado de fora do tubular 248, tal como da coroa circular de poço 282, entre a formação 244 e o tubular 248, através do membro externo 250 e para dentro do conduto de fluxo 252 ou, mais especificamente, para dentro da câmara de controle de fluxo 262. A entrada 278 é adaptada para prover pelo menos uma barreira para debilitação do fluxo, tal como por areia de peneiramento 264 do fluxo. Desse modo, as partes permeáveis 254 podem prover a entrada 278, que também provê a barreira para debilitação do fluxo (p. ex., controle de areia). A entrada 278 pode prover a barreira de debilitação do fluxo através de qualquer configuração, tal como utilização de mecanismos de controle de areia convencionais de peneiras enroladas com arame, tubulação perfurada, peneiras pré-adensadas, fibras fendidas, peneiras de malha, peneiras de metal sinterizado etc.

Uma vez o fluido produzido tenha entrado na câmara de controle de fluxo 262, o fluido flui em direção à saída 280, que é ilustrada na Fig. 5A como sendo deslocada da entrada 278. A saída 280 é também configurada como uma barreira de debilitação do fluxo, para prover redundância nos esforços para neutralizar as várias condições de furo abaixo que debilitam o fluxo de fluido. Por exemplo e como ilustrado na Fig. 5A, a saída 280 da câmara de controle de fluxo 262 pode ser configurada como um segmento permeável, adaptado para reter areia 264 ou outras partículas maiores do que um tamanho predeterminado. A configuração da saída pode variar, dependendo do mecanismo de debilitação de fluxo sendo neutralizado. Adicional ou alternatívamente, múltiplas saídas podem ser providas de uma câmara de controle de fluxo 262, como será visto com relação a outras Figuras aqui. A configuração coaxial 260 poderia ser adaptada para incluir duas saídas provendo-se perfurações, malha, ou outra forma de permeabilidade no membro estrutural definindo-câmara 270. Em algumas implementações da presente invenção, a configuração da saída e da entrada pode ser coordenada para prover redundância contra o(s) mesmo(s) mecanismo(s) de debilitação de fluxo. Adicional ou alternatívamente, a entrada e/ou a saída podem ser configuradas para estabelecer mecanismos adicionais e/ou diferentes.

A Fig. 5B ilustra a redundância dos presentes sistemas de controle de fluxo 246. Na Fig. 5B, a entrada 278 para a câmara de controle de fluxo 262 foi mecanicamente avariada para permitir areia 264 para dentro da câmara de controle de fluxo 262, como ilustrado pelo furo 284 na parte permeável 254. Embora areia passando através dos dispositivos de controle de areia da tubulação de produção convencional seja uma debilitação de fluxo significativa, a Fig. 5B ilustra que os controles redundantes das presente invenções provêem a saída 280 da câmara 262 com adequado equipamento de controle de fluxo para restringir o fluxo de particulados maiores do que um tamanho predeterminado do fluxo deixando a câmara de controle de fluxo. Portanto, a areia 264 acumula-se na câmara até a saída 280 ser efetivamente bloqueada pela areia e o fluxo através da câmara é pelo menos substancialmente bloqueado. Na implementação das Figs. 5A e 5B, o fluxo da saída passa para dentro de outro conduto de controle de fluxo que não é dividido em câmaras e os fluidos deslocam-se para a superfície. Em outras implementações, o fluxo através da saída 280 de uma câmara de controle de fluxo 262 pode passar para dentro de outra câmara de controle de fluxo 262, tendo uma ou mais saídas adaptadas para prover uma barreira contra um mecanismo de debilitação de fluxo. Por exemplo, para neutralizar os riscos de produção da areia através dos fluidos produzidos e/ou os riscos de areia indesejavelmente bloquear os trajetos de fluxo. Quando o fluxo de fluido passa de uma câmara de controle de fluxo para outra câmara de controle de fluxo, as câmaras podem ser arranjadas em série para prover controle estagiado e/ou para estabelecer múltiplos mecanismos de debilitação de fluxo. Por exemplo, uma primeira câmara de controle de fluxo pode ser adaptada para controlar maiores partículas de areia, enquanto uma segunda câmara de controle de fluxo pode ser adaptada para controlar menores partículas de areia etc.,

Vantajosamente, os sistemas de controle de fluxo 246 da presente invenção permitem que a produção continue de um intervalo ou zona em que uma forma de debilitação de fluxo ocorreu. A Fig. 5B ilustra isto mostrando que a câmara de controle de fluxo desbloqueada 262 continua a produzir fluidos mesmo após a peneira externa (entrada 278) da câmara de controle de fluxo bloqueada 262 ter falhado e permitido que areia entre no conduto de fluxo 252. Além disso, embora o fluxo através da câmara de controle de fluxo inferior seja bloqueada ou pelo menos substancialmente restringida, o fluxo da formação 244 pode prosseguir através da coroa circular de poço 282 para entrar no tubular 248 através da entrada 278 associada com a câmara de controle de fluxo superior, desbloqueada. O trajeto de fluxo através da coroa circular de poço 282 provê ainda outra forma de redundância provida pelos presentes sistemas de controle de fluxo . Especificamente, no evento de que a câmara de controle de fluxo inferior seja bloqueada por acumulação de crosta na entrada para ela ou outros bloqueios no membro externo e entrada, o fluxo da formação pode continuar através da coroa circular de poço 282 para entrar adjacente às câmaras de controle de fluxo adjacentes.

Os sistemas de controle de fluxo 246 da presente descrição, tais como aqueles ilustrados nas Figs. 5A e 5B, podem ser adaptados para deslocar a saída de câmara de controle de fluxo 280 da entrada de câmara de controle de fluxo 278, tal como da maneira mostrada nas Figs. 5A e 5B. Um dos mecanismos de debilitação de fluxo que o equipamento de conclusão tenta evitar ou estabelecer é o influxo de areia 264, enquanto permitindo que fluidos fluam para dentro do conduto de fluxo. Os métodos convencionais utilizam uma peneira ou outro meio permeável para restringir o fluxo de particulados, enquanto permitindo que fluidos passem. Entretanto, a permeabilidade inerentemente reduz a integridade estrutural das partes permeáveis. Quando os fluidos carregados de sólidos impactam os segmentos permeáveis é comum que estes segmentos falhem e tenham uma abertura de furo na parte permeável, tal como ilustrado pelo furo 284 na Fig. 5B. Tais furos anulam os objetivos de controle de areia dos segmentos permeáveis e a areia é permitida fluir para dentro do equipamento de produção. O risco de falha mecânica dos segmentos permeáveis aumenta em poços revestidos com tubos e/ou fraturados, onde os fluidos produzidos entram na coroa circular de poço 282 em fontes focalizadas distintas.

A relação de deslocamento entre a entrada da câmara de controle de fluxo 278 e a saída da câmara de controle de fluxo 280, que podem ser incorporadas em uma ou mais das implementações aqui, pode prover uma barreira adicional contra a debilitação do fluxo, devida a falha mecânica do equipamento de conclusões. Com referência à Fig. 5 como implementação exemplar, o fluxo entrando na câmara de controle de fluxo 282 passa através da entrada 278 em uma primeira direção; flui através da câmara de controle de fluxo em uma segunda direção; e sai através da saída 280 fluindo em ainda uma terceira direção. O aparelho de controle de fluxo 256 inclui partes impermeáveis 266, adaptadas para prover um membro estrutural reforçado nas vizinhanças da entrada 278 para a câmara de controle de fluxo 282. Desse modo, embora a entrada 278 possa fazer com que os fluidos sejam mais concentrados em uma direção de fluxo particular, o aparelho de controle de fluxo 256 é adaptado para redirecionar aquela energia para uma segunda direção de fluxo, dissipando a energia transportada pelas partículas arrastadas e induzindo as partículas para cair fora do fluxo. Este desvio inicial pode ser suficiente para reduzir suficientemente o risco de falha mecânica imposto pelas partículas arrastadas impactando os segmentos permeáveis. Entretanto, algumas implementações, tais como ilustradas nas Figs. 5A e 5B, impõem ainda outra mudança na direção do fluxo antes de passar através da saída 280. O trajeto tortuoso seguido pelas partículas tentando fluir através do tubular de produção 248 com os fluidos produzidos, reduz a energia das partículas e facilita a tarefa da parte permeável prover a saída 280 da câmara de controle de fluxo. O trajeto tortuoso pode ser induzido em uma variedade de maneiras, algumas das quais são ilustradas e descritas na presente descrição e todas situando-se dentro do escopo da presente invenção.

Voltando agora para as Figs. 6A-6F, mais implementações e detalhes dos sistemas de controle de fluxo dentro do escopo da presente invenção serão descritas. As ilustrações das Figs. 6A - 6F são altamente esquemáticas e destinadas a representar combinações de superfícies permeáveis e superfícies permeáveis que podem ser usadas para formar os condutos de controle de fluxo e câmaras de controle de fluxo dentro do escopo da presente invenção. Embora as partes permeáveis sejam representadas por linhas tracejadas, são visualmente similares às peneiras enroladas por arame convencionais, que podem ser usadas na presente invenção, as partes permeáveis ilustradas aqui representam mais ampla e esquematicamente qualquer uma da variedade de maneiras, através das quais os fluidos podem ser permitidos passar através do membro externo para dentro da câmara de controle de fluxo. Para fins de clareza na descrição dos vários esquemáticos das Figs. 6A-6F, os números de referência serão usados com relação às Figs. 6A - 6F, que são diferentes daqueles números de referência usados para referência a elementos e detalhes similares ou idênticos das Figs. 4 e 5. Similarmente, as Figuras restantes aqui podem utilizar diferentes numerais de referência para auxiliar na clareza da descrição dessas Figuras. Os termos e nomenclatura usados para referência a elementos e detalhes comuns são consistentes através das Figuras e podem ser referidos na consideração das similaridades entre as várias implementações descritas aqui.

Começando com as Figs. 6A - 6C, três diferentes configurações operacionais de um sistema de controle de fluxo 300 são esquematicamente ilustradas. O sistema de controle de fluxo 300 das Figuras 6A - 6C é ilustrado como incluindo um membro externo 302 formando uma coroa circular 304 entre a formação 306 e o membro externo 302. Entretanto, para fins de discussão e simplicidade de ilustração, somente metade de uma vista em seção transversal é ilustrada. Como discutido anteriormente, o membro externo 302 também define um conduto de fluxo 308 dentro do membro externo 302. Adicionalmente, o sistema de controle de fluxo 300 inclui ainda o aparelho de controle de fluxo 310, que inclui membros estruturais definindo conduto 312, adaptados para dividir o conduto de fluxo 308 para dentro pelo menos de dois condutos de controle de fluxo 314 e membros estruturais definindo-câmara 316, adaptados para dividir pelo menos um dos condutos de controle de fluxo 314 em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo 318. Como uma implementação exemplar que pode ser representada pelo esquemático das Figs. 6A - 6C, a configuração coaxial das Figs. 5A e 5B teria uma vista em seção transversal lateral comparável com aquela das Figs. 6A - 6C.

As Figs. 6A - 6C ilustram um sistema de controle de fluxo 300 tendo saídas 320 das câmaras de controle de fluxo 318, que são adaptadas para serem seletivamente abertas. Como visto na Fig. 6A em comparação com as Figs. 6A - 6C, as saídas 320 são ambas fechadas na Fig. 6A, evitando fluxo de fluido através das câmaras de controle de fluxo 318. Desse modo, a Fig. 6A ilustra uma primeira configuração operacional para sistemas de controle de fluxo dentro do escopo da presente descrição, em que o sistema de controle de fluxo efetivamente atua como uma seção de tubo modelo. Como ilustrado pela seta de fluxo 322, o fluido dentro da coroa circular de poço 304 efetivamente permanece na coroa circular de poço quando ele passa pelo sistema de controle de fluxo 300. Similarmente, como ilustrado pela seta de fluxo 324, o fluido dentro do conduto de controle de fluxo 314a (que pode ter entrado no conduto de controle de fluxo de uma parte do poço mais próximo da ponta) permanece dentro do conduto de controle de fluxo 314a.

A Fig. 6B ilustra os padrões de fluxo quando uma das saídas 320 é aberta. Como ilustrado nas Figs. 6A - 6C, os membros estruturais definindo-câmara 316 são mais do que um simples disco como ilustrado na Fig. 5 e incluem tanto segmentos permeáveis como segmentos impermeáveis, que junto são adaptados para prover seletivamente a saída de abertura 320 introduzida acima. A saída 320 pode ser seletivamente aberta através de qualquer uma de uma variedade de técnicas, incluindo meios químicos (dissolução de outras modificações de partes do segmento impermeável incorporando materiais responsivos a estímulo), meios mecânicos (luvas deslizantes ou outros elementos que são movidos via sinais hidráulicos, elétricos ou outros e controles), ou outros meios (tais como perfurações ou outras ferramentas de furo abaixo disponíveis). Deve ser entendido que a implementação física de uma saída seletivamente abrindo-se 320 pode ser como esquematicamente ilustrado aqui ou em qualquer outro método adequado, tal como uma peneira de arame enrolado, tendo espaços enchidos por um material que pode ser dissolvido ou reduzido de tamanho, para permitir fluxo entre os arames enrolados.

Como ilustrado, uma vez a saída 320 seja aberta, fluido da coroa circular de poço 304 passa para dentro da câmara de controle de fluxo 318a, através da saída 320 e para dentro do conduto de controle de fluxo 314a para comunicação mais acima do poço em direção à superfície. A Fig. 6B ilustra que uma saída seletivamente abrindo-se 320 permite que controle do operador sobre a qual as câmaras de controle de fluxo 318 são operativas em qualquer determinado tempo, que podem ser usadas para controlar as taxas de produção ou para controlar o tipo de conclusão aplicada (tal como restringindo menores ou maiores partículas). Em algumas implementações, as saídas seletivamente abrindo-se 320 permitem que um operador estagie a produção de uma zona de produção particular. Por exemplo, como ilustrado nas Figs. 6B, fluidos são produzidos através da câmara de controle de fluxo 318a e saída associada, enquanto o fluxo através da câmara de controle fluxo 318b é bloqueado pela saída fechada. Subsequentemente e como ilustrado na Fig. 6C, o fluxo através da câmara de controle de fluxo 318a é bloqueado pela acumulação de areia 316 pela saída 320a, que é adaptada para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado. Quando a produção através da câmara de controle de fluxo 318a é substancialmente bloqueada pela areia acumulada 328, a câmara de controle de fluxo 318b e a saída 320b podem ser abertas para permitir produção continuada da zona de produção, enquanto continuando a proteger a operação de produção de deterioração de fluxo, tal como influxo de areia neste exemplo. Estagiando a produção em uma zona de produção, a taxa de fluxo daquela zona pode ser mantida por um período de tempo muito mais longo, sem requerer um exame minucioso completo. Em algumas implementações, a saída 320b pode ser adaptada para aplicar um diferente grau de controle de areia, em comparação com a saída 320a. Por exemplo, os detalhes de controle de areia da saída 320b pode permitir que maiores partículas passem através para evitar acumulação de areia 326 na saída, bloqueando o fluxo através da saída 320b, o que pode permitir que a produção continue com uma quantidade controlada de produção de areias ou finos. Adicional ou altemativamente, o espaçamento entre as entradas 328 para as respectivas câmaras de controle de fluxo pode ser suficientemente distante para eficazmente limitar ou evitar que areia de uma zona de formação (p. ex., a zona adjacente à câmara de controle de fluxo 318a) passando para a entrada de uma câmara de controle de fluxo adjacente através da coroa circular de poço 304. Desse modo, a configuração das saídas 320a e 320b nas câmaras de controle de fluxo adjacentes pode ser diferente para reter a areia que é antecipada das diferentes zonas de formação. A configuração das saídas para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado pode ser feita em uma base de câmara-por-câmara ou pode ser feita para o inteiro poço. Em qualquer evento, o tamanho predeterminado que é retido por uma dada saída pode ser influenciado pela formação, pelo poço, pela conclusão, pela maneira pela qual o poço é para ser usado, pela maneira pela qual o sistema de controle de fluxo é projetado e uma variedade de outros fatores.

A Fig. 6C ilustra ainda que uma ou mais das câmaras pode ser provida com uma saída simples 332, sem detalhes de controle de areia, tal como a saída 332 ilustrada na câmara de controle de fluxo 318a. Uma tal saída pode ser provida em uma variedade de circunstâncias onde a economia ou circunstâncias do poço não mais necessita ou sugere a desejabilidade dos presentes sistemas de controle de fluxo redundantes. Por exemplo, os controles redundantes dos presentes sistemas de controle de fluxo podem ser implementados durante um período de tempo para maximizar a vida da conclusão e produtividade do intervalo de poço, enquanto minimizando a produção de areia. Entretanto, pode haver um tempo na vida do poço que alguma quantidade de produção de areia é aceitável, em comparação com um completo exame minucioso. Por exemplo, se todos os sistemas de controle de fluxo de uma conclusão tiver se tomado bloqueado e a etapa a seguir for para retirar a tubulação de produção para um exame minucioso, pode ser preferido abrir uma saída simples 322 em uma ou mais das câmaras de controle de fluxo para continuar a produção por um tempo com produção de areia ou finos antecipada.

Embora as Figs. 6A - 6C ilustram perfis de fluxo em um sistema de controle de fluxo 300 tendo utilização estagiada das diferentes câmaras de controle de fluxo 318, o perfil de fluxo através de uma entrada 328, através da câmara de controle de fluxo 318 e através de uma saída 320, é representativo dos perfis de fluxo das implementações descritas na presente invenção. Similarmente, a representação esquemática dos locais e orientações das câmaras de controle de fluxo, os condutos de controle de fluxo, o membro externo, os membros estruturais definindo-câmara, os membros estruturais definindo-câmara, as entradas, as saídas etc. são todos representativos somente e pode ser corporificados ou implementados em qualquer configuração, incluindo aquelas descritas em maior detalhe aqui. Como descrito acima, qualquer um ou mais destes componentes podem ser referidos diferentemente em um contexto de injeção em vez de no contexto de produção descrito acima. Por exemplo, a saúda 320 pode ser considerada uma entrada para a câmara de controle de fluxo e a entrada 328 pode ser considerada uma saída da câmara de controle de fluxo.

As Figuras 6D - 6F provêem ilustrações mais esquemáticas dos sistemas de controle de fluxo 300 dentro do escopo da presente invenção. O sistema de controle de fluxo 300 da Fig. 6D - 6F inclui muitos dos mesmos detalhes descritos acima, porém arranjados em uma diferente implementação. O sistema de controle de fluxo 300 inclui um membro externo 302 adaptado para prover uma entrada 328 através dele e para definir um conduto de fluxo 308 com ele. O sistema de controle de fluxo 300 é disposto em um poço, de modo que o membro externo 302 define uma coroa circular de poço 304 entre a formação 306 e o membro externo. Similar à implementação descrita acima, o sistema de controle de fluxo 300 das Figs. 6D - 6F inclui um aparelho de controle de fluxo 310, adaptado para ser disposto dentro do membro externo 302. O aparelho de controle de fluxo 310 inclui pelo menos um membro estrutural definindo conduto 312, definindo pelo menos dois condutos de controle de fluxo 314 dentro do conduto de fluxo 308. Adicionalmente,, o aparelho de controle de fluxo 310 inclui pelo menos um membro estrutural definindo-câmara 316, configurado para dividir pelo menos um conduto de controle de fluxo 314 em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo 318. Adicionalmente, o aparelho de controle de fluxo 310 é configurado para prover pelo menos uma saída 320 da câmara de controle de fluxo 318.

Como pode ser visto nas Figs. 6D - 6F, os sistemas de controle de fluxo 300 dentro do escopo das presentes invenções podem incluir duas ou mais saídas 320 por câmara de controle de fluxo 318. Em seguida à progressão das operações das Figs. 6D a 6F, pode ser visto que uma primeira saída 320 é aberta na Fig. 6D, para permitir fluxo através da câmara de controle de fluxo 318. A saída 320 é provida com uma parte permeável 330 ou outros detalhes para neutralizar pelo menos um mecanismo de deterioração de fluxo. Por exemplo, a saída 320 pode ser provida com uma peneira ou malha, para reter partículas maiores do que um predeterminado tamanho.

Adicional ou altemativamente, a saída 320 pode ser adaptada para neutralizar falha mecânica da peneira ou malha ao ser fluidicamente deslocada da entrada 328, como discutido acima. Como ilustrado na Fig. 6D, uma saída 320 é aberta enquanto a outra é fechada. Em algumas implementações, duas ou mais saídas podem ser abertas ao mesmo tempo, dependendo dos parâmetros de fluxo desejados para o poço, zona e/ou câmara particulares do equipamento de produção.

Como ilustrado na Fig. 6E, a segunda saída 320 é aberta uma vez a primeira saída 320 é efetiva e/ou substancialmente fechada pela acumulação de areia ou outras partículas 326. A abertura seletiva das saídas 320 permite que o operador controle o fluxo através das câmaras de controle de fluxo individuais. Em algumas implementações, a abertura seletiva das saídas é controlada da superfície através de qualquer meio adequado. O controle da superfície para abrir uma saída é aceitável porque atrasos em abrir uma saída não introduzem aumentados riscos de deterioração ou avaria de fluxo para o equipamento de produção. Adicional ou altemativamente, o controle das várias saídas seletivamente abrindo-se 320 pode ser efetuado passivamente ou sem operador direto ou intervenção de superfície. Por exemplo, a segunda saída aberta 320 da Fig. 6E pode ser configurada para abrir quando pressão da câmara de controle de fluxo 318 excede um predeterminado ponto de ajuste, selecionado para indicar que a primeira saída é suficientemente bloqueada por partículas. Adicional ou altemativamente, o posicionamento da segunda saída dentro da câmara pode ser suficiente para tomá-la eficazmente fechada até a primeira saída tomar-se suficientemente bloqueada. Por exemplo, na Fig. 6E, o fluxo da coroa circular de poço 304 é ilustrado como movendo-se da direita para a esquerda. O fluxo tenderá a entrar na entrada 328 e continuar da maneira da direita para a esquerda em direção à primeira abertura 320 (ilustrada como aberta na Fig. 6D e fechada na Fig. 6E). Forças de fluxo natural não direcionam fluxos substanciais em direção à segunda saída 320, até haver suficiente contrapressão contra a primeira saída.

Como descrito acima, em algumas implementações as saídas estagiadas ou seletivamente abrindo-se podem ser implementadas para fins de manter as taxa de produção através de um período de tempo estendido do mesmo segmento da formação. Adicional ou altemativamente, as saídas estagiadas ou seletivamente abrindo-se podem ser implementadas para fins de neutralizar diferentes mecanismos de deterioração de fluxo e/ou diferentes graus de riscos de deterioração de fluxo. Como um exemplo de uma tal implementação, uma primeira saída pode ser configurada para reter um primeiro tamanho predeterminado de partículas, enquanto a segunda saída pode ser configurada para reter um segundo tamanho maior predeterminado de partículas. Desse modo, o poço ou região do poço pode ser operado pela primeira vez, durante a qual todas as partículas maiores do que o primeiro predeterminado tamanho menor são retidas e acumuladas contra a saída. Quando a segunda saída é aberta, o fluxo pode recomeçar ou continuar daquela câmara e permitirá que partículas menores do que o segundo tamanho predeterminado passem através da saída. Uma tal implementação pode ser adequada quando diferentes graus de baixa qualidade e/ou riscos são tolerados em diferentes estágios na vida de um poço. A Fig. 6F ilustra ainda uma outra configuração do sistema de controle de fluxo 300, em que ambas as saídas 320, incluindo partes permeáveis 330, são bloqueadas. Em uma tal condição o fluxo através da câmara 318 seria bloqueado. Entretanto, em algumas implementações, pode ser aceitável abrir uma saída simples 332, que não é adaptada para reter partículas ou de outro modo evitar ou neutralizar um mecanismo de deterioração de fluxo. O fluxo pode então recomeçar através da câmara de controle de fluxo 318. Uma tal implementação pode ser usada quando o risco de produção de areia foi minimizado ou quando os riscos de produção de areia são aceitáveis à luz das outras condições associadas com as operações continuadas do poço, tais como os custos de exame minucioso etc.

As Figs. 7A - 7C ilustram esquematicamente ainda implementações adicionais dos sistemas de controle de fluxo dentro do escopo da presente invenção. Como descrito acima, as Figs. 5 A e 5B, ilustram uma configuração coaxial dos sistemas de controle de fluxo e as Figs. 6A 6F ilustram esquematicamente diagramas de fluxo característicos de várias configurações e implementações a serem descritas aqui. A Fig. 7A ilustram uma vista extrema de um sistema de controle de fluxo trifurcado 350. Como com as outras implementações descritas e reivindicadas aqui, o sistema de controle de fluxo trifurcado 350 inclui um membro externo 302 definindo um conduto de fluxo interno 308. Como ilustrado na Fig. 7A, o conduto de fluxo 308 é trifurcado por um aparelho de controle de fluxo 310, incluindo membros estruturais definindo-conduto 312 na forma de três divisões 352. As divisões 352 dividem o conduto de fluxo 308 em três condutos de controle de fluxo 314, qualquer um ou mais dos quais podem ser divididos ainda por membros estruturais definindo-câmara (não mostrados). A configuração trifurcada 350 da Fig. 7A é representativa das várias maneiras pelas quais os membros estruturais definindo-conduto podem ser dispostos para dividir o conduto de fluxo 308 em dois ou mais condutos de controle de fluxo 314. As divisões 352 podem ser configuradas como painéis sólidos e/ou pode ser configuradas para prover saídas (não mostradas na Fig. 7A), tais como aquelas descritas em outra parte aqui, para permitir o fluxo entre condutos 314 e/ou câmaras de controle de fluxo adjacentes. Exemplos mais detalhados adicionais de sistemas de controle de fluxo trifurcados e/ou multifurcados 350 são providos abaixo.

A Fig. 7B provê uma vista extrema esquemática de outra implementação de um sistema de controle de fluxo furcado. A Fig. 7B ilustra esquematicamente um sistema de controle de fluxo 300 em uma configuração coaxial-furcada 360. A configuração coaxial-furcada 360 é ainda outro exemplo das várias maneiras pelas quais um aparelho de controle de fluxo 310 pode ser implementado dentro de um membro externo 302 de um sistema de controle de fluxo 300. Como ilustrado, a configuração coaxial-furcada 360 inclui uma pluralidade de membros estruturais definindo-conduto 312, incluindo um tubular interno 362 e três divisões 364 estendendo-se entre o membro externo 302 e o tubular interno 362, dividindo a coroa circular entre eles em múltiplos condutos de controle de fluxo 314. Adicionalmente, o tubular interno 362 provê ainda outro conduto de controle de fluxo 314. Qualquer um ou mais destes condutos de controle de fluxo 314 pode ser dividido em câmaras de controle de fluxo (não mostradas) através do uso de membros estruturais definindo-câmara (não mostrados), que podem ser adaptados para conformarem-se ou substancialmente conformarem-se com as dimensões dos condutos de controle de fluxo 314. Em implementações exemplares, cada um dos condutos de controle de fluxo externo 314a pode ser formado em câmaras de controle de fluxo, enquanto o conduto de controle de fluxo interno 314b pode ser deixado aberto para fluxo desimpedido de fluidos através da coluna de tubulação. Similar à ilustração esquemática da Fig. 7A, os membros estruturais definindo-conduto 312 da Fig. 7B, incluindo o tubular interno 362 e as divisões 364, podem ser configurados como painéis sólidos e/ou podem ser configurados para prover saídas (não mostradas na Fig. 7B), tais como aquelas saídas descritas em outra parte aqui, para permitir o fluxo entre condutos e/ou câmaras de controle de fluxo adjacentes.

As Figs. 8A - 8D provêem ainda outra implementação exemplar de uma configuração coaxial-furcada 360. A implementação ilustrada na Fig. 8A mostra que o aparelho de controle de fluxo 310 pode incluir múltiplos membros estruturais definindo-conduto 312, dispostos e configurados de qualquer maneira adequada para criar pelo menos dois condutos de controle de fluxo 314 a partir do conduto de fluxo 308 definido pelo membro externo 302. Como ilustrado na Fig. 8A, a configuração coaxial45 furcada 360 efetivamente provê uma pluralidade de condutos de controle de fluxo concêntrico 314a, 314b, 314c através do uso de múltiplos tubulares internos 362. O membro externo inclui pelo menos uma entrada 328 para o conduto de fluxo 308 e, particularmente, para o câmara de controle de fluxo 314a.

Com referência continuada à Fig. 8A, uma vez o fluido tenha entrado no conduto de fluxo 308, ele é capaz de fluir dentro da câmara de controle de fluxo 318a, definida pelos membros estruturais definindo-conduto 312, membros estruturais definindo-câmara 316 e membro externo 302. O fluido no conduto de controle de fluxo 314a ou câmara de controle de fluxo externa 318a pode então sair da câmara de controle de fluxo através das saídas 320, provida no membro estrutural definindo-conduto 312, que pode ser qualquer forma adequada de saída provendo comunicação fluida entre o conduto de controle de fluxo externo 314a e o conduto de controle de fluxo intermediário 314b. A configuração da saída 320 pode variar, dependendo do mecanismo de deterioração de fluxo para o qual o sistema de controle de fluxo 300 é adaptado. Saídas exemplares podem prover uma parte permeável, tal como descrita acima, adaptada para reter material particulado maior do que um tamanho predeterminado.

Como ilustrado pela configuração do membro externo 302, a entrada 328, provendo comunicação fluida entre a coroa circular de poço 304 e o conduto de fluxo 308, pode ser adaptada para neutralizar a deterioração do fluxo, como descrito aqui. Por exemplo, a entrada 328 pode ser uma peneira enrolada por arame, uma malha ou configuração adaptada para controle de areia. Configurações exemplares do membro externo 302 pode incluir uma entrada 328 provida por uma peneira enrolada por arame, tendo vãos entre arames adjacentes, que são suficientes para reter areia de formação produzida dentro de poços maiores do que um predeterminado tamanho. Outras partes do membro externo 302 podem ser providas em qualquer maneira adequada, tal como tubo simples, material impermeável enrolado no lado de fora de um meio permeável ou uma peneira de arame enrolado sem um vão entre arames adjacentes. A manufatura de uma peneira de arame enrolado é bem conhecida na arte e envolve enrolar o arame em um nível de passo pré-estabelecido, para obter-se um certo vão entre dois arames adjacentes. Algumas implementações de membros externos adequados podem ser manufaturadas variando-se o passo usado para manufaturar peneiras enroladas com arame convencionais. Por exemplo, uma parte de um membro externo pode ser preparada enrolando-se uma peneira de arame enrolado em um passo desejado, que reteria areia de formação maior do que um predeterminado tamanho e enrolando a parte seguinte em passo quase zero ou zero (nenhum vão) para criar uma seção média essencialmente impermeável. Outras partes do membro externo 302 poderíam ser enroladas em passos variáveis, para criar níveis variáveis de seções permeáveis ou seções impermeáveis.

Os tubulares internos 362 podem ser providos de uma maneira similar à maneira descrita para o membro externo 302, usando-se técnicas de peneira enroladas por arame. Utilizando-se a variedade de configurações de arame disponíveis e a variedade de passos, as saídas 320 providas pelas partes permeáveis podem ser providas em uma multidão de configurações adequadas para reter partículas de qualquer tamanho predeterminado. Adicional ou altemativamente, as partes permeáveis do aparelho de controle de fluxo 310 (em comparação com a entrada permeável do membro externo 302) podem ser providas de outras maneiras adequadas, para prover a desejada funcionalidade, tal como saídas seletivamente abrindo-se 320 descrita com relação à Fig. 6. Em implementações onde a saída 320 da câmara de controle de fluxo 318 é fluidicamente deslocada da entrada 328 da câmara de controle de fluxo, maior flexibilidade na configuração da saída pode estar disponível. Como discutido acima, a entrada fluidicamente deslocada 328 e as saídas 320 provêem um membro estrutural definindo conduto impermeável e, portanto, mais forte 312 na região do trajeto fluídico da coroa circular de poço 304 através da entrada 328, para resistir a avaria mecânica do membro estrutural definindo-câmara 312, devido à força do fluido e/ou partículas entrantes.

Na configuração exemplar mostrada nas Figs. 8A - 8D, o conduto de fluxo 308 é dividido em dois condutos de controle de fluxo anulares 314 pelos tubulares internos 362, que são ainda divididos em condutos de controle de fluxo longitudinal pelas divisões 364 estendendo-se dentro dos condutos de fluxo anulares (como visto nas Figs. 8B-8D). O fluxo entrando em um conduto de controle de fluxo 314 através de uma entrada 328 encontra o membro impermeável do membro estrutural definindo-câmara 312,como visto pela seta de fluxo 366 na Fig. 8A. O fluxo é então desviado, junto com a dissipação de energia transportada pelos fluidos e partículas no fluxo, longitudinalmente dentro dos condutos de controle de fluxo longitudinal 314, criados e definidos pelo aparelho de controle de fluxo e membro estrutural definindo conduto 312, como visto pelas setas de fluxo 368. O fluxo é então isolado longitudinalmente pelos membros estruturais definindo-câmara 316. As saídas 320, que podem ser saídas seletivamente abrindo-se, provêem comunicação fluida entre o conduto de controle de fluxo longitudinal externo 314a e o conduto de controle de fluxo longitudinal intermediário 314b. Como discutido acima e similar à entrada 328, as saídas 320 podem ser providas por uma parte permeável ou, em outra configuração adequada, para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado. O fluxo dentro do conduto de controle de fluxo intermediário 314b pode então passar através da saída 320 para dentro do conduto de controle de fluxo interno 314c, como visto pelas setas de fluxo 370, ou pode fluir longitudinalmente ao longo do conduto de controle de fluxo intermediário 314b, como visto pelas setas de fluxo 372. Por exemplo, no evento de que uma das saídas 320 do conduto de controle de fluxo intermediário 314b tomese bloqueada pela acumulação de partícula, os fluidos podem escoar longitudinalmente para a outra saída 320 para manter produção da respectiva seção do tubo de produção. Adicional ou altemativamente, as saídas do conduto de controle de fluxo intermediário 314b podem ser fluidicamente deslocadas (não mostrado) das saídas do conduto de controle de fluxo externo 314c. Uma vez os fluidos passem através da saída 320 do conduto de controle de fluxo intermediário 314b para o conduto de controle de fluxo interno 314c, os fluidos ficam em comunicação fluida com a superfície e são parte do fluxo de produção representado pelas setas de fluxo 374.

Em algumas implementações, o conduto de controle de fluxo externo 314a e saída associada podem ser adaptados para prover um filtro inicial para reter partículas maiores, enquanto permitindo que partículas mais finas passem através do conduto de controle de fluxo intermediário 314b e a saída associada pode ser adaptada para prover um filtro final para remover partículas menores. Adicional ou altemativamente, os condutos de controle de fluxo externo e intermediário e saídas associadas podem ser substancialmente similares e provêem redundância no mesmo nível de filtragem, em vez de diferentes graus de filtragem. Em qualquer evento, caso a entrada 328 falhe e permita que partículas entrem no conduto de fluxo 308, o conduto de controle de fluxo externo 314a e saída associada provêem uma primeira barreira à infiltração de areia dentro da corrente de produção 374. Adicionalmente, no evento de que a saída 320 do conduto de controle de fluxo externo 314a seja projetada para permitir algumas partículas através ou no evento de falha mecânica da saída, o conduto de controle de fluxo intermediário 314b e saída associada provêem uma segunda barreira à infiltração de areia para dentro da corrente de produção. Acoplados com a dissipação de energia das entradas e saídas fluidicamente deslocadas, os sistemas de controle de fluxo 300 da presente descrição provêem aumentadas capacidades para evitar a deterioração de fluxo devida aos múltiplos trajetos de fluxo redundantes formados dentro do membro externo 302 e do conduto de fluxo 308. No evento de que cada uma das saídas de uma dada câmara de controle de fluxo 318 seja bloqueada ou substancialmente bloqueada devido a acumulação de partículas (ou devido à possível configuração quando seletivamente abrindo), os fluidos de produção da formação adjacente podem entrar na coroa circular de poço 304 e prosseguir para um segmento adjacente da coluna de tubulação de produção que não está ainda bloqueada. Portanto, os trajetos de fluxo redundantes e sistemas redundantes permitem que operações de produção continuem enquanto evitando infiltração de areia e superando outras formas de deterioração de fluxo.

As Figuras 8B, 8C e 8D são vistas em seção transversal da Figura 8A nos locais designados da Figura 8A, em que elementos iguais da Figura 8A recebem os mesmos números de referência. Estas figuras ilustram as mudanças das paredes permeáveis (linhas tracejadas) para paredes impermeáveis (linhas sólidas), com base no local do poço. Adicionalmente, embora não ilustrado nas Figs. 8A - 8D, qualquer um dos membros estruturais definindo conduto 312, tais como as divisões 364, pode ser provido com partes permeáveis para prover uma saída de um conduto de controle de fluxo longitudinal para um conduto de controle de fluxo adjacente. A comunicação fluida entre condutos de controle de fluxo longitudinal ilustrados nas Figs. 8A - D pode prover ainda mais redundâncias nos trajetos de fluxo para permitir o fluxo de fluido, enquanto opondo-se aos mecanismos de deterioração de fluxo. A configuração e disposição das saídas formadas nas divisões 364 podem incorporar os princípios de deslocamento fluídico descritos acima, tais como sendo dispostos longitudinalmente deslocados da entrada 328. Adicional ou altemativamente, as saídas das divisões podem ser dispostas em alinhamento longitudinal com a entrada 328, enquanto ainda provendo as vantagens de deslocamento fluídico descritas acima. Como descrito acima, o deslocamento fluídico entre entradas e saídas pode ser implementado para dissipar a energia dos fluxos entrantes contra um sólido e, portanto, membro estrutural definindo-conduto mais resistente em vez de uma saída. O deslocamento faz com que o fluxo entrante mude as direções ao entrar no conduto de controle de fluxo (p. ex., de um fluxo radialmente direcionado através da entrada para um fluxo longitudinalmente direcionado da Fig. 8A). As saídas longitudinalmente deslocadas, ilustradas na Fig. 8A, forçam outra mudança de direção de fluxo quando o fluxo passa através da saída (p. ex., do fluxo longitudinal do conduto para o fluxo radial através da saída). Em implementações provendo uma ou mais saídas nas divisões 364, mudanças direcionais de fluxo similares são criadas. Por exemplo, fluxo radial através da entrada é mudado para fluxo circunferencial devido à relação entre o tubular interno sólido e a saída da divisão.

As Figs. 9A - 9D provêem um exemplo do sistema de controle de fluxo 300 mais adaptado para uso em operações requerendo na direção inversa ou de injeção, tais como operações de tratamento e/ou operações de adensamento de cascalho. As Figs. 9A - 9D são análogas a muitos respeitos à configuração coaxial-furcada 360 das Figs. 8A-8D e numerais de referência similares referem-se a elementos similares, sem sua expressa citação aqui com relação às Figs. 9A - 9D. Como ilustrado nas Figs. 9A - 9D, um ou mais dos condutos de controle de fluxo 314 podem ser configurados como um conduto de injeção 376. A configuração exemplar ilustrada inclui um tubo de desvio 378, disposto dentro do conduto de injeção 376 e bicos 380 estendendo-se do tubo de desvio através do membro externo 302. Quando o um tubo de desvio 378 é usado, o conduto de injeção 376 pode ter suficiente espaço restante para permitir que o conduto de controle de fluxo seja usado para fins de produção também. Altemativamente, o conduto de controle de fluxo em que o tubo de desvio é disposto pode ser adaptado para uso exclusivo como um conduto para o tubo de desvio. Adicional ou altemativamente, um ou mais dos condutos de controle de fluxo 314 podem ser adaptados para operações de injeção, sem o uso de tubos de desvio 378.

Por exemplo, o uso de membros estruturais definindo conduto impermeáveis e sólidos e entradas e saídas apropriadas podem possibilitar que um conduto de controle de fluxo seja usado para operações de injeção, enquanto um conduto de controle de fluxo adjacente é adaptado para operações de produção. A incorporação de tubos de desvio 378 e/ou condutos de injeção 376 pode permitir que os presentes sistemas de controle de fluxo sejam usados em operações de adensamento de cascalho, tais como descritas nas Patentes U.S. Nos. 4.945.991, 5.082.052 e 5.113.935.

As Figs. 10A e 10B provêem uma vista lateral recortada e uma vista em seção transversal, respectivamente, de ainda outra implementação dos sistemas de controle 400 dentro do escopo da presente invenção. Embora a configuração excêntrica 402 seja ilustrada e descrita separadamente das implementações e configurações descritas acima, os detalhes e aspectos desta implementação, como com as outras implementações e configurações descritas aqui, são intercambiáveis entre configurações. Por exemplo, configurações das saídas e entradas descritas acima com relação à implementação coaxial, a implementação furcada e/ou a implementação coaxial-furcada podem ser utilizadas na configuração excêntrica 402, sem repetição específica de tais detalhes e configurações com relação à configuração excêntrica. Similar às implementações descritas acima, a configuração excêntrica 402 incorpora redundância de trajeto de fluxo e contramedidas de deterioração de fluxo redundantes, pra aumentar a longevidade e funcionalidade do equipamento de furo abaixo. A configuração excêntrica 402 das Figs. 10A e 10B é ilustrada no contexto de oposição ao mecanismo de deterioração de fluxo de infiltração de areia, porém é também eficaz na oposição aos efeitos de acúmulo de incrustação em entradas para o equipamento de produção. Adicionalmente, na medida em que aumentos da produção de areia são com frequência associados com correspondentes aumentos de produção de água, os presentes sistemas de controle de fluxo podem ser eficazes na oposição ao mecanismo de deterioração de fluxo de produção de água.

Como ilustrado nas Figs. 10A e 10B, a configuração excêntrica 402 inclui um tubular 404 tendo um membro externo 406, que define um conduto de fluxo 408. Dentro do conduto de fluxo 408 é disposto um aparelho de controle de fluxo 410, tendo membros estruturais definindoconduto 412, adaptados para dividir o conduto de fluxo 408 em pelo menos dois condutos de controle de fluxo 414 e tendo membros estruturais definindo-câmara 416, adaptados para dividir pelo menos um dos condutos de controle de fluxo 414 em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo 418. O membro externo 406 é também provido com uma entrada 420 representada pelas perfurações 422. As perfurações 422 ou outro meio de entrada provendo comunicação fluida entre a coroa circular de poço 424 e o conduto de controle de fluxo 414 podem ser adaptados para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado ou podem ser de outro modo adaptadas para oporem-se a um mecanismo de deterioração de fluxo. O aparelho de controle de fluxo 410 também inclui uma saída 426, adaptada para prover comunicação fluida entre o conduto de controle de fluxo externo 414a e o conduto de controle de fluxo interno 414b. A saída 426 é representada ou ilustrada por perfurações 428 e pode ser provida de qualquer maneira adequada para opor-se a um ou mais dos mecanismos de deterioração de fluxo, tais como descritos em outra parte aqui. Como ilustrado nas Figs. 10A e 10B, o membro externo 406 e os componentes do aparelho de controle de fluxo 410 podem ser providos por tubos convencionais providos com perfurações, para prover as apropriadas entradas e saídas. Embora as próprias perfurações possam ser adaptadas para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado (ou prover alguma outra contramedida para a deterioração do fluxo), o membro externo 406 e/ou o aparelho de controle de fluxo 410 podem incluir peneiras de areia 434, que podem estender-se ao longo do inteiro comprimento do membro, como ilustrado ou somente sobre os comprimentos perfurados.

Com referência à Fig. 10B, pode ser visto que a configuração excêntrica 402 é provida com dois tipos de membros estruturais definindoconduto 412, incluindo um tubular interno 430 disposto excentricamente dentro do membro externo 406 e dividindo o conduto de fluxo 408 em um conduto de controle de fluxo interno 414b e um conduto de controle de fluxo externo, que é ainda dividido pela separação 432 em um primeiro conduto de controle de fluxo externo 414a e um segundo conduto de controle de fluxo externo 414c. O grau de excentricidade e os tamanhos relativos dos vários condutos de controle de fluxo são representativos somente e podem ser variados, dependendo da implementação.

As Figs. 10A e 10B ilustram as maneiras pelas quais os trajetos de fluxo redundantes podem estender a vida de uma conclusão, apesar dos esforços da formação para prejudicar as operações de produção, tal como através da produção de areia. Considerando a implementação da Fig. 10A, a câmara de controle de fluxo 418a é ilustrada como tendo uma peneira de areia fracassada na entrada 420, permitindo que areia 436 entre na câmara de controle de fluxo 418a. A medida que a areia acumula-se na câmara de controle de fluxo 418a, a resistência ao fluxo aumenta e menos fluido passa através da saída 426 oriundo da câmara de controle de fluxo 418a. Desse modo, menos fluido entra na câmara de controle de fluxo 418a, como ilustrado pelas linhas de fluxo tracejadas 438. O membro estrutural definindocâmara 416 e a saída 426 bloqueada ou substancialmente bloqueada pela areia infiltrada cria um estágio isolado efetivo, enquanto permitindo produção continuada de fluidos do estágio isolado adjacente através da coroa circular de poço 424 e da câmara de controle de fluxo 418b, em seguida ao trajeto de fluxo desviado, representado pela linha de fluxo de desvio 440.

A ilustração da Fig. 10A ilustra dois cenários vantajosos que podem ocorrer durante operação de um poço provido com um sistema de controle de fluxo da presente invenção. Como descrito acima, a câmara de controle de fluxo infiltrado 418a toma-se adensada com areia 436. Embora a saída 426 possa tomar-se completamente bloqueada pela areia acumulada, é também possível que a saída 426 funcione como uma peneira de areia convencional e a areia infiltrada 436 funciona como um recheio de areia natural dentro da câmara de controle de fluxo isolado 418a. A possibilidade de um recheio de areia natural formar-se da areia infiltrada pode depender da natureza da formação em que o sistema de controle de fluxo 400 é disposto. Adicionalmente, entretanto, a configuração da câmara de controle de fluxo 418a e da saída 426 dela pode promover ou impedir a formação de um recheio de areia natural da areia infiltrada. Em algumas implementações, os engenheiros de conclusão e/ou fabricantes de equipamentos podem adaptar o aparelho de controle de fluxo 410 para induzir a formação de um recheio de areia natural dentro das câmaras de controle de fluxo infiltradas. O recheio de areia natural dentro da câmara de controle de fluxo 418a pode permitir produção de hidrocarbonetos continuada através da câmara de controle de fluxo, enquanto impedindo que areia entre no conduto de controle de fluxo interno 414b e protegendo ainda a saída 420 de avaria mecânica.

Adicional ou alternatívamente, o trajeto de fluxo de desvio redundante 440 provido pelo sistema de controle de fluxo 400 dissipa a energia da areia arrastada no fluxo entrando na coroa circular de poço adjacente à câmara de controle de fluxo infiltrada 418a. Como ilustrado na Fig. 10A, o fluido arrastado pela areia entra na coroa circular de poço 424 e é forçado a deslocar-se longitudinalmente através da coroa circular antes de encontrar outra entrada 420 através do membro externo 406. Como descrito acima, a mudança de direção forçada pelos deslocamentos fluídicos dissipa a energia que pode ser armazenada na areia arrastada. A Fig. 10A ilustra que o deslocamento fluídico pode ser estabilizado na coroa circular de poço bem como nos condutos de controle de fluxo dentro dos condutos de fluxo dos presentes sistemas de controle de fluxo.

A Fig. 10B ilustra ainda outra maneira pela qual a configuração excêntrica 402 provê trajetos de fluxo redundantes e proteção redundante de deterioração de fluxo. Como ilustrado na Fig. 10B, a areia infiltrada 436 pode entrar somente em um dos condutos de controle de fluxo externos, tais como o primeiro conduto de controle de fluxo extemo 414a. Em tais circunstâncias, os fluidos produzidos podem fluir circunferencialmente em tomo do membro extemo 406 para entrar no segundo conduto de controle de fluxo extemo 414c, que não está ainda infiltrado na ilustração da Fig. 10B. Similar às circunstâncias ilustradas na Fig. 10A, a câmara de controle de fluxo infiltrada 418a pode prover um recheio de areia natural em algumas implementações, permitindo que os fluidos produzidos continuem através da câmara de controle de fluxo infiltrada 418a, embora em taxas mais baixas. Adicional ou altemativamente, as circunstâncias da Fig. 10B ilustram que os trajetos de fluxo desviados 440 podem correr circunferencialmente, bem como ou como uma alternativa ao fluxo longitudinal ilustrado na Fig. 10 A.

Como descrito acima com relação às outras configurações da presente invenção, os vários membros estruturais do aparelho de controle de fluxo 410 podem ser adaptados para prover segmentos permeáveis como apropriado para criar os trajetos de fluxo redundantes e os sistemas de retenção de partículas redundantes descritos aqui. Por exemplo, a separação 432 e/ou membros estruturais definindo-câmara 416 podem ser providos com perfurações, malha, arame enrolado ou outros meios, para prover comunicação fluida entre os condutos de controle de fluxo e/ou as câmaras de controle de fluxo.

Voltando agora para as Figs. 11A e 11B, uma vista ampliada do outro sistema de controle de fluxo da Fig. 4 é ilustrada. Similar à discussão relacionada com as Figs. 5A e 5B, a operação desta configuração de sistema de controle de fluxo será agora descrita mais detalhadamente. As Figs. 11A e 1 IB ilustram uma vista recortada parcial de um sistema de controle de fluxo 500 em uma configuração escalonada 502. Como com as ilustrações anteriores, o sistema de controle de fluxo 500 é disposto dentro de um poço 504 em uma formação 506, formando uma coroa circular de poço 508 entre o sistema de controle de fluxo e a formação. Embora o sistema de controle de fluxo 500, bem como outras implantações descritas aqui, seja ilustrado representativamente como estando em um poço de furo aberto, os sistemas e métodos da presente invenção são úteis em poços de furo revestidos com tubos também.

A configuração escalonada 502 do sistema de controle de fluxo 500 inclui um tubular 510, que inclui um membro externo 512. Como ilustrado, o tubular 510 inclui um tubo de base perfurado e uma peneira de arame enrolado. Nesta implementação, o tubo de base perfurado provê o membro externo 512 que define um conduto de fluxo 514 e que provê uma entrada 516 para o conduto de fluxo, permitindo comunicação fluida entre o conduto de fluxo e a coroa circular de poço 508. As perfurações 518 são um exemplo de uma entrada para o conduto de fluxo 514. Similarmente, o tubo de base perfurado é somente um exemplo da variedade de maneiras de proverse um membro externo tendo uma entrada e definindo um conduto de fluxo. Outros meios adequados são conhecidos daqueles hábeis na arte e são incluídos dentro do escopo da presente invenção. Deve ser observado que o tubular associado com o conduto de controle de fluxo 526c não é provido com perfurações ou outros meios para prover uma entrada para o conduto de fluxo. Desse modo, a única maneira para o fluido entrar no conduto de controle de fluxo 526c (descrito ainda abaixo) é passando através de uma câmara de controle de fluxo. Os condutos de controle de fluxo que somente ficam dentro do conduto de fluxo com a formação ou coroa circular de poço através de uma câmara de controle de fluxo pode ser considerado um conduto de controle de fluxo de produção, que pode ficar em comunicação com a superfície.

Com continuada referência às Figs. 11A e 11B, a configuração escalonada 502 do sistema de controle de fluxo 500 inclui um aparelho de controle de fluxo 520, disposto dentro do conduto de fluxo 514. Similar àquelas implementações descritas em outra parte aqui, o aparelho de controle de fluxo 520 inclui membros estruturais definindo-câmara 522 e membros estruturais definindo-câmara 524. Os membros estruturais definindo-câmara 522 são adaptados para dividir o conduto de fluxo 514 em pelo menos dois condutos de controle de fluxo 526. Na implementação ilustrada de uma configuração escalonada, os membros estruturais definindo-câmara 522 são providos por uma pluralidade de divisões 528 dispostas para trifurcar o conduto de fluxo. Adicional ou altemativamente, os membros estruturais defmindo-conduto podem ser providos para dividir mais o conduto de fluxo 514. As divisões 528 dos membros estruturais definindo-conduto 522 incluem tanto seções permeáveis 530 como seções impermeáveis 532. As seções permeáveis 530 são adaptadas para permitir comunicação fluida entre condutos de controle de fluxo adjacentes 526, enquanto retendo partículas maiores do que um tamanho predeterminado. Por conseguinte, as seções permeáveis 530 são uma maneira de prover-se uma saída 534 das câmaras de controle de fluxo 536 definidas pelos membros estruturais definindo-câmara.

As seções impermeáveis 532 são adaptadas para evitar escoar fluido através delas. Como ilustrado na Fig. 11 A, as seções impermeáveis 532 são dispostas em associação operativa com as perfurações 518. As seções impermeáveis do aparelho de controle de fluxo podem ser arranjadas ou adaptadas para ficarem em comunicação fluida direta com a entrada 516, a fim de absorver e/ou defletar a energia transportada pelos fluidos e partículas entrando. Adicional ou altemativamente, as seções impermeáveis 532 podem ser dispostas a fim de fazer com que as saídas 534 das câmaras de controle de fluxo 536 sejam fluidicamente deslocadas das entradas 516. Embora a implementação ilustrada proveja seções impermeáveis 532 em somente uma separação formando o conduto de controle de fluxo 526b, outras implementações podem prover configurações alternativas incluindo seções impermeáveis em ambas as separações e/ou em diferentes relações.

A configuração escalonada 502 das Figs. 11A e 11B provêem três condutos de controle de fluxo 526a - 526c com dois condutos de controle de fluxo divididos em uma pluralidade de câmaras de controle de fluxocâmaras de controle de fluxo 536. Como ilustrado, as câmaras de controle de fluxo 536 de cada conduto de controle de fluxo são empilhadas longitudinalmente no conduto de fluxo, enquanto as câmaras de controle de fluxo dos condutos de controle de fluxo adjacentes 526 são deslocadas entre si. Além disso, como ilustrado nas Figs. 11A e 11B, a separação 528a inclui seções permeáveis para permitir que fluido flua entre câmaras de controle de fluxo de condutos de controle de fluxo adjacentes. Desse modo, nesta implementação, a separação provê pelo menos uma saída das câmaras de controle de fluxo 536. Adicionalmente, como ilustrado nas Figs. 11A e 11B, as divisões 528b e 528c incluem seções permeáveis 530 adaptadas para permitir fluxo das câmaras de controle de fluxo 536 para dentro do conduto de controle de fluxo 526c, que não é dividido em câmaras de controle de fluxo.

A configuração escalonada 502 opera ou funciona de uma maneira similar às configurações descritas em outra parte aqui. Por exemplo, o aparelho de controle de fluxo 520 divide o conduto de fluxo em uma pluralidade de condutos de controle de fluxo e câmaras de controle de fluxo. Os condutos de controle de fluxo e câmaras de controle de fluxo provêem trajetos de fluxo redundantes através do tubular e provêem contramedidas redundantes para resistir à deterioração do fluxo, particularmente deterioração de fluxo devida a produção de areia e/ou acumulação de partículas ou incrustação. As setas de fluxo 538 das Figs. 11A ilustram as múltiplas redundâncias construídas dentro da configuração escalonada 502. Dependendo da configuração das seções impermeáveis e seções permeáveis dos membros estruturais definindo-conduto, o fluxo de fluido radial entrante pode ser redirecionado longitudinalmente e/ou circunferencialmente antes de deixar a câmara de controle de fluxo. A disponibilidade de múltiplas saídas e trajetos de fluxo de cada câmara pode também permitir que cada câmara de controle de fluxo tome-se mais totalmente adensada com a areia infiltrada.

A combinação das Figs. 11À e 11B ilustram o que acontece ao sistema de controle de fluxo na configuração escalonada, quando a entrada para o conduto de fluxo é prejudicada e começa a permitir que areia entre no conduto de fluxo. Como ilustrado na Fig. 11B, a entrada 516 para câmara de controle de fluxo 536a é deteriorada devido a erosão ou outro desgaste mecânico e um furo 540 é aberto na peneira de arame enrolado, permitindo que a entrada de areia 542 dentro da câmara de controle de fluxo 536a. A areia 542 pode começar a acumular-se contra qualquer uma das seções permeáveis 530 provendo uma saída 534. Devido ao número aumentado de saídas e da capacidade do fluxo continuar através de uma saída, enquanto areia está se acumulando junto a outra saída, a produção através da câmara de controle de fluxo 536a pode continuar em uma mais elevada taxa e por um período de tempo mais longo. Adicionalmente, como descrito em outra parte aqui, a configuração escalonada e a provisão de múltiplas saídas e trajetos de fluxo pode contribuir para a formação de um recheio de areia natural interno pela areia infiltrada que pode permitir que a produção de fluidos continue através da câmara de controle de fluxo 536a, com reduzido risco de infiltração de areia dentro do conduto de controle de fluxo de produção 526c. Ainda adicionalmente, a configuração escalonada 502 pode promover taxas de produção prolongadas e períodos de produção prolongados entre exames minuciosos, devido à proximidade das câmaras de controle de fluxo adjacentes. Como visto na Fig. 11B, quando a câmara de controle de fluxo

536a é bloqueada ou de outro modo empacotada por areia, os fluidos de formação que de outro modo entram na câmara 536a são capazes de serem redirecionados, com correspondente dissipação de energia, para entrarem em uma câmara de controle de fluxo adjacente por deslocamento circunferencialmente em tomo do membro externo ou longitudinalmente ao longo do membro externo.

A descrição acima provê numerosas ilustrações de sistemas de controle de fluxo dentro do escopo da presente invenção. Cada um dos sistemas é representativo da variedade de sistemas que podem ser desenvolvidos dentro do escopo, ensinamento e reivindicações da presente invenção. Além disso, deve ser entendido que cada um dos detalhes das várias implementações podem ser intercambiáveis entre as várias implementações. Por exemplo, as saídas seletivamente abrindo-se, descritas com relação às Figs. 6A - 6F, podem ser incorporadas em qualquer uma das outras implementações. As entradas e as saídas para as câmaras de controle de fluxo das várias implementações podem ser seletivamente abertas em uma variedade de maneiras, incluindo perfuração seletiva, discos de ruptura, válvulas sensíveis à pressão, luvas deslizantes, dispositivos de fluxo controlados por RFID etc. Adicional ou altemativamente, como descrito com relação a diversas implementações, as entradas e/ou saídas podem ser adaptadas para permitir comunicação fluida enquanto evitando infiltração de areia em uma variedade de maneiras adequadas, incluindo peneira de arame enrolado, perfurações, malha, peneiras de arame enrolado de passo variado etc. e podem ser providas em qualquer combinação de graus de filtragem, incluindo partículas de diferentes tamanhos de filtragem, partículas de tamanhos similares filtrantes ou ambas.

Adicionalmente, como descrito com relação à Fig. 3, os sistemas de controle de fluxo dentro do escopo da presente descrição podem ser montados ou construídos em uma variedade de maneiras, incluindo construção ou montagem, antes da inserção dentro do poço e montagem após os componentes já estarem introduzidos dentro do poço. Por exemplo, os sistemas de controle de fluxo pode ser manufaturado como equipamento de completamento independente, pronto para ser acoplado a outros comprimentos tubulação de produção ou injeção. Adicional ou altemativamente, os sistemas de controle de fluxo podem incluir aparelho de controle de fluxo adaptado para ser introduzido na tubulação de produção que já está disposta no poço. A inserção de um aparelho de controle de fluxo dentro de um tubular já no furo abaixo pode ser realizada através do uso de uma variedade de equipamento e sistemas de aparelho disponíveis. Dependendo da condição do tubular de furo abaixo e da configuração do aparelho de controle de fluxo, a tolerância entre o aparelho de controle de fluxo e o diâmetro interno do tubular pode variar. Em algumas implementações, material dilatável pode ser disposto em uma maneira adequada no aparelho de controle de fluxo para fechar as tolerâncias requeridas durante a colocação do aparelho de controle de fluxo em posição. O material dilatável pode ser ativado ou dilatado de qualquer maneira adequada, tal como praticado em outros aplicações dentro da indústria. Adicional ou altemativamente, a tolerância entre o aparelho de controle de fluxo e o diâmetro interno do membro tubular pode ser suficientemente pequena para não requerer material dilatável para selar entre o tubular e o aparelho de controle de fluxo. Em algumas implementações, o aparelho de controle de fluxo pode não ser destinado a criar uma selagem perfeita entre o aparelho e o tubular. Por exemplo, a configuração do aparelho de controle de fluxo, os condutos de controle de fluxo e as câmaras de controle de fluxo podem tomar a perda de pressão entre o aparelho e o tubular suficientemente pequeno que o fluxo de fluido ser tome insignificante.

Os sistemas de controle de fluxo da presente invenção provêem proteção melhorada ou contramedidas contra uma variedade de mecanismos de deterioração de fluxo, para permitir que as operações continuem por um período de tempo maior. Os trajetos de fluxo redundantes são adaptados para permitir que as operações continuem mesmo quando uma seção do poço é deteriorada, tal como em virtude de produção de areia em excesso, em virtude de formação de crosta ou em virtude de entradas bloqueadas. Similarmente, as peneiras de areia redundantes para evitar infiltração de areia permitem prolongada produção de uma seção do poço, quando areia de formação está sendo produzida. Incorporando-se tanto trajetos de fluxo redundantes como peneiras de areia redundantes, múltiplos mecanismos de deterioração opõem-se com um único sistema, que em muitas implementações pode ser disposto em um poço e permitido responder autonomamente sem intervenção de operador.

Em algumas implementações, os condutos de controle de fluxo são adaptados para direcionar os fluidos entrantes em uma direção longitudinal antes de encontrar um membro estrutural definindo-câmara que muda a direção do fluido para passar através de uma saída. Por exemplo, a configuração coaxial das Figs. 5A e 5B promove fluxo longitudinal no conduto de controle de fluxo externo antes de redirecionar o fluxo radialmente para passar dentro do conduto de controle de fluxo interno. Em outras implementações, os condutos de controle de fluxo são adaptados para direcionar o fluxo radialmente, seguido por uma ou mais mudanças direcionais longitudinal ou circunferencialmente antes de entrar o fluxo de produção. Ainda adicionalmente, em algumas implementações o fluxo entrante através da entrada pode ser direcionado circunferencialmente e/ou helicoidalmente (circunferencial e longitudinalmente) através de um ou mais condutos de controle de fluxo antes de encontrar uma membro estrutural definindo-câmara mudando a direção do fluxo para fazer com que o fluido passe através de uma saída e para dentro de um conduto de controle de fluxo de produção. Outras implementações podem incluir membros estruturais definindo-eonduto e/ou membros estruturais definindo-câmara em qualquer configuração adequada. Como apenas um de uma variedade de exemplos, os membros estruturais defmindo-conduto podem ser dispostos helicoidalmente em tomo de uma tubular interno. Os membros estruturais definindo-eonduto helicoidalmente enrolados podem direcionar fluxo helicoidalmente em tomo do tubular interno, até encontrar um membro estrutural defmindo-câmara que impeça o fluxo helicoidal e dirija o fluxo através de uma saída para o conduto de controle de fluxo de produção provido pelo tubular interno. Em algumas implementações, os membros estruturais definindo-câmara podem ser dispostos transversais à direção de fluxo de fluido imposta ou induzida pelos condutos de controle de fluxo.

Cada uma das implementações dentro do escoo da presente invenção pode ser adaptada para adequar-se a um poço ou seção de um poço particular. Por exemplo, o número de condutos de controle de fluxo e câmaras de controle de fluxo pode variar bem como o comprimento, largura, profundidade, direção etc. dos condutos e câmaras. Embora as permutações de membros estruturais definindo-eonduto e membros estruturais definindocâmara possam ser sem-fim, os engenheiros e operadores podem identificar diversos que são mais adequados para uso devido a uma ou mais de facilidade de manufatura, facilidade de uso, eficácia em evitar produção de areia, eficácia em manter as taxas de produção, capacidade de personalizar configurações etc. Cada tal permutação está dentro do escopo da presente invenção.

EXEMPLO

Os sistemas de controle de fluxo da presente invenção foram demonstrados em um modelo de fluxo de poço de laboratório. O modelo de poço de laboratório para o sistema de controle de fluxo tinha um tubo Lucite de 25 centímetros (10-polegada) OD, 7,6 metros (25-pés) para simular um furo ou tubo de revestimento aberto. O aparelho para testar o equipamento de conclusão foi posicionado dentro do tubo Lucite e inclui uma série de três seções de tubulação. As três seções de tubulação consistiam de 1) um sistema de controle de fluxo tendo uma região de entrada mecanicamente avariada no membro externo, 2) um sistema de controle de fluxo tendo uma região de entrada intacta no membro externo, e 3) uma peneira convencional tendo uma peneira de areia mecanicamente avariada. Cada seção de tubulação tinha 15 centímetros (6 polegadas) de diâmetro e 1,8 metros (6 pés) de comprimento. Os sistemas de controle de fluxo incluíam um revestimento fendido com 91 centímetros (3 pés) de comprimento e um tubo simples com 91 centímetros (3 pés) de comprimento como o tubular ou membro externo. O aparelho de controle de fluxo disposto dentro dos condutos de fluxo incluíam um tubular interno com 7,5 cm (3 polegadas) OD (membro estrutural definindo conduto), que consistia de um tubo simples com 1,2 m (4 pés) de comprimento e uma peneira de arame enrolado com 61 cm (2 pés) de comprimento. O membro externo e o tubular interno dos sistemas de controle de fluxo modelados eram concêntricos, em seguindo a configuração coaxial exemplar descrita acima. Durante o teste, areia de cascalho contendo água foi bombeada para dentro da coroa circular entre a unidade de tubulação (sistema de conclusão) e o tubo Lucite (tubo ou tubo de revestimento aberto).

A lama (água e areia) primeiro escoaram através da coroa circular e para dentro do sistema de controle de fluxo avariado. A areia entrando no sistema de controle de fluxo avariado foi retida e empacotada na câmara de controle de fluxo definida entre o tubular interno e o membro externo. O recheio de areia crescendo aumentou a resistência ao fluxo e diminuiu a areia entrando no sistema de controle de fluxo avariado. Como a areia entrando no sistema de controle de fluxo avariado estava diminuindo, a lama (água e areia) foi desviada mais a jusante para o sistema de controle de fluxo não danificado adjacente. A areia de cascalho foi adensada na coroa circular entre o sistema de controle de fluxo não avariado e o tubo Lucite.

Uma vez este sistema de controle de fluxo estava intacto, areia foi retida pela entrada do membro externo. Quando o sistema de controle de fluxo não avariado estava extemamente adensado, a lama foi desviada para a próxima peneira convencional avariada. A areia escoou em tomo e para dentro da peneira convencional avariada. Uma vez que a tela convencional não estava equipada com qualquer meio secundário ou redundante para controlar a infiltração de areia, a areia continuamente penetrou na peneira erodida e não pôde ser controlada.

O experimento ilustrou as concepções dos sistemas de controle de fluxo durante a parte de adensamento de cascalho das operações de completamento de poço. Se parte do meio de peneira de areia for avariado durante a instalação da peneira ou erodido durante operações de adensamento de cascalho, um sistema de controle de fluxo como descrito aqui é capaz de reter cascalho por meios secundários ou redundantes, para opor-se à infiltração de areia ou outra deterioração de fluxo, para desse modo possibilitar a continuação de operações de adensamento de cascalho normais. Entretanto, uma peneira convencional não poderia controlar a perda de cascalho e potencialmente causaria um incompleto recheio de cascalho. O recheio de cascalho incompleto com uma peneira convencional mais tarde provoca formação de produção de areia durante a produção do poço. Excessiva produção de areia reduz a produtividade do poço, avaria o equipamento de furo abaixo e cria um risco de segurança na superfície.

Este experimento também ilustrou as concepções subjacentes aos sistemas de controle de fluxo da presente invenção durante a produção do poço em conclusão adensada por cascalho ou conclusão independente. Se parte do meio de peneira destinado a evitar infiltração de areia for avariado ou erodido durante a produção do poço, um sistema de controle de fluxo como descrito aqui pode 1) reter cascalho ou areia natural (p.e x., areia de formação) nas câmaras de controle de fluxo dos sistemas de controle de fluxo,

2) manter a integridade do recheio de cascalho anular ou recheio de areia natural, 3) desviar o fluxo para outras peneiras intactas e 4) continuar a produção livre de areia. Ao contrário, uma peneira convencional avariada causará uma perda contínua de areia do recheio de cascalho ou recheio de areia natural, seguido por produção de areia de formação contínua.

Embora as presentes técnicas da invenção possam ser susceptíveis a várias modificações e formas alternativas, as formas de realização exemplares discutidas acima foram mostradas como exemplo. Entretanto, deve novamente ser entendido que a invenção não é destinada a ser limitada às formas de realização particulares descritas aqui. Na realidade, as presentes técnicas da invenção são para cobrir todas modificações, equivalentes e alternativas situando-se dentro do espírito e escopo da invenção, como definidos pelas seguintes reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500), dito sistema caracterizado pelo fato de compreender:

um tubular (248, 510) adaptado para ser disposto em um poço

5 (242) para definir uma coroa circular de poço (282, 304, 508), em que o tubular tem um membro externo (250, 302, 512) definindo um conduto de fluxo interno (252, 308, 514) e em que pelo menos uma parte do membro externo é permeável (254), permitindo comunicação fluida entre a coroa circular de poço e o conduto de fluxo; e

10 um aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520), adaptado para ser disposto dentro do conduto de fluxo do tubular, em que o aparelho de controle de fluxo compreende pelo menos um membro estrutural definindo conduto (268, 312, 522) e pelo menos um membro estrutural definindocâmara (270, 316, 528); em que o pelo menos um membro estrutural

15 definindo conduto é configurado para dividir o conduto de fluxo em pelo menos três condutos de controle de fluxo (272, 314, 526); em que o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara é configurado para dividir pelo menos dois dos pelo menos três condutos de controle de fluxo em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo (262, 318, 536); em que cada uma

20 das pelo menos duas câmaras de controle de fluxo tem pelo menos uma entrada (278, 328, 516) e pelo menos uma saída (280, 320, 534); em que cada uma da pelo menos uma entrada e da pelo menos uma saída é adaptada para permitir que fluidos fluam através delas e para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado; e em que pelo menos uma dos pelo menos três

25 condutos de controle de fluxo fica em comunicação fluida com a coroa circular de poço somente através de uma ou mais das câmaras de controle de fluxo.
2. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de

Petição 870180030971, de 17/04/2018, pág. 6/16 acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as câmaras de controle de fluxo nos condutos de controle de fluxo adjacentes serem deslocadas fluidicamente e em comunicação fluida.
3. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de

5 acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluxo de fluido através de uma saída de uma câmara de controle de fluxo formada em um primeiro conduto de controle de fluxo passar para dentro de um segundo conduto de controle de fluxo.
4. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) acordo

10 com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a retenção de partículas maiores do que um tamanho predeterminado próximo da saída progressivamente aumentar a resistência ao fluxo através da saída da câmara de controle de fluxo, até o fluxo de fluido através da saída ser pelo menos substancialmente bloqueado.

15 5. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de as pelo menos duas câmaras de controle de fluxo serem dispostas dentro do conduto de fluxo do tubular, de modo que o fluxo de fluido entrando através da parte permeável do membro externo passar para dentro de pelo menos uma câmara de controle de

20 fluxo.

6. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de pelo menos uma entrada para a câmara de controle de fluxo ser provida pela parte permeável do membro externo do tubular.

25 7. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de pelo menos uma entrada para a câmara de controle de fluxo ser adaptada para reter partículas de um primeiro tamanho predeterminado, em que pelo menos uma saída da

Petição 870180030971, de 17/04/2018, pág. 7/16 câmara de controle de fluxo ser adaptada para reter partículas de um segundo tamanho predeterminado.

8. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma
5 entrada e a pelo menos uma saída da câmara de controle de fluxo serem adaptadas para reter partículas tendo pelo menos tamanhos predeterminados substancialmente similares; e em que a câmara de controle de fluxo é adaptada para progressivamente reter partículas maiores do que o tamanho predeterminado da pelo menos uma saída, no evento de que a pelo menos uma

10 entrada seja deteriorada.
9. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma entrada e a pelo menos uma saída para pelo menos uma das câmaras de controle de fluxo serem fluidicamente deslocadas e em comunicação fluida.

15 10. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluxo dentro de pelo menos uma das câmaras de controle de fluxo ser pelo menos substancialmente longitudinal; e em que o pelo menos um membro estrutural definindo-câmara ser disposto pelo menos substancialmente transversal à

20 direção longitudinal.

11. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o fluxo dentro de pelo menos uma das câmaras de controle de fluxo ser pelo menos substancialmente circunferencial; e em que o pelo menos um membro

25 estrutural definindo-câmara ser disposto pelo menos substancialmente transversal à direção circunferencial.

12. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de cada uma das pelo

Petição 870180030971, de 17/04/2018, pág. 8/16 menos uma saída ser adaptada para ser seletivamente aberta para controlar o fluxo de fluido através da saída.

13. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma

5 das pelo menos duas câmaras de controle de fluxo incluir duas saídas, em que cada uma das pelo menos duas saídas ser adaptada para reter partículas de diferentes tamanhos predeterminados e em que cada uma das pelo menos duas saídas ser adaptada para ser seletivamente aberta para fluxo de fluido para seletivamente reter partículas de diferentes tamanhos predeterminados,
10 dependendo de que saída está aberta.
14. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a entrada para pelo menos uma câmara de controle de fluxo ser formada no aparelho de controle de fluxo; e em que a saída da pelo menos uma câmara de controle de fluxo é
15 formada pela parte permeável do membro externo.

15. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a parte permeável do membro externo prover uma entrada para pelo menos uma câmara de controle de fluxo; e em que a saída da pelo menos uma câmara de controle de fluxo é

20 formada no aparelho de controle de fluxo.
16. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520) ser adaptado para ser usado em um tubular disposto em um poço.

25
17. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o pelo menos um membro estrutural definindo conduto ser adaptado para prover pelo menos uma superfície de desvio não-permeável, uma ou mais das câmaras de

Petição 870180030971, de 17/04/2018, pág. 9/16 controle de fluxo, em que a superfície de desvio não-permeável é disposta em um trajeto fluídico direto da entrada para a câmara de controle de fluxo, de modo que o fluido entrante é desviado.
18. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de

5 acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de cada câmara de controle de fluxo incluir pelo menos duas saídas, cada uma das quais é fluidicamente deslocada da entrada.
19. Sistema de controle de fluxo de poço (246, 300, 500) de acordo com a reivindicação 18, caracterizado pelo fato de cada uma das pelo

10 menos duas saídas prover comunicação fluida com um diferente conduto de controle de fluxo.
20. Aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520), adaptado para inserção em um conduto de fluxo (252, 308, 514) de um tubular (248, 510) de poço, dito aparelho caracterizado pelo fato de compreender:

15 pelo menos um membro estrutural definindo conduto (268,

312, 5232), adaptado para ser inserido em um conduto de fluxo de um tubular de poço e para dividir o conduto de fluxo em pelo menos três condutos de controle de fluxo (272, 314, 526);

pelo menos dois membros estruturais definindo-câmara (270,

20 316, 524), configurados para dividir pelo menos dois dos pelo menos três condutos de controle de fluxo em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo (262, 318, 536); e pelo menos uma região permeável (254, 330, 530), provida em pelo menos um do membro estrutural definindo conduto e do pelo menos dois

25 membros estruturais definindo-câmara; em que a pelo menos uma região permeável é adaptada para permitir comunicação fluida e para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado; em que os fluidos fluindo através da pelo menos uma região permeável passam de um primeiro conduto

Petição 870180030971, de 17/04/2018, pág. 10/16 de controle de fluxo para um segundo conduto de controle de fluxo dentro do conduto de fluxo; e em que pelo menos um dos pelo menos três condutos de controle de fluxo ser adaptado para ficar em comunicação fluida com uma coroa circular de poço (282, 304, 508) somente através de uma ou mais das

5 câmaras de controle de fluxo.
21. Aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520) de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de o aparelho de controle de fluxo ser adaptado para ser utilizado dentro de um tubular de poço disposto em um poço.

10
22. Aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520) de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de compreender ainda materiais intumescíveis dispostos pelo menos no pelo menos um membro estrutural definindo conduto e adaptados para pelo menos substancialmente selar contra o tubular de poço, para fluidicamente isolar os pelo menos dois

15 condutos de controle de fluxo entre si, de modo que o fluxo entre os condutos de controle de fluxo ocorra pelo menos substancialmente somente através da pelo menos uma região permeável.
23. Aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520) de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de a pelo menos uma região

20 permeável ser adaptada para ser seletivamente aberta para controlar o tamanho de partícula sendo filtrado do fluxo através da região permeável.
24. Aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520) de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de as câmaras de controle de fluxo nos condutos de controle de fluxo adjacentes serem fluidicamente
25 deslocadas e em comunicação fluida.

25. Método para controlar fluxo de particulado (200) em equipamento de poço de hidrocarbonetos usando o aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520) como definido na reivindicação 20, dito método

Petição 870180030971, de 17/04/2018, pág. 11/16 caracterizado pelo fato de compreender:

prover um tubular adaptado para uso em furo abaixo, em que o tubular compreende um membro externo definindo um conduto de fluxo e em que pelo menos uma parte do membro externo é permeável e permite fluxo de

5 fluido através do membro externo;

prover pelo menos um aparelho de controle de fluxo (212) compreendendo: a) pelo menos um membro estrutural definindo conduto, adaptado para ser disposto no conduto de fluxo do tubular e dividir o conduto de fluxo em pelo menos três condutos de controle de fluxo; e b) pelo menos

10 dois membros estruturais definindo-câmara configurados para dividir pelo menos dois dos pelo menos três condutos de controle de fluxo em pelo menos duas câmaras de controle de fluxo;

dispor o tubular em um poço (216, 218);

dispor o pelo menos um aparelho de controle de fluxo no poço;

15 operativamente acoplar o pelo menos um aparelho de controle de fluxo com o tubular (214, 220); em que o tubular operativamente acoplado e pelo menos um aparelho de controle de fluxo compreendem os pelo menos três condutos de controle de fluxo e das câmaras de controle de fluxo; em que cada uma das câmaras de controle de fluxo tem pelo menos uma entrada e

20 pelo menos uma saída; em que cada uma da pelo menos uma entrada e da pelo menos uma saída ser adaptada para permitir que fluidos fluam através delas e para reter partículas maiores do que um tamanho predeterminado; e fluir fluidos (222) através do pelo menos um aparelho de controle de fluxo e do tubular.

25
26. Método (200) de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de a parte permeável do membro externo prover pelo menos uma entrada para pelo menos uma câmara de controle de fluxo; e em que escoando-se fluidos através do pelo menos um aparelho de controle de

Petição 870180030971, de 17/04/2018, pág. 12/16 fluxo (256, 310, 520) e o tubular compreender fluir fluidos de produção através da parte permeável do membro externo e através das saídas das câmaras de controle de fluxo, para produzir hidrocarbonetos do poço.
27. Método (200) de acordo com a reivindicação 25,

5 caracterizado pelo fato de que acopla operativamente o pelo menos um aparelho de controle de fluxo (256, 310, 520) e o tubular antes de dispor dito pelo menos um aparelho de controle de fluxo e o tubular no poço.
28. Método de acordo (200) com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de escoar fluidos através do pelo menos um aparelho

10 de controle de fluxo (256, 310, 520) e do tubular compreender:

escoar fluido para dentro de pelo menos uma câmara de controle de fluxo disposta em um primeiro conduto de controle de fluxo através de pelo menos uma entrada, em que o fluido escoa através da pelo menos uma entrada em uma primeira direção de fluxo;

15 redirecionar o fluido dentro da câmara de controle de fluxo para fluir em uma segunda direção de fluxo; e redirecionar o fluido dentro da câmara de controle de fluxo para escoar em uma terceira direção de fluxo, para passar através da pelo menos uma saída e para dentro de um segundo conduto de controle de fluxo.

20
29. Método (200) de acordo com a reivindicação 28, caracterizado pelo fato de a segunda direção de fluxo ser pelo menos substancialmente longitudinal.
30. Método (200) de acordo com a reivindicação 25, caracterizado pelo fato de fluir fluidos através do pelo menos um aparelho de

25 controle de fluxo (256, 310, 520) e do tubular compreender injetar pelo menos um dos fluidos de estimulação, fluidos produzidos, fluidos de perfuração, fluidos de completamento, fluidos de recheio de cascalho para dentro do poço.

Petição 870180030971, de 17/04/2018, pág. 13/16

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