BR112014013954B1

BR112014013954B1 - Unidade capaz de ser disposta em um furo de poço

Info

Publication number: BR112014013954B1
Application number: BR112014013954-7A
Authority: BR
Inventors: Jason D. Dykstra; Jason D Dykstra; Michael Linley Fripp
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc.
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2020-06-23
Also published as: BR112014013954B8; AU2011383623A1; CN103998854A; MY167279A; EP2795178A4; CA2858579A1; CN103998854B; EP2795178A1; CA2858579C; BR112014013954A8; BR112014013954A2; WO2013095423A1; SG11201402223YA; US20130160990A1; US9404339B2; EP2795178B1; AU2011383623B2

Abstract

RESUMO âUNIDADE CAPAZ DE SER DISPOSTA EM UM FURO DE POÃOâ SÃ£o descritos dispositivos influenciadores do fluxo de fluido dentro de cÃCmaras, subsequente a unidades de vÃ3rtice. Um dispositivo de afetaÃ§Ã£o de fluxo pode mover-se de uma primeira posiÃ§Ã£o para uma segunda posiÃ§Ã£o, com base em um trajeto de fluxo de fluido escoando da unidade de vÃ3rtice para a cÃCmara. O trajeto de fluxo pode depender de uma quantidade de rotaÃ§Ã£o do fluido da unidade de vÃ3rtice. O dispositivo afetando o fluxo da primeira posiÃ§Ã£o pode, substancialmente, permitir que o fluido escoe atravÃ©s de uma abertura de saÃ-da da cÃCmara. O dispositivo de afetaÃ§Ã£o de fluxo da segunda posiÃ§Ã£o pode substancialmente limitar o fluxo de fluido atravÃ©s da abertura de saÃ-da da cÃCmara.

Description

Campo Técnico Da Invenção

A presente invenção refere-se genericamente a dispositivos para impedir o fluxo de fluido em um furo de uma formação subterrânea e, mais particularmente (embora não necessariamente exclusivamente), a dispositivos que são capazes de impedir o fluxo de fluido em um trajeto subsequente a uma válvula autônoma e/ou unidade de vórtice, com base em uma direção de fluxo de fluido para dentro do trajeto.

Fundamentos

Vários dispositivos podem ser instalados em um poço atravessando uma formação subterrânea contendo hidrocarboneto. Alguns dispositivos controlam a taxa de fluxo do fluido entre a formação e a tubulação, tal como tubulação de produção ou injeção. Um exemplo destes dispositivos é uma válvula autônoma que pode ser selecionar fluido, ou de outro modo controlar a taxa de fluxo de vários fluidos para dentro da tubulação.

Uma válvula autônoma pode selecionar entre fluidos desejados e indesejados, com base na viscosidade relativa dos fluidos. Por exemplo, fluido tendo uma mais elevada concentração de fluidos indesejados (ex., água e gás natural) pode ter uma certa viscosidade, em resposta ao que a válvula autônoma dirige o fluido indesejado em uma direção para limitar a taxa de fluxo do fluido indesejado para dentro da tubulação. A válvula autônoma pode incluir uma unidade de controle de relação de fluxo e uma unidade de vórtice utilizáveis para selecionar fluido baseado em viscosidade. A unidade de controle de relação de fluxo pode incluir duas passagens. Cada passagem pode incluir tubos estreitados, que são configurados para limitar o fluxo de fluido com base na viscosidade do fluido. Por exemplo, um tubo da primeira passagem pode ser mais estreito do que o segundo tubo da segunda passagem, e configurado para limitar o fluido tendo uma certa viscosidade relativa do que o fluido tendo uma diferente viscosidade relativa. O segundo tubo pode oferecer resistência relativamente constante ao fluido, independente da viscosidade do fluido.

O fluido entrando na unidade de vórtice, via uma primeira passagem, tal como uma passagem que é tangencial à unidade de vórtice, pode ser feito girar na unidade de vórtice e limitado de sair por uma abertura de saída na unidade de vórtice. O fluido entrando na unidade de vórtice via uma segunda passagem, tal como uma passagem que é radial à unidade de vórtice, pode ser permitido sair através da abertura de saída sem qualquer, ou muita, restrição.

Embora a válvula autônoma seja muito eficaz em satisfazer a seleção desejada de fluido de furo abaixo, são desejáveis dispositivos que possam prover controle e/ou seleção de fluxo de fluido adicionais.

Sumário Da Invenção

Certos aspectos e formas de realização da presente invenção são dirigidos a dispositivos de afetação de fluxo, que podem responder à direção do fluxo de fluido.

Um aspecto relaciona-se com uma unidade que pode ser disposta em um furo de poço. A unidade inclui uma câmara e um dispositivo de afetação de fluxo dentro da câmara. A câmara pode ser subsequente a uma abertura de saída de uma unidade de vórtice. O dispositivo de afetação de fluxo pode mover- se entre uma primeira posição e uma segunda posição, com base em uma quantidade de rotação de fluido entrando na câmara pela unidade de vórtice.

Outro aspecto relaciona-se com uma unidade que inclui uma unidade de vórtice e um dispositivo de afetação de fluxo. A unidade de vórtice inclui uma abertura de saída. O dispositivo de afetação de fluxo está em uma câmara que está em comunicação fluida com a abertura de saída. O dispositivo de afetação de fluxo pode impedir o fluxo de fluido para uma abertura de saída de câmara por quantidade que depende da direção do fluxo do fluido entrando na câmara através da abertura de saída.

Outro aspecto refere-se a uma unidade que inclui uma câmara e um dispositivo de afetação de fluxo dentro da câmara. A câmara pode ser posicionada subsequente a um trajeto de fluxo de uma abertura de saída de uma unidade de vórtice. A câmara inclui uma abertura de saída de câmara. O dispositivo de afetação de fluxo pode substancialmente permitir que o fluido, tendo um primeiro trajeto de fluxo para dentro da câmara, oriundo da abertura de saída, escoe através da abertura de saída de câmara e possa substancialmente restringir que o fluido, tendo um segundo trajeto de fluxo para dentro da câmara, oriundo da abertura de saída, escoe através da abertura de saída de câmara.

Estes aspectos ilustrativos são mencionados para não limitar ou definir a invenção, mas para prover exemplos para auxiliar no entendimento das concepções inventivas descritas neste pedido. Outros aspectos, vantagens e detalhes da presente invenção tornar-se-ão evidentes após recapitulação do inteiro pedido.

Breve Descrição dos Desenhos

A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de poço tendo câmaras com dispositivos de afetação de fluxo, subsequentes a válvulas autônomas, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Figura 2 é uma vista lateral em seção transversal de uma câmara e dispositivos de afetação de fluxo, subsequentes a um trajeto de fluxo de uma válvula autônoma, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Figura 3 é uma vista lateral em seção transversal de um dispositivo de afetação de fluxo, que é uma chapeleta dentro de uma câmara e em uma posição aberta de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Figura 4 mostra o dispositivo de afetação de fluxo da Fig. 3, em uma segunda posição fechada, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Figura 5 é uma vista lateral em seção transversal de uma câmara que inclui dois dispositivos de afetação de fluxo, que são chapeletas invenção. presente invenção. invenção. presente invenção. em uma posição aberta, de acordo com uma forma de realização da presente

A Figura 6 mostra os dispositivos de afetação de fluxo da Fig. 5, em uma posição fechada, de acordo com uma forma de realização da

A Figura 7 é uma vista lateral em seção transversal de uma câmara que inclui dois dispositivos de afetação de fluxo, que são discos em uma posição aberta, de acordo com uma forma de realização da presente

A Figura 8 mostra os dispositivos de afetação de fluxo da Fig. 7 em uma posição fechada, de acordo com uma forma de realização da

A Figura 9 é uma vista de topo de um dispositivo de afetação de fluxo, que é um disco de acordo com uma forma de realização da presente

A Figura 10 é uma vista lateral em seção transversal de uma câmara que inclui um dispositivo de afetação de fluxo, que é uma arruela em uma posição fechada, de acordo com uma forma de realização da presente

A Figura 11 é o dispositivo de afetação de fluxo da Figura 10 em uma posição fechada, de acordo com uma forma de realização da presente invenção. invenção. invenção.

A Figura 12 é uma vista em perspectiva de um dispositivo de afetação de fluxo, que é uma arruela, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Figura 13 é uma vista lateral em seção transversal de uma câmara que inclui desviadores de fluxo e dispositivos de afetação de fluxo, que são esferoides em uma posição fechada, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Figura 14 mostra os dispositivos de afetação de fluxo da Fig. 13 em uma posição aberta, de acordo com uma forma de realização da presente invenção.

A Figura 15 é uma vista lateral em seção transversal de uma câmara com dispositivos de afetação de fluxo, que são esferoides acoplados por membros flexíveis, de acordo com uma forma de realização da presente

A Figura 16 é uma vista lateral em seção transversal de uma câmara com um dispositivo de afetação de fluxo, que é um esferoide acoplado por um membro flexível, de acordo com uma forma de realização da presente invenção. invenção.

Descrição Detalhada Da Invenção

Certos aspectos e formas de realização referem-se a um dispositivo de afetação de fluxo em uma câmara, que é subsequente a uma abertura de saída de uma válvula autônoma, tal como uma abertura de saída de uma unidade de vórtice em uma válvula autônoma. O dispositivo de afetação de fluxo pode mover-se de uma primeira posição para uma segunda posição, com base em um trajeto de fluxo de fluido fluindo da unidade de vórtice para a câmara. O trajeto de fluxo pode depender de uma quantidade de rotação do fluido da unidade de vórtice. O dispositivo de afetação de fluxo da primeira posição pode substancialmente permitir que fluido escoe através de uma abertura de saída de câmara. O dispositivo de afetação de fluxo, na segunda posição, pode substancialmente limitar o fluxo de fluido através da abertura de saída de câmara.

Em algumas formas de realização, substancialmente permitir que fluido escoe através da abertura de saída de câmara pode incluir que uma maior parte do fluido escoe através da abertura de saída de câmara. Substancialmente limitar o fluxo de fluido através da abertura de saída de câmara pode incluir impedir que pelo menos uma maior parte do fluido escoe através da abertura de saída de câmara pelo menos por uma certa extensão de tempo.

Por exemplo, uma unidade de vórtice pode fazer com que o fluido, tendo uma certa propriedade, gire na unidade de vórtice e continue a girar quando ele deixa a unidade de vórtice para dentro da câmara, que inclui o dispositivo de afetação de fluxo. O dispositivo de afetação de fluxo pode ser configurado para responder ao fluido girando por estar em uma certa posição. Dependendo da configuração do dispositivo de afetação de fluxo, com respeito a uma abertura de saída da câmara, o dispositivo de afetação de fluxo, na determinada posição, pode substancialmente restringir a saída do fluido através da abertura de saída dentro da câmara ou pode substancialmente permitir que fluido saia através da abertura de saída da câmara. Uma unidade de vórtice pode fazer com que o fluido, tendo uma certa outra propriedade, deixe a câmara, o que inclui o dispositivo de afetação de fluxo sem, ou sem muita, rotação de fluido. O dispositivo de afetação de fluxo pode ser configurado para responder ao fluido escoando para dentro da câmara, sem ou sem muita rotação de fluido, por estar em uma determinada outra posição, em que, dependendo da configuração do dispositivo de afetação de fluxo, com respeito à abertura de saída da câmara, o dispositivo de afetação de fluxo pode substancialmente permitir, ou substancialmente restringir, o fluxo de fluido através da abertura de saída da câmara.

Em algumas formas de realização, a rotação de fluido é configurada para acionar o dispositivo de afetação de fluxo para, em conjunto, por exemplo, com uma válvula autônoma, reduzir a produção de fluido indesejado.

Estes exemplos ilustrativos são dados para introduzir o leitor ao assunto geral discutido aqui e não são destinados a limitar o escopo das concepções descritas. As seguintes seções descrevem várias formas de realização e exemplos adicionais com referência aos desenhos, em que numerais iguais indicam elementos iguais e descrições direcionais são usadas para descrever as formas de realização ilustrativas, porém, como as formas de realização ilustrativas, não devem ser usados para limitar a presente invenção.

A Fig. 1 representa graficamente um sistema de poço 100 com câmaras tendo dispositivos de afetação de fluxo, de acordo com certas formas de realização da presente invenção, subsequentes a válvulas autônomas. O sistema de poço 100 inclui um furo que é um furo de poço 102 estendendo-se através de vários estratos da terra. O furo de poço 102 tem uma seção substancialmente vertical 104 e uma seção substancialmente horizontal 106. A seção substancialmente vertical 104 e a seção substancialmente horizontal 106 podem incluir uma coluna de tubos de revestimento 108 cimentada em uma parte superior da seção substancialmente vertical 104. A seção substancialmente horizontal 106 estende-se através de uma formação subterrânea contendo hidrocarboneto 110.

Uma coluna de tubulação 112 estende-se da superfície dentro do furo de poço 102. A coluna de tubulação 112 pode prover um conduto para fluidos de formação deslocarem-se da seção substancialmente horizontal 106 para a superfície. Os dispositivos de controle de fluxo 114 e seções tubulares de produção 116, de vários intervalos de produção adjacentes à formação 110, são posicionados dentro da coluna de tubulação 112. Cada um dos dispositivos de controle de fluxo 114 pode incluir uma válvula autônoma capaz de seletivamente fazer com que o fluido, tendo uma certa propriedade, gire, e pode incluir uma câmara com um dispositivo de afetação de fluxo.

Em cada lado de cada seção tubular de produção 116 há um obturador 118 que pode prover uma vedação de fluido entre a coluna de tubulação 112 e a parede do furo de poço 102. Cada par de obturadores adjacentes 118 pode definir um intervalo de produção.

Cada uma das seções tubulares de produção 116 pode prover espaço de controle de areia. Os elementos de malha de controle ou meios de filtragem associados com as seções tubulares de produção 116, podem permitir que fluidos escoem através dos elementos ou meios de filtragem, porém evitam matéria particulada de suficiente tamanho de escoar através dos elementos ou meios de filtragem. Em alguns exemplos, uma malha de controle de areia pode ser provida que inclui um tubo de base não perfurado, tendo um arame enrolado em tomo das nervuras posicionada circunferencialmente em tomo do tubo de base. Uma manta externa protetora, que inclui perfurações, pode ser posicionada em tomo do exterior do meio de filtragem.

Dispositivos de controle de fluxo 114 podem permitir controle através do volume e composição de fluidos produzidos. Por exemplo, os dispositivos de controle de fluxo 114 podem autonomamente restringir a ou resistir à produção de fluido de formação de um intervalo de produção em que fluido indesejado, tal como água ou gás natural para uma operação de produção de óleo, está entrando. “Gás natural” como aqui usado significa uma mistura de hidrocarbonetos (e quantidades variáveis de não hidrocarbonetos) que existe em uma fase gasosa em temperatura e pressão ambientes e em uma fase líquida e/ou fase gasosa de um ambiente de furo abaixo.

O fluido de formação escoando para dentro de uma seção tubular de produção 116 pode incluir mais do que um tipo de fluido, tal como gás natural, óleo, água, vapor e dióxido de carbono. Vapor e dióxido de carbono podem ser usados como fluidos de injeção para fazer que fluido hidrocarbonado escoe em direção a uma seção tubular de produção 116. Gás natural, óleo e água podem ser encontrados na formação 110. A proporção destes tipos de fluidos escoando para dentro de uma seção tubular de produção 116 pode variar durante o tempo e ser baseada pelo menos em parte nas condições dentro da formação e do furo de poço 102. Um dispositivo de controle de fluxo 114, de acordo com algumas formas de realização, pode reduzir ou restringir a produção de um intervalo em que o fluido tem uma mais elevada proporção de fluidos indesejados.

Quando um intervalo de produção produz uma maior proporção de fluidos indesejados, um dispositivo de controle de fluxo 114 daquele intervalo pode restringir a ou resistir à produção daquele intervalo. Outros intervalos de produção produzindo uma maior proporção de fluido desejado pode contribuir mais para a corrente de produção entrando na coluna de tubulação 112. Por exemplo, o dispositivo de controle de fluxo 114 pode incluir o dispositivo de afetação de fluxo que pode controlar a taxa de fluxo de fluido com base em uma rotação do fluindo entrando na câmara.

Embora a Fig. 1 representa graficamente dispositivos de controle de fluxo 114 posicionados na seção substancialmente horizontal 106, os dispositivos de controle de fluxo 114 (e seções tubulares de produção 116), de acordo com várias formas de realização da presente invenção, podem ser localizados, adicional ou alternativamente, na seção substancialmente vertical 104. Além disso, qualquer número de dispositivos de controle de fluxo 114, incluindo um, pode ser usado no sistema de poço 100, geralmente em cada intervalo de produção. Em algumas formas de realização, os dispositivos de controle de fluxo 114 podem ser dispostos em poços mais simples, tais como poços tendo somente uma seção substancialmente vertical. Os dispositivos de controle de fluxo 114 podem ser dispostos em ambientes de furo aberto, tais como representados na Fig. 1, ou em poços revestidos.

A Fig. 2 representa uma vista lateral em seção transversal de uma seção tubular de produção 116, que inclui um dispositivo de controle de fluxo 114 e uma unidade de peneira 202. O tubular de produção define uma passagem interna 204, que pode ser um espaço anular. O fluido da formação pode entrar na passagem interna 204 a partir da formação através da unidade de peneira 202, que pode filtrar o fluido. O fluido da formação pode entrar no dispositivo de controle de fluxo 114 a partir da passagem interna através de uma entrada 206 para um trajeto de fluxo 208 de uma unidade de vórtice 210. Subsequente a uma abertura de saída 212 da unidade de vórtice 210 há uma câmara 214 que inclui dispositivos de afetação de fluxo 215. Além da unidade de vórtice 210, os dispositivos de afetação de fluxo 215 podem restringir ou permitir que o fluido escoe através das aberturas de saída de câmara 217.

As câmaras de acordo com várias formas de realização da presente invenção podem ter qualquer configuração e incluem uma, dois ou mais do que duas aberturas de saída. Os dispositivos de afetação de fluxo, de acordo com várias formas de realização da presente invenção, podem incluir qualquer configuração e podem ser acoplados à câmara, outro componente ou de fluxo livre. Exemplos de dispositivo de afetação de fluxo incluem mas não são limitados a chapeletas, arruelas, discos e esferoides. As Figs. representam câmaras e dispositivos de afetação de fluxo, de acordo com algumas formas de realização da invenção.

As Figs. representam uma câmara 302 em um trajeto de fluxo subsequente a uma abertura de saída 304 de uma unidade de vórtice 306. A câmara 302 inclui uma abertura de saída de câmara 308 e um dispositivo de afetação de fluxo que é uma chapeleta 310. A chapeleta 310 pode ser acoplada à câmara 302, tal como via um pivô 312, e pode ser configurada para mover-se de posição, em resposta a uma direção de fluxo do fluido para dentro da câmara 302, através da abertura de saída 304. Em outras formas de realização, a chapeleta 310 é acoplada à câmara 302 via uma mola.

A câmara 302 inclui uma protuberância 314 posicionada próximo da abertura de saída de câmara 308. A protuberância 314 pode evitar que a chapeleta 310, em uma posição fechada, vede completamente a abertura de saída de câmara 308, de modo que a chapeleta 310 pode retornar para uma posição aberta. Em outras formas de realização, a protuberância 314 é acoplada à chapeleta 310, em vez de à câmara. Em ainda outras formas de realização, a protuberância 314 está ausente.

A chapeleta 310 pode ser feita de qualquer material adequado. Em algumas formas de realização, a chapeleta 310 é feita de um material resistente a erosão. Exemplos de materiais adequados incluem cerâmicas, metais, plásticos e compósitos. Em algumas formas de realização, a chapeleta é um membro flexível acoplado à câmara 302.

A Figura 3 representa a chapeleta 310 em uma posição aberta, que pode ser uma posição inicial da chapeleta 310, sem a presença de fluxo de fluido. A chapeleta 310 pode ficar na posição aberta, em resposta ao fluido que não está girando, ou que está girando em um grau relativamente pequeno (como representado pelas setas da Fig. 3), entrando na câmara 302 da abertura de saída 304. A chapeleta 310 na posição aberta pode substancialmente permitir que o fluido entrando na câmara 302, da abertura de saída 304, escoe para a abertura de saída de câmara 308 e saia da câmara 302. Por exemplo, a chapeleta 310 pode restringir algum fluxo de fluido, porém permitir que a maioria do fluido escoe para a abertura de saída de câmara 308. Em outras formas de realização, a chapeleta 310 não restringe qualquer fluxo de fluido.

A Fig. 4 representa a chapeleta 310 em uma posição fechada, em resposta ao fluido escoando pela abertura de saída 304 para dentro da câmara 302, girando em um grau que é acima de um certo limiar, como mostrado pelas setas da Fig. 4. Por exemplo, o fluido girando pode fazer com que a chapeleta 310 mova-se para a abertura de saída de câmara 308, para substancialmente restringir o fluxo de fluido para a abertura de saída de câmara 308, pelo menos por um certo tempo. Substancialmente restringir o fluido pode incluir permitir que algum fluido escoe para a abertura de saída de câmara 308, porém restringir a maior parte do fluido. Em outras formas de realização, a chapeleta 310 restringe todo o fluxo de fluido para a abertura de saída de câmara 308, quando a chapeleta 310 está na posição fechada.

A câmara 302 das Figs. inclui uma parede de coerção 316, que pode dirigir o fluxo de fluido, quer girando ou não, da abertura de saída 304 para a chapeleta 310 e a abertura de saída de câmara 308.

As câmaras de acordo com outras formas de realização, incluem mais do que uma abertura de saída de câmara. As Figs. representam uma câmara 402 em um trajeto de fluxo subsequente a uma abertura de saída 404 de uma unidade de vórtice 406. A câmara 402 inclui duas aberturas de saída de câmara 408, 410 e inclui dispositivos de afetação de fluxo 412, 414, que são chapeletas. Cada um dos dispositivos de afetação de fluxo 412,414 é acoplado à câmara 402, tal como via pivôs 416, 418 ou outro mecanismo.

Cada um dos dispositivos de afetação de fluxo 412,414 podem mover-se de posição, em resposta à direção de fluxo de fluido para dentro da câmara 402, através da abertura de saída 404. Os dispositivos de afetação de fluxo 412, 414 estão em uma posição aberta na Fig. 5, em resposta, por exemplo, ao fluido escoando para dentro da câmara 402, sem rotação ou sem girar em uma quantidade acima de um certo limite, como mostrado pelas setas. Os dispositivos de afetação de fluxo 412, 414, na posição aberta, podem não restringir, ou pode não restringir substancialmente, o fluido escoando para dentro da câmara 402, oriundo da saída através das aberturas de saída de câmara 406, 610. Os dispositivos de afetação de fluxo 412, 414 estão em uma posição fechada na Fig. 6, em resposta, por exemplo, ao fluido escoando para dentro da câmara 402 tendo uma rotação acima de uma certa quantidade, como mostrado via setas. Os dispositivos de afetação de fluxo 412, 414, na posição fechada, pode substancialmente limitar o fluido escoando para dentro da câmara 402 da saída através das aberturas de saída de câmara 408, 410. Os limites para a quantidade de rotação para a posição aberta e a posição fechada podem ser os mesmos limites ou diferentes limites.

As protuberâncias 420, 422 podem ser incluídas dentro da câmara 402 para evitar que os dispositivos de afetação de fluxo 412, 414 restrinjam completamente o fluido de fluir através das aberturas de saída de câmara 408, 410, quando na posição fechada. A protuberância 420 é acoplada ao dispositivo de afetação de fluxo 412. A protuberância 422 é acoplada a uma parede interna da câmara 402, próximo da abertura de saída de câmara 410, para evitar o dispositivo de afetação de fluxo 414 restrinja completamente a abertura de saída de câmara 410. Em outras formas de realização, a câmara 402 não inclui protuberâncias 420, 422.

Em outras formas de realização, os dispositivos de afetação de fluxo são discos. As Figs. representam uma câmara 502 em um trajeto de fluxo subsequente a uma abertura de saída 504 de uma unidade de vórtice 506. A câmara 502 inclui duas aberturas de saída de câmara 508, 510 e inclui dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 que são discos ou anéis. Cada um dos dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 pode flutuar no fluido que está dentro da câmara 506 e são configurados para moverem-se de posição, em resposta à direção de fluxo do fluido para dentro da câmara 502, através da abertura de saída 504.

Os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 estão em uma posição aberta na Figura 5, em resposta, por exemplo, ao fluido escoando para dentro da câmara 502, sem rotação ou sem girar por uma quantidade acima de um certo limite, como mostrado via setas. Os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514, na posição aberta, podem não restringir, ou podem não restringir substancialmente, o fluido escoando para dentro da câmara 502, oriundo da saída através das aberturas de saída de câmara 508, 510. Os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 estão em uma posição fechada na Fig. 8, em resposta, por exemplo, ao fluido escoando para dentro da câmara 502 tendo uma rotação acima de um certo grau, como mostrado via setas. Por exemplo, o fluido girando entrando na câmara 502, como na Fig. 8, pode fazer com que os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 movam-se em direção às aberturas de saída de câmara 508, 510 e restrinjam o fluxo de fluido para as aberturas de saída de câmara 508, 510. Os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514, na posição fechada, pode substancialmente restringir o fluido escoando para dentro da câmara 502, oriundo da saída através das aberturas de saída de câmara 508, 510. Os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 podem ser dimensionados com base nas taxas de fluxo esperadas e propriedades de fluxo esperadas. Por exemplo, os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 podem ter uma maior espessura, para aumentar o limite de rotação de fluido em que os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 se movem para a posição fechada.

Os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514, de acordo com algumas formas de realização, podem, cada um, incluir uma abertura interna que pode evitar que os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 restrinjam completamente o fluxo para as aberturas de saída de câmara 508, 510, quando os dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 estão na posição fechada.

Em outras formas de realização, as protuberâncias (não mostradas) podem ser incluídas dentro da câmara 502 e acopladas aos dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 ou uma parede interna da câmara 502. As protuberâncias podem evitar que os dispositivos de afetação de fluxo 512, 515 restrinjam completamente o fluxo de fluido para as aberturas de saída de câmara 508, 510. Em outras formas de realização, a câmara 502 não inclui protuberâncias ou aberturas nos dispositivos de afetação de fluxo 512, 514.

Embora as Figs. representem dois dispositivos de afetação de fluxo 512, 514 e duas aberturas de saída de câmara 508, 510, um do dispositivo de afetação de fluxo e/ou de uma abertura de saída de câmara pode ser usado. Além disso, mais do que dois de cada componente pode ser usado.

A Fig. 9 representa uma vista em seção transversal de um dispositivo de afetação de fluxo 600, que é um disco ou anel, e que pode ser adequado para uso nas formas de realização mostradas nas Figs. 7 - 8. O dispositivo de afetação de fluxo 600 inclui uma borda externa 602, que pode ser uma beira, e uma borda interna 604 definindo uma abertura interna 606. A borda externa 602 pode ser dimensionada, dependendo do desempenho de restrição desejado, em resposta à quantidade de rotação do fluido. As aberturas 606 podem evitar que o dispositivo de afetação de fluxo 600 restrinja completamente o fluxo de fluido para a abertura de saída de câmara, quando o dispositivo de afetação de fluxo 600 está em uma posição fechada.

Em algumas formas de realização, os dispositivos de afetação de fluxo são arruelas. As Figs. 11 representam uma câmara 702 de um trajeto de fluxo subsequente a uma abertura de saída 704 de uma unidade de vórtice (não mostrada). A câmara 702 inclui duas aberturas de saída de câmara 706, 708 e inclui um dispositivo de afetação de fluxo 710, que é uma arruela. A Fig. 12 representa uma vista em perspectiva de um exemplo de arruela. O dispositivo de afetação de fluxo 710 pode escoar em fluido para dentro da câmara 702 ou pode ser acoplado à câmara 702. O dispositivo de afetação de fluxo 710 pode mover-se de posição, em resposta a uma direção de fluxo de fluido para dentro da câmara 702, através da abertura de saída 704.

As Figs. representam aberturas de saída de câmara 706, 708, localizadas nos lados da câmara 702. Em outras palavras, as aberturas de saída de câmara 706, 708 podem ser localizadas em uma base da câmara 702, relativa à abertura de saída 704. Além disso, outras formas de realização descritas acima podem ser configuradas com aberturas de saída de câmara em um ou mais lados de uma câmara.

O dispositivo de afetação de fluxo 710 fica em uma posição fechada na Fig. 10, em resposta, por exemplo, a fluido escoando para dentro da câmara 702, que está girando em uma quantidade acima de um certo limite, como mostrado pelas setas da Fig. 10. A posição fechada pode ser uma posição inicial do dispositivo de afetação de fluxo 710. O dispositivo de afetação de fluxo 710 na posição fechada pode substancialmente restringir o fluxo de fluido para as aberturas de saída de câmara 706, 708. Em algumas formas de realização, o dispositivo de afetação de fluxo 710 inclui uma ou mais protuberâncias (não mostradas) para evitar que o dispositivo de afetação de fluxo 710 restrinja completamente o fluxo de fluido para as aberturas de saída de câmara 706, 708, quando o dispositivo de afetação de fluxo 710 está na posição fechada.

O dispositivo de afetação de fluxo 710 está em uma posição fechada na Fig. 11, em resposta, por exemplo, ao fluido escoando para dentro da câmara 702 sem girar ou sem girar em uma quantidade que é acima de um certo limite, como mostrado pelas setas da Fig. 11. Por exemplo, o fluido pode fluir para dentro da câmara 702, ser guiado por uma parede de fundo da câmara 702 para fluir em direção ao dispositivo de afetação de fluxo 710, e exercer uma força sobre o dispositivo de afetação de fluxo 710, para fazer com que o dispositivo de afetação de fluxo 710 mova-se para a posição aberta.

Embora as Figs. representem duas aberturas de saída de câmara 706, 708, uma abertura de saída de câmara pode ser usada. Além disso, mais do que duas aberturas de saída de câmara podem ser usadas.

Os dispositivos de afetação de fluxo de acordo com algumas formas de realização podem ser componentes distintos, em vez de um componente arruela. As Figs. representam uma câmara 902 em um subsequente trajeto de fluxo para uma abertura de saída 904 de uma unidade de vórtice (não mostrada). A câmara 902 inclui duas aberturas de saída de câmara 906, 908 nos lados da câmara 902, dispositivos de afetação de fluxo 910, 912, que são esferoides e des viadores de fluxo 914, 916. Embora os esferoides sejam mostrados, os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 podem ser componentes de qualquer formato adequado.

Os desviadores de fluxo 914, 916 podem ser acoplados à câmara 902 em uma posição fixa e serem configurados para diferenciarem-se do fluxo entre os trajetos de fluxo - p. ex., trajeto de fluxo substancialmente girando e um trajeto de fluxo substancialmente não rotativo.

Os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 podem flutuar no fluido dentro da câmara 902. Os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 podem mover-se de posição em resposta a uma direção de fluxo de fluido para dentro da câmara 902, através da abertura de saída 904.

Os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 estão em uma posição fechada na Figura 13, em resposta, por exemplo, ao fluido escoando para dentro da câmara 902 que está girando em uma quantidade acima de um certo limite, como mostrado pelas setas da Fig. 13. Por exemplo, os desviadores de fluxo 914, 916 podem desviar o fluido rotativo para uma parte superior dos dispositivos de afetação de fluxo 910, 912, de modo que os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 permaneçam em uma ou sejam movidos para a posição fechada. Em algumas formas de realização, a posição fechada pode ser uma posição inicial dos dispositivos de afetação de fluxo 910, 912. Os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 na posição fechada podem substancialmente restringir o fluido de fluir para as aberturas de saída de câmara 906, 908.

Os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 estão em uma posição aberta na Figura 14, em resposta, por exemplo, a fluido escoando para dentro da câmara 902 sem girar ou sem girar em uma quantidade que seja acima de um certo limite, como mostrado pelas setas da Fig. 14. Por exemplo, o fluido pode escoar para dentro da câmara 902, ser guiados por uma parede de base da câmara 902 para fluir em direção a uma parte de base dos dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 e exercer uma força sobre os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912, para fazer com que os dispositivos de afetação de fluxo 910, 912 movam-se para a posição aberta.

Em algumas formas de realização, os dispositivos de afetação de fluxo, que são esferoides ou outros componentes adequadamente conformados, podem ser acoplados a membros flexíveis, para evitar que os dispositivos de afetação de fluxo completamente impeçam o fluido de fluir para as aberturas de saída de câmara. A Fig. 15 representa uma forma de realização de uma câmara 1002, que inclui desviadores de fluxo 1004, 1008 e dispositivos de afetação de fluxo 1008, 1010. Os dispositivos de afetação de fluxo 1008, 1010 são acoplados a paredes das aberturas de saída de câmara 1012, 1024 por membros flexíveis 1016, 108. Os membros flexíveis 1016, 1018 podem evitar que os dispositivos de afetação de fluxo 1008, 1010 impeçam completamente que o fluido escoe para as aberturas de saída de câmara 1012, 1014, de modo que a sucção ou outras forças possam ser desacopladas, permitindo que os dispositivos de afetação de fluxo 1008, 1010 retornem para uma posição aberta.

Em algumas formas de realização, os dispositivos de afetação de fluxo 1008 podem ser configurados para ficarem em posições opostas (p. ex., posições abertas e fechadas), em resposta ao mesmo fluxo, para permitir que uma abertura de saída de câmara seja selecionada com base no fluxo. Por exemplo, o dispositivo de afetação de fluxo 1008 pode ser configurado para ficar em uma posição aberta, em resposta ao fluido escoando para dentro da câmara 1002, sem girar acima de um certo limite, e o dispositivo de afetação de fluxo 1010 é configurado para ficar em uma posição fechada, em resposta a fluido que está fluindo para dentro da câmara 1002, sem girar acima do limite. O dispositivo de afetação de fluxo 1008 pode ficar em uma posição fechada, em resposta a fluido escoando para dentro da câmara 802, que está girando acima de um certo limite, e o dispositivo de afetação de fluxo 1010 pode ficar em uma posição aberta, em resposta a fluido escoando para dentro da câmara, que está girando acima do limite. Os membros flexíveis 1016, 1018 podem facilitar permitir que os dispositivos de afetação de fluxo 1008, 1010 fiquem em posições opostas, com base na mesma quantidade de rotação de fluido.

Os dispositivos de afetação de fluxo que são esferoides, ou outros componentes adequadamente conformados, podem ser implementados com câmaras que incluem uma abertura. A Fig. 16 representa uma forma de realização de uma câmara 1102, que inclui um desviador de fluxo 1104 e um dispositivo de afetação de fluxo 1106, que é um esferoide acoplado a uma parede de uma abertura de saída de câmara 1108, via um membro flexível 1110. A parede da câmara 1102, oposta à abertura de saída de câmara 1108, pode ser forçada a dirigir fluxo de fluido para a abertura de saída de câmara 1108, desviador de fluxo 1104 e/ou dispositivo de afetação de fluxo 1106.

A descrição precedente das formas de realização, incluindo formas de realização ilustradas, da invenção foi apresentada somente para a finalidade de ilustração e descrição e não é destinada a ser exaustiva ou limitar a invenção para as formas precisas descritas. Numerosas modificações, adaptações e seus usos serão evidentes para aqueles hábeis na arte, sem desvio do escopo desta invenção.

Claims

Unidade capaz de ser disposta em um furo de poço, a unidadecaracterizada pelo fato de que compreende:
uma câmara (214) que é adaptada para ser posicionada subsequente a uma abertura de saída (212) de uma unidade de vórtice (210); e

um dispositivo de afetação de fluxo (215) dentro da câmara (214), o dispositivo de afetação de fluxo (215) sendo adaptado para mover-se entre uma primeira posição e uma segunda posição, com base em uma quantidade de rotação de fluido entrando na câmara (214) a partir da unidade de vórtice (210).
Unidade de acordo com reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a câmara (214) compreende uma abertura de saída de câmara de vórtice (210). (217),
em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) na primeira posição é adaptado para substancialmente permitir que fluido saia através da abertura de saída de câmara (217),

em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) na segunda posição é adaptado para substancialmente restringir que fluido saia através da abertura de saída de câmara (217).
Unidade de acordo com reivindicação 2,caracterizada pelo fato de que o dispositivo de afetação de fluxo (215) é adaptado para ficar na segunda posição, em resposta à quantidade de rotação do fluido entrando na câmara (214), excedendo uma primeira quantidade de rotação limite,
em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) é adaptado para ficar na primeira posição, em resposta à quantidade de rotação do fluido entrando na câmara (214), ficando abaixo de uma segunda quantidade de rotação limite.
Unidade de acordo com reivindicação 2,caracterizada pelo fato de que a câmara (214) compreende uma segunda abertura de câmara,
em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) na primeira posição é adaptado para substancialmente restringir que fluido saia através da segunda abertura de saída de câmara,

em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) na segunda posição é adaptado para substancialmente permitir que fluido saia através da abertura de saída de câmara.
Unidade de acordo com reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a quantidade de rotação do fluido é baseada em uma direção de fluxo do fluido entrando na câmara (214) pela unidade de vórtice (210) e, opcionalmente, a unidade compreende ainda a unidade de vórtice (210).
Unidade de acordo com reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que o dispositivo de afetação de fluxo (215) é adaptado (i) para substancialmente permitir que fluido tendo um primeiro trajeto de fluxo para dentro da câmara (214), a partir da abertura de saída (212), escoe através de uma abertura de saída de câmara (217) e (ii) para substancialmente impedir que fluido tendo um segundo trajeto de fluxo para dentro da câmara (214), a partir da abertura de saída (212), escoe através da abertura de saída de câmara
Unidade de acordo com reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que compreende:
uma protuberância (314) acoplada a um do dispositivo de afetação de fluxo (215) ou uma parede da câmara (214).
Unidade de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que compreende:
a unidade de vórtice (210) compreendendo a abertura de saída (217). (212);

em que a câmara (214) está em comunicação fluida com a abertura de saída (212), e

em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) é adaptado para impedir o fluxo de fluido para uma abertura de saída de câmara (217), em uma quantidade que depende de uma direção de fluxo do fluido entrando na câmara através da abertura de saída (212).
Unidade de acordo com reivindicação 8,caracterizada pelo fato de que a direção de fluxo de fluido compreende uma quantidade de rotação do fluido,
em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) é adaptado para mover-se entre uma primeira posição e uma segunda posição, com base na quantidade de rotação do fluido,

em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) na primeira posição é adaptado para substancialmente permitir que fluido saia através da abertura de saída de câmara (217),

em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) na segunda posição é adaptado para substancialmente impedir que fluido saia através da abertura de saída de câmara (217).
Unidade de acordo com reivindicação 8,caracterizada pelo fato de que o dispositivo de afetação de fluxo (215) é adaptado (i) para substancialmente permitir que fluido tendo um primeiro trajeto de fluxo para dentro da câmara (214), a partir da abertura de saída (212), escoe através da abertura de saída de câmara (212) e (ii) para substancialmente impedir que fluido tendo um segundo trajeto de fluxo para dentro da câmara (214), a partir da abertura de saída (212), escoe através da abertura de saída de câmara (217).
Unidade de acordo com a reivindicação 1,caracterizada pelo fato de que a câmara é adaptada para ser posicionada subsequente a um trajeto de fluxo da abertura de saída da unidade de vórtice (210), em que a câmara (214) compreende uma abertura de saída de câmara (214), e em que o dispositivo de afetação de fluxo é adaptado (i) para substancialmente permitir que fluido tendo um primeiro trajeto de fluxo para dentro da câmara (214) é a partir da abertura de saída para escoar através da abertura de saída de câmara (217) e (ii) para substancialmente impedir que fluido tendo um segundo trajeto de fluxo para dentro da câmara (214) a partir da abertura de saída (212) de escoar através da abertura de saída de câmara (217).
Unidade de acordo com reivindicação 11,caracterizada pelo fato de que o fluido escoando no primeiro trajeto de fluxo ou no segundo trajeto de fluxo é baseado em uma quantidade de rotação do fluido,
em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) é adaptado para mover-se entre uma primeira posição e uma segunda posição, com base na quantidade de rotação do fluido,

em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) na primeira posição é adaptado para substancialmente permitir que fluido saia através da abertura de saída de câmara (217), em que o dispositivo de afetação de fluxo (215) na segunda posição é adaptado para substancialmente impedir que fluido saia através da abertura de saída de câmara (217).
Unidade de acordo com reivindicação 11,caracterizada pelo fato de que compreende adicionalmente a unidade de vórtice (210),
em que o fluido flui para dentro do primeiro trajeto de fluxo ou para dentro do segundo trajeto de fluxo, com base em uma direção de fluxo de fluido entrando na câmara (214) a partir da unidade de vórtice (210). (217).
Unidade de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13,caracterizada pelo fato de que o dispositivo de afetação de fluxo é um (217). de:
uma chapeleta (310);

um disco (512);

um esferoide (910); ou

uma arruela (710).
Unidade de acordo com reivindicação 14,caracterizada pelo fato de que o dispositivo de afetação de fluxo é o esferoide (910), a unidade compreendendo adicionalmente:
um desviador de fluxo (414) dentro da câmara (214); e

um membro flexível (1016) acoplando o esferoide (910) à parte da câmara (214).