BR112015005342B1

BR112015005342B1 - Dispositivo de injeção para uso na injeção de um fluido em um local alvo, métodos para injetar um fluido em um local alvo e para criar um sistema de injeção, e, sistemas de bombeamento e de injeção para injetar um fluido em um local alvo

Info

Publication number: BR112015005342B1
Application number: BR112015005342-4A
Authority: BR
Inventors: Keith Donaldo Woodford
Original assignee: Tco As
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2013-09-10
Publication date: 2021-08-17
Also published as: BR112015005342A2; GB2505700B; US20150240601A1; CA2884150A1; EP2893126B1; AU2013311533A1; WO2014037584A1; CA2884150C; BR112015005342B8; GB2505700A; RU2015113127A; EP2893126A1; GB201216064D0; AU2013311533B2

Abstract

dispositivo de injeção para uso na injeção de um fluido em um local alvo, métodos para injetar um fluido em um local alvo e para criar um sistema de injeção, e,sistemas de bombeamento e de injeção para injetar um fluido em um local alvo. dispositivo de injeção (200) para uso na injeção de um fluido em um local alvo compreende um alojamento (202) que define uma entrada (204) para comunicar com uma fonte de fluido de injeção, uma saída (206) para comunicar com um local de injeção alvo, e um orifício de referência separado (208) para comunicar com uma fonte de pressão de referência. o dispositivo (200 também inclui primeiro e segundo membros de válvula (216,218) montados dentro do alojamento (202), em que o segundo membro de válvula (218) define um trajeto de fluxo (220) através do mesmo para facilitar comunicação fluídica entre a entrada (204) e saída (206) do alojamento (202). um arranjo de vedação (222) é provido entre o segundo membro de válvula (218) e o alojamento (202) e é configurado de tal modo que a pressão de fluido na entrada do alojamento (204) e no orifício de referência do alojamento (208) aplica uma força no segundo membro de válvula (218) para fazer com que o dito segundo membro de válvula (218) se mova em relação ao primeiro membro de válvula (216) e varie fluxo entre a entrada e a saída (204, 206).

Description

CAMPO DA INVENÇÃO

[001] A presente invenção se refere a um dispositivo de injeção parainjetar um fluido para uma localização alvo, tal como em uma localização de fundo de poço.

CONHECIMENTO DA INVENÇÃO

[002] Muitas indústrias necessitam que fluidos sejam distribuídos,ou injetados, a partir de uma fonte para uma localização alvo. Por exemplo, na indústria de óleo e gás muitas completações de poço incluem um meio para injetar produtos químicos no furo de poço em um ponto na completação para os propósitos de redução da corrosão, redução de incrustações, redução de hidratos, estimulação do poço, uma variedade de estratégias de otimização ou semelhantes. É bastante desejável ser capaz de controlar a taxa de injeção, e em aplicações típicas a preferência é permitir que uma taxa relativamente constante de injeção seja alcançada, independentemente de qualquer flutuação de pressão dentro do sistema. A injeção também pode ser necessária em outras localizações, tais como no furo de poço, formação associada, coroa circular e semelhantes. A injeção também pode ser necessária em uma localização submarina, tal como em uma árvore de natal, linha de escoamento, conector temporário, coletor, linha de asa ou semelhantes. Alguns outros exemplos de injeção na indústria do óleo e gás incluem injeção de fundo de poço de um fluido para auxiliar na produção.

[003] Uma instalação de completação de furo de poço típica comcapacidades de injeção é ilustrada de maneira diagramática na Figura 1. O furo de poço, em geral identificado pelo numeral de referência 10, compreende uma coluna de revestimento 12 localizada dentro de um furo perfurado 14 que se estende a partir da superfície 16 para interceptar uma formação que porta hidrocarbonetos 18. Uma menor área de coroa circular 20 definida entre o revestimento 12 e o furo 14 pode ser enchida com cimento 22 para os propósitos de suporte e vedação. Uma coluna de tubulação de produção 24 se estende para o revestimento 12 a partir de uma cabeça de poço 26 e árvore de produção 28. Uma extremidade inferior da coluna de tubulação de produção 24 é vedada contra o revestimento 12 com um empacotador de produção 30 para isolar uma zona de produção 32. Um número de perfurações 34 é estabelecido através do revestimento 12 e cimento 22 para estabelecer comunicação fluídica entre o revestimento 12 e a formação 18. Hidrocarbonetos então podem ser deixados escoar para o revestimento 12 na zona de produção 32 e então para a tubulação de produção 24 através da entrada 36 a ser produzida para a superfície. Equipamento de içamento artificial, tal como uma bomba submersível elétrica (ESP) 37 opcionalmente pode ser instalado em linha com a tubulação de produção 24 como parte da completação para auxiliar a produção para a superfície. A árvore de produção 28 pode prover as barreiras de pressão necessárias e provê uma saída de produção 38 a partir da qual hidrocarbonetos produzidos podem ser distribuídos para uma instalação de produção (não mostrada), por exemplo.

[004] Uma linha de injeção de furo pequena ou conduto 40, que emgeral é referida como uma linha capilar corre lado a lado com a tubulação de produção 24 a partir de uma fonte de fluido de injeção localizada na superfície 42 para uma localização alvo furo abaixo, que no exemplo ilustrado é uma extremidade inferior da tubulação de produção 24, abaixo da ESP 37. A tubulação de produção 24 pode incluir um mandril de injeção opcional 44. Uma bomba de injeção 46 está localizada em uma localização de lado de topo para facilitar a injeção do fluido de injeção 42.

[005] Uma válvula de injeção 48 está localizada em uma região inferior da linha de injeção 40 e funciona para permitir a injeção de fluido para a tubulação de produção 24, em alguns casos preferencialmente em uma taxa de injeção constante, enquanto evita fluxo de retorno inverso para a linha de injeção 40. Válvulas conhecidas para tais propósitos incluem uma válvula de retenção de injeção, tal como ilustrada na Figura 2. Neste exemplo a válvula de retenção 48 inclui um alojamento 50 com uma entrada 52 para comunicar com a linha de injeção 40 e uma saída 54 para comunicar com a tubulação de produção 24. Um membro de assento axial 56 (outros membros similares tais como pistões e esferas também são conhecidos) é montado no alojamento 50 e é solicitado por uma mola 58 em direção a uma posição fechada em que o assento axial 56 engata de maneira vedante um assento 60 para evitar o escoamento através do alojamento 50. Para permitir a injeção da pressão de fluido na entrada 52 deve-se estabelecer uma força para baixo no assento axial 56 que excede a força combinada da mola 58 e a pressão na saída 54, que atua na direção oposta. De maneira apropriada, nas condições de fluxo normais a pressão de entrada será um diferencial fixo acima da pressão de saída por uma magnitude ditada primariamente pela força da mola 58, e ainda por qualquer pressão de retorno criada na entrada pelo efeito do assento axial 56 e assento que define uma restrição de fluxo. Uma representação gráfica de exemplo dos efeitos da variação das pressões de entrada e saída é provida na Figura 3. Como mostrado, independentemente das flutuações de pressão na saída 54, a pressão de entrada 62 sempre será um valor fixo acima da pressão de saída 64 por um diferencial 66 que é definido primariamente pela mola 58.

[006] Na injeção química existe sempre um gradiente de pressãohidrostática presente na linha de injeção 40. Este gradiente de pressão é uma função da densidade do fluido e a altura vertical real do poço conhecido como a TVD (Profundidade Vertical Real). Quando a profundidade aumenta, a pressão hidrostática vai aumentar de maneira linear, de modo tal que a pressão hidrostática máxima vai atuar na entrada 52 da válvula de injeção 48. Esta pressão hidrostática vai atuar em uma direção para abrir o membro de assento axial de válvula 56 contra a resistência combinada da mola 58 e a pressão na saída da válvula 54, que será bastante igual à pressão dentro da tubulação de produção 24 no ponto de injeção. Pode haver casos onde a força de pressão hidrostática que atua na entrada da válvula 52 excede a resistência provida pela pressão de saída da válvula e a mola 58, por exemplo, onde maiores pressões hidrostáticas existem em poços mais profundos, e/ou onde pressões de furo de poço relativamente baixas existem, por exemplo, devido à operação da ESP 37. Em tais circunstâncias o resultado pode ser o escoamento indesejável ou cascata do fluido de injeção para a localização alvo. Este efeito pode ser chamado de “queda hidrostática”.

[007] Se não for verificada, de modo tal queda hidrostática ocorreráaté que a pressão hidrostática dentro da linha de injeção 40 está em equilíbrio com a pressão de localização alvo e a resistência provida pela mola de válvula 58. Se o fluido de injeção não é continuamente reabastecido, ou não é reabastecido tão rápido quanto o fluido de injeção passa através da válvula 48, então o resultado será a criação das baixas pressões, pressões de vácuo ou pressões quase de vácuo na região superior da linha de injeção 40. Tal vácuo pode apresentar a linha de injeção 40 para forças e tensões mecânicas adversas, tais como forças de colapso radiais. Adicionalmente, o vácuo estabelecido pode ser definido por uma pressão que é menor do que a pressão de vapor do fluido de injeção, fazendo assim com que o fluido de injeção evapore. Este pode ser composto pelo efeito das temperaturas aumentadas associado com os ambientes de furo de poço. A consequência da ocorrência do vácuo nas linhas de injeção de produtos químicos é que o fluido original pode não ser capaz de reter seu estado intencionado e o portador de fluido vai evaporar. Este teve o potencial de efeitos muito adversos, tal como deposição de sólidos, alteração da viscosidade, formação de cristal, parafinação, solidificação parcial ou total, e em geral alterações dentro do fluido causam perda da efetividade do produto químico de injeção e semelhantes.

[008] Para prover um exemplo numérico para uma linha de injeçãoque possui um TVD de 1.420 metros com um fluido de injeção tendo uma densidade de 1.050 kg/m3, a pressão hidrostática (calculada pelo produto da densidade do fluido, gravidade e TVD) que atua na entrada 52 da válvula 48 estará na região de 14,6 mPa (146 bar). Se a pressão na tubulação de produção 24 no ponto de injeção é de 9,5 mPa (95 bar), e assumindo que a mola de válvula 58 e outra resistência de fluxo é equivalente a prover 0,2 mPa (2 bar) de resistência de pressão, então esta cria um diferencial de pressão pela válvula de 4,9 mPa (49 bar). De maneira apropriada, devido à tendência para o sistema buscar equilíbrio do fluido de injeção dentro da linha de injeção 40 vai passar através da válvula 48 até a altura do fluido de injeção estabelecer uma pressão hidrostática na entrada da válvula 52 que está em equilíbrio com a pressão na tubulação de produção mais outra resistência, que no presente exemplo será 9,7 mPa (97 bar). Assim, uma pressão hidrostática de 9,7 mPa (97 bar) na entrada da válvula 52 vai necessitar que o fluido de injeção passe para definir uma altura de cerca de 942 metros. Portanto este irá deixar os 478 metros superiores da linha de injeção 40 sob condições de vácuo, que é graficamente ilustrado na Figura 4.

[009] De modo tal queda hidrostática pode ser abordada aumentandouma classificação de força de mola da mola 58. Isto vai funcionar para aumentar a resistência ao escoamento através da válvula 48, de modo tal que um maior diferencial de pressão entre a entrada da válvula 52 e a saída 54 pode ser acomodada antes do surgimento da queda hidrostática. Um exemplo gráfico do uso de uma mola de válvula mais poderosa é ilustrado na Figura 5. Como no exemplo gráfico anterior da Figura 3, o efeito da mola é de modo tal que independentemente de flutuações de pressão na saída da válvula 54, a pressão de entrada 70 sempre será um valor fixo acima da pressão de saída 72 pelo diferencial 68. Neste caso exemplar um diferencial de cerca de 8 mPa (80 bar) é estabelecido por uma mola mais poderosa, e tal mola pode evitar a ocorrência de queda hidrostática no exemplo numérico específico provido acima.

[0010] No entanto, o tamanho de uma mola de válvula pode ser limitado pelo tamanho da válvula de injeção e espaço disponível para acomodar a distribuição e a instalação de tal válvula. Adicionalmente, em circunstâncias onde diferenciais de pressão muito grandes existem, o tamanho necessário de uma mola de válvula pode ser impossível de acomodar dentro da válvula.

[0011] Em adição para estabelecer um diferencial de pressão desejado pela válvula usando uma mola, também é conhecido na técnica o uso do efeito de uma restrição de fluxo dentro de uma válvula para estabelecer uma pressão de retorno desejada dentro da linha de injeção 40. Ainda, tal restrição de fluxo pode ser variável para garantir que uma taxa de escoamento de injeção consistente pode ser alcançada independentemente do diferencial de pressão.

[0012] Como descrito acima, nas válvulas de injeção conhecidas um diferencial fixo entre entrada e saída da válvula é provido. Assim, a expectativa e o desejo é que a pressão de entrada da válvula vai rastrear qualquer variação na pressão de saída pelo diferencial fixo. A intenção disto é evitar a queda hidrostática, e facilitar uma taxa de injeção relativamente constante. No entanto, em certas circunstâncias, por exemplo, onde a pressão de saída deve cair, por exemplo, devido à ativação de uma ESP, foi observado que existe uma aceleração súbita inesperada de fluido de injeção através da válvula. Isto é contrário à expectativa, que é que uma taxa de injeção substancialmente contínua deve ser alcançada através de ajuste automático da válvula para manter o diferencial de pressão fixo entre a entrada e a saída. Adicionalmente, tal aceleração súbita de fluido de injeção através da válvula pode causar danos à válvula.

[0013] Adicionalmente, no sistema de completação de exemplo mostrado na Figura 1 uma ESP opcional 37 é provido, em que o fluido de injeção é injetado a montante, ou no lado de saída da ESP 37. O fluido de injeção pode funcionar para inibir incrustações e semelhantes dentro da ESP 37, para condicionar os fluidos de produção para permitir bombeamento mais eficiente, por exemplo, reduzindo a viscosidade dos fluidos de produção, e semelhantes. Neste sentido, quando a ESP 37 é ativado a pressão na entrada de bomba, e assim na localização de injeção vai cair. Como descrito acima, a válvula de injeção 48 deve permitir esta queda na pressão de ser acomodada e garantir que a pressão da linha de injeção seja mantida em um diferencial fixo acima da pressão de localização alvo, e se ajusta automaticamente para garantir uma taxa de fluxo consistente do fluido de injeção.

[0014] Perfis de pressão esperados, e de fato desejados na entrada e na saída da ESP 37, e na entrada 52 da válvula 48 são ilustrados graficamente na Figura 6. Neste sentido, quando a ESP 37 é ativado a pressão de entrada de bomba 74 deve cair, e a pressão de saída de bomba 76 deve subir, até que uma condição de corrida de estado estacionário preferivelmente é alcançada. Em virtude do diferencial de pressão fixo provido pela válvula 48, ilustrado pela linha 78 na Figura 6, a pressão de entrada 80 da válvula 48 será mantida em um valor fixo acima da pressão de entrada 74 da bomba 37, e assim vai definir um perfil de pressão substancialmente equivalente, embora em um diferencial fixo maior.

[0015] No entanto, apesar da expectativa e do desejo de que as pressões de entrada de bomba e de saída da bomba alcancem um estado estacionário brevemente após a ativação da ESP 37, o presente inventor observou que na prática este pode não ser o caso. Por exemplo, durante a injeção de fluido, tal como a injeção de um diluente para modificar a viscosidade dos fluidos de produção, os perfis de pressão observados de maneira mais precisa representados na Figura 7 - deve ser notado que a Figura 7 representa uma generalização das observações feitas pelo depositante. Neste sentido, quando a ESP 37 é ativado a pressão de entrada de bomba 82 cai, e a pressão de saída de bomba 84 sobe, com a pressão de entrada 86 acompanhando acima da pressão de entrada de bomba 82 pela magnitude do diferencial fixo 88, como é esperado. No entanto, foi observado que as pressões de entrada e de saída da bomba 82, 84 podem não alcançar o estado estacionário esperado e desejado, e como ilustrado na Figura 7 estas pressões podem flutuar por um período estendido que segue a ativação da ESP 37. Neste sentido a observação é que a pressão de entrada da bomba 82 pode cair enquanto a pressão de saída 84 sobe, seguido por um aumento na pressão de entrada 82 e correspondente queda na pressão de saída 84, com o ciclo se repetindo. Adicionalmente, quando a pressão de entrada da válvula 86 acompanha acima da pressão de entrada de bomba 82 pelo diferencial fixo 88 então esta também flutua, e como uma consequência então, também faz a pressão do fluido de injeção 90 na superfície. Tais flutuações de pressão podem carregar de maneira cíclica um equipamento de completação, tal como a ESP 37, a bomba de superfície 46, a linha de injeção 40 e semelhantes, o que pode ter um efeito prejudicial, por exemplo, fatigando o equipamento, estabelecendo produção bastante interrompida e irregular, reduzindo o tempo de vida do equipamento de completação que necessita de manutenção e serviço mais frequentes, necessitando de um maior monitoramento e reduzindo o entendimento sobre a efetividade do fluido que é injetado, talvez levando à injeção de fluido aumentada nas tentativas de contraria os efeitos desta observação das flutuações de pressão.

[0016] Um maior entendimento das causas de tais observações, e qualquer solução para abordar tais causas são desejados.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0017] Aspectos da presente invenção se referem a um dispositivo de injeção para o uso na injeção de um fluido para uma localização alvo. Tal dispositivo de injeção inclui um alojamento tendo uma entrada para a comunicação com uma linha de injeção ou fonte de fluido de injeção, uma saída para a comunicação com uma localização de injeção alvo, e uma porta de pressão de referência para comunicar com uma fonte de pressão de referência, em que a porta de pressão de referência é isolada a partir da saída. Um membro de válvula é montado dentro do alojamento. As pressões de fluido na entrada e porta de pressão de referência atuam para fazer com que o dito membro de válvula se mova dentro do alojamento para variar o fluxo entre a entrada e a saída. O dispositivo de injeção inclui um arranjo de vedação que permite que pressões na entrada e na porta de pressão de referência movam o membro de válvula. Tal arranjo de vedação funciona para controlar o efeito da pressão de fluido na saída que atua no membro de válvula. Em algumas modalidades, o arranjo de vedação opcionalmente pode funcionar para eliminar substancialmente o efeito da pressão de fluido na saída que atua no membro de válvula.

[0018] Aspectos da presente invenção também se referem a um método para injetar um fluido para uma localização alvo. Tal método compreende comunicar uma entrada de um dispositivo de injeção com uma fonte de fluido de injeção, e comunicar uma saída do dispositivo de injeção para uma localização alvo. O método compreende adicionalmente permitir que um membro de válvula montado dentro do dispositivo de injeção seja movido pela ação da pressão na entrada do dispositivo e pela pressão que atua em uma porta de referência do dispositivo que é isolada a partir da saída. Tal movimento do membro de válvula funciona para variar o escoamento entre a entrada e a saída.

[0019] Tal dispositivo de injeção e método busca abordar certos problemas não previstos e observações que são contrárias às expectativas nos processos de injeção. Neste sentido, através de investigações diligentes e pesquisa o presente inventor descobriu certas razões para tais observações e problemas. Por exemplo, em alguns casos problemas em válvulas de injeção conhecidas podem ser atribuídos ao fato de que tais válvulas funcionam para modificar a pressão de entrada da válvula com base quase exclusivamente na pressão de saída da válvula, o que é entendido para ser bastante igual à pressão na localização de injeção, que em certos casos pode ser sujeitada às grandes variações. Tais problemas podem ser mitigados na presente invenção permitindo que o membro de válvula do dispositivo de injeção seja movido pela ação de uma pressão de fluido provida para uma porta de pressão de referência que é isolada a partir da saída do alojamento. Em certas modalidades o efeito da pressão de saída pode ser substancialmente eliminado na presente invenção.

[0020] Como notado acima, válvulas de injeção conhecidas anteriormente operam principalmente modificando a pressão de entrada da válvula com base na pressão de saída da válvula. Desta forma, no evento de uma variação na pressão de saída, a pressão de entrada deve ser variada de maneira apropriada. No entanto, em alguns casos um pico inesperado de fluxo através da válvula ocorre quando a pressão de saída varia. O presente inventor atribuiu esta observação à capacidade de compressão do fluido que é injetado, e em particular ao requisito por uma alteração volumétrica em um fluido para ocorrer no evento de uma alteração de pressão.

[0021] De maneira mais específica, fluidos geralmente são considerados como sendo incompressíveis. No entanto, isto apenas é verdade em um grau limitado e quando altas pressões são aplicadas a fluidos que eles comprimem. Portanto se a pressão de um fluido de injeção na entrada de uma válvula é necessária de cair, por exemplo, um volume de fluido deve ser dissipado de maneira para isto ocorrer. A entrada da válvula será acoplada a uma fonte de fluido de injeção, e em alguns casos condutos de injeção extremamente longos serão usados para este propósito, por exemplo, em aplicações de fundo de poço. Desta forma, o volume do fluido de injeção dentro de um conduto de injeção pode ser significativo, de modo tal que o volume de fluido a ser dissipado de maneira a permitir que a pressão caia também pode ser significativo. Este fluido apenas pode ser dissipado através da válvula de injeção. Não importa quão eficiente a válvula de injeção é em manter uma pressão diferencial e rastreando uma alteração nas pressões de saída, a válvula vai ter que dissipar este volume de fluido para acomodar a queda na pressão de entrada. Foi descoberto que os volumes de fluido que necessitam de dissipação devido à pressão caiam, por exemplo, como pode ser encontrado como uma bomba, tal como uma bomba submersível elétrica (ESP), é ativada para reduzir a pressão apresentada para uma válvula de injeção ou saída de dispositivo, são mais do que é pensado geralmente.

[0022] Reciprocamente, foi observado que seguindo a dissipação de fluido na linha de injeção, enquanto a pressão de entrada de ESP cai, a pressão de entrada de ESP então pode ser observada aumentando. De maneira a facilitar uma distribuição contínua de produtos químicos através da válvula de injeção, sua pressão de entrada deve ser aumentada. Como fluido é distribuído para aumentar o fluxo de pressão de linha de injeção é consumido pela compressibilidade de fluido e alargamento da linha de injeção, causando assim uma interrupção ou redução do escoamento de fluido através da válvula de injeção. Criando assim uma queda no escoamento que segue um pico de escoamento. Isto pode levar a uma repetição cíclica de um aumento e pico de escoamento seguido por uma queda e perda de escoamento.

[0023] Apesar de uma situação geral ter sido sugerida acima em que variações de pressão ocorrem em uma localização alvo pelo uso de uma ESP, este nem sempre pode ser o caso, e tais variações de pressão podem ocorrer devido às muitas razões.

[0024] Em adição à compressibilidade do fluido, qualquer conduto de injeção associado pode alargar sob pressão interna. Isto quer dizer que seu volume interno vai aumentar necessitando assim que mais fluido seja introduzido de maneira a alcançar uma pressão necessária. Portanto de maneira que o conduto de injeção caia em pressão o volume de fluido entranhado na sua pressão de partida deve ser completamente dissipado de maneira a alcançar uma pressão inferior. Esta dissipação de volume de fluido portanto resulta em um aumento significativo, ou pico de escoamento através da válvula de injeção enquanto a pressão de entrada cai.

[0025] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção é provido um dispositivo de injeção para o uso na injeção de um fluido para uma localização alvo, compreendendo:- um alojamento definindo uma entrada para comunicar com uma fonte de fluido de injeção, uma saída para comunicar com uma localização de injeção alvo, e uma porta de referência separada para comunicar com a fonte de pressão de referência;- um primeiro membro de válvula montado dentro do alojamento;- um segundo membro de válvula montado dentro do alojamento e definindo um caminho de escoamento através do mesmo para facilitar a comunicação fluídica entre a entrada e a saída do alojamento; e- um arranjo de vedação provido entre o segundo membro de válvula e o alojamento e através do qual a pressão de fluido na entrada do alojamento e a porta de referência do alojamento aplicam uma força no segundo membro de válvula para fazer com que o dito segundo membro de válvula se mova com relação ao primeiro membro de válvula e variar o escoamento entre a entrada e a saída;- m que o arranjo de vedação inclui primeiro e segundo conjuntos de vedação que se estendem entre o segundo membro de válvula e o alojamento;em que o primeiro conjunto de vedação isola a entrada do alojamento da saída do alojamento, de tal modo que comunicação fluídica entre a entrada e a saída é direcionada através do trajeto de fluxo no segundo membro de válvula;em que o primeiro conjunto de vedação define uma área de vedação de entrada arranjada no dispositivo para ser exposta à pressão de entrada; e,em que o primeiro conjunto de vedação define uma primeira área de vedação de saída arranjada no dispositivo para ser exposta à pressão de saída.

[0026] Em uso, o efeito da pressão de referência que atua no arranjo de vedação pode contribuir para o movimento do segundo membro de válvula. Desta forma, o efeito da pressão de referência funciona para controlar movimento do segundo membro de válvula e assim controlar o fluxo através da válvula. Tal arranjo pode permitir que o segundo membro de válvula seja controlado sem dependência, ou com uma dependência reduzida, na pressão na saída do alojamento, que pode ser substancialmente equivalente à pressão na localização de injeção alvo, como é o caso em dispositivos da técnica anterior.

[0027] O arranjo de vedação é configurado para confinar substancialmente qualquer fluxo entre a entrada e a saída para o caminho de escoamento do segundo membro de válvula. Ou seja, o arranjo de vedação é de modo tal que o fluxo entre a entrada e a saída do alojamento apenas pode ser alcançado através do caminho de escoamento do segundo membro de válvula.

[0028] Para os propósitos de clareza, pressão que atua na entrada do alojamento é definida como a pressão de entrada, pressão que atua na saída do alojamento é definida como a pressão de saída, e a pressão que atua na porta de pressão de referência é definida como a pressão de referência.

[0029] O arranjo de vedação pode ser diretamente montado entre o segundo membro de válvula e o alojamento. Por exemplo, o arranjo de vedação pode engatar diretamente o segundo membro de válvula e o alojamento.

[0030] O arranjo de vedação pode ser montado indiretamente entre o segundo membro de válvula e o alojamento. Por exemplo, o arranjo de vedação pode engatar indiretamente pelo menos um do segundo membro de válvula e do alojamento. Em uma modalidade, um componente intermediário pode ser provido entre o arranjo de vedação e pelo menos um do segundo membro de válvula e do alojamento.

[0031] Uma porção do arranjo de vedação pode estar em comunicação com a entrada do alojamento de modo tal que a pressão de entrada pode estabelecer uma força no segundo membro de válvula em uma primeira direção. Uma porção do arranjo de vedação pode estar em comunicação com a porta de pressão de referência do alojamento de modo tal que pressão de referência pode estabelecer uma força no segundo membro de válvula em uma segunda direção. A segunda direção pode ser oposta à primeira direção. Em tal arranjo as forças geradas pelo efeito das pressões na entrada e a porta de pressão de referência pode resultar em um movimento global do segundo membro de válvula para variar assim o fluxo entre a entrada e a saída.

[0032] O arranjo de vedação pode ser de modo tal que o movimento do segundo membro de válvula é alcançado de acordo com um diferencial de pressão entre pressões de entrada e de referência. O arranjo de vedação pode ser configurado para estabelecer uma solicitação preferencial das forças aplicadas pela ação das pressões de entrada e de referência.

[0033] O arranjo de vedação pode definir uma área de vedação entre o segundo membro de válvula e o alojamento. A área de vedação pode determinar a magnitude de uma força aplicada no segundo membro de válvula através da exposição às várias pressões.

[0034] Em uma modalidade, o arranjo de vedação pode definir uma área de vedação de entrada configurada para ser exposta à pressão de entrada, e uma área de vedação de referência configurada para ser exposta à pressão de referência. Uma razão das áreas de vedação de entrada e de referência pode afetar uma força resultante gerada no segundo membro de válvula pelas pressões de entrada e de referência.

[0035] As áreas de vedação de entrada e de referência podem ser substancialmente iguais. Em tal arranjo uma força resultante aplicada no segundo membro de válvula é uma função de um diferencial de pressão entre as pressões de entrada e de referência.

[0036] As áreas de vedação de entrada e de referência podem ser diferentes. Em tal arranjo uma solicitação de força no segundo membro de válvula é aplicada pelo arranjo de vedação através da ação das pressões de entrada e de referência. Ou seja, uma força resultante aplicada no segundo membro de válvula pode ser uma função tanto de um diferencial das áreas de vedação de entrada e de referência e um diferencial entre as pressões de entrada e de referência.

[0037] A pressão de entrada pode estabelecer uma força no membro de válvula para fazer com que o dito membro de válvula para se mover em uma direção para aumentar o fluxo, por exemplo, iniciar o fluxo, entre a entrada e a saída do alojamento.

[0038] A pressão de referência pode estabelecer uma força no membro de válvula para fazer com que o membro de válvula se mova em uma direção para diminuir o fluxo, por exemplo, para evitar o fluxo, entre a entrada e a saída do alojamento.

[0039] Uma porção do arranjo de vedação pode estar em comunicação com a saída do alojamento. O arranjo de vedação pode controlar o efeito da pressão de saída no segundo membro de válvula.

[0040] Em uma modalidade, o arranjo de vedação pode eliminar substancialmente o efeito de pressão de saída no membro de válvula. Em tal modalidade o arranjo de vedação pode ser de modo tal que o efeito de pressão de saída não estabelece ou minimiza de maneira significativa qualquer força resultante no segundo membro de válvula.

[0041] Tal arranjo pode remover ou eliminar qualquer dependência da pressão de saída para controlar movimento do segundo membro de válvula. Isto pode contribuir para abordar problemas associados com dispositivos da técnica anterior onde variações na pressão de saída podem ter um efeito prejudicial na operação do dispositivo de injeção.

[0042] O arranjo de vedação pode ser de modo tal que a pressão de saída pode estabelecer primeira e segunda forças substancialmente iguais e opostas no segundo membro de válvula, de modo tal que qualquer força resultante é substancialmente minimizada.

[0043] O arranjo de vedação pode permitir que a pressão de saída proveja uma força de solicitação desejada no segundo membro de válvula. Em tal arranjo qualquer efeito de pressão de saída pode ser usado de um modo desejado, por exemplo, para solicitar o segundo membro de válvula para se mover em uma direção desejada.

[0044] O arranjo de vedação pode definir uma segunda área de vedação de saída entre o segundo membro de válvula e o alojamento, em que a segunda área de vedação de saída é configurada para ser exposta à pressão de saída. A primeira e a segunda áreas de vedação de saída podem ser configuradas para permitir que a pressão de saída gere uma força no segundo membro de válvula em direções opostas.

[0045] Em uma modalidade, a primeira e a segunda áreas de vedação de saída podem ser substancialmente iguais. Em tal arranjo o efeito de pressão de saída que atua na primeira e na segunda áreas de saída pode ser cancelado, de modo tal que nenhuma força ou força mínima é aplicada no segundo membro de válvula pela pressão de saída.

[0046] Em uma modalidade, a primeira e segunda áreas de vedação de saída podem ser diferentes. Em tal arranjo o efeito da mesma pressão de saída que atua na primeira e na segunda áreas de saída podem apresentar uma força resultante que atua em uma direção, e assim a pressão de saída pode atuar para aplicar esta força de solicitação no segundo membro de válvula nesta uma direção.

[0047] O arranjo de vedação pode compreender um ou mais membros de vedação. O arranjo de vedação pode compreender um ou mais dos membros de vedação deslizantes, O-rings, vedações de fole, anéis de pistão de vedação de diafragma ou semelhantes.

[0048] O primeiro conjunto de vedação pode compreender um ou mais membros de vedação.

[0049] O segundo conjunto de vedação pode compreender um ou mais membros de vedação.

[0050] O primeiro conjunto de vedação pode definir uma área de vedação de entrada configurada para ser exposta para a pressão de entrada.

[0051] O segundo conjunto de vedação pode definir uma área de vedação de referência configurada para ser exposta à pressão de referência.

[0052] O segundo conjunto de vedação pode definir uma segunda área de vedação de saída configurada para ser exposta à pressão de saída.

[0053] As áreas de vedação de entrada, de referência e primeira e segunda áreas de vedação de saída podem ser como definidas acima.

[0054] O dispositivo pode compreender um arranjo de solicitação solicitando o segundo membro de válvula em uma direção desejada. O arranjo de solicitação pode ser configurado para solicitar o segundo membro de válvula para se mover em uma direção para diminuir o escoamento entre a entrada e a saída, por exemplo, para fechar o dispositivo de injeção. O arranjo de solicitação pode ser selecionado para prover uma força de solicitação desejada.

[0055] O segundo membro de válvula pode ser atuado para se mover em uma direção para diminuir o fluxo por uma combinação de força de solicitação a partir de um arranjo de solicitação e a ação de pressão de referência. O segundo membro de válvula pode ser atuado para se mover em uma direção para aumentar o fluxo pela ação da pressão de entrada.

[0056] O arranjo de solicitação pode estabelecer uma força no segundo membro de válvula para permitir um diferencial de pressão desejado dentro do dispositivo de injeção a ser alcançado. Por exemplo, o arranjo de solicitação pode permitir ou necessitar que a pressão de injeção seja mantida em um diferencial de pressão fixo acima da pressão de referência, por uma magnitude associada com a força aplicada pelo arranjo de solicitação.

[0057] O arranjo de solicitação pode compreender uma ou mais molas, tais como uma mola espiral, mola ondulada, mola plana, mola de disco, mola de Belleville ou semelhantes. O arranjo de solicitação pode compreender um membro deformável capaz de recuperação elástica, tal como um corpo elástico sujeito à deformação, por exemplo, compressão.

[0058] O arranjo de solicitação pode ser ajustável.

[0059] O segundo membro de válvula pode compreender um perfilpara permitir o engate com o arranjo de solicitação, tal como uma nervura anular, um ou mais pinos, ou semelhantes. O arranjo de solicitação pode engatar diretamente o segundo membro de válvula. O arranjo de solicitação pode engatar indiretamente o segundo membro de válvula, por exemplo, através de um componente intermediário tal como um membro de placa ou semelhantes.

[0060] O dispositivo de injeção pode ser configurado para o uso em qualquer aplicação, tal como em qualquer aplicação onde um fluido é necessário de ser injetado para uma localização alvo, tal como na indústria de óleo e gás, indústria de processamento de produtos químicos, indústria de fabricação ou semelhantes.

[0061] O dispositivo de injeção pode ser usado para injeção em um furo de poço localização alvo. A localização alvo pode estar associada com equipamento de furo de poço ou infraestrutura. A localização alvo pode estar associada com tubulação de fundo de poço ou equipamento, tal como a produção de tubulação, revestimento ou tubulação de revestimento, tubulação de perfuração, tubulação espiralada ou semelhantes.

[0062] O dispositivo de injeção pode ser usado para injeção em uma linha de fluxo separada. Tal linha de fluxo separada pode incluir um dispositivo de variação de pressão, tal como um conjunto de bomba, por exemplo, um conjunto de bomba submersível elétrica (ESP). Em uma modalidade, o dispositivo de injeção pode ser configurado para o uso na injeção de um fluido em uma linha de fluxo em uma localização que está a montante de um dispositivo de variação de pressão. Em tal arranjo a localização de injeção alvo pode estar localizada em um lado de entrada de tal dispositivo de variação de pressão, e desta forma a localização alvo pode ser sujeitada às variações de pressão estabelecidas pela operação de um dispositivo de variação de pressão. Assim, o dispositivo de injeção da presente invenção pode auxiliar para minimizar qualquer efeito prejudicial em virtude das variações da localização de injeção alvo.

[0063] A pressão de fluido de entrada na entrada do alojamento pode ser definida pelo menos parcialmente pela pressão de fluido dentro de uma linha de injeção associada e/ou uma fonte de fluido de injeção associada. A pressão de fluido de saída pode ser definida pelo menos parcialmente pela pressão de fluido em uma localização alvo associada.

[0064] A pressão de referência pode estar selecionada para ser qualquer pressão desejada. Em algumas modalidades, a pressão de referência pode ser selecionada para ser menor do que a pressão de entrada.

[0065] A pressão de referência pode definir uma pressão mínima, tal como atmosférica ou menor do que atmosférica. Tal arranjo pode minimizar o efeito da pressão de referência da aplicação de uma força no segundo membro de válvula. Este arranjo pode ser selecionado quando, por exemplo, o efeito da pressão de saída é minimizado ou negado pela forma do arranjo de vedação, de modo tal que a variação no escoamento através do dispositivo de injeção é bastante controlada pela pressão de entrada, e a presença de qualquer arranjo de solicitação associado que atua no segundo membro de válvula.

[0066] A porta de pressão de referência pode ser configurada para a comunicação com qualquer fonte desejada de pressão de referência. A fonte de pressão de referência pode excluir a localização alvo. Tal exclusão da localização alvo pode minimizar a dependência da pressão de saída ou pressão de localização alvo na operação do dispositivo. Isto pode auxiliar para minimizar quaisquer efeitos de expansão de volume, ou mesmo contração, de fluido posicionado em um lado de entrada do alojamento, por exemplo, dentro de uma linha de injeção associada.

[0067] A porta de pressão de referência pode ser configurada para a comunicação com uma fonte local da pressão de referência. Em uma modalidade, a porta de pressão de referência pode ser configurada para a comunicação com uma fonte de pressão de referência que é incorporada dentro do dispositivo de injeção, por exemplo, formada dentro do alojamento do dispositivo de injeção. Tal fonte local da pressão de referência pode ser configurada para prover uma pressão de referência fixa. Em algumas modalidades, uma fonte local da pressão de referência pode ser variável.

[0068] A porta de pressão de referência pode ser configurada para a comunicação com uma fonte de pressão de referência em uma localização remota. Em algumas modalidades, onde o dispositivo de injeção é usado para a injeção em uma localização alvo furo abaixo, a fonte da pressão de referência pode ser provida em nível de superfície e/ou em uma localização separada de fundo de poço.

[0069] Em uma modalidade, a saída do alojamento se comunica com uma localização alvo que é posicionada em um lado de um dispositivo de variação de pressão, e a porta de pressão de referência se comunica com uma localização que é posicionada em um lado oposto do dispositivo de variação de pressão. O dispositivo de variação de pressão pode compreender uma bomba, tal como uma ESP. O dispositivo de variação de pressão pode compreender um estrangulamento.

[0070] Em uma modalidade, a saída do alojamento se comunica com uma entrada de um conjunto de bomba, e a porta de pressão de referência se comunica com uma saída do mesmo conjunto de bomba. Tal arranjo pode ser usado onde o conjunto de bomba é usado dentro de um furo de poço, tal como para prover içamento artificial ao fluido produzido, para fluidos pressurizados para a injeção para uma formação circundante ou semelhantes. Em tal arranjo, o efeito de qualquer variação de pressão significativa, em particular uma diminuição de pressão significativa, que ocorre na porta de pressão de referência (isto é, a saída da bomba) é minimizada, e desta forma o efeito de expansão volumétrica possível ou semelhantes dentro do fluido localizado no lado da entrada do dispositivo de injeção também é minimizado.

[0071] A pressão de referência aplicada na porta de pressão de referência pode ser variável para o usuário. Tal arranjo pode permitir um usuário para ajustar ou variar o uso do dispositivo de injeção para acomodar condições de operação particulares, tais como a densidade do fluido que é injetado e semelhantes.

[0072] O primeiro e o segundo membros de válvula podem cooperar para definir uma restrição para o escoamento. Este pode estabelecer uma pressão de retorno na entrada que auxilia a manter a pressão de entrada acima da pressão de saída. Este arranjo pode ajudar a evitar a queda hidrostática de um fluido de injeção. O grau de separação entre o primeiro e o segundo membros de válvula pode ser ajustável para ajustar a restrição ao escoamento. O grau de separação pode ser ajustado de maneira automática para manter a pressão de entrada acima da pressão de saída. Tal ajuste automático pode ser alcançado pelo desejo que o dispositivo de injeção satisfaça continuamente o equilíbrio de força. Em tal caso de equilíbrio de força pode permitir que o diferencial de pressão desejado seja mantido.

[0073] O primeiro e o segundo membros de válvula podem ser engatáveis. Tal engate pode permitir que o primeiro membro de válvula vede o caminho de escoamento no segundo membro de válvula. O segundo membro de válvula pode ser móvel dentro do alojamento para se tornar separado do primeiro membro de válvula, para permitir assim o escoamento através do caminho de escoamento. O grau de separação entre o primeiro e o segundo membros de válvula pode definir uma restrição ao escoamento através do dispositivo de injeção, que pode funcionar para definir uma pressão de retorno dentro do lado de entrada do dispositivo de injeção.

[0074] O primeiro membro de válvula pode ser fixo com relação ao alojamento, de modo tal que o movimento do segundo membro de válvula é necessário de variar o escoamento.

[0075] O primeiro membro de válvula pode ser definido por uma parte integral do alojamento.

[0076] O primeiro membro de válvula pode ser definido através de um componente que está separado do alojamento. O primeiro membro de válvula pode ser permitido de se mover dentro do alojamento. Permitindo que tanto o primeiro quanto o segundo membros de válvula se movam dentro do alojamento pode-se prover vantagens em termos de aprimorar a vedação entre o primeiro e o segundo membros de válvula quando engatados. Por exemplo, quando engatado o primeiro membro de válvula pode ser solicitado contra o segundo membro pela pressão de fluido de entrada para auxiliar a vedação entre eles.

[0077] O uso da pressão de entrada para auxiliar a vedação pode permitir que vedação aprimorada seja alcançada através do engate do primeiro e do segundo membros de válvula minimizando o risco de vazamento entre eles. Este por sua vez, em alguns casos, pode minimizar a possibilidade de uma linha de injeção associada em comunicação com a entrada do alojamento que é exposta às condições de vácuo ou de pressão negativa, por exemplo, devido à queda hidrostática.

[0078] O segundo membro de válvula pode ser configurado para suportar o primeiro membro de válvula quando engatado com eles. Em tal arranjo movimento do segundo membro de válvula quando engatado com o primeiro membro de válvula vai resultar em movimento de ambos os membros. Este arranjo pode permitir que os membros de válvula retenham o caminho de escoamento no segundo membro de válvula fechado no evento de tal movimento coletivo dos membros de válvula. Isto pode ajudar a regular ou minimizar os efeitos de flutuações de pressão espúrias ou indesejadas que de outra maneira podem causar o desengate inadvertido dos membros. Tais flutuações de pressão indesejadas podem ser transitórias ou fugazes e não intencionadas a representar flutuações de pressão operacionais. Por exemplo, flutuações transitórias de pressão podem ser criadas por picos de fluxo.

[0079] O primeiro membro de válvula pode estar localizado no lado da entrada do segundo membro de válvula.

[0080] Cada membro de válvula pode definir uma superfície de engate configurada para ser mutuamente engatada para evitar o fluxo através do dispositivo de injeção. Cada superfície de engate pode definir uma superfície de vedação.

[0081] O primeiro e o segundo membros de válvula podem definir uma área de vedação na região de engate. Quando o primeiro e o segundo membros de válvula são engatados a pressão do fluido de entrada pode atuar em um lado, que pode ser definido como um lado a montante da área de vedação. A força de solicitação que atua no primeiro membro de válvula portanto pode ser uma função da área de vedação e a pressão de entrada. A pressão do fluido de saída pode atuar em um lado oposto da área de vedação, que pode ser definido como um lado a jusante. A pressão de saída pode definir uma força que atua no primeiro membro de válvula que é uma função da área de vedação e a pressão de saída. Neste arranjo o primeiro conjunto de válvula pode ser solicitado pelo efeito de um diferencial de pressão entre as pressões de entrada e de saída.

[0082] O aparelho pode compreender um arranjo limitante que limita ou restringe o movimento do primeiro membro de válvula. O arranjo limitante pode limitar movimento do primeiro membro de válvula durante a abertura do conjunto de válvula. O arranjo limitante pode ser arranjado para limitar movimento do primeiro membro de válvula em um ponto de limitação e permitir que o segundo membro de válvula se mova além do ponto de limitação e se torne desengatado do primeiro membro de válvula. O arranjo limitante pode ser fixo com relação ao alojamento.

[0083] O arranjo limitante pode compreender uma amarra.

[0084] O arranjo limitante pode compreender uma região de suporte configurada para ser engatada pelo primeiro membro de válvula quando em um ponto de limitação.

[0085] O arranjo limitante pode compreender uma interdição. O arranjo limitante pode compreender um arranjo de rebordo. O arranjo limitante pode compreender um membro alongado. O membro alongado pode ser entender através do segundo membro de válvula.

[0086] O primeiro membro de válvula pode ser solicitado por um arranjo de solicitação em uma direção desejada. O arranjo de solicitação associado com o primeiro membro de válvula pode ser configurado para solicitar o membro em uma direção para o engate com o segundo membro de válvula. Tal arranjo de solicitação pode ajudar a vedar entre os membros de válvula quando engatado. O arranjo de solicitação associado com o primeiro membro de válvula pode compreender uma ou mais molas, tal como uma mola espiral, mola ondulada, mola plana ou semelhantes. O arranjo de solicitação pode compreender um membro deformável capaz de recuperação elástica, tal como um corpo elástico sujeito à deformação, por exemplo, compressão.

[0087] Um do primeiro e o segundo membros de válvula pode definir um membro de assento de válvula e o outro do primeiro e do segundo membros pode definir um membro de corpo de válvula. O membro de assento de válvula pode definir um assento de válvula que é engatado pelo membro de corpo de válvula.

[0088] O membro de corpo de válvula pode compreender um pino. O membro de corpo de válvula pode compreender uma esfera. O membro de corpo de válvula pode compreender um disco, plugue, embolo ou semelhantes.

[0089] O dispositivo de injeção pode compreender um arranjo quebradiço classificado por pressão configurado para romper através da exposição para uma pressão predeterminada. O arranjo quebradiço pode estar localizado dentro do alojamento. O arranjo quebradiço pode estar localizado na entrada ou no lado a montante do segundo membro de válvula. O arranjo quebradiço pode ser configurado para isolar pelo menos o segundo membro de válvula a partir da pressão de entrada enquanto for necessário. O arranjo quebradiço pode compreender um arranjo de disco de explosão, cartucho de ruptura ou semelhantes.

[0090] O dispositivo de injeção pode compreender um arranjo de proteção de pico configurado para prover proteção contra fluxo de afluência dentro do ou através do alojamento. Tal fluxo de afluência pode ser causado por um ciclo de carga de bomba particular, rompendo um arranjo quebradiço ou semelhantes. O arranjo de proteção de pico pode ser configurado para prover proteção para o conjunto de válvula. O arranjo de proteção de pico pode estar localizado dentro do alojamento. O arranjo de proteção de pico pode estar localizado na entrada ou no lado a montante do segundo membro de válvula.

[0091] O arranjo de proteção de pico pode compreender um componente definindo um caminho de escoamento, em que o caminho de escoamento é restrito no evento de fluxo de afluência. O caminho de escoamento pode ser restrito sendo parcialmente ou completamente fechado. O arranjo de proteção de pico pode ser solicitado em direção a uma condição em que o caminho de escoamento está aberto, e movido contra a dita solicitação durante fluxo de afluência. A magnitude da solicitação pode definir a classificação de afluência do arranjo de proteção de pico. O arranjo de proteção de pico pode compreender uma mola configurada para solicitar o arranjo de proteção de pico em direção a uma condição em que o caminho de escoamento é aberto.

[0092] O dispositivo de injeção pode compreender um arranjo de filtro configurado para filtrar fluido de injeção. O arranjo de filtro pode ser montado dentro do alojamento. O arranjo de filtro pode estar localizado na entrada ou no lado a montante do segundo membro de válvula.

[0093] O dispositivo de injeção pode compreender pelo menos uma válvula de retenção que evita o fluxo através do dispositivo de injeção em uma direção a partir da saída para a entrada. Tal arranjo pode eliminar o risco de reversão de fluxo, por exemplo, no evento da pressão de saída exceder a pressão de entrada. Pelo menos uma válvula de retenção pode estar localizada em uma saída ou um lado a jusante do segundo membro de válvula. Pelo menos uma válvula de retenção pode estar localizada em uma entrada ou um lado a montante do segundo membro de válvula. Pelo menos uma válvula de retenção pode estar localizada dentro do segundo membro de válvula, por exemplo, dentro do caminho de escoamento do segundo membro de válvula. Pelo menos uma válvula de retenção pode ser montada dentro do alojamento do dispositivo de injeção. Pelo menos uma válvula de retenção pode ser provida separadamente e presa ao alojamento do dispositivo de injeção, por exemplo, através de um conduto adequado ou semelhantes.

[0094] O alojamento pode ser definido através de um componente unitário. O alojamento pode ser definido por múltiplos componentes acoplados juntos.

[0095] A entrada e as saídas do alojamento podem ser arranjadas em linha entre si.

[0096] A entrada pode ser arranjada em uma localização de extremidade do alojamento e a saída pode ser arranjada em um lado do alojamento.

[0097] O dispositivo de injeção pode formar parte de um sistema de injeção. O sistema de injeção pode compreender múltiplos dispositivos de injeção. Pelo menos um dos múltiplos dispositivos de injeção pode ser provido de acordo com qualquer aspecto da presente invenção. Um dispositivo de injeção de acordo com qualquer aspecto da presente invenção pode ser usado em combinação com qualquer outro dispositivo de injeção. Em uma modalidade, o dispositivo de injeção pode ser usado em série com um dispositivo de injeção adicional. Por exemplo, dois ou mais dispositivos de injeção podem ser arranjados em série dentro de uma linha de injeção comum.

[0098] Pelo menos um dispositivo de injeção que é arranjado para se comunicar diretamente com uma localização alvo pode ser provido de acordo com a presente invenção. Tal dispositivo de injeção pode ser considerado como sendo um dispositivo de injeção de estágio final. Outros dispositivos de injeção associados que estão localizados a montante de um dispositivo de injeção de estágio final podem ou não ser providos de acordo com a presente invenção. Por exemplo, um dispositivo de injeção localizado a montante de um dispositivo de injeção de estágio final pode modificar a pressão de entrada para o dito dispositivo de injeção a montante com base na pressão de saída do dito dispositivo de injeção.

[0099] Onde múltiplos dispositivos de injeção são arranjados em série dentro de uma linha de injeção, os dispositivos podem operar para dividir qualquer diferencial de pressão necessário entre a linha de injeção e localização de injeção final para os estágios. Isto pode reduzir a queda de pressão necessária por um dispositivo de injeção individual, que pode prover vantagens. Por exemplo, em alguns casos um fluido de injeção pode ter problemas de comportamento quando passa sobre um dispositivo de injeção em um alto pressão diferencial. Tais problemas podem incluir cavitação, deposição de sólidos ou uma alteração no estado do fluido de injeção, que pode levar à efetividade reduzida, tal como efetividade química, do fluido de injeção. De maneira apropriada, pelo uso de múltiplos dispositivos de injeção arranjados em série, a pressão diferencial apresentada por cada dispositivo pode ser restrita ou reduzida, e em particular para níveis os quais são vantajosamente menores do que qualquer limite onde os problemas podem ocorrer dentro do fluido de injeção. Tal uso vantajoso de mais do que uma válvula de injeção em série também pode ser alcançado enquanto ainda provê o efeito de evitar pressões baixas, pressões de vácuo ou de quase vácuo dentro da linha de injeção.

[00100] O dispositivo de injeção pode ser usado em combinação com um ou mais outros dispositivos de injeção arranjados em paralelo. Em tal arranjo múltiplos dispositivos de injeção podem ser arranjados para a injeção de um fluido a partir de uma fonte de fluido de injeção comum para múltiplas localizações diferentes.

[00101] O dispositivo de injeção pode ser acoplado dentro da tubulação de fluido. O dispositivo de injeção pode ser configurado para estar localizado em uma localização de fundo de poço. O dispositivo de injeção pode estar localizado dentro da tubulação de fundo de poço. O dispositivo de injeção pode ser configurado para estar localizado em uma coroa circular que cerca a tubulação de fundo de poço. O dispositivo de injeção pode ser configurado para estar localizado dentro de um bolso formado na tubulação de fundo de poço. O dispositivo de injeção pode estar localizado em uma localização submarina. O dispositivo de injeção pode estar localizado em uma localização de superfície.

[00102] O dispositivo de injeção pode ser instalado permanentemente dentro de um sistema de injeção. O dispositivo de injeção pode ser configurado para ser instalado temporariamente dentro de um sistema de injeção. Em uma modalidade, o dispositivo de injeção pode ser distribuído e/ou recuperado por um membro alongado, tal como por fiação, tubulação espiralada ou semelhantes.

[00103] O dispositivo de injeção pode ser para o uso com qualquer fluido de injeção adequado. Tal fluido de injeção pode compreender um produto químico. Tal fluido de injeção pode compreender qualquer um de, por exemplo, um inibidor de incrustações, inibidor de corrosão, modificador de pH, modificador de viscosidade, diluente, água, óleo, ácido ou semelhantes. Será percebido pelos peritos na técnica que qualquer fluido de injeção pode ser usado com o dispositivo de injeção da presente invenção.

[00104] O dispositivo de injeção pode injetar um fluido em uma formação subterrânea, por exemplo, para sequestrar um fluido, para auxiliar com a produção de fluidos a partir da formação, para suportar a geologia subterrânea circundante, ou semelhantes.

[00105] O dispositivo de injeção pode ser usado para injeção de um fluido em qualquer localização de qualquer linha de fluxo ou processo de fluxo, tal como em qualquer localização de uma linha de fluxo que se estende a partir de uma formação subterrânea para uma localização de superfície.

[00106] De acordo com um segundo aspecto da presente invenção é provido um método para injetar um fluido para uma localização alvo, compreendendo:- transportar um fluido de injeção para uma entrada de um alojamento de um dispositivo de injeção;- conectar uma saída do alojamento com uma localização alvo;- conectar uma porta de referência do alojamento com uma fonte de pressão de referência;- isolar a entrada da saída por meio de um primeiro arranjo de vedação;- isolar a saída do orifício de referência por meio de um segundo arranjo de vedação;- isolar uma primeira área de vedação de saída que é exposta a pressão de saída por meio do primeiro arranjo de vedação; e,- fazer com que um segundo membro de válvula se mova com relação a um primeiro membro de válvula pela exposição à pressão na entrada do alojamento e pressão na porta de pressão de referência do alojamento, em que tal movimento permite que o escoamento através de um caminho de escoamento do membro de válvula seja ajustado.

[00107] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção é provido um sistema de bombeamento compreendendo:- uma linha de escoamento;- uma bomba associada com a linha de escoamento e definindo um lado de entrada e um lado de saída;- um dispositivo de injeção de acordo com o primeiro aspecto, em que a saída do alojamento do dispositivo de injeção está em comunicação com a linha de escoamento em um lado de entrada da bomba.

[00108] Em uma modalidade, a porta de pressão de referência do alojamento do dispositivo de injeção pode estar em comunicação com a linha de escoamento em um lado de saída da bomba.

[00109] A porta de pressão de referência pode estar em comunicação com uma fonte remota da pressão de referência.

[00110] A porta de pressão de referência pode estar em comunicação com uma fonte local da pressão de referência, por exemplo, provida por um reservatório de pressão dentro do alojamento do dispositivo de injeção.

[00111] É provido, diferente da presente invenção, um dispositivo de injeção para injetar um fluido para uma localização alvo, compreendendo:- um alojamento definindo uma entrada para comunicar com uma fonte de fluido de injeção, uma saída para comunicar com uma localização de injeção alvo, e uma porta de referência separada para comunicar com a fonte de pressão de referência que exclui a localização de injeção alvo;- um membro de válvula montado dentro do alojamento e definindo um caminho de escoamento através do mesmo para facilitar a comunicação fluídica entre a entrada e a saída do alojamento, em que o membro de válvula é móvel dentro do alojamento pela exposição à pressão de fluido na entrada do alojamento e à pressão de fluido na porta de pressão de referência do alojamento para variar o escoamento entre a entrada e a saída.

[00112] É provido, diferente da presente invenção, um dispositivo de injeção para o uso na injeção de um fluido para uma localização alvo, compreendendo:- um alojamento incluindo uma câmara de entrada para comunicar com uma linha de injeção, uma câmara de saída para comunicar com uma localização alvo, e uma câmara de referência para comunicar com a fonte de pressão de referência;- um membro de válvula montado dentro do alojamento e definindo um caminho de escoamento de válvula para facilitar a comunicação fluídica entre as câmaras de entrada e de saída;- um primeiro conjunto de vedação provido entre o membro de válvula e o alojamento e isolando a câmara de entrada a partir da câmara de saída de modo tal que um diferencial de pressão entre as câmaras de entrada e de saída que atua sobre o primeiro conjunto de vedação vai estabelecer uma força no membro de válvula; e- um segundo conjunto de vedação provido entre o membro de válvula e o alojamento e isolando a câmara de referência a partir da câmara de saída de modo tal que um diferencial de pressão entre a câmara de referência e a câmara de saída que atua sobre o segundo conjunto de vedação vai estabelecer uma força no membro de válvula,- em que o membro de válvula é deixado se mover dentro do alojamento de acordo com as forças de pressão aplicadas através do primeiro e segundo conjuntos de vedação para variar o escoamento através do caminho de escoamento de válvula entre as câmaras de entrada e de saída.

[00113] De acordo com um quarto aspecto da presente invenção é provido um sistema de injeção para injetar um fluido para uma localização alvo, compreendendo:- uma linha de injeção em comunicação com uma fonte de fluido de injeção; e- um dispositivo de injeção como definido no primeiro aspecto da invenção acoplado com a linha de injeção.

[00114] O dispositivo de injeção pode definir um primeiro dispositivo de injeção e o sistema de injeção pode compreender um segundo dispositivo de injeção localizado a montante do primeiro dispositivo de injeção. Em tal arranjo o segundo dispositivo de injeção pode compreender uma saída em comunicação com a entrada do primeiro dispositivo de injeção.

[00115] A provisão de um segundo dispositivo de injeção dentro do sistema de injeção pode permitir um diferencial de pressão entre uma linha de injeção e uma localização alvo a ser dividida em estágios, que podem ser vantajosos em certas circunstâncias.

[00116] O segundo dispositivo de injeção pode ser configurado de maneira similar ao primeiro dispositivo de injeção. Por exemplo, o segundo dispositivo de injeção pode permitir o movimento de um membro de válvula associado pela exposição à pressão de referência que é isolada a partir de uma pressão de saída.

[00117] O segundo dispositivo de injeção pode ser configurado de maneira diferente do primeiro dispositivo de injeção.

[00118] O segundo dispositivo de injeção pode compreender um alojamento definindo uma entrada acoplada com a linha de injeção e uma saída para comunicar com a entrada do primeiro dispositivo de injeção. O segundo dispositivo de injeção pode compreender um primeiro membro de válvula montado dentro do alojamento. O segundo dispositivo de injeção pode compreender um segundo membro de válvula montado dentro do alojamento e definindo um caminho de escoamento através do mesmo para facilitar a comunicação fluídica entre a entrada e a saída do alojamento. O primeiro e o segundo membros de válvula podem se mover um com relação ao outro para variar o escoamento através do caminho de escoamento do segundo membro de válvula, e assim também através do segundo dispositivo de injeção.

[00119] O segundo dispositivo de injeção pode compreender um arranjo de vedação provido entre o segundo membro de válvula e o alojamento e configurado de modo tal que a pressão de fluido na entrada do alojamento e saída de alojamento pode aplicar uma força no segundo membro de válvula para fazer com que o dito segundo membro de válvula se mova com relação ao primeiro membro de válvula e varie o escoamento entre a entrada e a saída.

[00120] De acordo com um quinto aspecto da presente invenção é provido um método para criar um sistema de injeção, compreendendo:- determinar um diferencial de pressão necessário entre uma linha de injeção e uma localização de injeção alvo que mantém a linha de injeção em uma pressão positiva;- determinar um diferencial de pressão de limite operacional de um fluido de injeção;- determinar um número necessário de estágios de redução de pressão discretos dentro da linha de injeção para prover o diferencial de pressão necessário entre a linha de injeção e localização alvo enquanto mantém cada estágio de redução de pressão abaixo do diferencial de pressão de limite operacional do fluido de injeção; e- instalar um número de dispositivos de injeção como definido no primeiro aspecto da invenção dentro de uma linha de injeção para corresponder com o número determinado de estágios de redução de pressão discretos.

[00121] Em tal arranjo uma linha de injeção pode ser criada a qual inclui um número de dispositivos de injeção para prover um número necessário de diferenciais de pressão discretos cada um abaixo do diferencial de pressão de limite operacional de um fluido de injeção associado, ainda que coletivamente mantenha a linha de injeção em uma pressão positiva.

[00122] O dispositivo de injeção pode estar localizado em qualquer localização ao longo do comprimento da linha de injeção.

[00123] A pressão dentro da linha de injeção pode estar associada, pelo menos parcialmente, com pressão hidrostática.

[00124] Pelo menos um dispositivo de injeção pode ser provido de acordo com qualquer outro aspecto.

[00125] Outros aspectos da presente invenção podem se referir ao uso do dispositivo de injeção de acordo com qualquer aspecto anterior, por exemplo, em um furo de poço sistema de injeção, em um sistema de bombeamento de fundo de poço, ou semelhantes.

[00126] Outros aspectos da presente invenção podem se referir a um sistema de completação para um furo de poço, tal como um furo de poço associado com a exploração e a produção de hidrocarbonetos.

[00127] Deve ser entendido que as funcionalidades definidas com relação a um aspecto podem ser aplicadas a qualquer outro aspecto.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[00128] Estes e outros aspectos da presente invenção serão descritos agora, por meio de exemplo apenas, com referência aos desenhos anexos, em que:a Figura 1 é uma ilustração diagramática de um sistema de furo de poço típico que inclui capacidades de injeção;a Figura 2 é uma representação diagramática de um arranjo de válvula de injeção conhecido;a Figura 3 é uma ilustração diagramática dos perfis de pressão de entrada e de saída da válvula de injeção da Figura 2;a Figura 4 representa graficamente os efeitos da queda hidrostática dentro de uma linha capilar ou de injeção;a Figura 5 provê uma ilustração dos perfis de pressão de entrada e de saída do dispositivo de injeção da Figura 2, com o uso de uma mola mais potente;as Figuras 6 e 7 ilustram, respectivamente, perfis de pressão esperado e real das pressões de entrada e de saída de uma bomba de fundo de poço, e da pressão de entrada de uma válvula de injeção associada;a Figura 8 é uma vista de seção transversal de um dispositivo de injeção de acordo com uma modalidade da presente invenção;a Figura 9 é uma vista de seção transversal de um dispositivo de injeção de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção;a Figura 10 provê um gráfico de pressão de exemplo do uso de um dispositivo de injeção de acordo com a presente invenção, em que a pressão de referência a partir de uma saída de uma bomba de fundo de poço é usada;a Figura 11 provê um gráfico de pressão de exemplo do uso de um dispositivo de injeção de acordo com a presente invenção, em que a pressão de referência a partir de uma localização remota, tal como uma localização de superfície, é usada;a Figura 12 é uma vista de seção transversal de um dispositivo de injeção de acordo com uma modalidade alternativa da presente invenção;a Figura 13 é um gráfico de pressão de exemplo do uso do dispositivo de injeção da Figura 12;as Figuras 14 a 18 são vistas de seção transversal de um dispositivo de injeção de acordo com respectivas modalidades alternativas da presente invenção;a Figura 19 é uma representação diagramática do sistema de injeção de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente invenção; ea Figura 20 é um gráfico de pressão de exemplo do sistema de injeção da Figura 19.

DESCRIÇÃO DETALHADA DOS DESENHOS

[00129] A presente invenção se refere a um dispositivo de injeção que pode ser usado em múltiplas aplicações. No entanto, para propósitos de exemplo algumas modalidades específicas de um dispositivo de injeção foram ilustradas nos desenhos, e descritas abaixo, com uma aplicação potencial dentro de um sistema de furo de poço, tal como um sistema de furo de poço para a extração de óleo e/ou gás a partir de um reservatório subterrâneo.

[00130] A Figura 1, que também foi descrita acima, provê uma ilustração de uma instalação de completação de furo de poço, em geral identificado pelo numeral de referência 10, com capacidades de injeção através da válvula de injeção 48. Uma válvula de injeção conhecida 48 é ilustrada na Figura 2, que já foi descrita acima. Adicionalmente, foi explicado acima que apesar de com o uso de tal válvula de injeção conhecida 48 o comportamento de pressão esperado dentro de um sistema de injeção, que é refletido na Figura 6, não verdade pode não ser alcançado, e de fato uma representação mais precisa da realidade é provida na Figura 7. Neste exemplo particular, que envolve o uso de uma bomba de fundo de poço, tal como uma ESP 37 (Figura 7), através da ativação da bomba 37, pressões de entrada e de saída devem continuar a flutuar por períodos de tempo estendidos, e podem não alcançar uma condição de estado estacionário desejada. O presente inventor acredita que tais períodos estendidos de flutuação são causados por taxas não estacionárias de injeção através da válvula de injeção 48 que é iniciada por uma aceleração súbita do fluido de injeção através da válvula brevemente após a ativação inicial da bomba 37. Através de investigação diligente e pesquisa realizada pelo presente inventor é considerado que tal aceleração de fluido através da válvula é causado pela compressibilidade do fluido de injeção, como descrito abaixo em detalhe. No entanto, em termos gerais, o presente inventor acredita que como válvulas de injeção conhecidas necessitam que a pressão de entrada da válvula acompanhe acima da pressão de saída da válvula, então no evento de uma alteração de pressão relativamente rápida na saída da válvula, por exemplo, através da ativação de uma bomba, então o fluido na linha de injeção que atua na entrada da válvula vai necessitar passar por uma alteração volumétrica para acomodar a alteração necessária na pressão. Esta alteração volumétrica vai causar a aceleração através da válvula, e desestabilizar o sistema.

[00131] Um tamanho de linha de controle capilar ou de injeção comum atualmente usado para a injeção de produtos químicos é de 9,5 mm (3/8”) de diâmetro externo do tubo. Ainda, muitos poços são completados com “desvio” onde o poço pode ser perfurado em ângulos progressivos para aumentar seu alcance a partir de uma localização de começo central. Portanto um poço pode ter uma profundidade vertical real de, por exemplo, 2.000 metros, mas de fato pode ser bem mais na sua Profundidade Medida (Md) ou desviada real.

[00132] O volume interno normal de tal linha de controle pode ser sumarizado em profundidades medidas variáveis como na sequência:

[00133] Fluidos em geral são considerados como incompressíveis. Isto é apenas verdade para um grau limitado e quando altas pressões são aplicadas aos fluidos que eles comprimem. Esta é uma propriedade do fluido que é uma função da compressibilidade do fluido que também pode mudar com a temperatura e a pressão.

[00134] Portanto se a linha capilar 40 (Figura 1) está em uma dada pressão que então é necessária de cair, um volume de fluido deve ser dissipado de maneira que isto ocorra. Este fluido pode ser dissipado apenas através da válvula de injeção 48. Não importa quão eficiente a válvula de injeção 48 é na manutenção de uma pressão diferencial e acompanhe uma alteração nas pressões de saída, a válvula precisará dissipar este volume de fluido para acomodar uma alteração na pressão da linha capilar. Foi encontrado que os volumes de fluido que necessitam de dissipação são mais do que é pensado normalmente.

[00135] Em adição à compressibilidade do fluido, a linha capilar 40 em si vai alargar sob pressão interna. Isto quer dizer que o seu volume interno vai aumentar necessitando assim que mais fluido seja introduzido de maneira a alcançar uma pressão necessária. Portanto, de maneira que a linha capilar 40 tenha uma queda na pressão o volume de fluido arrastado na sua pressão de partida deve ser completamente dissipado de maneira a alcançar uma menor pressão. Esta dissipação de volume de fluido portanto resulta em um aumento significativo, ou aumento de fluxo através da válvula de injeção 48 enquanto a pressão da linha capilar cai.

[00136] Isto pode ocorrer quando a ESP 37 é colocado em linha fazendo com que a pressão de entrada de ESP e portanto a pressão de saída da válvula caia. Enquanto a válvula de injeção 48 tenta manter um diferencial fixo a partir da sua entrada para a sua saída permite que o fluxo aumentado ocorra através da mesma. Este aumento no fluxo pode ser muito significativo e constituir um aumento de fluxo através da válvula de injeção 48. Este tem outro efeito prejudicial onde a válvula de injeção 48 pode ser sobrecarregada e uma vez que o aumento de fluxo passou a válvula pode ter uma queda na sua pressão de resistência e lutar para recuperar um valor fixo acima da sua pressão de saída. Fazendo isto a linha capilar 40 deve ganhar na pressão antes de alcançar um valor para superar a pressão de resistência da válvula e continuar a escoar novamente.

[00137] Portanto o escoamento pode flutuar, começando com um pico de fluxo seguido por uma queda no fluxo, uma parada no fluxo e então uma recuperação lenta do fluxo até que o fluxo seja normalizado novamente.

[00138] Uma consequência significativa disto é que o fluxo de produto químico para a ESP 37 não é de um valor fixo e é inconsistente. Neste sentido certos produtos químicos são usados, chamados de diluentes, para reduzir a viscosidade de óleo pesado ou a densidade para ajudar na produção. Um pico de fluxo de produto químico ou diluente pode ter dosagem em excesso do produto químico ou diluente resultando em um fluido mais leve para a ESP 37 bombear seguido por uma queda no fluxo de produto químico que aumenta o peso do fluido causando uma redução na eficiência de bombeamento de ESP 37.

[00139] A ESP 37 portanto é observado de aumentar o fluxo e então sofrer uma redução na eficiência. Em geral isto é ilustrado na Figura 7 em que pressão de saída de ESP 84 é observada para aumentar enquanto a sua entrada 82 cai mas então sofre uma diminuição na eficiência onde sua saída 84 cai novamente enquanto a entrada 82 sobe enquanto a pressão de válvula de injeção 86 é observada para rastrear a pressão de entrada de ESP 82. Isto é devido primeiramente ao aumento de produto químico ou diluente e então a queda no fluxo de produto químico ou diluente.

[00140] Outro efeito desta variação nas pressões devido ao aumento e a queda da pressão de saída da válvula é que a pressão de injeção de superfície 90 (um valor fixo acima da pressão de saída da válvula pela pressão de resistência da válvula menor a pressão hidrostática da linha capilar) também vai variar o que pode criar carregamento no equipamento de bomba de injeção de superfície 42.

[00141] As consequências deste ciclo de carga na ESP 37 são consideradas como sendo, como um mínimo, de produção bastante interrompida e inconstante, maior carga de ciclo na ESP 37 levando a tempo de vida reduzido necessitando que o poço seja trabalhado para servir a ESP 37, maior monitoramento e uma falta de entendimento sobre a efetividade da entrada de produto químico ou diluente que leva à entrada de produto químico ou diluente nas tentativas de conter o problema.

[00142] Também é possível que o efeito de aumento através da válvula de injeção 48 pode causar danos à sua capacidade de prover uma pressão de retorno. Isto pode levar à queda na resistência permitindo por último que um vácuo ocorra na linha de controle 40 o que em si pode criar o risco de bloqueio, corrosão etc.

[00143] Em virtude de tais problemas, o inventor desenvolveu em um dispositivo de injeção que busca abordar a estes problemas. Uma modalidade de tal dispositivo de injeção será descrita agora com referência à Figura 8.

[00144] O dispositivo de injeção que em geral é identificado pelo numeral de referência 100 inclui um alojamento 102 definindo uma entrada 104, uma saída 106 e uma porta de pressão de referência 108. A entrada 104 está configurada para estar em comunicação com uma fonte de fluido de injeção 110, por exemplo, através de uma linha de injeção (não mostrada). A saída 106 é configurada para estar em comunicação com uma localização alvo 112, tal como uma localização de fundo de poço. A porta de pressão de referência 108 é configurada para estar em comunicação com uma fonte de pressão de referência 114.

[00145] O dispositivo 100 inclui adicionalmente um primeiro membro de válvula 116 que na presente modalidade está preso de maneira rígida ao alojamento 102. Um segundo membro de válvula 118 é montado de maneira móvel dentro do alojamento 102 e define um caminho de escoamento 120 que se estende através do mesmo para facilitar a comunicação fluídica entre a entrada 104 e a saída 106. Como será descrito em detalhe adicional abaixo, o segundo membro de válvula 118 é deixado se mover de acordo com pressões de entrada e de referência para variar o escoamento entre a entrada 104 e a saída 106.

[00146] O primeiro e o segundo membros de válvula 116, 118 são configurados para serem engatados e define uma área vedada 122 entre eles, de modo tal que quando o primeiro e o segundo membros de válvula 116, 118 são engatados o escoamento através do caminho de escoamento 120 é evitado. No entanto, quando o segundo membro de válvula 118 é movido os membros de válvula 116, 118 se tornam desengatados de modo tal que o fluxo é permitido. Ainda, quando o primeiro e o segundo membros de válvula 116, 118 são desengatados o interstício definido entre eles pode criar uma restrição de fluxo e movimento do segundo membro de válvula 118 pode variar esta restrição de fluxo para auxiliar à variação do escoamento do fluido de injeção através do dispositivo 100.

[00147] O dispositivo 100 compreende adicionalmente uma mola de solicitação 101, neste caso uma mola espiral, que atua no segundo membro de válvula 118 para solicitar esta em uma direção para cima (com relação à orientação da Figura 8), para o engate com o primeiro membro de válvula 116. Assim, a mola 101 opera de maneira eficaz para solicitar o segundo membro de válvula 118 para uma posição fechada.

[00148] O dispositivo 100 compreende adicionalmente um arranjo de vedação 122 que inclui primeiro e segundo conjuntos de vedação 124, 126 se estendendo entre o segundo membro de válvula 116 e o alojamento 102. O primeiro conjunto de vedação 124 provê isolamento entre a entrada 104 e a saída 106, de modo tal que o escoamento entre a entrada e a saída deve ser alcançado através do caminho de escoamento 120 no segundo membro de válvula 118. Adicionalmente, o segundo conjunto de vedação 126 isola a saída 106 a partir da porta de pressão de referência 108.

[00149] O primeiro conjunto de vedação 124 é exposto à pressão do fluido de entrada, de modo tal que a dita pressão do fluido de entrada vai estabelecer uma força no segundo membro de válvula 118 em uma direção para baixo (com relação à orientação da Figura 8). Adicionalmente, o segundo conjunto de vedação 126 é exposto à pressão de referência de modo tal que a dita pressão de referência vai estabelecer uma força no segundo membro de válvula 118 em uma direção para cima (novamente, com relação à orientação da Figura 8). De maneira apropriada, uma força resultante será aplicada no segundo membro de válvula 118 pela ação das pressões de entrada e de referência, e em particular de acordo com um diferencial de pressão entre a entrada e pressões de saída.

[00150] Na presente modalidade o primeiro e o segundo conjuntos de vedação 124, 126 definem áreas de vedação equivalentes, e desta forma não existe efeito em qualquer diferencial de área de vedação, apesar de em outras modalidades tal diferencial de área de vedação pode ser provido.

[00151] Adicionalmente, tanto o primeiro quanto o segundo conjuntos de vedação 124, 126 são expostos à pressão do fluido de saída. Ainda, enquanto o primeiro e o segundo conjuntos de vedação 124, 126 definem áreas de vedação equivalentes então o efeito da pressão de saída será cancelado, e nenhuma força resultante será criada pela pressão de saída. No entanto, deve ser notado que em outras modalidades alternativas um diferencial de área de vedação pode ser provido para estabelecer uma força de solicitação gerada pela pressão de saída.

[00152] De maneira apropriada, na presente modalidade a pressão de saída, que será bastante definida pela pressão na localização alvo 112, não vai ter qualquer efeito na operação do dispositivo 100. Portanto esta pode evitar estes problemas identificados acima que resultam de possíveis variações na pressão de saída resultando em um aumento súbito através de um dispositivo de injeção.

[00153] Em uso, para o escoamento através do dispositivo 100 a ser estabelecido, a força aplicada no segundo membro de válvula 118 pela pressão de entrada deve exceder a força combinada aplicada pela pressão de referência e a mola 101. Deste modo, a pressão de entrada pode ser apresentada em uma pressão que é maior do que a pressão de referência pela pressão equivalente apropriada gerada pela mola 101, em adição a qualquer pressão de retorno criada pela restrição do escoamento entre o primeiro e o segundo membros de válvula 116, 118.

[00154] O dispositivo 100 pode ser usado em conjunto com qualquer fonte desejada da pressão de referência 114. Em particular, os efeitos e vantagens da presente invenção podem ser alcançados onde a fonte da pressão de referência 114 exclui a localização alvo 112.

[00155] Uma modalidade alternativa de um dispositivo de injeção, neste caso em geral identificado pelo numeral de referência 200, é mostrada na Figura 9, referência a qual é feita agora. O dispositivo 200 é similar ao dispositivo 100 da Figura 8, e desta forma funcionalidades semelhantes dividem numerais de referência semelhantes, aumentados em 100. Adicionalmente, a operação do dispositivo 200 é muito similar ao dispositivo 100, e desta forma apenas a diferença na estrutura e na operação será descrita com referência ao dispositivo 200.

[00156] Neste sentido o dispositivo 200 também inclui um alojamento 202 definindo uma entrada 204, a saída 206 e a porta de pressão de referência 208, com o primeiro e o segundo membros de válvula 216, 218 montados dentro do alojamento 202. Um arranjo de vedação 222 compreendendo primeiro e segundo conjuntos de vedação 224, 226 é posicionado entre o segundo membro de válvula 218 e o alojamento, e funciona, como antes, para prover uma solicitação de força desejada no segundo membro de válvula 218 pela ação de pressões de entrada e de referência.

[00157] Na presente modalidade, no entanto, o primeiro membro de válvula 216 não é preso de maneira rígida ao alojamento 202, mas em vez disso também é permitido de se mover dentro do alojamento 202. Em particular, o primeiro membro de válvula 216 é provido na forma de uma haste que é montada em uma mola 130 que atua para solicitar o dito membro de válvula 216 para engate com o segundo membro de válvula 218 para fechar o caminho de escoamento 220 no dito segundo membro de válvula 218. De maneira apropriada, quando o primeiro e o segundo membros de válvula 216, 218 são engatados o movimento do segundo membro de válvula 218, por exemplo, pela ação das várias pressões e o segundo membro de mola de solicitação de válvula 201 também vai causar o movimento do primeiro membro de válvula 216.

[00158] O alojamento 201 compreende adicionalmente um arranjo limite na forma de uma aba de coroa circular 132, e o segundo membro de válvula 216 inclui uma correspondente nervura circunferencial 134. Quando o primeiro e o segundo membros de válvula 216 são engatados com a aba de coroa circular 132 e a nervura circunferencial 134 desengatada, a pressão do fluido de entrada vai atuar sobre a área de vedação 222 entre os membros de válvula engatados 216, 218 que terão o efeito de pressionar os ditos membros juntos. Portanto este arranjo permite que pressão de entrada seja usada para aprimorar a vedação entre os membros de válvula quando engatados.

[00159] No entanto, quando as forças de pressão apropriadas aplicadas na entrada são suficientes para mover o segundo membro de válvula para baixo, a nervura circunferencial 134 do primeiro membro de válvula 216 eventualmente vai engatar a aba de coroa circular 132, de modo tal que o movimento para baixo continuado do segundo membro de válvula 218 vai causar o desengate dos membros de válvula, estabelecendo assim o escoamento entre a entrada 204 e a saída 206.

[00160] Também mostrado na presente modalidade está um conjunto de válvula de retenção 136 localizado na saída 206 do alojamento, e que funciona para evitar um fluxo de retorno a partir da localização alvo 212 para o dispositivo. Apesar de o conjunto de válvula de retenção 136 ser mostrado montado em uma parte integrada do alojamento 202, um conjunto de válvula de retenção separado em vez disso pode ser provido e preso com relação à saída 206 do alojamento 202.

[00161] Como definido acima, é possível usar qualquer fonte desejada da pressão de referência, talvez com a exceção da pressão na localização alvo. Por exemplo, em um uso de exemplo, o dispositivo de injeção pode ser usado no arranjo de completação de furo de poço 10 mostrado primeiro na Figura 1, referência a qual novamente é feita, em que a válvula de injeção 48 na Figura 1 pode ser substituída com o dispositivo de acordo com qualquer modalidade da invenção. Em tal uso de exemplo a localização alvo está na entrada ou no lado de saída de uma ESP 37. Como notado acima, problemas foram descobertos em sistemas da técnica anterior que também usam esta localização alvo para variar a pressão dentro da linha de injeção associada 40. No entanto, no uso de exemplo presente, a pressão de referência pode ser provida a partir da saída ou lado de distribuição da ESP. Uma representação gráfica dos vários perfis de pressão associados com tal uso de exemplo da presente invenção é ilustrada na Figura 10.

[00162] Como ilustrado, quando uma bomba (onde o uso) tal como uma ESP é ativada a pressão de entrada 140 vai cair, e a pressão de saída 141 vai aumentar. Enquanto o dispositivo usa esta pressão de saída 141 como a pressão de referência, isto resulta na pressão de entrada 143 do dispositivo que define o mesmo perfil de pressão, embora em um diferencial maior provido pelo efeito da mola que atua contra o segundo membro de válvula em adição ao efeito de qualquer pressão de retorno criada pelo escoamento através do dispositivo. Como ilustrado também na Figura 10, o diferencial de pressão 146 entre a entrada e a saída do dispositivo não é mais fixo, que difere da técnica anterior. Ainda, a pressão de superfície 146 define um perfil similar a aquele da pressão de saída de bomba 142. Como está claro a partir da Figura 10, a bomba é considerada para alcançar uma condição de estado estacionário desejada, sem quaisquer problemas ocorrendo devido à passagem de fluido através do dispositivo.

[00163] Em um uso de exemplo alternativo, o dispositivo pode ser arranjado de modo tal que a pressão de referência é provida a partir de uma fonte, por exemplo, em nível de superfície, que permite que a pressão de referência seja variada. Os perfis de pressão associados de uma ESP associado e do dispositivo são ilustrados na Figura 11. Neste sentido, quando a bomba é ativada a pressão de entrada 150 cai. Neste estágio a pressão de referência 151 é fixada em um primeiro valor, e desta forma a pressão de entrada 152 do dispositivo é inicialmente constante em um primeiro valor, que pode ser um diferencial fixo acima da pressão de referência 151. Se em algum ponto uma alteração na pressão de referência é necessária, por exemplo, devido a uma alteração na densidade do fluido de injeção, então este pode ser prontamente alcançado, independentemente da pressão de entrada de bomba. Na modalidade de exemplo a alteração envolve um aumento na pressão de referência 151 (iniciado em torno do intervalo de tempo 6), de modo tal que a pressão de entrada 152 é observada para aumentar para um segundo nível maior.

[00164] Uma modalidade alternativa adicional de um dispositivo de injeção, neste caso em geral identificado pelo numeral de referência 300, é mostrada na Figura 12. O dispositivo 300 é similar ao dispositivo 200 mostrado na Figura 9, e desta forma funcionalidades semelhantes dividem numerais de referência semelhantes, aumentados por 100. Para brevidade, apenas diferenças entre as modalidades nas Figuras 9 e 12 serão destacadas. Neste sentido, o dispositivo 300 inclui primeiro e segundo conjuntos de vedação do tipo fole 324, 326 que formam o arranjo de vedação. Adicionalmente, o dispositivo 300 compreende um reservatório de pressão de referência integrado 160 que contém uma pressão de referência interna que atua na porta de referência 308. Assim, o segundo membro de válvula 318 é afetado pela pressão dentro deste reservatório 160.

[00165] Adicionalmente, o segundo membro de válvula 318 inclui um pino inferior 142 que engata uma placa 144, que por sua vez é atuada pela mola de solicitação 301, que neste caso é uma mola de disco, montada dentro do reservatório 160.

[00166] Na presente modalidade, o dispositivo 300 não necessariamente requer a presença de qualquer fonte externa de pressão de referência, que pode prover vantagens significativas em termos de permitir que um sistema simplificado seja usado. Adicionalmente, em certos casos a pressão dentro do reservatório pode definir uma pressão mínima, de modo tal que o efeito de qualquer pressão ativa é essencialmente desprezível, de modo tal que qualquer força aplicada para mover o segundo membro de válvula 318 para cima é alcançada primariamente pela mola 301.

[00167] Um gráfico de pressão associado com o dispositivo 300 da Figura 12 é mostrado na Figura 13, neste caso novamente assumindo que o dispositivo é arranjado para injetar um fluido para o lado da entrada de uma ESP, tal coma ESP 37 da Figura 1. Em referência à Figura 13, enquanto uma bomba (onde for usada) tal como uma ESP está ativada, a pressão de entrada da bomba 162 cai. No entanto, enquanto a pressão de referência dentro do reservatório 160 é constante, uma pressão de entrada de válvula constante 164 e pressão de superfície 166 será alcançada, com o diferencial de pressão 168 entre a entrada do dispositivo 304 e a saída 306 variando.

[00168] Um dispositivo de injeção de acordo com a presente invenção pode ser incorporado em um número de modos, e uma seleção de modalidades de exemplo adicionais são apresentadas nas Figuras 14 a 18, referência a qual será feita agora. Para brevidade, apenas diferenças particulares entre as modalidades serão identificadas.

[00169] O dispositivo de injeção 400 da Figura 14 em geral é similar ao dispositivo 200 da Figura 9, e desta forma funcionalidades semelhantes dividem numerais de referência semelhantes, aumentados por 200. O dispositivo 400 inclui conjuntos de vedação do tipo fole 424, 426 que formam o arranjo de vedação 422.

[00170] O dispositivo de injeção 500 da Figura 15 em geral é similar ao dispositivo 200 da Figura 9, e desta forma funcionalidades semelhantes dividem numerais de referência semelhantes, aumentados por 300. O dispositivo 500 inclui conjuntos de vedação de fole 524, 526 que formam o arranjo de vedação 522. Adicionalmente, o segundo membro de válvula 516 inclui um pino de extensão 170 que é engatado por uma placa 172 que por sua vez é engatada pela mola de solicitação 501.

[00171] O dispositivo de injeção 600 da Figura 16 em geral é similar ao dispositivo 200 da Figura 9, e desta forma funcionalidades semelhantes dividem numerais de referência semelhantes, aumentados por 400. O dispositivo 600 inclui conjuntos de vedação de fole 624, 626 que formam o arranjo de vedação 622. Adicionalmente, o segundo membro de válvula 616 inclui um pino de extensão 174 que é engatado por uma placa 176 que por sua vez é engatada pela mola de solicitação 601.

[00172] Adicionalmente, o segundo membro de válvula 616 inclui um membro esférico que coopera com o segundo membro de válvula 618. Uma haste de suporte 178 se estende através do caminho de escoamento 620 do segundo membro de válvula 618 e funciona para limitar o movimento da esfera do primeiro membro de válvula 616.

[00173] O dispositivo de injeção 700 da Figura 17 em geral é similar ao dispositivo 300 da Figura 12, e desta forma funcionalidades semelhantes dividem numerais de referência semelhantes, aumentados por 400. Nesta modalidade o primeiro membro de válvula 716 inclui um pino perfilado 180 que se estende para cima a partir do mesmo e é recuperado dentro de uma câmara de coroa circular 182. O pino 180 e a câmara 182 cooperam para limitar o movimento do segundo membro de válvula 716 para permitir o desengate a partir do segundo membro de válvula 718.

[00174] O dispositivo de injeção 800 da Figura 18 em geral é similar ao dispositivo 300 da Figura 12, e desta forma funcionalidades semelhantes dividem numerais de referência semelhantes, aumentados por 500. No dispositivo 800 a saída 806 é provida em linha com a entrada 804. Isto é alcançado através da provisão de um caminho de escoamento 186 em torno da câmara do reservatório 660. Adicionalmente, o dispositivo 800 inclui um conjunto de válvula de retenção 190 em comunicação com a saída 806.

[00175] Em alguns casos a pressão de resistência de diferencial necessária onde uma ESP é definida para uma Profundidade Vertical Total (TVD) muito alta e a ESP vai se arrastar para pressões extremamente baixas pode ser muito alta. Isto ocorre por meio de uma linha capilar hidrostática sendo grande devido à grande profundidade (TVD) e a ESP se arrastando para uma pressão excepcionalmente baixa para os propósitos de produção aprimorada, por exemplo. Em tais casos o fluido sendo injetado pode ter problemas de comportamento quando passado sobre o dispositivo de injeção em uma pressão diferencial alta. Tais problemas podem incluir a cavitação, a deposição de sólidos ou uma alteração no estado do fluido de injeção que pode levar à efetividade reduzida, tal como a efetividade dos produtos químicos.

[00176] O presente inventor portanto considera ser desejável que em algumas situações uma pressão diferencial seja reduzida para níveis que estão abaixo dos limites onde tais problemas podem ocorrer com o fluido de injeção. Esta redução na pressão diferencial, no entanto, pode não ser prontamente alcançada em sistemas da técnica anterior convencionais já que o requisito ainda existe que a resistência global dentro do dispositivo de injeção deve ser grande o suficiente para garantir que não existe vácuo na linha de injeção capilar.

[00177] Para abordar a isto, um dispositivo de injeção de acordo com a presente invenção (tal como em qualquer modalidade descrita acima) pode ser instalado em um ponto de injeção inferior mas em adição a este uma segunda (ou terceira, etc.) válvula de injeção pode ser instalada em um ponto mais alto na linha de injeção, por exemplo, em qualquer ponto mais alto na linha de injeção. Tal arranjo é ilustrado na Figura 19, referência a qual é feita agora. Neste sentido, a Figura 19 provê uma ilustração diagramática de um sistema de furo de poço, em geral identificado pelo numeral de referência 910, que inclui capacidades de injeção e é bastante similar ao sistema 10 da Figura 1. Desta forma, funcionalidades semelhantes dividem numerais de referência semelhantes aumentados por 900. Assim, sistema de furo de poço 910 inclui uma coluna de revestimento 912 localizada dentro de um furo perfurado 914 que se estende a partir da superfície 916 para interceptar uma formação que porta hidrocarbonetos 918. Uma menor área de coroa circular 920 pode ser enchida com cimento 922 para os propósitos de suportar e vedar. Uma coluna de tubulação de produção 924 se estende a partir de uma cabeça de poço 926 e árvore de produção 928. Uma extremidade inferior da coluna de tubulação de produção 924 é vedada contra o revestimento 912 com um empacotador de produção 930 para isolar uma zona de produção 932. Um número de perfurações 934 é estabelecido através do revestimento 912 e cimento 922 para estabelecer comunicação fluídica entre o revestimento 912 e a formação 918. Hidrocarbonetos então podem ser deixados escoar para o revestimento 912 na zona de produção 932 e então para a tubulação de produção 924 através da entrada 936 a ser produzida para a superfície. Equipamento de içamento artificial, tal como uma ESP 937 opcionalmente pode ser instalada em linha com a tubulação de produção 924 como parte da completação para auxiliar a produção para a superfície. A árvore de produção 928 pode prover as barreiras de pressão necessárias e provê uma saída de produção 938 para a qual hidrocarbonetos produzidos podem ser distribuídos para uma instalação de produção (não mostrada), por exemplo.

[00178] Uma linha de injeção de furo pequena ou conduto 940, que em geral é referida como uma linha capilar, corre ao lado da tubulação de produção 924 a partir de uma fonte de fluido de injeção localizada na superfície 942 para uma localização alvo furo abaixo, que no exemplo ilustrado é uma extremidade inferior da tubulação de produção 924, abaixo da ESP 937. A tubulação de produção 924 pode incluir um mandril de injeção opcional 944. Uma bomba de injeção 946 está localizada em uma localização de lado de topo para facilitar a injeção do fluido de injeção 942.

[00179] Uma primeira válvula de injeção 948 está localizada na extremidade inferior da linha de injeção 940 em proximidade com a localização de injeção. Esta válvula de injeção 948 pode ser provida de acordo com qualquer modalidade da presente invenção. Uma segunda válvula de injeção 949 está acoplada com a linha de injeção 940 em uma localização que está a montante da primeira válvula de injeção 948. A segunda válvula de injeção 949 pode ser provida de acordo com qualquer modalidade da presente invenção. A segunda válvula de injeção 949 pode ser provida de acordo com qualquer válvula de injeção conhecida ou convencional, tal como uma válvula de injeção de pressão de retorno convencional que pode modificar sua pressão de entrada com base na sua pressão de saída.

[00180] Com o arranjo de exemplo mostrado na Figura 19, a pressão diferencial necessária global pode ser quebrada em dois estágios, garantindo assim que a pressão diferencial que ocorre em qualquer uma das válvulas de injeção 948, 949 é reduzida garantindo que o fluido de injeção não é sujeitado às altas taxas de cisalhamento através do dispositivo sob altas pressões diferenciais.

[00181] Este modo de instalação em geral pode ser ilustrado no exemplo abaixo onde uma profundidade de ajuste muito alta (TVD) é necessária para a ESP 937 que tem por intenção correr em uma pressão de admissão muito baixa. A linha de injeção 940 é instalada com um dispositivo de injeção de pressão de retorno convencional (o segundo dispositivo de injeção 949) em aproximadamente 50% do seu TVD e um dispositivo de injeção (o primeiro dispositivo de injeção 948) em uma profundidade de admissão de ESP (TVD completo). Se um único dispositivo de pressão de retorno é usado pode ser necessário ter uma resistência de pressão de retorno mínima de 31,4 mPa (314 bar). No entanto, se nós assumimos na presente ilustração que o fluido de injeção foi encontrado sofrendo degradação das propriedades se passou através de um diferencial de mais do que 18 mPa (180 bar), então este diferencial de pressão necessário de 31,4 mPa (314 bar) terá um efeito adverso no fluido de injeção. Portanto dois estágios são empregados com um dispositivo superior 949 e um dispositivo inferior 948.

[00182] Um processo de projeção ou seleção a partir de um sistema de injeção apropriado na presente ilustração é definido na tabela abaixo:

[00183] Apesar de no exemplo acima o dispositivo superior estar localizado em aproximadamente 50% do TVD, este é apenas exemplar, e qualquer profundidade adequada pode ser usada. Isto é ilustrado no exemplo adicional abaixo, em que o dispositivo superior está localizado em uma profundidade de exemplo adicional de 71% de TVD.

[00184] Portanto através do uso de dois estágios (superior e inferior) cada um com ajustes diferenciais apropriados de 10 e 15 mPa (100 e 150 bar) respectivamente, a resistência global é provida e a linha de injeção completa é mantida em uma pressão positiva evitando assim condições de queda de vácuo e garantindo que o fluido de injeção é passado através de pressões diferenciais abaixo do seu limite de alteração de propriedade de 18 mPa (180 bar).

[00185] O primeiro exemplo provido acima pode ser adicionalmente ilustrado na Figura 20, que é um gráfico de pressão ao longo do comprimento da linha de injeção que mostra o efeito de queda de pressão individual do primeiro e do segundo dispositivos de injeção 948, 949.

[00186] Deve ser entendido que as modalidades descritas aqui são meramente exemplares e que várias modificações podem ser feitas a elas sem fugir do escopo da invenção. Por exemplo, várias modalidades foram descrias acima, e deve ser reconhecido que modalidades adicionais são possíveis em que as funcionalidades de algumas das modalidades ilustradas podem ser aplicadas a outras. Assim, qualquer combinação das funcionalidades ilustradas pode ser possível.

[00187] Adicionalmente, no exemplo da Figura 19, qualquer número de dispositivos de injeção pode ser usado para prover os estágios desejados da queda de pressão ao longo do comprimento da linha de injeção.

Claims

1. Dispositivo de injeção (100, 200) para uso na injeção de um fluido em um local alvo (112, 212), caracterizado pelo fato de que compreende:um alojamento (102, 202) que define uma entrada (104, 204) para comunicar com uma fonte de fluido de injeção (110), uma saída (106, 206) para comunicar com um local de injeção alvo (112, 212), e um orifício de referência (108, 208) separado para comunicar com uma fonte de pressão de referência (114);um primeiro membro de válvula (116, 216) montado dentro do alojamento (102, 202);um segundo membro de válvula (118, 218) montado dentro do alojamento (102, 202) e definido um trajeto de fluxo (120, 220) através do mesmo para facilitar comunicação fluídica entre a entrada (104, 204) e saída (106, 206) do alojamento (102, 202); eum arranjo de vedação (122, 222) provido entre o segundo membro de válvula (118, 218) e o alojamento (102, 202), através do qual a pressão de fluido na entrada (104, 204) do alojamento (102, 202) e no orifício de referência (108, 208) do alojamento (102, 202) aplica uma força no segundo membro de válvula (118, 218) para fazer com que o segundo membro de válvula (118, 218) se mova em relação ao primeiro membro de válvula (116, 216) e varie fluxo entre a entrada (104, 204) e a saída (106, 206);em que o arranjo de vedação (122, 222) inclui primeiro e segundo conjuntos de vedação (124, 224; 126, 226) que se estendem entre o segundo membro de válvula (118, 218) e o alojamento (102, 202);em que o primeiro conjunto de vedação (124, 224) isola a entrada (104, 204) do alojamento (102, 202) da saída (106, 206) do alojamento (102, 202), de tal modo que comunicação fluídica entre a entrada (104, 204) e a saída (106, 206) é direcionada através do trajeto de fluxo no segundo membro de válvula (118, 218);em que o primeiro conjunto de vedação (124, 224) define uma área de vedação de entrada arranjada no dispositivo de injeção (100, 200) para ser exposta à pressão de entrada; e,em que o primeiro conjunto de vedação (124, 224) define uma primeira área de vedação de saída arranjada no dispositivo de injeção (100, 200) para ser exposta à pressão de saída.

2. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que uma porção do arranjo de vedação (122, 222) está em comunicação com a entrada (104, 204) do alojamento (102, 202) de tal modo que a pressão de entrada pode estabelecer uma força no segundo membro de válvula (118, 218) em uma primeira direção, e uma porção do arranjo de vedação (122, 222) está em comunicação com o orifício de pressão de referência (108, 208) do alojamento (102, 202) de tal modo que a pressão de referência pode estabelecer uma força no segundo membro de válvula (118, 218) em uma segunda direção que é oposta à primeira direção.

3. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o arranjo de vedação (122, 222) é de tal modo que o movimento do segundo membro de válvula (118, 218) é alcançado de acordo com um diferencial de pressão entre pressões de entrada e de referência.

4. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que o arranjo de vedação (122, 222) define uma área de vedação de entrada configurada para ser exposta à pressão de entrada, e uma área de vedação de referência configurada para ser exposta à pressão de referência.

5. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as áreas de vedação de entrada e de referência são substancialmente iguais.

6. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que as áreas de vedação de entrada e de referência são diferentes para estabelecer uma força de solicitação no segundo membro de válvula (118, 218) por ação das pressões de entrada e de referência.

7. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pressão de entrada estabelece uma força no segundo membro de válvula (118, 218) para fazer com que o segundo membro de válvula (118, 218) se mova em uma direção para aumentar o fluxo e a pressão de referência estabelece uma força no segundo membro de válvula (118, 218) para fazer com que o segundo membro de válvula (118, 218) se mova em uma direção para diminuir o fluxo.

8. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que uma porção do arranjo de vedação (122, 222) está em comunicação com a saída (106, 206) do alojamento (102, 202).

9. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o arranjo de vedação (122, 222) elimina substancialmente o efeito da pressão de saída no segundo membro de válvula (118, 218).

10. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que o arranjo de vedação (122, 222) é de tal modo que a pressão de saída estabelece primeira e segunda forças substancialmente iguais e opostas no segundo membro de válvula (118, 218), de tal modo que qualquer força líquida é substancialmente minimizada.

11. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que o arranjo de vedação (122, 222) permite que a pressão de saída proveja uma força de solicitação desejada no segundo membro de válvula (118, 218).

12. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 all, caracterizado pelo fato de que o arranjo de vedação (122, 222) adicionalmente define uma segunda área de vedação de saída entre o segundo membro de válvula (ll8, 2l8) e o alojamento (l02, 202), e a segunda área de vedação de saída é exposta à pressão de saída.

13. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação l2, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda áreas de vedação de saída permitem que a pressão de saída gere uma força no segundo membro de válvula (ll8, 2l8) em direções opostas.

14. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação l2 ou 13, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda áreas de vedação de saída são substancialmente iguais.

15. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 12 ou 13, caracterizado pelo fato de que as primeira e segunda áreas de vedação de saída são diferentes.

16. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 15, caracterizado pelo fato de que o arranjo de vedação (122, 222) compreende um ou mais membros de vedação.

17. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 16, caracterizado pelo fato de que cada um dos primeiro e segundo conjuntos de vedação (124, 224; 126, 226) compreende um ou mais membros de vedação.

18. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 17, caracterizado pelo fato de que o primeiro conjunto de vedação (124, 224) define uma área de vedação de entrada arranjada no dispositivo de injeção (100, 200) para ser exposta à pressão de entrada.

19. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 18, caracterizado pelo fato de que o segundo conjunto de vedação (126, 226) define uma área de vedação de referência arranjado no dispositivo de injeção (100, 200) para ser exposta à pressão de referência.

20. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 19, caracterizado pelo fato de que o segundo conjunto de vedação (126, 226) define uma segunda área de vedação de saída arranjada no dispositivo de injeção (100, 200) para ser exposta à pressão de saída.

21. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 20, caracterizado pelo fato de que compreende um arranjo de solicitação solicitando o segundo membro de válvula (118, 218) em uma direção desejada.

22. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 21, caracterizado pelo fato de que o arranjo de solicitação solicitando o segundo membro de válvula (118, 218) para se mover em uma direção para diminuir o fluxo entre a entrada (104, 204) e a saída (106, 206).

23. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado pelo fato de que o segundo membro de válvula (118, 218) é arranjado no dispositivo de injeção (100, 200) para ser atuado para mover em uma direção para diminuir fluxo por uma combinação de força de solicitação do arranjo de solicitação e da ação da pressão de referência, e para ser atuado para se mover em uma direção para aumentar fluxo por ação da pressão de entrada.

24. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 21 a 23, caracterizado pelo fato de que, em uso, o arranjo de solicitação estabelece uma força no segundo membro de válvula (118, 218) para permitir um diferencial de pressão desejado dentro do dispositivo de injeção (100, 200) a ser alcançado.

25. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 24, caracterizado pelo fato de que é para uso na injeção de um fluido dentro de um local alvo de furo de poço (112, 212).

26. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 25, caracterizado pelo fato de que, em uso, a pressão de fluido de entrada na entrada (104, 204) do alojamento (102, 202) é pelo menos parcialmente definida por pressão de fluido dentro de uma linha de injeção associada e/ou uma fonte associada de fluido de injeção, e a pressão de fluido de saída é pelo menos parcialmente definida por pressão de fluido em um local alvo associado (112, 212).

27. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 26, caracterizado pelo fato de que a pressão de referência é atmosférica ou menor que a atmosférica.

28. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 27, caracterizado pelo fato de que o orifício de pressão de referência (108, 208) é configurado para comunicação com uma fonte de pressão de referência (114), excluindo pressão de referência do local alvo.

29. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 28, caracterizado pelo fato de que o orifício de pressão de referência (108, 208) é configurado para comunicação com uma fonte local de pressão de referência.

30. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 29, caracterizado pelo fato de que compreende uma fonte de pressão de referência (114).

31. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 30, caracterizado pelo fato de que a fonte de pressão de referência (114) é localizada dentro do alojamento (102, 202).

32. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 31, caracterizado pelo fato de que o orifício de pressão de referência (108, 208) é configurado para comunicação com uma fonte de pressão de referência (114) em um local remoto.

33. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 32, caracterizado pelo fato de que a saída (106, 206) do alojamento (102, 202) é configurada para comunicar com um local alvo que é posicionado em um lado do dispositivo de variação de pressão, e o orifício de pressão de referência (108, 208) é configurado para comunicar com um local que é posicionado em um lado oposto do dispositivo de variação de pressão.

34. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 33, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de variação de pressão compreende uma bomba.

35. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 34, caracterizado pelo fato de que a saída (106, 206) do alojamento (102, 202) é configurada para comunicar com uma entrada de um conjunto de bomba, e o orifício de pressão de referência (108, 208) é configurado para comunicar com uma saída de um mesmo conjunto de bomba.

36. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 35, caracterizado pelo fato de que a pressão de referência aplicada no orifício de pressão de referência (108, 208) é variável por usuário.

37. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 36, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo membros de válvula (116, 216; 118, 218) cooperam para definir uma restrição de fluxo para estabelecer uma pressão de retorno na entrada auxiliando para manter a pressão de entrada acima da pressão de saída.

38. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 37, caracterizado pelo fato de que os primeiro e segundo membros de válvula (116, 216; 118, 218) são seletivamente engatáveis para permitir que o primeiro membro de válvula (116, 216) vede seletivamente o trajeto de fluxo no segundo membro de válvula (118, 218).

39. Dispositivo de injeção de acordo com a reivindicação 38, caracterizado pelo fato de que o segundo membro de válvula (118, 218) é móvel dentro do alojamento (102, 202) para se tornar separado do primeiro membro de válvula (116, 216), para assim permitir fluxo através do trajeto de fluxo.

40. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 39, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de válvula (116, 216) é fixado em relação ao alojamento (102, 202), de tal modo que o movimento do segundo membro de válvula (118, 218) é requerido para variar fluxo.

41. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 39, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de válvula (116, 216) é definido por um componente que é separado do alojamento (102, 202), e o primeiro membro de válvula (116, 216) pode se mover dentro do alojamento (102, 202).

42. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 41, caracterizado pelo fato de que o primeiro membro de válvula (116, 216) é localizado no lado de entrada do segundo membro de válvula (118, 218).

43. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 42, caracterizado pelo fato de que compreende um arranjo de limitação configurado para limitar ou restringir movimento do primeiro membro de válvula (116, 216), em que o arranjo de limitação limita movimento do primeiro membro de válvula (116, 216) em um ponto de limitação e permitir que o segundo membro de válvula (118, 218) se mova além do ponto de limitação e se torne desengatado do primeiro membro de válvula (116, 216).

44. Dispositivo de injeção de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 43, caracterizado pelo fato de que compreende pelo menos uma válvula de retenção que evita fluxo através do dispositivo de injeção (100, 200) em uma direção da saída (106, 206) para a entrada (104, 204).

45. Método para injetar um fluido em um local alvo (112, 212), caracterizado pelo fato de que compreende:transportar um fluido de injeção a uma entrada (104, 204) de um alojamento (102, 202) de um dispositivo de injeção (100, 200);conectar uma saída do alojamento (102, 202) a um local alvo (112, 212);conectar um orifício de referência (108, 208) do alojamento (102, 202) a uma fonte de pressão de referência (114);isolar a entrada (104, 204) da saída (106, 206) por meio de um primeiro arranjo de vedação (122, 222);isolar a saída do orifício de referência (108, 208) por meio de um segundo arranjo de vedação;isolar uma primeira área de vedação de saída que é exposta a pressão de saída por meio do primeiro arranjo de vedação (122, 222); e,fazer com que um segundo membro de válvula (118, 218) se mova em relação a um primeiro membro de válvula (116, 216) por exposição à pressão na entrada (104, 204) do alojamento (102, 202) e pressão no orifício de pressão de referência (108, 208) do alojamento (102, 202), em que tal movimento permite fluxo através de um trajeto de fluxo do segundo membro de válvula (118, 218) a ser ajustado.

46. Sistema de bombeamento, caracterizado pelo fato de que compreende:uma linha de fluxo;uma bomba associada com a linha de fluxo e definindo um lado de entrada e um lado de saída;um dispositivo de injeção (100, 200) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 44, em que a saída (106, 206) do alojamento (102, 202) do dispositivo de injeção (100, 200) está em comunicação com a linha de fluxo em um lado de entrada da bomba.

47. Sistema de bombeamento de acordo com a reivindicação 46, caracterizado pelo fato de que a saída do alojamento (102, 202) do dispositivo de injeção (100, 200) está em comunicação com a linha de fluxo em um lado de saída da bomba.

48. Sistema de injeção para injetar um fluido em um local alvo, caracterizado pelo fato de que compreende:uma linha de injeção em comunicação com uma fonte de fluido de injeção (110);um dispositivo de injeção (100, 200) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 44 acoplado à linha de injeção.

49. Sistema de injeção de acordo com a reivindicação 48, caracterizado pelo fato de que o dispositivo de injeção (100, 200) define um primeiro dispositivo de injeção e o sistema de injeção compreende um segundo dispositivo de injeção localizado a montante do primeiro dispositivo de injeção.

50. Sistema de injeção como definido na reivindicação 49, caracterizado pelo fato de que o segundo dispositivo de injeção compreende uma saída em comunicação com a entrada do primeiro dispositivo de injeção.

51. Método para criar um sistema de injeção, caracterizado pelo fato de que compreende:52. erminar um diferencial de pressão requerido entre uma linha de injeção e um local de injeção alvo (112, 212) que mantém a linha de injeção em uma pressão positiva;53. erminar um diferencial de pressão limiar operacional de um fluido de injeção;determinar um número requerido de estágios de redução de pressão discretos dentro da linha de injeção para prover o diferencial de pressão requerido entre a linha de injeção e o local alvo enquanto mantém cada estágio de redução de pressão abaixo do diferencial de pressão limiar operacional do fluido de injeção; e instalar um número de dispositivos de injeção (100, 200) como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 44 dentro de uma linha de injeção para corresponder ao número determinado de estágios de redução de pressão discretos.