BR112013007692B1

BR112013007692B1 - meio filtrante anisotrópico

Info

Publication number: BR112013007692B1
Application number: BR112013007692A
Authority: BR
Inventors: H Johnson Michael; Carrejo Nicholas; V Guest Randall
Original assignee: Baker Hughes Inc
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2011-09-29
Publication date: 2020-04-22
Also published as: WO2012044810A3; CA2807597A1; WO2012044810A2; NO347575B1; GB2497214A; US20120319317A1; MY164974A; GB201300779D0; CN103096993A; AU2011308755B2; CA2807597C; BR112013007692A2; AU2011308755A1; US8517184B2; NO20130093A1; US20120080373A1; GB2497214B; US9238316B2

Abstract

meio filtrante anisotrópico e método de fabricação. a presente invenção refere-se a um método para a fabricação de um meio filtrante ansiuotrópico espumar um meio, tensionar o meioem uma direção selecionada e aliviar a tensão do meio na direção selecionada.

Description

(54) Título: MEIO FILTRANTE ANISOTRÓPICO (51) Int.CI.: B01D 39/14; B01D 39/20; B01D 46/00; B01D 53/00.

(30) Prioridade Unionista: 30/09/2010 US 12/894,957.

(73) Titular(es): BAKER HUGHES INCORPORATED.

(72) Inventor(es): NICHOLAS CARREJO; RANDALL V. GUEST; MICHAEL H. JOHNSON.

(86) Pedido PCT: PCT US2011053964 de 29/09/2011 (87) Publicação PCT: WO 2012/044810 de 05/04/2012 (85) Data do Início da Fase Nacional: 28/03/2013 (57) Resumo: MEIO FILTRANTE ANISOTRÓPICO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO. A presente invenção refere-se a um método para a fabricação de um meio filtrante ansiuotrópico espumar um meio, tensionar o meioem uma direção selecionada e aliviar a tensão do meio na direção selecionada.

1/6

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para MEIO FILTRANTE ANISOTRÓPICO.

Antecedentes [001] O meio filtrante que tem fluxo anisotrópico e características filtrantes tipicamente variam essas características na direção de fluxo de fluido. Por exemplo, os tamanhos das partículas filtradas por um meio filtrante anisotrópico típica diminuem na direção do fluxo de fluido através do meio. Algumas aplicações, no entanto, podem se beneficiar de um meio filtrante anisotrópico que se difere daquele do fluxo de fluido. O novo meio filtrante anisotrópico e os métodos de fabricação de tal meio seriam, portanto, bem recebidos na técnica.

Breve Descrição [002] Apresenta-se aqui um método para a fabricação de um meio filtrante anisotrópico. O método inclui espumar um meio, tensionar o meio em uma direção selecionada e aliviar a tensão do meio na direção selecionada.

[003] Apresenta-se aqui ainda um meio filtrante anisotrópico. O meio filtrante anisotrópico inclui um corpo que tem uma estrutura espumada, e uma pluralidade de paredes celulares que separam uma pluralidade de cavidades que definem a estrutura espumada, e uma pluralidade da pluralidade de paredes celulares orientadas quase em paralelo a uma direção selecionada que tem uma maior porcentagem aberturas rompidas nelas mediante o tensionamento do corpo do que uma pluralidade da pluralidade de paredes celulares orientadas ainda a partir do estado paralelo à direção selecionada.

Breve Descrição dos Desenhos [004] As descrições a seguir não devem ser consideradas limitantes em qualquer modo. Com referência aos desenhos anexo, os elementos iguais recebem números iguais.

[005] a Figura 1 mostra uma vista em seção transversal parcial de

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2/6 um meio filtrante anisotrópico apresentado aqui;

[006] a Figura 2 mostra uma vista em seção transversal parcial de um meio isotrópico usado na produção do meio filtrante anisotrópico da Figura 1; e [007] a Figura 3 mostra uma tela tubular construída do meio filtrante anisotrópico da Figura 1.

Descrição Detalhada [008] Uma descrição detalhada de uma ou mais modalidades do aparelho e método são descritos são aqui apresentadas a título de exemplificação e não de limitação com referência às Figuras.

[009] Com referência à Figura 1, um meio filtrante anisotrópico apresentado aqui é ilustrado como 10. O meio filtrante anisotrópico 10 inclui um corpo 14 que tem uma estrutura espumada definida por uma pluralidade de cavidades 18 com as paredes celulares 22 que circundam cada uma das cavidades 18. Algumas das paredes celulares 22 têm aberturas 26 através das mesmas que conectam de modo fluido as cavidades 18 que são adjacentes às paredes celulares 22 que têm as aberturas 26. As aberturas 26 não são distribuídas de modo uniforme através do corpo 14, mas em vez disso são distribuídas de tal modo que a maior parte delas se localiza nas paredes celulares 22 que são orientadas mais próximas em paralelo a uma primeira direção, tal como indicado pelas setas 34, do que orientadas mais distantes em paralelo à primeira direção. Essa distribuição não simétrica de aberturas 26 no meio 10 faz com que o meio 10 seja anisotrópico. A natureza anisotrópica do meio 10 resulta em maior restrição do fluxo de fluido em direções paralelas às setas 34 e em menos restrição ao fluido que flui em direções ortogonais às setas 34.

[0010] Com referência à Figura 2, a estrutura anisotrópica do meio é criada a partir de um corpo 48 que, conforme ilustrado aqui, é uma

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3/6 estrutura isotrópica na condição espumada. A maioria, e, possivelmente, a totalidade das paredes celulares 22 do corpo 48 estão livres de qualquer uma das aberturas 26 (somente na Figura 1). As aberturas 26 são formadas nas paredes celulares 22 em resposta ao corpo 48 que sofre a deformação mecânica. Uma tensão que fará rupturas nas paredes celulares é uma tensão compressiva ou compactação, que causa relevos, como descrito abaixo. Outra é a deformação de corte (que é equivalente a uma tensão e compressão sobreposta ao longo de eixos mutuamente ortogonais orientados a ± 45° em relação à direção de corte). Isso também causa relevos nas paredes celulares 22. A tensão também pode ser utilizada para abrir as paredes celulares 22 preferencialmente simplesmente ao romper. Na modalidade ilustrada, a compactação é na direção das setas 34. Isto faz com que a compactação das paredes celulares 22 que estão alinhadas de modo mais paralelo com as setas 34 fique deformada, tensionando assim o material das paredes celulares 22, resultando na ruptura e geração das aberturas 26 através da mesma. As linhas tracejadas 52 nas assim paredes celulares 22 destacam as paredes celulares 22 que estão alinhadas perto o suficiente em paralelo com as setas 34 para romper as mesmas. São essas paredes celulares 22, como mostrado na Figura 1, que têm aberturas 26 no seu interior. Em contraste, as paredes celulares 22 sem as linhas tracejadas 52 ficam alinhadas em orientações mais longe em paralelo com as setas 34 e, como tal, não deformam sob a compactação e, consequentemente, não se rompem para formar as aberturas 26. Opcionalmente, uma estrutura (não mostrada) pode ser utilizada para suportar o corpo 48 para evitar assim a sua expansão em direções ortogonais com as setas 34, enquanto a compactação é realizada. Tal suporte pode minimizar ou evitar a deformação do corpo 48, para evitar o rompimento localizado de forma indesejável em algumas paredes celulares 22. De

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4/6 pois que a compactação mecânica é retirada, o corpo 14 retorna dimensionalmente para as dimensões do corpo 48. A recuperação dimensional exata para as dimensões de pré-compactação originais, no entanto, não é necessária. Por exemplo, a recuperação pode ser realizada com uma dimensão menor do que, ou maior do que aproximadamente igual à dimensão original. Se, por exemplo, a dimensão da espuma foi reduzida em pressão mais baixa no interior das cavidades 18 em relação à pressão ambiente, a dimensão recuperada pode ser maior do que a dimensão inicial.

[0011] Novamente, com referência à Figura 1, uma vez que a maior parte das aberturas 26 está nas paredes celulares 22 alinhadas mais próximas em paralelo com as setas 34, pode ser observado que o fluido que flui através do corpo 14 terá menos restrição em direções ortogonais às setas 34 do que na direção das setas 34. As setas 54 mostram possíveis trajetórias de fluxo de fluido através das cavidades 18 e as aberturas 26 para o fluido que flui, em geral, na direção das setas 44. A restrição de fluxo é determinada, em parte, pelo tamanho das aberturas

26. Os tamanhos das aberturas 26 também determinam as características da filtração do meio contemplado 10. Embora o número e os tamanhos das aberturas 26 sejam aleatórios, eles dependem de parâmetros do corpo de espuma 48, incluindo, o material, a porcentagem de sólido, o tamanho das cavidades 18, a porcentagem de compactação utilizada, e uma temperatura na qual a compactação ocorre, por exemplo. Por exemplo, a compactação à temperatura ambiente pode resultar em aberturas 26 de maior ou menor tamanho, e mais ou menos aberturas 26 do que a compactação em uma temperatura elevada. Um operador, por conseguinte, através de um controlo de pelo menos os parâmetros anteriores, pode controlar as características filtrantes por meio do meio filtrante anisotrópico 10.

[0012] Com referência à Figura 3, uma modalidade de uma tela 56

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5/6 construída do meio filtrante anisotrópico 10 é ilustrada. A tela 56 tem um formato tubular e foi compactada em uma direção longitudinal ao longo das setas 60. A tela finalizada 56 tem, portanto, um fluxo anisotrópico e características filtrantes. O fluxo através da tela 56, por exemplo, é menos restritivo em uma direção radial, ao longo de 64 setas, do que no sentido longitudinal, ao longo das setas 60. Da mesma forma, as características filtrantes se diferem entre essas duas direções também. Tais características anisotrópicas podem ser desejáveis para certas aplicações. Por exemplo, a tela 56 poderia ser empregada em aplicações de poço de formação terrestre com relação à recuperação de hidrocarbonetos ou de sequestro de carbono. A tela 56 pode ser ligada em torno de um tubo perfurado (não mostrado) e instalada em um poço para filtrar o fluido que flui através do mesmo em ambas as direções radiais. Em uma aplicação de recuperação de hidrocarbonetos, a tela 56 pode ser utilizada para filtrar partículas de areia e cascalho para reduzir a erosão dos componentes à jusante e para ajudar a manter a estrutura da formação. A tela pode também ser configurada para expandir de modo radial depois de posicionamento no interior do furo de poço para fornecer apoio ainda maior para a formação. Além disso, a restrição longitudinal para fluir através da tela 56 pode ajudar a isolar o fluxo a partir de uma parte da formação daquela outra parte da formação deslocada de modo longitudinal ao longo do furo de poço, por exemplo, como entre uma parte altamente permeável e uma parte menos permeável.

[0013] A expansão radial da tela 56 pode resultar da seleção de material do meio (isto é, de um material expansível), ou a partir de compactação radial da tela 56 antes da execução dentro do poço, ou de combinações de ambos. Os materiais que podem ser utilizados incluem os elastômeros/polímeros, metais, vidro e combinações dos supracitados, por exemplo.

[0014] Embora a invenção tenha sido descrita com referência a uma

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6/6 modalidade ou modalidades de exemplo, deverá ser entendido pelos versados na técnica que várias alterações podem ser feitas e equivalentes podem ser substituídos por elementos das mesmas sem se afastar do âmbito da invenção. Além disso, muitas modificações podem ser feitas para adaptar uma situação ou material específicos aos ensinamentos da presente invenção sem se afastar do âmbito essencial da mesma. Portanto, pretende-se que a invenção não seja limitada à modalidade específica apresentada como o melhor modo contemplado para a realização dessa invenção, mas que a invenção irá incluir todas as modalidades que ficam dentro do âmbito das reivindicações. Além disso, nos desenhos e na descrição, foram apresentadas as modalidades de exemplo da presente invenção e, embora os termos específicos tenham sido empregados, eles são, a menos que indicado de outra forma, utilizados em um sentido geral e descritivo e não para fins de limitação do âmbito da presente invenção, portanto, não são tão limitados. Além disso, o uso dos termos primeiro, segundo, etc., não indicam qualquer ordem ou importância, mas sim os termos primeiro, segundo, etc., são utilizados para distinguir um elemento do outro. Além disso, a utilização dos termos o(s), (a), um, uns, etc. não indica uma limitação da quantidade, mas sim indica a presença de pelo menos um dos itens referenciados.

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Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Meio filtrante anisotrópico (10), caracterizado pelo fato de que compreende um tubo perfurado;

um corpo (14) que tem uma estrutura espumada disposta em torno do tubo perfurado; e uma pluralidade de paredes celulares (22) que separam uma pluralidade de cavidades (18) que definem a estrutura espumada, e uma pluralidade da pluralidade de paredes celulares (22) orientada quase em paralelo a uma direção selecionada que tem uma maior porcentagem de aberturas (26) rompidas nelas mediante o tensionamento do corpo do que uma pluralidade da pluralidade de paredes celulares (22) orientadas mais distantes do estado paralelo à direção selecionada, as aberturas (26) variando de tamanho.
2. Meio filtrante anisotrópico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo tem um formato tubular.
3. Meio filtrante anisotrópico (10), de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a direção selecionada é longitudinal.
4. Meio filtrante anisotrópico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o tensionamento é em uma direção selecionada.
5. Meio filtrante anisotrópico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo é configurado para restringir o fluxo através do mesmo na direção selecionada mais que em direções significativamente diferentes da direção selecionada.
6. Meio filtrante anisotrópico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo é selecionado a partir

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2/2 do grupo que consiste em elastomérico, polimérico, metal, vidro e as combinações dos supracitados.
7. Meio filtrante anisotrópico (10), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a variação de tamanho das aberturas (26) é aleatória.

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