BRPI0819085B1

BRPI0819085B1 - Sistema para uso com produção de hidrocarbonetos, e, método associado com produção de hidrocarbonetos

Info

Publication number: BRPI0819085B1
Application number: BRPI0819085-2A
Authority: BR
Inventors: S. Yeh Charles; A. Dale Bruce
Original assignee: Exxonmobil Upstream Research Company
Priority date: 2007-10-16
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2018-05-29
Also published as: US8245778B2; CA2700731C; CN101828003B; CN101828003A; NO344416B1; AU2008314602A1; CA2700731A1; EP2198119B1; US20100200233A1; EP2198119A4; WO2009051881A1; BRPI0819085A2; NO20100531L; EA018184B1; EP2198119A1; MY160808A; EA201070476A1

Description

(54) Título: SISTEMA PARA USO COM PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS, E, MÉTODO ASSOCIADO COM PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS (51) Int.CI.: E21B 43/08 (30) Prioridade Unionista: 16/10/2007 US 60/999,106 (73) Titular(es): EXXONMOBIL UPSTREAM RESEARCH COMPANY (72) Inventor(es): CHARLES S. YEH; BRUCE A. DALE “SISTEMA PARA USO COM PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS, E, MÉTODO ASSOCIADO COM PRODUÇÃO DE HIDROCARBONETOS”

PEDIDOS DE PATENTES RELACIONADOS

Este pedido reivindica o benefício do Pedido de Patente Provisória U.S. No. 60/999.106, depositado em 16 de Outubro de 2007.

CAMPO DA INVENÇÃO

Esta invenção refere-se, de uma forma geral, a métodos e aparelhos para uso em furos de poço. Mais particularmente, esta invenção refere-se a métodos e aparelhos de furos de poço para produzir hidrocarbonetos e controlar a produção de água.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

Esta seção destina-se a introduzir o leitor em vários aspectos da técnica que podem estar associados a formas de realizar a presente invenção. Pensamos que esta discussão será útil ao leitor fomecendo-lhe informação que facilita uma melhor compreensão das técnicas particulares da presente invenção. Consequentemente, deve ser entendido que esta exposição deve ser lida com este espírito, e não necessariamente como admissões da técnica anterior.

Há alguns anos que a produção de hidrocarbonetos, como por exemplo o petróleo e o gás, tem vindo a ser realizada. Para produzir estes hidrocarbonetos, o sistema de produção pode utilizar vários dispositivos, para executar tarefas específicas em um poço. Habitualmente, estes dispositivos são colocados em um furo de poço completado quer em completação de furo revestido quer em completação de furo aberto. Nas completações de furo revestido, o revestimento do furo de poço é colocado no furo de poço e as perfurações são feitas através do revestimento nas formações subterrâneas para prover uma via de fluxo para os fluidos da formação, como por exemplo os hidrocarbonetos, no furo de poço. Altemativamente, nas completações de furo aberto, uma coluna de produção é colocada dentro do furo de poço sem revestimento. Os fluidos da formação fluem através do segmento circular entre a formação da subsuperfície e a coluna de produção para entrar na coluna de produção.

Quando os hidrocarbonetos são produzidos a partir de formações subterrâneas, especialmente as formações mal consolidadas ou debilitadas pelo aumento da tensão no furo abaixo, devido à escavação do furo de poço e/ou à extração dos fluidos, pode dar-se a produção de materiais indesejáveis como materiais sólidos (por exemplo, areia) e de fluidos diferentes dos hidrocarbonetos desejados (por exemplo, água). Nalguns casos, as formações podem produzir hidrocarbonetos sem areia até ao início da produção de água a partir das formações. Com o aparecimento da água, estas formações desabam ou desmoronam-se devido ao aumento das forças de arrastamento (a água geralmente tem uma viscosidade mais elevada do que o petróleo ou do que o gás) e/ou à dissolução do material que mantém os grãos de areia juntos. Adicional ou altemativamente, muitas vezes a água é produzida com hidrocarbonetos por várias causas, incluindo o efeito de cone (elevação do contato hidrocarbonetos/água junto do poço), fugas no revestimento, cimentação insuficiente, veios de elevada permeabilidade, fraturas naturais e manobras a partir dos poços de injeção.

A produção de areia/sólidos e de água pode criar uma série de problemas. Estes problemas incluem a perda de produtividade, a danificação do equipamento, e/ou o aumento dos custos de tratamento, de manipulação e de eliminação. Por exemplo, a produção de areia/sólidos pode obstruir ou restringir as vias de fluxo resultando em uma redução da produtividade. A produção de areia/sólidos também pode causar uma severa erosão que tem como resultado a danificação do equipamento do furo de poço, o que pode criar problemas de controle do poço. Quando a produção chega à superfície, a areia é retirada do fluxo e tem de ser eliminada adequadamente, o que aumenta os custos de exploração do poço.

A produção de água também diminui a produtividade. Por exemplo, como a água é mais pesada do que os fluidos de hidrocarbonetos, é preciso mais pressão para elevar e retirar do poço. Isto significa que, quanto mais água for produzida, menor será a pressão disponível para deslocar os hidrocarbonetos como o petróleo. Adicionalmente, a água é corrosiva e pode causar graves danos no equipamento se esta não for tratada convenientemente. Da mesma forma que a areia, a água também tem de ser removida do fluxo de produção e eliminada convenientemente. Qualquer uma ou mais destas consequências da produção de água aumentam o custo de exploração do poço.

A produção de areia/sólidos e de água pode ser ainda mais grave nos poços que têm uma série de intervalos de completação diferente, em que a resistência da formação pode variar de intervalo para intervalo. Dado que a avaliação da resistência da formação é complexa, a capacidade para prever o momento do início da produção de areia e/ou da água é limitada. Em muitas situações, os reservatórios são combinados para minimizar o risco do investimento e maximizar o benefício econômico. Em particular, os poços que têm intervalos diferentes e reservas marginais podem ser combinados para reduzir o risco econômico. Um dos riscos nestas aplicações é que a falha da areia e/ou a entrada de água em qualquer um dos intervalos ameaça as restantes reservas nos outros intervalos da completação.

Os métodos convencionais para evitar ou diminuir a produção de água incluem a perfuração seletiva, o isolamento da zona, o sistema para controle do influxo, o tratamento com resina, a separação no fundo de poço e as válvulas de fundo do poço controladas a partir da superfície. Os métodos preventivos como a perfuração seletiva, o isolamento de zona, os sistemas para controle do influxo e as válvulas de fundo do poço controladas a partir da superfície são aplicados em zonas com elevado potencial de produção de água ao longo do poço (ou com baixo potencial em caso de perfuração seletiva).

Devido à incerteza na identificação do momento de ocorrência, da posição e da magnitude de produção de água potencial, muito frequentemente os resultados não foram satisfatórios.

O método tradicional para interromper a produção de água consiste na injeção de produtos químicos nos intervalos de produção de água para obstruir a matriz da formação. Os produtos químicos incluem cimento e resinas que gelificam ou solidificam com a temperatura e com o tempo. Há muito tempo que estes métodos têm vindo a ser questionados quanto à cinética da gelificação, ao posicionamento e à estabilidade de longo prazo. Outros métodos comuns incluem a utilização de um obturador expansivo ou de tampões de cimento para isolar as zonas de produção de água. Têm também sido utilizadas luvas mecânicas ou coberturas exteriores do revestimento para isolar o influxo de água. A técnica compreende a colocação de um remendo termicamente dilatável ou de um remendo mecanicamente expansível na extensão desejada da cobertura. São necessários um bom planejamento, um projeto e uma execução para que o trabalho seja bemsucedido.

Os métodos de separação do fundo do poço baseiam-se na instalação de um hídrociclone e de uma bomba no fundo do poço para injetar a água separada em diferentes horizontes subterrâneos. A crescente complexidade da completação pode ser facilmente apreciada. Para dificultar ainda mais estes esforços, o dimensionamento de um separador adequado é difícil devido ao nível variável do influxo de água durante a vida útil do poço.

Nas tentativas recentes para resolver os problemas apresentados pela produção de água, os polímeros têm sido utilizados para modificar a permeabilidade dos tubos e das condutas associadas à coluna de produção. Por exemplo, algumas tentativas incluem a injeção de polímeros a partir da superfície em áreas alvo de produção de água para impedir o fluxo de água. Os polímeros injetados têm de ser cuidadosamente selecionados e injetados para que este método tenha alguma possibilidade de sucesso. Geralmente, os processos como este, que requerem a intervenção no local, são econômica e tecnologicamente mais exigentes.

Como variante destes processos que utilizam polímeros para lidar com a produção de água, procurou-se revestir gaxetas, coma gaxetas de areia convencionais, com materiais expansíveis concebidos para vedar as vias de fluxo por meio da sua expansão. Estes materiais expansíveis são normalmente um material polimérico ou outro material revestido com um polímero que reage em contato com a água, expandindo-se. Esforços anteriores procuraram criar gaxetas com uma abertura suficiente para permitir o fluxo de fluidos em condições desejadas e para formar uma vedação adequada em condições indesejadas. Por exemplo, a seleção dos materiais expansíveis e a escolha da quantidade de material expansível a incorporar na gaxeta exigiram uma concepção cuidadosa para garantir que o polímero ou outro material reagiríam quando fosse desejado e na forma pretendida. Outras tentativas colocaram elementos fixos expansíveis em conjunto com um gaxeta de areia convencional, tentando provocar a expansão dos elementos expansíveis à volta da gaxeta de areia quando se dá a produção de água. No entanto, também neste caso, os esforços basearam-se em materiais expansíveis dispendiosos que exigem uma seleção cuidadosa. Por exemplo, quando estes materiais poliméricos expansíveis são utilizados, deveremos ter cuidado para garantir que o polímero não reage com outros produtos químicos que possam estar presentes nos fluidos produzidos, expandindo-se ou de alguma outra forma.

Embora o controle de água e de areia, as tecnologias de controle remoto e as intervenções típicas possam ser utilizados, estas abordagens na maioria das vezes elevam o custo das reservas marginais para além do limite econômico. Como tal, uma alternativa simples e de baixo custo pode ser vantajosa para baixar o limiar econômico das reservas marginais e para melhorar o retomo econômico para determinadas aplicações em reservas maiores. Por conseguinte, é necessário um equipamento para a completação do poço que proveja um mecanismo de controle da produção de água em um poço, ao mesmo tempo que se mantêm dentro das limitações dimensionais de um furo de poço.

E possível encontrar outro material relacionado pelo menos no Pedido de Patente U.S. No. 6.913.081; no Pedido de Patente U.S. No. 6.767.869; no Pedido de Patente U.S. No. 6.672.385; no Pedido de Patente U.S. No. 6.660.694; no Pedido de Patente U.S. No. 6.516.885; no Pedido de Patente U.S. No. 6.109.350; no Pedido de Patente U.S. No. 5.435.389; no Pedido de Patente U.S. No. 5.209.296; no Pedido de Patente U.S. No. 5.222.556; no Pedido de Patente U.S. No. 5.222.557; no Pedido de Patente U.S. No. 5.211.235; no Pedido de Patente U.S. No. 5.101.901; e na Publicação de Pedido de Patente U.S. No. 2004/0177957. Mais material relacionado também pode ser encontrado no Pedido de Patente U.S. No. 5.722.490; no Pedido de Patente U.S. No. 6.125.932; no Pedido de Patente U.S. No. 4.064.938; no Pedido de Patente U.S. No. 5.355.949; no Pedido de Patente U.S. No. 5.896.928; no Pedido de Patente U.S. No. 6.622.794; no Pedido de Patente U.S. No. 6.619.397; na Publicação Internacional do Pedido de Patente No. WO/2007/094897; e no Pedido de Patente Internacional No. PCT/US2004/01599. Informação adicional também pode ser encontrada em Penberthy & Shaughnessy, SPE Monograph Series - “Sand Control, ISBN 1-55563-041-3 (2002); Bennett et al., “Design Methodology for Selection of Horizontal Open Hole Sand Control Completions Supported by Field Case Histories”, SPE 65140 (2000); Tiffin et al., “New Criteria for Gravei and Screen Selection for Sand Control”, SPE 39437 (1998); Wong G.K. et al., “Design, Execution and Evaluation of Frac and Pack (F&P) Treatments in Unconsolidated Sand Formation in the Gulf of México”, SPE 26563 (1993); T.M.V. Kaiser et al., “Inflow Analysis and Optimization of Slotted Liners”,

SPE 80145 (2002); Yula Tang et al., “Performance of Horizontal Wells Completed with Slotted Liners and Perforations”, SPE 65516 (2000); e Graves, W. G., et. al., “World Oil Mature Oil & Gas Wells Downhole Remediation Handbook”, Gulf Publishing Company (2004).

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

Em algumas implementações da presente invenção, os sistemas para serem utilizados na produção de hidrocarbonetos incluem um primeiro elemento tubular que define um canal de fluxo interno. O primeiro elemento tubular também, e pelo menos parcialmente, define uma área de fluxo externa. O primeiro elemento tubular também compreende uma região permeável que provê uma comunicação de fluidos entre a área de fluxo externa e o canal de fluxo interno. Uma composição particulada é colocada na área de fluxo externa e compreende uma pluralidade de partículas unidas por um material de ligação reativo. O material de ligação está adaptado para liberar as partículas em resposta a uma condição de ativação, como a presença de água nos fluidos de produção. Depois de liberadas, as partículas movem-se no interior da área de fluxo externa e são retidas substancialmente na área de fluxo externa para formar uma acumulação de partículas. A acumulação de partículas forma-se na área de fluxo externa para bloquear a região permeável do primeiro elemento tubular.

Em algumas implementações, os presentes sistemas incluem um primeiro elemento tubular e um elemento exterior que coopera para, pelo menos parcialmente, definir uma área de fluxo externa. O primeiro elemento tubular também define um canal de fluxo interno e compreende uma região permeável que provê uma comunicação de fluidos com o canal de fluxo interno. O elemento exterior também compreende uma região permeável. A região permeável do elemento exterior provê uma entrada para a área de fluxo externa que cria uma via de fluxo entre a entrada do elemento exterior e a região permeável do primeiro elemento tubular. Uma composição particulada é colocada na área de fluxo externa e, pelo menos parcialmente, na via de fluxo. A composição particulada compreende uma pluralidade de partículas unidas por um material de ligação reativo adaptado para liberar as partículas em resposta a uma condição de ativação. Depois de terem sido liberadas da composição particulada, pelo menos algumas partículas liberadas acumulamse para formar uma acumulação de partículas que bloqueia a região permeável do primeiro elemento tubular.

Os sistemas que estão dentro do âmbito da presente invenção também podem ser descritos incluindo uma coluna de produção e, pelo menos, uma câmara para o controle do fluxo. A coluna de produção inclui um tubo de produção que tem um canal de fluxo interno adaptado para receber os fluidos a partir de um poço em uma formação. Pelo menos, uma câmara para o controle do fluxo está definida na coluna de produção e pode incluir uma câmara de controle do fluxo de percurso modificado. A câmara para o controle do fluxo de percurso modificado compreende regiões permeáveis internas e externas não alinhadas e configuradas para definirem um percurso para o fluxo entre a região permeável externa e a região permeável interna. As câmaras para o controle do fluxo que não são câmaras para o controle do fluxo de percurso modificado também incluem regiões permeáveis internas e externas mas as regiões permeáveis estão alinhadas. A gaxeta particulada consolidada é colocado, pelo menos parcialmente, na via de fluxo entre as regiões permeáveis interna e externa. A gaxeta particulada consolidada compreende uma pluralidade de partículas unidas por um agente de ligação. O agente de ligação é selecionado para liberar as partículas em resposta a uma condição de ativação. As partículas liberadas da gaxeta particulada consolidada são dimensionadas para ficarem retidas, pelo menos substancialmente, na região permeável interna. As partículas retidas podem acumular-se adjacentes à região permeável interna para bloquear a região permeável interna evitando que os fluidos entrem no canal de fluxo interno.

A presente invenção também inclui métodos para controlar o fluxo de fluidos de produção de um poço. Os métodos exemplificativos incluem o provimento de uma coluna de produção que inclui um tubo de produção que tem um canal de fluxo interno adaptado para receber fluidos a partir de um poço. Pelo menos, uma área de fluxo externa está definido em associação com o tubo de produção e está separada do canal de fluxo interno por uma região permeável interna. É provido uma gaxeta particulada consolidada que compreende uma pluralidade de partículas. As partículas da gaxeta particulada estão seguras por um agente de ligação selecionado para liberar as partículas em resposta a uma condição de ativação. A gaxeta particulada consolidada é colocado na área de fluxo externa. As partículas da gaxeta particulada consolidada estão dimensionadas para se acumularem adjacentes à região permeável interna e para evitarem a entrada de fluidos no canal de fluxo interno.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

As vantagens anteriores e outras da presente invenção serão mais evidentes após a leitura da seguinte descrição detalhada e com referência aos desenhos em que:

A figura 1 é um sistema de produção exemplificativo de acordo com determinados aspectos da presente invenção;

As figuras de 2A a 2C são vistas esquemáticas laterais, incluindo vistas diagramáticas parciais, de um sistema para o controle da água;

A figura 3 é uma vista esquemática de uma parte de um sistema para o controle da água;

As figuras de 4A a 4C são vistas esquemáticas de uma parte de um sistema para o controle da água;

As figuras de 5A a 5F ilustram várias vistas e componentes de um sistema para o controle da água;

A figura 6 é vista esquemática lateral de um sistema para o controle da água montado;

A figura 7 é uma vista esquemática lateral dos sistemas para o controle da água colocados no interior de um furo de poço de produção;

A figura 8 é uma vista esquemática lateral dos sistemas para o controle da água colocados no interior de um furo de poço de produção;

A figura 9 é uma vista esquemática de uma parte de um sistema para o controle da água;

As figuras 10A e 10B são vistas esquemáticas de partes dos sistemas para o controle da água;

A figura 11 é uma vista esquemática de uma parte de um sistema para o controle da água;

A figura 12 é uma vista esquemática de uma parte de um sistema para o controle da água;

A figura 13 é uma vista esquemática de uma parte de um sistema para o controle da água;

A figura 14 é um fluxograma exemplificativo dos métodos associados à presente invenção; e

A figura 15 é um fluxograma exemplificativo dos métodos associados à presente invenção.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE INVENÇÃO Na seguinte descrição detalhada, alguns aspectos e características particulares da presente invenção são descritos em relação a diferentes formas de realização. No entanto, o âmbito da seguinte descrição detalhada é específico de uma forma particular de realizar ou uma utilização específica da invenção, deve ser entendido que esta é apenas ilustrativa, e somente provê uma descrição concisa de formas exemplificativas de realizar. Além de que, na eventualidade de que um aspecto ou uma característica particular sejam descritos relativamente a uma forma de realização particular, esse aspecto ou característica pode ser encontrado e/ou implementado noutras formas de realização da presente invenção, quando for conveniente. Por conseguinte, a invenção não está limitada às formas específicas de realizar abaixo descritas, mas mais exatamente a invenção abrange todas as alternativas, modificações e equivalentes que podem ser incluídas dentro do espírito e âmbito definido pelas reivindicações anexas.

A presente invenção refere-se a sistemas e a métodos para controlar o fluxo de fluido através dos tubos de produção para aumentar e/ou facilitar a produção de hidrocarbonetos a partir dos poços de produção. De acordo com a presente invenção, uma gaxeta particulada consolidada é combinado com uma câmara para o controle do fluxo para prover um sistema para o controle do fluxo capaz de limitar ou de prevenir o fluxo de fluidos indesejados no tubo de produção sem precisar da monitorização ou da intervenção de operadores. As referências feitas na presente invenção aos fluidos a serem controlados pelos sistemas e métodos presentes incluem fluidos líquidos e gasosos. A presença de água no fluido de produção é referida frequentemente na presente invenção como uma condição de ativação. Nestas referências, pretende-se que o termo “água” denomine, de uma forma geral, fluidos aquosos e inclui quaisquer fluidos de produção em que a água está presente. Como o discutido mais pormenorizadamente abaixo, as gaxetas particuladas da presente invenção podem ser configuradas para reagir em diferentes condições de ativação, tais como concentrações superiores ou inferiores de água nos fluidos de produção.

Enquanto a presente invenção se refere principalmente a colunas de produção e a operações de produção, os seus princípios e ensinamentos, e por conseguinte, o âmbito das suas reivindicações, compreendem a aplicação das presentes técnicas em poços de injeção e em operações de injeção. Nas operações de injeção, por exemplo, são requeridos determinados perfis de injeção no reservatório para atingir eficazmente os objetivos da injeção, como a inundação com água, a acidificação da matriz, etc. No entanto, com a utilização da inundação com água como exemplo, frequentemente a água injetada, depois de deixar a coluna de injeção, segue pelo percurso com menor resistência através da formação. Dependendo da formação e do reservatório, o percurso com menor resistência pode não coincidir com o perfil de injeção desejado. Por exemplo, habitualmente pretende-se que a água de injeção flua através de áreas de baixa permeabilidade para inundar ou empurrar o petróleo na direção de um poço de produção. No entanto, se forem áreas com uma permeabilidade mais elevada, como áreas de permeabilidade natural elevada, falhas naturais, falhas induzidas, areias homogêneas não consolidadas, etc., naturalmente que a água fluirá nessa direção, reduzindo a eficiência do tratamento e, possivelmente, resultando na penetração prematura da água nos poços de produção. Do mesmo modo, as operações de injeção para estimulação, como as de acidificação da matriz, podem ter áreas alvo para a aplicação do ácido e o ácido pode ter uma afinidade natural com características particulares da formação, que nem sempre poderão coincidir. Utilizando as tecnologias, os sistemas e os métodos descritos na presente invenção, os segmentos da coluna de injeção podem ser fechados de forma seletiva, ou, pelo menos substancialmente, bloqueados para restringir o fluxo de fluidos através desse segmento. Apesar de os fluidos ainda poderem entrar em contato com a formação adjacente ao segmento bloqueado, só o fazem depois superar o atrito no segmento circular da zona alvo pretendida para a zona ladra.

Como poderá ser visto na discussão abaixo, os sistemas e os métodos da presente invenção podem ser adaptados para prover um fluxo irrestrito seguido de um fluxo restrito depois de que uma condição de ativação tenha sido satisfeita. A condição de ativação pode ser de origem natural, como a produção de água a partir da formação, ou pode ser imposta pelo operador. Por exemplo, um fluido de ativação pode ser injetado estrategicamente em uma operação de injeção para ajustar o perfil de injeção. Além disso, o perfil de fluxo restrito pode ser revertido Em algumas implementações. A reversão, tanto em operações de injeção como em operações de produção, pode utilizar um fluido injetado ou um fluido produzido de forma natural. Enquanto que a água é um fluido que pode ser utilizado como fluido de ativação, outros fluidos, nomeadamente líquidos e gases, podem ser escolhidos como fluido de ativação. A seleção de partículas para a gaxeta particulada, a seleção de materiais de ligação e a seleção de fluidos de ativação podem ser influenciadas pelo reservatório, pela formação e pelas operações programadas. Embora a descrição abaixo se refira principalmente a fluidos de ativação com base aquosa e ao controle da água nas operações de produção, as gaxetas particuladas consolidados podem ser utilizados em uma variedade de configurações e de implementações.

A gaxeta particulada consolidada é colocada na câmara para o controle do fluxo e é configurado para liberar as partículas em resposta a condição(ões) predeterminada(s), como o contato com água ou com outro(s) fluido(s) indesejado(s). Por exemplo, a gaxeta particulada consolidada pode incluir agentes de ligação selecionados para se dissolverem em água (ou noutras condições) de modo a liberarem as partículas aglutinadas. Seguidamente, as partículas liberadas são transportadas em vias de fluxo no interior da câmara para o controle do fluxo e acumulam-se na câmara para o controle do fluxo de forma a impedir, limitar, ou, pelo menos, evitar substancialmente o fluxo de fluidos através da câmara para o controle do fluxo. A implementação dos presentes sistemas e métodos pode permitir que os fluidos produzidos entrem na coluna dos tubos de produção em determinados intervalos de produção ao mesmo tempo que restringem o dito fluxo noutros intervalos de produção. Por exemplo, os presentes sistemas e métodos utilizam compartimentos ou câmaras na coluna de produção, como por exemplo, em secções de instrumentos ou em condutas conectadas às colunas de produção, para criarem acumulações particuladas localizadas quando se dá a produção de água.

Voltando agora aos desenhos, e referindo inicialmente a figura 1, nela está ilustrado um sistema de produção exemplificativo 100 de acordo com determinados aspectos das técnicas da presente invenção. No sistema de produção exemplificativo 100, uma instalação de produção flutuante 102 está acoplada a uma árvore submarina 104 localizada no solo marinho 106. No entanto, deve ser salientado que o sistema de produção 100 está ilustrado com objetivos exemplificativos e que as presentes técnicas podem ser úteis na produção ou na injeção de fluidos a partir de qualquer local: submarino, em terra ou de plataforma. Por conseguinte, o sistema de produção pode incluir uma instalação de produção flutuante 102, como o ilustrado, ou quaisquer outras instalações de produção adequadas.

A instalação de produção flutuante 102 está configurada para monitorizar e produzir hidrocarbonetos a partir de uma ou mais formações da subsuperfície, como a formação da subsuperfície 107, que pode incluir vários intervalos ou zonas de produção 108a-108n, em que n é qualquer número inteiro, que tem hidrocarbonetos como petróleo e gás. Para aceder aos intervalos de produção 108a-108n, a instalação de produção flutuante 102 está acoplada a uma árvore submarina 104 e à válvula de controle 110 via um umbilical de controle 112. O umbilical de controle 112 pode estar conectado operacionalmente aos tubos de produção para prover hidrocarbonetos desde a árvore submarina 104 até à instalação de produção flutuante 102, à tubagem de controle para dispositivos hidráulicos ou elétricos e a um cabo de controle para comunicar com outros dispositivos no interior do furo de poço 114.

Para aceder aos intervalos de produção 108a- 108n, o poço 114 penetra no solo marinho 106 a uma profundidade que interage com os intervalos de produção 108a-108n. O poço pode ser perfurado horizontalmente, verticalmente ou em qualquer variedade de direções, como o indicado pelo furo de poço perfurado direcionalmente da figura 1. Como pode ser apreciado, os intervalos de produção 108a-108n, que podem ser referidos como intervalos de produção 108, podem incluir várias camadas ou regiões de rocha que podem ou não incluir hidrocarbonetos e que podem ser referidas como zonas. Como o inicialmente descrito acima, a árvore 104, que está colocada por cima o furo de poço 114 no solo marinho 106, provê uma interface entre os dispositivos no interior do furo de poço 114 e a instalação de produção 102. Por conseguinte, a árvore 104 pode ser acoplada a uma coluna de produção 120 para prover vias de fluxo do fluido entre os intervalos de produção 108 e o umbilical de controle 112 e quaisquer outros tubos, condutas, linhas ou outros aparelhos colocados no exterior do poço com o fim de recolher ou tratar os fluidos produzidos e/ou controlar e/ou monitorizar as operações.

No interior do furo de poço 114, o sistema de produção 100 pode incluir equipamento adicional para prover o acesso aos intervalos de produção 108a-108n. Por exemplo, uma coluna de revestimento da superfície 116 pode ser instalada a partir do solo marinho 106 em uma localização a uma profundidade específica por debaixo do solo marinho 106. No interior da coluna de revestimento da superfície 116, uma coluna de revestimento intermédia ou de produção 118, que pode estender-se para baixo a uma profundidade próxima do intervalo de produção 108, pode ser utilizada para prover sustentação às paredes do furo de poço 114. As colunas de revestimento da superfície e da produção 116 e 118 podem ser cimentadas em uma posição fixa no interior do furo de poço 114 para estabilizar ainda mais o furo de poço 114. No interior das colunas de revestimento da superfície e da produção 116 e 118, uma coluna de tubos de produção 120 pode ser utilizada para prover uma via de fluxo através do furo de poço 114 para os hidrocarbonetos e outros fluidos. A coluna de tubos de produção 120 refere-se ao conjunto dos tubos e das secções dos tubos que se estendem desde o solo marinho até ao furo de poço. Por conseguinte, a coluna de tubos de produção inclui os tubos de produção convencionais, assim como as secções de instrumentos e os outros elementos tubulares que estão acoplados ao tubo de produção ao longo da extensão do furo de poço.

Ao longo da extensão da coluna dos tubos de produção, uma válvula de segurança na subsuperfície 122 pode ser utilizada para interromper o fluxo de fluidos da coluna dos tubos de produção 120 no caso de ruptura, de rompimento ou de outros incidentes imprevistos antes ou depois da válvula de segurança da subsuperfície 122. Além disso, podem ser utilizados obturadores 124a-124n para isolar entre eles zonas específicas no interior do segmento circular do furo de poço. Os obturadores 124a-124n podem incluir obturadores de revestimento externo, como o SwellPacker™ (Halliburton), o MPas® Packer (Baker Oil Tools), ou qualquer outro obturador adequado para um furo de poço aberto ou revestido, como apropriado.

Além do equipamento anteriormente referido, outros dispositivos ou ferramentas, como os sistemas para o controle do fluxo 200a200n, podem ser utilizados para controlar o fluxo de fluidos e/ou as partículas na coluna de tubos de produção 120. Os sistemas para o controle do fluxo 200a-200n, que aqui podem ser denominados sistemas para o controle do fluxo 200, podem incluir revestimentos pré-perfurados, revestimentos ranhurados, telas autônomas (SAS), telas pré-recheadas, telas de arame enrolada, telas de membrana, telas expansíveis e/ou telas de malha metálica. Os sistemas para o controle do fluxo 200 são descritos na presente invenção adicionalmente em relação a outras figuras. Os sistemas para o controle do fluxo 200 podem controlar o fluxo de hidrocarbonetos e de outros fluidos e partículas a partir dos intervalos de produção 108 até à coluna dos tubos de produção 120.

Como o acima referido, muitos poços têm um número de intervalos de completação e a relação de contato hidrocarbonetos/água assim como a tendência do aparecimento de areia podem variar de intervalo para intervalo e com o tempo em um intervalo particular. A capacidade atual para prever o momento de ocorrência e o local de início de produção de areia e/ou água é limitada. Em muitos poços, combinar os intervalos de produção 108a108n pode ser preferível para simplificar a completação e a produção do poço e para maximizar o rendimento econômico, o que é particularmente verdade para poços de águas profundas, para poços em áreas remotas, e/ou para aproveitar reservas marginais. Nestas aplicações o risco maior é de que a falha de areia e/ou a penetração da água em qualquer dos intervalos ponha em perigo os trabalhos de produção dos hidrocarbonetos assim como a recuperação de quaisquer reservas restantes.

Para resolver estes problemas, habitualmente são utilizados vários métodos de controle da areia e da água. Por exemplo, os métodos de controle da areia típicos incluem gaxetas autônomos (também conhecidos coma gaxetas de areia natural), gaxetas de cascalho, ffaturação hidráulica + gaxeta de cascalho e gaxetas expansíveis. Estes métodos limitam a produção de areia mas não estão concebidos para limitar ou prevenir a produção de um fluido específico (isto é, o controle de fluido é o mesmo, indiferentemente do tipo de fluido que está a ser produzido, quer sejam hidrocarbonetos, água ou qualquer outro). Além disso, os métodos mecânicos para o controle da água típicos incluem a cimentação sob pressão, os tampões-ponte, montagens de obturadores duplos, e/ou tubos e emendas expansíveis. Adicionalmente, outros poços podem incluir métodos de isolamento químico como a estimulação seletiva, os modificadores da permeabilidade relativa, os tratamentos com gel e/ou os tratamentos com resina. Estes métodos exigem intervenções no poço e os resultados não têm sido consistentes devido à dificuldade em prever o momento de ocorrência, o local e o mecanismo de produção de água durante a vida útil do poço. Em determinados ambientes como em poços de águas profundas, pressão elevada, poços a alta temperatura e poços em regiões remotas, a intervenção no poço é na maioria das vezes dispendiosa, perigosa, e, por vezes, até impossível.

Apesar da variedade de métodos utilizados, a tecnologia disponível para controlar a produção de água é, de uma forma geral, complexa e cara. De fato, o elevado custo e a complexidade do controle de fluxo convencional, das tecnologias de controle remoto, e os custos da intervenção que são utilizados para controlar os problemas de produção de água e/ou de areia conduzem frequentemente os custos para projetos marginais para além do limite econômico para um determinado poço ou campo. A produção incontrolável de água em um poço pode resultar na perda da produção de hidrocarbonetos e/ou exigir a perfuração de novos poços na região. Ainda há necessidade de uma alternativa barata e simples para diminuir o limiar econômico para as reservas marginais e para aumentar o retomo econômico para outros poços e campos. Os sistemas para o controle do fluxo exemplificativos 200 são mostrados com maior detalhe nas figuras de 2 a 13 abaixo.

As figuras de 2A a 2C são vistas esquemáticas de um sistema de controle do fluxo exemplificativo 200 de acordo com a presente invenção. Nas figuras de 2A a 2C é mostrada uma forma de realização típica de diferentes componentes do sistema para o controle do fluxo 200, incluindo os ditos componentes tais como um tubo base 202, um revestimento externo 204, uma região permeável externa 206, uma região permeável interna 208, isoladores de câmara 210 e gaxetas particuladas 212. Estes componentes são utilizados para controlar o fluxo de água e de partículas na coluna de tubos de produção 120, e, mais especificamente, para controlar o fluxo de água no tubo base 202.

Relativamente às figuras de 2A a 2C, é mostrada a estrutura geral de uma forma de realização exemplificativa de um sistema para o controle do fluxo 200. A figura 2A ilustra uma vista lateral de um sistema para o controle do fluxo exemplificativo 200 que apresenta um revestimento externo 204 com uma região impermeável externa 214 e com uma região permeável externa 206. O revestimento externo 204 pode ser fabricado com quaisquer materiais adequados e com qualquer estrutura adequada. Os métodos e os materiais exemplificativos podem ser encontrados nas instruções de sistemas para controle de areia convencionais coma gaxetas de arame enrolado e materiais de revestimento. Embora a figura 2A ilustre um revestimento externo 204 com regiões permeáveis externas 206 e com regiões impermeáveis externas 214, podem ser construídos sistemas para o controle do fluxo adequados 200 sem regiões impermeáveis externas 214.

A região permeável externa 206 pode ser feita permeável aos hidrocarbonetos e a outros fluidos através de quaisquer métodos adequados como o provimento de ranhuras, perfurações, espaços entre o arame enrolado, etc. Em algumas formas de realização, a região permeável externa 206 pode ser configurada para, pelo menos parcialmente, bloquear a areia e outro material particulado dos intervalos de produção 108 e/ou da formação da subsuperfície 107, sendo o material particulado dos intervalos de produção 108 e da formação da subsuperfície 107 é referida na presente invenção como material particulado da formação (em oposição a material particulado que é um componente do sistema para o controle do fluxo, como o abaixo discutido).

A figura 2A, em combinação com as figuras 2B e 2C, ilustra adicionalmente que o sistema para o controle do fluxo exemplificativo 200 inclui uma pluralidade de câmaras para o controle do fluxo 220, com um comprimento de câmara 222 definido pelo espaço longitudinal entre os isoladores de câmara 210. Como o ilustrado, a região permeável externa 206 não está alinhada longitudinalmente com a região permeável interna 208 de forma que a região permeável externa 206 e a região permeável interna 208 não se sobrepõem. Nestas implementações, o comprimento da câmara 222 pode ser determinado pela soma dos comprimentos das regiões permeáveis interna e externa 206, 208 e pode ser ainda mais comprido. A dimensão das regiões permeáveis externa e interna 206, 208 pode variar em função das condições do poço, como o comprimento do intervalo de produção 108, a estabilidade esperada da formação da subsuperfície, o teor de água esperado do reservatório e/ou da área circundante, a duração esperada do poço, etc. Por exemplo, menores comprimentos de câmara podem ser preferidos nas implementações para intervalos mais curtos para prover um controle rigoroso sobre o intervalo. Do mesmo modo, maiores comprimentos de câmara podem ser preferidos para implementações em intervalos mais longos para prover um controle adequado sobre o intervalo. O nível preferido de controle do fluido em um intervalo particular pode ser determinado pelas características do próprio intervalo e/ou pode ser determinado pela experiência dos operadores do poço quanto ao local. De forma similar, apesar de que as câmaras para o controle dos fluxos estarem ilustradas em sucessão contínua da anterior para a seguinte, algumas implementações dos sistemas para o controle do fluxo da presente invenção podem dispor de sistemas para o controle do fluxo ao longo da extensão da coluna de produção com tubos de produção, de outro modo, convencionais a separar os sistemas para o controle do fluxo. Esta forma de realizar a invenção é mostrada esquematicamente na figura 1.

Embora os sistemas para o controle do fluxo da presente invenção possam variar quanto à dimensão das regiões permeáveis, à dimensão das câmaras para o controle do fluxo, a relação entre as câmaras para o controle do fluxo, a posição das câmaras para o controle do fluxo no interior do poço e quanto a outras características, os princípios da presente invenção que provêem as funcionalidades para o controle do fluxo subsistem ao longo das várias formas de realização aqui descritàs, sugeridas e/ou aludidas. Pelo menos alguns destes princípios estão ilustrados nas figuras 2B e 2C, que provêem vistas esquemáticas laterais do sistema para o controle do fluxo exemplificativo da figura 2A, incluindo vistas diagramáticas parciais para ilustrar os elementos operativos do sistema para o controle do fluxo 200.

A figura 2B ilustra via a vista diagramática parcial que o sistema para o controle do fluxo 200 pode incluir várias câmaras para o controle do fluxo 220, como as duas câmaras e meia mostradas. Adicionalmente, a figura 2B ilustra que, no interior do revestimento externo 204 e que no exterior do tubo base 202, está colocado uma gaxeta particulada consolidada 212, que também pode ser referido como composição particulada 212. Por conseguinte, a composição particulada 212 é colocada em uma área de fluxo externa (mais visível nas figuras de 3 a 5). Como o ilustrado na figura 2B, a composição particulada 212 é colocada inicialmente em associação com a região permeável externa 206 subjacente à região permeável externa 206 e sem se sobrepor à região permeável interna 208. A figura 2B ilustra nas duas câmaras para o controle do fluxo diferentes 220a e 220b dois cenários de fluxo diferentes que podem ser encontrados durante a produção. Na câmara para o controle do fluxo 220a, os fluidos compostos principalmente, senão na sua totalidade, por hidrocarbonetos (fluido rico em hidrocarbonetos 224) estão ilustrados a entrar através da região permeável externa 206 e a passar através de e/ou à volta da composição particulada 212. Pelo contrário, a câmara para o controle do fluxo 220b está a sofrer um influxo de fluidos que contêm água (fluido rico em água 226). Como é raro que os fluidos de um intervalo de produção sejam apenas hidrocarbonetos ou apenas água, a distinção entre fluido rico em hidrocarbonetos 224 e fluido rico em água 226 pode ser bastante subtil e pode ser definida pelo operador do poço de acordo com os princípios aqui descritos.

Relativamente à figura 2C e continuando a referir a figura 2B, pode ser observado que a composição particulada 212 reage de forma distinta aos diferentes fluidos 224, 226. A figura 2C mostra que o fluido rico em hidrocarbonetos 224 continua a fluir através da composição particulada 212 na câmara para o controle do fluxo 220a. A figura 2C mostra adicionalmente que a câmara para o controle do fluxo 220b reagiu ao influxo de fluido rico em água 226 e que fechou eficientemente a região permeável interna 208 da câmara para o controle do fluxo. Resumindo, a composição particulada 212 da câmara para o controle do fluxo 220b reagiu libertando as partículas da composição particulada, permitindo que elas fluam com os fluidos que entram para a região permeável interna 208, onde as partículas liberadas 228 são retidas pela região permeável interna 208 para formar uma acumulação de partículas 230. A acumulação de partículas 230 bloqueia, pelo menos substancialmente, a região permeável interna 208, que impede, limita e previne, pelo menos substancialmente, que o fluido rico em água 226 entre no tubo base 202. Por conseguinte, a câmara para o controle do fluxo 220b serve para controlar a produção de água dos intervalos de produção. Como a produção de água muitas vezes transporta produção de areia, o bloqueio da câmara para o controle do fluxo 220b também ajuda a reduzir a produção de areia. Os fluidos produzidos 226 que, de outra forma, teriam entrado para o tubo base na câmara para o controle de fluxo 220b podem prosseguir para fora do revestimento externo 204, tal como no interior do intervalo de produção 108, e tentar entrar através da câmara para o controle do fluxo 220a. Como os fluidos que entram na câmara para o controle do fluxo 220a estão contaminados por fluidos indesejados 226, também pode reagir aos fluidos indesejados libertando partículas para bloquear a câmara para o controle do fluxo 220a.

Com as figuras de 2A a 2C a proverem uma forma de realização exemplificativa e a ilustrarem vários princípios e características do presente sistema para o controle do fluxo 200, podem ser apreciadas muitas variantes da forma de realização particular mostrada. Por exemplo, as figuras de 2A a 2C ilustram um sistema para o controle do fluxo 200 que utiliza um tubo base 202 e um revestimento externo 204, em que o revestimento externo foi ilustrado e descrito depois das colunas de tubos de produção que incorporam componentes para controlar a areia como revestimentos externos e internos. No entanto, o revestimento externo 204 não precisa estar associado à coluna de tubos de produção 120 e pode ser provido pela coluna de revestimento de produção 118 em que a região permeável externa 206 está provida com perfurações no revestimento. Esta implementação está ilustrada esquematicamente na figura 7 e será melhor descrita abaixo em relação à mesma. Adicional ou alternativamente, os sistemas para o controle do fluxo 200 no âmbito da presente invenção podem incluir as regiões permeáveis interna e externa 208, 206 que não estão alinhadas longitudinalmente uma com outra, como o ilustrado nas figuras de 2A a 2C. Por exemplo, pode haver uma sobreposição parcial ou total das duas regiões permeáveis, como o mostrado nas figuras 9, 11 e 12 e descrito em relação às mesmas.

Os sistemas para o controle do fluxo 200 apresentados na presente invenção provêem um tubo base 202, ou outro tubo de produção concebido para transportar os fluidos de produção desejados, com regiões permeáveis diferenciadas que permitem que os fluidos entrem para o canal de fluxo interno do tubo base 202. O tubo base 202, pelo menos parcialmente, define uma área de fluxo externa na qual é colocada uma composição particulada 212 adaptada para liberar partículas quando é exposta a determinadas condições de ativação, como a presença de água. As partículas liberadas fluem então no interior da área de fluxo externa e acumulam-se nas regiões permeáveis para impedir, bloquear, ou, então pelo menos, limitar ou prevenir o fluxo de fluidos para o canal de fluxo interno do tubo base, ou então para formar um tampão particulado para completa ou, pelo menos, substancialmente bloquear o fluxo de fluidos no tubo base. Algumas implementações podem incluir elementos para definir adicionalmente câmaras para o controle do fluxo 220 que possibilitam um controle mais aperfeiçoado do fluxo de fluido e/ou a acumulação das partículas liberadas nas regiões desejadas no interior da área de fluxo externa, como o ilustrado e discutido mais claramente em relação às figuras de 5A a 5F.

A gaxeta particulada consolidada 212 pode estar configurado de qualquer forma adequada para ser colocado no interior da área de fluxo externa da forma acima descrita. Pelo menos algumas configurações adequadas tomar-se-ão mais evidentes a partir das descrições e das figuras aqui providas; outras também estão dentro do âmbito da presente invenção. A gaxeta particulada ou a composição particulada 212 podem ser formados através da aglutinação ou cimentação de quaisquer partículas adequadas na forma desejada. Em algumas implementações, o agente de aglutinação ou de cimentação pode estar baseado em silicatos de metais alcalinos. Os silicatos de metais alcalinos exemplificativos podem ser fluidos monofásicos adaptados para polimerizarem em um material de cimentação a temperaturas elevadas. Por exemplo, o silicato de potássio e a uréia, o silicato de potássio e a formamida, ou o etilpolissilicato, o HCI, e o etanol podem ser combinados para prover um agente de ligação conveniente. Podem ser utilizados outros materiais de ligação adequados, incluindo outros silicatos de metais alcalinos e outros materiais.

Os silicatos de metais alcalinos podem ser agentes de ligação adequados quando o fluido de ativação (ou fluido que ativa a liberação de partículas) é a água. Isto é, quando os sistemas para o controle do fluxo 200 são configurados para controlar os fluidos que fluem dos intervalos de produção para limitar a produção de água, os agentes de ligação podem ser selecionados para reagir à presença de água, como o descrito em relação às figuras 2B e 2C. Os sistemas para o controle do fluxo 200 podem igualmente ser configurados para reagir à presença de outros fluidos ou materiais nos fluidos do intervalo de produção 108. Por exemplo, os agentes de ligação podem ser selecionados para reagir à presença de gás natural provocando o fecho ou a vedação das câmaras para o controle do fluxo 220 quando o gás natural é produzido ou quando o gás natural é produzido em quantidades ou níveis superiores a um nível aceitável. Uma configuração como esta pode possibilitar aos operadores o controle da produção de gás, e, deste modo, o controle do impulso natural da pressão no reservatório. Do mesmo modo, os agentes de ligação podem ser selecionados para ser sensíveis a outros produtos químicos ou materiais presentes nos fluidos produzidos, como o sulfureto de hidrogênio, que, de preferência, não são extraídos através do tubo base.

Deverá ser salientado que diferentes câmaras para o controle do fluxo ao longo da mesma coluna de tubos de produção podem ser configuradas para reagir a diferentes fluidos de ativação com base nas estimativas ou no conhecimento das condições nos intervalos de produção relevantes 108, como por exemplo, se o intervalo de produção é rico em gás ou se é rico em água. Independentemente da condição de ativação para a qual a câmara e/ou sistema para o controle do fluxo está projetado, os agentes de ligação selecionados para aglutinar as partículas são preferencialmente selecionados, para serem compatíveis com as restantes operações do poço, tal como não serem prejudiciais para o equipamento ou de forma absurda difíceis de separar dos fluidos produzidos.

Ainda em relação aos agentes de ligação ou materiais de cimentação utilizados para formar a gaxeta particulada 212, o tipo de agente utilizado e a sua resistência e propriedades materiais podem ser selecionados para controlar a velocidade de dissolução do material de cimentação, ou a velocidade de liberação das partículas quando o poço está no modo de produção. Por exemplo, os agentes de ligação, e, de uma forma geral, a composição particulada, podem ser adaptados para reter as partículas se a concentração de água nos fluidos produzidos for inferior a um limiar predeterminado. Altemativamente, os agentes de ligação podem ser selecionados para reagir a elementos como o tempo, as temperaturas, as concentrações dos fluidos de ativação, os níveis dos fluidos produzidos, etc. Além disso, a configuração da própria gaxeta particulada 212, nomeadamente a espessura e a porosidade ou a permeabilidade da gaxeta particulada, pode afetar a velocidade de dissolução e, consequentemente, a velocidade à qual as partículas são liberadas. Cada intervalo de produção e/ou operador do poço pode ter tolerâncias diferentes em relação a qualquer uma ou mais condições do poço. Os presentes sistemas e métodos permitem que um operador controle o fluxo de fluido em secções específicas do poço com base em uma ou mais destas condições sem perturbar o fluxo noutras secções do poço.

As partículas adequadas para serem utilizadas na composição particulada 212 podem incluir cascalho, areia, carbonatos, sedimentos, argilas ou outros materiais particulados, como partículas feitas de polímeros ou de outros materiais. Por motivos de custo e de compatibilidade, os materiais naturais como o cascalho e a areia podem ser as partículas preferidas para serem utilizados na preparação das gaxetas particuladas 212. No entanto, outros fatores como a controlabilidade da dimensão da partícula e a densidade do enchimento e/ou o impacto na produção do poço e/ou no equipamento pode encorajar a utilização de outros materiais particulados. Além disso, em uma gaxeta particulada podem ser combinadas partículas de materiais diferentes, dependendo das propriedades desejadas da gaxeta particulada e/ou da acumulação de partículas resultante.

As partículas selecionadas para serem incorporadas na gaxeta particulada 212 podem ser de dimensões e tamanhos constantes ou variados. Em geral, pode ser preferido incluir partículas maiores do que as ranhuras ou perfurações da região permeável interna 208 de forma a que as partículas, ou, pelo menos, a maior parte das partículas, fiquem retidas na área do fluxo externa e impedidas de entrarem no canal do fluxo interno do tubo base 202. Por conseguinte, a configuração do tubo base 202, e, em particular, a configuração da região permeável interna 208 e a seleção das partículas podem estar relacionadas.

Como o sugerido pela descrição anterior, a acumulação de partículas resultante tem uma baixa permeabilidade e resiste ao fluxo através da região permeável interna 208. A permeabilidade da acumulação de partículas 230 pode depender dos materiais particulados e da sua densidade, forma, dimensão, variedade, etc. A incorporação de partículas de dimensões variadas na gaxeta particulada 212 pode ser realizada através da combinação de partículas de diferentes dimensões do mesmo material ou através da combinação de materiais diferentes. Por exemplo, na gaxeta particulada 212 podem ser incluídos areia e cascalho para prover uma pluralidade de dimensões de partícula. Outras combinações e composições de tipos de materiais particulados podem ser utilizadas. Em algumas implementações, as partículas podem incluir materiais que experimentam alterações quando expostos à condição de ativação. Por exemplo, podem ser utilizados polímeros que se expandem quando entram em contato com fluidos aquosos (ou com outras condições de ativação). Nestas implementações, pode ser utilizada uma gaxeta particulada relativamente pequena para formar uma acumulação de partículas maior como resultado das partículas expansíveis. A expansão pode também promover um bloqueio melhorado da região permeável interna. Qualquer variedade de materiais pode ser utilizada para prover esta expansão, tendo sido alguns exemplos acima descritos.

As dimensões da partícula variam desde o submicron até alguns centímetros podem prover uma pluralidade de dimensões de partícula para aumentar a densidade de enchimento da acumulação 230, reduzindo deste modo a permeabilidade. As dimensões exemplificativas das partículas podem variar de, aproximadamente, 0,0001 mm até, aproximadamente, 100 mm. Considerando a distribuição da dimensão das partículas e a região permeável interna 208, as partículas da gaxeta particulada 212 podem ser selecionadas para que, pelo menos, 10% (por volume) das partículas sejam maiores do que as aberturas da região permeável interna 208. Mais preferencialmente, será utilizada uma proporção superior de partículas maiores do que as aberturas da região permeável. Uma proporção menor também pode ser preferida Em algumas circunstâncias. Noutras situações, as partículas selecionadas para a gaxeta particulada 212 podem ter uma pluralidade de dimensões, o que resulta em um coeficiente de uniformidade superior a, aproximadamente, 5. O coeficiente de uniformidade é uma medida da classificação da partícula e está definida para ser d40/d90, conforme está convencionado para as medições das dimensões das partículas nos campos de petróleo. Como está convencionado, d40 indica que 40% das partículas totais são mais grossas do que a dimensão de partícula d40; de forma semelhante, d90 indica que 90% das partículas totais são mais grossas que a dimensão de partícula d90. As dimensões de partícula podem ser medidas utilizando qualquer aparelho de medição adequado. Por exemplo, a peneiração pode ser utilizada para medir dimensões de partícula compreendidas na gama de 0,037 mm até, aproximadamente, 8 mm, e a difração laser pode ser utilizada para medir dimensões de partícula compreendidas na gama de, aproximadamente, 0,0001 mm até, aproximadamente, 2 mm (por exemplo, pode ser utilizado o aparelho Malvem's Mastersizer® 2000). É possível utilizar outros sistemas e aparelhos para medir partículas não compreendidas nestas gamas.

Outros fatores diferentes (ou adicionais) do tamanho podem ter influência na densidade de enchimento e/ou na permeabilidade da acumulação de partículas resultante 230. Por exemplo, as formas e as configurações das partículas podem influir na capacidade das partículas de ficarem estreitamente acondicionadas na acumulação de partículas 230. Não é possível controlar facilmente a forma das partículas quando se trabalha com materiais naturais como a areia e o cascalho, mas se forem utilizados materiais poliméricos ou outros materiais artificiais na gaxeta particulada 212, as partículas podem ser configuradas à medida para promover a densidade de enchimento. Adicionalmente, a densidade das partículas pode afetar a capacidade das partículas de se moverem através da área de fluxo externa e para se juntarem na acumulação de partículas 230, bem como a orientação do poço. As partículas podem ser selecionadas para ter um volume e uma densidade apropriada à distribuição do tamanho das partículas desejada de forma a promover uma densidade de enchimento suficientemente alta e uma permeabilidade suficientemente baixa.

Em algumas formas de implementação da tecnologia presente, os métodos podem ser implementados para determinar ou para desenhar uma composição particulada 212 preferida. Como um método exemplificativo, partículas de diferentes dimensões e/ou configurações podem ser selecionadas e combinadas com base em um perfil de acumulação previsto, estimado, e/ou calculado em condições do poço esperadas. As partículas selecionadas e combinadas podem então ser medidas para determinar a dimensão de distribuição e/ou o coeficiente de uniformidade, o que pode não ser necessário se o processo de seleção das partículas for suficientemente controlado. As partículas são seguidamente liberadas em um protótipo de uma câmara para o controle do fluxo ou em um modelo de uma câmara para o controle do fluxo com as condições de trabalho do poço. A acumulação de partículas pode então formar-se e a sua permeabilidade ser medida. Se a permeabilidade for suficientemente baixa, pode ser determinada a combinação das partículas selecionadas adequada para aplicações de poço similares às testadas. Se a permeabilidade for demasiado alta, os métodos podem ser repetidos até ser identificada uma dimensão de partícula e uma combinação adequadas. Em algumas implementações, a combinação particulada pode ter como resultado a passagem de algumas partículas através da região permeável interna 208 antes de a acumulação de partículas estar suficientemente formada para bloquear o fluxo. A quantidade de produção particulada pode ser controlada para qualquer nível desejado através da correção da dimensão da partícula, da forma, da combinação, etc., assim como através da modificação da dimensão das aberturas na região permeável interna 208.

Prosseguindo com a discussão sobre a composição da gaxeta particulada, uma gaxeta particulada exemplificativa pode incluir partículas de tamanhos diferentes em que as diferentes dimensões são de materiais diferentes. A utilização de partículas de materiais ou de composições diferentes pode permitir que as câmaras para o controle do fluxo provejam uma acumulação de partículas reversível que faz um bloqueio seletivo e posteriormente permitem o fluxo através da região permeável interna. Por exemplo, pode ser desejável prover uma câmara para o controle do fluxo que bloqueie o fluxo de fluidos de produção através da câmara quando os fluidos de produção incluam mais do que uma concentração predeterminada de gás. Por conseguinte, a gaxeta particulada pode ser adaptado para liberar as partículas da composição e dimensões diferentes quando o fluido de produção satisfizer a condição predeterminada. A utilização de partículas maiores e menores possibilita que as partículas menores vedem eficazmente a região permeável interna ao fluxo de gás. No entanto, pode ser desejável, nalgum momento posterior, permitir que o gás flua através da câmara. Como um cenário exemplificativo, pode ser desejável limitar o fluxo de gás para manter a força de impulso natural do poço durante um período para produzir tantos fluidos líquidos da produção como praticável. No entanto, em um momento posterior, pode ser preferível extrair estes gases do poço.

Nestas circunstâncias, a acumulação de partículas reversível pode ser ativada para abrir a região permeável interna. A acumulação de partículas reversível pode ser ativada através do bombeamento de um fluido de reversão no poço e que pode ser realizada através de quaisquer métodos adequados. Mantendo o cenário exemplificativo apresentado, o fluido de reversão pode dissolver, ou afetar de outra forma, as partículas menores enquanto deixa as partículas maiores na sua posição. A dissolução das partículas menores pode criar aberturas suficientemente grandes para permitir a produção de fluidos gasosos através da região permeável interna. Em algumas implementações, as aberturas criadas podem ser suficientemente pequenas para limitar ou restringir de forma significativa o fluxo de líquidos através da região permeável interna. Noutras implementações de uma acumulação de partículas reversível, todas as partículas podem ser de tamanho similar e/ou do mesmo material e o fluido de reversão pode dissolver ou então remover parte ou toda a acumulação. Por conseguinte, a seleção das dimensões das partículas e dos materiais pode ser determinada, no mínimo, pelas condições do intervalo de produção e das condições a monitorizar para ativar a acumulação de partículas e pelas condições que podem motivar uma reversão da acumulação de partículas.

Enquanto as figuras de 2A a 2C provêem uma ilustração esquemática de uma implementação exemplificativa da tecnologia da presente invenção e um pano de fundo para a discussão dos diferentes princípios e características da presente invenção, as figuras de 3 a 13 provêem ilustrações de formas de realização e implementações para ilustrar adicionalmente o âmbito da presente invenção. Enquanto diferentes exemplos são providos nas figuras, o âmbito da presente invenção estende-se para além do número relativamente limitado de implementações mostradas e inclui todas as variantes e equivalentes das formas de realização ilustradas e das reivindicações enumeradas abaixo.

A figura 3 e as figuras de 4A a 4C provêem representações esquemáticas similares da tecnologia da presente invenção, incluindo uma gaxeta particulada consolidada colocada em uma área de fluxo externa. As figuras 3 e 4A representam, cada uma, uma configuração alternativa inicial de uma câmara para o controle do fluxo 220, em que a diferença ilustrada está na colocação da gaxeta particulada 212. Começando com a figura 3, uma parte de um sistema para o controle do fluxo 200 é mostrada esquematicamente colocada em um intervalo de produção que contém fluidos de produção 109. De forma similar à ilustração das figuras de 2A a 2C, o sistema para o controle do fluxo 200 inclui um tubo base 202 com uma região permeável interna 208 e inclui um revestimento externo 204 com uma região permeável externa 206. O revestimento externo 204 ilustrado é exemplificativo dos vários revestimentos externos adequados acima discutidos, como um elemento de gaxeta externo, um segmento do revestimento de produção, etc. O espaço entre o revestimento externo 204 e o tubo base 202 defina uma área de fluxo externa 216 no interior da câmara para o controle do fluxo 220. Os fluidos de produção 109 do intervalo de produção passam através da região permeável externa 206 na área do fluxo externa 216 e depois passam através da região permeável interna 208 no canal de fluxo interno 218, como o mostrado pelas setas de fluxo 232.

A figura 3 ilustra a gaxeta particulada 212 colocada no interior da área de fluxo externa 216 e perto da região permeável interna 208 (em comparação com a forma de realização ilustrada na figura 4A). A gaxeta particulada 212 está colocada para entrar em contato com os fluidos de produção 109 que fluem através da área de fluxo externa 216. Como o ilustrado, os fluidos de produção 109 entram em contato com a gaxeta particulada à medida que os fluidos circulam à volta dos bordos da gaxeta 212. Em algumas implementações, a gaxeta particulada 212 pode ser poroso ou então configurado para permitir que os fluidos de produção 109 fluam através da gaxeta ou através de partes da gaxeta. Como o acima discutido e melhor ilustrado nas figuras de 4A a 4C, a gaxeta particulada 212 está adaptada para liberar as partículas quando entra em contato com os fluidos de ativação e/ou com as condições de ativação (tais como o tempo decorrido, a concentração de produtos químicos ou fluidos particulares, o tempo de exposição a condições particulares, etc.) e a região permeável interna 208 está adaptada para reter, pelo menos, algumas partículas liberadas para formar uma acumulação de partículas que bloqueia a região permeável interna.

As figuras de 4A a 4C ilustram ainda outra configuração possível da gaxeta particulada 212 no interior de uma área de fluxo externa 216. A figura 4A ilustra os mesmos componentes da figura 3 mas com a colocação da gaxeta particulada na extremidade oposta da câmara para o controle do fluxo 220 da região permeável interna 208. Como as câmaras para o controle do fluxo 220 podem ter qualquer comprimento ou configuração adequada, com a região permeável interna e a externa dispostas em relação à outra em qualquer posição conveniente e ao comprimento global da câmara para o controle do fluxo, as diversas vistas das figuras de 2 a 4 ilustram configurações meramente exemplificativas, que não são limitativas quanto ao comprimento, à forma ou à configuração da gaxeta particulada. Com a gaxeta particulada 212 colocado na área de fluxo externa 216 e em uma via de fluxo definida no interior para os fluidos de produção 109 fluírem para o canal de fluxo interno 218, a gaxeta particulada 212 é capaz de reagir às condições dos fluidos de produção e de bloquear a câmara para o controle do fluxo de forma apropriada.

As figuras 4B e 4C ilustram os efeitos do fluido de ativação na gaxeta particulada 212. A figura 4B representa esquematicamente o estado da câmara para o controle do fluxo 220 depois de os fluidos de produção 109 terem exposto a gaxeta particulada 212 aos fluidos de ativação e/ou às condições de ativação durante um período de tempo suficiente para liberar todas as partículas (partículas liberadas 228) que tinham sido aglutinadas na gaxeta particulada. A figura 4B ilustra todas as partículas liberadas 228 em movimento ao mesmo tempo (isto é, ainda sem terem formado uma acumulação de partículas 230). Este estado pode dar-se em uma câmara para o controle do fluxo 220 quando a gaxeta particulada 212 estiver configurada com um agente de ligação selecionado para liberar rapidamente as partículas depois de uma condição de ativação ser satisfeita. Os agentes de ligação e/ou as configurações alternativas da gaxeta particulada podem ter uma liberação mais lenta que retém, pelo menos, algumas partículas na gaxeta particulada 212 o tempo suficiente para que as partículas liberadas 228 comecem a formar uma acumulação de partículas 230 antes que as últimas partículas sejam liberadas.

A figura 4C ilustra uma câmara para o controle do fluxo 220 em um estado fechado. Mais especificamente, as partículas liberadas formaram uma acumulação de partículas 230 adjacente à região permeável interna 208 para vedar, pelo menos substancialmente, a região permeável interna. Como o indicado pelas setas de fluxo 232, o fluxo de fluidos de produção 109 na câmara para o controle do fluxo 220 é bloqueado, pelo menos substancialmente, pela acumulação de partículas 230. A acumulação de partículas 230 está ilustrada esquematicamente; poderá ser apreciado que acumulações particuladas reais poderão não se formar com limites tão precisos e definidos. Além disso, as acumulações particuladas 230 podem ser formadas para encher completamente a área de fluxo externa adjacente à região permeável interna 208 ou o sistema para o controle do fluxo 200 pode estar configurado para formar um tampão particulado que serve para bloquear o fluxo de fluido no interior da área de fluxo externa 216. A forma em que as partículas liberadas 228 se acumulam na área de fluxo externa 216 dependerá de vários fatores, nomeadamente a dimensão, a forma e a densidade das partículas, a configuração e o estado da área de fluxo externa 216, e de outras propriedades do poço e/ou dos fluidos produzidos, como o descrito, pelo menos em parte, anteriormente e como o ilustrado noutras figuras da presente invenção.

Voltando agora às figuras 5A a 5F, nelas estão ilustradas várias vistas de sistemas para o controle do fluxo exemplificativos. Na forma de realização exemplificativa ilustrada nas figuras de 5A a 5F, o sistema para o controle do fluxo 300 está configurado como um par de tubos concêntricos, designados como primeiro elemento tubular 302 e segundo elemento tubular 304, que podem ser incorporados em uma coluna de tubos de produção. As figuras 5A e 5B provêm uma vista em perspectiva e uma vista final, respectivamente, do primeiro elemento tubular 302; as figuras 5C e 5D provêm uma vista em perspectiva e uma vista final, respectivamente, do segundo elemento tubular 304; e as figuras 5E e 5F provêm uma vista em perspectiva e uma vista final, respectivamente, do primeiro e do segundo elemento tubular montados para prover um sistema para o controle do fluxo 300 que inclui uma pluralidade de câmaras para o controle do fluxo 320.

As figuras 5A e 5B ilustram uma forma de realização do tubo base 302 e hastes axiais 334, que estão ilustradas como estando acoplados. O tubo base 302, que pode ser referido como tubo de fluxo interno ou primeiro elemento tubular, pode ser uma seção de tubo que tem um canal de fluxo interno 318 e uma ou mais aberturas, como as ranhuras 336, provendo uma região permeável interna 308. As hastes axiais 334, que podem ser colocadas, pelo menos em grande parte, longitudinalmente ao longo do tubo base 302, podem ser acopladas ao tubo base 302 via soldadura ou de outras técnicas similares. Por exemplo, as hastes 334 podem ser fixadas ao tubo base 302 via soldadura e/ou de terminais com soldadura. Adicional ou altemativamente, as hastes axiais 334 podem ser seguras na sua posição pela combinação do primeiro elemento tubular 302 com o segundo elemento tubular 304 que pressionam as hastes axiais. Como alternativas adicionais, as hastes axiais 334 podem ser acopladas ao segundo elemento tubular 304 (figuras 5C e 5D) mediante qualquer forma adequada. Por exemplo, as hastes axiais 334 podem ser soldadas ao segundo elemento tubular 304, que pode estar configurado para comprimir as hastes axiais contra o primeiro elemento tubular 302. Adicional ou altemativamente, as hastes axiais 334 podem ser colocadas em encaixes no primeiro e/ou no segundo membro tubular para manter as hastes axiais na orientação adequada. O tubo base 302 e as hastes axiais 334 podem incluir aço ao carbono ou ligas resistentes à corrosão (CRA), dependendo do nível de resistência à corrosão desejada ou necessária para uma aplicação específica. A seleção de materiais pode ser idêntica à seleção de materiais para aplicações de filtragem convencionais. Para uma perspectiva alternativa da vista parcial do tubo base 302 e das hastes axiais 334, uma vista em corte transversal dos diferentes componentes ao longo da linha 5B é mostrada na figura 5B.

Ainda relativamente à figura 5A, as ranhuras 336 estão adaptadas para prover a região permeável interna 308 acima discutida. Por conseguinte, as ranhuras 336 podem ser adaptadas para prevenir a passagem de, pelo menos, algumas partículas liberadas pela gaxeta particulada utilizado com o sistema para o controle do fluxo 300 específico. Por exemplo, a largura e/ou o comprimento das ranhuras podem ser modificados considerando as distribuições da dimensão das partículas da gaxeta particulada.

A figura 5A ilustra adicionalmente que as ranhuras 336 da região permeável interna 308 estão dispostas adjacentes aos isoladores da câmara 310. Os isoladores da câmara 310 podem ser do mesmo ou de material diferente do tubo base 302 e/ou das hastes axiais 334. O material selecionado para os isoladores da câmara 310 pode ser duradouro para suportar as condições da área de fluxo externa (por exemplo, a abrasão, a pressão, etc.). Os isoladores da câmara 310 podem ser acoplados ao tubo base 302 e/ou às hastes axiais 334 mediante soldadura ou outras técnicas convencionais, que podem incluir uma ou mais técnicas acima descritas para as hastes axiais. Os isoladores da câmara 310 podem estar colocados adjacentes a cada região permeável interna 308, como o ilustrado, ou podem ser colocados em intervalos regulares a partir da região permeável interna. Adicional ou altemativamente, as câmaras para o controle do fluxo 320, definidas pelo espaço entre os isoladores da câmara 310 adjacentes, podem incluir mais de uma região permeável interna 308.

Em algumas implementações, as partículas liberadas podem necessitar do auxílio de um isolador da câmara 310 para iniciarem a acumulação em uma região permeável interna 308. Noutras implementações, a configuração da área de fluxo externa 316 (ver figura 5F) pode ser suficiente para provocar o início da acumulação das partículas liberadas e a formação de um tampão. Por exemplo, o comprimento e as áreas transversais da área de fluxo externas 316 (as áreas entre as hastes axiais 334) podem ser de forma a que as partículas liberadas se acumulem e formem naturalmente um tampão particulado na área de fluxo externa. Como um exemplo adicional, a área de fluxo externa pode ser uma área entre um tubo base e uma coluna de revestimento em que um gaxeta de cascalho ou materiais de ffaturação hidráulica são dispostos no segmento circular. Nestas implementações, os materiais da gaxeta de cascalho podem provocar a acumulação das partículas liberadas antes de chegarem à região permeável interna 308 e um tampão particulado pode formar-se afastado da região permeável interna 308. Por conseguinte, embora a configuração da região permeável interna 308 possa depender da configuração da gaxeta particulada, ele não é necessário em todas as implementações.

Prosseguindo com a discussão das ranhuras 336 da figura 5A, adicional ou altemativamente, as ranhuras podem ser adaptadas para prover um controle da areia para impedir ou restringir o fluxo de partículas da formação como areia de passarem entre a região externa do tubo base 302 e o canal de fluxo interno 318. Por exemplo, as ranhuras 336 podem ser definidas de acordo com “Inflow Analysis and Optimization of Slotted Liners” e “Performance of Horizontal Wells Completed with Slotted Liners and Perforations”. Ver T.M.V. Kaiser et al., “Inflow Analisis and Optimization of Slotted Liners”, SPE 80145 (2002); e Yula Tang et al., “Performance of Horizontal Wells Completed with Slotted Liners and Perforations”, SPE 65516 (2000). Adicional ou altemativamente, deve ser salientado que a região permeável externa 306 pode ser adaptada para prover algum grau de controle da areia. Também deve ser salientado que a região permeável interna 308 no primeiro elemento tubular 302 pode ser provida por configurações que não as ranhuras 336. Por exemplo, podem ser utilizadas gaxetas de malha, perfurações, gaxetas de arame enrolado ou combinações destes ou de outros métodos convencionais para prover o acesso controlado ou limitado aos tubos base.

As figuras 5C e 5D ilustram um segundo elemento tubular 304 que pode estar colocado à volta do primeiro elemento tubular 302 e das hastes axiais 334 das figuras 5A e 5B. A figura 5C provê uma vista em perspectiva enquanto que a figura 5D provê uma vista transversal ao longo da linha 5D. O segundo elemento tubular 304 pode ser uma seção de tubo com aberturas ou perfurações 338 ao longo do seu comprimento. O segundo elemento tubular 304 pode incluir aço carbono ou CRA, como o acima discutido em relação ao primeiro elemento tubular. Outros materiais apropriados podem ser utilizados dependendo das condições esperadas sob as quais o sistema para o controle do fluxo vai ser utilizado.

As perfurações 338 são um exemplo de um método adequado para formar uma região permeável externa 306. As perfurações 338 podem estar dimensionadas para minimizar as restrições do fluxo (isto é, dimensionadas para permitirem que as partículas, como areia, passem através das perfurações 338) ou podem ser suficientemente pequenas para limitar o fluxo de areia e/ou de outros materiais da formação. As perfurações podem por exemplo ter a forma de buracos redondos, ovais, e/ou ranhuras. Embora a região permeável externa 306 possa estar provida com as perfurações 338, a região externa permeável também pode ser provida com qualquer outra forma adequada como ranhuras, como o acima descrito, gaxetas de arame enrolado, gaxetas de malha, gaxetas de metal sinterizado ou por outros métodos convencionais, incluindo os métodos para o controle da areia convencionais.

Em algumas implementações, as aberturas da região permeável externa 306, quer as perfurações 338 quer de outro tipo, podem estar dimensionadas para reter as partículas liberadas da gaxeta particulada consolidada da presente invenção. Por conseguinte, a configuração da região permeável externa 306 pode depender da escolha dos materiais para a gaxeta particulada e vice-versa.

Considerando as figuras 5A, 5C, e 5E, pode ser observado que tanto o primeiro elemento tubular 302 como o segundo elemento tubular 304 estão configurados com regiões permeáveis e regiões impermeáveis. Mais especificamente, na figura 5E pode ser observado que o primeiro elemento tubular 302 está configurado com uma região permeável interna 308 e com uma região impermeável interna 324 e que o segundo elemento tubular está configurado com uma região permeável externa 306 e com uma região impermeável externa 314. A figura 5E, idêntica às figuras acima descritas, ilustra as regiões permeáveis interna e externa 308, 306 em disposições não alinhadas ou configuradas de forma a que as regiões permeáveis não se sobreponham. Embora uma configuração não alinhada seja conveniente para os dispositivos para o controle do fluxo, esta configuração não é necessária para uma implementação bem-sucedida da presente invenção, como poderá ser observado com as ilustrações esquemáticas das figuras de 9 a 14.

A utilização de regiões permeáveis e impermeáveis no primeiro e no segundo elemento tubular oferece a possibilidade de uma câmara de fluxo de percurso modificado no sistema para o controle do fluxo. A câmara de fluxo de percurso modificado age de forma eficaz como um defletor ou como meio de desvio do fluxo para redirecionar de uma direção de entrada radial para uma direção longitudinal e/ou circunferencial. Embora não seja necessária para a prática da presente invenção, a implementação de uma configuração que provê uma câmara de fluxo de percurso modificado pode prover funcionalidades adicionais aos sistemas para o controle do fluxo da presente invenção. Por exemplo, o redirecionamento do fluxo pode reduzir a energia no fluido produzido que entra, o que pode ter como resultado o prolongamento da vida útil da região permeável interna 308.

A vida útil da região permeável interna 308 pode ser prolongada reduzindo as pressões e as forças que tendem a penetrar nas gaxetas ou malhas da região permeável interna. É sabido que as gaxetas e as malhas normalmente utilizadas nos dispositivos para o controle de areia têm uma tendência para rasgar ou então para criar aberturas que anulam o objetivo do dispositivo para o controle da areia. Estas aberturas são provocadas, pelo menos em parte, pelas forças aplicadas na gaxeta pelos fluidos carregados de partículas que fluem diretamente no ou através da gaxeta. O risco de a gaxeta ceder com estas forças é especialmente maior em pontos quentes localizados (por exemplo, quando os fluxos de produção estão concentrados devido à obstrução nas áreas circundantes). Estes “pontos quentes” localizados podem formar-se no interior do poço devido a uma variedade de circunstâncias, muitas das quais não são controláveis pelos operadores de poço. Em algumas implementações, a câmara para o controle do fluxo de percurso modificado pode estar configurada para redistribuir a energia dos fluidos de produção admitidos e para reduzir a energia dos “pontos quentes” enquanto aumenta ligeiramente a energia aplicada ao resto da região permeável interna 308. A redistribuição das forças através da área da superfície da região permeável interna 308 prolonga a vida útil da região permeável interna.

Quando uma câmara de fluxo de percurso modificado é implementada, a região permeável externa pode ser configurada em uma variedade de formas adequadas. Por exemplo, pode ser preferível configurar a região permeável externa para controlar o influxo de partículas da formação que podem obstruir prematuramente a região permeável interna. Adicional ou alternativamente, pode ser preferível configurar a região permeável externa para resistir ao rasgamento ou à criação de aberturas sob a pressão do fluido de produção.

Depois de que os fluidos de produção tenham passado através da região permeável externa 306, os fluidos de produção são redirecionados e fluem através da área de fluxo externa em direção à região permeável interna 308, onde os fluidos têm de mudar de direção novamente para passarem através da região permeável interna para o canal de fluxo interno 318. A medida que os fluidos de produção fluem através da área de fluxo externa, a energia é redistribuída ao longo do perfil do fluxo e o risco de aparecimento de “pontos quentes” na região permeável interna 308 é minimizado. Dependendo da configuração do poço e do sistema para o controle do fluxo, esta curva na região permeável interna 308 pode ser uma curva de 180 graus, ou uma curva em U, para unir o fluxo no canal de fluxo interno. Os isoladores da câmara 310 podem estar configurados para resistir às forças que seriam aplicadas posteriormente, considerando este redirecionamento do fluido na região permeável interna 308. Como pode ser observado, o fluxo de fluido que embate na região permeável interna 308 foi defletido ou redirecionado pelo menos duas vezes e a sua energia reduzida e/ou distribuída em conformidade. Sem estar limitados pela teoria, pensamos que a implementação de uma câmara de fluxo de percurso modificado tem como resultado uma região permeável interna 308 com uma vida útil mais longa e/ou uma região permeável interna mais resistente a uma variedade de condições do poço. Adicional ou altemativamente, a câmara de fluxo de percurso modificado pode permitir que a região permeável interna 308 seja provida por uma maior pluralidade de configurações e/ou materiais.

As figuras 5E e 5F ilustram uma forma de realização com o segundo elemento tubular 304 colocado à volta do primeiro elemento tubular 302 e das hastes axiais 334. O segundo elemento tubular 304 pode primeiro ser fixado ao elemento tubular 302 via acoplamento às hastes axiais 334. Este acoplamento pode ser feito por meio de soldadura ou de outras técnicas similares, como o acima referido. Como exemplo, o segundo elemento tubular 304 pode estar provido com uma ou mais fendas ou ranhuras (não mostradas) na superfície interior adaptadas para receberem uma ou mais hastes axiais 334. O segundo elemento tubular 304 pode então ser deslizado sobre o primeiro elemento tubular 302 e sobre as hastes axiais 334, com a relação entre as hastes axiais 334 e as fendas do segundo elemento tubular a manterem a orientação rotativa desejada entre o primeiro e o segundo elemento tubular. A montagem do primeiro elemento tubular 302 e do segundo elemento tubular 304 e das hastes axiais 334 podem então ser acoplados por meio de soldadura nas extremidades longitudinais 340 de uma seção do sistema para o controle do fluxo 300. Adicional ou altemativamente, as secções do sistema para o controle do fluxo podem estar rematadas por terminais (não mostrados), que podem ser soldados ou unidos de outra forma ao primeiro elemento tubular 302, ao segundo elemento tubular 304, às hastes axiais 334, e aos isoladores de câmara 310, ou a todos. Altemativamente, as hastes axiais 334 podem estar fixadas ao segundo elemento tubular 304 e depois o conjunto pode ser deslizado sobre o primeiro elemento tubular 302, podendo a montagem ser completada e acoplada por qualquer meio adequado como, por exemplo, os terminais.

A figura 5F provê uma vista em corte transversal da montagem ilustrada na figura 5E, incluindo o primeiro elemento tubular 302, o segundo elemento tubular 304, e as hastes axiais 334. A figura 5F ilustra adicionalmente o canal de fluxo interno 318 e a área de fluxo externa 316. Deve ser salientado que as figuras de 5A a 5F ilustram a utilização de oito hastes axiais 334 em orientações rotativas específicas à volta do primeiro elemento tubular 302, mas que esta configuração é meramente exemplificativa das configurações adequadas para uma área de fluxo externa 316 que pode ser implementada de acordo com a presente invenção. Adicionalmente, as hastes axiais 334 podem definir a área de fluxo externa por meio da divisão do segmento circular nos canais de fluxo específicos, mas a quantidade e as configurações destes canais específicos podem ser variadas para satisfazer as condições no poço e/ou a configuração do sistema para o controle do fluxo. Por exemplo, podem prover-se mais ou menos hastes axiais, incluindo a possibilidade de não utilizar quaisquer hastes axiais. Além disso, as hastes axiais 334 podem estar circunferencialmente espaçadas de forma equidistante à volta do segmento circular ou podem estar dispostas em posições específicas determinadas com base nas condições do poço. Por exemplo, um poço angular ou horizontal pode sugerir uma configuração para o sistema para o controle do fluxo 300 diferente de uma configuração que é mais adequada para um poço vertical. Altemativamente, as hastes axiais podem estar providas em padrões mais complexos, como padrões não lineares ou não paralelos.

A figura 6 ilustra uma forma de realização de um elemento montado 442 de um sistema para o controle do fluxo 400 com terminais 444 dispostos à volta do primeiro elemento tubular (não mostrado), das hastes axiais (não mostradas) e do segundo elemento tubular 404. Os terminais 444 ilustrados são apenas exemplificativos, pois os terminais podem ser providos com qualquer configuração adequada desde que se mantenham no âmbito da presente invenção. As características de configuração para um sistema para o controle do fluxo específico 400 podem variar para poços diferentes e/ou para condições de utilização diferentes. Por exemplo, os terminais 444 podem ser adaptados para facilitar o acoplamento dos elementos adjacentes do sistema para o controle do fluxo e/ou podem ser adaptados para facilitar o acoplamento de um elemento do sistema para o controle do fluxo a outros elementos de uma coluna de produção.

Como o ilustrado na figura 6, cada um dos terminais 444 inclui regiões de acoplamento 446 que têm roscas 448 utilizadas para acoplar o elemento 442 do sistema para o controle do fluxo a outros elementos do sistema para o controle do fluxo, a secções de tubo, e/ou a outros dispositivos. Os terminais 444 podem estar acoplados ao segundo elemento tubular 404, às hastes axiais (nao mostradas), e/ou ao primeiro elemento tubular (não mostrado) nas regiões de acoplamento 446, como nas secções 450 em que a região de acoplamento 446 está adaptada para se ajustar aos restantes componentes do elemento do sistema para o controle do fluxo 442. Nas regiões de acoplamento 446, os terminais 444, o segundo elemento tubular 404, as hastes axiais (não mostradas) e o tubo base (não mostrado) podem ser soldados de modo similar ao realizado nos gaxetas de arame enrolado. O primeiro elemento tubular (não mostrado) pode continuar para além de qualquer extremidade do segundo elemento tubular 404 para prover espaço para as ligações de condutas, para unir elementos dos sistemas para o controle do fluxo, ou para ligar outros instrumentos ao elemento do sistema para o controle do fluxo 442.

A figura 6 também ilustra características e princípios relacionados com a construção de um sistema para o controle do fluxo como o ilustrado na figura 1. Como o ilustrado na figura 1, a coluna de produção 100, e mais especificamente a coluna de tubos 120, inclui uma pluralidade de sistemas para o controle do fluxo 200, com um sistema 200 disposto em combinação com cada um dos intervalos de produção 108. Os sistemas para o controle do fluxo 200 da figura 1 podem estar providos por um único elemento 442 da figura 6 ou podem estar providos por uma combinação de dois ou mais elementos 442. Um exemplo em que a utilização de vários elementos de sistema para o controle do fluxo 442 pode ser posto em prática é quando o intervalo de produção particular 108 é tão grande que não seria prático utilizar um único elemento. Como outro exemplo, pode ser útil utilizar vários elementos quando pensamos que um intervalo de produção particular 108 tem condições diferentes que podem justificar tratamentos diferentes. Por exemplo, em uma região do intervalo pode haver mais preocupação com o controle de água enquanto que noutra região pode haver mais preocupação com a produção de sulfuretos de hidrogênio ou de outros produtos químicos indesejados. Nestas circunstâncias, um primeiro elemento para o controle do fluxo pode ser configurado para reagir à água como o fluido de ativação enquanto um segundo elemento de controle de fluxo pode ser configurado para reagir à outra condição indesejada.

A figura 6 também ilustra que um único elemento para o controle do fluxo 442 pode ser configurado para incluir mais de uma câmara para o controle do fluxo 420. Como o acima referido, uma câmara para o controle do fluxo 420 é o espaço compreendido entre os isoladores da câmara (não mostrados). As câmaras para o controle do fluxo 420 em um único elemento para o controle do fluxo 442 podem estar configuradas de forma semelhante ou podem estar configurados de forma diferente. Por exemplo, a configuração das regiões permeáveis pode variar entre as câmaras, a sensibilidade e/ou os/as fluidos/condições de ativação para a gaxeta particulada podem variar entre as câmaras, ou qualquer outro dos parâmetros aqui discutidos podem ser alterados para se ajustarem às condições em que serão utilizados no sistema para o controle do fluxo 400, no elemento para o controle do fluxo particular 442, e/ou na câmara para o controle do fluxo 420 particular.

A figura 7 é uma representação esquemática de um sistema para o controle do fluxo 500 colocado em um poço 114. O sistema para o controle do fluxo 500 pode incorporar qualquer um ou mais dos princípios, características e variantes acima descritas além dos descritos na presente invenção e relativos à forma de realização da figura 7. O poço 114 da figura 7 é um poço revestido, que pode ser revestido de acordo com qualquer variedade de técnicas convencionais. Na figura 7, uma seção do poço 114 é mostrada com os sistemas para o controle do fluxo 500a e 500b colocados adjacentes aos intervalos de produção 108a e 108b. Nesta seção do poço, os obturadores 124a, 124b, e 124c são utilizados com os dispositivos para o controle do fluxo 500a e 500b para prover câmaras para o controle do fluxo separadas 520 associadas aos intervalos de produção separados 108a e 108b.

Na implementação da figura 7, o sistema para o controle do fluxo 500 está provido por uma combinação da coluna de tubos de produção 120 com a coluna de revestimento de produção 118 que provêem o primeiro elemento tubular 502 e o segundo elemento tubular 504, respectivamente. O interior 126 da coluna de tubos de produção 120 provê o canal de fluxo interno 518 acima discutido, enquanto o segmento circular convencional 128 entre a coluna de tubos de produção e a coluna de revestimento de produção 118 provê a área de fluxo externa 516 acima discutida. Os obturadores 124 estão colocados para atuarem como isoladores da câmara de fluxo 510 definindo as secções do poço como as câmaras para o controle do fluxo 520. A região permeável interna 508 está provida pelas ranhuras 536 na coluna de tubos de produção 120 e a região permeável externa 506 está provida pelas perfurações 130 através da coluna de revestimento de produção 118 e o cimento 132. Uma via de fluxo 134 está definida entre as perfurações 130 na coluna de revestimento e na região permeável interna 508 que permite que os fluidos produzidos entrem no canal do fluxo interno da coluna de tubos de produção.

A região permeável externa 506 provida pelas perfurações 130 ilustra a ampla variedade de configurações disponíveis para a região permeável externa, que pode incluir configurações com uma funcionalidade de filtração natural ou artificial ou sem qualquer funcionalidade de filtração ou crivagem. Além disso, deverá ser considerado que a região permeável interna 508 pode estar provida por qualquer adaptação adequada de uma coluna de tubos de produção convencional. Por exemplo, um revestimento dos tubos de produção convencional pode estar provido com um outro dispositivo convencional para o controle da areia que depois é adaptado para ser utilizado com as gaxetas particuladas da presente invenção, com, por exemplo, aberturas dimensionadas para reter, pelo menos, algumas partículas liberadas e provocar a formação de uma acumulação de partículas.

Como o acima discutido, os sistemas para o controle do fluxo da presente invenção incluem um gaxeta particulado 512 ou outro material particulado consolidado colocado em uma área de fluxo externa definida, pelo menos parcialmente, pelas superfícies externas de um primeiro elemento tubular 502, que aqui está ilustrado como a coluna de tubos de produção 120. Como o ilustrado na câmara para o controle do fluxo 520b, um gaxeta particulado 512 ilustrado de forma esquemática está colocado perto da coluna de tubos de produção 120 de forma a estar na área de fluxo externa 516 (segmento circular 128) e na via de fluxo 134. Continuando a referir a câmara para o controle do fluxo 520b, os fluidos na via de fluxo 134 passam sobre ou através da gaxeta particulada 512 para entrarem na coluna de tubos de produção 120 via região permeável interna 508. Como a gaxeta particulada 512 entra em contato com os fluidos, a gaxeta particulada é capaz de reagir a condições variáveis na câmara para o controle do fluxo 520b sem a intervenção de um usuário.

Por conseguinte, se as condições na câmara para o controle do fluxo 520b se modificarem de tal forma que uma condição de ativação é satisfeita, as partículas da gaxeta particulada 512 serão liberadas, o que pode dar-se de acordo com qualquer um ou mais dos cenários e implementações discutidas na presente invenção. Depois de que a condição de ativação tenha sido satisfeita durante um período de tempo suficiente, algumas ou todas as partículas terão sido liberadas e ter-se-á formado uma acumulação de partículas 530, como o ilustrado na câmara para o controle do fluxo 520a da figura 7. A acumulação de partículas pode ter qualquer configuração adequada para bloquear, pelo menos substancialmente, o fluxo de fluido através da região permeável interna 508 da câmara para o controle do fluxo, na presente a câmara 520a. Relativamente à câmara para o controle do fluxo 520a, poderá ser observado que os fluidos 552 que estão a entrar na câmara para o controle do fluxo 520a encontrarão uma via de fluxo substancialmente bloqueada 554 e, pelo menos, uma grande parte dos fluidos não pode entrar no canal de fluxo interno 518.

A implementação exemplificativa de um sistema para o controle do fluxo 500 mostrada na figura 7 ilustra adicionalmente que as posições relativas das regiões permeáveis internas 508 e as regiões permeáveis externas 506 podem variar, dependendo da configuração do sistema para o controle do fluxo e/ou das condições em nele se trabalhará. Em várias das ilustrações anteriores, as gaxetas particuladas (212 e 312) estavam colocados verticalmente sobre as regiões permeáveis internas (208 e 308) e os fluxos de fluido eram ilustrados a fluir de forma descendente, beneficiando desse modo da força da gravidade. Na implementação da figura 7, a região permeável interna 508 está disposta verticalmente sobre a região permeável externa 506, criando uma via do fluxo ascendente. As vias ascendentes do sistema para o controle do fluxo 500 da figura 7 obrigam as partículas liberadas da gaxeta particulada 512 a fluírem contra a gravidade para formarem a acumulação de partículas 530 adjacente à região permeável interna. Dependendo da densidade das partículas utilizada na gaxeta particulada e da densidade dos fluidos que entram na área de fluxo externa 516, uma configuração ascendente como esta pode apresentar problemas. No entanto, algumas implementações dos presentes sistemas para o controle do fluxo podem utilizar partículas que estão adaptadas para flutuar, tendo uma densidade baixa ou outras configurações que promovem a flutuação em um ambiente líquido. Por exemplo, algumas partículas adequadas para serem utilizadas na presente invenção podem incluir um revestimento exterior e um núcleo oco, o que reduz a massa ao mesmo tempo que maximiza o volume. Estas partículas podem ser de origem natural ou podem ser feitas à medida para esta aplicação. Por conseguinte, uma via de fluxo ascendente pode utilizar forças flutuantes e a força dos fluidos fluentes para ultrapassar os efeitos da gravidade durante a operação.

A figura 8 é uma ilustração esquemática idêntica à da figura 7, mas mostrando os sistemas para o controle do fluxo 600 colocados em um furo 114 para um poço aberto multizonas. No entanto, na figura 8, o segundo elemento tubular 304 ou o revestimento externo 204 aqui discutido está provido pelas paredes naturais 604 do poço. A via de fluxo 134 para fluidos através dos sistemas para o controle do fluxo 600 vai desde a parede do poço até às câmaras para o controle do fluxo 620 e entra em contato com as gaxetas particuladas 612 antes de passar através da região permeável interna 608. As câmaras para o controle do fluxo 620 foram criadas no interior do segmento circular do poço, como na figura 7, e podem estar formadas com obturadores convencionais, com obturadores ainda por desenvolver, com outros instrumentos no interior do poço, e/ou com elementos naturais do poço, como o fim ou o fundo do poço, podendo cada um deles ser referido como isolador da câmara quando da implementação da presente invenção. A figura 8, da mesma forma que as figuras acima, ilustra a região permeável interna 608 não alinhada dos intervalos de produção 108 da formação, o que resulta em uma câmara de fluxo de percurso modificado, embora esta configuração não seja necessária. A gaxeta particulada 612 pode estar provido como um complemento da ou como uma parte da coluna de tubos de produção 120, como o ilustrado, ou pode estar acoplado ao ou a parte da gaxeta ou a outro dispositivo que proveja os isoladores de câmara 610. O resto da figura 8 é tão similar à figura 7 que a repetição das descrições seria supérflua. Basta salientar que a gaxeta particulada 612 (conforme se vê na câmara para o controle do fluxo 620b) se decompõe quando é submetido a uma condição de ativação e que as partículas da gaxeta particulada se aglutinam em uma acumulação de partículas 630 (como se vê na câmara para o controle do fluxo

620a). Por conseguinte, os sistemas para o controle do fluxo 600, de forma similar aos sistemas acima discutidos, provêem um sistema para o controle do fluxo ativado automaticamente que bloqueia eficazmente o fluxo que atravessa uma região ou uma câmara de um tubo de produção quando uma condição indesejável se dá nessa região do poço, como, por exemplo, a produção excessiva de água.

As figuras de 9 a 13 provêem ilustrações esquemáticas adicionais das câmaras para o controle do fluxo 720 em uma configuração de pré-ativação ou antes de que as partículas das gaxetas particuladas 712 sejam liberadas. A finalidade das figuras de 9 a 13, pelo menos em parte por causa da sua natureza esquemática, os elementos serão referidos pelo mesmo número em todas as figuras, embora as configurações destes elementos variem como pode ser observado nas figuras. As figuras de 9 a 13 são providas para ilustrar adicionalmente a variedade de configurações disponíveis dentro do âmbito da presente invenção, nomeadamente a variedade de relações adequadas entre as regiões permeáveis externas 706, as regiões permeáveis internas 708 e as gaxetas particuladas 712.

As figuras de 9 a 13 estão ilustradas esquematicamente de forma similar às figuras 3 e 4 acima. A figura 9 ilustra um sistema para o controle do fluxo 700 colocado adjacente aos fluidos de produção 109. Os fluidos de produção 109 entram em uma área de fluxo externa 716 através de uma região permeável externa 706. Na área de fluxo externa 716, os fluidos passam e entram em contato com uma gaxeta particulada 712. Seguidamente, os fluidos entram em um canal de fluxo interno 718 através de uma região permeável interna 708. A figura 9 ilustra, pelo menos, algumas das variantes acima discutidas. Por exemplo, a figura 9 ilustra como a gaxeta particulada 712 pode ser acoplada ao segundo elemento tubular 704. Além disso, a figura 9 também ilustra como a região permeável externa 706 pode ser sobreposta, pelo menos parcialmente da forma aqui apresentada, à região permeável interna 708. Pelo menos um dos benefícios do não alinhamento das regiões permeáveis 706 e 708 foi a redução de energia nos fluidos em contato com a região permeável interna 708. Como o ilustrado na figura 9, parte desta redução de energia pode ser provida pela colocação da gaxeta particulada 712 no percurso direto da região permeável externa 706 para a região permeável interna. Por conseguinte, os fluidos em contato com a região permeável interna 708 ou mudaram o seu curso depois de terem passado através da região permeável externa 706 ou passaram através da gaxeta particulada 712, o que, em qualquer dos casos, irá distribuir a energia dos fluidos e minimizar a possibilidade de “pontos quentes” localizados. No entanto, como o acima discutido, o provimento de regiões permeáveis não alinhadas e/ou os efeitos de amortecimento do fluxo com a passagem através da gaxeta particulada 712 não são necessários em todas implementações da presente invenção. Por exemplo, a gaxeta particulada 712 da figura 9 poderia ser encurtado na sua base, expondo um percurso direto para a região permeável interna 708, sem se desviar do âmbito da presente invenção.

A figura 10A está desenhada esquematicamente de forma semelhante para ilustrar uma configuração alternativa da gaxeta particulada 712. Os restantes elementos da figura 10A são similares aos da figura 9 e não são aqui discutidos detalhadamente. No entanto, deverá ser considerado que a gaxeta particulada 712 da figura 10A não está associado às regiões permeáveis nem do primeiro nem do segundo elemento do túnel, mas está colocado na via de fluxo indicada pelas setas 732 na área de fluxo externa 716. Também é de salientar que a gaxeta particulada 712 da figura 10A está colocado para eliminar qualquer passagem ou percurso livre para a região permeável interna 708. A gaxeta particulada 712 pode estar configurada para ser poroso ou para permitir a passagem de fluido por meio das vias definidas que o atravessam. As gaxetas particuladas porosas colocadas para encher a área de fluxo externa 716 podem ser configuradas considerando a queda de pressão e a resistência ao fluxo impostas por este desenho. Embora a queda de pressão provocada por uma gaxeta particulada atravessada pelo fluxo (em comparação com uma gaxeta particulada envolta pelo fluxo) possa ser indesejada, esta configuração pode aumentar a quantidade e/ou qualidade do contato entre os fluidos e a gaxeta particulada 712. Por exemplo, se é desejável uma liberação rápida das partículas, a configuração da figura 10A pode possibilitar que a condição de ativação seja satisfeita mais rapidamente por uma parte maior da gaxeta particulada 712, libertando desse modo mais partículas em um período de tempo mais curto. Uma liberação rápida das partículas pode ser desejada quando a condição de ativação é particularmente sensível ou significativa para o funcionamento do poço. Outras condições de poço podem favorecer uma liberação retardada das partículas. Também deverá ser considerado que a gaxeta particulada 712 da figura 10A pode ser acoplado ao primeiro elemento de túnel 702 e/ou ao segundo elemento de túnel 704.

A figura 10B ilustra uma variante da configuração da figura 10A. Como o sugerido pela inexistência de setas de fluxo 732 a atravessarem a gaxeta particulada 712, a gaxeta particulada 712 da figura 10B enche a área de fluxo externa 716 e não está desenhado para permitir que o fluido o atravesse. Embora algum fluido possa atravessar a gaxeta particulada, a gaxeta 712 da figura 10B não está projetado com vias e destina-se a bloquear, pelo menos substancialmente, o fluxo de fluido para o canal de fluxo interno 718. Esta configuração pode ser desejável quando se sabe que a câmara para o controle do fluxo 720 será colocada em uma seção do intervalo que irá produzir inicialmente fluidos indesejados seguidos de fluidos desejados. Por conseguinte, a gaxeta particulada tampão 712 da figura 10B pode estar configurado para abrir vias para a região permeável interna 708 quando os fluidos desejados entram em contato com a gaxeta particulada. Por exemplo, a gaxeta particulada tampão 712 pode incluir materiais que sejam solúveis nos fluidos desejados de forma a que as vias sejam formadas na gaxeta particulada com a dissolução dos materiais solúveis. Adicional ou altemativamente, os materiais de ligação da gaxeta particulada tampão 712 podem estar adaptados para liberar as partículas quando estas entram em contato com os fluidos desejados. Nesta configuração, as partículas liberadas da gaxeta particulada tampão 712 podem ser selecionadas e dimensionadas para formar uma acumulação porosa que permite um fluxo de fluido através da região permeável interna 708. A figura 10B é, nalguns aspectos, o contrário das configurações discutidas no resto desta invenção e é um exemplo do âmbito da presente invenção. Conforme o aqui discutido, a presente invenção referese a um sistema para o controle do fluxo que utiliza materiais particulados que muda entre, pelo menos, duas configurações acumuladas ou compactas, uma das quais permite que o fluido flua em um canal de fluxo interno e a outra impede que o fluido flua no canal de fluxo interno. A mudança não requer a intervenção do usuário ou do operador e se dá quando uma condição de ativação é satisfeita.

A figura 11 ilustra outra configuração possível de sistemas para o controle do fluxo abrangidos pelo âmbito da presente invenção. O sistema para o controle do fluxo 700 da figura 11 inclui uma pluralidade de gaxetas particuladas 712 na área de fluxo externa 716 colocados em intervalos regulares ao longo de um canal para o controle do fluxo único 720. Cada um das gaxetas particuladas 712a, 712b, 712c podem estar configurados de forma diferente ou podem ser de construção e composição similar. As posições ilustradas da gaxeta particulada 712 são apenas exemplificativas e qualquer distribuição de gaxetas particuladas pode ser adequada para a presente invenção.

Em algumas implementações da presente invenção, uma única câmara para o controle do fluxo pode estar configurada para ter uma extensão escalonada das funcionalidades do controle do fluxo. No exemplo da figura

11, a gaxeta particulada superior 712a pode ser configurada para reagir mais rapidamente a uma dada condição de ativação, libertando as suas partículas antes que os outras gaxetas particuladas comecem a liberar partículas. Nestas implementações, as partículas da gaxeta particulada superior 712a podem formar uma acumulação de partículas na posição da gaxeta particulada do meio 712b, vedando eficazmente a parte superior da câmara para o controle do fluxo 720 enquanto que permite que o fluido continue a entrar no canal de fluxo interno através da região permeável externa 706 restante. No exemplo ilustrado da figura 11, esta configuração pode ser conveniente quando se sabe que um fluido indesejado estará presente acima da localização da câmara para o controle do fluxo. Quando o fluido indesejado entra primeiro no fluido de produção e tenta entrar no canal de fluxo interno, ele virá da extremidade superior da câmara para o controle do fluxo. A vedação de apenas a parte superior pode permitir que as partes inferiores do canal para o controle do fluxo continuem a produzir os fluidos de produção desejados, enquanto o fluido indesejado continua na direção das restantes partes da câmara para o controle do fluxo. Neste aspecto, a utilização de uma câmara para o controle do fluxo multifaseada 720 pode ser semelhante à utilização de várias câmaras para o controle do fluxo em uma coluna. Deverá ser considerado que as referências para superior, inferior, sobre, etc. são relativas à implementação na orientação ilustrada e que as referências respectivas podem ser feitas para implementações com orientações diferentes. Por exemplo, as regiões permeáveis e as gaxetas particuladas da figura 11 podem estar configuradas com a extensão escalonada das acumulações particuladas para bloquear, pelo menos substancialmente, os fluidos indesejados por debaixo da câmara para o controle do fluxo 720, como quando a extensão escalonada é implementada para controlar a produção de água e a água está situada por debaixo dos hidrocarbonetos.

A figura 12 apresenta ainda outra ilustração esquemática de uma parte de um sistema para o controle do fluxo 700. Na figura 12, o sistema para o controle do fluxo está colocado horizontalmente, como, por exemplo, no caso de um poço horizontal. Embora a forma de realização da figura 12 possa ser adequada para sistemas para o controle do fluxo colocados horizontalmente, os sistemas para o controle do fluxo colocados horizontalmente da presente invenção podem incluir quaisquer características, elementos e configurações aqui descritas e não estão limitados à forma de realização mostrada na figura 12. A figura 12 ilustra adicionalmente uma forma de realizar a invenção em que cada uma das regiões permeáveis interna e externa 706, 708 se estendem ao longo da câmara para o controle do fluxo 720 em vez de incluírem regiões impermeáveis. A câmara para o controle do fluxo 720 da figura 12 está provida de uma gaxeta particulada 712 colocada perto da região permeável interna 708, que pode estar acoplado à região permeável interna. Os fluidos de produção 109 fluem ao longo de percursos 732 através da região permeável externa 706 e para a área de fluxo externa 716, entrando em contato com a gaxeta particulada 712 e introduzindo-se no canal de fluxo interno 718 através da região permeável interna 708. Em algumas implementações, a gaxeta particulada 712 está configurada com vias ou com outro desenho para ser permeável durante a produção do fluido desejado. No caso de haver uma condição de ativação na câmara para o controle do fluxo, como, por exemplo, a presença de água, a gaxeta particulada 712 liberta algumas ou todas as suas partículas como o acima descrito para formar uma acumulação de partículas adjacente à região permeável interna, fechando as vias na gaxeta particulada e bloqueando, pelo menos substancialmente, a região permeável interna 708.

Uma variedade de configurações pode ser implementada para garantir ou, pelo menos, promover o nível desejado de bloqueio na câmara para o controle do fluxo como o discutido em todo o documento. Na forma de realização da figura 12 que inclui uma região permeável interna inteira, a gaxeta particulada 712 pode estar configurada adjacente à região permeável interna de forma a que as partículas liberadas se dirijam para a região permeável para formar a acumulação. Dito de outra forma, a gaxeta particulada 712 pode estar configurada para incluir partículas separadas umas das outras por um agente de ligação e pode ter poros ou outras passagens definidas através da gaxeta particulada. A medida que o agente de ligação entra em contato com ou é exposto à condição de ativação, as partículas são liberadas e dirigem-se para os poros da gaxeta particulada e eventualmente dirigem-se para a região permeável interna 708. Outras configurações podem ser implementadas para estimular a acumulação das partículas liberadas do modo desejado para formarem uma acumulação de partículas que bloqueie convenientemente a região permeável interna. Nesta, como noutras formas de realização aqui descritas, deverá ser considerado que as partículas selecionadas para a gaxeta particulada e que a sua quantidade, tamanho, forma, volume e densidade podem ser selecionadas para formar uma acumulação de partículas suficiente para bloquear a parte desejada da região permeável interna, que pode incluir toda a região permeável interna. Idêntica à discussão das figuras 10A e 10B, a configuração da figura 12 pode ser modificada para prover um bloqueio inicial da região permeável interna 708 que é aberta depois ter sido satisfeita uma condição de ativação como o início da produção de um fluido desejado.

A figura 13 apresenta esquematicamente uma variante das formas de realização mostradas nas figuras 7 e 8 em que os sistemas para o controle do fluxo foram formados com a utilização de partes do poço e/ou do revestimento para formar o revestimento externo ou o segundo elemento tubular. A figura 13 ilustra esquematicamente a utilização das técnicas de gaxeta de cascalho ou faturação hidráulica + gaxeta no segmento circular entre a parede do poço e a coluna de tubos de produção, incluindo a gaxeta de cascalho 756. A figura 13 ilustra os fluidos de produção 109 no interior de um intervalo de produção 108 adjacente a um poço aberto. A parede do poço aberto provê o revestimento externo 704 da presente invenção e a região da parede do poço adjacente ao intervalo de produção provê a região externa permeável efetiva 706 que os fluidos de produção atravessam para alcançar a área de fluxo externa 716.

Como pode ser observado na figura 13, a gaxeta particulada 712 está colocada adjacente ao intervalo de produção de forma a que os fluidos que entram na área de fluxo externa 716 entram em contato com a gaxeta particulada 712. Como o ilustrado, a gaxeta particulada 712 pode estar acoplada à conduta de produção e/ou ao obturador 124 que age como isolador da câmara de fluxo 710. As configurações aceitáveis da gaxeta particulada dependerão, pelo menos em parte, da posição do intervalo de produção em relação à câmara para o controle do fluxo 720 definidas pelos obturadores 124. Depois de que as partículas tenham sido liberadas da gaxeta particulada 712, o percurso do fluxo de fluido 732 transporta as partículas na direção da gaxeta de cascalho 756. Em algumas implementações, a gaxeta de cascalho 756 e as partículas liberadas podem estar configuradas para permitir que as partículas liberadas através da gaxeta de cascalho formem uma acumulação de partículas na região permeável interna 708. Adicional ou altemativamente, pelo menos algumas partículas liberadas podem ser retidas pela gaxeta de cascalho 756 e a acumulação de partículas pode formar-se adjacente à região permeável interna 708 mas sem estar em contato direto com a região permeável. Por exemplo, a acumulação de partículas pode formar-se no topo da gaxeta de cascalho 756 mostrado na figura 13, o que teria substancialmente o mesmo impacto que uma acumulação de partículas formada na região permeável interna 708.

Os sistemas para o controle do fluxo dentro do âmbito da presente invenção podem incluir qualquer das variantes e características aqui discutidas, o que pode compreender a combinação e/ou a reorganização das características de uma ou mais das figuras de 1 a 13. Como um exemplo de uma reorganização das características ilustradas acima, a tecnologia dos obturadores, como a descrita em relação às figuras 7 e 8, pode ser utilizada nas implementações em que os obturadores não são utilizados como isoladores da câmara. Os obturadores proveríam um isolamento zonal, além do controle do fluxo local provido pelos sistemas para o controle do fluxo aqui descritos. A figura 14 provê um fluxograma de relativo alto nível de, pelo menos, algumas fases envolvidas na implementação ou no desenvolvimento dos sistemas para o controle do fluxo da presente invenção. Na medida em que as fases delineadas na figura 14 utilizam terminologia mais relacionada com uma ou mais das formas de realização acima descritas, deverá ser considerado que o método da figura 14 é meramente exemplificativo das fases que podem ser adaptadas de acordo com a presente invenção como parte dos métodos para formar ou preparar sistemas para o controle do fluxo dentro do âmbito da presente invenção.

No método exemplificativo 800 da figura 14, o método começa com o provimento de um tubo base 802 com uma entrada para um canal de fluxo interno. A entrada pode ser referida como região permeável interna. Adicionalmente, em 804 um revestimento externo está provido. Do mesmo modo que o tubo base, o revestimento externo tem uma entrada que pode ser referida como região permeável externa. O revestimento externo referido na fase 804 pode ter qualquer forma ou configuração para um revestimento externo, incluindo as aqui descritas, tal como um segundo elemento tubular, um revestimento ou uma parede de poço. O revestimento externo é seguidamente colocado, pelo menos parcialmente, à volta do tubo base em 806. A relação entre o revestimento externo e o tubo base define, pelo menos, uma área de fluxo externa. Por conseguinte, os fluidos de produção que entram através da região permeável externa fluem através da área de fluxo externa para a região permeável interna antes de passarem para o canal de fluxo interno.

O método da figura 14 continua com o provimento de uma gaxeta particulada consolidada em 808, que é seguidamente colocado na área de fluxo externa em 810. A gaxeta particulada consolidada pode ser de acordo com qualquer das várias configurações aqui descritas e suas variantes e equivalentes. Adicionalmente, a gaxeta particulada consolidada pode estar colocado na área de fluxo externa de qualquer forma adequada que possibilite que a gaxeta particulada entre em contato com os fluidos de produção afluentes no seu percurso para a região permeável interna. Uma câmara para o controle do fluxo é seguidamente definida em 812 para fechar partes da área de fluxo externa e para controlar o fluxo de fluidos e as partículas liberadas da gaxeta particulada.

O fluxograma da figura 14 e/ou esta descrição da figura 14 incluem texto ou representações que implicam uma ordem específica para as fases ou uma sincronização das fases. No entanto, qualquer uma ou mais das fases da figura 14 pode ser reordenada e realizada com mais ou menos fases sem se afastar dos presentes métodos. Por exemplo, a região permeável externa do revestimento externo pode ser criada depois de que o revestimento externo já esteja colocado à volta do tubo base. De forma semelhante, um ou mais elementos utilizados para definir a câmara para o controle do fluxo podem estar associados ao tubo base e/ou ao revestimento externo antes de que a gaxeta particulada seja colocado na área de fluxo externa. Como exemplo, um primeiro obturador ou isolador da câmara pode ser colocado entre o tubo base e o revestimento externo, a gaxeta particulada pode seguidamente ser colocado na área de fluxo externa, e o segundo obturador ou isolador da câmara pode ser instalado. Outras variações nas fases da figura 14 estão dentro do âmbito da presente invenção.

Da mesma forma, a figura 15 provê um fluxograma exemplificativo das fases que podem ser adaptadas nos métodos da presente invenção para utilizar os sistemas para o controle do fluxo aqui descritos. Tal como na figura 14, as fases em si e a ordem das fases descritas em relação à figura 15 são exemplificativas de apenas alguns métodos da presente invenção. As variações nas fases e/ou na ordem das fases estão dentro do âmbito da presente invenção quando as ditas variações produzem um sistema para o controle do fluxo utilizando um material particulado colocado em uma área de fluxo externa que muda de uma primeira condição fixa para uma condição livre ou liberada sem necessitar da intervenção do usuário ou do operador quando uma condição de ativação é satisfeita, cujas partículas liberadas voltam para uma condição acumulada e fixa, mais uma vez sem a intervenção de um usuário ou operador, para controlar o fluxo de fluidos de produção através de uma câmara para o controle do fluxo.

A figura 15 ilustra os métodos 900 dos sistemas para o controle do fluxo operativos da presente invenção para controlar o fluxo através de uma parte do sistema para o controle do fluxo. Por conseguinte, os métodos operativos 900 da figura 15 incluem o provimento de um ambiente de furo de poço 902. Os métodos operativos 900 podem incluir adicionalmente, em 904, o provimento de um primeiro elemento tubular e de um segundo elemento tubular para definir, pelo menos parcialmente, uma área de fluxo externa. O segundo elemento tubular pode estar concentricamente associado com o primeiro elemento tubular de forma a que a área de fluxo externa seja um segmento circular entre o primeiro elemento tubular e o segundo elemento tubular. Adicionalmente, a área de fluxo externa pode ser dividida em áreas de fluxo menores, como o conveniente.

Prosseguindo com os métodos da figura 15, o primeiro elemento tubular está provido com uma região permeável interna e o segundo elemento tubular está provido com uma região permeável externa. As regiões permeáveis externa e interna, juntamente com a área de fluxo externa, podem estar configuradas para prover uma via de fluxo de uma fonte de fluidos de produção para um canal de fluxo interno do primeiro elemento tubular. O provimento de uma região permeável interna e de uma região permeável externa está ilustrado como 906 na figura 15, mas deverá ser salientado que o primeiro e o segundo membro tubular podem estar providos de regiões permeáveis pré-formadas, tomando deste modo esta fase opcional. Além disso, como o indicado na figura 15, a relação entre o primeiro e o segundo elemento tubular e/ou entre as regiões permeáveis interna e externa pode ser tal que as regiões permeáveis não estão alinhadas entre si. No caso de que as regiões permeáveis interna e externa não estejam alinhadas, a via de fluxo da fonte de fluidos de produção até ao canal de fluxo interno pode ser referida como percurso de fluxo modificado e a câmara para o controle do fluxo associada pode ser referida como câmara para o controle do fluxo de percurso modificado.

Adicionalmente, os métodos 900 da figura 15 incluem o provimento de uma gaxeta particulada consolidada e colocando o mesmo na área de fluxo externa, como o indicado em 908. A gaxeta particulada consolidada pode ser de acordo com qualquer uma das descrições aqui providas e pode estar acoplado ao primeiro elemento tubular, ao segundo elemento tubular, e/ou a outro elemento dos sistemas para o controle do fluxo. Deverá ser ainda salientado que a gaxeta particulada consolidada está colocado na via de fluxo antes de que os fluidos de produção passem através da região permeável interna para o canal de fluxo interno. Habitualmente, o(s) gaxeta(s) particulado(s) estará(ão) colocado(s) entre as regiões permeáveis externa e a interna. A forma como o(s) gaxeta(s) está(são) colocado(s) na área de fluxo externa pode ser qualquer uma das configurações aqui descritas ou qualquer que, de outro modo, coloque a gaxeta particulada em uma posição de exposição às condições com as quais a gaxeta particulada está preparado para reagir.

Em 910, pode ser observado que os métodos 900 da figura 15 incluem a definição da(s) câmara(s) para o controle do fluxo. As câmaras para o controle do fluxo incluem, pelo menos, uma gaxeta particulada e, pelo menos, uma parte da área de fluxo externa. Os materiais ou os elementos utilizados para definir as câmaras para o controle dos fluxos, como os acima descritos, podem variar dependendo das outras escolhas de desenho para o sistema para o controle do fluxo e/ou das condições do poço. Por exemplo, a câmara para o controle do fluxo pode estar formada entre dois tubos concêntricos que seguidamente serão colocados no ambiente do poço, como o mostrado na fase opcional 912. Altemativamente, a câmara para o controle do fluxo pode estar formada pela relação entre uma parede de poço (revestido ou aberto), um tubo base colocado dentro do poço e obturadores. Como esta câmara para o controle do fluxo alternativa ilustra, a fase 912 de colocação da câmara para o controle do fluxo em um ambiente de furo de poço é opcional porque pode ter sido realizada como parte de outra fase no método 900, como a fase 904 de provimento de um primeiro e de um segundo elemento tubular que definam uma área de fluxo externa.

Depois de que a câmara para o controle do fluxo esteja definida e colocada no ambiente do poço, os métodos permitem que os fluidos produzidos entrem na câmara para o controle do fluxo, em 914. Os fluidos podem ser autorizados a entrar na câmara para o controle do fluxo através de qualquer dos vários métodos utilizados para iniciar o fluxo de fluidos de produção em um poço. À medida que os fluidos de produção entram na área de fluxo externa, eles entram em contato com a(s) gaxeta(s) particulada(s). No caso de os fluidos de produção satisfaçam uma condição de ativação, como a presença de água ou a presença de água em uma concentração demasiada alta, a(s) gaxeta(s) particulada(s) está(estão) configurada(s) para liberar(em), pelo menos, algumas partículas no fluxo dentro da área de fluxo externa, como o indicado em 916. A liberação de partículas é auto-regulada e não requer a intervenção do usuário ou do operador. As partículas liberadas e a região permeável interna estão configuradas de forma a que pelo menos algumas partículas liberadas fiquem retidas na área de fluxo externa e que formem, em 918, uma acumulação de partículas adjacente à região permeável interna. A acumulação de partículas bloqueia então, pelo menos, uma parte da região permeável interna para controlar o fluxo de fluidos que satisfazem uma condição de ativação predeterminada.

Como pode ser observado nas figuras de 1 a 13 e na descrição correspondente, a variedade das configurações dentro do âmbito da presente invenção é enorme mas inclui aspectos comuns. De forma semelhante, os métodos de preparação, implementação e utilização dos sistemas da presente invenção são diversos como o são as condições em que os sistemas e métodos da presente invenção podem ser utilizados. Por conseguinte, os sistemas e os métodos da presente invenção para o controle do fluxo podem ser utilizados em uma variedade de intervalos ou zonas de produção e sob uma variedade de condições de trabalho. Vantajosamente, as várias combinações destes sistemas para o controle do fluxo, como as ilustrados nas figuras de 2 a 13, podem ser utilizadas para controlar mais do que apenas a condição de produção de água ou de outro fluido indesejável. Por exemplo, a implementação da presente invenção para controlar o fluxo de água terá o efeito vantajoso de controlar o fluxo de areia que habitualmente acompanha o fluxo de água.

Adicional ou altemativamente, os sistemas e métodos da presente invenção podem prover um operador com a capacidade de bloquear o fluxo de fluidos de produção em uma região de um poço enquanto ao mesmo tempo permite que outros intervalos de produção continuem a produzir fluidos sem produção de areia e/ou de água do intervalo de produção bloqueado. Adicionalmente, como este mecanismo não têm quaisquer peças ou componentes móveis, ele provê um mecanismo de baixo custo para cortar a produção de água e/ou de outras condições de fluxo indesejáveis para determinadas aplicações nos campos de petróleo.

As técnicas da presente invenção abarcam ainda a colocação de uma gaxeta particulada compósita em um furo de poço adjacente a um tubo base previamente colocado. Por exemplo, alguns poços já podem ter um tubo base perfurado colocado para permitir que o fluido de produção entre no poço, mas não possuem uma forma fiável e auto-regulada para controlar o fluido através do tubo base perfurado se o fluido de produção se tomar indesejável em uma região do poço ou intervalo da formação particulares. Estes poços podiam não ter produzido água (ou outra condição) na altura em que o tubo base foi originalmente colocado, mas começaram a produzir água ou então é provável que comecem a produzir estes subprodutos. Em um caso como este, um operador pode acionar um elemento tubular menor no interior do tubo base (transformando o tubo base original em um revestimento externo de acordo com a linguagem da presente invenção) e colocar um gaxeta particulado no segmento circular recém-formado entre o tubo base original e o novo elemento tubular menor.

Apesar das técnicas da presente invenção poderem ser susceptíveis de várias modificações e de formas alternativas, as formas de realização exemplificativas acima discutidas foram apresentadas unicamente a título ilustrativo. No entanto, mais uma vez deverá ser entendido que a invenção não se limita às formas de realização específicas nela descritas. De fato, as presentes técnicas da invenção incluem todas as modificações, alternativas e equivalentes abrangidos pelo espírito e âmbito da invenção como os definidos pelas reivindicações anexas seguintes.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema para uso com produção de hidrocarbonetos, caracterizado pelo fato de compreender:

um primeiro elemento tubular que define um canal de fluxo interno e que, pelo menos parcialmente, define uma área de fluxo externa, e em que o primeiro elemento tubular compreende uma região permeável que provê a comunicação de fluidos entre a área de fluxo externa e o canal de fluxo interno; e uma composição particulada colocada na área de fluxo externa em que a composição particulada compreende uma pluralidade de partículas unidas por um material de ligação reativo adaptado para liberar as partículas em resposta a uma condição de ativação, e em que as partículas liberadas da composição particulada se movimentam no interior da área de fluxo externa e pelo menos substancialmente são retidas na área de fluxo externa para formarem uma acumulação de partículas que bloqueia, pelo menos substancialmente, a região permeável do primeiro elemento tubular.
2. Sistema de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a composição particulada compreende uma pluralidade de partículas com dimensões variadas, ou em que a composição particulada é colocada firmemente na área de fluxo externa até que as partículas sejam liberadas pelos materiais de ligação, ou em que o material de ligação mantém a sua integridade quando entra em contato com os fluidos de produção e libera as partículas quando entra em contato com os fluidos de ativação, ou em que o material de ligação reativo inclui, pelo menos, uma composição selecionada de silicato de potássio e uréia, silicato de potássio e formamida, e etilpolissilicato, ácido clorídrico, e etanol, ou em que a condição de ativação inclui a presença de um ou mais fluidos aquosos, ou em que compreende adicionalmente, pelo menos, um isolador da câmara colocado na área de fluxo externa adaptado para, pelo menos parcialmente, bloquear o fluxo de partículas na área de fluxo externa para iniciar a acumulação de partículas, ou em que pelo menos duas composições particuladas estão colocadas na área de fluxo externa, e que, pelo menos, duas composições particuladas estão adaptadas para em conjunto prover a extensão escalonada das partículas e o bloqueio escalonado da área de fluxo externa.
3. Sistema para uso com produção de hidrocarbonetos, caracterizado pelo fato de que compreende:

um primeiro elemento tubular que define um canal de fluxo interno, em que o elemento tubular compreende uma região permeável que provê a comunicação de fluido com o canal de fluxo interno;

um elemento exterior que tem uma superfície interna radialmente separada de uma superfície externa do primeiro elemento tubular; em que o primeiro elemento tubular e o elemento exterior definem, pelo menos parcialmente, uma área de fluxo externa; em que o elemento exterior compreende uma região permeável; em que a região permeável do elemento exterior provê uma entrada para a área de fluxo externa criando uma via de fluxo entre a entrada do elemento exterior e a região permeável do primeiro elemento tubular; e uma composição particulada colocada na área de fluxo externa, pelo menos parcialmente, na via de fluxo, em que a composição particulada compreende uma pluralidade de partículas unidas por um material de ligação reativo adaptado para liberar as partículas em resposta a uma condição de ativação, e em que, pelo menos, algumas partículas liberadas se acumulam para formar uma acumulação de partículas que bloqueia, pelo menos substancialmente, a região permeável do primeiro elemento tubular.
4. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma dentre a região permeável do primeiro elemento tubular, a região permeável do elemento exterior e a sua combinação estar adaptada para impedir a entrada de partículas de formação no canal de fluxo interno, ou em que as partículas da composição particulada são selecionadas de, pelo menos, um entre cascalho, areia, carbonato, sedimento, argila ou partículas artificiais, ou em que o material de ligação mantém a sua integridade quando entra em contato com os fluidos de produção e libera as partículas quando entra em contato com os fluidos de ativação, ou em que o material de ligação reativo é selecionado para controlar o nível de liberação de partículas da composição particulada, ou em que as partículas liberadas estão adaptadas para fluir dentro da área de fluxo externa em direção à região permeável do primeiro elemento tubular e estão dimensionadas para serem retidas, pelo menos substancialmente, na área de fluxo externa pela região permeável do primeiro elemento tubular, formando a acumulação de partículas que, pelo menos substancialmente, bloqueia a região permeável do primeiro elemento tubular, ou em que as partículas da composição particulada compreendem materiais selecionados para proverem uma acumulação de partículas reversível, ou em que compreende adicionalmente, pelo menos, um isolador da câmara colocado na área de fluxo externa adaptado para bloquear, pelo menos parcialmente, o fluxo de partículas na área de fluxo externa para iniciar a acumulação de partículas.
5. Sistema de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a composição particulada compreende partículas com uma variedade de dimensões.
6. Sistema de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que as partículas da composição particulada têm dimensões que variam de, pelo menos aproximadamente, 0,0001 mm até menos de, aproximadamente, 100 mm, ou em que a região permeável do primeiro elemento tubular tem uma dimensão de abertura predeterminada, e em que mais do que aproximadamente 10% das partículas da composição particulada são maiores do que a dimensão de abertura predeterminada do primeiro elemento tubular.
7. Sistema para uso com produção de hidrocarbonetos, caracterizado pelo fato de que compreende:

uma coluna de produção que inclui um tubo base com um canal de fluxo interno adaptado para receber fluidos quando está colocado em um ambiente de furo de poço em uma formação;

pelo menos, uma câmara de fluxo de percurso modificado definida na coluna de produção e associada ao tubo base; em que cada uma das câmaras de fluxo de percurso modificado compreende deslocamento entre as regiões permeáveis interna e externa, configuradas para definirem uma via de fluxo entre a região permeável externa e a região permeável interna; em que a região permeável interna provê a comunicação de fluido entre a câmara de fluxo de percurso modificado e o canal de fluxo interno; e em que a região permeável externa provê a comunicação de fluido entre o ambiente de furo de poço e a câmara de fluxo de percurso modificado;

uma gaxeta particulada consolidada colocada, pelo menos parcialmente, na via de fluxo entre as regiões permeáveis interna e externa; em que a gaxeta particulada consolidada compreende uma pluralidade de partículas consolidadas por um agente de ligação selecionado para liberar as partículas em resposta a uma condição de ativação; e em que as partículas liberadas da gaxeta particulada consolidada estão dimensionadas para, pelo menos substancialmente, ficarem retidas na região permeável interna de forma a se acumularem adjacentes à região permeável interna para, pelo menos substancialmente, bloquearem a região permeável interna, limitando a comunicação de fluido entre a câmara de fluxo de percurso modificado e o canal de fluxo interno.
8. Sistema de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as partículas da gaxeta particulada consolidada são selecionadas de, pelo menos, um entre cascalho, areia, carbonato, sedimento, argila ou partículas artificiais, ou em que o agente de ligação mantém a sua integridade quando entra em contato com os fluidos de produção e libera as partículas quando entra em contato com os fluidos de ativação, ou em que o agente de ligação é selecionado para controlar a velocidade de liberação das partículas da gaxeta particulada consolidada, ou em que a região permeável interna tem uma abertura de dimensão predeterminada, e em que mais de, aproximadamente 10% das partículas da gaxeta particulada são maiores do que a dimensão da abertura predeterminada da região permeável interna.
9. Método associado com produção de hidrocarbonetos, caracterizado pelo fato de compreender:

o provimento de uma coluna de produção/injeção que inclui um tubo base com um canal de fluxo interno adaptado para receber fluidos quando está instalado em um ambiente de furo de poço em uma formação;

a definição de, pelo menos, uma área de fluxo externa separada do canal de fluxo interno por uma região permeável interna;

o provimento de uma gaxeta particulada consolidada que compreende uma pluralidade de partículas consolidadas juntas por um agente de ligação selecionado para liberar as partículas em resposta a uma condição de ativação; em que as partículas liberadas da gaxeta particulada consolidada estão dimensionadas para se acumularem na área de fluxo externa e para impedir, pelo menos substancialmente que os fluidos entrem no canal de fluxo interno; e a colocação da gaxeta particulada consolidada na área de fluxo externa.
10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que a definição de, pelo menos, uma área de fluxo externa inclui o provimento de um revestimento externo separado do tubo base da coluna de produção/injeção e inclui a definição de pelo menos uma câmara para o controle do fluxo que inclui, pelo menos, uma entrada para a área de fluxo externa, e, opcionalmente, em que a entrada para a área de fluxo externa não está alinhada com a região permeável interna do tubo base.
11. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de compreender adicionalmente:

colocação da coluna de produção/injeção em um poço; e operação do poço em associação com a produção de hidrocarbonetos, em que a coluna de produção opera em uma primeira configuração até que a condição de ativação seja satisfeita e as partículas liberadas, e em que a coluna de produção opera em uma segunda configuração depois da acumulação das partículas liberadas.
12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que o poço é operado como um poço de produção, ou em que compreende adicionalmente a reversão do bloqueio da acumulação de partículas na área de fluxo externa, ou em que compreende adicionalmente a produção de hidrocarbonetos a partir do poço.

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