BR112012003672B1

BR112012003672B1 - Sistema para resistir de forma variavel ao fluxo de uma composição de fluido em um poço subterrâneo

Info

Publication number: BR112012003672B1
Application number: BR112012003672-6A
Authority: BR
Inventors: Jason D. Dykstra; Michael L. Fripp; Syed Hamid
Original assignee: Halliburton Energy Services , Inc
Priority date: 2009-08-18
Filing date: 2010-08-04
Publication date: 2019-05-28
Also published as: US8327885B2; ECSP12011598A; SG178471A1; EP3473800A2; RU2012110214A; EP2467569A4; CA2768208C; CN105134142A; MY155208A; WO2011022210A3; US20130056217A1; US8235128B2; EP2467569B1; AU2010284478B2; CA2768208A1; CN102472093A; US20110214876A1; RU2519240C2; CN105134142B; US20110042091A1

Abstract

sistema para resistir de forma variável ao fluxo de uma composiçao de fluido em um poço subterrâneo um sistema para resistir de forma variável a fluxo de urna composição de fluido pode incluir urna passagem de fluxo e um conjunto de urna ou mais passagens rarnificadas que interceptam a passagem de fluxo, pelo que urna proporção da composição de fluido desviada da passagem para o conjunto de passagens rarnificadas varia com base em pelo menos um dentre: a) viscosidade da composição de fluido e b) velocidade da composição de fluido na passagem de fluxo. outro sistema de resistência ao fluxo variável pode incluir um dispositivo de seleção de caminho de fluxo que seleciona qual dos múltiplos caminhos de fluxo através do qual urna maioria de fluido escoa do dispositivo, com base em urna razão de para fluido indesejado na composição fluido desejado de fluido. no entanto, outro sistema de resistência ao fluxo variável pode incluir urna câmara de escoamento, com urna maioria da composição de fluido entrando na câmara em urna direção que muda com base em urna proporção de fluido deseja do para fluido indesejado na composição de fluido.

Description

1/41

SISTEMA PARA RESISTIR DE FORMA VARIÁVEL AO FLUXO DE UMA COMPOSIÇÃO DE FLUIDO EM UM POÇO SUBTERRÂNEO [0001] Esta divulgação relaciona-se geralmente aos equipamentos utilizados e às operações realizadas em conjunto com um poço subterrâneo e, em um exemplo descrito abaixo, mais particularmente fornece o controle do caminho de fluxo com base em características do fluido para, assim, resistir variavelmente ao fluxo em um poço subterrâneo.

[0002] Em um poço de produção de hidrocarbonetos, muitas vezes é benéfico ter a capacidade de regular o fluxo de fluidos de uma formação de terra em um poço de petróleo. Uma variedade de efeitos pode ser atendida por essa regulação, incluindo a prevenção de cone de água ou gás, minimização da produção de areia, minimização da produção de gás e/ou água, maximização da produção de gás e/ou óleo, equilíbrio entre as zonas de produção, etc.

[0003]

Em um poço de injeção, é normalmente desejável injetar uniformemente água, vapor, gás, etc., em múltiplas zonas, de modo que os hidrocarbonetos sejam deslocados uniformemente através de uma formação de terra, sem o fluido injetado prematuramente romper através de um poço de petróleo de produção. Assim, a capacidade de regular o fluxo de fluidos de um poço de petróleo em uma formação de terra também pode ser benéfica para poços de injeção.

[0004] Portanto, será apreciado que os avanços na arte de restringir o fluxo de fluidos de forma variável em um poço são desejáveis nas circunstâncias acima mencionadas, e esses avanços também seriam benéficos em uma ampla variedade de outras circunstâncias.

Sumário da invenção

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 7/59

2/41 [0005] Na divulgação a seguir, um sistema de resistência ao fluxo variável, que traz melhorias para a arte de regular o fluxo de fluidos em um poço, é fornecido.

Um exemplo descrito abaixo, no qual uma composição do fluido feita escoar ao longo de um caminho de fluxo mais resistente se composição do fluido tiver um nível de limiar (ou mais do que o nível de limiar) de uma característica indesejado. Outro exemplo descrito no qual uma resistência ao fluxo através do sistema aumenta na medida em que a razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição do fluido diminui.

[0006] Em um aspecto, um sistema para resistir de forma variável ao fluxo de uma composição de fluido em um poço subterrâneo é fornecido pela divulgação. O sistema pode incluir uma passagem de fluxo e um conjunto de uma ou mais passagens que interceptam a passagem de fluxo. Desta forma, uma proporção da composição do fluido desviada da passagem de fluxo para o conjunto de passagens ramificadas varia de acordo com pelo menos um fator dentre a) viscosidade da composição do fluido e, b) a velocidade da composição do fluido na passagem de fluxo.

[0007] Em outro aspecto, um sistema para resistir de forma variável ao fluxo de uma composição do fluido em um poço subterrâneo é descrito. O sistema pode incluir um dispositivo de seleção do caminho de fluxo que seleciona em qual dos múltiplos caminhos de fluxo através do qual uma maioria do fluido escoa do dispositivo com base em uma razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição do fluido.

[0008] Em ainda outro aspecto, um sistema para resistir de forma variável ao fluxo de uma composição de fluido pode

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 8/59

3/41 incluir uma câmara de escoamento. A maioria da composição do fluido entra na câmara em uma direção que muda com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição do fluido.

[0009] Ainda em um aspecto adicional, a presente divulgação fornece um sistema para resistir de forma variável ao fluxo de uma composição do fluido em um poço subterrâneo. O sistema pode incluir uma câmara de escoamento, e uma maioria da composição do fluido pode entrar na câmara em uma direção que muda com base em uma velocidade da composição do fluido.

[0010] Em um aspecto ainda adicional, um sistema de resistência ao fluxo variável para uso em um poço subterrâneo pode incluir uma câmara de escoamento tendo uma saída, e pelo menos primeira e segunda entradas. Uma composição de fluido que entra na câmara de escoamento através da segunda entrada pode opor-se ao fluxo da composição do fluido que entra na câmara de escoamento através da primeira entrada, no qual uma resistência ao fluxo da composição do fluido através da câmara de escoamento pode variar de acordo com uma razão de fluxos através das primeira e segunda entradas.

[0011] Estas e outras características, vantagens e benefícios se tornarão aparentes para uma pessoa versada na técnica mediante cuidadosa consideração da descrição detalhada dos exemplos representativos abaixo e dos desenhos que acompanham, em que elementos similares estão indicados nas várias figuras usando os mesmos números de referência. Breve descrição dos desenhos [0012] A figura 1 é uma vista em seção transversal parcial esquemática de um sistema de poço que pode incorporar os

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 9/59

4/41 princípios da presente divulgação;

[0013] A figura 2 é uma vista em seção transversal esquemática em escala ampliada de uma tela de poço e um sistema de resistência ao fluxo variável que pode ser usado no sistema de poço da figura 1;

[0014] A figura 3 é uma vista plana esquemática desenrolada de uma configuração do sistema de resistência ao fluxo variável tomada ao longo da linha 3-3 da figura 2;

[0015] A figura 4 é uma vista plana esquemática de outra configuração do sistema de resistência ao fluxo variável;

[0016] A figura 5 é uma vista plana esquemática em escala ampliada de uma porção do sistema de resistência ao fluxo variável da figura 4;

[0017] A figura 6 é uma vista plana esquemática de outra configuração do sistema de resistência ao fluxo variável;

[0018] As figuras 7A e B são vistas planas esquemáticas de uma configuração adicional do sistema de resistência ao fluxo variável; e [0019] As figuras 8A e B são vistas planas esquemáticas de outra configuração do sistema de resistência ao fluxo variável.

Descrição detalhada da invenção [0020] Representativamente ilustrado na figura 1 é um sistema de poço 10, que pode incorporar os princípios da presente divulgação. Como mostrado na figura 1, um poço de petróleo 12 tem uma seção vertical geralmente não revestida 14 se estendendo para baixo da caixa 16, bem como uma seção horizontal geralmente não revestida 18 se estendendo através de uma formação de terra 20.

[0021] Uma coluna de tubulação 22 (tal como uma coluna de

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 10/59

5/41 tubulação de produção) é instalada no poço de petróleo 12. Interligadas à coluna de tubulação 22 estão múltiplas telas de poço 24, os sistemas de resistência ao fluxo variável 25 e packers 26.

[0022] Os packers 26 vedam um espaço anular 28 formado radialmente entre a coluna de tubulação 22 e a seção do poço de petróleo 18. Desta forma, os fluidos 30 podem ser produzidos a partir de múltiplos intervalos ou zonas de formação através 20 através de porções isoladas do espaço anular 28 entre pares adjacentes dos packers 26.

[0023] Posicionados entre cada par adjacente de packers 26, uma tela de poço 24 e um sistema de resistência ao fluxo variável 25 são interligados na coluna de tubulação 22. A tela de poço 24 filtra os fluidos 30 que fluem na coluna de tubulação 22 do espaço anular 28. O sistema de resistência ao fluxo variável 25 restringe o fluxo de fluidos 30 na coluna de tubulação 22, com base em certas características dos fluidos.

[0024] Neste ponto, convém notar que o sistema de poço 10 é ilustrado nos desenhos e é descrito aqui como um mero exemplo de uma ampla variedade de sistemas de poços em que os princípios da presente divulgação podem ser utilizados. Deve ficar claro que os princípios da presente divulgação não se limitam, de um modo geral, a qualquer um dos detalhes do sistema de poço 10, ou seus componentes, representados nos desenhos ou descritos neste documento.

[0025] Por exemplo, não é necessário em consonância com os princípios desta divulgação que o poço de petróleo 12 inclua uma seção de poço de petróleo geralmente vertical 14 ou uma seção do poço de petróleo geralmente horizontal 18. Não é

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 11/59

6/41 necessário que os fluidos 30 sejam produzidos apenas a partir da formação 20, uma vez que, em outros exemplos, os fluidos podem ser injetados em uma formação, os fluidos podem ser injetados em ambas e produzidos a partir de uma formação, etc..

[0026] Não é necessário que cada uma das telas de poço 24 e o sistema de resistência de fluxo variável 25 sejam posicionados entre cada par adjacente dos packers 26. Não é necessário que um único sistema de resistência ao fluxo variável 25 seja usado em conjunto com uma única tela de poço 24. Qualquer número, arranjo e/ou combinação destes componentes podem ser utilizadas.

[0027] Não é necessário que qualquer sistema de resistência ao fluxo variável 25 seja usado com uma tela de poço 24. Por exemplo, em operações de injeção, o fluido injetado pode ser fluido através de um sistema de resistência ao fluxo variável 25, sem também escoar através de uma tela de poço 24.

[0028] Não é necessário que a tela de poço 24, o sistema de resistência ao fluxo variável 25, packers 26 ou qualquer outro componente da coluna de tubulação 22 seja posicionado nas seções não revestidas 14, 18 do poço de petróleo 12. Qualquer seção do poço de petróleo 12 pode ser revestida ou não revestida, e qualquer porção da coluna de tubulação 22 pode ser posicionada em uma seção não revestida ou revestida do poço, em consonância com os princípios desta divulgação.

[0029] Deve ser claramente entendido, portanto, que esta divulgação descreve como fazer e usar alguns exemplos, mas os princípios da divulgação não se limitam a quaisquer detalhes desses exemplos. Em vez disso, os princípios da presente

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 12/59

7/41 divulgação podem ser aplicados a uma variedade de outros exemplos, utilizando os conhecimentos obtidos a partir desta divulgação.

[0030] Será apreciado por aqueles versados na técnica que seria benéfico ter-se a capacidade de regular o fluxo dos fluidos 30 na coluna de tubulação 22 de cada zona da formação 20, por exemplo, para evitar cone e água 32 ou cone de gás 34 na formação. Outros usos para a regulação do fluxo em um poço incluem, mas não estão limitados a, equilibrar a produção (ou injeção) de múltiplas zonas, minimizando a produção ou injeção de fluidos indesejados, maximizando a produção ou injeção de fluidos desejados, etc.

[0031] Exemplos de sistemas de resistência ao fluxo variável 25 descritos mais detalhadamente a seguir podem fornecer estes benefícios pelo aumento da resistência ao fluxo se uma velocidade de fluidos aumenta além de um nível selecionado (por exemplo, para assim equilibrar o fluxo entre as zonas, evitar cone de água ou gás, etc.), aumento da resistência ao fluxo se uma viscosidade do fluido diminui abaixo de um nível selecionado ou se aumentar a densidade de fluido acima de um nível selecionado (por exemplo, para, assim, restringir o fluxo de um fluido indesejado, como a água ou gás, em um poço produtor de petróleo), e/ou aumentar a resistência ao fluxo se uma viscosidade ou densidade do fluido aumenta acima de um nível selecionado (por exemplo, para assim minimizar a injeção de água em um poço de injeção de vapor).

[0032] Se um fluido é um fluido desejado ou indesejado vai depender da finalidade da produção ou da operação de injeção a ser realizada. Por exemplo, se se deseja produzir petróleo

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 13/59

8/41 de um poço, mas não produzir água ou gás, então o petróleo é um fluido desejado e água e gás são fluidos indesejados. Se for desejado produzir gás a partir de um poço, mas não produzir água ou petróleo, o gás é um fluido desejado, água e óleo são fluidos indesejados. Se for desejado injetar vapor em uma formação, mas não injetar água, então o vapor é um fluido desejado e água é um fluido indesejado em uma composição de fluido.

[0033]

Note-se que, em temperaturas e pressões dentro do poço, o gás de hidrocarboneto pode realmente estar completamente ou parcialmente na fase líquida. Assim, deve-se entender que, quando o termo “gás é usado aqui, as fases supercrítica, líquida e/ou gasosa estão incluídas no escopo desse termo.

[0034] Com referência adicionalmente agora à figura 2, uma vista em seção transversal em escala ampliada de um dos sistemas de resistência ao fluxo variável 25 e uma porção de uma das telas de poço 24 é representativamente ilustrada. Neste exemplo, uma composição de fluido 36 (que pode incluir um ou mais fluidos, tais como água e petróleo, água líquida e vapor, petróleo e gás, gás e água, petróleo, água e gás, etc.) escoa para a tela de poço 24, é, assim, filtrada, e então escoa para uma entrada 38 do sistema de resistência ao fluxo variável 25.

[0035] Uma composição de fluido pode incluir um ou mais fluidos indesejados ou desejados. O vapor e água podem ser combinados em uma composição de fluido. Como outro exemplo, petróleo, água, e/ou gás podem ser combinados em uma composição de fluido.

[0036] O fluxo da composição de fluido 36 através do

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 14/59

9/41 sistema de resistência ao fluxo variável 25 é resistido com base em uma ou mais características (tais como densidade, viscosidade, velocidade, etc.), da composição de fluido. A composição de fluido 36 é, então, descarregada do sistema de resistência ao fluxo variável 25 para um interior da coluna de tubulação 22 através de uma saída 40.

[0037] Em outros exemplos, a tela de poço 24 não pode ser usada em conjunto com o sistema de resistência ao fluxo variável 25 (por exemplo, em operações de injeção), a composição de fluido 36 poderia escoar em uma direção oposta através dos vários elementos do sistema de poço 10 (por exemplo, nas operações de injeção), um único sistema de resistência ao fluxo variável poderia ser usado em conjunto com as múltipla telas de poço, múltiplos sistemas de resistência ao fluxo variável poderiam ser usados com uma ou mais telas de poço, a composição do fluido poderia ser recebida ou descarregada em regiões de um poço diferentes de um espaço anular ou uma coluna de tubulação, a composição de fluido poderia escoar através do sistema de resistência ao fluxo variável antes de escoar através da tela de poço, outros componentes poderiam ser interligados a montante ou a jusante da tela de poço e/ou sistema de resistência ao fluxo variável, etc.. Assim, deve ser apreciado que os princípios da divulgação não se limitam , em geral, a todos os detalhes do exemplo apresentado na figura 2 e aqui descrito.

Apesar de a tela de poço apresentada na figura 2 ser do tipo conhecido por aqueles versados na técnica como uma tela de poço de arame enrolado, quaisquer outros tipos ou combinações de telas de poço (tal como sinterizadas, expandidas, preempacotadas, malha de arame, etc.) podem ser

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 15/59

10/41 usadas em outros exemplos. Os componentes adicionais (tais como, aros de reforço, tubos de derivação, linhas, instrumentação, sensores, dispositivos de controle de fluxo, etc.) também podem ser usados, se desejado.

[0039] O sistema de resistência ao fluxo variável 25 é representado de forma simplificada na figura 2, mas em um exemplo preferido, o sistema pode incluir várias passagens e dispositivos para executar várias funções, como descrito mais completamente abaixo. Além disso, o sistema 25, preferencialmente, se estende pelo menos parcialmente circunferencialmente em torno da coluna de tubulação 22, ou o sistema pode ser formado em uma parede de uma estrutura tubular interligada como parte da coluna de tubulação.

[0040] Em outros exemplos, o sistema 25 não pode se estender circunferencialmente em torno de uma coluna de tubulação ou ser formado em uma parede de uma estrutura tubular. Por exemplo, o sistema 25 pode ser formado em uma estrutura plana, etc.. O sistema 25 poderia estar em um alojamento separado que é fixo à coluna de tubulação 22, ou poderia ser orientado de modo que o eixo da saída 40 seja paralelo ao eixo da coluna de tubulação. O sistema 25 poderia estar em uma coluna de registro ou fixo a um dispositivo que não é de forma tubular. Qualquer orientação ou configuração do sistema 25 pode ser utilizada em consonância com os princípios desta divulgação.

[0041] Com referência adicionalmente agora a figura 3, uma vista em seção transversal mais detalhada de um exemplo do sistema 25 é representativamente ilustrada. O sistema 25 está representado na figura 3, se o mesmo estivesse “desenrolado a partir de sua configuração que se estende

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 16/59

11/41 circunferencialmente para uma configuração geralmente planar. [0042] Como descrito acima, a composição de fluido 36 entra no sistema 25 através da entrada 38, e sai do sistema através da saída 40. A resistência ao fluxo composição de fluido 36 através do sistema 25varia com base em uma ou mais características da composição de fluido. O sistema 25 representado na figura 3 é similar em muitos aspectos ao ilustrado na figura 23 do pedido anterior no. de série 12/700.685 aqui incorporado pela referência acima.

[0043] No exemplo da figura 3, a composição de fluido 36 inicialmente escoa em múltiplas passagens de escoamento 42, 44, 46, 48. As passagens de escoamento 42, 44, 46, 48 direcionam a composição de fluido 36 para dois dispositivos de seleção de caminho de fluxo 50, 52. O dispositivo 50 seleciona em qual dos dois caminhos de fluxo 54, 56 a maioria do fluxo das passagens 44, 46, 48 vai entrar, e o outro dispositivo 52 seleciona em qual dos dois caminhos de fluxo 58, 60 a maioria do fluxo das passagens 42, 44, 46, 48 vai entrar.

[0044] A passagem de fluxo 44 é configurada para será mais restritiva ao fluxo de fluidos tendo maior viscosidade. O fluxo de fluidos de viscosidade aumentada será cada vez mais restrito através da passagem de fluxo 44.

[0045] Como usado aqui, o termo “viscosidade é usado para englobar tanto os comportamentos reológicos newtonianos e não newtonianos. As propriedades reológicas relacionadas incluem a viscosidade cinemática, resistência ao escoamento, viscoplasticidade, tensão superficial, capacidade de umectação, etc. Por exemplo, um fluido desejado pode ter uma faixa desejada de viscosidade cinemática, resistência ao

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 17/59

12/41 escoamento, viscoplasticidade, tensão superficial, capacidade de umectação, etc.

[0046] A passagem de fluxo 44 pode ter uma área de fluxo relativamente pequena, a passagem de fluxo pode exigir que o fluido que escoa através da mesma siga um caminho tortuoso, superfície com rugosidade ou flua impedindo que estruturas possam ser usadas para fornecer uma resistência aumentada ao fluxo de fluido de alta viscosidade, etc. O fluido de viscosidade relativamente baixa, no entanto, pode escoar através da passagem de fluxo 44 com resistência relativamente baixa a este fluxo.

[0047] Uma passagem de controle 64 do dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 recebe o fluido que escoa através da passagem de fluxo 44. Uma porta de controle 66 na extremidade da passagem de controle 64 tem uma área de fluxo reduzida para, desse modo, aumentar a velocidade do fluido que saí da passagem de controle.

[0048] A passagem de fluxo 48 é configurada para ter uma resistência ao fluxo que é relativamente insensível a viscosidade dos fluidos que fluem através da mesma, mas que podem ser cada vez mais resistentes ao fluxo dos fluidos de maior densidade maior ou maior velocidade. O fluxo de fluidos de viscosidade aumentada pode ser cada vez mais resistido através da passagem de fluxo 48, mas não em grande extensão como o fluxo de tais fluidos seria resistido através da passagem de fluxo 44.

[0049] No exemplo mostrado na figura 3, o fluido que escoa através da passagem de fluxo 48 deve escoar através de uma câmara de vórtice 62, antes de serem descarregados para uma passagem de controle 68 do dispositivo de seleção do caminho

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 18/59

13/41 de fluxo 50. Uma vez que a câmara 62 neste exemplo tem uma forma cilíndrica com uma saída central, e a composição de fluido 36 move-se em espiral em torno da câmara, aumentando a velocidade na medida em que se aproxima da saída, conduzida por uma diferença de pressão da entrada até a saída, a câmara é referida como uma câmara de vórtice. Em outros exemplos, um ou mais orifícios, injetores, bocais, etc., podem ser usados. [0050] A passagem de controle 68 termina em uma porta de controle 70. A porta de controle 70 tem uma área de fluxo reduzido, a fim de aumentar a velocidade do fluido que sai da passagem de controle 68.

[0051] Será apreciado que, na medida em que a viscosidade da composição de fluido 36 aumenta, uma maior proporção da composição de fluido escoará através da passagem de fluxo 48, passagem controle 68 e porta de controle 70 (devido à passagem de fluxo 44 resistir ao fluxo de fluidos com alta viscosidade mais do que a passagem de fluxo 48 e câmara de vórtice 62). Por outro lado, na medida em que a viscosidade da composição de fluido 36 diminui, uma maior proporção da composição de fluido escoará através da passagem de fluxo 44, passagem de controle 64 e porta de controle 66.

[0052] Fluido que escoa através da passagem de fluxo 46 também escoa através de uma câmara de vórtice 72, que pode ser semelhante à câmara de vórtice 62 (embora a câmara de vórtice 72 em um exemplo preferido ofereça menor resistência ao fluxo através da mesma do que a câmara de vórtice 62), e é descarregada em uma passagem central 74. A câmara de vórtice 72 é usada para “combinar resistência para alcançar um equilíbrio desejado de escoamentos através das passagens de escoamento 44, 46, 48.

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 19/59

14/41 [0053] Note que as dimensões e outras características dos vários componentes do sistema 25 deverão ser adequadamente selecionadas, de modo que os resultados desejados sejam alcançados. No exemplo da figura 3, um resultado desejado do dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 é que o fluxo da maioria da composição de fluido 36 que escoa através das passagens de escoamento 44, 46, 48 é dirigido no caminho de fluxo 54, quando a composição de fluido tem uma razão suficientemente elevada de fluido desejado para fluido indesejado na mesma.

[0054] Neste exemplo, o fluido desejado é o petróleo, que tem uma viscosidade mais elevada do que a água ou gás, e assim, quando uma proporção suficientemente elevada da composição de fluido 36 é o petróleo, a maioria (ou pelo menos uma maior parte) da composição de fluido 36 que entra no dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 será dirigida para escoar para o caminho de fluxo 54, em vez de para o caminho de fluxo 56. Este resultado é alcançado devido ao fluido sair da porta de controle 70 em uma taxa maior, maior velocidade e/ou um momento maior do que o fluido que sai da porta de controle 66, influenciando assim o fluido que escoa a partir das passagens 64, 68, 74 a escoar em direção ao caminho de fluxo 54.

[0055] Se a viscosidade da composição de fluido 36 não é suficientemente alta (e, portanto, uma razão de fluido desejado para fluido indesejado é inferior a um nível selecionado), a maioria (ou pelo menos uma maior parte) da composição do fluido que entra no dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 será direcionada para escoar para o caminho de fluxo 56, em vez de para o caminho de fluxo 54.

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 20/59

15/41

Isso será devido ao fluido que sai da porta de controle 66 em uma taxa maior, maior velocidade e/ou cinética maior do que sair o fluido que sai da outra porta de controle 70, influenciando assim o fluido a escoas das passagens 64, 68, 74 para escoar mais em direção ao caminho de fluxo 56.

[0056] Será apreciado que, pela configuração apropriada das passagens de escoamento 44, 46, 48, passagens de controle 64, 68, portas de controle 66, 70, câmaras de vórtice 62, 72, etc., a razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36 na qual o dispositivo 50, seleciona a passagem de fluxo 54 ou 56 para escoar de uma maioria de fluido a partir do dispositivo pode ser ajustado para vários níveis diferentes.

[0057] Os caminhos de fluxo 54, 56 direcionam o fluido para as respectivas passagens de controle 76, 78 do outro dispositivo de seleção do caminho de fluxo 52. As passagens de controle 76, 78 terminam nas respectivas portas de controle 80, 82. Uma passagem central 75 recebe o fluido da passagem de fluxo 42.

[0058] O dispositivo de seleção do caminho de fluxo 52 opera semelhante ao dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50, pelo fato de que a maioria do fluido que escoa para

o dispositivo 52	através das	passagens	75,	76,	78 é
direcionada para um	dos caminhos	de fluxo 58	, 60,	e a	seleção
dos caminhos de	fluxo depende	de uma	razão	de	fluido

descarregado a partir das portas de controle 80, 82. Se o fluido escoa através da porta de controle 80 em uma taxa, velocidade e/ou cinética maior em comparação ao fluido que escoa através da porta de controle 82, então a maioria (ou pelo menos uma maior parte) da composição de fluido 36 será

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 21/59

16/41 direcionada para o fluxo através do caminho de fluxo 60. Se fluido escoa através da porta de controle 82 em uma taxa, velocidade e/ou cinética maior em comparação ao fluido que escoa através da porta de controle 80, então a maioria (ou pelo menos uma maior parte) da composição de fluido 36 será direcionada para o fluxo através do caminho de fluxo 58.

[0059] Embora dois dos dispositivos de seleção de caminho de fluxo 50, 52 estejam representados no exemplo do sistema 25 na figura 3, deve ser apreciado que qualquer número (incluindo um) dos dispositivos de seleção de caminho de fluxo pode ser usado em consonância com os princípios desta divulgação. Os dispositivos 50, 52 ilustrados na figura 3 são do tipo conhecido por aqueles versados na técnica como os amplificadores de razão fluida tipo jato, mas outros tipos de dispositivos de seleção de caminho de fluxo (por exemplo, amplificadores de razão fluida tipo pressão, comutadores de fluidos biestáveis, amplificadores de razão fluida proporcional, etc.) poderão ser usados em consonância com os princípios desta divulgação.

[0060] O fluido que escoa através do caminho de fluxo 58 entra em uma câmara de escoamento 84 através de uma entrada 86, que direciona o fluido para entrar na câmara, geralmente tangencialmente (por exemplo, a câmara de 84 tem forma semelhante a um cilindro, e a entrada 86 está alinhada com uma tangente à circunferência do cilindro). Como resultado, o fluido irá se more em espiral em torno da câmara 84, até que finalmente sai através da saída 40, como indicado esquematicamente pela seta 90 na figura 3.

[0061] O fluido que escoa através do caminho de fluxo 60 entra na câmara de escoamento 84 através de uma entrada 88,

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 22/59

17/41 que direciona o fluido para escoar mais diretamente em direção à saída 40 (por exemplo, em uma direção radial, como indicado esquematicamente pela seta 92 na figura 3) . Como será prontamente apreciado, muito menos energia é consumida na mesma taxa de escoamento quando o fluido escoa mais diretamente em direção à saída 40 em comparação a quando o fluido escoa menos diretamente em direção à saída.

[0062] Assim, menor resistência ao fluxo é experimentada quando o fluido de composição 36 escoa mais diretamente em direção à saída 40 e, inversamente, maior resistência ao fluxo é experimentada quando a composição de fluido escoa menos diretamente em direção à saída. Assim, ao trabalhar a montante da saída experimentada quando a maioria da composição escoa para a câmara desde a entrada 88, caminho de fluxo 60.

[0063]

Uma maioria do caminho de fluxo 60 anos quando o da composição de flu

40, menor resistência

ao	fluxo	é
de	fluido	36
e	através	do
ido	36 escoa
fluido sai	da

porta de controle 80 em uma taxa, velocidade e/ou cinética maior em comparação ao fluido que saí da porta de controle 82. Mais fluido sai da porta de controle 80, quando a maioria do fluido que escoa a partir das passagens 64, 68, 74 escoa através do caminho de fluxo 54.

[0064] Uma maioria do fluido que escoa a partir das passagens 64, 68, 74 escoa através do caminho de fluxo 54, quando fluido sai da porta de controle 70 em uma taxa, velocidade e/ou cinética maior em comparação ao fluido que sai da porta de controle 66. Mais fluido sai da porta de controle 70, quando a viscosidade da composição de fluido 36 está acima de um nível selecionado.

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 23/59

18/41

[0065]	Assim,	o	fluxo através	do	sistema	25 é n	enos
resist	ido quando	a	composição	de flui	do 36	apresenta	uma
maior	viscosidade	(e	uma maior	razão	de	fluido	desejado	para
fluido	indesejado	na	mesma). O	fluxo	através do	sistema	25 é

mais resistido quando a composição de fluido 36 apresenta uma viscosidade diminuída.

[0066] Mais resistência ao fluxo é experimentada quando a composição de fluido 36 escoa menos diretamente em direção à saída 40 (por exemplo, como indicado pela seta 90) . Assim, mais resistência ao fluxo é experimentada quando a maioria da composição de fluido 36 escoa para a câmara 84 desde a entrada 86, e através do caminho de fluxo 58.

[0067] Uma maioria da composição de fluido 36 escoa através do caminho de fluxo 58 quando o fluido sai da porta de controle 82 em uma taxa, velocidade e/ou cinética maior em comparação a do fluido que saí da porta de controle 80. Mais

fluido	sai	da porta	de controle 82, quando	a	maioria do
fluido	que	escoa a partir	das	passagens 64,	68	, 74 escoa
através	do	caminho de	fluxo	56,	em vez de através	do caminho

de fluxo 54.

[0068] Uma maioria do fluido que escoa a partir das passagens 64, 68, 74 escoa através do caminho de fluxo 56, quando fluido sai da porta de controle 66 em uma taxa, velocidade e/ou cinética maior em comparação a do fluido que sai da porta de controle 70. Mais fluido sai da porta de controle 66, quando uma viscosidade da composição de fluido 36 está abaixo de um nível selecionado.

[0069] Como descrito acima, o sistema 25 é configurado para oferecer menor resistência ao fluxo quando a composição de fluido 36 apresenta uma viscosidade aumentada, e maior

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 24/59

19/41 resistência ao fluxo quando a composição do fluido tem uma viscosidade diminuída. Isso é benéfico quando se deseja escoar mais de um fluido de alta viscosidade, e menos de um fluido de baixa viscosidade (por exemplo, a fim de produzir mais petróleo e menos água ou gás).

[0070] Se for desejado escoar mais de um fluido de mais baixa viscosidade, e menos de um fluido de mais alta viscosidade (por exemplo, para produzir mais gás e menos água, ou para injetar mais vapor e menos água), então o sistema 25 pode ser facilmente reconfigurado para esta finalidade. Por exemplo, as entradas 86, 88 poderiam convenientemente ser invertidas, de modo que o fluido que escoa através do caminho de fluxo 58 fosse direcionado para a entrada 88, e o fluido que escoa através do caminho de fluxo 60 fosse direcionado para a entrada 86.

[0071] Com referência adicionalmente agora a figura 4, outra configuração do sistema de resistência ao fluxo variável 25 é representativamente ilustrada. A configuração da figura 4 é semelhante em alguns aspectos à configuração da figura 3, mas difere um pouco, pelo fato de que as câmaras de vórtice 62, 72 não são usadas para as passagens de escoamento 46, 48, e a passagem de fluxo separada 42 que interliga a entrada 38 para o dispositivo de seleção do caminho de fluxo 52 não é usada na configuração da FIG . 4. Em vez disso, a passagem de fluxo 48 interliga a entrada 38 à passagem central 75 do dispositivo 52.

[0072] Uma série de passagens ramificadas espaçadas entre si 94a-c intercepta a passagem de fluxo 48 e proporcionar uma comunicação fluida entre a passagem de fluxo e a passagem de controle 68. As câmaras 96a-c são fornecidas nas respectivas

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 25/59

20/41 intersecções entre as passagens ramificadas 94a-c e a passagem de fluxo 48.

[0073] Uma proporção maior da composição de fluido 36 que escoa através da passagem de fluxo 48 será desviada nas passagens ramificadas 94a-c na medida em que a viscosidade da composição de fluido aumenta, ou na medida em que a velocidade da composição de fluido diminui. Portanto, o fluido escoa a uma taxa, velocidade e/ou cinética maior através da porta de controle 70 do dispositivo 50 (em comparação com a taxa, velocidade e/ou cinética do fluxo de fluido através da porta de controle 66) na medida em que a viscosidade da composição de fluido aumenta, ou na medida em que a velocidade da composição do fluido na passagem de fluxo 48 diminui.

[0074] Preferencialmente, o sistema 25 da figura 4 está devidamente configurado para que a razão dos escoamentos através das portas de controle 66, 70 tenha uma relação linear ou monótona a uma proporção de um fluido desejado na composição de fluido 36. Por exemplo, se o fluido desejado é o petróleo, então a razão do fluxo através da porta 70 para escoar através da porta de controle 66 pode variar de acordo com o percentual de petróleo na composição de fluido 36.

[0075] As câmaras 96a-c não são estritamente necessárias, mas são fornecidas para melhorar o efeito da viscosidade sobre o desvio de fluido nas passagens ramificadas 94a-c. As câmaras 96a-c podem ser consideradas, câmaras de “turbulência, uma vez que proporcionam um volume no qual a composição de fluido 36 pode agir sobre si mesma, aumentando assim o desvio do fluido à medida que aumenta a viscosidade. Várias diferentes formas, volumes, tratamentos de superfície,

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 26/59

21/41 topografias de superfície, etc. podem ser usados para as câmaras 96a-c para melhorar o efeito da viscosidade sobre o desvio de fluido nas passagens ramificadas 94a-c.

[0076] Embora três das passagens ramificadas 94a-c estejam representadas na figura 4, qualquer número (incluindo uma) de passagens ramificadas pode ser usado em consonância com os princípios desta divulgação. As passagens ramificadas 94a-c são linearmente espaçadas em um lado da passagem de fluxo 48, conforme ilustrado na figura 4, mas em outros exemplos poderiam ser espaçadas radialmente, helicoidalmente ou espaçadas à parte, e elas poderiam estar em qualquer lado(s) da passagem de fluxo 48, em consonância com os princípios desta divulgação.

[0077] Como é mais claramente visto na figura 5, a passagem de fluxo 48, de preferência, aumenta em largura (e, portanto, na área do fluxo) em cada uma das interseções entre as passagens ramificadas 94a-c e a passagem de fluxo. Assim, uma largura w2 da passagem de fluxo 48 é maior que a largura w1 da passagem de fluxo, a largura w3 é maior que a largura w2 e a largura w4 é maior que a largura w3. Cada aumento de largura é, de preferência, no lado da passagem de fluxo 48 interceptada pelas respectivas passagens ramificadas 94a-c.

[0078] A largura da passagem de fluxo 48 aumenta em cada interseção com as passagens ramificadas 94a-c, a fim de compensar a propagação do fluxo da composição do fluido através da passagem de fluxo 36. De preferência, um escoamento tipo jato da composição de fluido 36 é mantido à medida que atravessa cada uma das interseções. Dessa forma, a maior velocidade e menor viscosidade dos fluidos são menos influenciadas a serem desviadas para as passagens ramificadas

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 27/59

22/41

94a-c.

[0079] As interseções das passagens ramificadas 94a-c com a passagem de fluxo 48 podem ser uniformemente espaçadas (como representado nas figuras 4 e 5) ou desigualmente espaçadas. O espaçamento das passagens ramificadas 94a-c é preferencialmente escolhido para manter o fluxo tipo jato da composição do fluido 36 através da passagem de fluxo 48, na medida em que a mesma percorre cada interseção, como mencionado acima.

[0080] Na configuração das figuras 4 e 5, o fluido desejado tem uma viscosidade mais elevada em comparação com o fluido indesejado, e assim os vários elementos do sistema 25 (por exemplo, passagens de escoamento 44, 48, passagens de controle 64, 68, portas de controle 66, 70, passagens ramificadas 94a-c, câmaras 96a-c, etc.) são devidamente configurados para que o dispositivo 50 direcione a maioria (ou pelo menos uma maior parte) do fluido que escoa através das passagens 44, 46, 48 no caminho de fluxo de 54, quando a composição de fluido 36 apresenta uma viscosidade suficientemente elevada. Se a viscosidade da composição de fluido 36 não é suficientemente elevada, então o dispositivo 50 direciona a maioria (ou pelo menos uma maior parte) do fluido para o caminho de fluxo 56.

[0081] Se a maioria do fluido foi direcionada para o caminho de fluxo 54 (ou seja, se a composição de fluido 36 apresenta uma viscosidade suficientemente elevada), o dispositivo 52 vai direcionar a maioria da composição do fluido a escoar para o caminho de fluxo 60. Assim, uma maioria substancial da composição de fluido 36 escoará para a câmara 84 através da entrada 88, e seguirá um percurso

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 28/59

23/41 relativamente direto, menos resistentes à salda 40.

[0082]

Se uma maioria do fluido foi direcionada pelo dispositivo 50 para o caminho de fluxo 56 (ou seja, se a composição de fluido apresenta uma viscosidade

relativamente baixa),	o	dispositivo 52	vai	direcionar	a
maioria da composição	do	fluido a escoar	para	o caminho	de
fluxo 58. Assim, uma	maioria substancial	da	composição	de

fluido 36 escoará para a câmara 84 através da entrada 86, e

seguirá um percurso relativamente tortuoso, mais resistente para a salda 40.

[0083]

Será, portanto, apreciado que o sistema 25 das figuras 4 e 5 aumenta a resistência ao fluxo das composições de fluido com viscosidade relativamente baixa e diminui a resistência ao fluxo das composições de fluido com viscosidade relativamente alta. O nlvel de viscosidade em que a resistência ao fluxo através do sistema 25 aumenta ou diminui acima ou abaixo de certos nlveis pode ser determinado pela configuração adequadamente dos vários elementos do sistema.

[0084] Da mesma forma, se o fluido que escoa através da passagem de fluxo 48 tem uma velocidade relativamente baixa, proporcionalmente mais do fluido será desviado para a passagem de fluxo e nas passagens ramificadas 94a-c, resultando em uma maior razão de fluido que escoa através da porta de controle 70 para o fluido que escoa através da porta de controle 66. Como resultado, a maioria (ou pelo menos uma maior parte) da composição de fluido escoará através da entrada 88 para a câmara 84, e a composição de fluido seguirá um percurso relativamente direto, menos resistente para a salda 40.

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 29/59

24/41 [0085] Por outro lado, se o fluido que escoa através da passagem de fluxo 48 tem uma velocidade relativamente alta, proporcionalmente menos do fluido será desviado da passagem de fluxo e nas passagens ramificadas 94a-c, resultando em uma razão diminuída do fluido que escoa através da porta de controle 70 para o fluido que escoa através da porta de controle 66.

Como resultado, maioria (ou pelo menos uma maior parte) da composição de fluido 36 escoará através da entrada 86 para a câmara 84 a composição do fluido seguirá um percurso relativamente tortuoso, mais resistente para a saída 40.

[0086] Será, portanto, apreciado que o sistema 25 das figuras 4 e 5 aumenta a resistência ao fluxo de composições de fluido com velocidade relativamente alta, e diminui a resistência ao fluxo de composições de fluido com velocidade relativamente baixa. O nível de velocidade na qual a resistência ao fluxo através do sistema 25 aumenta ou diminui acima ou abaixo de certo nível pode ser determinado pela configuração adequadamente dos vários elementos do sistema. [0087] Em um exemplo preferido do sistema 25, o fluxo de um fluido de viscosidade relativamente baixa (como a composição de fluido 36 tendo uma elevada proporção de gás na mesma) é resistido pelo sistema, não importando a sua velocidade (acima de um limite mínimo de velocidade). No entanto, o fluxo de um fluido de viscosidade relativamente alta (como a composição de fluido 36 com uma alta proporção de petróleo na mesma) é resistido pelo sistema somente quando a velocidade estiver acima de um nível selecionado. Novamente, essas características do sistema 25 podem ser determinadas pela configuração adequadamente dos vários

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 30/59

25/41 elementos do sistema.

Com referência adicionalmente agora a figura 6, outra configuração do sistema 25 é representativamente ilustrada. A configuração da figura 6 similar, em muitos aspectos, a configuração das figuras e 5, mas difere um pouco, pelo fato de que o fluido de ambas as passagens de escoamento

44, é comunicada à passagem central 75 do dispositivo

52, e uma série à parte de passagens ramificadas espaçada 98a-c intercepta a passagem de fluxo 44, com as câmaras 100 a-c nas interseções. Qualquer número (incluindo um), espaçamento, tamanho, configuração, etc., das passagens ramificadas 98 a-c e câmaras 100 a-c pode ser usado de acordo com os princípios desta divulgação.

Semelhante às passagens ramificadas 94 a-c e a câmaras 96 a-c acima descritas, as passagens ramificadas 98ac e câmaras 100 a-c funcionam para desviar proporcionalmente mais fluido da passagem de fluxo 44 (e para a passagem central 75 do dispositivo 52) na medida em que a viscosidade da composição velocidade da de fluido 36 aumenta, ou na medida em que a composição de fluido diminui na passagem de fluxo. Portanto, proporcionalmente menos fluido é liberado à porta de controle 66, na medida em que a viscosidade da composição de fluido 36 aumenta, ou na medida em que a velocidade da composição do fluido diminui na passagem de fluxo 44.

[0090] Uma vez que mais fluido é liberado para a porta de controle 70, na medida em que a viscosidade da composição de fluido 36 aumenta, ou na medida em que a velocidade da composição de fluido diminui na passagem de fluxo 48 (conforme descrito acima em relação à configuração das

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 31/59

26/41 figuras 4 e 5) , a razão de escoamento de fluido através da porta de controle 70 para o fluxo de fluido através da porta de controle 66 aumenta substancialmente mais quando a viscosidade da composição de fluido 36 aumenta, ou quando a velocidade da composição do fluido diminui na configuração da figura 6, em comparação com a configuração das figuras 4 e 5. [0091] Por outro lado, a razão de escoamento de fluido através da porta de controle 70 para escoamento de fluido através da porta de controle 66 diminui substancialmente mais quando a viscosidade da composição do fluido 36 diminui, ou quando a velocidade da composição do fluido aumenta na configuração da figura 6, em comparação com a configuração das figuras 4 e 5. Assim, o sistema 25 da figura 6 é mais responsivo as alterações na viscosidade ou a velocidade da composição de fluido 36, em comparação com o sistema das figuras 4 e 5.

[0092] Outra diferença na configuração da figura 6 é que as câmaras 96 a-c e as câmaras 100 a-c diminuem em volume gradualmente direção à jusante ao longo das passagens de escoamento respectivas 48, 44. Assim, a câmara 96b tem um volume menor do que o da câmara 96a, e a câmara 96c tem um volume menor do que o da câmara 96b. Do mesmo modo, a câmara 100b tem um volume menor do que o da câmara 100 a, e a câmara 100c tem um volume menor do que o da câmara 100b.

[0093] As alterações no volume das câmaras 96a-c e 100a-c pode ajudar a compensar as alterações na taxa de escoamento, velocidade, etc. da composição de fluido 36 através das respectivas passagens 48, 44. Por exemplo, em cada interseção sucessiva entre as passagens ramificadas 94a-c e a passagem de fluxo 48, a velocidade do fluido através da passagem de

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 32/59

27/41 fluxo 48 irá diminuir, e o volume da respectiva uma das câmaras 96a-c diminui de acordo. Da mesma forma, em cada interseção sucessiva entre as passagens ramificadas 98a-c e a passagem de fluxo 44, a velocidade do fluido através da passagem de fluxo 44 irá diminuir, e o volume da respectiva uma das câmaras 100 a-c diminui de acordo.

[0094] Uma vantagem das configurações das figuras 4-6 em torno da configuração da figura 3 é que todas as passagens de

escoamento, caminhos	de	fluxo, passagens de	controle,
passagens	ramificadas,	etc	. nas configurações de	figuras	4-6
são, de	preferência,	em	um único plano (como	visto	nos

desenhos). Claro que, quando o sistema 25 se estende circunferencialmente sobre, ou em, uma estrutura tubular, as passagens, os caminhos de fluxo, etc. deveriam estar preferencialmente em uma mesma distância radial, ou em torno da estrutura tubular. Isso torna o sistema 25 menos difícil e caro para construir.

[0095] Com referência adicionalmente agora as figuras 7A & B, outra configuração do sistema de resistência ao fluxo variável 25 é representativamente ilustrada. O sistema 25 das figuras 7A & B é muito menos complexo quando comparado com os sistemas das figuras 3-5, pelo menos em parte porque o mesmo não inclui os dispositivos de seleção de caminho de fluxo 50, 52.

[0096] A câmara de escoamento de 84 da figuras 7A & B também é um pouco diferente, pelo fato de que as duas entradas 116, 110 da câmara são fornecidas com o fluxo da composição de fluido 36 através das duas passagens de escoamento 110, 112, que direcionam a composição de fluido para escoar em direções opostas em relação à saída 40. Como

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 33/59

28/41 foi representado nas figuras 7A & B, o fluido que entra na câmara 84 através da entrada 116 é direcionado para escoar no sentido horário em relação à saída 40, e o fluido que entra na câmara através da entrada 110 é direcionado para escoar em um sentido anti-horário em relação à saída.

[0097] Na figura 7A, o sistema 25 é representado em uma situação em que um aumento da velocidade e/ou redução da viscosidade da composição de fluido 36 resulta na maioria da composição do fluido escoando para a câmara 84 através da entrada 116. A composição de fluido 36, assim move-se em espiral em torno da saída 40 na câmara 84, e uma resistência ao fluxo através do sistema 25 aumenta. A viscosidade reduzida poderia resultar de uma razão relativamente baixa de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0098]	Relativamente	pouco	da	composição	de	fluido 36
escoa	para a câmara	84	através	da	entrada 110	na	figura 7A,
porque	a passagem	de	fluxo	114	é ligada	as	passagens

ramificadas 102-c que se ramificam a partir da passagem de fluxo 112 das câmaras de turbulência 104-c. Em velocidades relativamente altas e/ou viscosidade baixa, a composição de fluido 36 tende a escoar após as câmaras de turbulência 104c, sem uma quantidade substancial da composição de fluido que escoa através das câmaras de turbulência e passagens ramificadas 102-c para a passagem de fluxo 114.

[0099] Na figura 7B, a velocidade da composição de fluido 36 diminuiu e/ou a viscosidade da composição de fluido aumentou, e como resultado, proporcionalmente mais da composição de fluido escoa da passagem 112 nas passagens ramificadas 102 a-c e através da passagem 114 para a entrada

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 34/59

29/41

110. Uma vez que os escoamentos na câmara 84 das duas entradas 116, 110 estão em direções opostas, eles se contrapõem uns aos outros, resultando em uma ruptura do vórtice 90 na câmara.

[0100] Como mostrado na figura 7B, a composição de fluido 36 escoa menos espiralmente em torno da saída 40, e mais diretamente para a saída, reduzindo assim a resistência ao fluxo através do sistema 25. Assim, a resistência ao fluxo através do sistema 25 é diminuída quando a velocidade da composição do fluido 36 diminui, quando a viscosidade da composição de fluido aumenta, ou quando uma razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido aumenta.

[0101] Com referência adicionalmente agora figuras 8A & B, outra configuração do sistema de resistência ao fluxo variável 25 é representativamente ilustrada. O sistema 25 das figuras 8A e B é semelhante em muitos aspectos, ao sistema das figuras 7A & B, mas difere pelo menos no fato de que as passagens ramificadas 102 a-c e câmaras de turbulência 104 ac não são necessariamente usadas na configuração das figuras 8A e B. Em vez disso, a passagem de fluxo 114 ramifica-se a partir da passagem de fluxo 112.

[0102] Outra diferença é que o fluxo circular que induz as estruturas 106 é usado na câmara 84, a configuração das figuras 8A & B. As estruturas 106 de funcionam para manter o fluxo circular da composição do fluido 36 em torno da saída 40, ou pelo menos impedir o fluxo para dentro da composição de fluido na direção da saída, quando a composição de fluido escoa circularmente em torno da saída. As aberturas 108 nas estruturas 106 permitem que a composição de fluido 36

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 35/59

30/41 eventualmente escoe para dentro da saída 40.

[0103] As estruturas 106 são um exemplo de como a configuração do sistema 25 pode ser alterada para produzir uma resistência ao fluxo desejada (por exemplo, quando a composição de fluido 36 apresenta uma predeterminada viscosidade, velocidade, densidade, razão de fluido desejado para indesejado na mesma, etc.). A maneira pela qual a passagem de fluxo 114 é ramificada a partir da passagem de fluxo 112 é ainda outro exemplo de como a configuração do sistema 25 pode ser alterada para produzir uma resistência ao fluxo desejada.

[0104] Na figura 8A, o sistema 25 é representado em uma situação em que um aumento da velocidade e/ou redução da viscosidade da composição de fluido 36 resulta na maioria da composição de fluido escoando para a câmara 84 através da entrada 116. A composição de fluido 36, assim, move-se em espiral em torno da saída 40 na câmara 84, e uma resistência ao fluxo através do sistema 25 aumenta. A viscosidade reduzida pode ser devido a uma razão relativamente baixa de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0105] Relativamente pouco da composição de fluido 36 escoa na câmara 84 através da entrada 110 na figura 8A, porque a passagem de fluxo 114 é ramificada da passagem de fluxo 112 de tal forma que a maioria da composição de fluido permanece na passagem de fluxo 112. Em relativamente altas velocidades e/ou baixas viscosidades, a composição de fluido 36 tende a escoar após a passagem de fluxo 114.

[0106] Na figura 8B, a velocidade da composição de fluido 36 diminuiu e/ou viscosidade da composição do fluido

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 36/59

31/41

aumentou,	e	como	resultado,	proporcionalmente mais	da
composição	de	fluido escoa	na	passagem 112 e através	da
passagem 114 para a	entrada	110.	O aumento da viscosidade	da
composição	de	fluido	36 pode	ser	devido a um aumento de razão

de fluido desejado para fluidos indesejados na composição do fluido.

[0107] Uma vez que os escoamentos na câmara 84 de duas entradas 116, 110 são opostamente dirigidos (ou pelo menos o fluxo da composição de fluido através da entrada 110 se opõe ao fluxo através da entrada 116), se contrapõem uns aos outros, resultando em uma ruptura do vórtice 90 na câmara. Assim, a composição de fluido 36 escoa mais diretamente para uma saída 40 e uma resistência ao fluxo através do sistema 25 é diminuída.

[0108] Notem que qualquer uma das características de qualquer uma das configurações do sistema 25 descrito acima pode ser incluída em qualquer uma das outras configurações do sistema e, portanto, deve ser entendido que essas características não são exclusivas de qualquer configuração especial do sistema. O sistema 25 pode ser usado em qualquer tipo de sistema de poço (por exemplo, não só no sistema de poço 10), e para a realização de vários fins nas várias operações de poços incluindo, mas não limitado a, injeção,

estimulação, completação,	produção,	conformidade,	a
perfuração operações, etc..
[0109] Agora pode ser	plenamente	apreciado que	a
divulgação acima fornece avanços substanciais para a arte	de

controlar o fluxo de fluidos em um poço. O fluxo de fluidos pode ser variavelmente resistido com base em várias características (por exemplo, viscosidade, densidade,

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 37/59

32/41 velocidade, etc.) de uma composição de fluido que escoa através de um sistema de resistência ao fluxo variável.

[0110] Em particular, a divulgação acima fornece para a arte um sistema 25 para resistir de forma variável ao fluxo de uma composição de fluido 36 em um poço subterrâneo. O sistema 25 pode incluir uma primeira passagem de fluxo 48, 112 e um primeiro conjunto de uma ou mais passagens ramificadas 94a-c, 100, 102 a-c que interceptam a primeira passagem de fluxo 48, 112. Desta forma, uma proporção da composição de fluido 36 desviada da primeira passagem de fluxo 48, 112 para o primeiro conjunto de passagens ramificadas 94a-c, 100, 102 a-c varia com base em pelo menos um fator dentre: a) viscosidade da composição de fluido 36, e b) velocidade da composição do fluido 36 na primeira passagem de fluxo 48, 98.

[0111] A proporção da composição de fluido 36 desviada da primeira passagem de fluxo 48, 112 para o primeiro conjunto de passagens ramificadas 94a-c, 100, 102 a-c aumenta, de preferência, em resposta a viscosidade aumentada da composição de fluido 36.

[0112] A proporção da composição de fluido 36 desviada da primeira passagem de fluxo 48, 112 para o primeiro conjunto de passagens ramificadas 94a-c, 100, 102 a-c, aumenta, de preferência, em resposta à velocidade diminuída da composição do fluido 36 na primeira passagem de fluxo 48, 112.

[0113] O primeiro conjunto de passagens ramificadas 94a-c pode direcionar a composição de fluido 36 para uma primeira passagem de controle 68 de um dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50. O dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 pode selecionar qual dos múltiplos caminhos de fluxo

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 38/59

33/41

54, 56 através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo 50 com base pelo menos parcialmente na proporção da composição de fluido 36 desviado para a primeira passagem do controle 68.

[0114] O sistema 25 pode incluir uma segunda passagem de fluxo 44 com um segundo conjunto de uma ou mais passagens ramificadas 98a-c, que interceptam a segunda passagem de fluxo 44. Nesta configuração, uma proporção da composição de fluido 36 desviada da segunda passagem de fluxo 44 para o segundo conjunto de passagens ramificadas 98a-c, de preferência, aumenta com o aumento da viscosidade da composição de fluido 36, e aumenta com a diminuição da velocidade da composição de fluido 36 na segunda passagem de fluxo 44.

[0115] A segunda passagem de fluxo 44 pode direcionar a composição de fluido 36 para uma segunda passagem de controle 64 do dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50. O dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 pode selecionar qual dos múltiplos caminhos de fluxo 54, 56 através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo 50, com base em uma razão de taxas de escoamento de composição do fluido 36 através das primeira e segunda passagens de controlo 64, 68. A razão entre as taxas de escoamento através das primeira e segunda passagens de controle 64, 68, de preferência, varia com respeito a uma razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0116] O primeiro conjunto de passagens ramificadas 94a-c, 100, 102-c pode incluir múltiplas passagens ramificadas espaçadas ao longo da primeira passagem de fluxo 48, 112. A câmara 96a-c, 104-c pode ser fornecida em cada uma das

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 39/59

34/41 múltiplas interseções entre a primeira passagem de fluxo 48, 112 e as passagens ramificadas 94a-c, 102-c.

[0117] Cada uma das câmaras 96a-c, 104 a-c tem um volume de fluido, e os volumes podem diminuir em uma direção de escoamento da composição de fluido 36 através da primeira passagem de fluxo 48, 112. A área de escoamento da primeira passagem de fluxo 48, 112 pode aumentar em cada uma das múltiplas interseções entre a primeira passagem de fluxo 48, 112 e o primeiro conjunto de passagens ramificadas 94a-c, 102a-c.

[0118] Também descrito acima é um sistema 25 para a resistência de forma variável ao fluxo de uma composição de fluido 36 em um poço subterrâneo, com o sistema 25, incluindo um dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 que seleciona em qual dos múltiplos caminhos de fluxo 54, 56 através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo com base em uma razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0119] O dispositivo de seleção do caminho de fluxo de 50 pode incluir uma primeira porta de controle 70. A taxa de escoamento da composição de fluido 36 através da primeira porta de controle 70 simula em qual dos múltiplos caminhos de fluxo através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo 50. A taxa de escoamento da composição de fluido 36, através da primeira porta de controle 70, de preferência, varia com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0120] O dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 também pode incluir uma segunda porta de controle 66. O dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 pode selecionar

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 40/59

35/41 qual dos múltiplos caminhos de fluxo 54, 56 através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo 50, com base em uma razão de: a) taxa de escoamento da composição do fluido 36 através da primeira porta de controle 70 para b) uma taxa de escoamento da composição do fluido 36 através da segunda porta de controle 66. A razão entre as taxas de escoamento através das primeira e segunda portas de controla 70, 66, de preferência, varia com respeito à razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0121] A composição de fluido 36 pode escoar para a primeira porta de controle 70 pelo menos através de uma passagem de controle 68, que se conecta a uma passagem de fluxo 48 através da qual a composição de fluido 36 escoa. A taxa de escoamento da composição de fluido 36 da passagem de fluxo 48 para a passagem de controle 68 pode variar com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido

36. Uma proporção da composição de fluido 36 que escoa da passagem de fluxo para a passagem de controle pode aumentar quando a viscosidade da composição de fluido aumenta e/ou diminui quando velocidade da composição de fluido 36 na passagem de fluxo aumenta.

O dispositivo de seleção do caminho de fluxo pode incluir uma segunda porta de controle 66.

Uma taxa de escoamento da composição de fluido 36 através da segundo porta de controle simula em qual dos múltiplos caminhos de fluxo 54, 56 através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo 50.

A composição de fluido 36 escoa porta de controle 66 através de pelo menos para a segunda uma passagem de

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 41/59

36/41 controle 64 através da qual a composição de fluido 36 escoa. A passagem de controle 64 se conecta para pelo menos uma passagem de fluxo 44, e uma taxa de escoamento da composição do fluido 36 da passagem de fluxo 44 para a passagem de controle 64 pode variar com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0124] Uma proporção da composição de fluido 36 que escoa da passagem de fluxo 44 para a passagem de controle 64 pode diminuir quando a viscosidade da composição de fluido 36 aumenta e/ou aumenta quando uma velocidade da composição de fluido 36 na passagem de fluxo de 44 aumenta.

[0125] A divulgação acima também fornece a arte de um sistema 25 para resistir de forma variável ao fluxo de uma composição de fluido 36 em um poço subterrâneo, com o sistema 25, incluindo uma câmara de escoamento 84. A maioria da composição de fluido 36 entra na câmara 84 em uma direção que muda com base em uma razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0126] A composição de fluido 36 pode mais diretamente escoar através da câmara 84 para uma saída 40 da câmara 84, em resposta a um aumento na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0127] A maioria da composição de fluido 36 entra na câmara 84 através de uma das múltiplas entradas 86, 88. A uma das múltiplas entradas 86, 88, que a maioria da composição de fluido 36 entra é selecionada com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0128] A primeira entrada 88 direciona a composição de fluido 36 a escoar mais diretamente em direção a uma saída 40 da câmara 84 em comparação a uma segunda entrada 86. A

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 42/59

37/41 primeira entrada 88 pode direcionar a composição de fluido 36 a escoar mais radialmente em relação à saída 40 em comparação à segunda entrada 86. A segundo entrada 86 pode direcionar a composição de fluido 36 para se mover em espiral mais em torno da saída 40 em comparação com a primeira entrada 88.

[0129] A câmara 84 pode ser geralmente de forma cilíndrica, e a composição de fluido 36 pode mover-se em espiral mais dentro da câmara 84 na medida em que a razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição do fluido 36 diminui.

[0130] O sistema 25, de preferência, inclui um dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 que seleciona em qual dos múltiplos caminhos de fluxo 54, 56 através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo, com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0131] O dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 inclui uma primeira porta de controle 70. A taxa de escoamento da composição de fluido 36 através da primeira porta de controle 70 simula em qual dos múltiplos caminhos de fluxo 54, 56 através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo. A taxa de escoamento da composição de fluido 36 através da primeira porta de controle 70 varia com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0132] O dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 pode também incluir uma segunda porta de controle 66. A razão entre a) a taxa de escoamento da composição de fluido 36 através da primeira porta de controle 70 para b) uma taxa de escoamento da composição do fluido 36 através da segunda porta de controle 66, simula em qual dos múltiplos caminhos

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 43/59

38/41 de fluxo através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo. A relação entre as taxas de escoamento através das primeira e segunda portas de controle 70, 66, de preferência, varia com relação à razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0133] A composição de fluido 36 pode escoar para a primeira porta de controle 70 pelo menos através de uma passagem de controle 68, que se conecta a uma passagem de fluxo 48 através da qual a composição de fluido 36 escoa. A taxa de escoamento da composição de fluido 36 da passagem de fluxo 48 para a passagem de controle 68 pode variar com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0134] O dispositivo de seleção do caminho de fluxo 50 pode incluir uma segunda porta de controle 66. A taxa de escoamento da composição do fluido 36 através da segunda porta de controle 66 simula qual dos múltiplos caminhos de fluxo 54, 56 através do qual a maioria do fluido escoa do dispositivo 50. A composição de fluido 36 escoa para a segunda porta de controle 66 através de pelo menos uma passagem de controle 64 através da qual a composição de fluido 36 escoa.

[0135] A passagem de controle 64 conecta-se a pelo menos uma passagem de fluxo 44. A taxa de escoamento da composição do fluido 36 da passagem de fluxo 44 para a passagem de controle 64 varia com base na razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição de fluido 36.

[0136] Também descrito acima é o sistema 25 para resistir de forma variável ao fluxo de uma composição de fluido 36 em um poço subterrâneo, com o sistema 25 incluindo uma câmara de

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 44/59

39/41 escoamento 84. A maioria da composição de fluido 36 entra na

câmara	84 em uma direção que	muda	com	base	em	uma	velocidade
da composição de fluido 36.
[0137]	A composição de fluido	36	pode	mais	diretamente
escoar	através da câmara 84	para	uma	saída	40	da	câmara 84,

em resposta a uma diminuição da velocidade.

[0138] A maioria da composição de fluido 36 pode entrar na câmara 84 através de uma das múltiplas entradas 86, 88. A uma das múltiplas entradas 86, 88 é selecionada com base na velocidade. A primeira das múltiplas entradas 88 pode direcionar a composição de fluido 36 a escoar mais diretamente em direção a uma saída 40 da câmara 84 em comparação a uma segunda das múltiplas entradas 86.

[0139] A primeira entrada 88 pode direcionar a composição de fluido 36 para escoar mais radialmente em relação à saída 40 em comparação com a segundo entrada 86. A segunda entrada 86 pode direcionar a composição de fluido 36 para mover-se mais em espiral em torno da saída 40 em comparação com a primeira entrada 88.

[0140] A câmara 84 pode ser geralmente de forma cilíndrica, e a composição de fluido 36 pode mover-se mais em

espiral	dentro da câmara 84, conforme a velocidade aumenta.
[0141]	O sistema 25 também	pode incluir um	dispositivo	de
seleção	do caminho de fluxo	52 que seleciona em qual	dos
vários	caminhos de fluxo 58,	60 a maioria da	composição	de
fluido	36 escoa através do	dispositivo 52,	com base	na
velocidade da composição de fluido 36.
[0142]	A informação acima	também descreve	um sistema	de

resistência ao fluxo variável 25 para uso em um poço subterrâneo, com o sistema de resistência ao fluxo variável

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 45/59

40/41 compreendendo uma câmara de escoamento 84 com uma saída 40, e pelo menos primeira e segunda entradas 116, 110. Uma composição de fluido 36 que entra na câmara de escoamento 84 através da segunda entrada 110 opõe-se a composição de fluido 36 que entra na câmara de escoamento 84 através da primeira entrada 116, por meio do qual uma resistência ao fluxo da composição de fluido 36 através da câmara de escoamento 84 varia com uma razão dos escoamentos através das primeira e segunda entradas 116, 110.

[0143] Uma resistência ao fluxo da composição de fluido 36 através da câmara de escoamento 84 pode diminuir na medida em que o fluxo através das primeira e segunda entradas 116, 110 se torna mais igual. O fluxo através das primeira e segunda entradas 116, 110 pode se tornar mais igual na medida em que uma viscosidade da composição de fluido 36 aumenta, uma velocidade da composição do fluido 36 diminui, uma densidade da composição de fluido 36 diminui, e/ou uma razão de fluido desejado para fluido indesejado na composição do fluido 36 aumenta.

[0144] Uma resistência ao fluxo da composição de fluido 36 através da câmara de escoamento 84 pode aumentar na medida em que o fluxo através das entradas das primeira e segunda entradas 116, 110 torna-se menos igual.

[0145] A composição de fluido 36 pode escoar para a primeira entrada 116 através de uma primeira passagem de fluxo 112 que é orientada geralmente tangencial à câmara de escoamento 84. A composição de fluido 36 pode escoar para a segunda entrada 110 através de uma segundo passagem de fluxo 114 a qual é orientada geralmente tangencial à câmara de escoamento 84, e a segunda passagem 114 poderá receber a

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 46/59

41/41 composição de fluido 36 a partir de uma ramificação da primeira passagem de fluxo 112.

[0146] É preciso entender que os exemplos acima descritos podem ser usados em várias orientações, tais como inclinada, invertida, horizontal, vertical, etc., e em várias configurações, sem se afastar dos princípios da divulgação presentes. As modalidades ilustradas nos desenhos são representadas e descritas apenas como exemplos de aplicações práticas dos princípios da divulgação, que não estão limitados a quaisquer detalhes específicos dessas modalidades.

[0147] Obviamente, uma pessoa competente na arte que, após uma consideração cuidadosa da descrição acima das modalidades representativas, facilmente apreciarão que muitas modificações, acréscimos, substituições, exclusões e outras alterações podem ser feitas a estas modalidades específicas, e essas alterações estão dentro do escopo dos princípios da presente divulgação. Assim, a descrição precedente detalhada, deve ser claramente entendida como sendo dada por meio de ilustrações e exemplos apenas, o espírito e o escopo da presente invenção sendo limitados apenas pelas reivindicações anexas e seus equivalentes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para resistir de forma variável ao fluxo de uma composição de fluido em um poço subterrâneo, o sistema, compreendendo:

- uma primeira passagem de fluxo (48, 112); e

- um primeiro conjunto de uma ou mais passagens ramificadas (94a-c, 100, 102a-c) que interceptam a primeira passagem de fluxo (48, 112), pelo que uma proporção da composição de fluido (36) desviada da primeira passagem de fluxo (48, 112) para o primeiro conjunto de passagens ramificadas (94a-c, 100, 102a-c) varia com base em pelo menos um dentre:

a) viscosidade da composição de fluido (36), e

b) velocidade da composição de fluido (36) na primeira passagem de fluxo (48, 112), caracterizado pelo fato de ter

- um dispositivo de seleção do caminho de fluxo (50) tendo uma primeira passagem de controle (68), e

- uma coluna de tubulação, o primeiro conjunto de passagens ramificadas (94a-c, 100, 102a-c) direcionando a composição de fluido (36) para a primeira passagem de controle (68) do dispositivo de seleção do caminho de fluxo (50) conectado aos múltiplos caminhos de fluxo (54, 56), e sendo que o dispositivo de seleção do caminho de fluxo (50) seleciona qual dos múltiplos caminhos de fluxo (54, 56) uma maioria de fluido escoa através do dispositivo (50), baseado em pelo menos parcialmente na proporção da composição de fluido (36) desviada para a primeira passagem de controle (68), e sendo que o dispositivo de seleção do caminho de fluxo (50) resiste, de forma variável, a composição de fluido (36) em pelo menos uma direção entre um interior da coluna de

Petição 870190008860, de 28/01/2019, pág. 48/59
2/2 tubulação (22), e uma formação de terra (20) intersectada pelo poço subterrâneo .

Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a proporção aumentar em resposta à viscosidade aumentada da composição do fluido (36).
3.

Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a proporção aumentar em resposta à velocidade diminuída da composição do fluido (36) na primeira passagem de fluxo (48,

Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de compreender ainda uma segunda passagem de fluxo e um segundo conjunto de uma ou mais passagens ramificadas (98a-c) que interceptam a segunda passagem de fluxo (44), pelo que uma proporção da composição de fluido (36) desviada da segunda passagem de fluxo (44) para o segundo conjunto de passagens ramificadas (98a-c) aumenta com a viscosidade aumentada da composição de fluido (36) e aumenta com a velocidade diminuída da composição de fluido (36) na segunda passagem de fluxo (44).