BRPI0904664A2

BRPI0904664A2 - aparelho e método para furo de poço

Info

Publication number: BRPI0904664A2
Application number: BRPI0904664-0A
Authority: BR
Inventors: Kim Nutley; Brian Nutley
Original assignee: Swelltec Ltd
Priority date: 2008-11-11
Filing date: 2009-11-11
Publication date: 2011-02-08
Also published as: GB0820619D0; CA2685235A1; GB2488290B; GB2466475B; US20130233541A1; US8590617B2; GB2488290A; US20100155064A1; EP2184436A2; GB201210007D0; US8403046B2; EP2184436A3; CA2685235C; GB2466475A

Abstract

APARELHO E MéTODO PARA FURO DE POçO. A presente invenção refere-se um aparelho para uso em um furo do poço é descrito, o aparelho tendo um corpo tubular e um furo direto que define uma trajetória de fluido primária através do aparelho. Um elemento expansor é disposto ao redor do corpo tubular e é configurado para produzir uma barreira anular em um espaço entre o corpo tubular e uma parede circundante. Um conduto definindo uma trajetória de fluxo secundária através do aparelho é fornecido e é configurado para ficar em comunicação de fluido com pelo menos uma trajetória alternada, tal como um tubo de derivação, em um componente de furo do poço adjacente (por exemplo, um dispositivo de controle de areia). O conduto é disposto para variar a trajetória de fluxo secundária ao longo de uma direção longitudinal do aparelho, por exemplo, para redirecionar a trajetória de fluxo para uma posição radial mais perto do corpo da ferramenta, O conduto é configurado para ter um efeito reduzido na operação do elemento expansor enquanto ainda permitindo que o conduto seja acoplado em trajetórias de fluxo alternadas do aparelho adjacente. A invenção tem aplicação particular em sistemas de tampão flexível dilatável de furo do poço em operações de enchimento com cascalho. Um conjunto, um método de uso e uma instalação de furo do poço são também descritos.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "APARELHOE MÉTODO PARA FURO DE POÇO".

A presente invenção refere-se a um aparelho e método para usoem furos de poço para a indústria de exploração e produção de hidrocarbo-neto. A invenção refere-se, particularmente, embora não exclusivamente, aum aparelho e método para produzir uma trajetória de fluxo alternada emdispositivos de isolamento.

Antecedentes da Invenção

No campo de exploração e produção de petróleo e gás, váriasferramentas são usadas para proporcionar barreiras no furo do poço queimpedem ou restringem o fluxo do fluido. Um tampão flexível de furo do poçoproporciona uma vedação no espaço anular entre duas colunas de tubagemou entre um revestimento externo e um furo aberto. Um tampão flexível podeser conduzido com uma coluna de completação para uma localização nofundo do poço e pode ser inflado ou expandido para contato com o revesti-mento externo ou furo aberto. O tampão flexível pode ser projetado para cri-ar uma vedação de fluido completa capaz de conter uma pressão diferencialem qualquer lado do tampão flexível, dessa maneira isolando uma porção doespaço anular da outra. Alternativamente, o tampão flexível pode proporcio-nar simplesmente uma barreira anular para impedir ou restringir o fluxo defluidos e/ou de partículas sólidas no espaço anular. Tampões flexíveis po-dem ser conduzidos, por exemplo, nas colunas de completação, mandrisespecializados, tubagem espiralada, cabo de aço e ferramentas de linha lisa.

Tampões flexíveis convencionais são ativados por sistemas me-cânicos ou hidráulicos. Mais recentemente, foram desenvolvidos tampõesflexíveis que incluem um invólucro de material elastomérico dilatável forma-do ao redor de um corpo tubular. O elastômero dilatável é selecionado paraaumentar em volume com a exposição a um fluido de disparo, que pode serum fluido de hidrocarboneto ou um fluido aquoso ou salmoura. Alternativa-mente, o elastômero pode ser selecionado para aumentar em volume com aexposição a um outro mecanismo de disparo, tal como calor ou pressão. Otampão flexível é conduzido para uma localização no fundo do poço no seuestado não-expandido, onde ele fica exposto a um fluido de disparo e indu-zido a expandir. O projeto, dimensões e características de dilatação são es-colhidos tal que o invólucro dilatável aumenta em volume para criar uma bar-reira anular e/ou uma vedação de fluido no espaço anular. Tampões flexíveisdilatáveis têm várias vantagens sobre tampões flexíveis convencionais inclu-indo atuação passiva, simplicidade de construção e robustez em aplicaçõesde isolamento em longo prazo. Exemplos de tampões flexíveis dilatáveis emateriais adequados são descritos em GB 2411918.

Uma aplicação de um tampão flexível de furo do poço é comoum dispositivo de isolamento em um sistema de completação de múltiplaszonas. Um exemplo de um sistema de completação de múltiplas zonas émostrado na figura 1. O sistema, geralmente mostrado em 100, inclui umainstalação de produção na superfície que, nesse caso, é um navio de arma-zenamento e descarregamento de produção flutuante (FPSO) 102, acopladoem um poço 104 via a árvore submarina 106. O furo do poço, nesse caso, éum furo do poço inclinado que se estende através de múltiplos intervalos deprodução 107a, 107b, 107c na formação 108. A tubagem de produção 110proporciona uma trajetória de fluxo contínua que penetra através das múlti-plas zonas. A tubagem de produção é fornecida com orifícios ou dispositivosde controle de influxo (não-mostrados) que permitem que o fluido de produ-ção flua para dentro da tubagem de produção e para fora para a árvoresubmarina 106. Entretanto, a fim de proporcionar o controle sobre o proces-so de produção, o espaço anular 112 é vedado por tampões expansíveis 114entre as zonas de produção diferentes 107 para impedir o fluxo do fluido noespaço anular entre as zonas diferentes.

Dependendo da formação, a tubagem de produção pode ser for-necida com dispositivos de controle de areia 116, para impedir que partícu-las sólidas da formação entrem na tubagem de produção. Os dispositivos decontrole de areia 116 podem ser, por exemplo, qualquer sistema de peneirade areia adequado, incluindo sistemas de peneira expansíveis. Os dispositi-vos de controle de areia podem ser usados em conjunto com um ou maisenchimentos com cascalho 118, que compreendem cascalho ou outra maté-ria particulada ao redor do dispositivo de controle de areia para melhorar afiltragem e para propiciar suporte adicional à formação. O enchimento comcascalho exige uma boa distribuição do cascalho no espaço anular no dispo-sitivo de controle da areia. Para melhorar a distribuição do cascalho, disposi-tivos de controle de areia foram proporcionados com tubos de derivação,que criam trajetórias de fluxo alternadas para o cascalho e seu fluido trans-portador. Essas trajetórias de fluxo alternadas melhoram significativamente adistribuição do cascalho no intervalo de produção, por exemplo, permitindoque o fluido transportador e o cascalho sejam entregues através de pontesde areia que podem ser formadas no espaço anular antes do enchimentocom cascalho ter sido completado.

As figuras 2A e 2B são vistas esquemáticas de exemplos de pe-neiras de areia fornecidas com tubos de derivação em um sistema de com-pletação 200. Um primeiro dispositivo de controle de areia 202a é acopladoem um segundo dispositivo de controle de areia 202b, e cada um compreen-de canos de base 204 unidos para definir um furo de produção 206. As pe-neiras 208 incluindo agentes de filtragem circundam o cano de base 204 esão suportadas por nervuras 210. O aparelho é fornecido com tubos de deri-vação 212, que nesse exemplo são tubos de aço tendo seção transversalsubstancialmente retangular. Os tubos de derivação 212 são suportados noexterior da peneira e proporcionam uma trajetória de fluxo 213 alternada aofuro de produção principal 206. Tubos de ponte 211 são usados para provera comunicação de fluido entre os tubos de derivação de dispositivos de con-trole de areia adjacentes. Os tubos de derivação 212 mantêm uma trajetóriade fluxo 213, mesmo se o espaço anular 214 é unido, por exemplo, por umaperda de integridade em uma parte da formação 216. Exemplos de disposi-ções de tubo de derivação podem ser encontrados em US 4945991 e US5113935. Os tubos de derivação podem também ser internos aos agentesde filtragem, como descrito em US 5515915 e US 6227303.

O uso de sistemas de peneira de trajetória alternada cria dificul-dades no isolamento do furo do poço. Em particular, as trajetórias alternadasimpedem o uso de tampões flexíveis de furo do poço convencionais paraisolar múltiplas zonas de produção. É proposto na WO 2007/092082 e WO2007/092083 fornecer tampões flexíveis com mecanismos de trajetória alter-nada que podem ser usados para produzir o isolamento de zona entre osenchimentos com cascalho em um poço. Os tampões flexíveis descritos po-dem incluir tubos de ponte individuais sobre um tubo de distribuição comumou região de tubo de distribuição que proporciona a comunicação de fluidoatravés do tampão flexível para os tubos de derivação dos dispositivos decontrole de areia. Modalidades descritas na WO 2007/092082 e WO2007/092083 incluem tampões flexíveis com invólucros dilatáveis que au-mentam em volume com a exposição a um fluido de disparo.

Entretanto, WO 2007/092082 e WO 2007/092083 não tratamcompletamente as complexidades do fornecimento de barreiras de fluidoe/ou isolamento de fluido usando sistemas de elastômero dilatável. Por e-xemplo, WO 2007/092082 e WO 2007/092083 são preocupados com o for-necimento de uma trajetória de fluxo contínua, mas não tratam os problemasde manutenção da barreira anular requerida ou funções de vedação de fluidodo tampão flexível com a provisão da trajetória de fluxo secundária atravésdo aparelho. Tais problemas podem surgir devido à remoção de um volumedo elastômero do dispositivo de isolamento, vedação não apropriada ao re-dor dos condutos, deslocamento dos condutos devido à expansão do ele-mento e/ou acoplamento dos condutos em extremidades opostas do disposi-tivo de isolamento.

Em particular, as disposições propostas nessas WO2007/092082 e WO 2007/092083 necessitam de uma redução no volumegeral do elemento expansor e em particular uma redução no volume do ele-mento expansor que fica radialmente para fora do conduto. Uma disposiçãocom tubos de ponte individuais requer que os tubos de ponte fiquem alinha-dos com os tubos de derivação dos dispositivos de controle de areia adja-centes. WO 2007/092082 descreve um diâmetro externo do elemento ex-pansor que fica significativamente abaixo do diâmetro externo dos dispositi-vos de controle de areia adjacentes. Essa configuração limitaria o desempe-nho de dilatação de um invólucro dilatável já que ela proporciona espessurade invólucro mínima. É possível que no seu estado totalmente dilatado, elenão contataria o diâmetro interno do furo do poço perfurado. Além disso, aconfiguração de um tampão flexível de poço de elastômero dilatável pararealizar uma vedação em uma condição totalmente dilatada pode significartempos de vedação extremamente longos ou não-práticos e desempenho devedação de pressão marginal se o invólucro dilatável realmente se orientapara contatar o furo do poço.

A disposição que compreende um tubo de distribuição tambémseria ineficiente para encontrar um equilíbrio nominal da espessura do invó-lucro dilatável. A disposição requer que o diâmetro externo da luva definindoo tubo de distribuição se estenda além da posição radial dos tubos de deri-vação tal que a luva tenha um diâmetro externo equivalente ao diâmetro ex-terno dos dispositivos de controle de areia adjacentes. Isso tem o efeito dereduzir o volume do elemento expansor que pode ser posicionado no exteri-or do conduto. Isso pode comprometer a integridade da vedação fornecidapelo elemento expansor e/ou aumentar o tempo para vedar. Alternativamen-te, se o volume do elemento expansor é para ser mantido, o diâmetro deinserção do elemento expansor é aumentado além do diâmetro dos tubos dederivação e o invólucro dilatável é a maior ferramenta diametralmente dentrode uma coluna de controle de areia. Isso limita o desempenho de dilatação epode causar impacto no sucesso das operações de disposição. É desejávelque o diâmetro externo do tampão flexível seja pequeno durante a inserçãopara evitar o contato com as obstruções, por exemplo, bordas ou zonas dedesmoronamento. Quando usando materiais de elastômero dilatável, elespodem começar a expandir à medida que eles contatam os fluidos de perfu-ração ou do furo do poço durante a inserção para a posição desejada no furodo poço.

Portanto, é um objetivo da invenção proporcionar um aparelhona forma de um dispositivo de isolamento, tampão flexível e/ou barreira anu-lar e método de uso que superem ou amenizem pelo menos uma desvanta-gem ou deficiência do aparelho e métodos previamente propostos.

É um objetivo adicional da invenção proporcionar um sistema deprodução e/ou completação de furo do poço ou método de uso que incorpo-ram um tal aparelho ou método.

É um objetivo adicional da invenção proporcionar um aparelhoou método que é uma alternativa ao método ou aparelho descrito na técnicaanterior.

Metas e objetivos adicionais da invenção se tornarão evidentes apartir da leitura da descrição seguinte.

Sumário da Invenção

De acordo com um primeiro aspecto da invenção, é fornecidoum aparelho para uso em um furo do poço compreendendo: um corpo tubu-lar tendo um eixo geométrico longitudinal e um furo direto que define umatrajetória de fluido primária através do aparelho; um elemento expansor dis-posto ao redor do corpo tubular e configurado para produzir uma barreiraanular em um espaço entre o corpo tubular e uma parede circundante e umconduto definindo uma trajetória de fluxo secundária através do aparelho econfigurado para ficar em comunicação de fluido com pelo menos uma traje-tória alternada em um componente do furo do poço adjacente, sendo que oconduto é disposto para variar a trajetória de fluxo secundária ao longo deuma direção longitudinal do aparelho.

Pela variação da trajetória de fluxo secundária, o aparelho dainvenção é configurado para operação melhorada do elemento expansor doaparelho. Por exemplo, a barreira anular requerida e/ou a função de vedaçãodo elemento expansor pode ser mantida mesmo com a provisão da trajetóriade fluxo secundária através do aparelho. O conduto é configurado para terum efeito reduzido na operação do elemento expansor, enquanto ainda per-mitindo que o conduto seja acoplado em trajetórias de fluxo alternadas doaparelho adjacente.

O aparelho pode ser um tampão flexível do furo do poço, confi-gurado para produzir uma vedação no espaço entre o corpo tubular e a pa-rede circundante. O aparelho pode ser alternativamente configurado paraproduzir uma barreira anular que inibe o fluxo do fluido no espaço e/ou im-pede o movimento das partículas sólidas no espaço anular.A pelo menos uma trajetória alternada pode ser definida por pelomenos um tubo de derivação. O componente do furo do poço adjacente épreferivelmente um aparelho de controle de areia, tal como uma peneira. Oaparelho é preferivelmente operável para ser acoplado em um primeiro dis-positivo de controle de areia e um segundo dispositivo de controle de areia.O conduto é preferivelmente configurado para ficar em comunicação de flui-do com um primeiro tubo de derivação de um primeiro dispositivo de controlede areia disposto em uma direção superior do aparelho. O conduto pode fi-car em comunicação de fluido com um segundo tubo de derivação de umsegundo dispositivo de controle de areia disposto em uma direção inferior doaparelho.

O conduto é configurado para a passagem de um fluido trans-portador contendo matéria particulada para um enchimento com cascalho, edessa maneira o aparelho pode ser usado em uma operação de enchimentocom cascalho. O enchimento com cascalho pode ser formado pelo menosem parte na localização de um dispositivo de controle de areia disposto emuma direção inferior do aparelho. O enchimento com cascalho pode ser for-mado passando o fluido transportador através de um primeiro tubo de deri-vação de um primeiro dispositivo de controle de areia disposto em uma dire-ção superior do aparelho e através do conduto do aparelho. O fluido trans-portador pode ser passado através de um segundo tubo de derivação de umsegundo dispositivo de controle de areia disposto em uma direção inferior doaparelho.

O conduto pode ser disposto para variar a dimensão radial datrajetória de fluxo secundária. O conduto pode ser disposto para variar a tra-jetória de fluxo secundária mudando a direção do fluido fluindo na trajetóriade fluxo secundária. Em particular, o conduto pode ser disposto para mudara distância radial da trajetória de fluxo do eixo geométrico longitudinal doaparelho. Dessa maneira, a posição radial da trajetória de fluxo pode serselecionada para melhorar a operação do elemento expansor. Modalidadesda invenção, portanto, têm a vantagem que o aparelho pode ser usado comtrajetória de fluxo alternada padrão e as configurações de tubo de derivaçãoadotadas por vários fabricantes de sistemas de controle e de trajetórias al-ternadas.

De preferência, o conduto é configurado para redirecionar o fluxodo fluido radialmente para dentro do aparelho. O conduto pode compreenderuma primeira porção configurada para redirecionar o fluxo e pode compre-ender uma segunda porção disposta paralela ao eixo geométrico longitudinaldo aparelho. O aparelho pode compreender uma curva em s na trajetória defluxo secundária.

A primeira porção pode ficar localizada em um anel de calibre doaparelho ou pode ficar localizada no elemento expansor. Alternativamente, aprimeira porção pode ficar localizada em elementos de extensão do condutoque são dispostos fora do elemento expansor e/ou anel de calibre.

O conduto pode compreender uma entrada em uma primeiradistância radial do eixo geométrico longitudinal do aparelho e uma segundaporção disposta em uma segunda distância radial do eixo geométrico longi-tudinal do aparelho, a segunda distância radial sendo menor do que a pri-meira distância radial.

Alternativamente, ou, em adição, o conduto pode ser dispostopara variar a trajetória de fluxo secundária mudando o perfil de corte do con-duto ao longo da direção longitudinal do aparelho. Isso pode permitir, porexemplo, que o conduto ou uma porção dele seja reposicionado dentro doaparelho a fim de ter um impacto mínimo na operação do elemento expan-sor. Isso pode também permitir que a área de fluxo seja redistribuída ao re-dor da circunferência do aparelho para reduzir a dimensão radial da trajetóriade fluxo.

O perfil de corte da trajetória de fluxo secundária pode ser varia-do tal que a área de corte total do conduto é substancialmente a mesma aolongo da direção longitudinal do aparelho. Dessa maneira, a taxa de fluxo dofluido através do conduto substancialmente não é afetada. Alternativamente,a forma do corte da trajetória de fluxo secundária pode ser variada para mu-dar a área de corte total da trajetória de fluxo secundária longitudinalmenteao longo do aparelho.O aparelho pode compreender uma porção de tubo de distribui-ção disposta para receber o fluido de e/ou direcionar o fluxo para uma plura-lidade de elementos de conduto. A porção do tubo de distribuição pode seranular ou parte anular.

O aparelho pode compreender um furo de conduto formado nocorpo tubular, que pode ser formado longitudinalmente na parede do corpotubular. Uma pluralidade de furos de conduto pode ser produzida. Os furosdo conduto podem ficar em comunicação de fluido com uma trajetória defluxo alternada via um tubo de distribuição e ou via uma trajetória de fluxoem um anel de calibre.

O aparelho pode compreender um ou mais condutos integral-mente formados com o corpo tubular. Alternativamente, ou, em adição, oaparelho pode compreender um ou mais condutos formados de maneira uni-tária com o corpo tubular.

O conduto pode compreender um elemento de suporte tal comoum elemento de conduto tubular ou pode ser alternativamente definido porum recesso ou canal no elemento expansor. Um elemento de conduto flexí-vel ou dobrável pode ser fornecido.

O aparelho pode compreender um anel de calibre que é configu-rado para ser radialmente disposto sobre o corpo tubular, por exemplo, peloaperto. O anel de calibre pode compreender um canal rebaixado formadopara receber um conduto. O recesso pode ser configurado para deformar,curvar ou de outra forma remodelar o conduto. O recesso pode compreenderum perfil longitudinal em formato de cunha.

De acordo com um segundo aspecto da invenção, é fornecidoum conjunto para uso em um furo do poço compreendendo: um aparelhotendo um corpo tubular com um primeiro furo direto e um elemento expansordisposto ao redor do corpo tubular e configurado para produzir uma barreiraanular em um espaço entre o corpo tubular e uma parede circundante e pelomenos dispositivo de controle de areia compreendendo um segundo furodireto e pelo menos um tubo de derivação, o pelo menos um dispositivo decontrole de areia acoplado no aparelho para definir uma trajetória de fluxoprimária através do conjunto via o primeiro e o segundo furos diretos; sendoque o conjunto define uma trajetória de fluxo secundária para um fluidotransportador do enchimento com cascalho via o pelo menos um tubo dederivação e através do aparelho e sendo que a trajetória de fluxo secundáriaé variada ao longo de uma direção longitudinal do aparelho.

De acordo com um terceiro aspecto da invenção, é fornecidauma instalação de furo do poço compreendendo um tubular de produção,pelo menos um aparelho do primeiro aspecto da invenção e pelo menos umdispositivo de controle de areia acoplado no aparelho a jusante do aparelho.

De preferência, a instalação do furo do poço compreende umsegundo dispositivo de controle de areia acoplado no aparelho a montantedo aparelho e o aparelho proporciona uma trajetória de fluxo secundária pa-ra um enchimento com cascalho entre o segundo e o primeiro dispositivosde controle de areia.

A instalação do furo do poço pode compreender um enchimentocom cascalho disposto em um ou ambos os dispositivos de controle de areia.

De acordo com um quarto aspecto da invenção, é fornecido ummétodo de formação de uma instalação de furo do poço, o método compre-endendo:

colocar um dispositivo de controle de areia em uma localizaçãono fundo do poço em uma formação de produção;

colocar um aparelho de barreira anular em uma localização nofundo do poço a montante do dispositivo de controle de areia;

encher com cascalho o dispositivo de controle de areia passan-do um fluido transportador contendo matéria particulada através de uma tra-jetória de fluxo secundária no aparelho de barreira anular para o dispositivode controle de areia,

variar a trajetória de fluxo secundária do fluido transportador a-través do aparelho de barreira anular.

A variação da trajetória de fluxo secundária pode compreenderredirecionar e/ou redistribuir o fluxo. Ela pode compreender mudar a dimen-são radial e/ou a posição do fluxo.

De acordo com um quinto aspecto da invenção, é fornecido umaparelho para uso em um furo do poço compreendendo: um corpo tubulartendo um eixo geométrico longitudinal e um furo direto que define uma traje-tória de fluido primária através do aparelho; um elemento expansor dispostoao redor do corpo tubular e configurado para produzir uma barreira anularem um espaço entre o corpo tubular e uma parede circundante e um condu-to definindo uma trajetória de fluxo secundária através do aparelho e confi-gurada para ficar em comunicação de fluido com pelo menos uma trajetóriaalternada em um componente do furo do poço adjacente em uma primeiradistância radial do eixo geométrico longitudinal do corpo tubular, sendo quepelo menos uma porção do conduto fica localizada em uma segunda distân-cia radial do eixo geométrico longitudinal do corpo tubular, a segunda distân-cia radial sendo menor do que a primeira distância radial.

De acordo com um sexto aspecto da invenção, é fornecido ummétodo de formação de uma instalação de furo do poço, o método compre-endendo:

encher com cascalho o dispositivo de controle de areia passan-do um fluido transportador contendo matéria particulada através de uma tra-jetória de fluxo secundária no aparelho de barreira anular para o dispositivode controle de areia;

redirecionar a trajetória de fluxo secundária de uma trajetória defluxo em uma primeira distância radial do eixo geométrico longitudinal doaparelho para uma trajetória de fluxo em uma segunda distância radial doeixo geométrico longitudinal do corpo tubular, a segunda distância radialsendo menor do que a primeira distância radial.

De acordo com um sétimo aspecto da invenção, é fornecido umconjunto para uso em um furo do poço compreendendo: um aparelho tendoum corpo tubular com um primeiro furo direto e um elemento expansor dis-posto ao redor do corpo tubular e configurado para produzir uma barreiraanular em um espaço entre o corpo tubular e uma parede circundante e pelomenos dispositivo de controle de areia compreendendo um segundo furodireto e pelo menos um tubo de derivação, o pelo menos um dispositivo decontrole de areia acoplado no aparelho para definir uma trajetória de fluxoprimária através do conjunto via o primeiro e o segundo furos diretos; sendoque o conjunto define uma trajetória de fluxo secundária para um fluidotransportador do enchimento com cascalho via o pelo menos um tubo dederivação e através do aparelho e sendo que pelo menos uma porção datrajetória de fluxo secundária fica localizada radialmente mais perto da traje-tória de fluxo primária do que o tubo de derivação.

De acordo com um oitavo aspecto da invenção, é fornecido ummétodo de formação de uma instalação do furo do poço, o método compre-endendo:

colocar um primeiro dispositivo de controle de areia em uma lo-calização no fundo do poço em uma formação de produção;

colocar um aparelho de barreira anular em uma localização nofundo do poço a jusante do primeiro dispositivo de controle de areia;

colocar um segundo dispositivo de controle de areia em umalocalização no fundo do poço a jusante do aparelho de barreira anular;

encher com cascalho o dispositivo de controle de areia passan-do um fluido transportador contendo matéria particulada através de um tubode derivação do primeiro dispositivo de controle de areia e uma trajetória defluxo secundária no aparelho de barreira anular para o dispositivo de contro-le de areia;

redirecionar a trajetória de fluxo secundária para ficar radialmen-te mais perto do eixo geométrico longitudinal do aparelho do que o tubo dederivação.

Modalidades dos vários aspectos da invenção podem compre-ender características preferidas e opcionais de outros aspectos da invenção.Em particular, as modalidades do quinto e sétimo aspectos da invenção po-dem compreender características do primeiro aspecto. Modalidades da in-venção podem ter aplicação particular nos métodos de operação descritosna WO 2007/092082 e WO 2007/092083.

Breve Descrição dos Desenhos

Para auxiliar no entendimento da invenção, será agora descritauma série de modalidades exemplares com referência aos desenhos seguin-tes:

a figura 1 mostra esquematicamente um sistema de produção demúltiplas zonas de acordo com várias modalidades da invenção;

as figuras 2A e 2B são respectivamente vistas superior e de cor-te de um sistema de peneira de trajetória alternada convencional;

as figuras 3A a 3C são vistas de corte de um aparelho de acordocom uma modalidade da invenção;

as figuras 4A a 4C são vistas de corte de um aparelho de acordocom uma modalidade alternativa da invenção;

a figura 5 é um corte longitudinal através de um aparelho de a-cordo com uma modalidade adicional da invenção;

as figuras 6A a 6C são vistas de corte através de um aparelhode acordo com uma modalidade alternativa adicional da invenção;

a figura 7 é uma vista de corte através de uma modalidade dainvenção tendo uma configuração excêntrica;

a figura 8 é uma vista de corte através de um aparelho de acor-do com uma modalidade da invenção;

a figura 9 é uma vista de corte através de um aparelho de acor-do com uma modalidade alternativa adicional da invenção;

as figuras 10A a 10C são vistas de corte através de um aparelhode acordo com uma modalidade da invenção;

a figura 11 é um corte longitudinal através de uma parte de umaparelho de acordo com uma modalidade alternativa da invenção;

as figuras 12A e 12B são vistas de corte de uma modalidadealternativa adicional durante estágios diferentes de operação;

as figuras 13A e 13B são respectivamente vistas em perspectivatransparentes e parcialmente explodidas de uma montagem de acordo comuma modalidade da invenção.

Descrição Detalhada dos Desenhos

Com referência primeiramente às figuras 3A a 3C, é mostradoum aparelho de acordo com uma modalidade da invenção. O aparelho é umtampão flexível de furo do poço configurado para produzir uma vedação anu-lar em um espaço anular entre uma tubagem de produção e a parede do furodo poço de um sistema de furo aberto. O tampão flexível é configurado emparticular para uso em um sistema de produção de múltiplas zonas, tal comoesse mostrado na figura 1 e é configurado para fixação com dispositivos decontrole de areia alternados que compreendem tubos de derivação para en-trega de enchimentos com cascalho em intervalos de produção. A figura 3Aé um corte longitudinal através do aparelho 300 e as figuras 3B e 3C sãorespectivamente vistas de corte através das linhas B-B' e C-C'.

O tampão flexível 300 compreende um corpo tubular 302 quetem um eixo geométrico longitudinal A e um furo direto 304. O corpo tubular302 é fornecido com acoplamentos (não-mostrados em cada extremidade),configurados para conexão na coluna de produção. Nessa modalidade, osacoplamentos são adequados para conectar o tampão flexível em dispositi-vos de peneira adjacentes. O furo direto 304 define uma trajetória de fluxoprimária para a passagem dos fluidos de produção através do aparelho 300.Dispostos em cada extremidade do aparelho 300 estão anéis de calibre306a, 306b, que proporcionam a resistência antiextrusão para o elementoexpansor 308 e podem também proteger o elemento expansor contra abra-são ou contato com o furo do poço durante as operações de disposição. Osanéis de calibre também funcionam para prender o elemento expansor 308na posição no corpo tubular 302, impedindo o deslocamento axial se o ele-mento realmente contata o furo do poço. Os anéis de calibre 306a, 306b sãopresos no corpo tubular, por exemplo, por parafusos ou roscas correspon-dentes que são adequadamente alinhados para um projeto de tampão flexí-vel concêntrico nessa modalidade, mas que podem ser alinhados para proje-tos de tampão flexível excêntricos ou deslocados em outras modalidades.O elemento expansor 308 é um invólucro dilatável, formado deum material elastomérico dilatável selecionado para aumentar em volumecom a exposição a um fluido de disparo. Nessa modalidade, o material éuma borracha da classe M (EPDM) de etileno propileno dieno, que aumentaem volume com a exposição a um fluido de hidrocarboneto. Outros materiaisadequados para o invólucro dilatável são conhecidos na técnica e incluemelastômeros selecionados para aumentar em volume com a exposição aosfluidos aquosos ou salmouras e materiais selecionados para aumentar emvolume com a exposição a ambos os fluidos aquosos e de hidrocarboneto.Materiais que aumentam em volume com a exposição a outros tipos de es-tímulos, tais como calor e pressão, são conhecidos na técnica e podem serusados para formar o elemento expansor em outras modalidades.

O aparelho é fornecido com condutos 310a, 310b que se esten-dem através do aparelho para definir uma trajetória de fluxo secundária. Ca-da conduto é de diâmetro suficiente para permitir o fluxo direto de um fluidotransportador e uma matéria particulada usada para formar um enchimentocom cascalho. Cada um dos condutos compreende um tubo de metal que seestende através do elemento expansor e que funciona para manter a trajetó-ria de fluxo através do elemento expansor. Cada conduto inclui uma entrada312 e uma saída 314 em extremidades opostas do tampão flexível. A entra-da 312 é configurada para ser acoplada em um tubo de derivação (não-mostrado) de uma peneira de trajetória alternada localizada em uma posiçãosuperior do tampão flexível 300. A saída 314 é configurada para acoplamen-to em um tubo de derivação de uma peneira localizada em uma posição infe-rior do tampão flexível.

O aparelho também inclui um anel de extremidade 322 que éconfigurado para suportar um tubo de derivação ou os elementos de condu-to. Convenientemente, o anel de extremidade pode ser um anel de extremi-dade de um sistema de controle de areia adjacente.

Cada conduto se estende através dos anéis de calibre 306a,306b e através do elemento expansor. O conduto varia a trajetória de fluxosecundária redirecionando a trajetória de fluxo de uma primeira posição ra-dial, alinhada com o tubo de derivação, para uma segunda posição radialdisposta para o corpo tubular. Nesse exemplo, isso é realizado proporcio-nando uma primeira porção dobrada ou curvada 316 do conduto entre a en-trada 312 e uma porção central 318 do conduto. Similarmente, uma segundaporção dobrada ou curvada 320 do conduto fica localizada entre a porçãocentral 318 e a saída 314. Essa disposição permite que a porção central doconduto fique localizada mais próxima do corpo tubular dentro do elementoexpansor, o que aumenta o volume do elemento expansor radialmente parafora da porção central do conduto. Isso melhora a operação do elementoexpansor, proporcionando um maior volume do material de elastômero dila-tável para fora do conduto, uma vedação mais efetiva e mais rápida pode serrealizada.

Nessa modalidade, os condutos 310a, 310b compreendem umaporção de curva em s que muda a posição radial da trajetória de fluxo se-cundária dentro do aparelho. Será verificado que outras formas e dimensõesde conduto podem ser produzidas em modalidades alternativas da invenção.Também será verificado que qualquer número de condutos pode ser forneci-do dentro do escopo da invenção.

O aparelho 300 pode ser fabricado como segue. Uma camadade base de borracha EPDM é formada no corpo tubular. Um elemento deconduto 310 fica localizado na camada de base da borracha na posição cir-cunferencial requerida, e camadas sucessivas de borracha podem ser for-madas ao redor do conduto para formar o elemento expansor e embuti-lo notampão flexível. Os anéis de calibre podem ser convenientemente de um tipode aperto, por exemplo, formados de componentes de parte cilíndrica unidospara formar um anel anular. Dessa maneira, os anéis de calibre podem sercolocados sobre o elemento de conduto na posição requerida. Alternativa-mente, os anéis de extremidade podem ser deslizados para sobre o corpotubular sobre os elementos de conduto.

Uma modalidade alternativa do aparelho é mostrada nas figuras4A a 4C. Nessa modalidade, o tampão flexível do furo do poço, geralmentemostrado em 340, é similar ao aparelho 300 e será entendido a partir dasfiguras 3A a 3C. A figura 4A é um corte longitudinal através do tampão flexí-vel 340 e as figuras 4B e 4C são respectivamente vistas de seção transver-sal através das linhas B-B' e C-C'.

O tampão flexível 340 compreende um corpo tubular 342, umpar de anéis de calibre 346a, 346b e um elemento expansor 348. A figura 4Bé um corte através do anel de calibre 346a. O aparelho compreende um parde condutos 350a, 350b configurados para ficarem em comunicação de flui-do com os tubos de derivação de dispositivos de controle de areia adjacen-tes, na maneira descrita com referência às figuras 3A a 3C. A trajetória defluxo secundária definida pelos condutos 350 é variada pelo redirecionamen-to do fluxo de fluido. O tampão flexível 340 é similar em função ao tampãoflexível 300, mas difere em que o redirecionamento do fluxo acontece nasporções do conduto 356, 360 localizadas nos anéis de calibre 346a, 346b. Aporção central 358 do conduto que se estende através do elemento expan-sor 348 é paralela ao eixo geométrico longitudinal A do aparelho. Dessa ma-neira, por todo o comprimento do elemento expansor, o aparelho tem umvolume suficiente de material elastomérico dilatável localizado radialmentepara fora do conduto.

A figura 5 mostra uma modalidade alternativa da invenção, queserá entendida com referência às figuras 3 e 4. Nessa modalidade, o apare-lho 380 é fornecido com elementos de extensão de conduto 382a, 382b. Oconduto 390 se estende através dos anéis de calibre e do elemento expan-sor em uma direção substancialmente paralela ao eixo geométrico longitudi-nal A. A trajetória de fluxo secundária definida pelo conduto é variada peloredirecionamento do fluxo nas porções do conduto definidas pelos elemen-tos de extensão do conduto 382. Cada elemento de extensão do condutoredireciona a trajetória de fluxo de uma primeira posição radial, alinhada comos tubos de derivação do aparelho de controle de areia adjacente, para umasegunda posição radial disposta para o corpo tubular.

As figuras 6A a 6C mostram um aparelho 400 de acordo comuma modalidade alternativa adicional da invenção. O aparelho 400 compre-ende um corpo tubular 402, um par de anéis de calibre 406a, 406b e o ele-mento expansor 408. Os condutos 410 se estendem através do aparelho ecompreendem uma porção de tubo de distribuição 412 e elementos de con-dutor tubular 414. As porções do tubo de distribuição 412 são formadas co-mo câmaras anulares nos anéis de calibre 406 e compreendem uma entradaem comunicação de fluido com um tubo de derivação de uma peneira adja-cente. As porções do tubo de distribuição 412 são fornecidas com elementosde suporte 415 que melhoram a resistência do anel de calibre. Os elementosde condutor tubular se estendem entre as porções do tubo de distribuiçãorespectivas 412 através do elemento expansor 408. Nessa modalidade, oselementos de condutor tubular têm uma forma de seção transversal que émodificada com relação às modalidades prévias. A forma da seção transver-sal tem uma dimensão circunferencial que é significativamente maior do quea dimensão radial. Em outras palavras, a seção transversal é achatada nadimensão radial. O fornecimento de uma tal forma do tubular varia a trajetó-ria de fluxo redistribuindo o fluxo ao redor da circunferência do aparelho, re-duzindo de maneira correspondente o espaço radial ocupado pelos elemen-tos de condutor tubular (para a mesma área de fluxo de seção transversal).Isso permite que um maior volume do elemento expansor fique localizadoradialmente para fora da porção tubular. Dessa maneira, o efeito no elemen-to expansor pode ser reduzido sem mudar substancialmente a posição radialdas próprias trajetórias de fluxo, no caso de elementos de condutor tubular414a, 414b. Alguns ou todos os elementos de condutor tubular podem serdispostos mais para o corpo tubular, como é o caso com os elementos decondutor tubular 414c e 414d. Isso aumenta o volume do elemento expansorlocalizado radialmente para fora do conduto para uma maior extensão doque é possível com as modalidades das figuras 3 a 5.

Será verificado que as formas de seção transversal dos elemen-tos de condutor tubular do conduto podem também ser usadas com as con-figurações de curva em s mostradas nas figuras 3 a 5 (ou na realidade ou-tras configurações de redirecionamento de fluxo). Nesse caso, o condutopode compreender uma porção de transição (que pode incluir uma porçãode bico e/ou uma porção alargada) que altera a forma do conduto.A disposição da figura 6 também redistribui o fluxo de dois tubosde derivação do sistema de peneira para quatro elementos de condutor tubu-lar 414 no aparelho. Isso permite que as áreas de fluxo respectivas dos ele-mentos de condutor tubular 414 sejam reduzidas, permitindo o reposiciona-mento dentro do elemento expansor para uma posição que reduz o efeito dodesempenho na função do elemento expansor.

Na figura 6, a porção do tubo de distribuição 412 é uma câmaraanular estendida ao redor do corpo tubular. Entretanto, em outras modalida-des, a porção do tubo de distribuição pode ser somente em uma parte cir-cunferencial do corpo tubular e pode não se estender ao redor de toda a suacircunferência. Por exemplo, em uma modalidade onde dois elementos decondutor tubular (tais como 414c e 414d) são usados, a porção do tubo dedistribuição pode ser fornecida ao redor da distância circunferencial suficien-te para ficar em comunicação de fluido com as aberturas para os elementosde condutor tubular.

As modalidades precedentes da invenção têm um elemento ex-pansor e anéis de calibre correspondentes que são concêntricos com rela-ção ao corpo tubular. Em outras modalidades, o elemento expansor e osanéis de calibre podem ser excêntricos no corpo tubular, a fim de proporcio-nar uma maior profundidade radial disponível onde os condutos podem seracomodados. Na realidade, muitos sistemas de controle de areia de trajetó-ria alternada são excentricamente formados no cano de base para acomodartubos de derivação em um lado do aparelho e o aparelho das modalidadesda invenção pode ser similarmente disposto para permitir que ele seja con-venientemente usado com tais sistemas. Uma disposição exemplar é mos-trada em corte na figura 7. O tampão flexível 440 compreende um corpo tu-bular 442 e um elemento expansor 448 excentricamente localizados no cor-po. Condutos 450a, 450b definem uma trajetória de fluxo secundária atravésdo elemento expansor, como será entendido a partir das modalidades pré-vias. Os condutos ficam localizados em um lado do aparelho para corres-ponder com a localização dos tubos de derivação dos dispositivos de contro-le de areia adjacentes. Nesse exemplo, os condutos 450 são formados paraaumentar a sua dimensão circunferencial e reduzir a dimensão radial, emrelação às dimensões dos tubos de derivação correspondentes. Os condutossão também posicionados radialmente para dentro dos tubos de derivação,em direção ao corpo tubular, para aumentar o volume externo do elementoexpansor.

A figura 8 é uma vista da seção transversal através de um apa-relho 460 de acordo com uma modalidade alternativa adicional. O aparelhocompreende um corpo tubular 462 circundado por um elemento expansor464. A figura é uma seção transversal através de uma porção central dotampão flexível 460. Condutos através do tampão flexível 460 são fornecidospor elementos de condutor tubular 466a, 466b que ficam em comunicaçãode fluido com tubos de derivação via um tubo de distribuição adequado for-necido na extremidade do tampão flexível 460. Os elementos de condutortubular 466a, 466b são similares aos elementos de condutor tubular 414c,414d da figura 6C. A seção transversal foi radialmente achatada (com rela-ção às seções transversais dos tubos de derivação correspondentes) pararedistribuir o fluxo em uma direção circunferencial do aparelho. O aparelhoda figura 8 difere do aparelho da figura 6C em que os elementos de condutortubular 466a, 466b são colocados no corpo tubular 462 e soldados sobre ocorpo para criar uma vedação. Os elementos de condutor tubular 466a, 466bsão assim integralmente formados com o corpo tubular a fim de maximizar ovolume da borracha expansora que fica localizada radialmente para fora doselementos de condutor tubular na ferramenta. Nessa modalidade, o corpotubular é mostrado concêntrico com o elemento expansor, embora em outrasmodalidades ele possa ser excentricamente formado com os elementos decondutor tubular localizados no lado do raio grande do elemento expansor464.

A figura 9 mostra um aparelho alternativo 470, que é similar àmodalidade da figura 8. Entretanto, nessa modalidade, os elementos decondutor tubular são formados em uma construção unitária com o corpo tu-bular 472. O elemento expansor 474 é formado excentricamente com o cor-po tubular 472 com a porção do conduto tubular 476a, 476b localizada nolado do raio grande do elemento expansor. Entretanto, a disposição poderiaser igualmente formada de maneira concêntrica.

As figuras 10A a 10C são vistas de corte através de um aparelhode acordo com modalidades alternativas adicionais. O aparelho é na formade um tampão flexível 500, que compreende um corpo tubular 502, um parde anéis de calibre 506 (um é mostrado na figura 10A) e um elemento ex-pansor 508. A figura 10A é um corte longitudinal através de uma extremida-de do tampão flexível 500, a figura 10B é uma seção transversal através dalinha B-B' e a figura 10C é uma seção transversal através da linha C-C'.

O tampão flexível 500 tem uma trajetória de fluxo secundáriadefinida por um tubo de distribuição 510 no anel de calibre 506 e furos deconduto 512 formados no próprio corpo tubular. Os furos do conduto 512 sãoformados longitudinalmente no corpo tubular e são formados por um proces-so de perfuração com pistola. Porções tubulares 512 ficam em comunicaçãode fluido com um tubo de distribuição via aberturas radialmente perfuradas514. O fluido de um tubo de derivação passa para dentro do tubo de distribu-ição 510, através das aberturas 514 e para dentro da porção de conduto tu-bular 512 e através do aparelho. Um conjunto similar de aberturas, tubo dedistribuição e acoplamento para um tubo de derivação é fornecido no anel decalibre oposto (não-mostrado).

Nessa modalidade, quatro furos de conduto 512 são fornecidos,embora em outras modalidades, por exemplo, onde é requerido aumentar aárea de fluxo, um grande número de porções de conduto possa ser fornecido.

Em uma variação à modalidade das figuras 10A a 10C, insertospodem ser fornecidos no aparelho para resistir à erosão devido ao redirecio-namento do fluido transportador e o enchimento com cascalho através dotubo de distribuição e para dentro dos condutos tubulares. Em uma variaçãoadicional, as aberturas 514 podem ser formadas ou inclinadas na direção dofluxo do fluido para reduzir a resistência de fluxo e preocupações de erosãocorrespondentes (e características similares podem também ser fornecidasem outras modalidades da invenção descritas aqui).A figura 11 mostra uma modalidade alternativa adicional da in-venção. Nessa modalidade, o tampão flexível 520 inclui um corpo tubular522, com furos de conduto longitudinalmente perfurados através do corpotubular 522, em uma maneira similar à modalidade da figura 10. O aparelho520 difere em que os furos do conduto 524 são abertos para as extremida-des do corpo tubular. Isso proporciona comunicação de fluido entre os con-dutos no corpo tubular e os tubos de derivação. O aparelho inclui um anel decalibre de acoplamento especial 526 que fica em engate rosqueado com ocorpo tubular 522 via a rosca 530. Um acoplamento rosqueado 532 é produ-zido na extremidade oposta do anel de calibre 526 para acoplamento em umdispositivo de controle de areia adjacente 534. O aparelho 520 é fornecidocom um anel de calibre similar na sua extremidade oposta (não-mostrada).O anel de calibre 526 compreende uma porção de ressalto 536 que encostana extremidade do corpo tubular 522. As extremidades abertas dos furos doconduto 524 ficam alinhadas com uma trajetória de fluxo 538 no anel de ca-libre especial que propicia a comunicação de fluido para um tubo de deriva-ção (não-mostrado). O anel de calibre 526, ou porções dele, pode ser endu-recido para resistir à erosão. Uma vantagem dessa modalidade é que o redi-recionamento do fluxo acontece no anel de calibre especial 526 e o corpotubular 522 é improvável de ser submetido às preocupações de erosão.

As figuras 12A e 12B mostram uma modalidade alternativa adi-cional. O aparelho 540 compreende um corpo tubular 542 e um elementoexpansor 548, formado de um elastômero ou borracha dilatável. O aparelhoé mostrado em seção transversal através de uma porção central do apare-lho. Extremidades opostas do aparelho são fornecidas com anéis de calibree tubos de distribuição (não-mostrados) que permitem a comunicação defluido entre os tubos de derivação e os condutos 544 do aparelho. Nessamodalidade, uma trajetória de fluxo secundária é formada através do apare-lho 540 através dos condutos 544 formados no elemento expansor 548. Es-sa modalidade difere das modalidades prévias em que os condutos 544 nãotêm um elemento de suporte rígido e são expandidos ou inflados durante ouso. A figura 12A mostra o aparelho em uma configuração onde os condutos544 não estão ativos. Os condutos estão em um estado vazio ou não-expandido com área de seção transversal mínima. A figura 12B mostra omesmo aparelho onde os condutos 544 estão em uma condição ativa. Issoocorre quando existe pressão suficiente no fluxo do fluido transportador doenchimento com cascalho para iniciar o fluxo através dos trajetos alternati-vos ou tubos de derivação nos dispositivos de controle de areia e por suavez os condutos 544 dentro de um tampão flexível adjacente. A pressão dofluido do enchimento com cascalho faz com que os condutos 544 expandamou inflem parcialmente, o que aumenta a sua área de seção transversal. Issotem o efeito de expandir o diâmetro externo do elemento expansor 548, me-lhorando sua capacidade de produzir uma vedação no furo. Deve ser obser-vado que na maior parte das operações de enchimento com cascalho, oscondutos 544 permanecerão cheios com a pasta fluida de enchimento comcascalho que fornecerá suporte contínuo para os condutos 544 na configu-ração mostrada na figura 12B.

Em uma modalidade alternativa, os condutos são configuradospara permitir a expansão uniforme e máxima ao redor do cano de base. Issopode ser realizado variando o número total de condutos e ou aumentando oudiminuindo o diâmetro interno expandido/inflado dos condutos. A pressãoexigida para abrir os trajetos é, em parte, uma função da espessura da bor-racha ao redor do conduto. Certas modalidades podem, portanto, ter condu-tos colocados próximos da superfície do diâmetro externo do elemento ex-pansor. Em tal configuração, a inflação pode criar um efeito tipo ampola. No-vamente o número e a forma dos trajetos/condutos determinariam a unifor-midade da mudança no diâmetro externo quando os condutos são inflados.O conduto pode ou não permitir a ativação de dilatação adicional através docontato interno do elemento dilatável com fluidos reativos que podem estarpresentes no fluido transportador.

A figura 13A é uma vista em perspectiva de um aparelho de a-cordo com uma modalidade da invenção, com vários componentes transpa-rentes para mostrar a sua interação. A figura 13B mostra o mesmo aparelhoem uma vista parcialmente explodida. O aparelho, geralmente mostrado em600, compreende um aparelho de controle de areia geralmente mostrado em610 e um aparelho tipo tampão flexível geralmente mostrado em 620. O apa-relho de controle de areia compreende um cano de base 612, um anel deextremidade 614 localizado no cano de base e um par de tubos de derivação(não-mostrados). Um manto auxiliar 618 é fornecido sobre o tubo de deriva-ção para proporcionar um diâmetro externo contínuo ao conjunto e é produ-zido com aberturas 619 para permitir o fluxo direto do fluido. O manto auxiliar618 funciona para proteger os tubos de derivação, tubos de ponte, as extre-midades expostas dos elementos de conduto 616 e quaisquer conectorescorrespondentes. O manto auxiliar se estende do anel de extremidade 614para um anel de extremidade correspondente que suporta o manto principaldo dispositivo de controle de areia. O manto principal se estende completa-mente sobre o dispositivo de controle de areia e proporciona uma luva prote-tora para os agentes de filtragem e os tubos de derivação. Dessa maneira, omanto auxiliar proporciona um diâmetro externo contínuo na região da colu-na entre o tampão flexível e o manto principal. O anel de extremidade 614suporta os tubos de derivação e os componentes do aparelho tipo tampãoflexível e proporciona um suporte para a extremidade do manto 618. O anelde extremidade 614 e o manto são excentricamente montados no cano debase 612, de modo que os tubos de derivação podem ser acomodados nolado de raio grande do cano de base.

O aparelho tipo tampão flexível 620 compreende um corpo tubu-lar 622 e um elemento tipo tampão flexível 624 circundado pelo corpo tubu-lar. Nesse caso, o elemento tipo tampão flexível é formado de um elastôme-ro dilatável tal como EPDM. Um anel de calibre 626 é fornecido na extremi-dade do aparelho tipo tampão flexível e é nessa modalidade configuradopara ser preso sobre o cano de base. A superfície interna do anel de calibreé perfilada para acomodar elementos de conduto 616 e para ser acoplada noanel de extremidade 614 do aparelho de controle de areia. Os elementos deconduto são configurados para ficar em comunicação de fluido com os tubosde derivação (não-mostrados) ou o aparelho de controle de areia e nessamodalidade têm o mesmo tamanho, forma e propriedades de material que ostubos de derivação. Os elementos de conduto 616 se estendem através doaparelho tipo tampão flexível para definir um trajeto secundário para o fluidodo enchimento com cascalho em uso.

O aparelho tipo tampão flexível 620 é também fornecido comuma disposição de passagem de cabo que compreende um inserto 628 deum material dilatável que circunda parcialmente um cabo 630. O inserto 628se ajusta dentro de um recesso correspondente 632 no elemento tipo tam-pão flexível 624.

O elemento de conduto 616 se estende de uma posição Iongitu-dinal adjacente ao aparelho de controle de areia 610 e através de um reces-so produzido no anel de extremidade 614 em uma primeira distância radialdo cano de base 612. Essa altura radial acima do cano de base correspondecom a posição radial dos tubos de derivação do aparelho de controle de a -reia, tal que os elementos de conduto ficam em comunicação de fluido comos tubos de derivação. Os elementos de conduto 616 se estendem atravésdo anel de calibre 626 e para dentro do elemento tipo tampão flexível 624. Operfil interno do anel de calibre 626 é configurado tal que a posição radial doelemento de conduto no lado do elemento tipo tampão flexível do anel decalibre fica mais perto do cano de base. Isso é conseguido produzindo a su-perfície longitudinal do recesso do conduto no anel de calibre 626 com umperfil em forma de cunha, tal que a abertura para o recesso no lado do tam-pão flexível do anel de calibre fica em uma posição radialmente mais baixado que a abertura para o recesso no lado do aparelho de controle de areiado anel de calibre. O anel de calibre 626 é formado em duas partes e é mon-tado sobre o elemento de conduto e preso no local por parafusos. A fixaçãodo anel de calibre concede uma força de aperto nos elementos de conduto616 suficiente para deformar o conduto para variar a trajetória de fluxo se-cundária através do aparelho.

O aparelho da invenção é configurado para operação melhoradado elemento expansor do aparelho. Por exemplo, a barreira anular requeridae/ou a função de vedação do elemento expansor pode ser mantida mesmocom a provisão da trajetória de fluxo secundária através do aparelho. O con-duto é configurado para ter um efeito reduzido na operação do elemento ex-pansor enquanto ainda permitindo que o conduto seja acoplado em trajetó-rias de fluxo alternadas do aparelho adjacente. A invenção tem aplicaçãoparticular com tampões flexíveis de furo do poço dilatáveis.

O conduto pode ser disposto para variar a dimensão radial datrajetória de fluxo secundária. O conduto pode ser disposto para variar a tra-jetória de fluxo secundária mudando a direção do fluido fluindo na trajetóriade fluxo secundária. Em particular, o conduto pode ser disposto para mudara distância radial da trajetória de fluxo do eixo geométrico longitudinal doaparelho. Dessa maneira, a posição radial da trajetória de fluxo pode serselecionada para melhorar a operação do elemento expansor. Modalidadesda invenção, portanto, têm a vantagem que o aparelho pode ser usado comconfigurações padrões de tubo de derivação e trajetória de fluxo alternadaadotadas por vários fabricantes de sistemas de controle e de trajetórias al-ternadas.

Variações nas modalidades acima descritas estão dentro do es-copo da invenção aqui planejada.

Claims

1. Aparelho para uso em um furo do poço compreendendo: umcorpo tubular tendo um eixo geométrico longitudinal e um furo direto que de-fine uma trajetória de fluido primária através do aparelho; um elemento ex-pansor disposto ao redor do corpo tubular e configurado para produzir umabarreira anular em um espaço entre o corpo tubular e uma parede circundan-te e um conduto definindo uma trajetória de fluxo secundária através do apa-relho e configurado para ficar em comunicação de fluido com pelo menosuma trajetória alternada em um componente do furo do poço adjacente, sen-do que o conduto é disposto para variar a trajetória de fluxo secundária aolongo de uma direção longitudinal do aparelho.

2. Aparelho de acordo com a reivindicação 1, também configura-do para produzir uma vedação no espaço entre o corpo tubular e a paredecircundante.

3. Aparelho de acordo com a reivindicação 1 ou 2, no qual pelomenos uma trajetória alternada é definida por pelo menos um tubo de deri-vação.

4. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o componente do furo do poço adjacente é um apare-lho de controle de areia.

5. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, operável para ser acoplado em um primeiro dispositivo de con-trole de areia e um segundo dispositivo de controle de areia.

6. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o conduto é configurado para a passagem de um fluidotransportador contendo matéria particulada para um enchimento com casca-lho.

7. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o conduto é disposto para variar a trajetória de fluxosecundária mudando a distância radial da trajetória de fluxo do eixo geomé-trico longitudinal do aparelho.

8. Aparelho de acordo com a reivindicação 7, no qual o condutoé disposto para variar a trajetória de fluxo secundária redirecionando o fluxodo fluido radialmente para dentro do aparelho.

9. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual pelo menos uma porção da trajetória de fluxo secundá-ria fica localizada radialmente mais perto da trajetória de fluxo primária doque o tubo de derivação.

10. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o conduto compreende uma primeira porção configura-da para redirecionar o fluxo e uma segunda porção disposta paralela ao eixogeométrico longitudinal do aparelho.

11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, no qual a primei-ra porção fica localizada em um anel de calibre do aparelho.

12. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, no qual a primei-ra porção fica localizada no elemento expansor.

13. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, no qual a primei-ra porção fica localizada em elementos de extensão do conduto que são dis-postos fora do elemento expansor e/ou anel de calibre.

14. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o conduto é disposto para variar a trajetória de fluxosecundária mudando o perfil de corte do conduto ao longo da direção longi-tudinal do aparelho.

15. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, no qual o perfilde corte da trajetória de fluxo secundária é variado tal que a área de cortetotal do conduto é substancialmente a mesma ao longo da direção Iongitudi-nal do aparelho.

16. Aparelho de acordo com a reivindicação 14, no qual a formado corte da trajetória de fluxo secundária pode ser variada para mudar a á-rea de corte total da trajetória de fluxo secundária longitudinalmente ao longodo aparelho.

17. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, também compreendendo uma porção de tubo de distribuiçãodisposta para receber o fluido de e/ou direcionar o fluxo para uma pluralida-de de elementos de conduto.

18. Aparelho de acordo com a reivindicação 17, no qual a porçãodo tubo de distribuição é anular ou parte anular.

19. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, compreendendo pelo menos um furo de conduto formado nocorpo tubular, o furo de conduto formado longitudinalmente na parede docorpo tubular.

20. Aparelho de acordo com a reivindicação 19, compreendendouma pluralidade de furos de conduto.

21. Aparelho de acordo com a reivindicação 19 ou 20, no qual opelo menos um furo de conduto fica em comunicação de fluido com uma tra-jetória de fluxo alternada via um tubo de distribuição ou trajetória de fluxo emum anel de calibre.

22. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, compreendendo um ou mais condutos integralmente formadoscom o corpo tubular.

23. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, compreendendo um ou mais condutos formados de maneiraunitária com o corpo tubular.

24. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, compreendendo um recesso ou canal no elemento expansor.

25. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, no qual o conduto compreende um elemento de suporte talcomo um elemento de conduto tubular.

26. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, compreendendo um elemento de conduto flexível ou dobrável.

27. Aparelho de acordo com qualquer uma das reivindicaçõesprecedentes, compreendendo um anel de calibre que é configurado para serradialmente disposto sobre o corpo tubular.

28. Aparelho de acordo com a reivindicação 27, no qual o anelde calibre compreende um recesso ou canal formado para receber o condu-to.

29. Aparelho de acordo com a reivindicação 28, compreendendouma formação configurada para deformar, curvar ou de outra forma remode-lar o conduto.

30. Aparelho de acordo com a reivindicação 29, no qual a forma-ção compreende um perfil longitudinal em formato de cunha disposto no re-cesso ou canal.

31. Tampão flexível de furo do poço compreendendo o aparelhocomo definido em qualquer uma das reivindicações precedentes.

32. Conjunto para uso em um furo do poço compreendendo: umaparelho tendo um corpo tubular com um primeiro furo direto e um elementoexpansor disposto ao redor do corpo tubular e configurado para produziruma barreira anular em um espaço entre o corpo tubular e uma parede cir-cundante e pelo menos dispositivo de controle de areia compreendendo umsegundo furo direto e pelo menos um tubo de derivação, pelo menos umdispositivo de controle de areia acoplado no aparelho para definir uma traje-tória de fluxo primária através do conjunto via o primeiro e o segundo furosdiretos; sendo que o conjunto define uma trajetória de fluxo secundária paraum fluido transportador do enchimento com cascalho via o pelo menos umtubo de derivação e através do aparelho e sendo que a trajetória de fluxosecundária é variada ao longo de uma direção longitudinal do aparelho.

33. Instalação de furo do poço compreendendo um tubular deprodução, pelo menos um aparelho como definido em qualquer uma das rei-vindicações 1 a 30, e pelo menos um dispositivo de controle de areia aco-plado no aparelho a jusante do aparelho.

34. Instalação do furo do poço de acordo com a reivindicação 33, compreendendo um segundo dispositivo de controle de areia acopladono aparelho a montante do aparelho e o aparelho proporciona uma trajetóriade fluxo secundária para um enchimento com cascalho entre o segundo e oprimeiro dispositivos de controle de areia.

35. Instalação do furo do poço de acordo com a reivindicação 34, compreendendo um enchimento com cascalho disposto em um ou am-bos os dispositivos de controle de areia.

36. Método de formação de uma instalação de furo do poço, ométodo compreendendo:- colocar um dispositivo de controle de areia em uma localizaçãono fundo do poço em uma formação de produção;- colocar um aparelho de barreira anular em uma localização nofundo do poço a montante do dispositivo de controle de areia;- encher com cascalho o dispositivo de controle de areia pas-sando um fluido transportador contendo matéria particulada através de umatrajetória de fluxo secundária no aparelho de barreira anular para o dispositi-vo de controle de areia,- variar a trajetória de fluxo secundária do fluido transportadoratravés do aparelho de barreira anular.

37. Método de acordo com a reivindicação 36, compreendendovariar a trajetória de fluxo secundária mudando a dimensão radial e/ou a po-sição radial do fluxo.

38. Método de acordo com a reivindicação 37, compreendendoredirecionar a trajetória de fluxo secundária de uma trajetória de fluxo emuma primeira distância radial do eixo geométrico longitudinal do aparelhopara uma trajetória de fluxo em uma segunda distância radial do eixo geo-métrico longitudinal do corpo tubular, a segunda distância radial sendo me-nor do que a primeira distância radial.

39. Método, como reivindicado em qualquer uma das reivindica-ções 36 a 38, compreendendo formar um enchimento com cascalho pelomenos em parte na localização de um dispositivo de controle de areia dis-posto em uma direção no fundo do poço do aparelho.

40. Método de acordo com a reivindicação 39, compreendendoformar um enchimento com cascalho passando o fluido transportador atra-vés de um primeiro tubo de derivação de um primeiro dispositivo de controlede areia disposto em uma direção superior do aparelho e através do condutodo aparelho.

41. Método de acordo com a reivindicação 40, compreendendoredirecionar a trajetória de fluxo secundária para ficar radialmente mais pertodo eixo geométrico longitudinal do aparelho do que o tubo de derivação.

42. Método de acordo com a reivindicação 40 ou reivindicação 41, compreendendo passar o fluido transportador através de um segundotubo de derivação de um segundo dispositivo de controle de areia dispostoem uma direção inferior do aparelho.