BR112015029456B1

BR112015029456B1 - Sistema e método de controle de fluxo de fluido no fundo de poço e tela de controle de fluxo

Info

Publication number: BR112015029456B1
Application number: BR112015029456-1A
Authority: BR
Inventors: Jan Veit
Original assignee: Halliburton Energy Services, Inc
Priority date: 2013-07-19
Filing date: 2013-07-19
Publication date: 2021-12-14
Also published as: GB201518721D0; GB2530672A; GB2530672B; AU2013394408B2; CA2912778C; NO20151623A1; CA2912778A1; BR112015029456A2; WO2015009314A1; AU2013394408A1; SG11201510237VA

Abstract

sistema e método de controle de fluxo de fluido no fundo de poço tendo fechamento autônomo. um sistema de controle de fluxo de fluido inclui um conjunto de controle de fluxo tendo um caminho de fluxo de fluido para um fluido escoando. primeiro e segundo componentes de controle de fluxo são dispostos em paralelo no caminho de fluxo de fluido, o primeiro tendo uma resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido e o segundo tendo uma resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade do fluido. uma válvula é disposta no caminho de fluxo de fluido em série a jusante com o primeiro e o segundo componentes de controle de fluxo. a válvula tem primeiro e segundo caminhos de entrada para fluido do primeiro e do segundo componentes de controle de fluxo, respectivamente, de modo que a diminuição da viscosidade do fluido do fluido escoando aumenta uma razão da taxa de fluxo através do primeiro componente de controle para a taxa de fluxo através do segundo componente de controle de fluxo e de modo que quando a razão atinge um nível predeterminado, a válvula desloca autonomamente de uma posição aberta para uma posição fechada.

Description

CAMPO TÉCNICO DA DIVULGAÇÃO

[0001] Esta divulgação se refere, em geral, a equipamento utilizado em conjunto com operações executadas em poços subterrâneos e, em particular, a um sistema e método de controle de fluxo de fluido de fundo de poço tendo fechamento autônomo para controlar o influxo de um fluido de produção indesejado.

FUNDAMENTOS DA DIVULGAÇÃO

[0002] Sem limitar o escopo da presente divulgação, o seu fundamento será descrito com referência à produção de fluido de uma formação subterrânea carregando hidrocarboneto não consolidada ou fracamente consolidada como um exemplo.

[0003] Durante a completação de um poço que atravessa uma formação subterrânea tendo hidrocarboneto, tubulação de produção e diversos equipamentos de completação são instalados no poço para permitir produção segura e eficiente dos fluidos da formação. Por exemplo, para evitar a produção de material particulado de uma formação subterrânea não consolidada ou fracamente consolidada, certas completações incluem um ou mais conjuntos de tela de controle de areia posicionados próximos do intervalo ou dos intervalos de produção desejados. Em outras completações, para controlar a taxa de fluxo e/ou a composição de fluidos de produção para a tubulação de produção, é prática comum instalar um ou mais dispositivos de controle de fluxo dentro da coluna de tubulação.

[0004] Tentativas têm sido feitas para utilizar dispositivos de controle de fluxo de fluido dentro de completações que exigem controle de areia. Por exemplo, em certos conjuntos de tela de controle de areia, após fluidos de produção escoarem através do meio de filtro, os fluidos são dirigidos para uma seção de controle de fluxo. A seção de controle de fluxo pode incluir um ou mais componentes de controle de fluxo, tais como tubos de fluxo, bocais, labirintos ou semelhantes. Tipicamente, a taxa de fluxo de produção através destas telas de controle de fluxo é substancialmente fixada antes da instalação pelo número e projeto dos componentes de controle de fluxo.

[0005] Verificou-se, no entanto, que, devido a mudanças na pressão da formação e mudanças na composição do fluido de formação ao longo da vida do poço, pode ser desejável ajustar as características de controle de fluxo das seções de controle de fluxo. Além disso, para certas completações, tais como completações horizontais longas tendo numerosos intervalos de produção, pode ser desejável controlar de forma independente o influxo de fluidos de produção para cada um dos intervalos de produção. Além disso, em certas completações, seria desejável ajustar as características de controle de fluxo das seções de controle de fluxo sem a necessidade de intervenção no poço.

[0006] Por conseguinte, surgiu a necessidade de uma tela de controle de fluxo que seja operável para controlar o influxo de fluidos de formação numa completação requerendo controle de areia. Uma necessidade também surgiu de telas de controle de fluxo que sejam operáveis para controlar de forma independente o influxo de fluidos de produção de múltiplos intervalos de produção. Além disso, surgiu uma necessidade de tais telas de controle de fluxo que sejam operáveis para controlar o influxo de fluidos de produção sem a necessidade de intervenção no poço quando a composição dos fluidos produzidos em intervalos específicos muda ao longo do tempo.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0007] Para uma compreensão mais completa das características e vantagens da presente divulgação, é agora feita referência à descrição detalhada juntamente com as figuras em anexo nas quais numerais correspondentes nas diferentes figuras se referem a partes correspondentes e nas quais:

[0008] A Figura 1 é uma ilustração esquemática de um sistema de poço operando uma pluralidade de telas de controle de fluxo de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[0009] As Figuras 2A-2B são vistas em seção de um quarto de seções axiais sucessivas de um sistema de controlo de fluxo de fluido de fundo de poço incorporado numa tela de controle de fluxo de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0010] A Figura 3 é uma vista superior de um sistema de controlo de fluxo de fluido de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[0011] As Figuras 4A-4C são ilustrações esquemáticas de várias modalidades de componentes de controle de fluxo tendo resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido para uso num sistema de controle de fluxo de fluido no fundo do poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[0012] As Figuras 5A-5C são ilustrações esquemáticas de várias modalidades de componentes de controle de fluxo tendo resposta de taxa de fluxo negativa para diminuir a viscosidade do fluido para uso num sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação;

[0013] As Figuras 6A-6B são vistas em seção transversal de um mecanismo de fechamento autônomo para uso em um sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação nas suas configurações aberta e fechada, respectivamente; e

[0014] A Figura 6C é uma vista explodida representada em seção transversal de um mecanismo de fechamento autônomo para uso num sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço de acordo com uma modalidade da presente divulgação.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA DIVULGAÇÃO

[0015] Embora vários sistemas, métodos e outras modalidades sejam discutidas em detalhes abaixo, deve ser apreciado que a presente divulgação proporciona muitos conceitos inventivos aplicáveis que podem ser incorporados numa ampla variedade de contextos específicos. As modalidades específicas aqui discutidas são meramente ilustrativas e não delimitam o escopo da presente divulgação.

[0016] A presente divulgação é dirigida a um sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço que pode ser configurado numa tela de controle de fluxo que é operável para controlar o influxo de fluidos de produção. Além disso, o sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço da presente divulgação é operável para controlar de forma independente o influxo de fluidos de produção em múltiplos intervalos de produção sem a necessidade de intervenção no poço quando a composição dos fluidos produzidos em intervalos específicos muda ao longo do tempo.

[0017] Num aspecto, a presente invenção é dirigida a um sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço que inclui um conjunto de controle de fluxo tendo um caminho de fluxo de fluido para um fluido escoando. Um primeiro componente de controle de fluxo é disposto no caminho de fluxo de fluido. O primeiro componente de controle de fluxo tem uma resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido. Um segundo componente de controle de fluxo é disposto no caminho de fluxo de fluido em paralelo com o primeiro componente de controle de fluxo. O segundo componente de controle de fluxo tem uma resposta de taxa de fluxo negativa para diminuir a viscosidade do fluido. Uma válvula é disposta no caminho de fluxo de fluido em série com e a jusante do primeiro e do segundo componentes de controle de fluxo. A válvula tem um primeiro caminho de entrada para fluido do primeiro componente de controle de fluxo e um segundo caminho de entrada para fluido do segundo componente de controle de fluxo, de modo que a diminuição da viscosidade do fluido do fluido escoando aumenta uma razão da taxa de fluxo através do primeiro componente de controle para a taxa de fluxo através do segundo componente de controle de fluxo e de modo que quando a razão atinge um nível predeterminado, a válvula desloca autonomamente de uma posição aberta para uma posição fechada.

[0018] Numa modalidade, o primeiro e o segundo componentes de controle de fluxo podem ter resistência ao fluxo de fluido dependente da viscosidade. Em certas modalidades, o primeiro componente de controle de fluxo pode ser selecionado do grupo que consiste em bocais, tubos de fluxo, labirintos e seletores de fluxo. Em algumas modalidades, o segundo componente de controle de fluxo pode ser selecionado do grupo que consiste em câmaras de vórtice, seletores de fluido, interrompedores de fluido e diodos de fluido. Numa modalidade, a válvula pode incluir uma sede de válvula, um bujão e um ímã. Nesta modalidade, o imã pode suportar o bujão remoto à sede de válvula quando a válvula está na posição aberta. Além disso, nesta modalidade, o fluxo de fluido para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo pode desviar o bujão em direção à sede de válvula e o fluxo de fluido para o segundo caminho de entrada da válvula do segundo componente de controle de fluxo pode desviar o bujão para longe da sede de válvula. Em certas modalidades, o primeiro caminho de entrada pode incluir uma pluralidade de primeiras aberturas de entrada e o segundo caminho de entrada pode incluir uma pluralidade de segundas aberturas de entrada. Em algumas modalidades, o fluxo de fluido para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo pode entrar na válvula em pelo menos uma direção substancialmente longitudinal e o fluxo de fluido para o segundo caminho de entrada da válvula a partir do segundo componente de controle de fluxo pode entrar na válvula em pelo menos uma direção substancialmente radial.

[0019] Em outro aspecto, a presente divulgação é dirigida a uma tela de controle de fluxo que inclui um tubo de base com uma passagem interna, um meio de filtro posicionado em torno do tubo de base e um alojamento posicionado em torno do tubo de base definindo uma passagem de fluido entre o meio de filtração e a passagem interna. Um conjunto de controle defluxo é posicionado na passagem de fluido. O conjunto decontrole de fluxo tem um caminho de fluxo de fluido para umfluido escoando. Um primeiro componente de controle de fluxo é disposto no caminho de fluxo de fluido. O primeiro componente de controle de fluxo tem uma resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido. Um segundo componente de controle de fluxo é disposto no caminho de fluxo de fluido em paralelo com o primeiro componente de controle de fluxo. O segundo componente de controle de fluxo tem uma resposta de taxa de fluxo negativa para diminuir a viscosidade do fluido. Uma válvula é disposta no caminho de fluxo de fluido em série com e a jusante do primeiro e do segundo componentes de controle de fluxo. A válvula tem um primeiro caminho de entrada para fluido do primeiro componente de controle de fluxo e um segundo caminho de entrada para fluido do segundo componente de controle de fluxo, de modo que a diminuição da viscosidade do fluido do fluido escoando aumenta uma razão da taxa de fluxo através do primeiro componente de controle para a taxa de fluxo através do segundo componente de controle de fluxo e de modo que quando a razão atinge um nível predeterminado, a válvula desloca autonomamente de uma posição aberta para uma posição fechada.

[0020] Em outro aspecto, a presente divulgação é dirigida a um método de controle de fluxo de fluido de fundo de poço. O método inclui posicionar um sistema de controle de fluxo de fluido em um local alvo no fundo do poço, o sistema de controle de fluxo de fluido inclui um conjunto de controle de fluxo tendo um caminho de fluxo de fluido para um fluido escoando, primeiro e segundo componentes de controle de fluxo dispostos em paralelo no caminho de fluxo de fluido, o primeiro componente de controle de fluxo tendo uma resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido e o segundo componente de controle de fluxo tendo uma resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade do fluido e uma válvula disposta no caminho de fluxo de fluido em série com e a jusante do primeiro e do segundo componentes de controle de fluxo, a válvula tendo primeiro e segundo caminhos de entrada para fluido do primeiro e do segundo componentes de controle de fluxo, respectivamente; escoar fluido através do caminho de fluxo de fluido do conjunto de controle de fluxo através do primeiro e do segundo componentes de controle de fluxo e da válvula; diminuir a viscosidade do fluido do fluido escoando; aumentar uma razão da taxa de fluxo através do primeiro componente de controle para a taxa de fluxo através do segundo componente de controle de fluxo; atingir uma razão predeterminada das taxas de fluxo; e autonomamente desviar a válvula de uma posição aberta para uma posição fechada.

[0021] O método pode também incluir diminuir uma razão óleo para água do fluido escoando; manter a válvula na posição aberta apoiando magneticamente um bujão remoto de uma sede de válvula da válvula; desviar o bujão em direção à sede de válvula responsivo ao fluxo de fluido para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo e desviar o bujão para longe da sede de válvula responsivo ao fluxo de fluido para o segundo caminho de entrada da válvula do segundo componente de controle de fluxo; escoar fluido para uma pluralidade de primeiras aberturas de entrada do primeiro caminho de entrada e escoar fluido para uma pluralidade de segundas aberturas de entrada do segundo caminho de entrada e/ou escoar fluido em pelo menos uma direção substancialmente longitudinal para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo e escoar fluido em pelo menos uma direção substancialmente radial para o segundo caminho de entrada da válvula do segundo componente de controle de fluxo.

[0022] Com referência inicialmente à figura 1, nela está representado um sistema de poço incluindo uma pluralidade de sistemas de controle de fluxo de fluido de fundo de poço posicionados em telas de controle de fluxo incorporando princípios da presente divulgação, que está esquematicamente ilustrado e geralmente designado por 10. Na modalidade ilustrada, um furo de poço 12 se estende através dos vários estratos da terra. O furo de poço 12 tem uma seção substancialmente vertical 14, a porção superior da qual inclui uma coluna de revestimento 16 cimentada na mesma. O furo de poço 12 tem também uma seção substancialmente horizontal 18 que se estende através de uma formação subterrânea tendo hidrocarboneto 20. Como ilustrado, a seção substancialmente horizontal 18 do furo de poço 12 é furo aberto.

[0023] Posicionada dentro do furo de poço 12 e se estendendo da superfície está uma coluna de tubulação 22. A coluna de tubulação 22 proporciona um conduto para fluidos de formação se deslocarem da formação 20 para a superfície e para fluidos de injeção se deslocarem da superfície para a formação 20. Em sua extremidade inferior, a coluna de tubulação 22 é acoplada a uma colune de completação que foi instalada no furo de poço 12 e divide o intervalo de completação em váriosintervalos de produção adjacentes à formação 20. A coluna decompletação inclui uma pluralidade de telas de controle de fluxo 24, cada uma das quais é posicionada entre um par de barreirasanulares representadas como packers 26 que proporcionam umavedação de fluido entre a coluna de completação e o furo de poço 12, desse modo definindo os intervalos de produção. Na modalidade ilustrada, telas de controle de fluxo 24 servem à função de filtrar matéria particulada da corrente de fluido de produção. Cada tela de controle de fluxo 24 também tem uma seção de controle de fluxo que é operável para controlar fluxo de fluido através da mesma, incluindo desligar a produção através da mesma. Como explicado em mais detalhes abaixo, as seções de controle de fluxo são operáveis para controlar o influxo de fluidos de produção para cada intervalo de produção durante a vida útil do poço sem a necessidade de intervenção no poço quando a composição dos fluidos produzidos em intervalos específicos muda ao longo do tempo a fim de maximizar a produção de um fluido desejado, tal como óleo, e minimizar a produção de um fluido indesejado, tal como água.

[0024] Muito embora a figura 1 represente as telas de controle de fluxo divulgadas num ambiente totalmente aberto, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que as telas de controle de fluxo divulgadas são igualmente bem adequadas para uso em poços revestidos. Além disso, muito embora a figura 1 represente uma tela de controle de fluxo em cada intervalo de produção, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que qualquer número de telas de controle de fluxo pode ser implantado dentro de um intervalo de produção sem se afastar dos princípios da presente divulgação. Além disso, muito embora a figura 1 represente as telas de controle de fluxo em uma seção horizontal do furo de poço, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que as telas de controle de fluxo divulgadas são igualmente bem adequadas para uso em poços tendo outras configurações direcionais incluindo poços verticais, poços desviados, poços inclinados, poços multilaterais e semelhantes. Por conseguinte, deve ser compreendido por aqueles versados na técnica que o uso de termos direcionais como acima, abaixo, superior, inferior, para cima, para baixo, esquerda, direita, furo acima, furo abaixo e semelhantes são usados em relação às modalidades ilustrativas conforme elas são representadas nas figuras, a direção para cima sendo em direção ao topo da figura correspondente e a direção para baixo sendo em direção ao fundo da figura correspondente, a direção furo acima sendo em direção à superfície do poço e a direção furo abaixo sendo em direção à ponta do poço. Além disso, muito embora a figura 1 represente os componentes de controle de fluxo associados com telas de controle de fluxo numa coluna tubular, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que os componentes de controle de fluxo divulgados não necessitam ser associados a uma tela de controle de fluxo ou ser implantados como parte da coluna tubular. Por exemplo, um ou mais componentes de controle de fluxo podem ser implantados e removivelmente inseridos no centro da coluna de tubulação ou bolsões laterais da coluna de tubulação.

[0025] Fazendo referência a seguir às figuras 2A-2B, nelas estão representadas sucessivas seções axiais de uma tela de controle de fluxo de acordo com uma modalidade da presente divulgação que é ilustrada de forma representativa e geralmente designada por 100. A tela de controle de fluxo 100 pode ser adequadamente acoplada a outras telas de controle de fluxo semelhantes, packers de produção, nipples de localização, tubulares de produção ou outras ferramentas de fundo de poço para formar uma coluna de completação, tal como aquela descrita acima. A tela de controle de fluxo 100 inclui um tubo de base 102 que tem uma seção de tubo cega 104 e uma seção perfurada 106 incluindo um ou mais orifícios de produção ou aberturas 108. Posicionado em torno de uma porção furo acima da seção de tubo cega 104 está um elemento de tela representado como meio de filtro 112 que pode ser uma tela de enrolamento de arame, uma tela de malha de arame tecida, uma tela pré-empacotada ou semelhantes, com ou sem um ressalto exterior posicionado em torno do mesmo, projetado para permitir que fluidos fluam através do mesmo, mas impedir matéria particulada de um tamanho predeterminado de fluir através do mesmo. Será entendido, no entanto, por aqueles versados na técnica que a presente invenção não necessita ter um meio de filtro associado à mesma, por conseguinte, o projeto exato do meio de filtro não é crítico para a presente invenção.

[0026] Posicionado furo abaixo do meio de filtro 112 está um alojamento de interface de tela 114 que forma um anular 116 com tubo de base 102. Conectado de modo fixável à extremidade de fundo de poço do alojamento de interface de tela 114 está um alojamento de controle de fluxo 118. Na sua extremidade de fundo de poço, o alojamento de controle de fluxo 118 é conectado de modo fixável a um conjunto de controle de fluxo 120 que é acoplado de modo fixável ao tubo de base 102. As diversas conexões dos componentes da tela de controle de fluxo 100 podem ser feitas de qualquer modo adequado, incluindo soldagem, rosqueamento e semelhantes, bem como pelo uso de prendedores, tal como pinos, parafusos de fixação e semelhantes. Na modalidade ilustrada, o conjunto de controle de fluxo 120 aloja uma ou mais válvulas representadas como mecanismos de fechamento autônomos 122 que são de preferência alinhados com as aberturas 108, assim como um ou mais dispositivos de controle de influxo 124 tendo resistência ao fluxo de fluido dependente da viscosidade na forma de uma resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido e um ou mais dispositivos de controlo de influxo 126 tendo uma resistência ao fluxo de fluido dependente da viscosidade na forma de uma resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade de fluido, como se vê melhor na figura 3.

[0027] Muito embora as figuras representassem um arranjo particular de dispositivos de controlo de influxo 124, 126 e mecanismo de fechamento autônomo 122, deve ser entendido por aqueles versados na técnica que qualquer número de cada um destes componentes fluídicos tendo uma variedade de configurações individuais e uma variedade de configurações relativas ao conjunto de controle de fluxo 120 pode ser usado. Por exemplo, qualquer número de dispositivos de controle de influxo 124 e/ou dispositivos de controle de influxo 126 pode ser circunferencialmente ou longitudinalmente distribuído em intervalos uniformes e não uniformes em torno do conjunto de controle de fluxo 120. Da mesma forma, os dispositivos de controlo de influxo 124, 126 podem ser colocados a montante de qualquer número de mecanismos de fechamento autônomos 122, tais mecanismos de fechamento autônomos sendo circunferencialmente ou longitudinalmente distribuídos em intervalos uniformes ou não uniformes em torno do conjunto de controlo de fluxo 120.

[0028] Como discutido em mais detalhes abaixo, omecanismo de fechamento autônomo 122 e os dispositivos de controle de influxo 124, 126 são operáveis para controlar o influxo de fluido durante uma operação de produção. Neste cenário, o fluido flui da formação para a tubulação de produção através da tela de controle de fluxo de fluido 100. O fluido de produção, depois de ser filtrado pelo meio de filtro 112, se presente, flui para o anular 116. O fluido, então, se desloca para uma região anular 128 entre o tubo de base 102 e o alojamento de controle de fluxo 118 antes de entrar no caminho de fluxo de fluido do conjunto de controle de fluxo 120. O fluido passa, então, através dos dispositivos de controle de influxo 124, 126 e do mecanismo de fechamento autônomo 122 onde a operação de controle de fluxo desejada ocorre, dependendo da composição, viscosidade e/ou outra propriedade do fluido selecionada do fluido produzido. Se o fluxo não for desligado pelo mecanismo de fechamento autônomo 122, o fluido é descarregado através de aberturas 108 para o caminho de fluxo interno 130 do tubo de base 102 para produção para a superfície.

[0029] Com referência particularmente à figura 3, uma seção de controle de fluxo incluindo conjunto de controle de fluxo 120 da tela de controle de fluxo 100 é representativamente ilustrada. Note-se que o alojamento de controle de fluxo 118 foi removido na figura 3 e os dispositivos de controle de influxo 124, 126 são mostrados em seção transversal paraauxiliar na descrição da presente divulgação. Na modalidade ilustrada, o conjunto de controle de fluxo 120 inclui mecanismo de fechamento autônomo 122 em série com e a jusante dos dispositivos de controlo de influxo 124, 126 que estão emparalelo uns com os outros no caminho de fluxo de fluido do conjunto de controle de fluxo 120. Como ilustrado, o dispositivo de controle de influxo 124 é representado como tubo de fluxo 132 que proporciona resistência ao fluxo de fluido através do mesmo indicada como setas 134. No caso de uma composição de fluido de viscosidade relativamente alta, contendo predominantemente óleo, o fluxo através do dispositivo de controle de influxo 124 encontra resistência relativamente alta. Por outro lado, no caso de uma composição de fluido de viscosidade relativamente baixa, contendo predominantemente óleo, o fluxo através do dispositivo de controle de influxo 124 encontra resistência relativamente baixa. Neste exemplo, se óleo for um fluido desejado e água for um indesejado, então, será observado que o dispositivo de controle de influxo 124 proporcionará uma alta resistência ao fluxo de fluido quando a composição do fluido tiver uma razão relativamente alta do fluido desejado para o fluido indesejado e fornecerá progressivamente menos resistência quando a razão do fluido desejado para o fluido indesejado diminuir. O dispositivo de controle de influxo 124 tem, assim, resistência ao fluxo de fluido dependente da viscosidade e, em particular, uma resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido.

[0030] Como ilustrado, o dispositivo de controle de influxo 126 é representado como um diodo de fluido tendo uma câmara de vórtice 136 que proporciona resistência ao fluxo de fluido através do mesmo indicada como setas 138. No caso de uma composição de fluido de viscosidade relativamente alta, contendo predominantemente óleo, o fluxo através do dispositivo de controle de influxo 126 pode progredir relativamente desimpedido. Por outro lado, no caso de uma composição de fluido de viscosidade relativamente baixa contendo predominantemente água, os fluidos que entram na câmara de vórtice 136 viajarão principalmente numa direção tangencial e farão espiral em torno da câmara de vórtice 136 com o auxílio de guias de fluido 140 antes de eventualmente saírem através da abertura 142. O espiralamento líquido em torno da câmara de vórtice 136 sofrerá de perdas por atrito. Além disso, a velocidade tangencial produz uma força centrífuga que impede fluxo radial. Consequentemente, fluidos em espiral passando através do dispositivo de controle de influxo 126 encontram resistência significativa. Como deve ser entendido por aqueles versados na técnica, quanto mais tortuoso o caminho de fluxo tomado pela composição de fluido de viscosidade relativamente baixa maior a quantidade de energia consumida. Isto pode ser comparado com o caminho de fluxo mais direto tomado pela composição de fluido de viscosidade relativamente alta na qual uma quantidade mais baixa de energia é consumida. Neste exemplo, se óleo for um fluido desejado e água for um indesejado, então, será observado que o dispositivo de controle de influxo 126 proporcionará baixa resistência ao fluxo de fluido quando a composição do fluido tiver uma razão relativamente alta do fluido desejado para o fluido desejado indesejado e fornecerá progressivamente maior resistência quando a razão do fluido desejado para o fluido indesejado diminuir. O dispositivo de controle de influxo 126 tem, assim, resistência ao fluxo de fluido dependente da viscosidade e, em particular, uma resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade do fluido.

[0031] Na configuração representada, o dispositivo decontrolo de influxo 124 e o dispositivo de controle de influxo 126 estão em paralelo no caminho de fluxo de fluido do conjunto de controle de fluxo 120, compartilhando uma fonte de fluido comum, anular 128 e um caminho de fluxo interno de descarga de fluido comum 130. Nesta configuração, o dispositivo de controlo de influxo 124 e o dispositivo de controle de influxo 126 têm uma pressão a montante comum e uma pressão a jusante comum. Por conseguinte, quando a resistência ao fluxo de fluido através dos dispositivos de controle de influxo 124, 126 muda, a razão das taxas de fluxo através dos dispositivos de controle de influxo 124, 126 também mudará. Por exemplo, quando a razão de óleo para água do fluido de produção diminuir, a viscosidade do fluido também diminuirá. Como descrito acima, quando a viscosidade do fluido escoando através do dispositivo de controle de influxo 124 diminuir, a resistência ao fluxo diminuirá. Ao mesmo tempo, quando a viscosidade do fluido escoando através do dispositivo de controle de influxo 126 diminuir, a resistência ao fluxo aumentará. Quando as resistências relativas mudarem com as pressões a montante e a jusante sendo comuns, as taxas de fluxo relativas também mudam. Na configuração representada, quando a razão de óleo para água diminuir, a razão da taxa de fluxo através do dispositivo de controle de fluxo 124 para a taxa de fluxo através do dispositivo de controlo de influxo 126 aumentará. Em outras palavras, a taxa de fluxo através do dispositivo de controlo de fluxo 124 fica progressivamente maior em relação à taxa de fluxo através do dispositivo de controle de influxo 126, devido à resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido do dispositivo de controle de influxo 124 e a resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade do fluido de dispositivo de controle de influxo 126.

[0032] Muito embora os dispositivos de controle de influxo 124, 126 tenham sido representados e descritos comotendo resistência ao fluxo de fluido dependendo de uma propriedade do fluido particular; ou seja, viscosidade, aqueles versados na técnica reconhecerão que a resistência ao fluxo de fluido dos dispositivos de controle de fluxo pode ser dependente de outras propriedades do fluido incluindo, mas não limitadas a, densidade do fluido, velocidade do fluido, composição do fluido e semelhantes, sem se afastar dos princípios da presente divulgação. Além disso, muito embora os dispositivos de controle de influxo 124, 126 tenham sido representados edescritos como tendo projetos particulares, aqueles versados na técnica reconhecerão que os dispositivos de controle de influxo podem ter projetos alternativos sem se afastar dos princípios da presente divulgação. Por exemplo, um dispositivo de controle de fluxo tendo uma resposta de taxa de fluxo positiva a uma propriedade de fluido em mudança pode, em alternativa ou adicionalmente, incluir outros tipos de componentes fluídicos, tal como um bocal, como representado na figura 4A, um caminho tortuoso ou labirinto, como representado na figura 4B, um seletor de fluido que inclui um material que intumesce quando ele entra em contacto com hidrocarbonetos, como representado na figura 4C ou semelhantes. Da mesma forma, um dispositivo de controle de influxo tendo uma resposta de taxa de fluxo negativa para uma propriedade de fluido em mudança pode, em alternativa ou adicionalmente, incluir outros tipos de componentes fluídicos, tal como um seletor de fluido que inclui um material que intumesce quando ele entra em contato com água, como representado na figura 5A, um bocal convergente tendo uma interrupção de fluido, como representado na figura 5B, um diodo tesla ou diodo de fluido semelhante, como representado na figura 5C, ou semelhantes.

[0033] Com referência agora às figuras 6A-6C, nelas estão representadas várias vistas de um mecanismo de fechamento autônomo que é geralmente designado por 122. O mecanismo de fechamento autônomo 122 inclui um corpo de válvula 150. O corpo de válvula 150 inclui uma pluralidade de passagens de entrada distribuídas circunferencialmente 152, cada uma tendo uma entrada 154 e uma saída 156. As passagens de entrada 152 formam um caminho de entrada inferior para fluido do dispositivo de controle de influxo 126 na configuração do conjunto de controle de fluxo 120 representada na figura 3. Fluido escoando nas passagens de entrada 152 viaja em direções substancialmente radiais do mecanismo de fechamento autônomo 122. O corpo de válvula 150 também inclui um orifício de descarga 158 que está em comunicação de fluido com aberturas 108 do tubo de base 102, como se vê melhor na figura 2B. Entre as saídas 156 e o orifício de descarga 158, o corpo de válvula 150 define uma sede de válvula 160. O corpo de válvula 150 tem uma ranhura de oring 162 tendo um o-ring 164 nela disposto e uma ranhura de oring 166 tendo um o-ring 168 nela disposto. Posicionada de modo vedado em torno de uma porção superior do corpo de válvula 150 está uma tampa de válvula 170. A tampa de válvula 170 inclui uma pluralidade de entradas 172 que comunicam fluido do dispositivo de controle de influxo 124, na configuração do conjunto de controle de fluxo 120 representada na figura 3 a um caminho de entrada superior 174 disposto entre a tampa de válvula 170 e o corpo de válvula 150. Fluido entrando no caminho de entrada superior 174 viaja numa direção substancialmente longitudinal do mecanismo de fechamento autônomo 122. A tampa de válvula 170 inclui um recesso 176 que tem um conjunto de suporte representado como ímã 178 disposto no mesmo. A tampa de válvula 170 tem uma ranhura de o-ring 180 tendo um o-ring 182 nela disposto. Um bujão 184 representado como uma esfera está posicionado entre o corpo de válvula 150 e tampa de válvula 170. Os versados na técnica reconhecerão que outros tipos de bujões, tal como dardos ou bujões não esféricos semelhantes, poderiam ser utilizados em alternativa.

[0034] Em operação, o bujão 184 é operável para permitir fluxo de fluido através do mecanismo de fechamento autônomo 122 das entradas 154 e das entradas 172 para o orifício de descarga 158 quando o mecanismo de fechamento autônomo 122 está na sua posição aberta, como representado na figura 6A. Nesta configuração, o bujão 184 é magneticamente suportado remoto à sede de válvula 160. Além disso, nesta configuração, o fluxo de fluido para o mecanismo de fechamento autônomo 122 do componente de controle de fluxo 126 geralmente desvia o bujão 184 para longe da sede de válvula 160 quando ele viaja das passagens de entrada 152 através das saídas 156 para o orifício de descarga 158. O fluxo de fluido para o mecanismo de fechamento autônomo 122 do componente de controle de fluxo 124, no entanto, geralmente desvia o bujão 184 em direção à sede de válvula 160, quando ele viaja das entradas 152 através do caminho de entrada superior 174 para o orifício de descarga 158. A magnitude e adireção da força resultante desviando o bujão 184 estãorelacionadas a fatores tais como a direcionalidade do fluidoimpactando o bujão 184, a densidade e a composição do fluidoimpactando o bujão 184, a taxa de fluxo do fluido impactando o bujão 184 e semelhantes. Neste caso, como a densidade e a composição do fluido são as mesmas dos componentes de controle de fluxo 124, 126 e a direcionalidade do fluido impactando o bujão 184 é geralmente definida pela forma do corpo de válvula 150, pela tampa de válvula 170 e pelos caminhos de fluxo nas mesmas, a variável principal que determina a magnitude e direção da força resultante gerada pelo fluxo de fluido no bujão 184 é a razão da taxa de fluxo do componente de controle 124 para a taxa de fluxo do componente de controle de fluxo 126.

[0035] Como descrito acima, quando a viscosidade do fluido escoando através do dispositivo de controle de influxo 124 diminui, a resistência ao fluxo diminui e quando a viscosidade do fluido escoando através do dispositivo de controle de influxo 126 diminui, a resistência ao fluxo aumenta de modo que a taxa de fluxo através do dispositivo de controle de influxo 124 fica progressivamente maior em relação à taxa de fluxo através do dispositivo de controle de fluxo 126, devido à resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição de viscosidade de fluido do dispositivo de controle de influxo 124 e a resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade do fluido do dispositivo de controle de influxo 126. Neste exemplo, quando a razão da taxa de fluxo do componente de controle 124 para a taxa de fluxo do componente de controle de fluxo 126 aumenta, a magnitude da força desviando o bujão 184 em direção à sede de válvula 160 aumenta. Quando a razão atinge um nível predeterminado, a força de desvio descendente supera a força da atração magnética entre o bujão 184 e o ímã 178. Quando isto ocorre, o bujão 184 libera do ímã 178 e é forçado contra a sede de válvula 160, deslocando o mecanismo de fechamento autônomo 122 de sua posição aberta para sua posição fechada, como se vê melhor na figura 6B. Uma na posição fechada, a pressão da formação age no bujão 184 mantendo o mecanismo de fechamento autônomo 122 na sua posição fechada. Deste modo, quando a razão de óleo para água de fluidos de produção diminui até um nível predeterminado, o mecanismo de fechamento autônomo 122 em combinação com dispositivos de controle de influxo 124, 126 é operável para desligar automaticamente a produção através do mesmo. Se for desejado reiniciar a produção através de um sistema de controle de fluxo ou tela de controle de fluxo incorporando um conjunto de controle de fluxo incluindo o mecanismo de fechamento autônomo 122, por exemplo, em seguida a um tratamento de estimulação, pressão de tubulação pode ser aplicada ao mecanismo de fechamento autônomo 122 para deslocar o bujão 184 da sede de válvula 160 de volta ao contato com o ímã 178. Desta maneira, o mecanismo de fechamento autônomo 122 pode ser deslocado da posição fechada para a posição aberta.

[0036] Deve ser entendido pelos versados na técnica que as modalidades ilustrativas aqui descritas não se destinam a ser interpretadas num sentido limitativo. Várias modificações e combinações das modalidades ilustrativas, bem como outras modalidades, serão evidentes para os versados na técnica mediante referência a esta divulgação. É, portanto, pretendido que as reivindicações anexas englobem quaisquer dessas modificações ou modalidades.

Claims

1. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, caracterizado pelo fato de que compreende:um conjunto de controle de fluxo (120) tendo um caminho de fluxo de fluido para um fluido escoando;um primeiro componente de controle de fluxo (124)disposto no caminho de fluxo de fluido tendo uma resposta detaxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido;um segundo componente de controle de fluxo (126)disposto no caminho de fluxo de fluido em paralelo com oprimeiro componente de controle de fluxo (124) tendo uma resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade de fluido; euma válvula (122) disposta no caminho de fluxo de fluido em série com e a jusante do primeiro (124) e do segundo (126) componentes de controle de fluxo, a válvula tendo uma sede de válvula (160), um bujão (184), um primeiro caminho de entrada para fluido do primeiro componente de controle de fluxo e um segundo caminho de entrada para fluido do segundo componente de controle de fluxo,em que, a diminuição da viscosidade de fluido do fluido escoando aumenta uma razão da taxa de fluxo através do primeiro componente de controle de fluxo para a taxa de fluxo através do segundo componente de controle de fluxo;em que o fluxo de fluido para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo desvia o bujão em direção à sede de válvula e o fluxo de fluido para o segundo caminho de entrada da válvula do segundo componente de controle de fluxo desvia o bujão para longe da sede de válvula; e em que, quando a razão atinge um nível predeterminado, a válvula desloca autonomamente de uma posição aberta para uma posição fechada.

2. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro (124) e o segundo (126) componentes de controle de fluxo têm resistência (134, 138) ao fluxo de fluido dependente da viscosidade.

3. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que o primeiro componente de controle de fluxo (124) é selecionado do grupo que consiste em bocais, tubos de fluxo (132), labirintos e seletores de fluxo.

4. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o segundo componente de controle de fluxo (126) é selecionado do grupo que consiste em câmaras de vórtice (136), seletores de fluido, interrompedores de fluido e diodos de fluido.

5. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula (122) compreende ainda um ímã (178), e em que o ímã suporta o bujão (184) remoto à sede de válvula (160) quando a válvula está na posição aberta.

6. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o primeiro caminho de entrada compreende ainda uma pluralidade de primeiras aberturas de entrada e em que o segundo caminho de entrada compreende ainda uma pluralidade de segundas aberturas de entrada.

7. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o fluxo de fluido para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo (124) entra na válvula em pelo menos uma direção longitudinal e o fluxo de fluido para o segundo caminho de entrada da válvula a partir do segundo componente de controle de fluxo (126) entra na válvula em pelo menos uma direção radial.

8. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a válvula inclui ainda um orifício de descarga (158) e a sede da válvula (160) é disposta entre o orifício de descarga (158) e o primeiro e o segundo caminho de entrada, em que o bujão é remoto da sede de válvula quando a válvula está na posição aberta e o bujão (184) é forçado contra a sede da válvula quando a válvula muda para a posição fechada para proibir o fluxo de fluido através do orifício de descarga (158).

9. Sistema de controle de fluxo de fluido de fundo de poço, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o bujão (184) é suportado entre o primeiro caminho de entrada e o segundo caminho de entrada de modo que a direcionalidade do bujão de impacto de fluido do primeiro caminho de entrada e do segundo caminho de entrada desvia o bujão em direção a e longe da sede da válvula, respectivamente.

10. Tela de controle de fluxo (100), caracterizada pelo fato de que compreende:um tubo de base (102) com uma passagem interna;um meio de filtro (112) posicionado em torno do tubo de base (102); um alojamento posicionado em torno do tubo de base (102) definindo uma passagem de fluido entre o meio de filtro (112) e a passagem interna;um conjunto de controle de fluxo (120) posicionado na passagem de fluido, o conjunto de controle de fluxo (120) tendo um caminho de fluxo de fluido para um fluido escoando;um primeiro componente de controle de fluxo (124)disposto no caminho de fluxo de fluido tendo uma resposta detaxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido;um segundo componente de controle de fluxo (126)disposto no caminho de fluxo de fluido em paralelo com oprimeiro componente de controle de fluxo (124) tendo uma resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade de fluido; euma válvula (122) disposta no caminho de fluxo de fluido em série com e a jusante do primeiro (124) e do segundo (126) componentes de controle de fluxo, a válvula tendo uma sede de válvula (160), um bujão (184), um primeiro caminho de entrada para fluido do primeiro componente de controle de fluxo e um segundo caminho de entrada para fluido do segundo componente de controle de fluxo,em que, a diminuição da viscosidade de fluido do fluido escoando aumenta uma razão da taxa de fluxo através do primeiro componente de controle para a taxa de fluxo através do segundo componente de controle de fluxo;em que o fluxo de fluido para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo desvia o bujão (184) em direção à sede de válvula (160) e fluxo de fluido para o segundo caminho de entrada da válvula do segundo componente de controle de fluxo desvia o bujão (184) para longe da sede de válvula (160); eem que, quando a razão atinge um nível predeterminado, a válvula desloca autonomamente de uma posição aberta para uma posição fechada.

11. Tela de controle de fluxo (100), de acordo com a reivindicação 10, caracterizada pelo fato de que o primeiro (124) e o segundo (126) componentes de controle de fluxo têm resistência (134, 138) ao fluxo de fluido dependente da viscosidade.

12. Tela de controle de fluxo (100), de acordo com a reivindicação 10 ou 11, caracterizada pelo fato de que a válvula compreende ainda um ímã (178), em que o ímã suporta o bujão (184) remoto à sede de válvula (160) quando a válvula está na posição aberta.

13. Tela de controle de fluxo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 12, caracterizada pelo fato de que o primeiro caminho de entrada compreende ainda uma pluralidade de primeiras aberturas de entrada e em que o segundo caminho de entrada compreende ainda uma pluralidade de segundas aberturas de entrada.

14. Tela de controle de fluxo (100), de acordo com qualquer uma das reivindicações 10 a 13, caracterizada pelo fato de que o fluxo de fluido para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo (124) entra na válvula em pelo menos uma direção longitudinal e fluxo de fluido para o segundo caminho de entrada da válvula a partir do segundo componente de controle de fluxo entra na válvula em pelo menos uma direção radial.

15. Método para controlar fluxo de fluido no fundo do poço, caracterizado pelo fato de que compreende:posicionar um sistema de controle de fluxo de fluido em um local alvo no fundo do poço, o sistema de controle de fluxo de fluido incluindo um conjunto de controle de fluxo (120) tendo um caminho de fluxo de fluido para um fluido escoando, primeiro (124) e segundo (126) componentes de controle de fluxo dispostos em paralelo no caminho de fluxo de fluido, o primeiro componente de controle de fluxo (124) tendo uma resposta de taxa de fluxo positiva à diminuição da viscosidade do fluido e o segundo componente de controle de fluxo (126) tendo uma resposta de taxa de fluxo negativa à diminuição da viscosidade do fluido e uma válvula (122) disposta no caminho de fluxo de fluido em série com e a jusante do primeiro e do segundo componentes de controle de fluxo, a válvula tendo uma sede de válvula (160), um bujão (184) e um primeiro e segundo caminhos de entrada para fluido do primeiro e do segundo componentes de controle de fluxo, respectivamente;escoar fluido através do caminho de fluxo de fluido do conjunto de controle de fluxo (120) através do primeiro (124) e do segundo (126) componentes de controle de fluxo e da válvula;desviar o bujão (184) em direção à sede de válvula (160) responsivo a fluxo de fluido para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo e desviar o bujão (184) para longe da sede de válvula (160) responsivo a fluxo de fluido para o segundo caminho de entrada da válvula do segundo componente de controle de fluxo;diminuir a viscosidade do fluido do fluido escoando; aumentar uma razão da taxa de fluxo através do primeiro componente de controle para a taxa de fluxo através do segundo componente de controle de fluxo;atingir uma razão predeterminada das taxas de fluxo; e autonomamente desviar a válvula (122) de uma posição aberta para uma posição fechada.

16. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que a diminuição da viscosidade de fluido do fluido escoando compreende ainda diminuir uma razão de óleo para água do fluido escoando.

17. Método, de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que compreende ainda manter a válvula na posição aberta apoiando magneticamente o bujão (184) remoto à sede de válvula (160) da válvula.

18. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que compreende ainda escoar fluido para uma pluralidade de primeiras aberturas de entrada do primeiro caminho de entrada e escoar fluido para uma pluralidade de segundas aberturas de entrada do segundo caminho de entrada.

19. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações 15 a 18, caracterizado pelo fato de que compreende ainda escoar fluido em pelo menos uma direção longitudinal para o primeiro caminho de entrada da válvula do primeiro componente de controle de fluxo e escoar fluido em pelo menos uma direção radial para o segundo caminho de entrada da válvula do segundo componente de controle de fluxo.

20. Método, de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que compreende ainda fluir fluido para dentro da válvula (122) para deslocar o bujão (184) da sede da válvula (160).