FR3064665A1 - Diode fluidique conique pour une utilisation comme un dispositif de regulation de debit entrant autonome (aicd) - Google Patents

Abstract

Un système permettant de fournir une régulation autonome de l'écoulement d'un fluide à partir d'un puits de forage vers un intérieur d'une colonne de production à l'aide du système de résistance variable à l'écoulement. Le système peut comprendre un corps, avec une chambre qui peut être conçue pour induire un écoulement rotationnel dans un fluide qui s'écoule à travers la chambre. La chambre peut comprendre une entrée pour du fluide entrant dans la chambre et une sortie pour du fluide sortant de la chambre. Une surface en coupe transversale de la chambre peut être réduite le long d'un axe central de la chambre vers la sortie, la surface en coupe transversale étant perpendiculaire à un axe central. Un ensemble de filtre de puits peut utiliser un ou plusieurs des systèmes de résistance variable à l'écoulement pour fournir une résistance déterminée à l'écoulement et/ou un débit du fluide à travers l'ensemble de filtre.

Description

DOMAINE TECHNIQUE

La présente divulgation concerne généralement des systèmes et des procédés pe nettant d réguler l'écoulement de fluide, particulièrement à I _n^Jtrieur d'une formation souterraine, et, plus spécifiquement, des systèmes de résistance variable à l'écoulement induisant un mouvement de rotation. Ces systèmes de résistance variable à l'écoulement peuvent, de façon autonome, faire varier une résistance à l'écoulement d'un fluide à travers les systèmes en fonction d'une ou de plusieurs caractéristiques du fluide.

CONTEXTE

II peut s'avérer avantageux de réguler l'écoulement des fluides de formation à l'intérieur d'un puits de forage pénétrant une formation souterraine. Une diversité de raisons ou d'objectifs peuvent donner lieu à une telle régulation comprenant, par ex., la prévention de la formation d'un cône d'eau et/ou de gaz, la minimisation de la production d'eau et/ou de gaz, la minimisation de la production de sable, la maximisation de la production de pétrole, l'équilibrage de la production provenant de diverses zones souterraines, l'égalisation de la pression parmi diverses zones souterraines, et/ou etc.

De la même façon, il peut également s'avérer avantageux de réguler l'écoulement des fluides d'injection tels que, par ex., de l'eau, de la vapeur ou du gaz, à l'intérieur d'un puits de forage pénétrant une formation souterraine. La régulation de l'écoulement des fluides d'injection peut s'avérer particulièrement utile, par ex., pour réguler la distribution du fluide d'injection à l'intérieur de diverses zones souterraines et/ou pour empêcher l'introduction de fluides d'injection dans des zones productrices actuelles.

Par conséquent, il sera facilement compris que des améliorations dans les domaines des dispositifs de réqulation de débit entrant de fluide sont continuellement nécessaires.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES

Divers modes de réalisation de la présente divulgation seront mieux compris en regard à la description détaillée donnée ci-dessous et aux figures annexées de divers modes de réalisation de la description. Dans les figures, les chiffres de référence identiques peuvent indiquer des éléments identiques ou fonctionnellement semblables. Des modes de réalisation sont décrits en détail ci-après en référence aux figures ci-jointes, dans lesquelles :

La figure 1 est une vue en coupe transversale partielle représentative d'un puits de forage dans lequel les systèmes de résistance variable à l'écoulement de la présente divulgation peuvent être utilisés, selon un ou plusieurs exemples de modes de réalisation ;

Les figures 2A à 2B sont des vues en coupe transversale partielles représentatives d'un filtre de puits de forage dans lequel les systèmes de résistance variable à l'écoulement de la présente divulgation peuvent être utilisés, selon un ou plusieurs exemples de modes de réalisation ;

Les figures 3A à 3C sont des vues en coupe transversale partielles représentatives d'une partie de régulation de débit entrant du filtre de puits dans lequel les systèmes de résistance variable à l'écoulement de la présente divulgation peuvent être utilisés, selon un ou plusieurs exemples de modes de réalisation ;

La figure 4 est une vue non déroulée représentative d'un tuyau de base du filtre de puits illustré dans les figures 2A à 2B ;

Les figures 5A à 12 sont des vues latérales en coupe transversale représentatives d'exemples de configurations du système de résistance variable à l'écoulement ; et

Les figures 13A à 15B sont des vues du haut en coupe transversale représentatives d'exemples de configurations du système de résistance variable à l'écoulement.

DESCRIPTION DETAILLEE DE LA DIVULGATION

La divulgation suivante peut répéter des numéros et/ou des lettres de référence dans les divers exemples ou figures. Cette répétition a un objectif de simplification et de clarification et ne dicte pas elle-même une relation entre les divers modes de réalisation et/ou configurations présentées. En outre, les termes à connotation spatiale, tels que en dessous, en bas, plus bas, en haut, au-dessus, en haut du puits, au fond du puits, en amont, en aval, etc., peuvent être utilisés ici pour faciliter la description afin de décrire la relation d'un élément ou d'une caractéristique à un ou plusieurs éléments ou une ou plusieurs caractéristiques illustrées, la direction vers le haut étant vers le haut de la figure correspondante et la direction vers le bas étant vers le bas de la figure correspondante, la direction vers le haut du puits étant vers la surface du puits de forage, la direction vers le bas du puits étant vers le sabot du puits de forage. Sauf en cas d'indication contraire, les termes à connotation spatiale sont destinés à englober différentes orientations de l'appareil utilisé ou de l'opération en plus de l'orientation illustrée parmi les figures. Par exemple, si un appareil dans les figures est renversé, des éléments qui sont décrits comme étant « en dessous » ou « en bas » d'autres éléments ou caractéristiques seront alors orientés « au-dessus » des autres éléments ou caractéristiques. Ainsi, l'exemple de terme « en dessous » peut englober à la fois une orientation d'au-dessus et d'en-dessous. L'appareil peut être autrement orienté (pivoté à 90° ou dans une autre orientation quelconque) et les descriptifs à relation spatiale utilisée ici peuvent, de la même façon, être interprétés en conséquence.

De plus, même si une figure peut représenter un puits de forage horizontal ou un puits de forage vertical, sauf en cas d'indication contraire, il doit être compris par les spécialistes du domaine gue l'appareil selon la présente 5 divulgation est également bien approprié pour une utilisation dans les puits de forage ayant d'autres orientations, y compris les puits de forage verticaux, les puits de forage inclinés, les puits de forage multilatéraux ou similaires. De même, sauf en cas d'indication contraire, même si une figure peut illustrer 10 une opération offshore, il doit être compris par les spécialistes du domaine que le procédé et/ou le système conforme à la présente divulgation est également bien approprié dans des opérations terrestres et vice versa. En outre, sauf en cas d'indication contraire, même si une figure peut illustrer un 15 trou tubé, il doit être compris par les spécialistes du domaine que le procédé et/ou le système conforme à la présente divulgation est également bien approprié pour une utilisation dans des opérations dans des trous ouverts.

Dans le présent contexte, les mots « comprend », 20 « ayant », « comprenant », sont tous des variations grammaticales de ceux-ci et sont chacun destiné à avoir une signification ouverte et non limitante qui n'exclut pas des éléments ou des étapes additionnelles. Bien que les compositions et les procédés soient décrits ici en termes de « comprenant », 25 « contenant » ou « incluant » divers composants ou étapes, les peuvent « être

Il doit être compris que, dans le présent contexte, les termes « premier », « deuxième » et « troisième » sont attribués de façon arbitraire et ne sont destinés qu'à différencier entre deux ou plusieurs objets, etc., selon le cas, et n'indiquent aucune séquence. En outre, il doit être compris que le simple fait d'utiliser le mot « premier » ne veut pas nécessairement dire qu'il y ait un « deuxième », et le simple 35 fait d'utiliser le mot « deuxième » ne veut pas dire qu'il y ait un quelconque « premier » ou « troisième », etc.

aussi « être constitués constitués des » divers compositions et essentiellement composants et étapes procédés des » ou

Les termes dans les revendications ont une signification claire et ordinaire sauf en cas d'indication explicite est claire définie par le demandeur. En cas de conflit dans les usages d'un mot ou d'un terme dans cette description et dans au moins un brevet ou un autre document susceptible de se trouver ici à titre de référence, les définitions qui sont en accord avec cette description doivent être adoptées.

De façon générale, la présente divulgation concerne un système permettant de réguler de façon autonome l'écoulement de fluide, particulièrement à l'intérieur d'une formation souterraine, et, plus spécifiquement, des systèmes de résistance variable à l'écoulement induisant un mouvement de rotation. Un système peut fournir une régulation autonome de l'écoulement d'un fluide s'écoulant entre un puits de forage vers un intérieur d'une colonne de production à l'aide du système de résistance variable à l'écoulement. Le système peut comprendre un corps, avec une chambre qui peut être conçue pour induire un écoulement rotationnel dans un fluide qui s'écoule à travers la chambre. La chambre peut comprendre une entrée pour du fluide entrant dans la chambre et une sortie pour du fluide sortant de la chambre. Une surface en coupe transversale de la chambre peut être réduite le long d'un axe central de la chambre vers la sortie, la surface en coupe transversale étant perpendiculaire à un axe central. En outre, un ensemble de filtre de puits peut utiliser un ou plusieurs des systèmes de résistance variable à l'écoulement pour fournir une résistance déterminée à l'écoulement et/ou un débit à travers l'ensemble de filtre.

Tel que présenté ci-dessus, les systèmes de résistance variable à l'écoulement qui induisent un mouvement de rotation à l'intérieur d'un fluide peuvent généralement incorporer un trou de sortie de fluide au bas d'une chambre, l'emplacement du trou de sortie facilitant le mouvement de rotation de type vortex du fluide. Cependant, cet emplacement du , dans un agencement à réaliser un mouvement trou de sortie peut comporter une série de connexions entre les chambres problématiques si un degré plus élevé de régulation de l'écoulement de fluide, que celui fourni par une chambre unique, est nécessaire.

La présente divulgation décrit des systèmes de résistance variable à l'écoulement qui comportent des chambres à la fois avec et sans trou de sortie de fluide se prolongeant à travers la partie inférieure de la chambre. Les modes de réalisation qui ne comportent pas de trou de sortie de fluide se prolongeant à travers la partie inférieure de la chambre, ont une sortie de fluide situé dans une paroi latérale de la chambre. L'avantage principal des chambres comportant des sorties dans la paroi latérale est qu'elles peuvent efficacement être couplées ensemble en série dans un système de résistance variable à l'écoulement (par ex sensiblement horizontal) sans avoir vertical excessif du fluide au cours du transport entre les chambres adjacentes. Un agencement sensiblement horizontal offert par des chambres avec une sortie dans la paroi latérale peut être particulièrement efficace en termes de l'utilisation de l'espace, de sorte qu'elles puissent être facilement utilisées dans des régions confinées, telles qu'à l'intérieur d'un puits de forage pénétrant une formation souterraine. En outre, la possibilité de relier de multiples chambres en série dans un système de résistance variable à l'écoulement peut permettre une plus grande régulation de l'écoulement du fluide que ce qui est possible avec l'utilisation d'une chambre unique. Si une configuration en série n'est pas nécessaire (par ex., une chambre peut fournir une résistance suffisante à l'écoulement), alors, le trou de sortie dans la partie inférieure peut être utilisé avantageusement.

Dans certains modes de réalisation, les systèmes de résistance variable à l'écoulement décrits ici peuvent comprendre une chambre conçue pour induire un mouvement de rotation d'un fluide s'écoulant à travers celle-ci, une entrée de fluide couplée à la chambre ; et une sortie de fluide couplée à la chambre qui permet au fluide de sortir à travers une paroi latérale ou la partie inférieure de la chambre.

Dans certains modes de réalisation, de multiples chambres peuvent être reliées en série les unes avec les autres dans un système de résistance variable à l'écoulement. Dans certains modes de réalisation, les systèmes de résistance variable à l'écoulement décrits ici peuvent comprendre une pluralité de chambres qui sont reliées en communication fluide en série les unes avec les autres, chaque chambre ayant une entrée de fluide et une sortie de fluide couplées à celle-ci, et au moins certaines des chambres sont conçues pour induire un mouvement de rotation d'un fluide s'écoulant à travers cellesci, et les sorties de fluide d'au moins certaines des chambres sont conçues pour permettre au fluide de sortir à travers une paroi latérale de la chambre, les autres sorties de fluide étant conçues pour permettre au fluide de sortir à travers une partie inférieure de la chambre.

Lorsque de multiples chambres sont reliées en série dans un système de résistance variable à l'écoulement, les chambres peuvent toutes être les mêmes dans certains modes de réalisation, ou au moins certaines des chambres peuvent être différentes entre dans d'autres modes de réalisation. Dans certains modes de réalisation, toutes les chambres peuvent avoir une sortie de fluide qui permet à un fluide de sortir à travers une paroi latérale de la chambre. Dans d'autres modes de réalisation, les chambres qui ont une sortie de fluide qui permet à un fluide de sortir à travers une paroi latérale de la chambre peuvent être utilisées en association avec des chambres qui ont une sortie de fluide qui sort à travers la partie inférieure de la chambre. Le choix d'une association donnée de chambres peut être dicté par les besoins opérationnels qui seront évidents à un homme de métier.

Dans le présent contexte, le terme « chambre » décrit un espace clos ayant au moins une entrée et au moins une sortie. Dans le présent contexte, l'utilisation du terme « chambre » ne fait aucune supposition concernant la forme et/ou les dimensions de la chambre, sauf en cas d'indication contraire.

Dans le présent contexte, le terme « paroi latérale » décrit une quelconque surface de chambre se prolongeant entre la surface externe supérieure de la chambre et la surface externe inférieure de la chambre. Dans le présent contexte, le terme « surface externe » décrit la surface externe d'une chambre qui n'est pas en contact avec un fluide traversant la chambre. Dans le présent contexte, le terme « mouvement de rotation » décrit un mouvement qui se produit autour d'un axe.

Dans divers modes de réalisation, les systèmes de résistance variable à l'écoulement de la présente divulgation peuvent être utilisés dans un puits de forage pénétrant une formation souterraine. La figure 1 illustre un schéma en coupe transversale partielle du puits de forage 12 dans lequel les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 de la présente divulgation peuvent être utilisés. Comme le démontre la figure 1, le système de puits 10 contient un puits de forage 12 ayant une section non tubée généralement verticale 14, se prolongeant à partir d'une section tubée 16, et une section non tubée 18 généralement horizontale se prolongeant à travers la formation souterraine 20. Le conduit de puits de forage 22 se prolonge à travers le puits de forage 12, dans lequel le conduit de puits de forage 22 peut être un quelconque conduit de fluide qui permet aux fluides d'être transportés vers et depuis le puits de forage 12. Dans certains modes de réalisation, le conduit de puits de forage 22 peut être une colonne tubulaire telle qu'une colonne de production.

De multiples filtres de puits 24, chacun en communication fluide avec des systèmes de résistance variable à l'écoulement 25, peuvent être reliés au conduit de puits de forage 22. Des obturateurs 26 peuvent fermer un anneau 28 défini par un conduit de puits de forage 22 et la surface interne d'une section non tubée horizontale 18. Des obturateurs 26 peuvent fournir une isolation zonale de diverses zones souterraines pénétrées par le conduit de puits de forage 22, permettant ainsi aux fluides 30 d'être produits à partir de ou introduits dans certaines ou toutes les zones de la formation souterraine 20. Des filtres de puits 24 peuvent filtrer les fluides 30 lorsqu'ils se déplacent vers l'intérieur du conduit de puits de forage 22. Chaque système de résistance variable à l'écoulement 25 peut réguler l'accès des fluides 30 à l'intérieur du conduit de puits de forage 22 et/ou restreindre l'écoulement de certains types de fluides 30 en se basant sur certaines caractéristiques ou propriétés physiques de ceux-ci.

Il doit être compris que les systèmes de résistance variable à l'écoulement décrits ici ne sont pas limités à l'implémentation affichée dans la figure 1, qui a été présentée dans un but illustratif seulement, et non pas limitatif. Par exemple, le type de puits de forage 12 dans lequel les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 de la présente invention peuvent être utilisés n'est pas particulièrement limité, et il n'est pas nécessaire que le puits de forage 12 contienne une section non tubée verticale 14 ou une section non tubée horizontale 18. En outre, une quelconque section 12 peut être tubée ou non tubée, et le conduit de puits de forage 22 peut être placé dans une quelconque section tubée ou non tubée de puits de forage.

En outre, il n'est pas nécessaire que les fluides 30 soient uniquement produits à partir de la formation souterraine 20, étant donné que des fluides peuvent être injectés dans la formation souterraine 20 et produits à partir de celui-ci dans certains modes de réalisation. En outre, les divers éléments couplés au conduit de puits de forage 22 qui sont présentés dans la figure 1 sont tous optionnels, et chacun pourrait ne pas nécessairement être utilisé dans chaque zone souterraine, ou pas du tout. Dans certains modes de réalisation, cependant, les divers éléments couplés au conduit de puits de forage 22 peuvent être reproduits dans l'isolation zonale à chaque zone souterraine. En outre, l'aide d'obturateurs 26 ne doit pas nécessairement être réalisée, et d'autres types de techniques d'isolation zonale familiers à un homme du métier peuvent être utilisés.

Ces systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 peuvent restreindre le passage de certains fluides plus que d'autres en se basant sur une ou plusieurs différences de propriété physique entre les fluides. Les propriétés physiques illustratives d'un fluide qui peuvent déterminer sa vitesse de passage à travers un système de résistance variable l'écoulement peuvent comprendre, par ex., la viscosité, la vitesse et la densité. En fonction du type, de la composition et des propriétés physiques d'un fluide ou d'un mélange de fluide dont le passage doit être restreint, les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 peuvent être conçus de sorte que des rapports plus élevés d'un fluide souhaité sur un fluide non souhaité peuvent traverser une voie, d'écoulement contenant le système de résistance variable à l'écoulement 25.

Le mouvement de rotation peut être particulièrement efficace pour restreindre de façon variable l'écoulement de fluide à l'intérieur d'un système de résistance variable à l'écoulement. Dans les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 qui peuvent induire un mouvement de rotation, une composition fluide peut pénétrer dans une chambre 50 à l'intérieur du système de résistance variable à l'écoulement 25 de tel sorte qu'un composant non souhaité de la composition fluide subit un mouvement de rotation plus élevé qu'un composant souhaité de la composition de fluide. Par conséquent, le composant non souhaité traverse une voie de passage d'écoulement plus longue qu'un composant souhaité, et le temps à demeure du composant non souhaité à l'intérieur du système de résistance variable à l'écoulement 25 peut être augmenté. Le système de résistance variable à l'écoulement peut être conçu de sorte que le fluide sortant du système de résistance variable à l'écoulement 25 est évacué à travers un ou plusieurs trous dans la partie inférieure et/ou sur les côtés de la chambre 50. Le fluide peut être une composition de fluide 30 qui contient à la fois des composants souhaités et non souhaités, ou le fluide 30 peut être soit un fluide souhaité soit non souhaité, ne contenant aucun composant de l'autre type de fluide. La viscosité, la vitesse et/ou de la densité du fluide 30 (ou les composants dans le fluide 30) peut être utilisé par le système de résistance variable à l'écoulement 25 (peut également être appelé « dispositifs de régulation de débit entrant autonome (AICD) » pour restreindre davantage, de façon autonome, les fluides ou les composants non souhaités sans déplacer des parties dans le système de résistance variable à l'écoulement 25 (autres gue le fluide 30 ou des matériaux contenus à l'intérieur du fluide 30 lorsgu'il s'écoule à travers le système 25).

Dans divers modes de réalisation non limitant, les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 de la présente invention peuvent être utilisés pour éviter la formation de cône d'eau ou de gaz à partir de la formation souterraine 20. Dans certains modes de réalisation, les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 peuvent être utilisés pour égaliser la pression et éguilibrer la production entre le talon 13 et l'orteil 11 du puits de forage 12. Dans d'autres modes de réalisation, les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 de la présente invention peuvent être utilisés pour minimiser la production de fluides non souhaités et pour maximiser la production de fluides souhaités. Il doit être compris que les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 de la présente invention peuvent être utilisés pour des opérations d'injection aussi bien que pour atteindre des avantages semblables à celles susmentionnées.

Le fait qu'un fluide est souhaité ou non souhaité sera généralement déterminé par la nature de l'opération souterraine qui est réalisée. Par exemple, si l'objectif d'une opération souterraine est de produire du pétrole et non pas de l'eau ou du gaz, le pétrole peut être considéré comme un fluide souhaité, et le gaz naturel et l'eau peuvent être considérés comme des fluides non souhaités. Dans d'autres cas, le gaz naturel peut être un fluide souhaité, et l'eau peut être un fluide non souhaité. Il doit être noté qu'aux températures et pressions de fond de trou, le gaz naturel peut être au moins partiellement liquéfié, et dans la divulgation présentée ici, le terme « gaz naturel » ou plus simplement « gaz » décrira un gaz d'hydrocarbure (par ex., du méthane) qui est généralement en phase gazeuse à la pression atmosphérique et à la température ambiante.

En règle générale, les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 décrits ici peuvent être utilisés dans une quelconque opération souterraine dans laquelle il existe un besoin de réguler l'écoulement des fluides vers ou à partir de l'intérieur d'un conduit de puits de forage 22. Les raisons pour lesquelles un homme du métier pourrait souhaiter réguler l'écoulement des fluides peuvent comprendre, par ex., la prévention ou la minimisation de la formation de cône d'eau et/ou de gaz, la prévention ou la minimisation de la production d'eau et/ou de gaz, la prévention ou la minimisation de la production de sable, la maximisation de la production de pétrole, un meilleur équilibrage de la production à partir de diverses zones souterraines, une meilleur égalisation de la pression parmi diverses zones souterraines, et/ou des éléments semblables.

En particulier, les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 décrits ici peuvent être utilisés au cours des opérations de production ou d'injection à l'intérieur d'une formation souterraine dans certains modes de réalisation. Dans certains modes de réalisation, des procédés permettant d'utiliser les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 de la présente divulgation peuvent comprendre : l'installation d'un conduit de puits de forage 22 dans un puits de forage non complété 12, dans lequel le conduit de puits de forage 22 comprend au moins un système de résistance variable à l'écoulement 25 qui est en communication fluide avec l'intérieur du conduit de puits de forage 22. Dans de tels modes de réalisation, chaque système de résistance variable à l'écoulement 25 peut comprendre une pluralité de chambres 50 qui sont reliées en communication fluide en série les unes avec les autres, chaque chambre 50 ayant une entrée de fluide et une sortie de fluide couplées à celle-ci, et au moins certaines des chambres 50 sont conçues pour induire un mouvement de rotation d'un fluide s'écoulant à travers celles-ci, et les sorties de fluide d'au moins certaines des chambres 50 sont conçues pour permettre au fluide de sortir à travers une paroi latérale et/ou une partie inférieure de la chambre 50.

Dans certains modes de réalisation, les procédés peuvent également comprendre le fait de permettre à un fluide de formation 30 de s'écouler à travers au moins certains des systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 et dans l'intérieur d'un conduit de puits de forage 22. Dans certains modes de réalisation, les procédés peuvent également comprendre la production du fluide de formation 30 à partir du conduit de puits de forage 22.

Dans certains modes de réalisation, les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 de la présente invention peuvent être utilisés dans des opérations d'injection. Par exemple, les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 peuvent être utilisés pour réguler l'introduction de divers types de fluides de traitement dans une formation souterraine. Dans des opérations d'injection, les fluides qui peuvent être injectés comprennent, par ex., de la vapeur, des gaz liquéfiés ou de l'eau. Les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 peuvent être utilisés pour compenser les variations de pression du talon vers l'orteil ou les variations de la perméabilité à l'intérieur de la formation souterraine.

Dans certains modes de réalisation, le puits de forage 12 peut comprendre un puits de forage horizontal. Dans d'autres modes de réalisation, le puits de forage 12 peut comprendre un puits de forage vertical. Dans certains modes de réalisation, le puits de forage peut comprendre une pluralité d'intervalles, dans lequel il y a au moins un système de résistance variable à l'écoulement 25 situé à l'intérieur de chaque intervalle.

Les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 de la présente invention peuvent comprendre au moins une chambre 50 qui comporte une sortie de fluide 82. Certains systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 illustratifs sont décrits plus en détail ci-après en référence aux figures. D'autres implémentations, orientations, agencements et associations des caractéristiques décrites ci-après et présentées dans les figures sont possibles, et étant donné le bénéfice de la présente divulgation, l'homme du métier sera en mesure de d'associer ces caractéristiques. En outre, toutes les caractéristiques des systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 divulguées dans certaines modes de réalisation peuvent être utilisées dans d'autres modes de réalisation divulgués ici.

Dans certains modes de réalisation, les chambres 50 de la présente divulgation peuvent contenir diverses structures d'induction de l'écoulement 90, 92 qui induisent un mouvement de rotation à un fluide s'écoulant à travers celles-ci. Dans certains modes de réalisation, les structures induisant l'écoulement peuvent être formées sous forme d'aubes ou de cavités sur ou à l'intérieur des surfaces internes 76, 77, 78, 7 9 (figures 5A à 12) de la chambre 50. Un quelconque nombre de structure induisant l'écoulement et/ou restreignant l'écoulement peut être utilisé à l'intérieur des chambres pour induire un degré souhaité de résistance à l'écoulement à un fluide 30 traversant ces structures.

En outre, dans certains modes de réalisation, la conception des chambres 50 peut être telle que seulement des fluides ayant certaines propriétés physiques peuvent subir un degré souhaité de mouvement de rotation à l'intérieur de la chambre 50. C'est-à-dire, dans certains modes de réalisation, la conception des chambres 50 peut être configurée pour tirer avantage des propriétés physiques d'un fluide de sorte qu'au moins une propriété physique dicte la vitesse de passage du fluide à travers la chambre. Spécifiquement, les fluides possédant certaines propriétés physiques (par ex., viscosité, vitesse et/ou densité) peuvent être induits pour subir un mouvement de rotation plus élevé lors du passage à travers la chambre, augmentant ainsi leur temps de transit par rapport aux fluides ne possédant pas cette propriété physique. Par exemple, dans certains modes de réalisation, la chambre 50 peut être conçue pour induire un mouvement de rotation croissant d'un fluide en présence d'une diminution de la viscosité du fluide. Par conséquent, dans de tels modes de réalisation, un fluide ayant une viscosité plus élevée (par ex., du pétrole) peut subir moins de mouvement de rotation lorsqu'il passe à travers la chambre de fluide qu'un fluide ayant une viscosité plus faible (par ex., du gaz ou de l'eau), et le fluide à viscosité élevée peut voir son temps de transit à travers la voie de passage de l'écoulement être affecté à un degré moindre que le fluide à faible viscosité.

Divers types de sorties de fluide 82 sont compatibles avec les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 décrits ici. Dans certains modes de réalisation, la sortie de fluide 82 peut comprendre un canal à l'intérieur de la chambre 50 qui se prolonge de la partie supérieure ou de la partie inférieure de la surface interne de la chambre 50 et d'une paroi latérale et/ou de la partie inférieure de la chambre. Dans certains modes de réalisation, la sortie de fluide 82 peut comprendre une sortie de fluide 82 en forme de cône, un trou dans la paroi latérale et/ou la partie inférieure de la chambre 50, et au moins une rainure ou fente à l'intérieur de la paroi latérale de la chambre. D'autres types de sorties de fluide 82 peuvent comprendre, par ex., des voies de passage incurvées, des voies de passage hélicoïdales, des voies de passage avec des changements directionnels et des voies de passage segmentées avec des variations de diamètre. Des associations de différents types de sortie de fluide 82 sont également possibles.

La figure 2A illustre une vue en coupe transversale partielle d'un ensemble de filtre de puits 24 qui peut être utilisé dans le système de puits 10. L'ensemble de filtre 24 peut comprendre beaucoup de configurations différentes d'extrémités 44, 46, de couche de filtre (par ex., fils enroulés 42), de tuyau de base 40 et de systèmes de résistance variable à l'écoulement 25, aussi bien gue d'autres dispositifs de régulation de débit entrant. Dans l'exemple illustré dans la figure 2A, un fil en coupe transversale triangulaire 42 peut être enroulé autour du tuyau de base 40 et éloigné du tuyau de base 40 par des supports (non illustrés), formant ainsi une couche de filtre 51 composé d'espaces 53 entre des sections adjacentes du fil 42 et une couche de drainage 52 définie par l'espace entre les fils 42 et l'extérieur du tuyau de base 40. Le fluide 30 peut s'écouler à travers les espaces 53 dans la couche de filtre 51, à travers la couche de drainage 52 (par ex., l'écoulement de fluide 32), et à travers un ou plusieurs systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 pour rejoindre l'écoulement de fluide 36 dans le passage d'écoulement 48 du module de filtre 24. L'extrémité 44 peut former une région annulaire 43 entre le tuyau de base 40 et l'extrémité 44 gui peut contenir un ou plusieurs systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 pour restreindre de façon variable l'écoulement de fluide à travers l'ensemble le filtre 24. L'écoulement de fluide 32 à partir de la couche de drainage 52 peut pénétrer dans un système de résistance variable à l'écoulement 25 sous forme de l'écoulement de fluide 33 à travers une entrée 80 (voir la figure 3A) , subit un écoulement rotationnel variable 35, et sort à travers une sortie 82 (voir la figure 3A) sous forme de l'écoulement de fluide 34, gui peut rejoindre l'écoulement de fluide 36 dans la voie d'écoulement 48. L'écoulement rotationnel variable 35 peut changer selon les caractéristigues du fluide 30 s'écoulant à travers l'ensemble de filtre 24, fournissant ainsi des variations dans une restriction à l'écoulement à travers le système de résistance variable à l'écoulement (VFR) 25. Une augmentation de la contre-pression de l'écoulement de fluide 33 augmenterait la restriction de l'écoulement à travers le système 25, et une diminution de la contre-pression de l'écoulement de fluide 33 diminuerait la restriction de l'écoulement à travers le système 25.

L'ensemble de filtre illustré dans la figure 2B est très semblable à la figure 2A, à l'exception que les systèmes de résistance variable à l'écoulement 25 sont illustrés comme étant agencés en communication fluide en série les uns avec les autres dans la région annulaire 43, le premier système VFR 25 recevant l'écoulement de fluide 33 au niveau de son écoulement fluide 34 d'entrée et de sortie à travers une sortie 82 dans une paroi latérale de la chambre 50 du système VFR 25. L'écoulement de fluide 34 provenant de la sortie 82 du premier système VFR 25 peut s'écouler vers une entrée 80 d'un second système VFR 25 à travers l'écoulement de fluide 38 et sortir du second système VFR 25 sous forme de l'écoulement de fluide 34. Le fluide 30 s'écoulant à travers chacun des systèmes VFR 25 peut subir un flux rotationnel 35 dans chacune des chambres 50, produisant ainsi une plus grande résistance à l'écoulement du fluide 30.

Les figures 3A-3C illustrent diverses configurations de l'extrémité 44 et de la région annulaire 43 de l'ensemble de filtre 24. La figure 3A illustre une partie du tuyau de base 40 adjacent à l'extrémité 44 avec des ouvertures 56. Il doit être compris que de multiples ouvertures 56 peuvent être positionnées circonférentiellement autour du tuyau de base 40, mais seulement deux sont illustrés dans l'exemple de la figure 3A. L'ensemble de filtre 24 peut être conçu au niveau de la surface pour fournir le nombre de systèmes VFR 25 souhaité installé dans des ouvertures disponibles 56, les autres ouvertures restantes ne recevant pas de système VFR 25 pourraient être fermés par un bouchon 54, forçant ainsi le fluide s'écoulant à travers l'ensemble de filtre 24 à s'écouler à travers les systèmes VFR 25. L'extrémité 44 peut également comprendre un support annulaire 45 avec de multiples ouvertures pour permettre à l'écoulement de fluide 32 de pénétrer dans la région annulaire de l'extrémité 44 tout en supportant la partie de l'extrémité adjacente aux enroulements de fils 42. Il doit être compris que ce support 45 n'est pas nécessaire, étant donné que l'extrémité 44 pourrait être soutenue par les systèmes VFR, d'autres structures de support ou pourrait ne nécessiter aucun autre support supplémentaire.

Le système VFR unique 25 illustré dans la figure 3A comporte une entrée unique 80 qui reçoit l'écoulement de fluide 33, une sortie unique 82 qui fait sortir l'écoulement de fluide 34 dans la voie d'écoulement 48 où il peut rejoindre l'écoulement de fluide 36. La chambre 50 peut comprendre des surfaces internes 76, 77 et 78 aussi bien qu'une surface interne 79 de la sortie 82. Lorsque le fluide 30 pénètre dans le système VFR 25 sous forme de l'écoulement de fluide 33, il interagit avec les surfaces 7 6, 77 qui peuvent pousser le fluide 30 à s'écouler en rotation autour de l'axe 60 du système VFR 25, qui, dans cette configuration, est dans la même ligne que l'axe 62 de la chambre 50. Comme il a été précédemment mentionné, si le fluide 30 est un fluide non souhaité, alors, l'écoulement rotationnel 35 peut être augmenté, augmentant ainsi la restriction de l'écoulement à travers le système VFR 25, et réduisant l'écoulement à travers l'ensemble de filtre 24. Cependant, si le fluide 30 est un fluide souhaité, alors, l'écoulement rotationnel 35 peut être minimisé, diminuant ainsi la restriction de l'écoulement à travers le système VFR 25, et augmentant l'écoulement à travers l'ensemble de filtre 24. Dans cet exemple, la surface 77 est une surface cylindrique positionnée dans la partie supérieure de la chambre 50, la surface 76 ayant une forme conique. L'entrée 80 peut orienter l'écoulement de fluide 33 vers une surface 7 6, 77 et légèrement éloigné de l'axe 60, 62. Il doit être compris que ces surfaces

76, 77 peuvent être lisses, rugueuses, rainurées et/ou fendues, et peuvent contenir des cavités et/ou des protubérances pour encourager ou décourager l'écoulement rotationnel 35 dans le fluide 30 qui passe à travers le système VFR 25.

L'extrémité 44 et la région annulaire 43 de l'ensemble de filtre 24 illustré dans la figure 3B est très semblable à celle illustrée dans la figure 3A, à l'exception que le bouchon 56 est remplacé par un second système VFR 25. Le premier système VFR 25 peut recevoir un fluide 30 provenant de la couche de drainage 52 à travers l'écoulement de fluide 32 et 33. L'écoulement rotationnel 35 autour de l'axe 60 peut être induit dans le fluide 30 lorsqu'il passe à travers le premier système VFR 25 et sort par la sortie 82 positionnée dans une paroi latérale du premier système VFR 25. Lorsque l'écoulement de fluide 34 sort du premier système VFR 25, il est orienté vers l'entrée 80 du second système VFR 25 par l'écoulement de fluide 38 qui peut être contraint dans un tube reliant les deux systèmes VFR 25, ou contraint par une paroi dans la région annulaire 43 qui force l'écoulement de fluide 38 a entrer dans le second système VFR 25 sous forme de l'écoulement de fluide 33. L'écoulement rotationnel 35 autour de l'axe 60 peut encore une fois être induit dans le fluide 30 lorsqu'il passe à travers le second système VFR 25 et sort dans la voie d'écoulement 48 à partir de la sortie 82 positionnée dans une paroi latérale du second système VFR 25. Cette configuration peut fournir une restriction d'écoulement additionnelle au fluide 30 passant à travers l'ensemble de filtre 24 par rapport à la restriction qui peut être fournie par un système VFR unique 25.

Cependant, si moins de restriction d'écoulement et plus de débit est souhaité, alors de multiples systèmes VFR uniques 25 (c'est à dire, pas en cascade) peuvent être installés dans les ouvertures 56 dans le tuyau de base 40 pour permettre plus de voies parallèles pour l'écoulement du fluide 30 à travers l'ensemble de filtre. La figure 3C illustre un tel exemple de configuration. La figure 3C est très semblable aux figures 3A et 3B, à l'exception que les systèmes VFR 25 sont installés dans le nombre souhaité d'ouvertures 56 (seulement deux sont illustrées), chaque système VFR 25 recevant le fluide 30 à partir de l'écoulement de fluide 32 provenant de la couche de drainage 52, avec une partie de l'écoulement de fluide 32 s'écoulant autour et/ou au-dessus du premier système VFR 25 pour atteindre le second système VFR 25 dans la région annulaire. Les deux systèmes VFR 25 illustrés dans la coupe transversale peuvent recevoir une partie du fluide 30 sous forme de agencements personnaliser l'écoulement de fluide 33. L'écoulement rotationnel 35 autour de l'axe 60 peut être induit dans la partie du fluide 30 lorsqu'il passe à travers chaque système VFR 25 et sort par la sortie 82 positionnée dans une partie inférieure de chaque système VFR 25. L'écoulement de fluide 34 provenant de chaque système VFR 25 peut pénétrer la voie de passage 48 et rejoindre l'écoulement de fluide 36 qui peut s'écouler vers la surface.

La figure 4 illustre un exemple d'un tuyau de base 40 d'un ensemble de filtre déroulé pour illustrer des configurations possibles des multiples ouvertures 56 dans le tuyau de base. Ces ouvertures 56 peuvent être positionnées à l'intérieur de la partie de la région annulaire 43 du tuyau de base, qui, dans cet exemple, représente la région 59 qui est située entre la région 57 pour fixer l'extrémité 44 au tuyau de base 40, et la région 58 au niveau de laquelle l'enroulement de fil 42 de la couche de filtre peut être positionné dans l'ensemble de filtre 24. L'ensemble de filtre 24 peut être conçu au niveau de la surface pour fournir un débit souhaité et/ou une restriction d'écoulement au fluide 30 s'écoulant à travers l'ensemble de filtre 24. Une partie des ouvertures 56 peut comporter des systèmes VFR 25 installés dans celles-ci, les autres ouvertures (s'il y en a) sont bouchées avec un bouchon 54. En outre, les systèmes VFR 25 peuvent être conçus en divers en parallèle et en série pour davantage le débit souhaité et/ou la restriction d'écoulement. Les flèches qui indique l'écoulement de fluide 32 et 38 illustrent des voies d'écoulement possibles que peuvent prendre le fluide 30 avec diverses configurations. Il doit être compris que beaucoup de configurations des systèmes VFR 25 peuvent être utilisées pour se conformer aux principes de cette divulgation.

Les figures 5A à 12 illustrent divers modes de réalisation du système VFR 25 qui peut être utilisé pour des applications de résistance variable à l'écoulement, tels que les ensembles de filtre 24, chaque caractéristique dans chacun des modes de réalisation étant utilisable dans chacun des autres modes de réalisation en association avec ou en remplacement des divers autres caractéristiques. La figure 5A illustre un système VFR 25 avec un axe 60 d'un corps 68 du système VFR 25. Le fluide 30 pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80 sous forme de l'écoulement de fluide 33. Si le fluide est un fluide souhaité, alors, l'écoulement rotationnel 35 autour de l'axe 60 est réduit et une contre-pression appliquée à l'écoulement de fluide 33 est également réduite, permettant ainsi une augmentation de la sortie de l'écoulement de fluide 34 de la chambre 50 via la sortie 82. Si un fluide non souhaité (tel qu'un gaz ou de l'eau, lors de la production d'un hydrocarbure liquide) pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80 sous forme de l'écoulement de fluide 33, alors, l'écoulement rotationnel 35 est augmenté dans la chambre 50, augmentant ainsi la contre-pression appliquée à l'écoulement de fluide 33 et réduisant l'écoulement de fluide à travers le système VFR 25.

Dans certains modes de réalisation, l'emplacement de l'entrée de fluide 80 peut être tel que le mouvement de rotation est induit dans le fluide 30 lorsqu'il entre dans la chambre 50. Par exemple, la chambre 50 et l'entrée de fluide 80 peuvent être conçues de sorte que le fluide 30 pénétrant dans la chambre 50 est introduit le long d'une paroi latérale incurvée (par ex., 76, 77 dans certains modes de réalisation) de la chambre 50, qui peut induire le fluide 30 en un mouvement de rotation à l'intérieur de la chambre. En outre, il n'existe pas de limite concernant la séparation de l'entrée de fluide 80 et de la sortie de fluide 82 l'une de l'autre. En général, au moins un certain degré de séparation peut être maintenu entre l'entrée de fluide 80 et la sortie de fluide 82 de sorte qu'un fluide non souhaité ne pénètre pas dans la sortie de fluide 82 sans subir au préalable le mouvement de rotation, mais ceci n'est pas nécessaire.

La figure 5A illustre une entrée 80 et une sortie 82, et une chambre en forme de cône 50. La chambre peut comprendre une surface interne en forme de cylindre 77 et une surface interne en forme tronconique 76 pour induire un écoulement rotationnel 35 du fluide 30 lorsqu'il s'écoule à travers le système VFR 25. L'écoulement de fluide rotationnel 35 tourne généralement autour d'un axe 60 qui peut être un axe central 60 du système VFR 25, aussi bien qu'un axe central 62 de la chambre 50. Il doit être noté qu'il n'est pas nécessaire que l'axe 60 et l'axe 62 soient alignés comme il est illustré dans la figure 5A. Ces axes 60, 62 peuvent être décalés (c.-à-d., espacés l'un de l'autre mais parallèles) et/ou en angle l'un par rapport à l'autre (voir la figure 9) . L'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être augmenté ou diminué selon les caractéristiques physiques du fluide 30 s'écoulant à travers le système VFR 25, comme il a été précédemment décrit.

Dans le cadre de la discussion, veuillez vous rapporter aux figures 13A et 13B qui illustrent une vue du haut en coupe transversale partielle du système VFR de la figure 5A. La figure 13A illustre la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affectée lorsqu'un fluide souhaité s'écoule à travers le système VFR 25. Lorsqu'un fluide souhaité (par ex., du pétrole lors de la production de pétrole) pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80, l'entrée 80 éloigne l'écoulement de fluide 33 de l'axe 60 et vers les surfaces 76, 77. L'entrée 80 peut être en angle tel qu'illustré dans les figures 13A et 13B, qui peut être quelque part entre et incluant le fait d'être tangentiel par rapport aux surfaces internes 76, 77 et légèrement éloigné de l'axe 60 lorsque le fluide 30 pénètre dans la chambre 50 à travers l'écoulement de fluide 33, orientant ainsi l'écoulement de fluide 33 dans l'écoulement de fluide rotationnel 35. En présence du fluide souhaité, l'écoulement rotationnel 35 peut être minimisé. En outre, un écoulement contre-rotationnel 35 (appelé les « courants de Foucault ») peut être induit dans l'écoulement du fluide souhaité à travers la chambre 50, ce qui tend à réduire encore plus l'écoulement rotationnel 35, réduisant ainsi le temps de passage du fluide souhaité dans la chambre 50 et augmentant un débit à travers le système VFR 25 du fluide souhaité.

La figure 13B illustre la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affectée lorsqu'un fluide non souhaité s'écoule à travers le système VFR 25. Lorsque le fluide non souhaité (par ex., de l'eau et/ou du gaz lors de la production de pétrole) pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80, l'entrée 80 éloigne l'écoulement de fluide 33 de l'axe 60 et vers les surfaces 76, 77. En raison des propriétés physiques du fluide non souhaité, l'écoulement de fluide rotationnel 35 est augmenté dans la chambre 50 et le temps de passage du fluide à travers la chambre 50 est augmenté, diminuant ainsi un débit du fluide non souhaité à travers le système VFR 25.

En se référant aux figures 5B et 5C, les modes de réalisation du système VFR 25 sont très semblables à la figure 5A, à l'exception que la sortie 82 est conçue différemment pour les figures 5B et 5C. La figure 5C possède une sortie avec un axe 64 qui est en angle avec un angle A par rapport à l'axe 60. Cet angle peut être personnalisé pour accommoder divers angles de sortie du fluide 30 lorsqu'il sort de la chambre 50 sous forme de l'écoulement de fluide 34. La figure 5C possède une sortie avec une voie de sortie incurvée à travers laquelle le fluide 30 peut sortir de la chambre 50 sous forme de l'écoulement de fluide 34. Il doit être compris que la voie de sortie de la chambre 50 pour le fluide 30 peut avoir beaucoup de configurations différentes, aussi bien que de multiples sorties 82.

Le système VFR 25 de la figure 6 est très semblable au système VFR 25 de la figure 5A, à l'exception que la sortie 82 permet au fluide 30 de sortir du système VFR 25 à travers une surface inférieure 70 du système VFR 25. Les figures 7A et 7B illustrent la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affecté lorsqu'il s'écoule à travers le système VFR 25 de la figure 6.

La figure 7A illustre la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affectée lorsqu'un fluide non souhaité s'écoule à travers le système VFR 25 de la figure 6.

Lorsque le fluide non souhaité (par ex., de l'eau et/ou du gaz lors de la production de pétrole) pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80, l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être induit. En raison des propriétés physiques du fluide non souhaité, l'écoulement de fluide rotationnel 35 est augmenté dans la chambre 50 et le temps de passage du fluide 30 à travers la chambre 50 est augmenté, diminuant ainsi un débit du fluide non souhaité à travers le système VFR 25.

La figure 7B illustre la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affectée lorsqu'un fluide souhaité s'écoule à travers le système VFR 25 de la figure 6. Lorsque le fluide souhaité (par ex., du pétrole lors de la production de pétrole) pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80, l'écoulement rotationnel 35 peut être minimisé et le temps de passage du fluide 30 à travers la chambre 50 est diminué, augmentant ainsi un débit du fluide souhaité à travers le système VFR 25.

La figure 8 illustre un mode de réalisation du système VFR 25 qui possède deux entrées 80 vers la chambre 50. Les deux entrées 80 sont illustrées comme étant à l'opposé l'une de l'autre par rapport à la chambre 50, mais elles peuvent être orientées de façon différente, s'il y a lieu. Par exemple, les deux entrées 80 peuvent être positionnées au niveau d'emplacements espacés les uns des autres, autre que la position de 180° illustrée dans la figure 8. Mais également, plusieurs entrées 80 peuvent être utilisées tout en restant conforme aux principes de cette divulgation.

Dans le cadre de la discussion, veuillez vous rapporter aux figures 14A et 14B qui illustrent une vue du haut en coupe transversale partielle du système VFR de la figure 8. La figure 14A illustre la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affectée lorsqu'un fluide souhaité s'écoule à travers le système VFR 25 de la figure 8. Très semblable à la discussion concernant l'écoulement de fluide à travers le système VFR 25 de la figure 5A, lorsqu'un fluide souhaité (par ex., du pétrole lors de la production de pétrole) pénètre dans la chambre 50 à travers les entrées 80, les entrées 80 peuvent éloigner l'écoulement de fluide 33 de l'axe 60 et vers les surfaces 76, 77. Les entrées 80 peuvent être en angle tel gu' illustré dans les figures 14A et 14B, gui peut être quelque part entre et incluant le fait d'être tangentiel par rapport aux surfaces internes 76, 77 et légèrement éloigné de l'axe 60 lorsque le fluide 30 pénètre dans la chambre 50 à travers l'écoulement de fluide 33, orientant ainsi l'écoulement de fluide 33 dans l'écoulement de fluide rotationnel 35. En présence du fluide souhaité, l'écoulement rotationnel 35 peut être minimisé. En outre, un écoulement contre-rotationnel 35 (appelé les « courants de Foucault ») peut être induit dans l'écoulement du fluide souhaité à travers la chambre 50, ce qui tend à réduire encore plus l'écoulement rotationnel 35, réduisant ainsi le temps de passage du fluide souhaité dans la chambre 50 et augmentant un débit à travers le système VFR 25 du fluide souhaité.

La figure 14B illustre la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affectée lorsqu'un fluide non souhaité s'écoule à travers le système VFR 25 de la figure 8. Lorsque le fluide non souhaité (par ex., de l'eau et/ou du gaz lors de la production de pétrole) pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80, l'entrée 80 éloigne l'écoulement de fluide 33 de l'axe 60 et vers les surfaces 76, 77. En raison des propriétés physiques du fluide non souhaité, l'écoulement de fluide rotationnel 35 est augmenté dans la chambre 50 et le temps de passage du fluide à travers la chambre 50 est augmenté, diminuant ainsi un débit du fluide non souhaité à travers le système VFR 25.

Le système VFR 25 de la figure 9 est très semblable aux modes de réalisation précédents du système VFR 25, à l'exception que la chambre 50 est inclinée par rapport à l'axe central 60 du système VFR 25. L'entrée 80 peut être perpendiculaire à l'axe 60 ou à l'axe 62, aussi bien qu'un quelconque autre angle autre que ceux-ci, aussi longtemps que l'angle a tendance à induire un écoulement rotationnel du fluide.

Le système VFR 25 de la figure 10 est très semblable en fonctionnement aux modes de réalisation précédents du système VFR 25, à l'exception que la chambre 50 a une forme irrégulière, la forme irrégulière n'étant pas nécessairement une forme conique ou cylindrique, mais plutôt autrement incurvée comme il est indiqué par le profil de la figure 10, aussi bien que possiblement ayant une surface interne 76, 77 qui peut onduler circonférentiellement autour de la chambre 50. La sortie 82 peut également avoir une forme non circulaire, telle qu'une forme ovale ou polygonale (y compris un triangle, rectangle, etc.). La sortie 82 peut également être en angle par rapport à l'axe 60, comme il est illustré dans la figure 10. Une caractéristique additionnelle illustrée dans la figure 10 est la protubérance 90 qui peut se prolonger de la surface intérieure supérieure 78 jusque dans la chambre 50 pour induire davantage ou autrement pousser l'écoulement de fluide 33, qui peut être reçu à travers l'entrée 80, en un écoulement rotationnel 35 dans la chambre 50. L'entrée 80 peut être perpendiculaire à l'axe 60, aussi bien qu'un quelconque autre angle. Il doit être compris que la protubérance 90 peut être utilisée dans un quelconque des modes

de réalisation du système	VFR	25.
Le système	VFR	25	de la figure	11A est	très
semblable au système VFR	25	de	la figure 6, à	1'exception	que

les surfaces internes 7 6, 77 peuvent être fabriquées avec un fini qui n'est pas lisse. Par exemple, ces surfaces peuvent être striées, cannelées, évidées, avec un fini ondulé non uniforme et/ou autrement conçues pour créer un écoulement plus turbulent dans la chambre 50 lorsque l'écoulement de fluide rotationnel 35 est subi par le fluide 30 dans la chambre 50. En outre, diverses protubérances 90 peuvent être formées qui se prolongent de la surface interne supérieure 78 de la chambre 50. La figure 11A illustre seulement une protubérance 90 se prolongeant de la surface 78, cependant, de multiples protubérances 90 peuvent être formées sur la surface. La protubérance 90 peut également être positionnée autre que dans le centre du système VFR 25, tel que dans la figure 11B qui comporte une protubérance avec un axe 66 qui est espacé en éloignement de l'axe 60 du système VFR 25 par une distance C. La protubérance 90 peut également former une protubérance se prolongeant circonférentiellement qui peut au moins partiellement encercler l'axe 60. La protubérance 90 peut assumer plusieurs autres formes, telles qu'une forme tronconique comme le démontre la figure 11C, aussi bien que des protubérances 90 avec des coupes transversales qui sont rectangulaire, triangulaire et/ou d'autres formes polygonales.

D'autres surfaces, telles que les surfaces 76, 77, peuvent également comprendre ces protubérances 90 se prolongeant dans l'écoulement de fluide de la chambre 50 et/ou dans la sortie 82. En outre, le système VFR 25 peut également comprendre des caractéristiques évidées 92, illustrées dans la figure 11A sous forme de cavités avec des coupes transversales rectangulaire ou triangulaire. Ces cavités peuvent se prolonger circonférentiellement autour de l'axe 60 sur au moins une distance partielle et de multiples cavités de ce type peuvent être utilisées.

La figure 12 illustre encore un autre mode de réalisation possible du système VFR 25. Cette configuration comprend une entrée 80, une sortie 82 et une chambre 50 qui peut ressembler à deux régions en forme de cône rassemblées au niveau d'une partie étroite des formes en cône. Ceci fournit une voie d'écoulement plus longue pour les fluides non souhaités, étant donné que la rotation induite par la région supérieure de la chambre 50 peut être soutenue et maintenue dans la région inférieure de la chambre 50. La coupe transversale de l'un quelconque des modes de réalisation du système VFR 25 peut être circulaire, comme c'est le cas pour une chambre en forme de cône, ou rectangulaire, comme c'est le cas pour une chambre en forme de pyramide (un carré est un rectangle avec des côtés de longueur égale). La coupe transversale de la chambre peut également être une quelconque autre forme de polygone, s'il y a lieu, pour réguler l'écoulement de fluide, qui peut comprendre une coupe transversale triangulaire. La coupe transversale peut également être de forme irrégulière, comme il est décrit cidessus concernant la figure 10.

Les figures 15A et 15B illustrent chacune une vue du haut en coupe transversale partielle d'un système VFR 25 qui a une coupe transversale rectangulaire (par ex., une forme de pyramide). La figure 15A illustre la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affectée lorsqu'un fluide souhaité s'écoule à travers le système VFR 25. Lorsqu'un fluide souhaité (par ex., du pétrole lors de la production de pétrole) pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80, l'entrée 80 peut éloigner l'écoulement de fluide 33 de l'axe 60 et vers les surfaces 76,. 77. L'entrée 80 peut être en angle, tel qu'illustré dans les figures 15A et 15B, qui peut être quelque part entre et incluant le fait d'être tangentiel par rapport aux surfaces internes 76, 77 et légèrement éloignée de l'axe 60 lorsque le fluide 30 pénètre dans la chambre 50 à travers l'écoulement de fluide 33, orientant ainsi l'écoulement de fluide 33 dans l'écoulement de fluide rotationnel 35. En présence du fluide souhaité, l'écoulement rotationnel 35 peut être minimisé. En outre, un écoulement contre-rotationnel 35 (appelé les « courants de Foucault ») peut être induit dans l'écoulement du fluide souhaité à travers la chambre 50, ce qui tend à réduire encore plus l'écoulement rotationnel 35, réduisant ainsi le temps de passage du fluide souhaité dans la chambre 50 et augmentant un débit à travers le système VFR 25 du fluide souhaité.

La figure 15B illustre la façon dont l'écoulement de fluide rotationnel 35 peut être affectée lorsqu'un fluide non souhaité s'écoule à travers le système VFR 25. Lorsque le fluide non souhaité (par ex., de l'eau et/ou du gaz lors de la production de pétrole) pénètre dans la chambre 50 à travers l'entrée 80, l'entrée 80 éloigne l'écoulement de fluide 33 de l'axe 60 et vers les surfaces 76, 77. En raison des propriétés physiques du fluide non souhaité, l'écoulement de fluide rotationnel 35 est augmenté dans la chambre 50 et le temps de passage du fluide à travers la chambre 50 est augmenté, diminuant ainsi un débit du fluide non souhaité à travers le système VFR 25.

Par conséquent, un système est décrit pour une régulation autonome de l'écoulement d'un fluide 30 utilisant un ou plusieurs systèmes de résistance variable à l'écoulement 25, dans lequel le système VFR 25 peut comprendre un corps 68 avec une chambre 50 conçue pour induire un écoulement rotationnel dans un fluide 30 qui s'écoule à travers la chambre 50. La chambre 50 peut comprendre une entrée 80 à travers laquelle le fluide 30 pénètre dans la chambre 50 et une sortie 82 à partir de laquelle le fluide 30 sort de la chambre 50. La chambre 50 peut avoir une surface en coupe transversale qui diminue le long d'un axe central 62 de la chambre 50 vers la sortie 82, la surface en coupe transversale étant perpendiculaire à l'axe central 62. Une résistance à l'écoulement de fluide à travers la chambre 50 peut varier en fonction d'une propriété physique du fluide 30.

D'autres modes de réalisation du système peuvent également comprendre un ensemble de filtre de puits 24 avec un tuyau de base 40, une couche de filtre 53, une couche de drainage 52, une première et une seconde extrémités 44, 46 de l'ensemble 24 fixées au tuyau de base 40 au niveau des extrémités opposées de la couche de filtre 53, un espace annulaire 43 à l'intérieur de la première extrémité 44 et de multiples ouvertures 56 formées dans une région 59 sur le tuyau de base 40 défini par l'espace annulaire 43. Un ou plusieurs systèmes VFR 25 peuvent être installés dans les multiples ouvertures 56 pour personnaliser la résistance à l'écoulement de fluide et/ou le débit à travers l'ensemble de filtre, de puits .

Pour chacun des modes de réalisation précédents, le système revendiqué peut comporter au moins un des éléments suivants, seul ou selon une combinaison quelconque :

L'entrée 80 peut être éloignée en angle de l'axe -central 62 de la chambre 50, dans lequel l'angle de l'entrée 80 peut induire l'écoulement rotationnel 35 dans le fluide 30. L'angle de l'entrée 80 peut aller d'être légèrement excentré par rapport à l'axe central 62 de la chambre 50 jusqu'à être tangentiel à une surface interne 77, 76 de la chambre 50.

La propriété physique du fluide 30 qui peut faire varier la résistance à l'écoulement peut être la viscosité, la vitesse et/ou la densité. La résistance à l'écoulement de fluide à travers la chambre 50 peut être augmentée lorsqu'un fluide non souhaité 30 s'écoule à travers la chambre 50 et peut être diminuée lorsqu'un fluide souhaité 30 s'écoule à travers de la chambre 50. Le fluide souhaité 30 peut être un hydrocarbure liquide et le fluide non souhaité 30 étant un gaz et/ou de l'eau. Par ailleurs, le fluide souhaité 30 peut être un gaz et le fluide non souhaité 30 peut être un hydrocarbure liquide et/ou de l'eau.

Une surface en coupe transversale de la chambre 50 peut être une forme ovale, circulaire, carrée, rectangulaire, polygonale ou une forme irrégulière. Dans le présent contexte, une « forme irrégulière » décrit une forme qui n' est pas une forme ovale, circulaire, carrée, rectangulaire ou polygonale. Par exemple, la forme irrégulière peut être une surface ondulée, une surface sinueuse, une surface dentelée et/ou une surface aléatoire entourant l'axe central 62 de la chambre 50. La chambre 50 peut être effilée le long de l'axe central 62 vers la sortie 82. Par exemple, l'effilement peut être causé par une chambre 50 avec une forme en cône inversé, dans laquelle l'entrée 80 se trouve la base du cône et la sortie 82 se trouve à la pointe du cône. Il doit être compris que d'autres formes (telles qu'une forme pyramidale, polygonale, etc., tel que , mentionné dans cette divulgation) peuvent également être effilées de l'entrée 80 vers la sortie 82. Dans le présent contexte, le terme « chambre effilée » décrit une chambre avec une surface en coupe transversale variée le long de l'axe central 62 de la chambre 50, la surface en coupe transversale la plus grande étant proche de l'entrée 80 de la chambre 50 et la surface en coupe transversale la plus petite étant proche de la sortie 82 de la chambre 50. La pente de la surface de la chambre 76 avec l'effilement en ne doit pas être une surface linéaire, mais la surface en coupe transversale de la chambre 50 doit juste, en moyenne, diminuer le long de l'axe central 62 vers la sortie 82.

Une surface interne 76, 77, 79 de la chambre 50 peut être lisse, rainurée, circonférentiellement striée, avec avec des des cavités protubérances cannelée, espacées, irrégulières circonférentiellement espacées et/ou revêtue d'un matériau abrasif.

Une surface supérieure 78 (c.-à-d., la surface interne supérieure 78) de la chambre 50 peut comprendre une protubérance 90 positionnée au niveau de l'axe central 62, un ou plusieurs canaux positionnés circonférentiellement autour de l'axe central 62 et/ou une ou plusieurs cavités positionnées circonférentiellement autour de l'axe central protubérance 90 peut être positionnée au niveau de l'axe central 62 (ou décalée de l'axe central 62 de la chambre 50), et la protubérance 90 peut avoir une forme hémisphérique, pyramidale, conique, tronconique, cylindrique, polygonale ou polygonale effilée.

La

L'axe central 62 de la chambre 50 peut être en angle par rapport à l'axe central 60 du corps 68. Le fluide 30 s'écoulant à travers la sortie 82 peut sortir du corps 68 à travers la surface inférieure 70 du corps 68 ou une surface latérale 74 du corps 68. Un axe central 64 de la sortie 82 peut être en angle par rapport à l'axe central 62 de la chambre 50.

L'ensemble de filtre de puits 24 peut également comprendre de multiples systèmes VFR 25 installés dans de multiples ouvertures 56 dans la région annulaire 59 du tuyau de base 40 du module de filtre de puits 24. Ces systèmes VFR 25 peuvent être conçus pour un écoulement de fluide en parallèle et/ou en série à travers l'ensemble de filtre de puits 24. L'écoulement de fluide en série se produit lorsque la sortie 82 d'un système VFR 25 est couplé à l'entrée 82 d'un autre système VFR 25, et donc l'écoulement de fluide à travers une série de connexions des systèmes VFR 25 dans l'ensemble de filtres de puits 24 passera à travers chaque système VFR 25 couplé en série. Un écoulement de fluide en parallèle se produit lorsque chaque système VFR 25 connecté en parallèle reçoit le fluide 30 à travers son entrée 80 et fait sortir le fluide 30 à partir de sa sortie 82 simultanément, le fluide 30 qui s'écoule à travers un des systèmes VFR 25 en parallèle ne s'écoule pas à travers les autres systèmes VFR 25 en parallèle. Par conséquent, les connexions en série peuvent augmenter une restriction de l'écoulement de fluide à travers l'ensemble de filtre de puits 24, alors que les connexions en parallèle peuvent augmenter le débit de fluide à travers l'ensemble de filtre de puits 24.

Une quantité des multiples systèmes VFR 25 installés dans les ouvertures 56 de l'ensemble de filtres de puits 24 dans la région annulaire 59 de l'extrémité 44 peut être déterminée en calculant le nombre de systèmes VFR 25 nécessaire pour produire une restriction de l'écoulement souhaitée et/ou un débit pour l'écoulement du fluide 30 à travers l'ensemble de filtre de puits 24.

Même si divers modes de réalisation ont été illustrés et décrits, la divulgation n'est pas limitée à de tels modes de réalisation et on comprendra quelle englobe modifications et des variations qui seront évidentes des un spécialiste du domaine.

Par conséquent, il doit être compris que la divulgation n'est pas destinée à être limitée par les formes particulières divulguées ; au lieu de cela, l'intention est de couvrir toutes les modifications, les équivalents et les alternatifs qui sont dans l'esprit et la portée de la divulgation telle que définie dans les revendications cij ointes.

Claims (15)

1. REVENDICATIONS

   1. Système de résistance variable à l'écoulement (25) fournissant une régulation autonome de l'écoulement d'un fluide (30), le système comprenant :

   un corps ;

   une chambre (50) dans le corps, la chambre (50) étant conçue pour induire un écoulement rotationnel (35) dans un fluide (30) qui s'écoule à travers la chambre (50) ;

   une entrée à travers laquelle le fluide (30) pénètre dans la chambre (50) ;

   une sortie (82) par laquelle le fluide (30) sort de la chambre (50) ;

   la chambre (50) ayant une surface en coupe transversale qui diminue le long d'un axe central (60, 62) de la chambre (50) vers la sortie (82) , la surface en coupe transversale étant perpendiculaire à un axe central (60, 62) ;

   et une résistance à l'écoulement de fluide (30) à travers la chambre (50) varie en fonction d'une propriété physique du fluide (30).
2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel la sortie (82) est éloignée en angle de l'axe central (60, 62) de la chambre (50) et l'angle induit l'écoulement rotationnel (35) dans le fluide (30), dans lequel la propriété physique est au moins l'une de la viscosité, de la vitesse et de la densité, et dans lequel la résistance à l'écoulement de fluide (30) à travers la chambre (50) est augmentée lorsqu'un fluide (30) non souhaité s'écoule à travers la chambre (50) et est diminuée lorsqu'un fluide (30) souhaité s'écoule à travers la chambre (50) .
3. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel le fluide (30) souhaité est un hydrocarbure liquide et le fluide (30) non souhaité est un gaz et/ou de l'eau, ou le fluide (30) souhaité est un gaz et le fluide (30) non souhaité est un hydrocarbure liquide et/ou de l'eau.
4. 4. Système selon la revendication 1, dans lequel la surface en coupe transversale de la chambre (50) est une forme ovale, circulaire, carrée, rectangulaire, polygonale ou une forme irrégulière.
5. 5. Système selon la revendication 4, dans lequel la chambre (50) est effilée de l'entrée vers la sortie (82) et dans lequel une surface interne (76, 77, 78, 79) de la chambre (50) est au moins l'une de lisse, rainurée, cannelée, striée, avec des cavités circonférentiellement espacées, avec des protubérances circonférentiellement espacées et revêtue d'un matériau abrasif.
6. 6. Système selon la revendication 4, dans lequel une surface supérieure de la chambre (50) comprend au moins une d'une protubérance positionnée au niveau de l'axe central (60, 62), un ou plusieurs canaux positionnés circonférentiellement autour de l'axe central (60, 62) et une ou plusieurs cavités positionnées circonférentiellement autour de l'axe central (60, 62) .
7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel une surface supérieure de la chambre (50) comprend une protubérance positionnée au niveau de l'axe central (60, 62), et dans lequel la protubérance possède l'une d'une forme hémisphérique, pyramidale, conique, tronconique, cylindrique, polygonale ou polygonale effilée.
8. 8. Système selon l'une quelconque des

   5 revendications 1 à 5, dans lequel l'axe central (60, 62) de la chambre (50) est en angle par rapport à un axe central (60, 62) du corps.
9. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel du fluide (30) s'écoulant à _1Q travers la sortie (82) sort du corps à travers une surface inférieure du corps et/ou une surface latérale du corps.
10. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel un axe central (60, 62) de la sortie (82) est en angle par rapport à l'axe central (60, 62) de

    15 la chambre (50).
11. 11. Ensemble de filtre de puits (24) comprenant :

    un tuyau de base (40) ;

    une couche de filtre (51) ;

    20 une couche de drainage (52) ;

    une première et une seconde extrémités (44, 46) , la première et la seconde extrémités (44, 46) fixées au tuyau de base (40) au niveau des extrémités (44, 46) opposées de la couche de filtre (51) ;

    25 un- espace annulaire à l'intérieur de la première extrémité de multiples ouvertures (56) formées dans une région (43) sur le tuyau de base (40) définie par l'espace annulaire ; et un système de résistance variable à l'écoulement (25) installé dans au moins l'une des ouvertures (56), le système de résistance variable à l'écoulement (25) comprenant :

    un corps ;

    une chambre (50) dans le corps, la chambre (50) étant conçue pour induire un écoulement rotationnel (35) dans un fluide (30) qui s'écoule à travers la chambre (50) ;

    une ouverture à travers laquelle le fluide (30)

    pénètre dans la chambre (50) ; une sortie (82) par laquelle le fluide (30) sort de la chambre (50) Z la chambre (50) , ayant une surface en coupe transversale qui diminue le long d 'un axe central (60, 62) de la chambre (50) vers la sortie (82), la surface en coupe transversale étant perpendiculaire à l'axe central (60, 62) ; et

    une résistance à l'écoulement de fluide (30) à travers la chambre (50) varie en fonction d'une propriété physique du fluide (30).
12. 12. Ensemble selon la revendication 11, dans lequel le système de résistance variable à l'écoulement (25) comprend de multiples systèmes de résistance variable à l'écoulement (25) installés dans l'une des multiples ouvertures (56) respectives, les multiples systèmes de résistance variable à l'écoulement (25) conçus pour un écoulement de fluide (30) en parallèle et/ou en série à travers l'ensemble de filtre de puits (24) et dans lequel une quantité des multiples systèmes de résistance variable à l'écoulement (25) installés dans l'une des multiples ouvertures (56) respectives est déterminée par une restriction de l'écoulement souhaitée et/ou un débit pour l'écoulement du fluide (30) à travers l'ensemble de filtre de puits (24).
13. 13. Ensemble selon la revendication 11, dans lequel une surface supérieure de la chambre (50) comprend au moins une d'une protubérance positionnée au niveau de l'axe central (60, 62), un ou plusieurs canaux positionnés circonférentiellement autour de l'axe central (60, 62) et une ou plusieurs cavités positionnées circonférentiellement autour de l'axe central (60, 62).
14. 14. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 11 à 12, dans lequel une surface supérieure de la chambre (50) comprend une protubérance positionnée au niveau de l'axe central (60, 62), et dans lequel la protubérance possède l'une d'une forme hémisphérique, pyramidale, conique, tronconique, cylindrique, polygonale ou polygonale effilée.
15. 15. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel du fluide (30) s'écoulant à travers la sortie (82) sort du corps à travers une surface inférieure du corps et/ou une surface latérale du corps.

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