BRPI1004325A2 - conjunto de filtro e método de fabricação de um conjunto de filtro - Google Patents

Abstract

CONJUNTO DE FILTRO E MéTODO DE FABRICAçAO DE UM CONJUNTO DE FILTRO. A presente invenção se relaciona a conjuntos de filtro capazes de serem dispostos em furos de poço para produção de hidrocarbonetos. Os conjuntos de filtro podem suportar tubos para receber fluidos de hidrocarbonetos e reduzir ou eliminar a obstrução de tubos por um material inchável. Um conjunto de filtro pode incluir um material de suporte entre um tubo e material inchável localizado externamente ao tubo base. O tubo pode incluir perfurações e receber e direcionar os fluidos de hidrocarbonetos da formação. O material inchável pode expandir após contato com um fluido ativador e mover o tubo em direção à superfície do furo. O material inchável pode expandir mais que o material de suporte, e o material de suporte pode reduzir ou evitar obstrução das perfurações quando o material inchável expande.

Description

"CONJUNTO DE FILTRO E MÉTODO DE FABRICAÇÃO DE UM CONJUNTO DE FILTRO".

Campo da Invenção

A presente invenção se relaciona geralmente a filtros de controle para produção de fluidos subterrâneos e, mais particularmente, (embora não necessariamente exclusivamente) a um conjunto de filtro inchável tendo um material de suporte para um tubo.

Histórico da x-irvenção

Hidrocarbonetos podem ser produzidos através de um furo de poço que transversa uma formação subterrânea. Em alguns casos, a formação pode se encontrar não consolidada ou ainda fracamente consolidada. Um material particulado, tal como areia, a partir de formações, pode ser produzido junto com fluidos de hidrocarbonetos. A produção de material particulado, no entanto, apresenta uma série de problemas, que, por exemplo, incluindo materiais particulados que são trazidos para a superfície e provocam um desgaste abrasivo aos componentes no conjunto de produção, obstruindo totalmente ou parcialmente um intervalo de produção, e provocando danos aos conjuntos de produção, quando colapsam parcialmente ou totalmente os conjuntos de produção.

Filtros expansíveis de controle de areia podem ser usados para conferir estabilidade à formação para impedir ou reduzir o colapso e filtram materiais particulados dos hidrocarbonetos. Filtros expansíveis de controle de areia incluem um material inchável, tal como uma borracha altamente inchável, e um dispositivo de filtro disposto externamente ao material inchável. 0 material inchável pode ser localizado próximo do intervalo de produção e quando ativado por um fluido ativador, expande e move o dispositivo de filtro no furo de poço. 0 dispositivo de filtro pode incluir perfurações, através das quais os fluidos de hidrocarbonetos a partir da formação são recebidos e direcionados para um tubo de produção. Este tipo de filtro expansível de controle de areia serve para filtrar e conferir estabilidade à formação.

No entanto, em algumas aplicações, o material inchável expande dentro das perfurações depois de contatar o fluido ativador. Δ expansão dentro das perfurações faz o material inchável obstruir parcialmente ou totalmente as perfurações do dispositivo de filtro. As perfurações obstruídas prejudicam ou impedem que os fluidos de hidrocarbonetos passem para a trajetória interna de fluxo da tubulação de produçãoo que vem a requerer um retrabalho do conjunto de filtro para desobstruí-las, ação que demanda tempo e dinheiro, porque interrompe a produção de hidrocarbonetos por um período apreciável de tempo, e, ademais, e duplica o trabalho de localizar o conjunto de filtro de controle no furo de poço.

Por conseguinte, são altamente desejáveis conjuntos de filtro que dêem suporte radial às formações e reduzem ou eliminam obstruções. Métodos de fabricação de conjuntos de filtro que reduzam ou eliminam obstruções são igualmente altamente desejáveis.

Sumário da Invenção

Certas configurações da presente invenção são direcionadas para conjuntos de filtro que recebem fluidos de hidrocarbonetos a partir de formações subterrâneas, e reduzem ou eliminam obstruções. A redução ou eliminação de obstruções pode reduzir ou eliminar a necessidade de retrabalhos. Os conjuntos de filtro podem incluir um tubo e um material de suporte disposto externamente ao material inchável. O tubo pode ser configurado de modo a receber fluidos de hidrocarbonetos da formação. O material de suporte pode impedir ou reduzir a formação de obstruções do tubo com o material inchável, quando o material inchável expande. Certos conjuntos de filtro também confe rem estabilidade às formações subterrâneas.

Em um aspecto, provê-se um conjunto de filtro capaz de ser disposto em um furo. O conjunto de filtro pode incluir um material inchável, tubo, e material de suporte. O material inchável pode ser disposto externamente a um tubo base. O tubo pode ser disposto externamente ao material inchável. O material de suporte pode ser disposto entre o material inchável e o tubo. Em resposta ao contato com um fluido ativador, o material inchável é capaz de expandir e mover pelo menos parte do tubo em direção à superfície do furo. O material inchável pode expandir mais que o material de suporte em resposta a um fluido ativador.

Em uma configuração,- G material de _suporte se trata de um composto de borracha pouco inchável.

Em uma configuração, o material inchável se trata de um composto de borracha não-inchável, que mantém sua forma inicial, quando o material inchável expande. Em uma configuração, o material inchável inclui uma ranhura, sendo que o tubo e o material de suporte são dispostos nesta ranhura.

Ern uma configuração, o tubo se trata de um tubo de filtração, que inclui uma mídia de filtro para filtrar materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos.

Em uma configuração, o tubo inclui perfurações, sendo que o material de suporte pode isolar pelo menos parte das perfurações a partir do material inchável.

Em uma configuração, o material de suporte é uma borracha nitrila-butadieno hidrogenada (HNBR).

Em um aspecto, provê-se um conjunto de filtro que possa ser disposto em um furo. O conjunto de filtro inclui um material inchável, tubo, e material de suporte. O material inchável é disposto externamente a um tubo base.

O tubo inclui perfurações e sendo disposto externamente ao material inchável. O material de suporte é disposto entre o material inchável e o tubo. O material de suporte pode isolar pelo menos parte das perfurações do material inchável. Em resposta ao contato com um fluido ativador, o material inchável pode expandir e mover pelo menos parte do tubo para a superfície do furo.

Em um aspecto, provê-se um método de fabricação de um conjunto de filtro capaz de ser disposto em um furo. O método de fabricação inclui posicionar um membro de descarte externamente ao tubo base. 0 material de suporte é posicionado entre o membro envoltório e o tubo base. Um material inchável é posicionado entre o material de suporte e o tubo base. 0 material inchável expande em resposta a um fluido ativador. 0 material inchável é processado para formar uma ranhura, na qual são dispostos o membro de descarte e o material de suporte. 0 membro envoltório é removido da ranhura. Um tubo é posicionado na ranhura.

Em uma configuração, um membro de reforço é posicionado externamente ao tubo base. O membro de descarte é posicionado externamente ao tubo base, acoplando o membro de descarte ("casting member") aos membros de reforço ("framing member").

Estes aspectos e configurações ilustrativas são mencionados não com intuito de limitar ou definir a presente invenção, mas simplesmente para prover exemplos para ajudar a entender os conceitos inventivos desta. Outros aspectos, vantagens, e componentes da presente invenção serão aparentes àqueles habilitados na técnica depois de uma leitura atenta desta especificação.

Descrição Resumida dos Desenhos

A figura 1A é uma ilustração esquemática de um sistema de poço tendo conjuntos de filtro em uma configuração móvel, de acordo com uma configuração da presente invenção; A figura 1B é uma ilustração esquemática de um sistema de poço tendo conjuntos de filtro em uma configuração de operação, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 2A é uma vista em corte transversal ao longo da linha 2A-2A, de um conjunto de filtro, em uma configuração móvel, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 2B é uma vista em corte transversal ao longo da linha 2B-2B de um conjunto de filtro da figura 1A, em uma configuração móvel, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 3 é uma vista lateral de um conjunto de filtro, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 4A é uma vista em corte transversal de um conjunto de filtro em uma configuração móvel, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 4B é uma vista em corte transversal de um conjunto de filtro, em uma configuração de operação, de acordo cõm urna eo-nfiguração da presente invenção;

A figura 5 é uma vista em perspectiva de um tubo base e membros de reforço, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 6 é uma vista em perspectiva de membros de descarte acoplados aos membros de reforço da figura 5, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 7 é uma vista em perspectiva de um material inchável posicionado no tubo base da figura 6, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 8 é uma vista em perspectiva do material inchável posicionado no tubo base da figura 7, de acordo com uma configuração da presente invenção;

A figura 9 é uma vista em perspectiva da ranhura do material inchável da figura 8, depois de removidos os membros de descarte e membros de reforço, de acordo com uma configuração da presente invenção; e

A figura 10 é uma vista em perspectiva dos tubos posicionados nas ranhuras da figura 9, de acordo com uma configuração da presente invenção.

Descrição Detalhada da Invenção

Certos aspectos e configurações da presente invenção se relacionam a conjuntos de filtro, que são capazes de serem dispostos em um furo, tal como um furo de poço, de uma formação subterrânea para produção de hidrocarbonetos. Os conjuntos de filtro podem ser configurados para suportar tubos e reduzir ou eliminar obstruções dos tubos provocados por materiais incháveis. Conjuntos de filtro, de acordo com algumas configurações, incluem um material de suporte disposto entre um tubo e material inchável localizado externamente a um tubo base. O tubo pode incluir perfurações e receber e direcionar fluidos de hidrocarbonetos da formação. 0 material inchável pode expandir mais que o material de suporte e o material de suporte pode reduzir ou eliminar obstruções das perfurações provocadas pela expansão do material inchável. Por exemplo, o material de suporte pode isolar as" perfurações do material inchável.

O material de suporte pode ser qualquer material que mantenha sua forma inicial depois de contatar um fluido ativador, ou mesmo que expanda pouco depois de contatar o fluido ativador. Exemplos de material de suporte podem incluir um composto de borracha pouco inchável, polímero, e metal. Exemplos de metais adequados a partir dos quais o material de suporte pode ser feito incluem aço, ferro, cobre, tungstênio, bronze, titânio, cobalto, níquel, uma combinação destes, ou outros materiais. Um exemplo de um composto de borracha adequado para material de suporte inclui borracha de nitrila-butadieno hidrogenada (HNBR). A figura IA mostra um sistema de poço 10 com conjuntos de filtro, de acordo com certas configurações da invenção. O sistema de poço 10 inclui um furo de poço 12 que se estende através de vários estratos geológicos. O furo de poço 12 tem uma seção substancialmente vertical 14 e uma seção substancialmente horizontal 18. A seção substancialmente vertical 14 inclui uma coluna de revestimento 16 cimentada na porção superior da seção substancialmente vertical 14. A seção substancialmente horizontal 18 é um furo aberto e se estende através de formações subterrâneas 20 contendo hidrocarbonetos. Uma coluna de tubulação 22 se estende da superfície entrando no furo de poço 12. A coluna de tubulação 22 pode prover um duto para os fluidos da formação fluam da seção substancialmente horizontal 18 para a superfície. Os conjuntos de filtro 24 são posicionados na coluna de tubulação 22 na seção substancialmente horizontal 18. Os conjuntos de filtro 24 são mostrados em uma configuração móvel ("running") ou não-estendida. ' Em algumas configurações, os conjuntos de filtro 24 são conjuntos de filtro de controle de areia que recebem hidrocarbonetos da formação, direcionam os fluidos de hidrocarbonetos para filtração, e estabilizam a formação.

A figura IB mostra o sistema de poço 10 com conjuntos de filtro 24 em uma configuração de operação ou estendida. Cada conjunto de filtro 24 pode incluir um tubo base, material inchável, um ou mais tubos, e material de suporte. O material inchável pode ser um composto de borracha ou polímero altamente inchável e pode ser disposto externamente a pelo menos parte do tubo base. Os tubos podem ser dispostos externamente ao material inchável. Os tubos podem incluir perfurações para receber fluidos de hidrocarbonetos da formação. Os tubos podem direcionar os fluidos de hidrocarbonetos para uma trajetória interna de fluxo do tubo base e prover suporte à formação. Em algumas configurações, os tubos são tubos de filtração que podem filtrar materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos. 0 material de suporte pode ser disposto entre o material inchável e os tubos, e reduzir a obstrução provida pelo material inchável em uma configuração de operação. Por exemplo, o material de suporte pode isolar uma ou mais perfurações do material inchável. Algumas configurações dos conjuntos de filtro 24 podem incluir um alojamento externo à parte do tubo base que recebe fluidos de hidrocarbonetos dos tubos e direciona os fluidos de hidrocarbonetos para a trajetória interna de fluxo do tubo base.

Quando um fluido ativador contata os conjuntos de filtro 24, o material inchável dos conjuntos de filtro 24 expande. A expansão do material inchável move os tubos dos conjuntos de filtro 24 em contato com a superfície do furo de poço 12. O fluido ativador pode ser qualquer fluido que expande o material inchável. Exemplos de fluido ativador incluem fluidos de hidrocarbonetos, água, e gases.

As figuras 1A e 1B mostram a coluna de tubulação 22 dos conjuntos de filtro 24. As colunas de tubulação, de acordo com várias configurações da presente invenção, podem incluir qualquer número de outras ferramentas além dos conjuntos de filtro 24. Exemplos de outras ferramentas e sistemas incluem dispositivos de controle de fluxo de fluido, sistemas de comunicação, e sistemas de segurança. A coluna de tubulação 22 também pode ser dividida em intervalos, usando dispositivos de isolação, tais como packers. Dispositivos de isolação podem ser feitos de materiais que expandem em contato com fluidos, tal como fluidos de hidrocarbonetos, água, e gases.

Em adição, as figuras 1A e 1B mostram conjuntos de filtro 24 de acordo com certas configurações da invenção na seção substancialmente horizontal 18 do furo de poço 12.

Conjuntos de filtro, de acordo com várias configurações da presente invenção, no entanto, podem ser igualmente usados em outros tipos de furos de poço, tal como furos desviados, verticais, ou multilaterais. Furos de poço multilaterais podem incluir um furo de poço principal e uma ou mais ramificações de furos de poço. Termos direcionais são usados nesta especificação para descrever a configuração ilustrativa, mas, similarmente às configurações ilustrativas, não são limitantes para a presente invenção.

Conjuntos de filtro, de acordo com algumas configurações da presente invenção, podem ser dispostos em um poço de injeção. Em um poço de injeção, água ou outros fluidos é injetado no furo de poço para aumentar o fluxo de fluidos de hidrocarbonetos para um poço de produção disposto próximo. Um ou mais conjuntos de filtro podem ser dispostos no poço de injeção para prover suporte durante e depois do processo de injeção de filtro. Em algumas configurações, o fluido injetado sai de um tubo base por aberturas no tubo base e perfurações nos tubos. O material de suporte reduz ou impede que as perfurações sejam obstruídas pelo material inchável, em uma configuração de operação, permitindo que os fluidos injetados passem pelas perfurações.

Em adição, conjuntos de filtro, de acordo com algumas configurações da presente invenção, podem ser dispostos em um furo de completação revestido, sendo que um tubo de grande diâmetro é posicionado entre a coluna de produção e a formação. O tubo de grande diâmetro é um tubo base, e um material inchávc] pode ser disposto externamente a pelo menos parte deste tubo base de grande diâmetro. Um ou mais tubos podem ser dispostos externamente ao material inchável e o material de suporte pode ser disposto entre o material inchável e os tubos. As figuras 2A e 2B mostram vistas em corte transversal de parte de um conjunto de filtro 24 das figuras IA (configuração móvel) e IB (configuração de operação) respectivamente. As figuras 2A e 2B ilustram o tubo base 102 que define a trajetória interna de fluxo 104, na qual os fluidos de hidrocarbonetos podem fluir. O tubo base 102 é disposto em um furo 106 na formação 108. Um material inchável 110 pode ser acoplado ao tubo base 102 por colagem, ou outra técnica adequada. Os tubos 112 são dispostos externamente ao material inchável 110. A figura 2A mostra oito tubos 112, mas os conjuntos de filtro, de acordo com a invenção, podem incluir um número qualquer de tubos 112. Cada tubo 112 inclui perfurações que podem receber fluidos de hidrocarbonetos a partir da formação 108 em uma configuração de operação e direcionar os fluidos de hidrocarbonetos para a trajetória interna de fluxo 104. Por exemplo, os tubos 112 podem direcionar os fluidos de hidrocarbonetos para um alojamento, onde os fluidos de hidrocarbonet os são filtrados e direcionados para a trajetória interna de fluxo 104.

Em algumas configurações, os tubos 112 são tubos de filtração que filtram materiais particulados de fluidos de hidrocarbonetos e direciona os fluidos de hidrocarbonetos para a trajetória interna de fluxo 104 através de aberturas no tubo base 102. Os tubos de filtração podem incluir um alojamento de filtro para alojar o material de filtro. O material de filtro pode incluir uma abertura de filtração, através da qual os fluidos de hidrocarbonetos são direcionados para uma abertura no tubo base 102. 0 alojamento de filtro pode ser feito de qualquer material adequado, e ser parcialmente perfurado para permitir que os fluidos de hidrocarbonetos entrem no alojamento de filtro 0 material de filtro pode ser qualquer material adequado, tal como uma malha fina, que filtre os materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos.

0 material de suporte 113 é disposto entre os tubos 112 e o material inchável 110. 0 material inchável 110 pode incluir uma ou mais ranhuras. O material de suporte 114 e um tubo 112 podem ser dispostos em cada ranhura.

0 material de suporte 114 pode ser pouco ou não-inchável para impedir ou reduzir obstruções nas perfurações nos tubos 112 pelo material inchável 110, quando o material inchável 110 expande. Exemplos de material de suporte 114 incluem um composto de borracha pouco inchável, composto de borracha não-inchável, polímero, e metal. Exemplos de composto pouco inchável ou composto não-inchável incluem borracha HNBR. Exemplos de metais adequados a partir dos quais o material de suporte 114 pode ser feito incluem ferro, latão, bronze, tungstênio, titânio, cobalto, níquel, combinação destes, ou outros materiais. Em algumas configurações, o material de suporte 114 é acoplado a um ou ambos - material inchável 110 e tubos 112 - por colagem ou outra técnica adequada. 0 material inchável 110 expande em contato com um fluido ativador e move os tubos 112 em contato com a formação 108 em um diâmetro interno de um furo 106, como mostrado na figura 2B. Exemplos de fluido ativador incluem fluidos de hidrocarbonetos, gases, e água. O material inchável 110 pode expandir mais que o material de suporte 114, que pode ser configurado para expandir, em uma certa extensão, depois de contatar o fluido ativador, ou configurado para não expandir, e manter sua forma inicial depois de contatar o fluido ativador.

Podem ser usadas várias técnicas para contatar o material inchável 110 com um fluido ativador. Uma técnica inclui configurar o material inchável 100 para expandir em contato com fl uidos ativadores já presentes no furo, quando da instalação do conjunto de filtro, ou quando contata fluidos ativadores produzidos pela formação 108 após instalação. O material inchável 110 pode incluir um mecanismo para atrasar expansão, e evitar a expansão durante a instalação. Exemplos de um mecanismo para atrasar expansão incluem revestimento, membrana, composição, ou camada para atrasar absorção. Outra técnica inclui circular um fluido· ativador através do poço depois de o conjunto de filtro ter sido instalado no poço. Em outras configurações, o material inchável 110 é capaz de expandir no local sob temperatura ou pressão além de um limite pré-selecionado, em adição ou ao invés de um fluido ativador.

A expansão do material inchável 110 move os tubos 112 para contatá-los à formação 108. A espessura do material inchável 110 pode ser otimizada com base no diâmetro do conjunto de filtro do furo 106, para maximizar a área de contato dos tubos 112 e material inchável 110 com a formação 108 com a expansão. Parte do material inchável 110 expande entre os tubos 112 e contata a formação entre os tubos 112 para se ajustar à superfície não-uniforme dos furos, por exemplo. O material de suporte 114 isola as perfurações de tubo do material inchável 110 e impede o material inchável 110 de expandir e obstruir as perfurações ou outras aberturas nos tubos 112.

O conjunto de filtro expandido reduz ou elimina o fluxo anular de fluidos de hidrocarbonetos e outros fluidos, prove múltiplas trajetórias de fluxo para os fluidos de hidrocarbonetos e estabiliza a formação 108. Por exemplo, o conjunto de filtro expandido pode suportar a formação 108 e prover uma capacidade de suporte ao colapso em uma faixa de 500 a 2000 psi.

Os conjuntos de filtro, de acordo com algumas configurações da presente invenção, podem incluir outros componentes adicionalmente a tubos de coletar fluidos de hidrocarbonetos. A figura 3 mostra uma configuração de um conjunto de filtro 202, em uma configuração móvel, incluindo um alojamento externo 04 e um subconjunto de coleta de fluido 206. O subconjunto de coleta de fluido 206 inclui um material inchável 208 disposto externamente à parte de um tubo base 210. O tubo base 210 define uma trajetória interna de fluxo 211 para os fluidos de hidrocarbonetos. Os tubos 212 são dispostos externamente ao material inchável 208. O material inchável 208 pode expandir depois de contatar o fluido ativador para mover os tubos 212 em direção à formação. Cada tubo 212 inclui perfurações 214 que são capazes de receber os fluidos de hidrocarbonetos da formação e direcionar os fluidos de hidrocarbonetos em direção ao alojamento externo 204 em uma configuração de operação. Para cada tubo 212, o material de suporte 216 é disposto entre o tubo e o material inchável 208. O material de suporte 216 pode ser um material não-inchável ou pouco inchável, que reduz ou impede a obstrução das perfurações 214 pelo material inchável 208, isolando as perfurações 214 do material inchável 208.

O alojamento externo 204 é disposto externamente à segunda porção do tubo base 210. O alojamento externo 204 também é disposto em série com o subconjunto de coleta de fluido 206, de modo que o fluido passe através do subconjunto de coleta de fluido 206 antes de entrar no alojamento externo 204 do tubo base 210. A segunda porção do tubo base 210 inclui aberturas 220 na parede lateral do tubo base 210, por quais aberturas 220 o fluido passa da câmara anular 218 para a trajetória interna de fluxo 211. Midias de filtro 222 são dispostas externamente às aberturas 220 para filtrar materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos, antes que os hidrocarbonetos passem pelas aberturas 220 para a trajetória interna de fluxo 211.

Cada midia de filtro 222 inclui um alojamento de filtro 224, onde é espaçado o material de filtro 226. Parte ou todo o alojamento de filtro 224 pode ser perfurado para permitir que os fluidos de hidrocarbonetos fluam para dentro e para fora da midia de filtro 222.

O material de filtro 226 pode ser uma malha metálica, que filtre os materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos.

Em uma configuração de operação, o material inchável 208 expande depois de contatar um fluido ativador, tal como fluidos de hidrocarbonetos, gases, ou água. A expansão do material inchável 208 move os tubos 212 para a formação. Pelo menos parte dos tubos 2:12 e parte do material inchável 208 pode contatar o diâmetro interno da formação e prover suporte à mesma. Os fluidos de hidrocarbonetos produzidos pela formação agora podem fluir pelas perfurações 214 para um ou mais tubos 212. Os tubos 212 direcionam os hidrocarbonetos para a câmara anular 218 do alojamento externo 204. 0 material de suporte 216 impede ou reduz obstruções nas perfurações 214 através da expansão do material inchável, ou de outro modo. Por exemplo, o material suporte 216 pode ser um material que não expande ou expande menos que o material inchável 208 depois de contatar o fluido ativador e isolar as perfurações 214 do material inchável 208.

Os hidrocarbonetos na câmara anular 218 podem fluir pelas mídias de filtro 222 para aberturas 222 do tubo base 210. As mídias de filtro 222 podem filtrar materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos. Os fluidos de hidrocarbonetos podem passar pelas aberturas 220 para a trajetória interna de fluxo 211 do tubo base 210. Os fluidos de hidrocarbonetos agora podem fluir para a superfície através da trajetória interna de fluxo 211. O alojamento externo 204 na figura 3 inclui uma mídia de filtro 222. Em outras configurações da presente invenção, o alojamento externo 204 pode incluir componentes diferentes ou adicionais, configurados para filtrar fluidos de hidrocarbonetos, controlar o fluxo de fluidos de hidrocarbonetos, ou de alguma forma contribuir com a produção de fluidos de hidrocarbonetos. Exemplos destes componentes incluem dispositivos de controle de fluxo de entrada e diseriminadores de fluxo. Dispositivos de controle de fluxo de entrada podem, de modo controlável, permitir e impedir o fluxo de fluido. Diseriminadores de fluido podem ser configurados para selecionar um tipo de fluido, tal como fluido de hidrocarbonetos, para o qual se permite o fluxo, e impedir o fluxo de outros tipos de fluido, tal como, por exemplo gás e água.

Conjuntos de filtro, de acordo com algumas configurações da presente invenção, incluem tubos que são mídias de filtro capazes de filtrar os fluidos de hidrocarbonetos produzidos por uma formação e direcionar os fluidos de hidrocarbonetos filtrados para uma trajetória interna de fluxo de um tubo base. As figuras 4A e 4B ilustram uma vista em corte transversal do conjunto de filtro 302 com tubos 304, que são mídias de filtro em uma configuração móvel (figura 4A) e configuração de operação (figura 4B).

O conjunto de filtro 302 é disposto em um furo 306 em uma formação de hidrocarbonetos 308. O conjunto de filtro 302 inclui um material inchável 310 disposto externamente a um tubo base 312. O tubo base 312 define uma trajetória interna de fluxo 314 e o tubo base 312 inclui aberturas 316 em uma porção de parede lateral do tubo base 312. As aberturas 316 provêem uma trajetória de fluxo para a trajetória interna de fluxo 314 do tubo base 312.

Os tubos 304 são dispostos externamente a pelo menos parte do material inchável 310. O material de suporte 318 é disposto entre cada um dos tubos 304 e o material inchável 310. Em algumas configurações, cada tubo 304 e seu correspondente material de suporte 318 são localizados em uma ranhura do material inchável 310. Cada tubo 304 pode incluir perfurações 320, material de filtro, e abertura 321. Os fluidos de hidrocarbonetos a partir da formação 308 entram nos tubos através das perfurações 320, e o material de filtro filtra os materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos. Pistões 322 podem ser localizados nas aberturas 316 e acoplados aos tubos 304 Os pistões 322 incluem uma porção telescópica, que se estende das aberturas 316 do tubo base 312, em uma configuração de operação.

Na configuração de operação, o material inchável 310 expande depois de contatar um fluido ativador, tal como fluidos de hidrocarbonetos, gás ou água. A expansão do material inchável 310 move os tubos 304 para a formação 308. Pelo menos parte dos tubos e parte do material inchável 310 podem contatar a formação 308. Os tubos 304 e material inchável 308 podem suportar a formação 308 em um intervalo de produção para impedir seu colapso, por exemplo. O material de suporte 318 pode manter sua forma inicial ou expandir menos que o material inchável 310 e isolar aberturas 321 do material inchável 310, reduzindo ou impedindo uma obstrução. A porção telescópica de cada pistão 322 se estende das aberturas 316, quando os tubos se movem para a formação 308.

A porção telescópica provê um duto de fluido dos tubos 304 para a trajetória interna de fluxo 314. Hidrocarbonetos podem ser produzidos pela formação 308 e recebidos pelos tubos 304 através das perfurações 320.

Os tubos 304 filtram materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos. Os fluidos de hidrocarbonetos filtrados passam pelas aberturas 321 nos tubos 322.

Os fluidos de hidrocarbonetos filtrados fluem do duto para a trajetória interna de fluxo 314 através das aberturas 316. Os fluidos de hidrocarbonetos filtrados podem ser trazidos para a superfície pela trajetória interna de fluxo 314. Conjuntos de filtro, de acordo com várias configurações da presente invenção, podem ser fabricados por uma variedade de processos. As figuras 5 a 10 ilustram um processo de fabricação de um conjunto de filtro, de acordo com uma configuração da presente invenção. A figura 5 ilustra uma vista em perspectiva de um tubo base 402 que define uma trajetória interna de fluxo 404. Membros de reforço ("framing members") 406 são localizados externamente ao tubo base 402. A figura 5 mostra dois membros de reforço 406 espaçados uma certa di stância. A distância entre os dois membros de reforço 406 pode ser determinada com base na extensão do intervalo de produção ou no comprimento desejado de um material inchável. Ademais, os processos de fabricação, de acordo com algumas configurações, podem utilizar um membro de reforço. Os membros de reforço 406 podem ser de stacaveImente acoplados ao tubo base 402. Em outras configurações, os membros de reforço 406 podem ser permanentemente acoplados ao tubo base 4 02 ou 4 02 incluindo membros de reforço integrados com o tubo base. Os membros de reforço 406 são feitos de material rigido, tal como metal ou polímero compósito.

Na figura 6, membros de descarte 408 (casting members) são posicionados externamente ao tubo base 402. Por exemplo, os membros de descarte 408 podem ser posicionados nas ranhuras dos membros de reforço 406. Os membros de descarte 408 podem ser destacavelmente acoplados aos membros de descarte 408 através de ranhuras, presilhas ou dispositivos similares. Em algumas configurações, um material de colagem temporário acopla os membros de descarte 408 aos membros de reforço 406. Os membros de descarte 408 são feitos de material rígido, tal como metal ou polímero compósito.

Na figura 7, o material de suporte 410 é posicionado entre cada membro de descarte 408 e o tubo base 402. 0 material de suporte 410 pode ser posicionado entre cada membro de descarte 408, localizando o material de suporte 410 externamente a pelo menos parte dos membros de descarte 408. O material de suporte 410 pode ser um material pouco inchável ou não-inchável, que mantém sua forma inicial ou expande menos que o material inchável depois de contatar um fluido ativador.

Um exemplo de material de suporte 410 inclui uma borracha HNBR. Em algumas configurações, o material de suporte 410 é acoplado temporariamente aos membros de descarte 408 por um agente de colagem temporária,, tal como epóxi.

Na figura 8, o material inchável 412 é posicionado externamente ao tubo base 402 entre o material de suporte 410 e o tubo base 402. O material inchável 412 pode ser um material que expande em resposta a um fluido ativador, tal como fluidos de hidrocarbonetos, gás, ou água.

O material inchável 412 pode ser processado com calor e pressão para formar ranhuras 414, nas quais são dispostos membros de descarte 408 e material de suporte 410.

Na figura 9, foram removidos os membros de reforço 406 e membros de descarte 408. Por exemplo, os membros de descarte 408 podem ser removidos das ranhuras 414 e destacados dos membros de reforço 406. Em algumas configurações, os membros de reforço 406 permanecem acoplados ao tubo base 402 ou são integrados ao tubo 402, o que impede sua remoção. A remoção dos membros de descarte 408 pode deixar material de suporte 410 nas ranhuras 414 definidas pelo material inchável 412.

Na figura 10, os tubos 416 são dispostos nas ranhuras 414. Cada tubo 416 pode incluir perfurações 418 para receber fluidos de hidrocarbonetos a partir da formação e definir a trajetória de fluxo de coleta 420 para direcionar os fluidos de hidrocarbonetos para outro componente, tal como um dispositivo de controle de fluxo de entrada, midia de filtração, ou componente discriminador associado ao tubo base 402. O material de suporte 410 é configurado para isolar perfurações 418 do material inchável 412, quando o material inchável 4123 expande depois de contatar o fluido ativador. O tubo base 402 incluindo material inchável 412, material de suporte 410, e tubos 416 pode ser adicionalmente processado para formar um conjunto de filtro completo.

Por exemplo, componentes adicionais, tal como dispositivo de controle de fluxo de entrada, midia de filtração, e componente discriminador podem ser acoplados aos tubos 402 e 416 para formar um conjunto de filtro, capaz de ser disposto em um furo. Em algumas configurações, os tubos 416 são tubos de filtração, que filtram materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos produzidos a partir da formação, mas, ao invés, os tubos 416 são configurados de modo a não requererem componentes adicionais para formar o conjunto de filtro.

Composições de material inchável ilustrativas

Um material inchável, de acordo com certas configurações, pode ser formado a partir de um ou mais materiais que expandem em contato com um fluido. Por exemplo, o material inchável pode ser um polímero capaz de expandir para um tamanho muitas vezes maior que seu tamanho original quando contata um fluido ativador que expande o material. Em algumas configurações, o material inchável e absorção aumentam o volume do material inchável, fazendo o material inchável expandir radialmente. O material inchável move os tubos e parte da superfície externa do material inchável em contato com uma face da formação, quando da completação de um furo aberto ou parede de revestimento em um furo de poço revestido.

Algumas configurações do material inchável podem ser feitas a partir de um polímero elástico. Exemplos de polímeros elásticos incluem borracha de monômero de etileno propileno dieno (EPDM), estireno butadieno, borracha natural, borracha de monômero etileno-propileno, borracha de etileno acetato de vinila, borracha de acrilonit rila—butadieno hidrogeneizada, borracha de acrilonitrila-butadieno, borracha de isopreno, borracha de cloropreno, e polinorborneno. O material inchável também pode incluir outros materiais dissolvidos, ou misturados mecanicamente com outros materiais, que formam o material inchável. Exemplos de outros materiais incluem fibras de celulose, poli (cloreto de vinila), metacrilato de metila, acrilonitrila, acetato de etila, e outros polímeros.

Em algumas configurações, o material inchável é configurado para expandir quando contata um fluido ativador, por exemplo água. Por exemplo, o material inchável pode ser um polímero inchável em água, tal como um elastômero inchável em água, borracha inchável em água. Mais especificamente, o material inchável pode ser um polímero hidrofóbico inchável em água, ou copolímero hidrofóbico inchável em água, tal como um copolímero poroso hidrofóbico inchável em água. Outros polímeros que podem ser usados para formar o material inchável incluem monômeros hidrofílicos e monômeros hidrofílicos hidrofobicamente modificados. Exemplos de monômeros hidrofílicos incluem: acrilamida, ácido sulfônico 2-acrilamida-2 metil propano, Ν,Ν-dimetil acrilamida, vinil pirrolidona, dimetilaminoetil metacrilato, ácido acrílico, trimetilamonioetil, cloreto de metacrilato, dimetilamino propilmetacrilamida, metacrilamida, e hidroxietil acilato.

Uma variedade de monômeros hidrofílicos hidrofobicamente modificados pode ser usada em certas configurações. Exemplos de monômeros hidrofílicos hidrofobicamente modificados incluem alquil acrilatos, alquil metacrilatos, alquil acrilamidas, alquil metacrilamidas (onde os radicais alquil têm de cerca 4 a 22 átomos de carbono) , cloreto de alquil dimetilamôniometil metacrilato e iodeto de alquil dimetilamôniometil metacrilato (onde os radicais alquil têm cerca 4 a 22 átomos de carbono), brometo de alquil dimetil amônio propilmetacrilamida, cloreto de alquil dimetil amônio propilmetacrilamida e iodeto de alquil dimetil amônio propilmetacrilamida (onde os radicais alquil têm cerca de 4 a 22 átomos de carbono).

Polímeros adequados para material inchável, de acordo com certas configurações, podem ser preparados polimerizando qualquer um ou mais de monômeros hidrofílicos com qualquer um ou mais de monômeros hidrofílicos hidrofobicamente modificados. A reação de polimerização pode ser provida de vários modos. Um exemplo está descrito em U.S. N0 6.476.169, incorporado nesta por referência. Estes polímeros têm pesos moleculares estimados na faixa de cerca de 100.000 a cerca de 10.000.000, preferivelmente de cerca de 250.000 a cerca de 3.000.000. Estes polímeros também podem ter uma razão molar entre monômeros hidrofílicos e monômeros hidrofílicos hidrofobicamente modificados na faixa de cerca de 99.98:0.02 a cerca de 90:10.

Em algumas configurações, o material inchável pode ser feito de um polímero de sal, tal como poliacrilamida ou poli(meta)acrilato reticulado, que tende a atrair água da água salina por osmose. Por exemplo, quando água que flui a partir de uma área da concentração baixa de sal (água de formação) para uma área de concentração elevada (polímero de sal) através de uma membrana semipermeável (interface entre o polímero de sal e fluido de produção), o polímero de sal permite que as moléculas de água passem, mas impede a passagem do gás dissolvido. A descrição das configurações, incluindo configurações ilustradas da presente invenção, foi apresentada apenas com propósito de ilustração e descrição, não pretendendo esgotar ou limitar a invenção às formas descritas. Numerosas modificações adaptações e usos da invenção serão aparentes àqueles habilitados na técnica sem sair do escopo, que será definido somente pelas reivindicações anexas.

Claims (20)

1. Conjunto de filtro, capaz de ser disposto em furos de poço, caracterizado pelo fato de compreender: um material inchável disposto externamente ao tubo base; um tubo disposto externamente ao material inchável; um material de suporte disposto entre o material inchável e o tubo; sendo que, em resposta ao contato com um fluido ativador, o material inchável é capaz de expandir e mover pelo menos parte do tubo em direção à superfície do furo; sendo que o material inchável é configurado para expandir mais que o material de suporte em resposta ao fluido ativador.

2. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser um composto de borracha pouco inchável.

3. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser um composto de borracha não-inchável, configurado de modo a manter sua forma inicial, quando o material inchável expande.

4. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material inchável incluir uma ranhura, sendo que o tubo e o material de suporte são dispostos na ranhura.

5. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tubo ser um tubo de filtração, compreendendo uma mídia de filtro para filtrar materiais particulados dos fluidos de hidrocarbonetos.

6. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o tubo compreender uma pluralidade de perfurações, sendo que o material de suporte é configurado de modo a isolar pelo menos uma perfuração da pluralidade de perfurações a partir do material inchável.

7. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser uma borracha nitrila-butadieno hidrogenada (HNBR).

8. Conjunto de filtro, capaz de ser disposto em furos de poço, caracterizado pelo fato de compreender: um material inchável disposto externamente ao tubo base; e um material de suporte disposto entre o material inchável e o tubo, o material de suporte sendo capaz de isolar pelo menos uma perfuração da pluralidade de perfurações do material inchável; sendo que, em resposta ao contato com um fluido ativador, o material inchável é capaz de expandir e mover pelo menos parte do tubo em direção à superfície do furo.

9. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser um composto de borracha pouco inchável, configurado de modo a expandir menos que o material inchável.

10. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser um composto de borracha não-inchável, configurado de modo a manter sua forma inicial, quando o material inchável expande.

11. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o material inchável incluir uma ranhura, sendo que o tubo e o material de suporte são dispostos na ranhura.

12. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o tubo ser um tubo de filtração, compreendendo uma mídia de filtro para filtrar materiais particulados de fluidos de hidrocarbonetos.

13. Conjunto, de acordo com uma a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser uma borracha nitrila-butadieno hidrogenada (HNBR).

14. Método de fabricação de um conjunto de filtro, capaz de ser disposto em furos de poço, caracterizado pelo fato de compreender: posicionar um membro de descarte externamente a um tubo base; posicionar um material de suporte entre o membro de descarte e o tubo base; posicionar um material inchável entre o material de suporte e o tubo base, o material inchável sendo configurado para expandir em resposta a um fluido ativador; - processar o material inchável para formar uma ranhura, na qual o membro de descarte e o material de suporte são dispostos; remover o membro de descarte da ranhura; e posicionar um tubo na ranhura.

15. Método, de acordo com uma a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o tubo compreender uma pluralidade de perfurações; sendo que o material de suporte é capaz de isolar a pluralidade de perfurações do material inchável, quando o material inchável expande.

16. Método, de acordo com uma a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser um composto de borracha pouco inchável, configurado para expandir menos que o material inchável.

17. Método, de acordo com uma a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser um material não-inchável, configurado para manter sua forma inicial, quando o material inchável expande.

18. Método, de acordo com uma a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o material de suporte ser uma borracha nitrila-butadieno hidrogenada (HNBR).

19. Método, de acordo com uma a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de o tubo ser um tubo de filtração, compreendendo uma mídia de filtro, capaz de filtrar material particulado de fluidos de hidrocarbonetos.

20. Método, de acordo com uma a reivindicação 14, caracterizado pelo fato de adicionalmente compreender: -posicionar o membro de reforço externamente ao tubo base; sendo que posicionar o membro de descarte externamente ao tubo base compreende acoplar o membro de descarte ao membro de reforço.