BR112013026041B1

BR112013026041B1 - sistema de resistência de fluxo variável

Info

Publication number: BR112013026041B1
Application number: BR112013026041-6A
Authority: BR
Inventors: Michael L. Fripp; Jason D. Dykstra
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2011-04-11
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2021-06-08
Also published as: CA2831093A1; CN103477021B; EP2697473A2; AU2012243214A1; US20120255739A1; MY159811A; EP2697473A4; AU2012243214B2; US8678035B2; RU2558566C2; SG193607A1; CO6811824A2; NO2634362T3; MX2013011876A; CA2831093C; WO2012141880A3; BR112013026041A2; WO2012141880A2; EP2697473B1; RU2013148468A

Abstract

SISTEMA DE RESISTÊNCIA DE FLUXO VARIÁVEL. Um sistema de resistência de fluxo variável para uso com um poço subterrâneo pode incluir uma câmara de fluxo através do qual uma composição de fluido flui, a câmara tendo pelo menos duas entradas, e uma resistência ao fluxo, a qual varia dependendo das proporções da composição do fluido que escoa para dentro da câmara através dos respectivos percursos de fluxo de entrada, e um atuador que varia as proporções. O atuador pode desviar a composição do fluido em direção a um dos percursos de fluxo de entrada. Um método para controlar a resistência ao fluxo em um poço de forma variável pode incluir a alteração de uma orientação de um defletor em relação a uma passagem através da qual uma composição do fluido flui, influenciando deste modo a composição do fluido a escoar em direção a um dos vários percursos de fluxo de entrada de uma câmara de fluxo, a câmara tendo uma resistência ao fluxo que varia dependendo das proporções da composição de fluido que escoa para dentro da câmara através dos respectivos percursos de fluxo de entrada.

Description

Campo técnico

[001] Esta divulgação se relaciona geralmente com equipamentos utilizados e operações executadas em conjunção com um poço subterrâneo e, em um exemplo descrito abaixo, mais particularmente provê um restritor de fluxo seletivamente variável.

Antecedentes

[002] Em um poço de produção de hidrocarboneto, é muitas vezes benéfico ser capaz de regular o fluxo de fluidos a partir de uma formação de terra para o interior de um furo de poço. Uma variedade de efeitos pode ser oferecida por tal regulagem, incluindo a prevenção de formação de cones (“coning”) de água ou gás, minimizando a produção de areia, minimizando a produção de água e/ou gás, maximizando a produção de óleo, equilibrando a produção entre zonas, transmissão de sinais, etc.

[003] Portanto, deve ser apreciado que os avanços na técnica de fluxo de fluido variavelmente restrito em um poço, seria desejável nas circunstâncias acima mencionadas, e tais avanços também seriam benéficos em uma grande variedade de outras circunstâncias.

Sumário da invenção

[004] Na divulgação abaixo, um sistema de resistência de fluxo variável é provido o qual traz melhorias para a técnica de fluxo de fluido variavelmente restrito em um poço. Exemplos são descritos a seguir nos quais o fluxo é seletivamente restrito para diversas finalidades.

[005] Em um aspecto, um sistema de resistência de fluxo variável para utilização em um poço subterrâneo é provido para a técnica. O sistema pode incluir uma câmara de fluxo através da qual uma composição de fluido flui, a câmara tendo pelo menos dois percursos de fluxo de entrada, e uma resistência de fluxo que varia dependendo das proporções da composição de fluido a qual escoa para o interior da câmara através dos respectivos percursos de fluxo de entrada. Um atuador desvia uma direção da composição de fluido dos percursos de fluxo de entrada.

[006] Em outro aspecto, um método para controlar a resistência do fluxo, de forma variável, em um poço é descrito abaixo. O método pode incluir a alteração de uma orientação de um defletor em relação a uma passagem, através da qual, uma composição de fluido escoa, influenciando deste modo a composição de fluido a escoar uma direção a um dos vários percursos de fluxo de entrada de uma câmara de fluxo, a câmara tendo uma resistência ao fluxo que varia dependendo das proporções da composição de fluido que escoa para o interior da câmara através dos respectivos percursos de fluxo de entrada.

[007] Estas e outras características, vantagens e benefícios serão evidentes para um técnico no assunto após uma consideração cuidadosa da descrição detalhada dos exemplos representativos a seguir e dos desenhos anexos, nos quais elementos semelhantes são indicados nas várias figuras utilizando os mesmos números de referência.

Breve descrição dos desenhos

[008] A figura 1 é uma vista em corte transversal representando parcialmente um sistema de poço que também pode incorporar os princípios desta divulgação;

[009] A figura 2 é uma vista em corte transversal em escala ampliada representando uma porção do sistema de poço;

[0010] A figura 3 é uma vista em corte transversal representando um sistema de resistência de fluxo variável que pode ser utilizado no sistema de poço, o sistema de resistência de fluxo variável incorporando os princípios desta divulgação, com o fluxo através do sistema estando relativamente sem restrições;

[0011] A figura 4 é uma vista em corte transversal representando o sistema de resistência de fluxo variável, com o fluxo através do sistema estando relativamente restrito;

[0012] A figura 5 é uma vista em corte transversal representando outra configuração do sistema de resistência de fluxo variável, com o fluxo através do sistema estando relativamente restrito;

[0013] A figura 6 é uma vista em corte transversal representando a configuração da figura 5 do sistema de resistência de fluxo variável, com o fluxo através do sistema estando relativamente sem restrições;

[0014] As figuras 7-11 são diagramas representando configurações de atuadores que podem ser utilizados no sistema de resistência de fluxo variável;

[0015] A figura 12 é um gráfico representando a pressão ou fluxo versus tempo em um método que pode incorporar os princípios desta divulgação; e

[0016] A figura 13 é uma vista em corte transversal parcial representando o método sendo utilizado para transmitir sinais a partir do sistema de resistência de fluxo variável para um local remoto.

Descrição detalhada

[0017] Representativamente ilustrado na figura 1 está um sistema de poço 10 que pode configurar princípios desta divulgação. Como representado na figura 1, um furo de poço 12 tem uma seção não revestida geralmente vertical 14 se estendendo para baixo a partir de um revestimento 16, bem como uma seção não revestida geralmente horizontal 18 se estendendo através de uma formação de solo 20.

[0018] Uma coluna tubular 22 (tal como uma coluna tubular de produção) é instalada no furo de poço 12. Interconectadas na coluna tubular 22 estão múltiplas peneiras de poço 24, sistemas de resistência de fluxo variável 25 e obturadores 26.

[0019] Os obturadores 26 isolam um espaço anular 28 formado radialmente entre a coluna tubular 22 e a seção de furo de poço 18. Desta maneira, fluidos 30 podem ser produzidos a partir de múltiplos intervalos ou zonas da formação 20 via porções isoladas do espaço anular 28 entre pares adjacentes de obturadores 26.

[0020] Posicionados entre cada par adjacente dos obturadores 26, uma peneira de poço 24 e um sistema de resistência de fluxo variável 25 são interconectados na coluna tubular 22. A peneira de poço 24 filtra os fluidos 30 escoando para dentro da coluna tubular 22 a partir do espaço anular 28. O sistema de resistência de fluxo variável 25 restringe variavelmente o fluxo dos fluidos 30 para dentro da coluna tubular 22, com base em certas características dos fluidos e/ou com base na operação de um atuador do mesmo (conforme descrito detalhadamente abaixo).

[0021] Neste ponto, deve ser notado que o sistema de poço 10 é ilustrado nos desenhos e é descrito aqui como meramente um exemplo de uma ampla variedade de sistemas de poço nos quais os princípios desta divulgação podem ser utilizados. Deve ser claramente entendido que os princípios desta divulgação não estão limitados a todo a qualquer dos detalhes do sistema de poço 10, ou componentes do mesmo, representados nos desenhos ou aqui descritos.

[0022] Por exemplo, não é necessário para se manter com os princípios desta divulgação que o furo de poço 12 inclua uma seção de furo de poço geralmente vertical 14 ou uma seção de furo de poço geralmente horizontal 18. Não é necessário que os fluidos 30 sejam somente produzidos a partir da formação 20 uma vez que, em outros exemplos, fluidos podem ser injetados dentro de uma formação, fluidos podem ser tanto injetados em e produzidos a partir de uma formação, etc.

[0023] Não é necessário para uma de cada peneira de poço 24 e o sistema de resistência de fluxo variável 25 seja posicionado entre cada par adjacente dos obturadores 26. Não é necessário que um único sistema de resistência de fluxo variável 25 seja utilizado em conjunção com uma única peneira de poço 24. Qualquer número, arranjo e/ou combinação destes componentes podem ser utilizados.

[0024] Não é necessário para qualquer sistema de resistência de fluxo variável 25 seja utilizado com uma peneira de poço 24. Por exemplo, em operações de injeção, o fluido injetado pode ser escoado através de um sistema de resistência de fluxo variável 25, sem também escoar através de uma peneira de poço 24.

[0025] Não é necessário para as peneiras de poço 24, sistemas de resistência de fluxo variável 25, obturadores 26 ou quaisquer outros componentes da coluna tubular 22 sejam posicionados em seções não revestidas 14, 18 do furo de poço 12. Qualquer seção do furo de poço 12 pode ser revestida ou não revestida, e qualquer porção da coluna tubular 22 pode ser posicionada em uma seção não revestida ou revestida do furo de poço, para se manter com os princípios desta divulgação.

[0026] Deve ficar claramente entendido, portanto, que esta divulgação descreve como fazer e utilizar certos exemplos, mas os princípios da divulgação não estão limitados a quaisquer detalhes daqueles exemplos. Pelo contrário, estes princípios podem ser aplicados a uma variedade de outros exemplos utilizando o conhecimento obtido a partir desta divulgação.

[0027] Será apreciado pelos técnicos na técnica que seria benéfico ser capaz de regular fluxo dos fluidos 30 no interior da coluna tubular 22 a partir de cada zona da formação 20, por exemplo, para impedir a formação de cone de água 32 ou a formação de cone de gás 34 na formação. Outras utilizações para a regulagem de fluxo em um poço incluem, mas não estão limitados a, balancear a produção a partir de (ou injeção em) múltiplas zonas, minimizar a produção ou injeção de fluidos indesejados, maximizar a produção ou injeção de fluidos desejados, etc.

[0028] Nos exemplos descritos abaixo, a resistência ao fluxo através do sistema 25 pode ser seletivamente variada, na demanda e/ou em resposta a uma condição particular. Por exemplo, o fluxo através do sistema 25 pode ser relativamente restrito, enquanto a coluna tubular 22 é instalada, e durante uma operação de empacotamento em cascalho, mas o fluxo através dos sistemas pode ser relativamente sem restrições ao produzir o fluido 30 a partir da formação 20. Conforme outro exemplo, o fluxo através dos sistemas 25 pode ser relativamente restrito a temperatura elevada indicativa da penetração de vapor em uma operação de inundação de vapor, mas o fluxo através dos sistemas pode ser relativamente sem restrição a temperaturas reduzidas.

[0029] Um exemplo dos sistemas de resistência de fluxo variável 25 descritos mais completamente abaixo podem também aumentar a resistência ao fluxo se uma velocidade de fluido ou densidade aumentar (por exemplo, para desta forma balancear o fluxo entre zonas, impedir a formação de cone de água ou gás, etc.), ou aumentar a resistência ao fluxo se uma viscosidade de fluido diminuir (por exemplo, para desta forma restringir o fluxo de um fluido indesejado, tal como água ou gás, em um poço produzindo óleo).

[0030] Se um fluido é um fluido desejado ou um indesejado depende do propósito da operação de produção ou injeção sendo conduzida. Por exemplo, se for desejado produzir óleo a partir de um poço, mas não produzir água ou gás, então óleo é um fluido desejado e água e gás são fluidos indesejados.

[0031] Note que, em temperaturas e pressões de fundo de poço, o gás de hidrocarboneto pode na verdade estar completamente ou parcialmente em fase líquida. Portanto, deve ser entendido que quando o termo “gás” é aqui utilizado, fases supercrítica, líquida e/ou gasosa estão incluídas dentro do escopo deste termo.

[0032] Referindo-se adicionalmente agora à figura 2, uma vista em corte transversal em escala ampliada de um dos sistemas de resistência de fluxo variável 25 e uma porção de uma das peneiras de poço 24 estão representativamente ilustradas. Neste exemplo, uma composição de fluido 36 (que pode incluir um ou mais fluidos, tal como óleo e água, água líquida e vapor, óleo e gás, gás e água, óleo, água e gás, etc.) escoa para dentro da peneira de poço 24, é desta forma filtrada, e então escoa para dentro de uma entrada 38 do sistema de resistência de fluxo variável 25.

[0033] Uma composição de fluido pode incluir um ou mais fluidos indesejados ou desejados. Tanto água quanto vapor podem estar combinados em uma composição de fluido. Como um outro exemplo, óleo, água e/ou gás podem ser combinados em uma composição de fluido.

[0034] O fluxo da composição de fluido 36 através do sistema de resistência de fluxo variável 25 é resistido com base em uma ou mais características (tal como viscosidade, velocidade, etc.) da composição de fluido. A composição de fluido 36 é então descarregada a partir do sistema de resistência de fluxo variável 25 para um interior da coluna tubular 22 via uma saída 40.

[0035] Em outros exemplos, a peneira de poço 24 pode não ser utilizada em conjunto com o sistema de resistência de fluxo variável 25 (por exemplo, em operações de injeção), a composição de fluido 36 pode escoar em uma direção oposta através dos vários elementos do sistema de poço 10 (por exemplo, em operações de injeção), um único sistema de resistência de fluxo variável pode ser utilizado em conjunto com múltiplas peneiras de poço, múltiplos sistemas de resistência de fluxo variável podem ser utilizados com uma ou mais peneiras, a composição de fluido pode ser recebida a partir de ou descarregada em regiões de um poço outras do que um espaço anular ou uma coluna tubular, a composição de fluido pode escoar através do sistema de resistência de fluxo variável antes de escoar através da peneira de poço, quaisquer outros componentes podem ser interconectados a montante ou a jusante da peneira de poço e/ou sistema de resistência de fluxo variável, etc. Portanto, será apreciado que os princípios desta divulgação não estão limitados ao todo aos detalhes do exemplo representado na figura 2 e aqui descrito.

[0036] Embora a peneira de poço 24 representada na figura 2 seja do tipo conhecido para os técnicos no assunto como uma peneira de poço envolvida em fios, quaisquer outros tipos ou combinações de peneiras de poço (tais como sinterizada, expandida, pré-embalada, malha de fios, etc.) podem ser utilizados em outros exemplos. Componentes adicionais (tais como capas, tubos de desvio, linhas, instrumentação, sensores, dispositivos de controle de fluxo, etc.) também podem ser utilizados, se desejado.

[0037] O sistema de resistência de fluxo variável 25 está representado de forma simplificada na figura 2, mas em um exemplo preferido o sistema pode incluir várias passagens e dispositivos para executar várias funções, conforme descrito mais completamente abaixo. Adicionalmente, o sistema 25 preferivelmente, pelo menos parcialmente, se estender circunferencialmente sobre a coluna tubular 22, ou o sistema pode ser formado em uma parede de uma estrutura tubular interconectada como parte da coluna tubular.

[0038] Em outros exemplos, o sistema 25 pode não estender circunferencialmente sobre uma coluna tubular 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 pode estar em um alojamento separado que está ligado à coluna tubular 22, ou ele pode ser orientado de modo que o eixo geométrico da saída 40 seja paralelo ao eixo geométrico da coluna tubular. O sistema 25 pode estar em uma coluna de perfilagem ou ligado a um dispositivo que não tenha formato tubular. Qualquer orientação ou configuração do sistema 25 pode ser utilizada mantendo-se com os princípios desta divulgação.

[0039] Referindo-se adicionalmente agora à figuras 3, uma vista em corte transversal de um exemplo do sistema 25, tomada ao longo da linha 3-3 da figura 2, está representativamente ilustrada. O exemplo do sistema de resistência de fluxo variável 25 representado na figura 3 pode ser utilizado no sistema de poço 10 das figuras 1 e 2, ou pode ser utilizado em outros sistemas de poços de acordo com os princípios desta divulgação.

[0040] Na figura 3, pode ser visto que a composição do fluido 36 escoa a partir da entrada 38 para a saída 40 através da passagem 44, os percursos de fluxo de entrada 46, 48 e uma câmara de fluxo 50. Os percursos de fluxo 46, 48 são ramos da passagem 44 e cruzam a câmara 50 nas entradas 52, 54.

[0041] Apesar de na figura 3 os percursos de fluxo 46, 48 divergirem a partir da passagem de entrada 44 em aproximadamente o mesmo ângulo, em outros exemplos os percursos de fluxo 46, 48 podem não ser simétricos em relação à passagem 44. Por exemplo, o percurso de fluxo 48 pode divergir a partir da passagem de entrada 44 por um ângulo menor quando comparado ao percurso de fluxo 46, de modo que, quando um membro atuador 62 não está estendido (conforme mostrado na figura 3), mais da composição de fluido 36 irá escoar através do percurso de fluxo 48 para a câmara 50.

[0042] Conforme representado na figura 3, mais da composição de fluido 36 entra na câmara 50 através do percurso de fluxo 48, devido ao efeito Coandã bem conhecido ou “efeito de parede”. No entanto, em outros exemplos, a composição do fluido 36 pode entrar na câmara 50 substancialmente, de forma igual, através dos percursos do fluxo 46, 48.

[0043] A resistência ao fluxo da composição de fluido 36 através do sistema 25 depende da proporção da composição de fluido que escoa para o interior da câmara através dos respectivos percursos de fluxo 46, 48 e das entradas 52, 54. Conforme representado na figura 3, aproximadamente metade da composição de fluido 36 escoa para o interior da câmara 50 através do percurso de fluxo 46 e da entrada 52, e cerca de metade da composição de fluido escoa para o interior da câmara através do percurso de fluxo 48 e da entrada 54.

[0044] Nesta situação, o fluxo através do sistema 25 é relativamente sem restrições. A composição de fluido 36 pode facilmente escoar entre várias estruturas 56 na câmara 50 a percurso para a saída 40.

[0045] Referindo-se adicionalmente agora à figura 4, o sistema 25 é representativamente ilustrado em outra configuração, na qual a resistência ao fluxo através do sistema é aumentada, quando comparado com a configuração da figura 3. Preferivelmente, esse aumento na resistência ao fluxo do sistema 25 não é devido a uma alteração em uma propriedade da composição de fluido 36 (embora em outros exemplos o aumento de resistência ao fluxo pode ser devido a uma alteração em uma propriedade da composição de fluido).

[0046] Conforme representado na figura 4, um defletor 58 foi deslocado em relação à passagem 44, de modo que a composição do fluido 36 é influenciada para escoar mais em direção a ramificação do percurso de fluxo 46. Uma proporção maior da composição de fluido 36, assim, passa através do percurso de fluxo 46 e para o interior da câmara 50 através da entrada 52, quando comparada com a proporção que escoa para o interior da câmara através da entrada 54.

[0047] Quando uma parte maior da composição de fluido 36 escoa para o interior da câmara 50 através da entrada 52, a composição de fluido tende a girar no sentido anti-horário na câmara (como visto na figura 4). As estruturas 56 são concebidas para promover tal fluxo rotacional na câmara 50, e conforme um resultado, mais energia na composição de fluido 36 escoando é dissipada. Assim, a resistência ao fluxo através do sistema 25 é aumentada na configuração da figura 4 conforme comparada com a configuração da figura 3.

[0048] Neste exemplo, o defletor 58 é deslocado por um atuador 60. Qualquer tipo de atuador pode ser utilizado para o atuador 60. O atuador 60 pode ser operado em resposta a qualquer tipo de estímulos (por exemplo, elétrico, magnético, temperatura, etc.).

[0049] Em outros exemplos, o defletor 58 poderia mover-se em resposta a erosão ou corrosão do defletor (isto é, de modo que a sua superfície seja deslocada). Em outro exemplo, o defletor 58 poderia ser um ânodo de sacrifício em uma célula galvânica. Em outro exemplo, o defletor 58 poderia mover-se por ser dissolvido (por exemplo, com o defletor sendo feito de sal, ácido poliláctico, etc.). Ainda em outro exemplo, o defletor 58 poderia mover-se por deposição sobre a sua superfície (tal como, a partir de escala, asfaltenos, parafinas, etc., ou a partir de deposição galvânica como um catodo protegido).

[0050] Embora a figura 4 mostre que um membro 62 do atuador 60 foi movido para assim deslocar o defletor 58, em outros exemplos o defletor pode ser deslocado sem mover um membro do atuador a partir de uma posição para outra. O membro 62 poderia, ao contrário, alterar a configuração (por exemplo, alongamento, retração, expansão, inchamento, etc.), sem que, necessariamente, mover a partir de uma posição para outra.

[0051] Embora nas figuras 3 e 4 a câmara de fluxo 50 tem múltiplas entradas 52, 54, qualquer número (incluindo um) de entradas pode ser utilizado de acordo com o escopo da presente divulgação. Por exemplo, no pedido US n° de série 12/792117, depositado em 2 de junho de 2010, uma câmara de fluxo é descrita, a qual tem apenas uma única entrada, mas a resistência para escoamento através da câmara varia dependendo da via que escoa o percurso da maior parte de uma composição de fluido entrando na câmara.

[0052] Outra configuração do sistema de resistência de fluxo variável é representativamente ilustrada nas figuras 5 & 6. Nesta configuração, a resistência ao fluxo através do sistema 25 pode ser variada devido a uma alteração em uma propriedade da composição de fluido 36, ou em resposta a uma condição particular ou estímulo usando o atuador 60.

[0053] Na figura 5, a composição de fluido 36 tem uma velocidade relativamente elevada. Conforme a composição de fluido 36 escoa através da passagem 44, ela passa por câmaras múltiplas 64 formadas em um lado da passagem. Cada uma das câmaras 64 está em comunicação com um comutador de fluido operado por pressão 66.

[0054] Em velocidades elevadas da composição de fluido 36 na passagem 44, a pressão reduzida será aplicada ao comutador de fluido 66 conforme um resultado da composição de fluido escoando após as câmaras 64, e a composição do fluido irá ser influenciada para escoar em direção à ramificação do percurso 48, conforme representado na figura 5. A maior parte da composição de fluido 36 escoa para o interior da câmara 50 através da entrada 54, e a resistência ao fluxo através do sistema 25 é aumentada. Em velocidades mais baixas e maiores viscosidades, mais da composição de fluido 36 irá escoar para o interior da câmara 50 através da entrada 52, e a resistência ao fluxo através do sistema 25 é diminuída devido ao menor fluxo rotacional na câmara.

[0055] Na figura 6, o atuador 60 foi operado para desviar a composição do fluido 36 a partir da passagem 44 em direção a ramificação do percurso de fluxo 46. O fluxo rotacional da composição de fluido 36 na câmara 50 é reduzido, e a resistência ao fluxo através do sistema 25 é, portanto, também reduzida.

[0056] Note que, se a velocidade da composição de fluido 36 na passagem 44 é reduzida, ou se a viscosidade da composição de fluido é aumentada, uma porção da composição de fluido pode escoar para o interior das câmaras 64 e para o comutador de fluido 66, que também influencia a composição de fluido a escoar mais em direção ao percurso de fluxo 46. No entanto, preferivelmente, o movimento do defletor 58 é eficaz para direcionar a composição de fluido 36 para escoar em direção ao percurso de fluxo 46, sendo ou não a composição de fluido escoando para o comutador de fluido 66 a partir das câmaras 64.

[0057] Referindo-se adicionalmente agora às figuras 7-11, exemplos de várias configurações do atuador 60 são representativamente ilustradas. Os atuadores 60 das figuras 7-11 podem ser utilizados no sistema de resistência de fluxo variável 25, ou eles podem ser utilizados em outros sistemas de acordo com os princípios desta divulgação.

[0058] Na figura 7, o atuador 60 compreende o membro 62 tendo o defletor 58 nele formado, ou a ele ligado. O membro 62 compreende um material 68 que altera a forma ou se move em resposta a um sinal elétrico ou estímulo a partir de um controlador 70. Energia elétrica pode ser fornecida ao controlador 70 por uma bateria 72 ou outra fonte (tal como um gerador elétrico, etc.).

[0059] Um sensor ou detector 74 pode ser utilizado para detectar um sinal transmitido ao atuador 60 a partir de um local remoto (tal como a superfície da terra, uma cabeça de poço submarina, uma plataforma, uma instalação de produção, etc.). O sinal pode ser um sinal de telemetria transmitido por, por exemplo, ondas acústicas, pulsos de pressão, ondas eletromagnéticas, vibrações, manipulações de tubulação, etc. Qualquer tipo de sinal pode ser detectado pelo detector 74 de acordo com os princípios desta divulgação.

[0060] O material 68 pode ser qualquer tipo de material que possa alterar a forma ou mover em resposta à aplicação ou a retirada de um estimulo elétrico. Exemplos incluem piezocerâmicos, piezoeletricos, eletrostritores, etc. Um material piroelétrico pode ser incluído, a fim de gerar eletricidade em resposta a uma alteração particular na temperatura. O estímulo elétrico pode ser aplicado para desviar a composição de fluido 36 em direção a ramificação do percurso de fluxo 46, ou para desviar a composição de fluido em direção a ramificação do percurso de fluxo 48. Alternativamente, o estímulo elétrico pode ser aplicado quando nenhum desvio da composição de fluido 36 pelo defletor 58 é desejado.

[0061] Na figura 8, o membro 62 compreende o material 68 que, nesta configuração, altera a forma ou se move em resposta a um sinal magnético ou estímulo a partir do controlador 70. Neste exemplo, a corrente elétrica fornecida pelo controlador 70 é convertida em um campo magnético utilizando uma bobina 76, mas outras técnicas para aplicação de um campo magnético ao material 68 (por exemplo, ímãs permanentes, etc.) podem ser utilizadas, se desejada.

[0062] O material 68 neste exemplo pode ser qualquer tipo de material que pode alterar a forma ou mover em resposta à aplicação ou retirada de um campo magnético. Exemplos incluem materiais com memória de forma magnéticos, magnetostritores, ímãs permanentes, materiais ferromagnéticos, etc.

[0063] Em um exemplo, o membro 62 e a bobina 76 podem compreender uma bobina de alto-falante (“voice coil”) ou um solenoide. O solenoide poderia ser um solenoide de engate. Em qualquer dos exemplos aqui descritos, o atuador 60 poderia ser bi-estável e poderia bloquear as configurações extensa e/ou retraída.

[0064] O campo magnético pode ser aplicado para desviar a composição de fluido 36 em direção à ramificação do percurso de fluxo 46, ou para desviar a composição de fluido em direção a ramificação do percurso de fluxo 48. Alternativamente, o campo magnético pode ser aplicado quando nenhum desvio da composição de fluido 36 pelo defletor 58 é desejado.

[0065] Na figura 9, o defletor 58 desvia a composição de fluido 36 que escoa através da passagem 44. Em um exemplo, o defletor 58 pode deslocar em relação à passagem 44 devido a erosão ou corrosão do membro 62. Esta erosão ou corrosão poderia ser devido à intervenção humana (por exemplo, através do contato do membro 62 com um fluido corrosivo), ou poderia ser devido a passagem do tempo (por exemplo, devido ao escoamento da composição de fluido 36 sobre o membro 62).

[0066] Em outro exemplo, o membro 62 pode ser feito para, relativamente, corroer rapidamente tornando-se um ânodo de sacrifício em uma célula galvânica. Um eletrólito de fluido 78 pode ser seletivamente, introduzido em uma passagem 80 (tal como, por meio de uma linha que se estende para um local remoto, etc.) exposto ao material 68, que pode ser menos nobre, em comparação com outro material 82, também exposto ao fluido.

[0067] O membro 62 pode aumentar devido à deposição galvânica sobre sua superfície, se, por exemplo, o membro ser um cátodo protegido na célula galvânica. O membro 62 pode, em outros exemplos, aumentar devido à deposição de escala, asfaltenos, parafinas, etc. sobre o membro.

[0068] Ainda em outro exemplo, o material 68 poderia ser intumescível, e o fluido 78 poderia ser um tipo de fluido que faz com que o material inche (isto é, aumenta em volume). Vários materiais são conhecidos (por exemplo, ver Patente US Nos 3.385.367 e 7.059.415, e Publicação US Nos 2004-0020662 e 2007-0257405) os quais incham em resposta ao contato com água, hidrocarbonetos líquidos e/ou gasosos ou hidrocarbonetos supercríticos. Alternativamente, o material 68 poderia inchar em resposta à composição de fluido 36 compreendendo uma proporção maior de fluido desejado para fluido indesejado, ou uma proporção aumentada de fluido indesejável para fluido desejado.

[0069] Em um outro exemplo, o material 68 poderia inchar em resposta a uma alteração na concentração de íon (tal como, um valor de pH do fluido 78, ou da composição de fluido 36). Por exemplo, o material 68 poderia compreender um polímero hidrogel.

[0070] Ainda em outro exemplo, o material 68 poderia inchar ou alterar a forma em resposta a um aumento na temperatura. Por exemplo, o material 68 poderia compreender uma cera sensível à temperatura ou um material com memória de forma térmico, etc.

[0071] Na figura 10, o membro 62 compreende um pistão que se desloca em resposta a um diferencial de pressão entre a passagem 80 e a passagem 44. Quando isto é desejado para mover o defletor 58, a pressão na passagem 80 é aumentada ou diminuída (por exemplo, através de uma linha que se estende a uma fonte de pressão em um local remoto, etc.) em relação à pressão na passagem 44.

[0072] O defletor 58 é representado na figura 10 como sendo na forma de uma palheta articulada, mas deve ser claramente entendido que qualquer forma de defletor pode ser utilizada de acordo com esta divulgação. Por exemplo, o defletor 58 poderia ser na forma de um aerofólio, etc.

[0073] Na configuração da figura 10, a posição do defletor 58 pode ser dependente de uma propriedade (pressão) da composição de fluido 36.

[0074] Na figura 11, o atuador 60 é operado em resposta à aplicação ou retirada de um campo magnético. Por exemplo, o campo magnético poderia ser aplicado pelo transporte de um dispositivo magnético 82 no interior da passagem 80, o que poderia estender através da coluna tubular 22 para um local remoto.

[0075] O atuador 60 nesta configuração poderia incluir qualquer material 68 discutido anteriormente em relação à configuração da figura 8 (por exemplo, materiais que podem alterar a forma ou mover em resposta à aplicação ou retirada de um campo magnético, materiais com memória de forma magnética, magnetostritores, ímãs permanentes, materiais ferromagnéticos, etc.).

[0076] O dispositivo magnético 82 pode ser qualquer tipo de dispositivo que produz um campo magnético. Exemplos incluem ímãs permanentes, eletroímãs, etc. O dispositivo 82 poderia ser transmitido por cabo, slickline, etc., o dispositivo poderia ser solto ou bombeado através da passagem 80, etc.

[0077] Uma aplicação útil da configuração da figura 11 é a de permitir que atuadores individuais ou múltiplos 60 sejam operados seletivamente. Por exemplo, no sistema de poço 10 da figura 1, pode ser desejado aumentar ou diminuir a resistência ao fluxo através de algumas ou de todas as variáveis dos sistemas de resistência de fluxo 25. Um dardo magnético poderia ser solto ou bombeado através de todos os sistemas 25 para operar todos os atuadores 60, ou um eletroímã conduzido por cabo poderia ser seletivamente posicionado adjacente a alguns dos sistemas para operar aqueles atuadores selecionados.

[0078] Referindo-se adicionalmente agora à figura 12, um exemplo do gráfico de pressão ou taxa de fluxo da composição de fluido 36 versus o tempo é representativamente ilustrado. Note que a pressão e/ou a taxa de fluxo pode ser seletivamente variada pela operação do atuador 60 do sistema de resistência de fluxo variável 25, e esta variação na pressão e/ou na taxa de fluxo pode ser utilizada para transmitir um sinal para um local remoto.

[0079] Na figura 13, o sistema de poço 10 é representativamente ilustrado enquanto a seção não revestida 14 do furo de poço 12 está sendo perfurada. A composição de fluido 36 (conhecida como lama de perfuração nesta situação) é circulada através de uma coluna tubular 84 (uma coluna de perfuração nesta situação), saindo uma broca de perfuração 86, e retornando para a superfície através do espaço anular 28.

[0080] O atuador 60 pode ser operado utilizando o controlador 70, conforme descrito acima, de modo que as variações de pressão e/ou taxa de fluxo são produzidas na composição de fluido 36. Estas variações de pressão e/ou taxa de fluxo podem ter dados, comandos ou outras informações moduladas das mesmas. Deste modo, os sinais podem ser transmitidos para o local remoto pelo sistema de resistência de fluxo variável 25.

[0081] Conforme representado na figura 13, um receptor de telemetria 88 em um local remoto detecta as variações de pressão e/ou da taxa de fluxo utilizando um ou mais sensores 90 que medem estas propriedades a montante e/ou a jusante do sistema 25. Em um exemplo, o sistema 25 pode transmitir para o local remoto os sinais indicativos de pressão e/ou taxa de fluxo de medições tomadas por medição durante a perfuração (MWD), registro durante a perfuração (DPM), pressão durante a perfuração (PCD), ou outros sensores 92 interconectados na coluna tubular 84.

[0082] Em outros exemplos, as capacidades de transmissão de sinal do sistema 25 poderiam ser utilizadas na produção, injeção, estimulação, completação ou outros tipos de operações. Em uma operação de produção (por exemplo, a figura 1), os sistemas 25 poderiam transmitir para um local remoto os sinais indicativos da taxa de fluxo, pressão, composição, temperatura, etc. para cada zona individual sendo produzidos.

[0083] Pode ser agora devidamente apreciado que a descrição acima proporciona significativos avanços na técnica de variavelmente restringir o fluxo de fluido em um poço. Alguns ou a totalidade dos exemplos do sistema de resistência de fluxo variável 25 acima descritos podem ser operados remotamente para regular o fluxo de forma confiável entre uma formação 20 e um interior de uma coluna tubular 22. Alguns ou a totalidade dos exemplos do sistema 25 acima descritos podem ser operados para transmitir sinais para um local remoto, e/ou podem receber sinais transmitidos remotamente para operar o atuador 60.

[0084] Em um aspecto, a descrição acima descreve um sistema de resistência de fluxo variável 25 para utilização com um poço subterrâneo. O sistema 25 pode incluir uma câmara de fluxo 50 através da qual uma composição de fluido 36 escoa, a câmara 50 tendo múltiplos percursos de fluxo de entrada 46, 48, e uma resistência ao fluxo que varia dependendo das proporções da composição de fluido 36 que escoa para o interior da câmara 50 através dos respectivos percursos de fluxo de entrada 46, 48. Um atuador 60 pode variar as proporções da composição de fluido 36 que escoa para o interior da câmara 50 através dos respectivos percursos de fluxo de entrada 46, 48.

[0085] O atuador 60 pode desviar a composição de fluido 36 em direção a um percurso de fluxo de entrada 46. O atuador 60 pode deslocar um defletor 58 em relação a uma passagem 44 através da qual a composição de fluido 36 escoa.

[0086] O atuador 60 pode compreender um material intumescível, um material que altera a forma em resposta ao contato com um tipo de fluido selecionado, e/ou um material que altera a forma em resposta a uma alteração de temperatura.

[0087] O atuador 60 pode compreender um material piezocerâmico, e/ou um material selecionado a partir do seguinte grupo: piezoelétrico, piroelétrico, eletrostritor, magnetostritor, memória de forma magnético, íma permanente, ferromagnético, intumescível, hidrogel de polímero, e memória de forma térmica. O atuador 60 pode compreender um atuador eletromagnético.

[0088] O sistema 25 pode incluir um controlador 70 que controla o funcionamento do atuador 60. O controlador 70 pode responder a um sinal transmitido a partir de um local remoto. O sinal pode compreender um sinal elétrico, um sinal magnético, e/ou um sinal selecionado a partir do seguinte grupo: térmico, concentração íons, e tipo de fluido. A composição de fluido 36 pode escoar através da câmara de fluxo 50 no poço.

[0089] O sistema 25 pode também incluir um comutador de fluido 66 o qual, em resposta a uma alteração em uma propriedade da composição de fluido 36, varia as proporções da composição de fluido 36 que escoa para o interior da câmara 50 através dos respectivos percursos de fluxo de entrada 46, 48. A propriedade pode compreender pelo menos uma do seguinte grupo: velocidade, viscosidade, densidade, e taxa de fluido desejado para fluido indesejável.

[0090] O desvio da composição de fluido 36 pelo atuador 60 pode transmitir um sinal para um local remoto. O sinal pode compreender pressão e/ou variações de taxa de fluxo.

[0091] Também é proporcionado pela descrição acima um método para controlar variavelmente a resistência de fluxo em um poço.

[0092] O método pode incluir a alteração de uma orientação de um defletor 58 em relação a uma passagem 44 através da qual uma composição de fluido 36 escoa, influenciando assim a composição de fluido 36 para escoar em direção a um dos vários percursos de fluxo de entrada 46, 48 de uma câmara de fluxo 50, a câmara 50 tendo uma resistência ao fluxo que varia dependendo das proporções da composição de fluido 36 que escoa para o interior da câmara 50 através dos respectivos percursos de fluxo de entrada 46, 48.

[0093] Alterando a orientação do defletor 58 pode incluir a transmissão de um sinal para um local remoto. Transmitindo o sinal pode incluir um controlador 70 operando seletivamente um atuador 60 que desloca o defletor 58 em relação à passagem 44.

[0094] Deve ser entendido que os vários exemplos descritos acima podem ser utilizados em várias orientações, tais como inclinada, invertida, horizontal, vertical, etc., e em várias configurações, sem se afastar dos princípios da presente divulgação. As concretizações ilustradas nos desenhos são representadas e descritas apenas como exemplos de aplicações úteis dos princípios da divulgação, os quais não estão limitados a quaisquer detalhes específicos destas configurações.

[0095] Certamente, um técnico no assunto, mediante uma consideração cuidadosa da descrição acima das configurações representativas, prontamente apreciará que muitas modificações, adições, substituições, eliminações, e outras mudanças podem ser feitas a estas configurações específicas, e tais mudanças estão dentro do escopo dos princípios da presente divulgação. Consequentemente, a descrição detalhada anterior deve ser claramente entendida como sendo dada por meio de ilustração e exemplo somente, o espírito e escopo da presente divulgação sendo limitado unicamente pelas reivindicações anexas e suas equivalentes.

Claims

1. Sistema de resistência de fluxo variável, para uso com um poço subterrâneo, caracterizado pelo fato de compreender: - uma câmara de fluxo (50) arranjada para o fluxo de uma composição de fluido através da mesma, a câmara (50) tendo múltiplos percursos de fluxo de entrada (46, 48), e uma resistência de fluxo a qual varia dependendo das proporções da composição de fluido (36) que escoa para o interior da câmara (50) através dos respectivos percursos de fluxo de entrada (46, 48); e - um atuador (60) configurado para deslocar um defletor (58) em uma passagem (44) através da qual a composição de fluido (36) é configurada para escoar, sendo que as proporções da composição de fluido (36) que escoa para o interior da câmara (50) através dos respectivos percursos de fluxo de entrada (46, 48) são variáveis em resposta ao deslocamento do defletor (58); e - um comutador de fluido operado por pressão (66) que, em resposta a uma alteração em uma propriedade da composição de fluido (36), é configurado para variar as proporções da composição de fluido (36) que escoa para o interior da câmara (50) através dos respectivos percursos de entrada de fluxo (46, 48), sendo que múltiplas câmaras (64) são formadas em um lado da passagem (44), e sendo que cada uma das câmaras (64) está em comunicação com o comutador de fluido operado por pressão (66).

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o atuador (60) compreender: - um material intumescível; e/ou - um material que altera a forma em resposta ao contato com um tipo de fluido selecionado; e/ou - um material que altera a forma em resposta a uma alteração de temperatura.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de a propriedade compreender pelo menos uma do seguinte grupo: velocidade, viscosidade, densidade, e taxa de fluido desejado para fluido indesejável.

4. Sistema, de acordo com qualquer uma das reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de a câmara (50) ter primeiro (46) e segundo (48) percursos de fluxo de entrada, sendo que a resistência de fluxo varia dependendo das proporções da composição de fluido (36) que escoa para o interior da câmara (50) através dos respectivos primeiro (46) e segundo (48) percursos de fluxo de entrada, sendo que o atuador (60) é configurado para desviar a composição de fluido (36) em direção ao primeiro percurso de fluxo de entrada (46), sendo que o sistema compreende um controlador (70) que é arranjado para controlar o funcionamento do atuador (60), e onde o controlador (70) é responsivo a um sinal transmitido a partir de um local remoto.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado pelo fato de o atuador (60) compreender: - um material piezocerâmico; e/ou - um material selecionado a partir do seguinte grupo: piezoelétrico, piroelétrico, eletrostritor, magnetostritor, memória de forma magnética, imã permanente, ferromagnético, intumescível, hidrogel de polímero, e memória de forma térmica; e/ou - um atuador eletromagnético.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de o sinal compreender um sinal elétrico.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o sinal compreender: - um sinal magnético; e/ou - um tipo selecionado a partir do seguinte grupo: térmico, concentração de íons, e tipo de fluido.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado pelo fato de a composição do fluido (36) escoar através da câmara de fluxo (50) no poço.

9. Sistema, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de o comutador de fluido (66) ser configurado para variar as proporções da composição de fluido (36) que escoa para o interior da câmara (50) através dos respectivos primeiro (46) e segundo (48) percursos de entrada de fluxo em resposta a uma alteração em uma propriedade da composição de fluido (36) e, opcionalmente, sendo que a propriedade pode compreender pelo menos uma do seguinte grupo: velocidade, viscosidade, densidade, e taxa de fluido desejado para fluido indesejável.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1 ou 4, caracterizado pelo fato de o desvio da composição de fluido (36) pelo atuador (60) transmitir um sinal para um local remoto e, opcionalmente, sendo que o sinal pode compreender variações de pressão; e/ou sendo que o sinal pode compreender variações de taxa de fluxo.