BR112014013596B1

BR112014013596B1 - Sistema de controle de fluxo de fluido bidirecional de fundo de poço e método de controle de fluxo de fluido bidirecional de fundo de poço

Info

Publication number: BR112014013596B1
Application number: BR112014013596-7A
Authority: BR
Inventors: Jason D. Dykstra; Michael Linley Fripp; Orlando DeJesus
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2011-12-06
Filing date: 2011-12-06
Publication date: 2020-09-29
Also published as: SG11201400692QA; RU2582604C1; EP3266978A1; CA2850725C; US9249649B2; CN103975124B; AU2011382623B2; AU2011382623A1; EP3269923A1; MX2014006785A; WO2013085496A1; BR112014013596A2; EP2788578A4; MX351171B; EP2788578A1; NO2788578T3; BR122019024662B1; CA2850725A1; BR112014013596A8; EP3269923B1

Abstract

sistema de controle de fluxo de fluido bidirecional de fundo de poço e método de controle de fluxo de fluido bidirecional de fundo de poço. um sistema de controle de fluxo de fluido bidirecional de fundo de poço é operável para controlar a entrada de fluidos de formação e a saída dos fluidos de injeção. o sistema inclui pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção e pelo menos um componente de controle de fluxo de produção em paralelo com pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção. pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção e pelo menos um componente de controle de fluxo de produção tem cada um, a direção dependente da resistência do fluxo, de tal modo que o fluxo de fluido de injeção sofre uma maior resistência de fluxo através de pelo menos um componente de controle de fluxo de produção do que através de pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção, de tal modo que o fluxo de fluido de produção sofre uma maior resistência ao fluxo através de pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção do que através de pelo menos um componente de controle de fluxo de produção.

Description

Campo técnico da invenção

[001] Esta invenção refere-se, em geral, a um equipamento utilizado em conjunto com as operações realizadas em poços subterrâneos e, em particular, a um sistema de controle de fluxo de fluido no fundo do poço e um método, que são operáveis para controlar a entrada de fluidos da formação e a saida de fluidos de injeção.

Antecedentes da invenção

[002] Sem limitar o escopo da presente invenção, este antecedente será descrito com referência a injeção de vapor em uma formação subterrânea contendo hidrocarboneto, como um exemplo.

[003] Durante a produção de óleo pesado, óleo com alta viscosidade e alta densidade relativa, que é algumas vezes desejável para injetar um fluido de intensificação de recuperação dentro do reservatório para melhorar a mobilidade do óleo. Um tipo de fluido de intensificação de recuperação é vapor, que pode ser injetado utilizando um processo de injeção de vapor ciclico, o qual é comumente referido como uma operação "bufar e soprar"("huff and puff"). Em tal operação de estimulação de vapor ciclico, um poço é posto, através de ciclos de injeção de vapor, absorvendo e produzindo óleo. No primeiro estágio, o vapor em alta temperatura é injetado dentro do reservatório. No segundo estágio, o poço é fechado para permitir a distribuição de calor no reservatório para diluir o óleo. Durante o terceiro estágio, o óleo diluido é produzido dentro do poço e pode ser bombeado para a superfície. Este processo pode ser repetido conforme requerido durante o tempo de vida produtiva do poço.

[004] Em poços tendo zonas múltiplas, devido às diferenças na pressão e/ou na permeabilidade das zonas, bem como as perdas térmicas e de pressão na coluna tubular, a quantidade de vapor que entra em cada zona pode ser dificil de controlar. Uma maneira para garantir a injeção de vapor desejada em cada zona é estabelecer um regime de fluxo critico através de bocais associados com cada zona. O fluxo critico de um fluido compressivel através de um bocal é alcançado quando a velocidade através do gargalo do bocal é igual à velocidade do som do fluido nas condições locais do fluido. Uma vez que a velocidade sônica é alcançada, a velocidade e, portanto, a taxa de fluxo do fluido através do bocal não consegue aumentar, independentemente das alterações em condições a jusantes. Deste modo, independentemente das diferenças de pressão anular em cada zona, enquanto o fluxo critico é mantido em cada bocal, a quantidade de vapor entrando em cada zona é conhecida.

[005] Foi verificado, no entanto, que a obtenção do perfil de pressão e taxa de fluxo de injeção desejada pelo fluxo reverso através de dispositivos de controle de fluxo convencionais é impraticável. Como os componentes de controle de fluxo são projetados para taxas de fluxos de produção, na tentativa de reverter o fluxo através de componentes de controle de fluxo convencionais em taxas de fluxos de injeção, provoca uma queda de pressão inaceitável. Consequentemente, surgiu a necessidade para um sistema de controle de fluxo de fluido que seja operável para controlar a entrada de fluidos para a produção a partir da formação. Uma necessidade também surgiu para tal sistema de controle de fluxo de fluido que seja operável para controlar o fluxo de fluidos a partir da coluna de completação dentro da formação na taxa de fluxo de injeção desejada. Além disso, surgiu a necessidade para tal sistema de controle de fluxo de fluido que seja operável para permitir ciclos repetidos de entrada de fluidos na formação e saida dos fluidos de injeção.

Sumário da invenção

[006] A presente invenção aqui descrita compreende um sistema de controle de fluxo de fluido no fundo do poço e um método para controlar a entrada de fluidos para a produção a partir da formação. Adicionalmente, o sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço e o método da presente invenção, são operáveis para controlar o fluxo de fluidos a partir da coluna de completação dentro da formação na taxa de fluxo de injeção desejada. Adicionalmente, o sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço e o método da presente invenção são operáveis para permitir ciclos repetidos de entrada de fluidos na formação e saida dos fluidos de inj eção.

[007] Em um aspecto, a presente invenção é direcionada a um sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço bidirecional. O sistema inclui pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção e pelo menos um componente de controle de fluxo de produção, em paralelo com pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção. Pelo menos o componente de controle de fluxo de injeção e pelo menos um componente de controle de fluxo de produção têm cada um, a resistência do fluxo dependente da direção, de tal modo que o fluxo de injeção de fluido experimenta uma maior resistência ao fluxo através de pelo menos um componente de controle de fluxo de produção do que através de pelo menos um componente de controle de fluxo injeção, e de forma que o fluxo de fluido de produção experimenta uma maior resistência ao fluxo através de pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção do que através pelo menos um componente de controle de fluxo de produção.

[008] Em uma concretização, pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção pode ser um diodo fluidico provendo maior resistência ao fluxo na direção de produção do que na direção de injeção. Nesta concretização, o diodo fluidico pode ser um diodo de vórtice, onde o fluxo de injeção de fluido entrando no diodo de vórtice percorre, primeiramente, em uma direção radial, e onde o fluxo de fluido de produção entrando no diodo de vórtice percorre, primeiramente, em uma direção tangencial. Em outra concretização, pelo menos um componente de controle de fluxo de produção pode ser um diodo fluidico provendo maior resistência ao fluxo na direção de injeção do que na direção de produção. Nesta concretização, o diodo fluidico pode ser um diodo de vórtice, onde o fluxo de fluido de produção entrando no diodo de vórtice percorre, primeiramente, em uma direção radial, e onde o fluxo de injeção de fluido entrando no diodo de vórtice percorre, primeiramente, em uma direção tangencial.

[009] Em uma concretização, pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção pode ser um diodo fluidico, provendo uma maior resistência ao fluxo na direção de produção do que na direção de injeção em série com um bocal tendo uma porção de gargalo e uma porção de difusor operável para permitir o fluxo critico através da mesma. Em outras concretizações, pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção pode ser um diodo fluidico provendo uma maior resistência ao fluxo na direção de produção do que na direção de injeção em série com uma válvula seletora de fluido. Em certas concretizações, pelo menos um componente de controle de fluxo de produção pode ser um diodo fluidico provendo maior resistência ao fluxo na direção de injeção do que na direção de produção em série com um dispositivo de controle de entrada.

[010] Em outro aspecto, a presente invenção é direcionada a um sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço bidirecional. O sistema inclui pelo menos um diodo de vórtice de injeção e pelo menos um diodo de vórtice de produção. Nesta configuração, o fluxo de injeção de fluido entrando no diodo de vórtice injeção percorre, primeiramente, em uma direção radial, enquanto que o fluxo de fluido de produção entrando no diodo de vórtice de injeção percorre, primeiramente, em uma direção tangencial. Da mesma forma, o fluxo de fluido de produção entrando no diodo de vórtice de produção percorre, primeiramente, em uma direção radial, enquanto que o fluxo de injeção de fluido entrando no diodo de vórtice de produção percorre, primeiramente, em uma direção tangencial.

[011] Em uma concretização, pelo menos um diodo de vórtice de injeção pode estar em série com um bocal tendo uma porção de gargalo e uma porção de difusor operáveis para permitir o fluxo critico através dele. Em outra concretização, pelo menos um diodo de vórtice de injeção pode estar em série com uma válvula seletora de fluido. Em outra concretização, pelo menos um diodo de vórtice de produção pode estar em série com um dispositivo de controle de entrada. Em certas concretizações, pelo menos um diodo de vórtice de injeção pode ser uma pluralidade de diodos de vórtice de injeção em paralelo uns com os outros. Em outras concretizações, pelo menos um diodo de vórtice de produção pode ser uma pluralidade de diodos de vórtice produção em paralelo uns com os outros.

[012] Em um aspecto adicional, a presente invenção é direcionada a um método de controle de fluxo de fluido de fundo de poço bidirecional. 0 método inclui o fornecimento de um sistema de controle de fluxo de fluido em um local alvo no fundo de poço, o sistema de controle de fluxo de fluido tendo pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção e pelo menos um componente de controle de fluxo de produção em paralelo com pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção, o bombeamento de um fluido de injeção a partir da superfície para dentro da formação por meio do sistema de controle de fluxo de fluido de tal modo que o fluido de injeção, tendo uma maior resistência ao fluxo através do componente de controle de fluxo de produção do que através do componente de controle de fluxo de injeção, e produzindo um fluido de formação para a superfície através do sistema de controle de fluxo de fluido, de tal modo que o fluido de produção tem uma maior resistência ao fluxo através do componente de controle de fluxo de injeção do que através do componente de controle de fluxo de produção. O método pode também incluir o bombeamento do fluido de injeção através de diodos fluidicos opostos paralelos, tendo cada um a resistência do fluxo dependente da direção, produzindo o fluido da formação através dos diodos fluidicos opostos paralelos, tendo cada um uma resistência do fluxo dependente da direção, o bombeamento do fluido de injeção através dos diodos de vórtice opostos paralelos, cada um tendo a resistência do fluxo dependente da direção, produzindo o fluido da formação através dos diodos de vórtice opostos paralelos, tendo cada um uma resistência do fluxo dependente da direção ou bombeamento do fluido de injeção através de um diodo de injeção de fluido tendo a resistência do fluxo dependente da direção e um bocal em série com o diodo fluidico, o bocal tendo uma porção de gargalo e uma porção de difusor operáveis para permitir o fluxo critico através dele.

[013] Um sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço bidirecional compreendendo:

[014] Em um aspecto adicional, a presente invenção é direcionada a um sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço bidirecional. O sistema inclui pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção e pelo menos um componente de controle de fluxo de produção em paralelo com pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção. Pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção tem a resistência do fluxo dependente da direção, de tal modo a entrada de fluido de produção experimenta uma maior resistência ao fluxo através de pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção do que no fluxo do fluido de injeção através de pelo menos um componente de controle de fluxo de injeção.

Breve descrição dos desenhos

[015] Para um entendimento mais completo das características e vantagens da presente invenção, é feita agora referência à descrição detalhada da invenção, juntamente com as figuras que a acompanham nas quais os numerais correspondentes nas diferentes figuras se referem a partes correspondentes e nas quais:

[016] A figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de poço operando uma pluralidade de sistemas de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com uma concretização da presente invenção, durante uma fase de injeção de operações do poço;

[017] A figura 2 é uma ilustração esquemática de um sistema de poço operando uma pluralidade de sistemas de controle de fluxo de fluido no fundo do poço, de acordo com uma concretização da presente invenção, durante uma fase de produção de operações do poço;

[018] As figuras 3A-3B são ilustrações esquemáticas dos componentes de controle de fluxo tendo a resistência de fluxo direcional dependente para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido, de acordo com uma concretização da presente invenção;

[019] As Figuras 4A-4B são ilustrações esquemáticas de componentes de controle de fluxo tendo a resistência de fluxo direcional dependente para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido, de acordo com uma concretização da presente invenção;

[020] As figuras 5A-5B são ilustrações esquemáticas de componentes de controle de fluxo tendo a resistência de fluxo direcional dependente para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido, de acordo com uma concretização da presente invenção;

[021] As figuras 6A-6B são ilustrações esquemáticas de um componente de controle de fluxo de dois estágios tendo dois elementos de controle de fluxo em série e tendo a resistência do fluxo dependente da direção para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido, de acordo com uma concretização da presente invenção;

[022] As figuras 7A-7B são ilustrações esquemáticas de um componente de controle de fluxo de dois estágios, tendo dois elementos de controle de fluxo em série e tendo a resistência do fluxo dependente da direção para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido, de acordo com uma concretização da presente invenção;

[023] A figura 8 é uma ilustração esquemática de um componente de controle de fluxo de dois estágios tendo dois elementos de controle de fluxo em série e tendo a resistência do fluxo dependente da direção para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido, de acordo com uma concretização da presente invenção;

[024] A figura 9 é uma ilustração esquemática de um componente de controle de fluxo de dois estágios tendo dois elementos de controle de fluxo em série e tendo a resistência do fluxo dependente da direção para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido, de acordo com uma concretização da presente invenção;

[025] As figuras 10A-10B são ilustrações esquemáticas de dois componentes de controle de fluxo de dois estágios tendo a resistência do fluxo dependente da direção para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido, de acordo com uma concretização da presente invenção.

Descrição detalhada da invenção

[026] Enquanto a fabricação e utilização de várias concretizações da presente invenção são discutidas em detalhe abaixo, deve ser apreciado que a presente invenção proporciona muitos conceitos inventivos aplicáveis que podem ser incorporados em uma ampla variedade de contextos específicos. As concretizações especificas aqui descritas são meramente ilustrativas das maneiras especificas de fazer e utilizar o invento, e não delimitam o escopo da presente invenção.

[027] Referindo-nos inicialmente à figura 1, um sistema de poço incluindo uma pluralidade de sistemas de controle de fluxo de fluido de fundo de poço bidirecionais posicionados em uma coluna tubular de fundo de poço, é esquematicamente ilustrado e designado geralmente por 10. Um furo de poço 12 se estende através de várias camadas de terra incluindo formações 14, 16, 18. O furo de poço 12 inclui o revestimento 20 que pode ser cimentado dentro do furo de poço 12. O revestimento 20 é perfurado em cada zona de interesse correspondente as formações 14, 16, 18 nas perfurações 22, 24, 26. Disposto com o revestimento 20 e formando uma área geralmente anular, dentro da qual, uma coluna de tubulação 28 que inclui uma pluralidade de ferramentas tais como, obturadores 30, 32 que isolam o espaço anular 34, os obturadores 36, 38 que isolam o espaço anular 40, e obturadores 42, 44 que isolam o espaço anular 46. A coluna de tubulação 28 inclui ainda uma pluralidade de sistemas de controle de fluxo de fluido de fundo de poço bidirecionais 48, 50, 52, que está, respectivamente, posicionada em relação aos espaços anulares 34, 40, 46. A coluna de tubulação 28 define uma passagem central 54.

[028] Na concretização ilustrada, o sistema de controle de fluxo de fluido 48 tem uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de injeção 56, o sistema de controle de fluxo de fluido 50 tem uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de injeção de fluido 58, e o sistema de controle de fluxo 52 tem uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de injeção 60. Adicionalmente, o sistema de controle de fluxo de fluido 48 tem uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de produção 62, o sistema de controle de fluxo de fluido 50 tem uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de produção 64, e o sistema de controle de fluxo de fluido 52 tem uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de produção 66. Os componentes de controle de fluxo 56, 62 proporcionam uma pluralidade de percursos de fluxo entre a passagem central 54 e o espaço anular 34 que estão em paralelo um com o outro. Os componentes de controle de fluxo 58, 64 proporcionam uma pluralidade de percursos de fluxo entre a passagem central 54 e o espaço anular 40, que estão em paralelo um com o outro. Os componentes de controle de fluxo 60, 66 proporcionam uma pluralidade de percursos de fluxo entre a passagem central 54 e o espaço anular 46 que estão em paralelo um com o outro. Cada um dos componentes de controle de fluxo 56, 58, 60, 62, 64, 66 inclui pelo menos um elemento de controle do fluxo, tal como um diodo fluidico, tendo a resistência do fluxo dependente da direção.

[029] Nesta configuração, cada sistema de controle de fluxo de fluido 48, 50, 52 pode ser utilizado para controlar a taxa de injeção de um fluido dentro da sua formação correspondente 14, 16, 18, e a taxa de produção de fluidos a partir da sua formação correspondente 14, 16, 18. Por exemplo, durante uma operação ciclica de estimulação de vapor, o vapor pode ser injetado dentro das formações 14, 16, 18, conforme indicado pelas setas 68 na passagem central 54, 70, setas grandes e setas pequenas 72 no espaço anular 34, setas grandes 74 e pequenas setas 76 no espaço anular 40, e setas grandes 78 e setas pequenas 80 no espaço anular 46, como melhor visto na figura 1. Quando a fase de injeção de vapor da operação ciclica de estimulação de vapor está completa, o sistema 10 pode ser fechado para permitir a distribuição de calor nas formações 14, 16, 18, para diluir o óleo. Após a fase de absorção da operação cíclica de estimulação de vapor, o sistema de poço 10 pode ser aberto para permitir que os fluidos do reservatório sejam produzidos dentro do poço a partir das formações 14, 16, 18, conforme indicado pelas setas 82 na passagem central 54, setas 84 no espaço anular 34, setas grandes 86 e setas pequenas 88 do sistema de controle de fluxo de fluido 48, setas 90 no espaço anular 40, setas grandes 92 e setas pequenas 94 no sistema de controle de fluxo de fluido 50, e setas 96 no espaço anular 46, setas grandes 98 e setas pequenas 100 no sistema de controle de fluxo de fluido 52, como melhor visto na figura 2. Após a fase de produção da operação cíclica de estimulação de vapor, os estágios da operação cíclica de estimulação de vapor podem ser repetidos conforme necessário.

[030] Conforme referido acima, cada um dos componentes de controle de fluxo 56, 58, 60, 62, 64, 66 inclui pelo menos um elemento de controle de fluxo tendo a direção dependente da resistência de fluxo. Esta resistência do fluxo dependente da direção determina o volume ou o volume relativo de fluido que é capaz de fluir através de um componente de controle de fluxo em particular. Na operação de injeção de fluido ilustrada na figura 1, os volumes de injeção de fluido correspondentes são indicados como setas grandes 70, 74, 78 representando, respectivamente, a injeção através de componentes de controle de fluxo 56, 58, 60, e as pequenas setas 72, 76, 80 representando, respectivamente, a injeção através de componentes de controle de fluxo 62, 64, 66. Da mesma forma, na operação de produção de fluido ilustrada na figura 2, os volumes de produção de fluido relativos são indicados como setas grandes 86, 92, 98 representando, respectivamente, a produção através de componentes de controle de fluxo 62, 64, 66, e as pequenas setas 88, 94, 100 representando, respectivamente, a produção através de componentes de controle de fluxo 56, 58, 60. Na concretização ilustrada, o fluxo de injeção de fluido experimenta uma maior resistência ao fluxo através dos componentes de controle de fluxo 62, 64, 66, do que através dos componentes de controle de fluxo 56, 58, 60, enquanto o fluxo de fluido de produção experimenta uma maior resistência ao fluxo através dos componentes de controle de fluxo 56, 58, 60 do que através dos componentes de controle de fluxo 62, 64, 66. Nesta configuração, os componentes de controle de fluxo 62, 64, 66 podem ser referidos como componentes de controle do fluxo de produção como uma maioria do fluxo de produção passando através dos mesmos, e os componentes de fluxo de controle 56, 58, 60 podem ser referidos como os componentes de controle de fluxo de injeção como uma maioria de passagens de fluxo de injeção através dos mesmos.

[031] Embora as figuras 1 e 2 ilustrem a presente invenção em um corte vertical do furo de poço, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que a presente invenção está igualmente bem adaptada para a utilização em poços tendo outras configurações direcionais, incluindo poços horizontais, poços desviados, poços inclinados, poços multilaterais e semelhantes. Consequentemente, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que a utilização dos termos direcionais tais como, acima, abaixo, superior, inferior, ascendente, descendente, esquerda, direita, acima do poço, fundo de poço e assim por diante são utilizados em relação às concretizações ilustrativas, conforme eles são descritos nas figuras, sendo o sentido ascendente na direção do topo da figura correspondente e sendo o sentido descendente em direção à parte inferior da figura correspondente, sendo a direção acima do poço em direção à superfície do poço e a direção de fundo de poço sendo para a base do poço. Além disso, embora as figuras 1 e 2 representem um determinado número de sistemas de controle de fluxo de fluidos com cada zona, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que qualquer número de sistemas de controle de fluxo de fluido pode estar associado a cada zona, incluindo tendo diferentes números de sistemas de controle de fluxo de fluido associados com diferentes zonas. Além disso, embora as figuras 1 e 2 representem os sistemas de controle de fluxo de fluido como tendo capacidades de controle de fluxo, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que os sistemas de controle de fluxo de fluido podem ter capacidades adicionais, tais como, o controle da areia. Adicionalmente, embora as figuras 1 e 2 representem os sistemas de controle de fluxo de fluido como tendo uma configuração em particular dos componentes de controle do fluxo de produção e componentes de controle de fluxo de injeção, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que os sistemas de controle de fluxo de fluido tendo outras configurações de componentes de controle do fluxo de produção e dos componentes de controle de fluxo de injeção, são possíveis e estão considerados dentro do escopo da presente invenção. Por exemplo, os componentes de controle do fluxo de produção podem ser posicionados acima do poço nos componentes de controle de fluxo de injeção. Pode haver um maior ou menor número de componentes de controle do fluxo de produção do que componentes de controle de fluxo de injeção. Alguns ou todos os componentes de controle do fluxo de produção podem ser posicionados sobre o mesmo local circunferencial como alguns ou todos os componentes de controle de fluxo de injeção. Alguns dos componentes de controle do fluxo de produção podem ser posicionados sobre um local circunferencial diferente do que outros componentes do fluxo de produção. Do mesmo modo, alguns dos componentes de controle de fluxo de injeção podem ser posicionados sobre um local circunferencial diferente do que os outros dos componentes do fluxo de injeção.

[032] Referindo agora as figuras 3A-3B, nelas é representada uma porção de um sistema de controle de fluxo de fluido tendo componentes de controle do fluxo com a resistência do fluxo dependente da direção, durante a injeção e operações de produção, respectivamente, que é geralmente designado por 110. Na seção ilustrada, dois componentes de controle de fluxo opostos 112, 114 estão representados onde o componente de controle de fluxo 112 é um componente de controle de fluxo de injeção e o componente de controle de fluxo 114 é um componente de controle de fluxo de produção. Conforme ilustrado, o componente de controle de fluxo 112 é um diodo fluidico, na forma de um diodo de vórtice, tendo um orificio central 116, uma câmara de vórtice 118, e um orificio lateral 120. Semelhantemente, o componente de controle de fluxo 114 é um diodo fluidico na forma de um diodo de vórtice, tendo um orificio central 122, uma câmara de vórtice 124 e um orificio lateral 126.

[033] A figura 3A representa uma fase de injeção de operações de poço. O fluxo de injeção é representado como setas 128 no componente de controle de fluxo 112 e como setas 130 no componente de controle de fluxo 114. Conforme ilustrado, o fluido de injeção 130, entrando no componente de controle de fluxo 114 no orificio lateral 126, é direcionado para dentro da câmara de vórtice 124, primeiramente em uma direção tangencial o qual faz com que o fluido espiralar ao redor de câmara de vórtice 124, conforme indicado pelas setas, antes de eventualmente, sair através do orificio central 122. 0 fluido em espiral ao redor da câmara de vórtice 124 sofre perdas por atrito. Além disso, a velocidade tangencial produz força centrifuga que impede o fluxo radial. Consequentemente, o fluido de injeção passando através do componente de controle de fluxo 114 que entra na câmara de vórtice 124, primeiramente de forma tangencial, encontra uma resistência significativa a qual resulta em uma redução significativa na taxa de fluxo de injeção através da mesma.

[034] Ao mesmo tempo, o fluido de injeção 128 entrando na câmara de vórtice 118, a partir do orificio central 116, primeiramente percorre em uma direção radial dentro da câmara de vórtice 118, conforme indicado pelas setas, antes de sair através do orificio lateral 120 com pouco espiralamento dentro da câmara de vórtice 116 e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas. Consequentemente, o fluido de injeção passando através do componente de controle de fluxo 112 que entra na câmara de vórtice 118, primeiramente de forma radial, encontra pouca resistência e passa através do mesmo relativamente desimpedido, permitindo uma taxa de fluxo de injeção muito maior em comparação com a taxa de fluxo de injeção através do componente de controle de fluxo 114.

[035] A figura 3B representa uma fase de produção de operações de poço. O fluxo de produção é descrito como setas 132 no componente de controle de fluxo 112 e as setas 134 no componente de controle de fluxo 114. Conforme ilustrado, o fluido de produção 132 entrando no componente de controle de fluxo 112 no orificio lateral 120 é direcionado para dentro da câmara de vórtice 118, primeiramente em uma direção tangencial a qual faz com que o fluido espiralar ao redor da câmara de vórtice 118, conforme indicado pelas setas, antes de, eventualmente, sair através do orificio central 116. 0 fluido em espiral ao redor da câmara de vórtice 118 sofre perdas por atrito e centrifugas. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 112 que entra na câmara de vórtice 118, primeiramente de forma tangencial, encontra resistência significativa a qual resulta em uma redução significativa na taxa de fluxo de produção através do mesmo.

[036] Ao mesmo tempo, o fluido de produção 134 entrando na câmara de vórtice 124, a partir do orificio central 122, primeiramente percorre em uma direção radial dentro da câmara de vórtice 124, conforme indicado pelas setas, antes de sair através do orificio lateral 126 com pouco espirilamento dentro de câmara de vórtice 124 e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 114, que entra na câmara de vórtice 124 primeiramente de forma radial, encontra pouca resistência e passa através do mesmo relativamente desimpedido, permitindo uma taxa de fluxo de produção muito mais elevada quando comparada a taxa de fluxo de produção através do componente de controle de fluxo 112.

[037] Mesmo que através dos componentes de controle de fluxo 112, 114 ter sido descrito e representado como um desenho em particular, os técnicos no assunto irão reconhecer que o desenho dos componentes de controle de fluxo irá ser determinado com base em fatores tais como a taxa de fluxo desejado, a queda de pressão desejada, o tipo e a composição dos fluidos de injeção e de produção e semelhantes. Por exemplo, quando o elemento de resistência do fluxo de fluido dentro de um componente de controle de fluxo é uma câmara de vórtice, o tamanho relativo, número e ângulo de ataque das entradas, podem ser alterados para direcionar os fluidos para dentro da câmara de vórtice para aumentar ou diminuir os efeitos em espiral, aumentando ou diminuindo assim, a resistência ao fluxo e proporcionando um padrão de fluxo desejado na câmara de vórtice. Adicionalmente, a câmara de vórtice pode incluir aletas de fluxo ou outros dispositivos direcionais, tais como ranhuras, nervuras, ondulações ou outra formação da superfície, para direcionar o fluxo de fluido no interior da câmara ou para prover resistência de fluxo diferente ou adicional. Deve ser notado pelos técnicos no assunto que apesar das câmaras de vórtice serem cilíndricas, conforme mostrado, os componentes de controle de fluxo da presente invenção podem ter câmaras de vórtice tendo formas alternativas incluindo, mas não limitada a, retangular reta, oval, esférica, esferoide e semelhantes. Como tal, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que o desenho particular, e o número de componentes de controle de fluxo de injeção será baseado no perfil de injeção desejado com os componentes de controle do fluxo de produção contribuindo pouco para a taxa de fluxo de injeção total, enquanto o desenho particular e o número de componentes de controle de fluxo de produção serão baseados no perfil de produção desejado com os componentes de controle de fluxo de injeção contribuindo pouco para a taxa de fluxo de produção total.

[038] Conforme ilustrado nas figuras 3A-3B, a utilização de componentes de controle de fluxo 112, 114 permite tanto o controle do fluxo da produção de fluido e o controle de fluxo do fluido de injeção. Nos exemplos ilustrados, os componentes de controle de fluxo 114 proporcionam uma maior resistência ao fluxo de fluido do que o componente de controle de fluxo 112 durante a fase de injeção das operações de poço enquanto o componente de controle de fluxo 112 proporciona uma maior resistência ao fluxo de fluido do que o componente de controle de fluxo 114 durante a fase de produção das operações de poço. Ao contrário dos sistemas complicados e caros da técnica anterior que exigiam um conjunto de componentes de controle do fluxo para a produção e outro conjunto de componentes de controle de fluxo para injeção, juntamente com as válvulas de retenção associadas para impedir o fluxo reverso, a presente invenção é capaz de alcançar os regimes de pressão e fluxo desejados para ambas as direção de produção e direção de injeção, utilizando componentes de controle de fluxo de estado sólido operáveis para o fluxo bidirecional com a resistência do fluxo dependente da direção.

[039] Mesmo que os componentes de controle de fluxo 112, 114 terem sido descritos e ilustrados tendo diodos fluidicos na forma de diodos de vórtice, que devem ser entendido pelos técnicos no assunto que os componentes de controle de fluxo da presente invenção poderiam ter outros tipos de diodos fluidicos que criam a resistência do fluxo dependente da direção. Por exemplo, conforme ilustrado nas figuras 4A-4B, um sistema de controle de fluxo de fluido 130 tem dois componentes de controle de fluxo opostos 132, 134 tendo diodos fluidicos na forma de diodos de rolagem que fornecem resistência do fluxo dependente da direção. Na concretização ilustrada, o componente de controle de fluxo 132 é um componente de controle de fluxo de injeção e o componente de controle de fluxo 134 é um componente de controle de fluxo de produção.

[040] A Figura 4A representa uma fase de injeção de operações de poço. O fluxo de injeção é representado como setas 136 no componente de controle de fluxo 132, e como setas 138 no componente de controle de fluxo 134. Conforme ilustrado, a injeção de fluido 138 passa através de um bocal convergente 140 no interior de um alargamento abrupto que tem um copo anular axial 142 onde o fluido se separa no gargalo do bocal e entra no copo anular 142 que direciona o fluido de volta em direção ao fluxo de entrada. O fluido deve então, novamente retornar a passar no copo anular 142 e entrar em uma região de alargamento abrupto 144. Consequentemente, o fluido de injeção passando através do componente de controle de fluxo 134, encontra resistência significativa, a qual resulta em uma redução significativa na taxa de fluxo de injeção através do mesmo. Ao mesmo tempo, o fluido de injeção 136 passa através da região 146, ao redor do copo anular 148 e através do gargalo para dentro de um difusor do bocal 150 com perdas minimas. Consequentemente, o fluido de injeção passando através do componente de controle de fluxo 132 encontra pouca resistência e passa através do mesmo relativamente desimpedido, permitindo uma taxa de fluxo de injeção muito maior em comparação com a taxa de fluxo de injeção através do componente de controle de fluxo 134.

[041] A figura 4B representa uma fase de produção de operações de poço. O fluxo de produção é representado conforme as setas 152 no componente de controle de fluxo 132 e conforme as setas 154 no componente de controle de fluxo 134. Conforme ilustrado, o fluido de produção 152 passa através convergindo bocal 150 dentro do alargamento abrupto com o copo axial anular 148 onde o fluido se separa no gargalo do bocal e entra no copo anular 148 que direciona o fluido de volta para o fluxo de entrada. O fluido deve, então, retornar novamente para passar no copo anular 148 e entrar na região de alargamento abrupto 146. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 132 encontra resistência significativa, que resulta em uma redução significativa na taxa de fluxo de produção através do mesmo. Ao mesmo tempo, o fluido de produção 154 passa através da região 144, ao redor do copo anular 142 e através do gargalo para o interior de um difusor de bocal 140 com perdas minimas. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 134 encontra pouca resistência e passa através do mesmo relativamente desimpedido, permitindo uma taxa de fluxo de produção muito mais elevada em comparação com a taxa de fluxo de produção através do componente de controle de fluxo 132.

[042] Em outro exemplo, conforme ilustrado nas figuras 5A- 5B, um sistema de controle de fluxo de fluido 160 tem dois componentes de controle de fluxo opostos 162, 164 tendo diodos fluidicos na forma de diodos tesla que fornecem resistência do fluxo dependente da direção. Na concretização ilustrada, o componente de controle de fluxo 162 é um componente de controle de fluxo de injeção, e o componente de controle de fluxo 164 é um componente de controle de fluxo de produção. A figura 5A representa uma fase de injeção das operações de poço. O fluxo de injeção é representado conforme as setas 166 no componente de controle de fluxo 162 e conforme as setas 168 no componente de controle de fluxo 164. Conforme ilustrado, a injeção de fluido 168 passa através de uma série de ramificações conectadas e pontos de retorno ("loops") de fluxo, tal como o ponto de retorno 170, que faz com que o fluido seja direcionado de volta ao fluxo para a frente. Consequentemente, o fluido de injeção passando através do componente de controle de fluxo 164 encontra significativa resistência, a qual resulta em uma significativa redução da taxa de fluxo de injeção através do mesmo. Ao mesmo tempo, o fluido de injeção 166 passa através do diodo tesla sem significativo fluxo nos pontos de retorno de fluxo, tal como o ponto de retorno 172. Consequentemente, o fluido de injeção passando através do componente de controle de fluxo 162 encontra pouca resistência e passa através do mesmo relativamente desimpedido, permitindo uma taxa de fluxo de injeção muito maior em comparação com a taxa de fluxo de injeção através do componente de controle de fluxo 164.

[043] A figura 5B representa uma fase de produção das operações de poço. O fluxo de produção é representado conforme as setas 174 no componente de controle de fluxo 162 e conforme as setas 176 no componente de controle de fluxo 164. Conforme ilustrado, o fluido de produção 174 passa através da série de ramificações e pontos de retorno de fluxo conectados, tais como o ponto de retorno 172, que faze com que o fluido seja direcionado de volta em direção ao fluxo para a frente. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 162 encontra resistência significativa a qual resulta em uma redução significativa na taxa de fluxo de produção através do mesmo. Ao mesmo tempo, o fluido de injeção 176 passa através do diodo tesla sem significativo fluxo nos pontos de retorno de fluxo, tais como o ponto de retorno 170. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 164 encontra pouca resistência e passa através do mesmo relativamente desimpedido, permitindo uma taxa de fluxo de produção muito mais elevada em comparação com a taxa de fluxo de produção através do componente de controle de fluxo 162.

[044] Mesmo que os componentes de controle de fluxo da presente invenção terem sido aqui descritos e ilustrados como componentes de controle de fluxo de único estágio, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que, os componentes do controle de fluxo da presente invenção podem ter vários elementos de controle de fluxo, incluindo pelo menos um diodo fluidico que cria a resistência do fluxo dependente da direção. Por exemplo, conforme representado nas figuras 6A-6B, um componente de controle de fluxo de dois estágios 180 é representado nas operações de produção e injeção, respectivamente, que pode ser utilizado para substituir um componente de controle de fluxo de único estágio em um sistema de controle de fluxo de fluido acima descrito. O componente de controle de fluxo 180 pode, preferivelmente, ser um componente de controle de fluxo de injeção capaz de gerar fluxo critico de vapor durante, por exemplo, uma operação ciclica de estimulação de vapor. O componente de controle de fluxo 180 inclui um primeiro elemento de controle de fluxo 182 na forma de um diodo fluidico, e em outras palavras, um diodo de vórtice em série com um segundo elemento de controle de fluxo 184 na forma de um bocal convergente/divergente bocal.

[045] Durante as operações de injeção, conforme representadas na figura 6A, o fluido de injeção 186 entrando na câmara de vórtice 188, a partir do orificio central 190, percorre, primeiramente, na direção radial dentro da câmara de vórtice 188, conforme indicado pelas setas. 0 fluido de injeção 186 sai da câmara de vórtice 188 com pouco espiralamento e sem sofrer perdas por atrito e centrifugas associadas. 0 fluido de injeção 186 entra no bocal 184 que tem uma porção de gargalo 192 e porção difusora 194. Conforme o fluido de injeção 186 se aproxima da porção de gargalo 192 sua velocidade aumenta e sua pressão diminui. Na porção de gargalo 192, o fluido de injeção 186 atinge velocidade sônica e, portanto, o fluxo critico sob propriedades adequadas dos regimes de pressão a montante e a j usante.

[046] Durante as operações de produção, conforme representadas na figura 6B, o fluido de produção 196 entra no componente de controle de fluxo 180 e passa através do bocal 184 com pouca resistência. O fluido de produção 196 é então direcionado para dentro da câmara de vórtice 188, primeiramente em uma direção tangencial, que faz com que o fluido espiralar ao redor de câmara de vórtice 188, conforme indicado pelas setas, antes de, eventualmente, sair através do orificio central 190. O fluido em espiral ao redor da câmara de vórtice 188 sofre perdas por atrito e centrifugas. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 180 encontra significativa resistência que resulta em uma significativa redução na taxa de fluxo de produção através do mesmo.

[047] Conforme outro exemplo, representado nas figuras 7A- 7B, um componente de controle de fluxo de dois estágios 200 é representado nas operações de injeção e produção, respectivamente, que pode ser utilizado para substituir um componente de controle de fluxo de único estágio em um sistema de controle de fluxo de fluido descrito acima. O componente de controle de fluxo 200 pode, preferivelmente, ser um componente de controle de fluxo de injeção capaz de, substancialmente, interromper o fluxo de fluido indesejado, por exemplo, um fluido de hidrocarboneto durante uma operação de produção. O componente de controle de fluxo 200 inclui um primeiro elemento de controle de fluxo 202, na forma de um diodo fluidico e, em outras palavras, um diodo de vórtice em série com um segundo elemento de controle de fluxo 204 na forma de uma válvula seletora de fluido.

[048] Durante a operação de injeção, conforme representada na figura 7A, o fluido de injeção 206 entrando na câmara de vórtice 208 a partir do orificio central 210 primeiramente percorre em uma direção radial dentro da câmara de vórtice 208, conforme indicado pelas setas. O fluido de injeção 206 sai da câmara de vórtice 208 com pouco espiralamento e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas. O fluido de injeção 206 passa então através da válvula seletora de fluido 204 com minima resistência. Durante as operações de produção, conforme representadas na figura 7B, o fluido de produção 212 entra no componente de controle de fluido 200 e encontra a válvula seletora de fluido 204. Na concretização ilustrada, a válvula seletora de fluido 204 inclui um material 214, tal como um polimero, que incha quando entra em contato com os hidrocarbonetos. Deste modo, a válvula seletora de fluido 204 fecha ou, substancialmente, fecha o percurso de fluido através do componente de controle de fluxo 200. Qualquer fluido de produção 212 que passa através da válvula seletora de fluido 204 é então direcionado para dentro da câmara de vórtice 208, primeiramente em uma direção tangencial, que faz com que o fluido espiralar ao redor da câmara de vórtice 208, conforme indicado pelas setas, antes de eventualmente sair através do orificio central 210. Juntas, a câmara de vórtice 208 e a válvula seletora de fluido 204 oferecem significativa resistência para a produção através delas.

[049] A figura 8 representa um componente de controle de fluxo de dois estágios 220, durante as operações de produção, que pode ser utilizado para substituir um componente de controle de fluxo de estágio único em um sistema de controle de fluxo de fluido acima descrito. O componente de controle de fluxo 220 pode, preferivelmente, ser um componente de controle de fluxo de produção. O componente de controle de fluxo 220 inclui um primeiro elemento de controle de fluxo 222, na forma de um dispositivo de controle de entrada, e em outras palavras, um percurso sinuoso em série com um segundo elemento de controle de fluxo 224, na forma de um diodo de vórtice. Durante as operações de produção, o fluido de produção 226 entra no componente de controle de fluxo 220 e encontra o percurso sinuoso 222, que serve como o regulador de fluxo primário do fluxo da produção. O fluido de produção 226 é então direcionado para dentro da câmara de vórtice 228 a partir do orificio central 230, primeiramente em uma direção radial, conforme indicado pelas setas, com pouco espiralamento e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas, antes de sair do componente de controle de fluxo 220 através do orificio lateral 232. Durante as operações de injeção (não retratadas), o fluido de injeção pode entrar na câmara de vórtice 228 primeiramente em uma direção tangencial, que faz com que o fluido espiralar ao redor da câmara de vórtice 228 antes de eventualmente sair através do orificio central 230. O fluido de injeção em seguida pode mover-se através do percurso sinuoso 222. Juntos, a câmara de vórtice 228 e o percurso sinuoso 222 oferecem significativa resistência ao fluxo de injeção através dos mesmos.

[050] A figura 9 representa um componente de controle de fluxo de dois estágios 240, durante as operações de produção, que pode ser utilizado para substituir um componente de controle de fluxo de único estágio de um sistema de controle de fluxo de fluido acima descrito. O componente de controle de fluxo 240 pode, preferivelmente, ser um componente de controle de fluxo de produção. O componente de controle de fluxo 240 inclui um primeiro elemento de controle de fluxo 242, na forma de um dispositivo de controle de entrada, e em outras palavras, um orificio 244 em série com um segundo componente de controle de fluxo 24 6 na forma de um diodo de vórtice. Durante as operações de produção, o fluido de produção 248 entra no componente de controle de fluxo 240 e no orificio 244, o qual serve como o regulador de fluxo primário de fluxo de produção. O fluido de produção 248 é então direcionado para dentro da câmara de vórtice 250 a partir do orificio central 252, primeiramente, em uma direção radial, conforme indicado pelas setas, com pouco espiralamento e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas, antes de sair do componente de controle de fluxo 240 através do orificio lateral 254. Durante as operações de injeção (não retratadas), o fluido de injeção pode entrar na câmara de vórtice 250, primeiramente, em uma direção tangencial que faz com que o fluido espiralar ao redor de câmara de vórtice 250 antes de, eventualmente, sair através do orificio central 252. O fluido de injeção em seguida pode mover-se através do orificio 244. Juntos, a câmara de vórtice 250 e o orificio 244 fornecem significativa resistência para o fluxo de injeção através dos mesmos.

[051] Apesar das figuras 8-9 terem descrito e representado dispositivos de controle de fluxo, em particular, em um componente de controle de fluxo de dois estágios para utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido da presente invenção, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que outros tipos de dispositivos de controle de fluxo podem ser utilizados em um componente de controle de fluxo de dois estágios para uso em um sistema de controle de fluxo de fluido da presente invenção. Além disso, embora as figuras 6A-9 terem descritos e representados componentes de controle de fluxo de dois estágios, para a utilização em um sistema de controle de fluxo de fluido da presente invenção, deve ser entendido pelos técnicos no assunto que os componentes de controle de fluxo tendo outros números de estágios são possíveis e são considerados dentro do escopo da presente invenção.

[052] Referindo a seguir às figuras 10A-10B, onde está representada uma porção de um sistema de controle de fluxo de fluido tendo componentes de controle de fluxo de dois estágios com a resistência do fluxo dependente da direção, durante as operações de injeção e de produção, respectivamente, que é geralmente designada por 300. Na seção ilustrada, dois componentes de controle de fluxo de dois estágios 302, 304 estão representados, onde o componente de controle de fluxo 302 é um componente de controle de fluxo de injeção e o componente de controle de fluxo 304 é um componente de controle de fluxo de produção. Conforme ilustrado, o componente de controle de fluxo 302 inclui dois diodos fluidicos na forma de diodos de vórtice 306, 308 em série um com o outro. O diodo de vórtice 306 tem um orificio central 310, uma câmara de vórtice 312 e um orificio lateral 314. O diodo de vórtice 308 tem um orificio central 316, uma câmara de vórtice 318 e um orificio lateral 320. Da mesma forma, o componente de controle de fluxo 304 inclui dois diodos fluidicos na forma de diodos de vórtice 322, 324 um em série com o outro. O diodo de vórtice 322 tem um orificio central 326, uma câmara de vórtice 328 e um orificio lateral 330. O diodo de vórtice 324 tem um orificio central 332, uma câmara de vórtice 334 e um orificio lateral 336.

[053] A figura 10A representa uma fase de injeção das operações de poço. O fluxo de injeção está representado conforme as setas 338 no componente de controle de fluxo 302 e conforme as setas 340 no componente de controle de fluxo 304. Conforme ilustrado, o fluido de injeção 340, entrando no componente de controle de fluxo 304 no orificio lateral 330, é direcionado para o interior da câmara de vórtice 328, primeiramente em uma direção tangencial, que faz com que o fluido espiralar ao redor da câmara de vórtice 328 conforme indicado pelas setas, antes de, eventualmente, sair através do orificio central 326. O fluido de injeção 340 é então direcionado para o interior da câmara de vórtice 334 primeiramente em uma direção tangencial, que faz com que o fluido espiralar ao redor da câmara de vórtice 334 conforme indicado pelas setas, antes de, eventualmente, sair através do orificio central 332. O fluido de injeção 340 sofre perdas por atrito e centrifugas passando através do componente de controle de fluxo 304. Consequentemente, o fluido de injeção passando através do componente de controle de fluxo 304 encontra significativa resistência que resulta em uma significativa redução na taxa de fluxo de injeção através do mesmo.

[054] Ao mesmo tempo, o fluido de injeção 338 entrando na câmara de vórtice 312, a partir do orificio central 310, primeiramente percorre em uma direção radial dentro da câmara de vórtice 312, conforme indicado pelas setas, antes da saida através do orificio lateral 314 com pouco espiralamento dentro da câmara de vórtice 312 e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas. O fluido de injeção 338 em seguida entra na câmara de vórtice 318, a partir do orificio central 316, primeiramente percorrendo em uma direção radial dentro da câmara de vórtice 318, conforme indicado pelas setas, antes de sair pelo orificio lateral 320 com pouco espiralamento dentro de câmara de vórtice 318 e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas. Consequentemente, fluido de injeção passando através do componente de controle de fluxo 302 encontra pouca resistência e passa através do mesmo relativamente de forma desimpedida, permitindo uma taxa de fluxo de injeção muito maior em comparação com a taxa de fluxo de injeção através do componente de controle de fluxo 304.

[055] A figura 10B representa uma fase de produção das operações de poço. O fluxo de produção é representado conforme as setas 342 no componente de controle de fluxo 302 e conforme as setas 304 no componente de controle de fluxo 304. Conforme ilustrado, o fluido de produção 342 entrando no componente de controle de fluxo 302 no orificio lateral 320 é direcionado para o interior da câmara de vórtice 318, primeiramente em uma direção tangencial que faz com que o fluido a espiralar ao redor de câmara de vórtice 318, conforme indicado pelas setas, antes de, eventualmente, sair através do orificio central 316. O fluido de produção 342 é então direcionado para dentro da câmara de vórtice 312 primeiramente em uma direção tangencial que faz com que o fluido a espiralar ao redor da câmara de vórtice 312, conforme indicado pelas setas, antes de, eventualmente, sair através do orificio central 310. O fluido em espiral ao redor das câmaras de vórtice 312, 318 sofre perdas por atrito e centrifugas. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 302 encontra significativa resistência que resulta em uma significativa redução na taxa de fluxo de produção através do mesmo.

[056] Ao mesmo tempo, o fluido de produção 344 entrando na câmara de vórtice 334, a partir do orificio central 332, primeiramente percorre em uma direção radial dentro da câmara de vórtice 334, conforme indicado pelas setas, antes de sair através do orificio lateral 336 com pouco espiralamento dentro da câmara de vórtice 334 e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas. O fluido de produção 344 em seguida, entra na câmara de vórtice 328 a partir do orificio central 326 percorrendo primeiramente em uma direção radial dentro da câmara de vórtice 328, conforme indicado pelas setas, antes de sair pelo orificio lateral 330 com pouco espiralamento dentro da câmara de vórtice 328 e sem sofrer as perdas por atrito e centrifugas associadas. Consequentemente, o fluido de produção passando através do componente de controle de fluxo 304 encontra pouca resistência e passa através do mesmo relativamente desimpedido, permitindo uma taxa de fluxo de produção muito mais elevada em comparação com a taxa de fluxo de produção através do componente de controle de fluxo 302.

[057] Embora esta invenção tenha sido descrita com referência as concretizações ilustradas, a descrição não se destina a ser interpretada em um sentido limitativo. Várias modificações e combinações das concretizações ilustradas, bem como outras concretizações da invenção, serão evidentes para os técnicos no assunto após referência à descrição. É, portanto, pretendido que as reivindicações anexas englobem todas essas modificações ou concretizações.

Claims

1. Sistema de controle de fluxo de fluido bidirecional de fundo de poço, compreendendo: uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de injeção (302) tendo a resistência do fluxo dependente da direção; e uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de produção (304) tendo a resistência do fluxo dependente da direção, onde o fluxo de fluido de injeção (338, 340) sofre uma maior resistência ao fluxo através dos componentes de controle de fluxo (304) do que através os componentes de controle de fluxo de injeção (302); e onde o fluxo de fluido de produção (342, 344) sofre uma maior resistência ao fluxo através dos componentes de controle de fluxo de injeção (302) do que através dos componentes de controle de fluxo de produção (304); o sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço (300) sendo caracterizadopelo fato de: - os componentes de controle de fluxo de injeção (302) compreenderem ainda componentes de controle de fluxo de dois estágios incluindo, em série, um primeiro estágio do diodo de vórtice (306) e um segundo estágio do diodo de vórtice (308), cada um do primeiro e do segundo estágios (306, 308) dos componentes de controle de fluxo de injeção (302) tendo um orificio de entrada central (310, 316) e um orificio de saida radial (314, 320), sendo que o orificio de saida radial do primeiro estágio (314) está em comunicação fluida com o orificio de entrada central do segundo estágio (316) dos componentes de controle de fluxo de injeção (302); e - os componentes de controle de fluxo de produção (304) compreenderem ainda componentes de controle de fluxo de dois estágios incluindo, em série, um primeiro estágio do diodo de vórtice (322) e um segundo estágio do diodo de vórtice (324), cada um do primeiro e do segundo estágios (322, 324) dos componentes de controle de fluxo de produção (304) tendo um orificio de entrada central (326, 332) e um orificio de saida radial (330, 336), sendo que o orificio de saida central (326) do primeiro estágio está em comunicação fluida com o orificio de entrada central (336) do segundo estágio dos componentes de controle de fluxo de produção (304), sendo que, os componentes de controle de fluxo de produção (304) estão em paralelo com os componentes de controle de fluxo de inj eção (302) .

2. Sistema de controle de fluxo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de o fluxo de fluido de injeção (338, 340) entrando nos diodos de vórtice (306, 308) dos componentes de controle de fluxo de injeção (302) percorrer primeiramente em uma direção radial, e onde o fluxo de fluido de produção (342, 344) entrando nos diodos de vórtice (306, 308) dos componentes de controle de fluxo de injeção percorrer primeiramente em uma direção tangencial.

3. Sistema de controle de fluxo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadopelo fato de o fluxo de fluido de produção (342, 344) entrando nos diodos de vórtice (322, 324) dos componentes de controle de fluxo de produção (304) percorrer primeiramente em uma direção radial e onde o fluxo de fluido de injeção (338, 340) entrando nos diodos de vórtice (322, 324) dos componentes de controle de fluxo de produção (304) percorrer primeiramente em uma direção tangencial.

4. Método de controle de fluxo de fluido bidirecional de fundo de poço, compreendendo: - prover um sistema de controle de fluxo de fluido (300) em uma localização alvo no fundo do poço, o sistema de controle de fluxo de fluido (300) compreendendo uma pluralidade de componentes de controle de controle de fluxo de injeção (302) tendo resistência de fluxo dependente da direção; e uma pluralidade de componentes de controle de fluxo de produção (304) tendo resistência de fluxo dependente da direção; - bombear um fluido de injeção (338, 340) a partir da superfície para o interior de uma formação (14, 16, 18) por meio do sistema de controle de fluxo de fluido (300), de tal modo que o fluido de injeção sofre uma maior resistência ao fluxo através do componente de controle de fluxo de produção (304) do que através do componente de controle de fluxo de inj eção (302); e - produzir um fluido de formação (342, 344) para a superfície através do sistema de controle de fluxo de fluido (300) de tal modo que o fluido de produção sofre uma maior resistência ao fluxo através do componente de controle de fluxo de injeção (302) do que através do componente de controle de fluxo de produção (304) ; o sistema de controle de fluxo de fluido (300) sendo caracterizadopelo fato de: os componentes de controle de fluxo de injeção (302) compreenderem ainda componentes de controle de fluxo de dois estágios incluindo, em série, um primeiro estágio do diodo de vórtice (306) e um segundo estágio do diodo de vórtice (308), cada um do primeiro e do segundo estágios (306, 308) dos componentes de controle de fluxo de injeção (302) tendo um orificio de entrada central (310, 316) e um orificio de saida radial (314, 320), sendo que o orificio de saida radial do primeiro estágio (314) está em comunicação fluida com o orificio de entrada central do segundo estágio (316) dos componentes de controle de fluxo de injeção (302); e - os componentes de controle de fluxo de produção (304) compreenderem ainda componentes de controle de fluxo de dois estágios incluindo, em série, um primeiro estágio do diodo de vórtice (322) e um segundo estágio do diodo de vórtice (324), cada um do primeiro e do segundo estágios (322, 324) dos componentes de controle de fluxo de produção (304) tendo um orificio de entrada central (326, 332) e um orificio de saida radial (330, 336), sendo que o orificio de saida central (326) do primeiro estágio está em comunicação fluida com o orificio de entrada central (336) do segundo estágio dos componentes de controle de fluxo de produção (304), sendo que, os componentes de controle de fluxo de produção (304) estão em paralelo com os componentes de controle de fluxo de inj eção (302) .

5. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizadopelo fato de o bombeamento do fluido de injeção a partir da superfície para dentro da formação (14, 16, 18) através do sistema de controle de fluxo de fluido (300) compreender adicionalmente: a) o bombeamento de fluido de injeção (338, 340) através de diodos de fluido opostos paralelos, cada um tendo a resistência do fluxo dependente da direção; b) o bombeamento do fluido de injeção através de diodos de vórtice opostos paralelos, cada um tendo a resistência do fluxo dependente da direção; ou c) o bombeamento de fluido de injeção através de urn diodo fluidico de injeção tendo a resistência do fluxo dependente da direção e urn bocal (140, 150, 184) em série com o diodo fluidico, o bocal (140, 150, 184) tendo uma porção de gargalo (192) e uma porção difusora (194) operáveis para permitir o fluxo critico através dos mesmos.

6. Método, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de fluxo produzir um fluido de formação (342, 344) para a superfície através do sistema de controle de fluxo de fluido (300) compreender ainda: a) produzir o fluido de formação através de diodos de fluido opostos paralelos, cada um tendo a resistência do fluxo dependente da direção; ou b) produzir o fluido de formação através de diodos de vórtice opostos paralelos, cada um tendo a resistência do fluxo dependente da direção.