ES2732665T3

ES2732665T3 - Device and flow control method

Info

Publication number: ES2732665T3
Application number: ES17177372T
Authority: ES
Inventors: Vidar Mathiesen; Bjørnar Werswick; Haavard Aakre
Original assignee: InflowControl AS
Current assignee: InflowControl AS
Priority date: 2012-03-21
Filing date: 2013-03-06
Publication date: 2019-11-25
Anticipated expiration: 2033-03-06
Also published as: ECSP14021905A; BR112014023434B1

Abstract

Dispositivo de control de flujo de fluido, que comprende un alojamiento (3a-1), y una trayectoria de flujo primaria (18b-d, 18f-h, 18j-18l) localizada dentro del alojamiento (3a-l) que comprende una entrada de fluido (7) que tiene una primera presión de fluido P1 y al menos una salida de fluido (8) que tiene una tercera presión de fluido P3, en donde al menos una trayectoria de flujo secundaria (19b-l) se dispone en comunicación de fluidos con la trayectoria de flujo primaria (18b-d, 18f-h, 18j-18l), la trayectoria de flujo secundaria (19b-l) que comprende un primer limitador de flujo de fluido (1) y un segundo limitador de flujo de fluido (2) que sirven como puerto de entrada a una cámara (B) y un puerto de salida de la cámara (B), respectivamente, el primer limitador de flujo de fluido y el segundo limitador de flujo de fluido se configuran para generar diferentes características de flujo de fluido en base a sus diferentes propiedades de fluido; en donde uno de los dos limitadores de flujo de fluido (1, 2) se configura para imponer las características de flujo sustancialmente laminar en el fluido que fluye a través del limitador (1, 2), y el otro limitador de flujo de fluido (1, 2) se configura para imponer las características de flujo sustancialmente turbulentas en un fluido que fluye a través del limitador (1, 2); la cámara (B) que tiene una segunda presión de fluido P2, se define además por los medios de accionamiento (5, 5b-j, 5l) que responden a los cambios de presión del fluido inducidos por el limitador (ΔP2) en la cámara (B) que se produce cuando cambia una propiedad del fluido; los medios de accionamiento (5, 5b-j, 5l) que se conectan operativamente a al menos un dispositivo de válvula (4bl) en forma de un miembro móvil dispuesto dentro del alojamiento (3a-l) entre la entrada de fluido (7) y la al menos una salida de fluido (8); cuyo dispositivo de válvula (4b-l) puede moverse entre una posición abierta en la cual la trayectoria de flujo primaria (18b-d, 18h-f, 18j-l) se abre y una posición cerrada en la cual la trayectoria de flujo primaria (18b-d) 18h-f, 18j-l) se cierra, y en donde el dispositivo de válvula (4b-l) se presiona hacia la posición abierta debido a la primera presión de fluido P1 y hacia una posición cerrada debido a dichos cambios de presión del fluido influenciados (ΔP2).Fluid flow control device, comprising a housing (3a-1), and a primary flow path (18b-d, 18f-h, 18j-18l) located within the housing (3a-l) comprising an inlet of fluid (7) having a first fluid pressure P1 and at least one fluid outlet (8) having a third fluid pressure P3, where at least one secondary flow path (19b-l) is arranged in communication of fluids with the primary flow path (18b-d, 18f-h, 18j-18l), the secondary flow path (19b-l) comprising a first fluid flow limiter (1) and a second flow limiter of fluid (2) serving as an inlet port to a chamber (B) and an outlet port of the chamber (B), respectively, the first fluid flow limiter and the second fluid flow limiter are configured to generate different fluid flow characteristics based on their different fluid properties; wherein one of the two fluid flow restrictors (1, 2) is configured to impose substantially laminar flow characteristics on the fluid flowing through the limiter (1, 2), and the other fluid flow limiter ( 1, 2) is configured to impose substantially turbulent flow characteristics on a fluid flowing through the limiter (1, 2); the chamber (B) having a second fluid pressure P2, is further defined by the actuation means (5, 5b-j, 5l) that respond to the fluid pressure changes induced by the limiter (ΔP2) in the chamber (B) that occurs when a property of the fluid changes; the actuation means (5, 5b-j, 5l) that are operatively connected to at least one valve device (4bl) in the form of a movable member disposed within the housing (3a-l) between the fluid inlet (7) and the at least one fluid outlet (8); whose valve device (4b-l) can move between an open position in which the primary flow path (18b-d, 18h-f, 18j-l) opens and a closed position in which the primary flow path (18b-d) 18h-f, 18j-l) closes, and where the valve device (4b-l) is pressed to the open position due to the first fluid pressure P1 and to a closed position due to said influenced fluid pressure changes (ΔP2).

Description

DESCRIPCIÓNDESCRIPTION

Dispositivo y método de control de flujo.Device and method of flow control.

Campo de la invenciónField of the Invention

La invención se refiere al control de flujos de fluido en un conducto. Más específicamente, la invención se refiere a un dispositivo y a un método para controlar el flujo de fluidos que tiene diferentes propiedades. La invención es útil para controlar el flujo de fluidos desde un yacimiento de hidrocarburos subterráneos y hacia una sarta de producción. El dispositivo y método de la invención son útiles para los fluidos de producción y en el contexto de inyección de fluidos. The invention relates to the control of fluid flows in a conduit. More specifically, the invention relates to a device and a method for controlling the flow of fluids having different properties. The invention is useful for controlling the flow of fluids from an underground hydrocarbon deposit and to a production string. The device and method of the invention are useful for production fluids and in the context of fluid injection.

Antecedentes de la invenciónBackground of the invention

Un pozo para producir hidrocarburos a partir de un yacimiento subterráneo puede extenderse a través del yacimiento en varias orientaciones. Tradicionalmente, se accedía a los yacimientos mediante la perforación de pozos verticales. Esta es una técnica simple y directa, pero una que proporciona un contacto limitado del yacimiento por pozo. Por lo tanto, para poder acceder a más de un yacimiento por pozo, se desarrollaron técnicas y dispositivos para perforar pozos horizontales, es decir, desviar el pozo de vertical a horizontal a una profundidad predeterminada por debajo de la superficie. Los llamados pozos multilaterales proporcionan un acceso aún mayor a, y entran en contacto con, el yacimiento.A well to produce hydrocarbons from an underground reservoir can be extended through the reservoir in various orientations. Traditionally, deposits were accessed by drilling vertical wells. This is a simple and direct technique, but one that provides limited reservoir contact per well. Therefore, in order to access more than one reservoir per well, techniques and devices were developed to drill horizontal wells, that is, divert the well from vertical to horizontal at a predetermined depth below the surface. The so-called multilateral wells provide even greater access to, and come into contact with, the site.

Un desafío importante en la producción de hidrocarburos a partir de yacimientos subterráneos es aumentar la capacidad de recuperar el petróleo que de hecho está presente en el yacimiento. Hoy en día, solo una parte del petróleo en un yacimiento determinado se recupera y se produce realmente antes de que se cierre el campo. Por lo tanto, existen fuertes incentivos para desarrollar nuevas tecnologías con el fin de aumentar la producción y la recuperación del petróleo. An important challenge in the production of hydrocarbons from underground deposits is to increase the capacity to recover the oil that is actually present in the field. Today, only part of the oil in a given field is actually recovered and produced before the field closes. Therefore, there are strong incentives to develop new technologies in order to increase oil production and recovery.

Dos factores son de particular importancia para aumentar la producción y la tasa de recuperación de un yacimiento: obtener el máximo contacto con el yacimiento, yTwo factors are of particular importance to increase the production and recovery rate of a reservoir: obtain maximum contact with the reservoir, and

prevenir los efectos negativos de la penetración/irrupción de gas y/o agua (comúnmente denominado "conificación"). prevent the negative effects of the penetration / irruption of gas and / or water (commonly called "conification").

El contacto con el yacimiento se logra comúnmente mediante la perforación de varios pozos horizontales y/o multilaterales. Los efectos negativos de la conificación se mitigan comúnmente por los llamados Dispositivos de Control de Flujo (ICD) colocados en la pared de la sarta de producción. Típicamente, una sarta de producción en un pozo horizontal comprende un gran número de ICD dispuestos a intervalos regulares a lo largo de toda su longitud. Los iCd sirven como puertos de entrada para el petróleo que fluye desde el yacimiento (normalmente a través del espacio anular entre la sarta de producción y la formación del pozo) y hacia la sarta de producción, y son puertos que tienen un área de flujo fija. Los llamados ICD (AICD) autónomos comprenden uno o más elementos de válvula y normalmente se abren cuando el petróleo fluye a través del dispositivo, pero obstruye el flujo cuando y donde el agua y/o el gas entra al flujo. El espacio anular entre la sarta de producción y el alojamiento se divide típicamente en zonas por empacadores del espacio anular, lo que se conoce en la técnica, y se colocan uno o más ICD o AICD en cada zona.Contact with the reservoir is commonly achieved by drilling several horizontal and / or multilateral wells. The negative effects of conification are commonly mitigated by the so-called Flow Control Devices (ICD) placed on the wall of the production string. Typically, a production string in a horizontal well comprises a large number of ICDs arranged at regular intervals along its entire length. ICds serve as ports of entry for oil flowing from the reservoir (usually through the annular space between the production string and the formation of the well) and into the production string, and are ports that have a fixed flow area . The so-called autonomous ICD (AICD) comprise one or more valve elements and normally open when oil flows through the device, but obstructs the flow when and where water and / or gas enters the flow. The annular space between the production string and the housing is typically divided into zones by packers of the annular space, which is known in the art, and one or more ICD or AICD is placed in each zone.

En la técnica se conocen varios ICD, uno que se describe por el documento US 5435393 (Brekke, y otros), que describe una tubería de producción que tiene una tubería de producción con una tubería de drenaje inferior. La tubería de drenaje se divide en secciones con uno o más dispositivos limitadores de entrada que controlan el flujo de petróleo o gas desde el yacimiento a la tubería de drenaje en base a la pérdida calculada de la presión de fricción a lo largo de la tubería de drenaje, el perfil de productividad calculada del yacimiento, y la entrada calculada de gas o agua.Several ICDs are known in the art, one described by US 5435393 (Brekke, and others), which describes a production pipe having a production pipe with a lower drain pipe. The drain pipe is divided into sections with one or more inlet limiting devices that control the flow of oil or gas from the reservoir to the drain pipe based on the calculated loss of friction pressure along the pipeline. drainage, the calculated productivity profile of the reservoir, and the calculated input of gas or water.

El estado de la técnica también incluye el documento US 7857050 B2 (Zazovsky, y otros) que describe un aparato para su uso en la prevención de agua o gas no deseado y que tiene un conducto de flujo y una estructura que define una trayectoria de fluido tortuoso cerca del conducto de flujo, donde la trayectoria de fluido tortuoso recibe un flujo de fluido. La trayectoria de fluido tortuoso se define por al menos el primer y segundo miembros de la estructura, y el primer y segundo miembros son móviles uno con respecto al otro para ajustar un área de flujo de sección transversal de la trayectoria de fluido tortuoso. El área de sección transversal y, por tanto, la caída de presión pueden ajustarse por una fuerza externa. Sin embargo, el control externo y la fuerza son costosos y la cantidad de secciones es limitada.The state of the art also includes document US 7857050 B2 (Zazovsky, et al.) Which describes an apparatus for use in the prevention of unwanted water or gas and having a flow conduit and a structure defining a fluid path. tortuous near the flow duct, where the tortuous fluid path receives a fluid flow. The tortuous fluid path is defined by at least the first and second members of the structure, and the first and second members are movable relative to each other to adjust a cross-sectional flow area of the tortuous fluid path. The cross-sectional area and, therefore, the pressure drop can be adjusted by an external force. However, external control and strength are expensive and the number of sections is limited.

El documento US 5816286 A1 (Scott y otros) describe un dispositivo de regulación de flujo para mantener la presión del sistema dentro de los límites aceptables en sistemas de líneas de conducción de gas y vapor. Se proporciona un regulador operado por piloto de descarga de presión, en donde la presión diferencial a través del elemento de estrangulamiento/diafragma del regulador principal se mantiene dentro de un rango aceptable para evitar daños en el diafragma mientras se mantiene la presión del sistema en los límites aceptables.US 5816286 A1 (Scott et al.) Describes a flow regulating device for maintaining the system pressure within acceptable limits in gas and steam line systems. A regulator operated by pressure relief pilot is provided, where the differential pressure through the throttle / diaphragm element of the main regulator is maintained within an acceptable range to prevent damage to the diaphragm while maintaining system pressure in the acceptable limits.

El documento US 7823645 B2 (Henriksen, y otros) describe un dispositivo de control de flujo con un elemento de cierre de gas o agua que puede hacerse funcionar mecánica o hidráulicamente desde la superficie del pozo. El dispositivo puede incluir un elemento de derivación que permite que el dispositivo de control de flujo se cierre o se desvíe mediante el desplazamiento de un manguito. El dispositivo de control de flujo puede adaptarse a los cambios en las condiciones del pozo, tal como la composición química, la densidad del fluido y la temperatura. El dispositivo puede configurarse para controlar el flujo en respuesta a los cambios en la relación gas/petróleo, la relación agua/petróleo, la densidad del fluido y/o la temperatura de funcionamiento del dispositivo de control de flujo. Sin embargo, el control externo y la fuerza son costosos y la cantidad de zonas es limitada.US 7823645 B2 (Henriksen, et al.) Describes a flow control device with a gas or water closing element that can be operated mechanically or hydraulically from the surface of the well. The device may include a shunt element that allows the flow control device to close or deflect by displacing a sleeve. The flow control device can be adapted to changes in well conditions, such as chemical composition, fluid density and temperature. The device can be configured to control the flow in response to changes in the gas / oil ratio, water / oil ratio, fluid density and / or the operating temperature of the flow control device. However, external control and force are expensive and the number of zones is limited.

Los ICD (AICD) autónomos representan una mejora de los ICD tradicionales mencionados anteriormente en el sentido de que son autocontrolados, es decir, sin ningún suministro de energía externa o control.Autonomous ICDs (AICD) represent an improvement of the traditional ICDs mentioned above in the sense that they are self-controlled, that is, without any external power supply or control.

Los documentos US 2008/0041580 A1 (Freyer, y otros) y WO 2008/004875 A1 (Aakre, y otros) incluyen los ejemplos de ICD autónomos. Mientras que el primero describe un limitador de flujo autónomo con múltiples miembros de bloqueo de flujo que tienen una densidad menor que la del petróleo, el último describe un dispositivo de control de flujo autónomo que tiene un disco móvil que se diseña para moverse con relación a una abertura de entrada y, de esta manera, reduce o aumenta el área de paso de flujo mediante la explotación del efecto Bernoulli y la presión de estancamiento creada en el disco.US 2008/0041580 A1 (Freyer, et al.) And WO 2008/004875 A1 (Aakre, et al.) Include the examples of autonomous ICDs. While the former describes an autonomous flow limiter with multiple flow-blocking members that have a lower density than oil, the latter describes an autonomous flow control device that has a mobile disk that is designed to move relative to an inlet opening and, in this way, reduces or increases the flow passage area by exploiting the Bernoulli effect and the stagnation pressure created on the disk.

El documento US 2011/0067878 A1 (Aadnoy) describe un controlador de flujo que tiene un limitador de flujo y un actuador controlado por presión conectado a un cuerpo de válvula que a su vez coopera con una abertura de la válvula. En un lado de cierre, el actuador se comunica con el fluido localizado aguas arriba de la abertura de la válvula y el limitador de flujo. En el lado de apertura, el actuador se comunica con un fluido localizado aguas abajo del limitador de flujo y aguas arriba de la abertura de la válvula. El actuador se proporciona con un pistón que está separado del fluido del pozo por al menos un sello que se asemeja al diafragma, específicamente un diafragma que tiene una constante de resorte.US 2011/0067878 A1 (Aadnoy) describes a flow controller having a flow limiter and a pressure controlled actuator connected to a valve body which in turn cooperates with a valve opening. On one closing side, the actuator communicates with the fluid located upstream of the valve opening and the flow restrictor. On the opening side, the actuator communicates with a fluid located downstream of the flow limiter and upstream of the valve opening. The actuator is provided with a piston that is separated from the well fluid by at least one seal that resembles the diaphragm, specifically a diaphragm that has a spring constant.

El documento US 2008/0041582 A1 (Saetre, y otros) describe un aparato de control de flujo que tiene un limitador de flujo posicionado en la trayectoria de flujo entre un exterior de un tubular y su conducto. El limitador de flujo tiene una cámara activa y una cámara de derivación, y una tubería de derivación se dispone dentro de la cámara de derivación. La tubería de derivación tiene un área de flujo efectiva constante para permitir que los fluidos de producción entren en el conducto desde la cámara de derivación. Los miembros de bloqueo de flujo se disponen dentro de la cámara activa y cooperan con las salidas del tubular para variar de manera autónoma un área de flujo efectiva para permitir que los fluidos de producción entren en el conducto desde la cámara activa en base a la composición constituyente de los fluidos de producción. US 2008/0041582 A1 (Saetre, et al.) Describes a flow control apparatus having a flow limiter positioned in the flow path between an outside of a tubular and its conduit. The flow limiter has an active chamber and a bypass chamber, and a bypass pipe is disposed within the bypass chamber. The bypass pipe has a constant effective flow area to allow production fluids to enter the duct from the bypass chamber. The flow blocking members are disposed within the active chamber and cooperate with the tubular outlets to autonomously vary an effective flow area to allow production fluids to enter the conduit from the active chamber based on the composition. constituent of production fluids.

El documento US 2011/0198097 A1 (Moen) describe un conjunto de válvula para regular el flujo de fluido en un pozo horizontal. Un alojamiento se acopla a un tubular de producción, tiene una cámara que está en comunicación de fluidos a través de un canal de flujo con un espacio anular interno formado adyacente al pozo. Un pistón y un miembro de presión se disponen dentro de la cámara, donde el miembro de presión presiona el pistón a una primera posición. Una trayectoria de flujo se define dentro del alojamiento y puede comunicarse con el tubular de producción y el espacio anular interior. La trayectoria de flujo puede incluir una o más toberas dispuestas en la misma, y el pistón puede configurarse para moverse entre la primera posición lo que permite que el flujo de fluido atraviese la trayectoria de flujo hacia el tubular de producción y una segunda posición que impide el flujo de fluido hacia el tubular de producción. La posición se determina por la caída de presión.US 2011/0198097 A1 (Moen) describes a valve assembly for regulating fluid flow in a horizontal well. A housing is coupled to a production tubular, it has a chamber that is in fluid communication through a flow channel with an internal annular space formed adjacent to the well. A piston and a pressure member are disposed within the chamber, where the pressure member presses the piston to a first position. A flow path is defined within the housing and can communicate with the production tubular and the inner annular space. The flow path can include one or more nozzles arranged therein, and the piston can be configured to move between the first position which allows the fluid flow to traverse the flow path to the production tubular and a second position that prevents the flow of fluid to the production tubular. The position is determined by the pressure drop.

El documento US 2011/0308806 A9 (Dykstra, y otros) describe un aparato para controlar el flujo de fluido en un tubular posicionado en un pozo que se extiende a través de una formación subterránea. Un sistema de control de flujo se coloca en comunicación de fluidos con un tubular principal. El sistema de control de flujo tiene un sistema de control de relación de flujo y un sistema de resistencia dependiente de la trayectoria. El sistema de control de relación de flujo tiene un primer y segundo pasajes, el fluido de producción que fluye hacia los pasajes con la relación del flujo de fluido a través de los pasajes relacionados con la característica del flujo de fluido. El sistema de resistencia dependiente de la trayectoria incluye una cámara de vórtice con una primera y una segunda entradas y una salida, la primera entrada del sistema de resistencia dependiente de la trayectoria en comunicación de fluidos con el primer pasaje del sistema de control de relación de fluido y la segunda entrada en comunicación de fluidos con el segundo pasaje del sistema de control de relación de fluido. La primera entrada se posiciona para dirigir el fluido hacia la cámara de vórtice de manera que fluye principalmente de manera tangencial hacia la cámara de vórtice, y la segunda entrada se posiciona para dirigir el fluido de manera que fluye principalmente de manera radial hacia la cámara de vórtice. Los fluidos no deseados, tal como el gas natural o el agua, en un pozo de petróleo, se dirigen, en base a su característica relativa, al vórtice principalmente de manera tangencial, lo que restringe de esta manera el flujo de fluido cuando el fluido no deseado está presente como componente del fluido de producción.US 2011/0308806 A9 (Dykstra, et al.) Describes an apparatus for controlling the flow of fluid in a tubular positioned in a well that extends through an underground formation. A flow control system is placed in fluid communication with a main tubular. The flow control system has a flow ratio control system and a path-dependent resistance system. The flow ratio control system has a first and second passages, the production fluid that flows into the passages with the relationship of the fluid flow through the passages related to the characteristic of the fluid flow. The path-dependent resistance system includes a vortex chamber with a first and second inputs and an output, the first input of the path-dependent resistance system in fluid communication with the first passage of the ratio control system. fluid and the second input in fluid communication with the second passage of the fluid ratio control system. The first inlet is positioned to direct the fluid into the vortex chamber so that it flows primarily tangentially into the vortex chamber, and the second inlet is positioned to direct the fluid so that it flows primarily radially into the vortex chamber. vortex. Unwanted fluids, such as natural gas or water, in an oil well, are directed, based on their relative characteristic, to the vortex primarily tangentially, thereby restricting fluid flow when the fluid Unwanted is present as a component of the production fluid.

Una ventaja común de todos los ejemplos de AICD mencionados anteriormente es que contribuyen aun flujo más uniforme a lo largo de la trayectoria del pozo en comparación con las toberas en los ICD tradicionales. El propósito es retrasar la irrupción de gas y/o agua tanto como sea posible. Sin embargo, todos sufren la desventaja de que la producción se estrangule también por el petróleo. El resultado es un aumento general en el grado de extracción (recuperación) alrededor de los pozos en comparación con los ICD tradicionales, pero con una pérdida significativa de producción (barril/día) durante la fase inicial de la vida útil de los pozos.A common advantage of all the examples of AICD mentioned above is that they contribute even more uniform flow along the well trajectory compared to the nozzles in traditional ICDs. The purpose is to delay the irruption of gas and / or water as much as possible. However, everyone suffers from the disadvantage that production is also strangled by oil. The result is a general increase in the degree of extraction (recovery) around the wells compared to traditional ICDs, but with a significant loss of production (barrel / day) during the initial phase of the useful life of the wells.

Además, las soluciones tales como las descritas en US 2011/0067878 y US 2011/0198097 A1 no se estrangularían ni cerrarían por fases no deseadas (gas/agua) en el momento de sus irrupciones.In addition, solutions such as those described in US 2011/0067878 and US 2011/0198097 A1 would not be strangled or closed by unwanted phases (gas / water) at the time of their eruptions.

Los documentos US 2008/0041580 A1, WO 2008/004875 A1, US 2008/0041582 A1 y US 2011/0308806 A9 todos contribuyen a que un carácter de ICD tenga una capacidad autonómica que, hasta cierto punto, estrangula las fases no deseadas, aunque no al punto de detenerlas por completo o casi por completo en la entrada. Las publicaciones US 2008/0041580 A1 y US 2008/0041582 A1además, no exhibirían ninguna propiedad reversible, es decir, la capacidad de reabrir de manera autónoma una válvula que se ha cerrado debido a la entrada de fases no deseadas en el momento en que nuevamente el petróleo comienza a fluir hacia el pozo.Documents US 2008/0041580 A1, WO 2008/004875 A1, US 2008/0041582 A1 and US 2011/0308806 A9 all contribute to an ICD character having an autonomous capacity that, to some extent, strangles the phases desired, although not to the point of stopping them completely or almost completely at the entrance. Publications US 2008/0041580 A1 and US 2008/0041582 A1 also would not exhibit any reversible property, that is, the ability to autonomously reopen a valve that has been closed due to the entry of unwanted phases at the time when again Oil begins to flow into the well.

También se conocen en la técnica los AICD que tienen la capacidad de cerrar de manera autónoma, o casi de cerrar, tales fases no deseadas.AICDs that have the ability to autonomously close, or almost close, such unwanted phases are also known in the art.

Se encuentra un ejemplo en la publicación US 7918275 B2 que describe un aparato que tiene un miembro de control de flujo que alinea selectivamente un puerto con una abertura en comunicación con un agujero de flujo de un tubular del pozo. El miembro de control de flujo puede tener una posición abierta y una posición cerrada en donde el puerto se alinea con la abertura y se desalinea con la abertura, respectivamente. El miembro de control de flujo se mueve entre la posición abierta y la posición cerrada en respuesta a un cambio en la fuerza de arrastre aplicado por un fluido que fluye. Un elemento de presión impulsa al miembro de control de flujo a la posición abierta o cerrada. El aparato puede incluir un alojamiento que recibe el miembro de control de flujo. El miembro de control de flujo y el alojamiento pueden definir un espacio de flujo que genera un flujo de Couette que causa la fuerza de arrastre. El espacio de flujo puede incluir un material hidrófilo y/o hinchable en agua.An example is found in US 7918275 B2 which describes an apparatus having a flow control member that selectively aligns a port with an opening in communication with a flow hole of a well tubular. The flow control member may have an open position and a closed position where the port is aligned with the opening and misaligned with the opening, respectively. The flow control member moves between the open position and the closed position in response to a change in drag force applied by a flowing fluid. A pressure element drives the flow control member to the open or closed position. The apparatus may include a housing that the flow control member receives. The flow control member and the housing can define a flow space that generates a Couette flow that causes the drag force. The flow space may include a hydrophilic and / or water swellable material.

Sin embargo, un problema importante con la solución descrita en el documento US 7918275 B2 es que la válvula está en posición cerrada en el momento de la instalación, durante la cual la velocidad y la fricción del fluido son cero. Por lo tanto, no habrá fuerza para accionar la abertura. Si este problema se resuelve, de todas maneras sería difícil controlar la apertura/cierre de la válvula en base a la fricción del flujo, ya que esta última es normalmente pequeña en comparación con la fricción de los mecanismos de la válvula. Además, la funcionalidad de cualquier propiedad reversible basada en la fuerza de arrastre/fricción parece dudosa.However, a major problem with the solution described in US 7918275 B2 is that the valve is in the closed position at the time of installation, during which the speed and friction of the fluid are zero. Therefore, there will be no force to drive the opening. If this problem is solved, it would still be difficult to control the opening / closing of the valve based on the friction of the flow, since the latter is normally small compared to the friction of the valve mechanisms. In addition, the functionality of any reversible property based on drag / friction force seems doubtful.

Otro ejemplo de un documento que describe una solución para un AICD que puede cerrarse de manera autónoma se encuentra en la publicación US 2009/0283275 A1 que describe un aparato para controlar un flujo de fluido en un tubular del pozo. El aparato incluye una trayectoria de flujo principal asociada con un dispositivo de control de producción, un miembro de oclusión posicionado a lo largo de la trayectoria de flujo principal que ocluye selectivamente la trayectoria de flujo principal, y un medio reactivo dispuesto a lo largo de la trayectoria de flujo principal que cambia un diferencial de presión a través de al menos una porción de la trayectoria del flujo principal al interactuar con un fluido seleccionado. Los medios reactivos pueden ser un material hinchable en agua o un material hinchable en petróleo.Another example of a document describing a solution for an AICD that can be closed autonomously is found in publication US 2009/0283275 A1 which describes an apparatus for controlling a fluid flow in a well tubular. The apparatus includes a main flow path associated with a production control device, an occlusion member positioned along the main flow path that selectively occludes the main flow path, and a reactive medium disposed along the main flow path that changes a pressure differential through at least a portion of the main flow path when interacting with a selected fluid. The reactive media may be a water swellable material or an oil swellable material.

Por lo tanto, el documento US 2009/0283275 A1 para un material reactivo al petróleo instalado en la trayectoria de flujo principal dará como resultado una mayor resistencia al flujo durante el rendimiento de las fases deseadas, tal como el petróleo con relación a los medios no reactivos. Un material reactivo que detiene el agua/gas y no el petróleo es desconocido para los inventores. La publicación no hace uso de un segundo flujo piloto para superar, como la presente invención, cualquier obstáculo del flujo principal.Therefore, US 2009/0283275 A1 for an oil reactive material installed in the main flow path will result in increased resistance to flow during the performance of the desired phases, such as oil relative to non-media. reagents A reactive material that stops water / gas and not oil is unknown to the inventors. The publication does not make use of a second pilot flow to overcome, like the present invention, any obstacle of the main flow.

La publicación US 7819 196 B2 también describe un controlador de flujo que tiene un limitador de flujo y un actuador controlado por presión conectado a un cuerpo de válvula que a su vez coopera con una abertura de la válvula. Se usa una celda osmótica para operar el actuador, cuya celda se coloca en el flujo de fluido, de manera que el movimiento necesario para que el actuador accione una válvula se logra mediante la utilización de la diferencia de presión osmótica entre la solución en la celda y el flujo de fluido externo/yacimiento en relación con la celda. Se ha demostrado que este concepto funciona de acuerdo con sus principios que exhiben una alta producción inicial de petróleo mientras que al mismo tiempo se cierran para las fases no deseadas. Sin embargo, la solución depende de una membrana que maneja las condiciones difíciles del pozo (alta presión y temperatura, suciedad, etc.) de manera satisfactoria. Tal membrana no se conoce actualmente en el campo.Publication US 7819 196 B2 also describes a flow controller having a flow limiter and a pressure controlled actuator connected to a valve body that in turn cooperates with a valve opening. An osmotic cell is used to operate the actuator, whose cell is placed in the fluid flow, so that the movement necessary for the actuator to operate a valve is achieved by using the osmotic pressure difference between the solution in the cell and the external fluid flow / reservoir relative to the cell. It has been shown that this concept works according to its principles that exhibit high initial oil production while at the same time closing for unwanted phases. However, the solution depends on a membrane that handles the difficult conditions of the well (high pressure and temperature, dirt, etc.) in a satisfactory manner. Such a membrane is not currently known in the field.

El propósito de la presente invención es superar los inconvenientes de la técnica anterior y obtener ventajas adicionales. The purpose of the present invention is to overcome the drawbacks of the prior art and obtain additional advantages.

Resumen de la invenciónSummary of the Invention

La presente invención se expone y caracteriza en las reivindicaciones independientes, mientras que las reivindicaciones dependientes describen otras características de la invención.The present invention is set forth and characterized in the independent claims, while the dependent claims describe other features of the invention.

Por lo tanto, se proporciona un dispositivo de control de flujo de fluido, que comprende un alojamiento que tiene una entrada de fluido y al menos una salida de fluido, caracterizado por un primer limitador de flujo de fluido que sirve como puerto de entrada a una cámara en el alojamiento, y un segundo limitador de flujo de fluido que sirve como un puerto de salida de la cámara, y en donde el primer limitador de flujo de fluido y el segundo limitador de flujo de fluido se configuran para generar diferentes características de flujo de fluido; y la cámara comprende medios de accionamiento que responden a los cambios de presión del fluido en la cámara. Los medios de accionamiento se conectan operativamente a al menos un dispositivo de válvula en forma de un miembro móvil dispuesto dentro del alojamiento entre la entrada de fluido y la al menos una salida de fluido. El dispositivo de la válvula puede moverse entre una posición abierta en la que la trayectoria de flujo primaria se abre y una posición cerrada en la que se cierra la trayectoria de flujo primaria, y el dispositivo de la válvula se presiona hacia la posición abierta debido a la primera presión del fluido y hacia una posición cerrada debido a dichos cambios de presión del fluido influenciados.Therefore, a fluid flow control device is provided, comprising a housing having a fluid inlet and at least one fluid outlet, characterized by a first fluid flow limiter that serves as an inlet port to a chamber in the housing, and a second fluid flow limiter that serves as an outlet port of the chamber, and wherein the first fluid flow limiter and the second fluid flow limiter are configured to generate different flow characteristics of fluid; and the chamber comprises drive means that respond to changes in fluid pressure in the chamber. The actuation means are operatively connected to at least one valve device in the form of a movable member disposed within the housing between the fluid inlet and the at least one fluid outlet. The valve device can move between an open position in which the primary flow path is opened and a closed position in which the primary flow path is closed, and the device in the The valve is pressed to the open position due to the first fluid pressure and to a closed position due to such influenced fluid pressure changes.

El dispositivo de control de flujo de fluido comprende un dispositivo de válvula dispuesto entre la entrada de fluido y la al menos una salida de fluido, y conectado operativamente a los medios de accionamiento.The fluid flow control device comprises a valve device disposed between the fluid inlet and the at least one fluid outlet, and operatively connected to the actuation means.

El primer limitador de flujo de fluido y el segundo limitador de flujo de fluido se configuran para imponer sus respectivas características de flujo de fluido diferentes basadas en diferentes propiedades de fluido. Uno de dichos dos limitadores de flujo de fluido se configura para imponer las características de flujo sustancialmente laminares en el fluido que fluye a través del limitador, y el otro limitador de flujo de fluido se configura para imponer las características de flujo sustancialmente turbulentas en un fluido que fluye a través del limitador.The first fluid flow limiter and the second fluid flow limiter are configured to impose their respective different fluid flow characteristics based on different fluid properties. One of said two fluid flow restrictors is configured to impose substantially laminar flow characteristics on the fluid flowing through the limiter, and the other fluid flow limiter is configured to impose substantially turbulent flow characteristics on a fluid. that flows through the limiter.

En una modalidad, el primer limitador de flujo de fluido se configura para imponer las características de flujo sustancialmente laminares en un fluido que fluye a través del limitador, y el segundo limitador de flujo de fluido se configura para imponer las características de flujo sustancialmente turbulentas en un fluido que fluye a través del limitador. En una modalidad, el primer limitador de flujo de fluido se configura para imponer las características de flujo basadas en la viscosidad del fluido, y el segundo limitador de flujo de fluido se configura para imponer las características de flujo basadas en la densidad del fluido.In one embodiment, the first fluid flow limiter is configured to impose substantially laminar flow characteristics on a fluid flowing through the limiter, and the second fluid flow limiter is configured to impose substantially turbulent flow characteristics on a fluid that flows through the limiter. In one embodiment, the first fluid flow limiter is configured to impose flow characteristics based on fluid viscosity, and the second fluid flow limiter is configured to impose flow characteristics based on fluid density.

El primer limitador de flujo de fluido puede ser un elemento poroso y el segundo limitador de flujo de fluido es un orificio. The first fluid flow limiter may be a porous element and the second fluid flow limiter is a hole.

El primer limitador de flujo de fluido sirve ventajosamente como el único puerto de entrada a la cámara, y el segundo limitador de flujo de fluido sirve ventajosamente como el puerto de salida de la cámara.The first fluid flow limiter advantageously serves as the sole inlet port to the chamber, and the second fluid flow limiter advantageously serves as the outlet port of the chamber.

De acuerdo con la invención, el alojamiento comprende una trayectoria de flujo primaria y una trayectoria de flujo secundaria, y los limitadores de flujo de fluido y la cámara se disponen en la trayectoria de flujo secundaria. En una modalidad, el dispositivo de válvula se dispone para cerrar la trayectoria de flujo primaria.According to the invention, the housing comprises a primary flow path and a secondary flow path, and the fluid flow restrictors and the chamber are arranged in the secondary flow path. In one embodiment, the valve device is arranged to close the primary flow path.

El primer limitador de flujo de fluido puede ser una parte del dispositivo de válvula y/o el segundo limitador de flujo de fluido puede ser una parte del dispositivo de válvula.The first fluid flow limiter may be a part of the valve device and / or the second fluid flow limiter may be a part of the valve device.

En una modalidad, el dispositivo de válvula comprende un cuerpo móvil conectado a través de un fuelle flexible al alojamiento. En otra modalidad, el dispositivo de válvula comprende un pistón móvil dispuesto para un movimiento deslizante dentro del alojamiento.In one embodiment, the valve device comprises a mobile body connected through a flexible bellows to the housing. In another embodiment, the valve device comprises a mobile piston arranged for a sliding movement inside the housing.

En una modalidad, el dispositivo de control de flujo de fluido comprende un elemento limitador de fluido configurado para estrangular progresivamente el flujo fuera del orificio cuando el dispositivo de válvula se mueve hacia una posición de cierre.In one embodiment, the fluid flow control device comprises a fluid limiting element configured to progressively throttle the flow out of the orifice when the valve device moves to a closed position.

También se proporciona un método para controlar el flujo de fluido a través de un alojamiento en base a los cambios en las propiedades del fluido, caracterizado por:A method is also provided to control the flow of fluid through a housing based on changes in fluid properties, characterized by:

- permitir que al menos una porción del fluido fluya a través de un primer limitador de flujo de fluido, dentro de una cámara y fuera de la cámara a través de un segundo limitador de flujo de fluido;- allowing at least a portion of the fluid to flow through a first fluid flow limiter, into a chamber and out of the chamber through a second fluid flow limiter;

- utilizar el cambio de presión en la cámara que se produce cuando una propiedad del fluido cambia para hacer funcionar un dispositivo de válvula y, de esta manera, controlar el flujo de fluido a través del alojamiento.- use the change of pressure in the chamber that occurs when a property of the fluid changes to operate a valve device and, thus, control the flow of fluid through the housing.

En una modalidad del método, dicha propiedad del fluido comprende la viscosidad. En otra modalidad del método, dicha propiedad del fluido comprende la densidad. En una modalidad, el método comprende generar un flujo sustancialmente laminar por el primer limitador de flujo de fluido, y generar un flujo sustancialmente turbulento por el segundo limitador de flujo de fluido.In one embodiment of the method, said fluid property comprises viscosity. In another embodiment of the method, said fluid property comprises density. In one embodiment, the method comprises generating a substantially laminar flow through the first fluid flow limiter, and generating a substantially turbulent flow through the second fluid flow limiter.

La invención usa el cambio de presión que se produce entre dos limitadores de fluido cuando cambian las propiedades del fluido (tal como la viscosidad). Este cambio de presión se usa para mover un cuerpo y/o accionar una válvula.The invention uses the pressure change that occurs between two fluid limiters when the properties of the fluid (such as viscosity) change. This pressure change is used to move a body and / or operate a valve.

Aunque se han descrito las modalidades de la invención con los limitadores de flujo que son un elemento poroso y un orificio, la invención es igualmente aplicable a otros limitadores de flujo, tales como, por ejemplo, un conducto largo y/o un cambio de geometría abrupto en un conducto.Although the embodiments of the invention have been described with flow restrictors that are a porous element and a hole, the invention is equally applicable to other flow restrictors, such as, for example, a long conduit and / or a change in geometry. abrupt in a duct.

El dispositivo de control de flujo de la invención detiene los fluidos no deseados (por ejemplo, agua, gas, vapor y CO2) que entran al flujo de producción de un fluido deseado (por ejemplo, petróleo) de una mejor manera que lo hacen los ICD y AICD conocidos. El dispositivo de control de flujo de la invención es robusto y totalmente autónomo. Es reversible porque el dispositivo de la válvula cambia de posición a medida que cambian las propiedades (por ejemplo, la viscosidad) del fluido. Es decir, donde, por ejemplo, se cierra el dispositivo de control de flujo cuando la viscosidad disminuye (es decir, se expone al agua o al gas), se abre de nuevo cuando la viscosidad aumenta (es decir, se expone al petróleo). The flow control device of the invention stops unwanted fluids (e.g., water, gas, steam and CO2) that enter the production flow of a desired fluid (e.g., oil) in a better way than do the fluids. ICD and AICD known. The flow control device of the invention is robust and fully autonomous. It is reversible because the valve device changes position as the properties (for example, viscosity) of the fluid change. That is, where, for example, the flow control device is closed when the viscosity decreases (i.e., it is exposed to water or gas), it is opened again when the viscosity increases (i.e., it is exposed to oil) .

Existe una importante ganancia económica en la prevención de la estrangulación de la producción inicial de petróleo (valor presente) y en el aumento del grado de producción debido al cierre eficiente de fases de fluido no deseadas, tal como el agua y/o el gas. El aumento estimado en la producción y recuperación de un pozo, que será una función de las propiedades del yacimiento y del fluido, será de al menos el 10 %. El costo de producción de la válvula de la invención es casi insignificante en comparación con la ganancia potencial debido al aumento de la producción de petróleo.There is a significant economic gain in preventing the strangulation of initial oil production (present value) and in increasing the degree of production due to the efficient closure of unwanted fluid phases, such as water and / or gas. The estimated increase in the production and recovery of a well, which will be a function of the reservoir and fluid properties, will be at least 10%. The cost of production of the valve of the invention is almost negligible compared to the potential gain due to the increase in oil production.

Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings

Estas y otras características de la invención quedarán claras a partir de la siguiente descripción de las modalidades, dadas como ejemplos no restrictivos, con referencia a los esquemas y dibujos en sección adjuntos, en donde:These and other features of the invention will become clear from the following description of the modalities, given as non-restrictive examples, with reference to the accompanying diagrams and drawings in section, where:

La Figura 1a ilustra un principio detrás de la invención y el dispositivo de control de flujo de la invención en una forma básica;Figure 1a illustrates a principle behind the invention and the flow control device of the invention in a basic form;

La Figura 1b ilustra la correlación entre el cambio en la presión dentro de la cámara (es decir, entre los limitadores de fluido) y el cambio en la viscosidad del fluido;Figure 1b illustrates the correlation between the change in pressure within the chamber (ie, between fluid limiters) and the change in fluid viscosity;

La Figura 2 es un esquema del principio del dispositivo de control de flujo de la invención;Figure 2 is a schematic of the principle of the flow control device of the invention;

La Figura 3 es un esquema del principio que ilustra una segunda modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 3 is a schematic of the principle illustrating a second embodiment of the flow control device according to the invention;

La Figura 4 ilustra una tercera modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 4 illustrates a third embodiment of the flow control device according to the invention;

La Figura 5 ilustra una cuarta modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 5 illustrates a fourth embodiment of the flow control device according to the invention;

La Figura 6 ilustra una quinta modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 6 illustrates a fifth embodiment of the flow control device according to the invention;

La Figura 7 ilustra una sexta modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 7 illustrates a sixth embodiment of the flow control device according to the invention;

La Figura 8 ilustra una séptima modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 8 illustrates a seventh embodiment of the flow control device according to the invention;

La Figura 9 ilustra una octava modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 9 illustrates an eighth embodiment of the flow control device according to the invention;

La Figura 10 ilustra una novena modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 10 illustrates a ninth embodiment of the flow control device according to the invention;

La Figura 11 ilustra una décima modalidad del dispositivo de control de flujo de acuerdo con la invención;Figure 11 illustrates a tenth embodiment of the flow control device according to the invention;

Las Figuras 12a y 12b son gráficos que ilustran las fuerzas de cierre y apertura para petróleo y agua, respectivamente, en una modalidad del dispositivo de control de flujo de la invención configurado para detener de manera autónoma que el agua entre en un flujo de petróleo; yFigures 12a and 12b are graphs illustrating the closing and opening forces for oil and water, respectively, in an embodiment of the flow control device of the invention configured to autonomously stop water from entering an oil flow; Y

La Figura 13 es un gráfico que ilustra las fuerzas de cierre y apertura en función de la presión en una modalidad del dispositivo de control de flujo de la invención configurado para detener de manera autónoma el flujo de fluido a una diferencia de presión predeterminada.Figure 13 is a graph illustrating the closing and opening forces as a function of pressure in an embodiment of the flow control device of the invention configured to autonomously stop fluid flow at a predetermined pressure difference.

Descripción detallada de las modalidadesDetailed description of the modalities

La Figura 1a ilustra cómo un fluido F fluye a través de una entrada 7 a un conducto 3a a una primera presión pi, a través de un primer limitador de flujo 1 y hacia una cámara B donde alcanza una segunda presión p²y luego fluye a través de un segundo limitador de flujo de fluido 2 antes de que salga del conducto 3a a una tercera presión p3 y a través de una salida 8. Cuando el régimen de flujo de fluido y las propiedades del fluido (por ejemplo, viscosidad, densidad) son constantes, las presiones (pi, p², p3) son constantes, y pi, > p², > p3. Figure 1a illustrates how a fluid F flows through an inlet 7 to a conduit 3a at a first pressure pi, through a first flow limiter 1 and into a chamber B where it reaches a second pressure p ² and then flows to through a second fluid flow limiter 2 before it exits the conduit 3a at a third pressure p3 and through an outlet 8. When the fluid flow rate and fluid properties (eg, viscosity, density) are constants, the pressures ( pi, p ² , p3) are constants, and pi, > p ² , > p3.

En la Figura 1a, el primer limitador de flujo 1 es un elemento poroso y el segundo limitador de flujo 2 es un orificio.In Figure 1a, the first flow limiter 1 is a porous element and the second flow limiter 2 is a hole.

En general, las características del flujo a través de un medio poroso pueden describirse mediante el uso de la ley de Darcy (es decir, el flujo laminar), expresado como:In general, the characteristics of the flow through a porous medium can be described by the use of Darcy's law (i.e. laminar flow), expressed as:

0

(Ecuación 1) 0

(Equation 1)

donde: Q = tasa de flujo de fluido (unidades de volumen por unidad de tiempo)where: Q = fluid flow rate (volume units per unit time)

Kperm = permeabilidad relativa del medio poroso (unidad típica: Darcy) Kperm = relative permeability of the porous medium (typical unit: Darcy)

A = área de sección transversal del medio poroso A = cross-sectional area of the porous medium

y = viscosidad del fluido (unidad típica: centipoise; unidad SI: Pa * s) y = fluid viscosity (typical unit: centipoise; SI unit: Pa * s)

AP = presión diferencial de fluido a través del medio permeable (unidad típica: Pa), y AP = differential fluid pressure through the permeable medium (typical unit: Pa), and

AL = la longitud del medio poroso que se extiende paralela al flujo de fluido. AL = the length of the porous medium that extends parallel to the fluid flow.

Por lo tanto, cuando fluye a través del elemento poroso 1, el fluido sufrirá una caída de presión AP (desde p i a p² en la Figura 1a) de acuerdo con la ley de Darcy (Ecuación 1), de la cual puede derivarse que el cambio en la presión (AP) a través del elemento poroso es proporcional a la viscosidad del fluido (y) y el régimen de flujo de fluido (Q). Therefore, when it flows through the porous element 1, the fluid will suffer a pressure drop AP (from pi to p ² in Figure 1a) according to Darcy's law (Equation 1), from which it can be derived that The change in pressure ( AP) through the porous element is proportional to the viscosity of the fluid (y) and the fluid flow rate ( Q).

Las características de flujo en un fluido que fluye a través de un orificio u otro limitador (es decir, flujo turbulento), pueden expresarse como:The flow characteristics in a fluid flowing through an orifice or other limiter (i.e. turbulent flow), can be expressed as:

(Ecuación 2) (Equation 2)

donde: AP = presión diferencial del fluido a través del orificio (unidad típica: Pa)where: AP = differential pressure of the fluid through the hole (typical unit: Pa)

Korificio = coeficiente específico del orificio (adimensional) Korificio = specific hole coefficient (dimensionless)

p = densidad del fluido (unidad de masa por unidad de volumen) p = fluid density (unit of mass per unit of volume)

v = velocidad del fluido (unidades de longitud por unidad de tiempo) v = fluid velocity (units of length per unit of time)

Por lo tanto, cuando fluye a través del orificio 2, el fluido experimenta una caída de presión (AP) (desde p² a p3) que puede describirse por la ecuación 2. El cambio en la presión del fluido a través del orificio es casi independiente de la viscosidad, pero es proporcional a la densidad y al coeficiente del orificio, y al cuadrado de la velocidad del fluido.Therefore, when it flows through hole 2, the fluid experiences a pressure drop (AP) (from p ² to p3) that can be described by equation 2. The change in fluid pressure through the hole is almost independent of viscosity, but is proportional to the density and coefficient of the hole, and the square of the fluid velocity.

Por lo tanto, con referencia a la Figura 1a, la presión del fluido p² en la cámara B - entre el elemento poroso 1 y el orificio 2 - cambiará si cambian las propiedades (viscosidad o densidad) del fluido. Esto se ilustra gráficamente en la Figura 1b, que muestra un primer valor (más bajo) para p² a una mayor viscosidad del fluido (ualto) y un segundo valor (más alto) para p² a una menor viscosidad del fluido (ubajo). Esta diferencia entre los valores de p² (AP²) se produce cuando los cambios de viscosidad (por ejemplo, disminuye) pueden usarse para realizar el trabajo, por ejemplo, accionar un actuador 5, que a su vez puede mover un pistón/cuerpo y/o una válvula (no se muestra en la Figura 1a).Therefore, with reference to Figure 1a, the pressure of the fluid p ² in the chamber B - between the porous element 1 and the hole 2 - will change if the properties (viscosity or density) of the fluid change. This is illustrated graphically in Figure 1b, which shows a first (lower) value for p ² at a higher fluid viscosity ( last ) and a second (higher) value for p ² at a lower fluid viscosity ( lower) . This difference between the values of p ² ( AP ² ) occurs when changes in viscosity (for example, decreases) can be used to perform the work, for example, to drive an actuator 5, which in turn can move a piston / body and / or a valve (not shown in Figure 1a).

Aunque la invención se explica aquí con referencia a los fluidos que fluyen a través de un elemento poroso y un orificio, y que usan el cambio en la viscosidad, debe entenderse que la invención se aplica a cualquier combinación de limitadores de flujo de fluidos donde el uno proporciona flujo de turbulencia (total o sustancialmente) y el otro proporciona flujo laminar (total o sustancialmente), o viceversa.Although the invention is explained herein with reference to fluids that flow through a porous element and a hole, and that use the change in viscosity, it should be understood that the invention applies to any combination of fluid flow restrictors where the one provides turbulence flow (totally or substantially) and the other provides laminar flow (totally or substantially), or vice versa.

En general, la invención usa el cambio de presión (AP²) que se produce entre dos limitadores de flujo diferentes cuando se somete a fluidos de diferentes propiedades, por ejemplo, petróleo y agua. Estas propiedades pueden ser la viscosidad, como se describió anteriormente, pero también la densidad, como es evidente en la Ecuación 2. Los dos limitadores de flujo se configuran para imponer diferentes características de flujo en los fluidos. En el ejemplo descrito anteriormente, el primer limitador de flujo 1 genera un flujo sustancialmente laminar y el segundo limitador de flujo 2 genera un flujo sustancialmente turbulento.In general, the invention uses the pressure change ( AP ² ) that occurs between two different flow restrictors when subjected to fluids of different properties, for example, oil and water. These properties may be viscosity, as described above, but also density, as is evident in Equation 2. The two flow restrictors are configured to impose different flow characteristics on fluids. In the example described above, the first flow limiter 1 generates a substantially laminar flow and the second flow limiter 2 generates a substantially turbulent flow.

La Figura 2 es una ilustración esquemática de una aplicación del principio descrito anteriormente, e ilustra una modalidad del dispositivo de control de flujo de la invención en una forma básica (es decir, no se muestran sellos, juntas y otras partes auxiliares requeridas conocidas en la técnica). Un flujo de fluido F fluye a través de una entrada 7 hacia un alojamiento 3b que tiene una trayectoria de flujo primaria (conducto) 18b y una trayectoria de flujo secundaria (conducto) 19b. La mayor porción (Fo) del fluido (F) fluye a través del conducto primario 18b y una válvula 4b (que inicialmente está abierta), mientras que una porción más pequeña (f) del fluido (F) fluye a través del conducto secundario 19b a través de un primer limitador de fluido 1 en forma de un miembro poroso (que genera un flujo laminar) y a través de un segundo limitador de fluido 2 en forma de un orificio, antes de que vuelva a entrar en el conducto primario 18b y salga fuera del conducto 18b. Cuando cambia la viscosidad (u) del fluido (F) que fluye, la presión p² en la cámara B en el conducto secundario 19b, definido por los dos limitadores de fluido, también cambia como se describió anteriormente. Por ejemplo, si un flujo F de petróleo se reemplaza por agua, la viscosidad disminuye y la presión p² aumenta (como se explicó anteriormente con referencia a las Figuras 1a y 1b).Figure 2 is a schematic illustration of an application of the principle described above, and illustrates an embodiment of the flow control device of the invention in a basic form (i.e. no seals, gaskets and other required auxiliary parts known in the invention are shown. technique). A fluid flow F flows through an inlet 7 towards a housing 3b having a primary flow path (conduit) 18b and a secondary flow path (conduit) 19b. The largest portion (Fo) of the fluid (F) flows through the primary conduit 18b and a valve 4b (which is initially open), while a smaller portion (f) of the fluid (F) flows through the secondary conduit 19b through a first fluid limiter 1 in the form of a porous member (which generates a laminar flow) and through a second fluid limiter 2 in the form of a hole, before it re-enters primary conduit 18b and exits out of the duct 18b. When the viscosity (u) of the flowing fluid (F) changes, the pressure p ² in the chamber B in the secondary conduit 19b, defined by the two fluid restrictors, also changes as described above. For example, if an oil flow F is replaced by water, the viscosity decreases and the pressure p ² increases (as explained above with reference to Figures 1a and 1b).

La Figura 2 muestra además (esquemáticamente) que un actuador 5b se dispone en la cámara B. El actuador 5b se conecta a través de los medios de transmisión 6 (por ejemplo, enlace hidráulico, enlace mecánico o cable de señal) a la válvula 4b. Cuando la viscosidad del fluido (u) cambia como se describió anteriormente, la diferencia en valores para p² (AP², ver la Figura 1b) imparte una fuerza de accionamiento en el actuador 5b, que a su vez opera (por ejemplo, cierra) la válvula 4b. Por lo tanto, los conductos y los limitadores de fluidos pueden configurarse y dimensionarse de manera que (cuando se debe evitar la irrupción) la válvula 4b se cierre automáticamente cuando la viscosidad (u) del fluido (F) caiga por debajo de un nivel predeterminado. Por lo tanto, en una aplicación de campos petroleros, este dispositivo evita la entrada no deseada de agua y/o gas a una sarta de producción.Figure 2 further shows (schematically) that an actuator 5b is disposed in the chamber B. The actuator 5b is connected through the transmission means 6 (for example, hydraulic link, mechanical link or signal cable) to the valve 4b . When the viscosity of the fluid (u) changes as described above, the difference in values for p ² ( AP ² , see Figure 1b) imparts a driving force on the actuator 5b, which in turn operates (for example, closes ) valve 4b. Therefore, the conduits and fluid restrictors can be configured and dimensioned so that (when breakthrough should be avoided) the valve 4b automatically closes when the viscosity (u) of the fluid (F) falls below a predetermined level . Therefore, in an application of oil fields, this device prevents unwanted entry of water and / or gas into a production string.

Otra modalidad del dispositivo de control de flujo de la invención se ilustra esquemáticamente en la Figura 3. Un alojamiento 3c se dispone en una trayectoria de flujo entre un yacimiento de fluido R y el interior de una tubería de producción S. El alojamiento comprende una entrada 7 en comunicación de fluidos con el yacimiento R y una salida 8 en comunicación de fluidos con la tubería de producción S. Dentro del alojamiento 3c hay un miembro de válvula 4c en forma de un cuerpo móvil o pistón (en lo sucesivo, en general, también denominado como cuerpo). El cuerpo 4c se soporta en el alojamiento 3c por un fuelle 9c, que comprende un miembro estructural y elástico, tal como un resorte helicoidal (no se muestra). El cuerpo 4c comprende un primer limitador de fluido 1 en forma de un miembro poroso. El cuerpo 4c y el fuelle 9c definen una cámara B dentro del alojamiento 3c, y un segundo limitador de fluido 2 en forma de orificio proporciona una salida de fluido desde la cámara B.Another embodiment of the flow control device of the invention is schematically illustrated in Figure 3. A housing 3c is arranged in a flow path between a fluid reservoir R and inside a production pipe S. The housing comprises an inlet. 7 in fluid communication with the reservoir R and an outlet 8 in fluid communication with the production pipe S. Inside the housing 3c there is a valve member 4c in the form of a movable body or piston (hereinafter, in general, also called as body). The body 4c is supported in the housing 3c by a bellows 9c, which comprises a structural and elastic member, such as a helical spring (not shown). The body 4c comprises a first fluid limiter 1 in the form of a porous member. The body 4c and the bellows 9c define a chamber B within the housing 3c, and a second orifice-shaped fluid limiter 2 provides a fluid outlet from the chamber B.

Durante su uso, un flujo de fluido F (por ejemplo, petróleo de un yacimiento subterráneo) entra al alojamiento 3c a través de la entrada 7. Dentro del alojamiento 3c, la mayor porción del flujo. Fo del fluido F sigue un conducto primario 18c antes de que salga del alojamiento 3c a través de la salida 8 y fluya hacia la tubería de producción S. La porción restante f del fluido F fluye a través del miembro poroso 1 en el cuerpo 4c y en un conducto secundario 19c definido por la cámara B antes de salir de la cámara B a través del orificio 2, y fluye hacia la tubería de producción S. Si el agua y/o el gas entra al flujo Fcausando la viscosidad total u a caer, la diferencia resultante en valores para p² (AP², ver Figura 1b) sirve para ejercer una presión contra una superficie del cuerpo 5c. Este cambio de presión, que actúa sobre la superficie del cuerpo 5c, genera una fuerza motriz que sirve para cerrar el cuerpo 4c contra la entrada 7, lo que evita por lo tanto que el fluido entre al alojamiento 3c.During use, a flow of fluid F (for example, oil from an underground reservoir) enters housing 3c through inlet 7. Within housing 3c, the largest portion of the flow. Fo of the fluid F follows a primary conduit 18c before it leaves the housing 3c through the outlet 8 and flows into the production line S. The remaining portion f of the fluid F flows through the porous member 1 in the body 4c and in a secondary conduit 19c defined by chamber B before leaving chamber B through hole 2, and flows into the production pipe S. If water and / or gas enters the flow F causing the total viscosity or falling , the resulting difference in values for p ² ( AP ² , see Figure 1b) serves to exert pressure against a body surface 5c. This pressure change, which acts on the surface of the body 5c, generates a driving force that serves to close the body 4c against the inlet 7, thereby preventing fluid from entering the housing 3c.

La Figura 4 ilustra otra modalidad más del dispositivo de control de flujo de la invención. El alojamiento 3d comprende una parte superior 11d y una parte inferior 12d, unidas entre sí por una conexión roscada 20 y que tienen sellos (por ejemplo, anillos O) 16b. El alojamiento 3d tiene una entrada 7 y salidas 8 dispuestas radialmente. Un miembro 4d se dispone para el movimiento (en la Figura: hacia arriba y hacia abajo) dentro del alojamiento. Los anillos O 16a sellan entre el miembro móvil y la pared interior del alojamiento. Una cámara B se define por lo tanto por el miembro móvil 4d. El miembro móvil 4d (en esta modalidad: un pistón) comprende un primer limitador de fluido 1 en forma de un miembro poroso y un segundo limitador de fluido 2 en forma de un orificio.Figure 4 illustrates yet another embodiment of the flow control device of the invention. The housing 3d comprises an upper part 11d and a lower part 12d, joined together by a threaded connection 20 and having seals (for example, O rings) 16b. The housing 3d has an input 7 and outputs 8 arranged radially. A 4d member is arranged for movement (in the Figure: up and down) inside the housing. The O 16a rings seal between the movable member and the inner wall of the housing. A camera B is therefore defined by the mobile member 4d. The movable member 4d (in this embodiment: a piston) comprises a first fluid limiter 1 in the form of a porous member and a second fluid limiter 2 in the form of an orifice.

Esta modalidad del dispositivo de control de flujo también comprende un elemento limitador de fluido 32, aquí en forma de una cara que sirve para estrangular progresivamente el flujo hacia afuera del orificio 2 cuando el pistón móvil 4d se mueve hacia la superficie de sellado 14.This embodiment of the flow control device also comprises a fluid limiting element 32, here in the form of a face that serves to progressively throttle the flow out of the hole 2 when the movable piston 4d moves towards the sealing surface 14.

Durante su uso, un flujo de fluido F (por ejemplo, petróleo de un yacimiento subterráneo) entra al alojamiento 3d a través de la entrada 7. Dentro del alojamiento 3d, la mayor porción Fo del fluido F sigue un conducto primario 18d antes de salir del alojamiento 3d a través de las salidas 8. Una porción f del fluido F fluye a través del miembro poroso 1 en el pistón 4d y en un conducto secundario 19d definido por la cámara B antes de salir de la cámara a través del orificio 2, y se mezcla con el flujo del conducto primario. En esta modalidad del dispositivo de control, la diferencia en valores para p² (AP²) a medida que la viscosidad del fluido y cambia, sirve para ejercer una presión contra una superficie de pistón 5d. Este cambio de presión, que actúa sobre la superficie del pistón 5d, genera una fuerza motriz que sirve para cerrar el pistón 4d contra la entrada 7. Las superficies de sellado 14 y 15 se unen y, por lo tanto, impiden sustancialmente que el fluido entre al alojamiento 3d.During use, a flow of fluid F (for example, oil from an underground reservoir) enters the housing 3d through the inlet 7. Within the housing 3d, the largest portion Fo of the fluid F follows a primary conduit 18d before leaving of the housing 3d through the outlets 8. A portion f of the fluid F flows through the porous member 1 in the piston 4d and in a secondary conduit 19d defined by the chamber B before exiting the chamber through the hole 2, and mixes with the flow of the primary duct. In this mode of the control device, the difference in values for p ² ( AP ² ) as the viscosity of the fluid changes and serves to exert a pressure against a piston surface 5d. This pressure change, which acts on the surface of the piston 5d, generates a driving force that serves to close the piston 4d against the inlet 7. The sealing surfaces 14 and 15 are joined and, therefore, substantially prevent the fluid Enter the 3d accommodation.

La Figura 5 ilustra una modalidad adicional del dispositivo de control de flujo de la invención. El alojamiento 3e comprende una parte superior 11e y una parte inferior 12e, unidas entre sí por una conexión roscada 20 y que tienen sellos (por ejemplo, anillos O) 16a. El alojamiento 3e tiene una entrada 7 y salidas dispuestas radialmente 8. Un miembro 4e se dispone para el movimiento (en la figura: hacia arriba y hacia abajo) dentro del alojamiento 3e, guiado por una estructura de soporte 17. Los fuelles elásticos 9e se extienden entre el miembro móvil 4e y el alojamiento inferior 12e, que forma por lo tanto una cámara B junto con el miembro móvil 4e. El miembro móvil 4e comprende un primer limitador de fluido 1 en forma de un miembro poroso, y el alojamiento inferior 12e comprende un segundo limitador de fluido 2 en forma de un orificio.Figure 5 illustrates a further embodiment of the flow control device of the invention. The housing 3e comprises an upper part 11e and a lower part 12e, joined together by a threaded connection 20 and having seals (for example, rings O) 16a. The housing 3e has an inlet 7 and radially arranged outlets 8. A member 4e is arranged for movement (in the figure: up and down) inside the housing 3e, guided by a support structure 17. The elastic bellows 9e are they extend between the mobile member 4e and the lower housing 12e, which therefore forms a chamber B together with the mobile member 4e. The mobile member 4e comprises a first fluid limiter 1 in the form of a porous member, and the lower housing 12e comprises a second fluid limiter 2 in the form of an orifice.

Durante su uso, un flujo de fluido F (por ejemplo, petróleo de un yacimiento subterráneo) entra al alojamiento 3e a través de la entrada 7 Dentro del alojamiento 3e, la mayor porción Fo del fluido F sigue un conducto primario 18d antes de que salga del alojamiento 3e a través de las salidas 8. Una porción f del fluido F fluye a través del miembro poroso 1 en el miembro móvil 4e y hacia un conducto secundario 19e definido por la cámara B antes de salir de la cámara B a través del orificio 2. En esta modalidad del dispositivo de control, la diferencia de valores para p² (AP², ver Figura 1b) a medida que la viscosidad del fluido ycambia, sirve para ejercer una presión contra una superficie 5e sobre el miembro móvil y para cerrar el miembro móvil 4e contra la entrada 7. Las superficies de sellado 14, 15 se unen y, por lo tanto, evitan sustancialmente que el fluido F entre al alojamiento 3e.During use, a flow of fluid F (e.g., oil from an underground reservoir) enters housing 3e through inlet 7 Within housing 3e, the largest portion Fo of fluid F follows a primary conduit 18d before it exits of the housing 3e through the outlets 8. A portion f of the fluid F flows through the porous member 1 in the movable member 4e and into a secondary conduit 19e defined by the chamber B before leaving the chamber B through the orifice 2. In this mode of the control device, the difference in values for p ² ( AP ² , see Figure 1b) as the viscosity of the fluid changes, serves to exert pressure against a surface 5e on the moving member and to close the movable member 4e against the inlet 7. The sealing surfaces 14, 15 are joined and, therefore, substantially prevent the fluid F from entering the housing 3e.

La Figura 6 ilustra una modalidad adicional del dispositivo de control de flujo de la invención. El alojamiento 3f comprende una parte superior 11f y una parte inferior 12f que se unen para formar un conducto primario 18f que se extiende a lo largo de las paredes interiores del alojamiento 3f desde la entrada 7 hasta las salidas 8 dispuestas radialmente. La unión de las dos partes 11f, 12f puede obtenerse, por ejemplo, mediante conexión por tornillo o soldadura (no se muestra). Un miembro con forma de pistón 4f se dispone para un movimiento de traslación (en la Figura: hacia arriba y hacia abajo) dentro del alojamiento 3f, guiado por una estructura de soporte adecuada que forma por lo tanto una cámara B situada entre una superficie inferior 5f del miembro 4f y las paredes internas de la parte inferior 12f. El miembro móvil 4f comprende un primer limitador de fluido 1 en forma de un miembro poroso y un segundo limitador de fluido 2b en forma de un orificio, lo que forma de esta manera un segundo conducto 19f definido por la cámara B. Tanto el primer 1 como el segundo limitador 2b se extienden axialmente a través del miembro 4f. El tamaño de la abertura del orificio 2b puede ventajosamente ser de ancho radial variable. Igualmente, el alojamiento inferior 12f puede comprender otro segundo limitador de fluido 2c en forma de un orificio. En todavía otra modalidad, un filtro apropiado 22 puede disponerse en una o más de las salidas 8 para evitar que entren impurezas, tales como partículas, y por lo tanto bloquear o limitar el flujo. El miembro móvil 4f y el alojamiento inferior 12f se configuran para formar un elemento o área limitadora de fluido 32a, aquí en forma de una abertura de esquina, que sirve para estrangular progresivamente el flujo hacia afuera del orificio 2b, 2c a medida que la presión aumenta en la cámara B y en el área limitadora de fluidos 32a. El propósito de las protrusiones ilustradas 23 es evitar el cierre completo del/de los orificio(s) 2 durante el flujo de fases de fluido que tienen viscosidades más bajas que las fases deseadas, tal como el petróleo.Figure 6 illustrates a further embodiment of the flow control device of the invention. The housing 3f comprises an upper part 11f and a lower part 12f that are joined to form a primary conduit 18f that extends along the inner walls of the housing 3f from the inlet 7 to the outlets 8 arranged radially. The connection of the two parts 11f, 12f can be obtained, for example, by screw connection or welding (not shown). A piston-shaped member 4f is arranged for a translational movement (in the Figure: up and down) inside the housing 3f, guided by a suitable support structure thus forming a chamber B located between a lower surface 5f of the member 4f and the inner walls of the lower part 12f. The mobile member 4f comprises a first fluid limiter 1 in the form of a porous member and a second fluid limiter 2b in the form of an orifice, thus forming a second conduit 19f defined by the chamber B. Both the first 1 as the second limiter 2b extends axially through the member 4f. The opening size of the hole 2b can advantageously be of varying radial width. Similarly, the lower housing 12f may comprise another second fluid limiter 2c in the form of a hole. In yet another embodiment, an appropriate filter 22 may be disposed in one or more of the outlets 8 to prevent impurities, such as particles, from entering and thus blocking or limiting the flow. The movable member 4f and the lower housing 12f are configured to form a fluid limiting element or area 32a, here in the form of a corner opening, which serves to progressively throttle the flow out of the hole 2b, 2c as the pressure increases in chamber B and fluid limiting area 32a. The purpose of the illustrated protrusions 23 is to avoid the complete closure of the hole (s) 2 during the flow of fluid phases that have lower viscosities than the desired phases, such as oil.

Durante su uso, un flujo de fluido F (por ejemplo, petróleo de un yacimiento subterráneo) entra en el alojamiento 3f a través de la entrada 7. Dentro del alojamiento 3f, la mayor porción Fo del fluido F sigue un conducto primario 18f antes de que salga del alojamiento 3f a través de las salidas 8. Una menor porción f del fluido F fluye a través del miembro poroso 1 en el miembro móvil 4f y hacia la cámara B antes de salir de la cámara B a través del orificio 2b localizado en el miembro móvil 4f y/o el orificio 2c localizado en la parte inferior 12f. También en la modalidad del dispositivo de control que se muestra en la Figura 6, la diferencia en valores para p² (AP², ver Figura 1b) a medida que la viscosidad del fluido ycambia, sirve para ejercer una presión contra la superficie inferior 5f en el miembro móvil 4f y para cerrar el miembro móvil 4f contra la entrada 7. Las superficies de sellado 14, 15 en las paredes interiores de la parte superior 11f y la superficie superior del miembro móvil 4f, respectivamente, se unen por lo tanto sustancialmente lo que impide que el fluido F entre al alojamiento 3f. Debido a su efecto de estancamiento de refuerzo, el área limitadora de fluido 32a contribuye a un cierre más eficiente del conducto primario 18f durante la entrada de las fases de fluido que tienen bajas viscosidades.During use, a flow of fluid F (for example, oil from an underground reservoir) enters the housing 3f through the inlet 7. Within the housing 3f, the largest portion Fo of the fluid F follows a primary conduit 18f before leaving the housing 3f through the outlets 8. A smaller portion f of the fluid F flows through the porous member 1 in the movable member 4f and towards the chamber B before leaving the chamber B through the hole 2b located in the movable member 4f and / or the hole 2c located in the lower part 12f. Also in the mode of the control device shown in Figure 6, the difference in values for p ² ( AP ² , see Figure 1b) as the viscosity of the fluid changes, serves to exert a pressure against the lower surface 5f in the movable member 4f and to close the movable member 4f against the inlet 7. The sealing surfaces 14, 15 in the inner walls of the upper part 11f and the upper surface of the movable member 4f, respectively, are therefore substantially joined which prevents fluid F from entering housing 3f. Due to its reinforcing stagnation effect, the fluid limiting area 32a contributes to a more efficient closure of the primary conduit 18f during the inlet of the fluid phases having low viscosities.

La Figura 7 ilustra una modalidad adicional del dispositivo de control de flujo de la invención. El alojamiento 3g constituye una parte integral donde su interior se construye para formar un conducto primario 18g que se extiende a lo largo de las paredes interiores del alojamiento 3g desde la entrada 7 a una o más salidas dispuestas radialmente 8. Un miembro móvil de traslación 4g dispuesto dentro del alojamiento 3g se compone de una parte superior 4gu y una parte inferior 4gl, por ejemplo, unidas entre sí por una conexión roscada (no se muestra) y los sellos (por ejemplo, anillos O) 16g. Las partes superiores 4gu y 4gl inferiores del miembro 4g pueden guiarse por una estructura de soporte apropiada (no se muestra) y configurarse para movimientos relativos dirigidos opuestos (en la Figura: hacia arriba y hacia abajo) dentro del alojamiento 3g. Una cámara B se define por lo tanto por las paredes interiores del miembro 4g. El miembro 4g (en esta modalidad: un pistón) comprende además un primer limitador de fluido 1 en forma de un miembro poroso y dos segundos limitadores de fluido 2b, 2c, por ejemplo, en forma de una variable y un orificio fijo, respectivamente, lo que forma de esta manera un segundo conducto 19g definido por la cámara B. Alternativamente, el dispositivo de control puede tener solo un orificio 2 o bien de tipo variable 2b o tipo fijo 2c, o dos limitadores de fluido 2 del mismo tipo. En cuanto a la modalidad mostrada en la Figura 6, un filtro 22 puede disponerse en una o más de las salidas 8 para evitar que entren impurezas, tales como partículas, y por lo tanto bloquear o limitar el flujo. El propósito de las protrusiones ilustradas 23 es evitar el cierre completo del orificio 2c durante el flujo de fases de fluido con viscosidades más bajas que las fases deseadas, tal como el petróleo.Figure 7 illustrates a further embodiment of the flow control device of the invention. The housing 3g constitutes an integral part where its interior is constructed to form a primary conduit 18g that extends along the interior walls of the housing 3g from the entrance 7 to one or more radially arranged outlets 8. A mobile translation member 4g disposed within the housing 3g is composed of an upper part 4gu and a lower part 4gl, for example, joined together by a threaded connection (not shown) and the seals (for example, O rings) 16g. The upper 4gu and 4gl parts of the member 4g can be guided by an appropriate support structure (not shown) and configured for opposite directed relative movements (in the Figure: up and down) within the housing 3g. A chamber B is therefore defined by the inner walls of the 4g member. The member 4g (in this embodiment: a piston) further comprises a first fluid limiter 1 in the form of a porous member and two second fluid limiters 2b, 2c, for example, in the form of a variable and a fixed orifice, respectively, which thus forms a second conduit 19g defined by chamber B. Alternatively, the control device may have only one hole 2 or of variable type 2b or fixed type 2c, or two fluid restrictors 2 of the same type. As for the embodiment shown in Figure 6, a filter 22 can be arranged in one or more of the outlets 8 to prevent impurities, such as particles, from entering and thus blocking or limiting the flow. The purpose of the illustrated protrusions 23 is to avoid the complete closure of the hole 2c during the flow of fluid phases with lower viscosities than the desired phases, such as oil.

Durante su uso, un flujo de fluido F (por ejemplo, petróleo de un yacimiento subterráneo) entra al alojamiento 3g a través de la entrada 7. Dentro del alojamiento 3g, la mayor porción Fo del fluido F sigue un conducto primario 18g antes de salir del alojamiento 3g a través de la(s) salida(s) 8. Una porción f del fluido F fluye a través del miembro poroso 1 dispuesto en el miembro móvil 4g y hacia la cámara B antes de salir de la cámara B a través del orificio 2b localizado en la parte superior 4gu del miembro móvil 4g y/o el orificio 2c localizado en la parte inferior 4gl del miembro móvil 4g. También en esta modalidad del dispositivo de control, la diferencia en valores para p² (AP², ver Figura 1b) a medida que la viscosidad del fluido ycambia, sirve para ejercer una presión contra las superficies 5g en las paredes interiores del miembro móvil 4g y, por lo tanto, para cerrar la parte superior 4gu contra la entrada 7. Las superficies de sellado 14, 15 se unen, por lo tanto, lo que impide sustancialmente que el fluido F entre al alojamiento 3g.During use, a flow of fluid F (eg, oil from an underground reservoir) enters housing 3g through inlet 7. Within housing 3g, the largest portion Fo of fluid F follows a primary conduit 18g before leaving of the housing 3g through the outlet (s) 8. A portion f of the fluid F flows through the porous member 1 disposed in the movable member 4g and into the chamber B before exiting the chamber B through the hole 2b located at the top 4gu of the movable member 4g and / or the hole 2c located at the bottom 4gl of the movable member 4g. Also in this mode of the control device, the difference in values for p ² ( AP ² , see Figure 1b) as the viscosity of the fluid changes, serves to exert pressure against the surfaces 5g on the inner walls of the movable member 4g and, therefore, to close the upper part 4gu against the inlet 7. The sealing surfaces 14, 15 are therefore joined, which substantially prevents the fluid F from entering the housing 3g.

La Figura 8 ilustra una modalidad adicional del dispositivo de control de flujo de la invención. El alojamiento 3h constituye una parte donde su interior se construye para formar un conducto primario 18h que se extiende a lo largo de las paredes interiores del alojamiento 3h desde una entrada tangencial 7 hasta una salida 8. Un miembro 4h, en este ejemplo formado como un pistón, se dispone a través de sellos apropiados 16h en el interior del alojamiento 3h, lo que forma de esta manera una cámara B entre una superficie superior 5h del miembro 4h y las paredes interiores superiores en el alojamiento 3h. El miembro 4h puede ser móvil (en esta modalidad: un pistón que sube y baja) o que comprende un fuelle (o cualquier otro medio estirable) que se extiende al menos parcialmente sobre la sección transversal radial establecida por las paredes interiores del miembro 4h. Alternativamente, el miembro 4h puede ser una combinación de fuelles/medios estirables y material(es) más rígido(s). El miembro 4h puede comprender además opcionalmente uno o más segundos limitadores de fluido 2 en forma de orificio(s) localizado(s), por ejemplo, en el centro del miembro 4h. Además, uno o más conductos 24 se extienden dentro del alojamiento 3h desde la salida 8 a la cámara B que tiene opcionalmente elemento(s) poroso(s) (1) dispuesto(s) en el/los conducto(s) 24. Los remolinos inducidos en la salida 8 crean un área de alta presión que resulta en una mayor presión en la cámara B, y por lo tanto un cierre más eficiente. Si uno o más segundos limitadores de fluido 2 están presentes junto con dicho(s) conducto(s) 24, el dispositivo constituye un conducto secundario 19h para el flujo de menor porción f del fluido F. Figure 8 illustrates a further embodiment of the flow control device of the invention. The housing 3h constitutes a part where its interior is constructed to form a primary conduit 18h that extends along the interior walls of the housing 3h from a tangential inlet 7 to an outlet 8. A member 4h, in this example formed as a piston, is disposed through appropriate seals 16h inside the housing 3h, thus forming a chamber B between an upper surface 5h of the member 4h and the upper inner walls in the housing 3h. The member 4h may be mobile (in this embodiment: a piston that rises and falls) or that comprises a bellows (or any other stretchable means) that extends at least partially over the radial cross-section established by the inner walls of the member 4h. Alternatively, member 4h may be a combination of bellows / stretchable means and stiffer material (s). The member 4h may optionally further comprise one or more second fluid limiters 2 in the form of a hole (s) located, for example, in the center of the member 4h. In addition, one or more conduits 24 extend within the housing 3h from the outlet 8 to the chamber B which optionally has porous element (s) (1) arranged in the conduit (s) 24. The Swirls induced at outlet 8 create a high pressure area that results in increased pressure in chamber B, and therefore more efficient closure. If one or more second fluid limiters 2 are present together with said conduit (s) 24, the device constitutes a secondary conduit 19h for the flow of smaller portion f of the fluid F.

Durante su uso, un flujo de fluido F (por ejemplo, petróleo de un yacimiento subterráneo) entra al alojamiento 3h a través de la entrada tangencial 7. Dentro del alojamiento 3h el fluido F sigue un conducto primario 18h antes de que salga por la salida 8, lo que induce un área de alta presión con remolinos. Una menor porción f del fluido F puede fluir hacia el/los conducto(s) 24, opcionalmente a través de cualquier miembro poroso (1), aún más adentro de la cámara B y salir por el/los orificio(s) 2 en el miembro 4h. También en esta modalidad de la invención, la diferencia en valores para p² (AP², ver Figura 1b) a medida que la viscosidad del fluido y cambia sirve para ejercer una presión contra la superficie superior 5h en el miembro 4h. Las superficies de sellado 14, 15 se unen y, por lo tanto, evitan sustancialmente que el fluido F entre al alojamiento 3h. Alternativamente, si no hay segundos limitadores de fluidos 2 en el miembro 4h, la presión de estancamiento creada en un área de estancamiento 33 y en la cámara B todavía forzará de manera efectiva el miembro 4h hacia abajo y, por lo tanto, evitará sustancialmente que el fluido F entre al alojamiento 3h, ya sea por el movimiento rígido o por la expansión de los fuelles hacia abajo, o una de sus combinaciones.During use, a fluid flow F (for example, oil from an underground reservoir) enters the housing 3h through the tangential inlet 7. Within the housing 3h the fluid F follows a primary conduit 18h before it exits the outlet 8, which induces a high pressure area with eddies. A smaller portion f of the fluid F can flow into the conduit (s) 24, optionally through any porous member (1), even further into the chamber B and exit through the hole (s) 2 in the 4h member Also in this embodiment of the invention, the difference in values for p ² ( AP ² , see Figure 1b) as the viscosity of the fluid and changes serves to exert a pressure against the upper surface 5h on the member 4h. The sealing surfaces 14, 15 are joined and, therefore, substantially prevent the fluid F from entering the housing 3h. Alternatively, if there are no second fluid limiters 2 in the member 4h, the stagnation pressure created in a stagnation area 33 and in chamber B will still effectively force the member 4h down and, therefore, substantially prevent the fluid F enters the housing 3h, either by the rigid movement or by the expansion of the bellows downwards, or one of its combinations.

La Figura 9 ilustra otra modalidad de un dispositivo de control de flujo en donde el alojamiento 3i se construye como una cámara B que tiene una entrada 7 y una salida 8 que constituyen un primer limitador de fluido 1 en forma de un orificio y un segundo limitador de fluido 2 en forma de una abertura que tiene un material poroso insertado, respectivamente, lo que forma de esta manera un segundo conducto 19i definido por la cámara B. Excepto por la introducción de un material poroso en la salida 8 que crea un flujo principalmente laminar en su lado aguas abajo durante su uso, y la construcción del orificio en la entrada 7 que crea un flujo principalmente turbulento en su lado aguas abajo durante su uso, la construcción estructural del dispositivo es similar o idéntica al dispositivo descrito en la publicación US 2011/0067878 A1. Figure 9 illustrates another embodiment of a flow control device wherein the housing 3i is constructed as a chamber B having an inlet 7 and an outlet 8 constituting a first fluid limiter 1 in the form of a hole and a second fluid limiter 2 in the form of an opening having a porous material inserted, respectively, which thus forms a second conduit 19i defined by the chamber B. Except for the introduction of a porous material at the outlet 8 which creates a mainly laminar flow on its downstream side during use, and the construction of the hole in the inlet 7 which creates a mainly turbulent flow on its downstream side during its use, the structural construction of the device is similar or identical to the device described in US publication 2011/0067878 A1.

Durante su uso, un flujo de fluido F entra en el alojamiento 3i a través de la entrada/orificio 7, 1. Si la viscosidad del fluido que fluye es lo suficientemente alta, tal como el petróleo, un miembro/actuador móvil de traslación 4i que comprende un pistón 24 y un resorte 25 unidos por sellos apropiados 16i dentro de una segunda cámara 26, está en una posición abierta, es decir, un miembro de válvula 27 que bloquea la salida 8 se ha elevado por el actuador 4i. Esto es una consecuencia de la alta presión correspondiente (p2) formada dentro de la cámara B debido a la alta resistencia establecida por el segundo limitador de fluido en la salida 8, que nuevamente provoca el movimiento ascendente del pistón 24. Igualmente, los fluidos con una viscosidad suficientemente baja, tal como el agua o el gas, no crearían suficiente presión en la cámara B para mantener el pistón 24 en una posición elevada, lo que provoca de esta manera un cierre de la salida 8. Una cámara superior 28 se muestra sobre el pistón que se establece en comunicación de fluidos con el exterior del alojamiento 3i a través de un conducto superior 29, lo que garantiza por lo tanto una fuerza constante hacia abajo del actuador 4i correspondiente a la presión exterior predominante (pi). During use, a fluid flow F enters the housing 3i through the inlet / hole 7, 1. If the viscosity of the flowing fluid is high enough, such as oil, a mobile translation member / actuator 4i comprising a piston 24 and a spring 25 joined by appropriate seals 16i within a second chamber 26, is in an open position, that is, a valve member 27 blocking the outlet 8 has been raised by the actuator 4i. This is a consequence of the corresponding high pressure (p2) formed inside the chamber B due to the high resistance established by the second fluid limiter at the outlet 8, which again causes the upward movement of the piston 24. Also, the fluids with a sufficiently low viscosity, such as water or gas, would not create enough pressure in the chamber B to keep the piston 24 in an elevated position, thereby causing a closure of the outlet 8. An upper chamber 28 is shown on the piston that is established in fluid communication with the exterior of the housing 3i through an upper conduit 29, thereby guaranteeing a constant downward force of the actuator 4i corresponding to the predominant external pressure ( pi).

La Figura 10 ilustra una modalidad alternativa como se describió anteriormente para la Figura 9 en la que el material poroso 1 que garantiza el flujo laminar durante su uso se dispone en su lugar dentro del conducto superior 29, y se introduce un canal/tobera 30 que se extiende desde la cámara superior 28 hasta el área de salida 31 localizada aguas abajo de la salida 8. En esta modalidad, el conducto secundario 19j corresponde al flujo a través del conducto superior 29 y el canal/tobera 30.Figure 10 illustrates an alternative embodiment as described above for Figure 9 in which the porous material 1 that guarantees laminar flow during use is disposed in its place within the upper duct 29, and a channel / nozzle 30 is introduced which it extends from the upper chamber 28 to the outlet area 31 located downstream of the outlet 8. In this embodiment, the secondary conduit 19j corresponds to the flow through the upper conduit 29 and the channel / nozzle 30.

Durante su uso, un flujo de fluido F entra en el alojamiento 3j a través del conducto superior 29 y el material poroso 1, y luego a través del canal/tobera 30 en el área de salida 31. El material poroso 1 y el canal/tobera 30 actúan por lo tanto como el primer limitador de flujo 1 y el segundo limitador de flujo 2, respectivamente, mientras que la cámara superior 28 tiene la misma función que la cámara B en la Figura 9. Si los fluidos con una viscosidad suficientemente alta, tal como el petróleo, fluyen hacia el conducto 29, el miembro móvil/actuador 4j está en una posición abierta ya que la alta resistencia al flujo del material reactivo 1 crea una baja presión correspondientemente en la cámara superior 28, es decir, no es suficiente para forzar el miembro de la válvula 24 hacia abajo y, por lo tanto, provocar un cierre de la salida 8. Por otro lado, si los fluidos con una viscosidad suficientemente baja, tal como agua o gas, fluyen hacia el conducto superior 29, la baja resistencia del material poroso 1 provoca una alta presión correspondiente en la cámara superior 28 suficiente para crear una presión en la superficie 5j del actuador 4j para mover el miembro de la válvula 24 hacia abajo, que cierra por lo tanto la salida 8.During use, a flow of fluid F enters the housing 3j through the upper duct 29 and the porous material 1, and then through the channel / nozzle 30 in the outlet area 31. The porous material 1 and the channel / nozzle 30 therefore acts as the first flow limiter 1 and the second flow limiter 2, respectively, while the upper chamber 28 has the same function as the chamber B in Figure 9. If the fluids with a sufficiently high viscosity , such as oil, flows into the conduit 29, the movable member / actuator 4j is in an open position since the high flow resistance of the reactive material 1 creates a correspondingly low pressure in the upper chamber 28, that is, it is not sufficient to force the valve member 24 down and, therefore, cause a closure of the outlet 8. On the other hand, if fluids with a sufficiently low viscosity, such as water or gas, flow into the upper conduit 29 low Resistance of the porous material 1 causes a corresponding high pressure in the upper chamber 28 sufficient to create a pressure on the surface 5j of the actuator 4j to move the valve member 24 down, thereby closing the outlet 8.

La Figura 11 ilustra una modalidad adicional del dispositivo de control de flujo de la invención en donde el alojamiento 3k se construye con una cámara de actuador 28 en sus interiores. El dispositivo comprende además una entrada 7, un conjunto de entrada secundario 7', una salida 8 y un miembro móvil/actuador 4k situado dentro de la cámara del actuador 28, cuyo actuador 4k comprende un pistón 24 y un resorte 25 conectados a las paredes interiores de la cámara 28 por los sellos apropiados 16k. El conjunto de entrada 7' se dispone aguas arriba del actuador 4k y se construye con una cámara de presión B que tiene una abertura situada opuesta con un material poroso 1. Además, se introducen uno o más canales/toberas 30 que se extienden desde la cámara B y completamente a través o alrededor del actuador 4k, lo que forma de esta manera un segundo conducto 19k definido por el conjunto de entrada secundario y uno o más canales/tobera 30. Excepto por la introducción de un material poroso 1 en el conjunto de entrada secundario 7', que forma por lo tanto un flujo principalmente laminar en la cámara de presión B durante su uso, y la introducción de canal(es)/tobera(s) 30 a través o alrededor del movimiento miembro/actuador 4k, que forma por lo tanto un flujo principalmente turbulento durante su uso, el diseño estructural del dispositivo es similar o idéntico al dispositivo descrito en la publicación US 2011/0198097 A1.Figure 11 illustrates a further embodiment of the flow control device of the invention wherein the housing 3k is constructed with an actuator chamber 28 inside. The device further comprises an inlet 7, a secondary inlet assembly 7 ', an outlet 8 and a mobile member / actuator 4k located inside the actuator chamber 28, whose actuator 4k comprises a piston 24 and a spring 25 connected to the walls chamber 28 interiors by appropriate seals 16k. The inlet assembly 7 'is disposed upstream of the actuator 4k and is constructed with a pressure chamber B having an opening located opposite with a porous material 1. In addition, one or more channels / nozzles 30 extending from the chamber B and completely through or around the actuator 4k, thus forming a second conduit 19k defined by the secondary inlet assembly and one or more channels / nozzle 30. Except for the introduction of a porous material 1 in the assembly of secondary input 7 ', which therefore forms a mainly laminar flow in the pressure chamber B during use, and the introduction of channel (s) / nozzle (s) 30 through or around the member / actuator movement 4k, which therefore forms a mainly turbulent flow during use, the structural design of the device is similar or identical to the device described in US publication 2011/0198097 A1.

Durante su uso, un mayor flujo de fluidos. Fo entra a un conducto primario 18k a través de una entrada primaria 7, y un menor flujo de fluido F entra a la cámara de presión B a través del material poroso 1, aún más adentro de la cámara del actuador 28, posteriormente a través del/de los canal(es)/tobera(s) 30 y finalmente a través de la salida 8 con el mayor flujo de fluido Fo. El material poroso 1 y el/los canal(es)/tobera(s) 30 actúan por lo tanto como el primer limitador de flujo 1 y el segundo limitador de flujo 2, respectivamente, y la cámara de presión B tiene la misma función que la cámara B en la Figura 10. Si los fluidos con una viscosidad suficientemente alta, tal como el petróleo, fluyen hacia la cámara de presión B, el miembro móvil/actuador 4k está en una posición abierta ya que la alta resistencia al flujo inducida por el material poroso 1 provoca una baja presión correspondientemente p ) en la cámara de presión B, es decir, no es suficiente para forzar el pistón 24 lateralmente y, por lo tanto, resulta en un cierre de la salida 8. Por otro lado, si los fluidos con una viscosidad suficientemente baja, tal como agua o gas, fluyen hacia la cámara de presión B, la resistencia más baja establecida por el material poroso 1 en comparación con el fluido de alta viscosidad, y la alta resistencia correspondiente en el canal/tobera 30, provocan una alta presión correspondiente en la cámara de presión B suficiente para mover el pistón 24 lateralmente y cerrar por lo tanto la salida 8.During use, a greater flow of fluids. Fo enters a primary conduit 18k through a primary inlet 7, and a smaller flow of fluid F enters the pressure chamber B through the porous material 1, further into the actuator chamber 28, then through the / of the channel (s) / nozzle (s) 30 and finally through the outlet 8 with the largest fluid flow Fo. The porous material 1 and the channel (s) / nozzle (s) 30 therefore act as the first flow limiter 1 and the second flow limiter 2, respectively, and the pressure chamber B has the same function as chamber B in Figure 10. If fluids with a sufficiently high viscosity, such as petroleum, flow into the pressure chamber B, the moving member / actuator 4k is in an open position since the high resistance to flow induced by the porous material 1 causes a correspondingly low pressure p) in the pressure chamber B, that is, it is not sufficient to force the piston 24 laterally and, therefore, results in a closure of the outlet 8. On the other hand, if fluids with a sufficiently low viscosity, such as water or gas, flow into the pressure chamber B, the lowest resistance set by the porous material 1 compared to the high viscosity fluid, and the corresponding high resistance in the channel / nozzle 30, they cause a corresponding high pressure in the pressure chamber B sufficient to move the piston 24 laterally and therefore close the outlet 8.

La Figura 12 ilustra una modalidad adicional del dispositivo de control de flujo de la invención. El alojamiento 31 comprende una parte superior 111 (líneas inclinadas a la izquierda) y una parte inferior 121 (líneas inclinadas a la derecha), unidas entre sí por una conexión roscada 20. En la Figura se ilustran varios sellos 16a-c (por ejemplo, anillos O) para evitar que el líquido se escape entre las partes superior e inferior 111, 121. El alojamiento 31 tiene una entrada 7 y salidas dispuestas radialmente 8, que configuran de esta manera un conducto primario 181 para el fluido F. Un miembro 41 se dispone para el movimiento (en la Figura: hacia arriba y hacia abajo) dentro del alojamiento 31, guiado por una estructura de soporte 17. Además, un conducto secundario 191 se dispone desde la entrada 7 y se extiende a lo largo de las paredes internas del alojamiento 31, a través de una cámara B localizada por debajo del miembro 41, que está en el lado del miembro 41 opuesto al conducto primario 181, y termina en comunicación de fluidos con el exterior del alojamiento 31 en la parte inferior 121. Un primer limitador de fluido 1 en forma de un miembro poroso y un segundo limitador de fluido 2 en forma de un orificio se sitúan cerca de la entrada 7 en la parte superior 111.Figure 12 illustrates a further embodiment of the flow control device of the invention. The housing 31 comprises an upper part 111 (lines inclined to the left) and a lower part 121 (lines inclined to the right), joined to each other by a threaded connection 20. Several seals 16a-c (eg, O-rings) are illustrated in the Figure to prevent liquid from escaping between the upper and lower portions 111, 121. The housing 31 has an inlet 7 and radially arranged outlets 8, thereby configuring a primary conduit 181 for the fluid F. A member 41 is arranged for movement (in the Figure: up and down) inside the housing 31, guided by a support structure 17 In addition, a secondary conduit 191 is disposed from the inlet 7 and extends along the inner walls of the housing 31, through a chamber B located below the member 41, which is on the side of the member 41 opposite the primary conduit 181, and ends in fluid communication with the outside of the housing 31 at the bottom 121. A first fluid limiter 1 in the form of a porous member and a second fluid limiter 2 in the form of an orifice are located ce RCA of entry 7 at the top 111.

Durante su uso, un flujo de fluido F (por ejemplo, petróleo de un yacimiento subterráneo) entra al alojamiento 31 a través de la entrada 7. Dentro del alojamiento 31, la mayor porción Fo del fluido F sigue el conducto primario 181 antes de que salga del alojamiento 31 a través de la(s) salida(s) 8. Una porción f del fluido F fluye a través del miembro poroso 1 hacia el conducto secundario 191, luego entra en la cámara B situada por debajo del miembro 41 y finalmente sale de la cámara B a través del orificio 2. En esta modalidad del dispositivo de control, la diferencia en valores para p² (AP², ver Figura 1b) a medida que la viscosidad del fluido y cambia, sirve para ejercer una presión contra una superficie 51 en el miembro móvil y para cerrar el miembro móvil 41 contra la entrada 7. Las superficies de sellado 14, 15 se unen y, por lo tanto, previenen sustancialmente que el fluido F entre en el conducto 181.During use, a flow of fluid F (eg, oil from an underground reservoir) enters the housing 31 through the inlet 7. Within the housing 31, the largest portion Fo of the fluid F follows the primary conduit 181 before exit the housing 31 through the outlet (s) 8. A portion f of the fluid F flows through the porous member 1 into the secondary conduit 191, then enters the chamber B located below the member 41 and finally exits chamber B through hole 2. In this mode of the control device, the difference in values for p ² ( AP ² , see Figure 1b) as the viscosity of the fluid changes and serves to exert a pressure against a surface 51 in the movable member and to close the movable member 41 against the inlet 7. The sealing surfaces 14, 15 are joined and, therefore, substantially prevent the fluid F from entering the conduit 181.

Tenga en cuenta que, para todas las modalidades anteriores, la invención no se limita a un material específico tal como un miembro poroso para el primer o segundo limitador de fluido o una geometría específica tal como un orificio para el otro limitador de fluido. De hecho, cualquier elección de material y/o geometría es posible siempre y cuando uno de los limitadores cree un flujo principalmente laminar y el otro limitador cree un flujo principalmente turbulento durante su uso. Además, incluso si se usan palabras direccionales tales como arriba, abajo, más abajo, por encima, laterales, etc. con referencia a los dibujos, debe entenderse que estas palabras se usan solo para mayor claridad y no deben interpretarse como que limitan la posición direccional del dispositivo de control de la invención.Note that, for all of the above embodiments, the invention is not limited to a specific material such as a porous member for the first or second fluid limiter or a specific geometry such as a hole for the other fluid limiter. In fact, any choice of material and / or geometry is possible as long as one of the limiters creates a mainly laminar flow and the other limiter creates a mainly turbulent flow during use. In addition, even if directional words such as above, below, below, above, lateral, etc. are used. With reference to the drawings, it should be understood that these words are used only for clarity and should not be construed as limiting the directional position of the control device of the invention.

Todas las modalidades del dispositivo de control de flujo de la invención descrito anteriormente son autónomas porque se mueven (para cerrar o abrir una entrada de fluido) en base a una propiedad cambiante (por ejemplo, la viscosidad). y) del fluido. El miembro poroso 1, el orificio 2 y las dimensiones internas del alojamiento 3a-k pueden diseñarse para adaptarse a varias aplicaciones.All modalities of the flow control device of the invention described above are autonomous because they move (to close or open a fluid inlet) based on a changing property (eg, viscosity). y) of the fluid. The porous member 1, the hole 2 and the internal dimensions of the housing 3a-k can be designed to adapt to various applications.

Para un primer ejemplo, se hace referencia a las Figuras 13a y 13b, que muestra fuerzas (E) que actúan sobre el pistón móvil 4b-k en un dispositivo de control de flujo autónomo configurado para evitar que el agua entre en la fase de flujo de petróleo deseada en función de la caída de presión (pi - p3) a través del dispositivo de control de flujo. Eo denota la fuerza que abre el dispositivo de control, mientras que Ec denota la fuerza que cierra el dispositivo. Se observa que, mientras que el dispositivo de control de fluido se abre cuando se somete al petróleo (Eo> Ec) Figura 13a), se cierra casi instantáneamente cuando se somete al agua (Eo<Ec) Figura 13b).For a first example, reference is made to Figures 13a and 13b, which shows forces (E) acting on the mobile piston 4b-k in an autonomous flow control device configured to prevent water from entering the flow phase of desired oil as a function of the pressure drop ( pi - p3) through the flow control device. Eo denotes the force that opens the control device, while Ec denotes the force that closes the device. It is noted that, while the fluid control device opens when it is subjected to oil (Eo> Ec) Figure 13a), it closes almost instantaneously when it is subjected to water (Eo <Ec) Figure 13b).

Para un segundo ejemplo, se hace referencia a la Figura 14, que muestra las fuerzas (E) que actúan sobre el pistón móvil en un dispositivo de control de flujo autónomo configurado para detener cualquier entrada de fluido cuando el diferencial de presión excede un límite dado. Eo denota la fuerza que abre el dispositivo de control, mientras que Ec denota la fuerza que cierra el dispositivo. Se observa que el dispositivo de control de fluido se cierra al caer la presión (pi - p3) de aproximadamente 8 bar.For a second example, reference is made to Figure 14, which shows the forces (E) acting on the movable piston in an autonomous flow control device configured to stop any fluid inlet when the pressure differential exceeds a given limit. . Eo denotes the force that opens the control device, while Ec denotes the force that closes the device. It is observed that the fluid control device closes when the pressure drops ( pi - p3) of approximately 8 bar.

Estos ejemplos pretenden ilustrar la función del dispositivo de control de flujo de la invención. Debe entenderse que los limitadores de flujo de fluido 1, 2 pueden disponerse y configurarse de manera diferente, por ejemplo, esencialmente invertidos en la trayectoria de flujo, si el dispositivo está destinado para usarse en un yacimiento de gas y es conveniente evitar que el agua entre en la producción.These examples are intended to illustrate the function of the flow control device of the invention. It should be understood that fluid flow restrictors 1, 2 can be arranged and configured differently, for example, essentially inverted in the flow path, if the device is intended for use in a gas field and it is convenient to prevent water Enter production.

Debe entenderse que el dispositivo de control de flujo de la invención también puede disponerse y configurarse para controlar y evitar la entrada de otros fluidos, tales como el CO2 (que se ha inyectado en el yacimiento) y vapor (inyectado en relación con, por ejemplo, el denominado Drenaje de Gravedad Asistido por Vapor (SAGD) de petróleo pesado), y agua en los pozos de producción de gas.It should be understood that the flow control device of the invention can also be arranged and configured to control and prevent the entry of other fluids, such as CO2 (which has been injected into the reservoir) and steam (injected in relation to, for example, , the so-called Steam Assisted Gravity Drainage (SAGD) of heavy oil), and water in gas production wells.

Aunque la invención se ha descrito con referencia al control de fluidos de pozos (tal como petróleo, gas, agua) de un yacimiento subterráneo, el experto entenderá que el dispositivo y el método de la invención son útiles en cualquier aplicación donde el objetivo es controlar el flujo de fluido en base a las propiedades (por ejemplo, viscosidad, densidad) de los diversos fluidos en el flujo para evitar que fluidos no deseados entren en un flujo de fluido. Ejemplos de tales aplicaciones son los pozos de inyección, los procesos de separación y las trampas de vapor. Although the invention has been described with reference to the control of well fluids (such as oil, gas, water) from an underground reservoir, the expert will understand that the device and the method of the invention are useful in any application where the objective is to control the fluid flow based on the properties (for example, viscosity, density) of the various fluids in the flow to prevent unwanted fluids from entering a fluid flow. Examples of such applications are injection wells, separation processes and steam traps.

Claims

1. Fluid flow control device, comprising

an accommodation (3a-1), and

a primary flow path (18b-d, 18f-h, 18j-18l) located within the housing (3a-l) comprising a fluid inlet (7) having a first fluid pressure P1 and at least one outlet of fluid (8) having a third fluid pressure P3, where at least one secondary flow path (19b-l) is arranged in fluid communication with the primary flow path (18b-d, 18f-h, 18j- 18l),

the secondary flow path (19b-l) comprising

a first fluid flow limiter (1) and a second fluid flow limiter (2) that serve as an inlet port to a chamber (B) and an outlet port of the chamber (B), respectively, the first limiter Fluid flow and the second fluid flow limiter are configured to generate different fluid flow characteristics based on their different fluid properties;

wherein one of the two fluid flow restrictors (1, 2) is configured to impose substantially laminar flow characteristics on the fluid flowing through the limiter (1, 2), and the other fluid flow limiter ( 1, 2) is configured to impose substantially turbulent flow characteristics on a fluid flowing through the limiter (1, 2);

the chamber (B) having a second fluid pressure P2, is further defined by the actuation means (5, 5b-j, 5l) that respond to the fluid pressure changes induced by the limiter ( AP ² ) in the chamber (B) that occurs when a property of the fluid changes;

the actuation means (5, 5b-j, 5l) that are operatively connected to at least one valve device (4bl) in the form of a movable member disposed within the housing (3a-l) between the fluid inlet (7) and the at least one fluid outlet (8);

whose valve device (4b-l) can move between an open position in which the primary flow path (18b-d, 18h-f, 18j-l) opens and a closed position in which the primary flow path (18b-d) 18h-f, 18j-l) closes, and

wherein the valve device (4b-l) is pressed towards the open position due to the first fluid pressure P1 and towards a closed position due to said influenced fluid pressure changes ( AP ² ).

2. A fluid flow control device according to claim 1, wherein one of the fluid flow restrictors (1, 2) causes an increase in pressure in the chamber (B) when the flow changes to fluids having a general viscosity that is lower than the initial fluid during use.

3. Fluid flow control device according to one of the preceding claims, wherein the at least one secondary flow path (19b-d, l) is arranged at least partially parallel to the primary flow path (18b- d, 18f-h, 18j-18l).

4. Fluid flow control device according to one of the preceding claims, wherein the first fluid flow limiter (1) is configured to impose substantially laminar flow characteristics on a fluid flowing through the limiter, and the second fluid flow limiter (2) is configured to impose substantially turbulent flow characteristics on a fluid flowing through the limiter.

5. Fluid flow control device according to one of the preceding claims, wherein the first fluid flow limiter (1) is configured to impose flow characteristics based on fluid viscosity, and the second flow limiter. Fluid flow (2) is configured to impose flow characteristics based on fluid density.

6. Fluid flow control device according to one of the preceding claims, wherein one of the flow restrictors (1, 2) is at least partially composed of a material that causes a change in pressure between the upstream side and downstream which is proportional to the total viscosity of the fluid during fluid performance.

7. Fluid flow control device according to claim 6, wherein the other of the two flow restrictors (1, 2) is constructed to ensure a pressure change between the upstream and downstream side that is proportional at fluid density during fluid performance.

8. Fluid flow control device according to one of the preceding claims, wherein the valve device (4b-l) is arranged to close the primary flow path (18b-d, 18f-h, 18j-181 ).

9. Fluid flow control device according to one of the preceding claims, wherein the valve device (4d -1) comprises a mobile piston arranged for a sliding movement inside the housing (3d-1).

10. A fluid flow control device according to one of the preceding claims, further comprising a fluid limiting element or area (32d, f) configured to gradually throttle the flow of the second fluid limiter (2) as the valve device (4d, f) moves to a closed position.

11. A fluid flow control device according to one of the preceding claims, wherein the valve device (4c, e) comprises a movable body connected through a flexible bellows (9c, e) to the inner walls of the accommodation (3c, e).

12. Method for controlling fluid flow (F) through a housing (3b-l) based on changes in fluid properties, where a larger portion of the flow (F0) of the fluid flow (F) follows a primary flow path (18b-d, 18f-h, 18j-18l) that extends from a fluid inlet (7), which has a first fluid pressure P1, to at least one fluid outlet (8) which has a third fluid pressure P3, the method further comprising:

- allowing a flow of smaller portion ( f) of the fluid (F) to flow in a secondary flow path (19b-l), through a first fluid flow limiter (1) in a chamber (B) having a second fluid pressure P2 and moves away from the chamber (B) through a second fluid flow limiter (2) wherein one of said two fluid flow limiters (1, 2) is configured to impose the characteristics of substantially laminar flow in the fluid flowing through the limiter (1, 2), and the other fluid flow limiter (1, 2) is configured to impose substantially turbulent flow characteristics in a fluid flowing through the limiter (1, 2);

- use the pressure change induced by the limiter ( AP ² ) in the chamber (B), which occurs when a property of the fluid changes, to operate a valve device (4b-l) that closes the flow within the path primary flow (18b-d, 18f-h, 18j-18l) during use, and

whose valve device (4b-l) is disposed within the housing (3a-l) between the fluid inlet (7) and the at least one fluid outlet (8) and can move between an open position in which the path primary flow (18bd, 18h-f, 18j-l) opens and a closed position in which the primary flow path is closed (18b-d, 18h-f, 18jl),

wherein the valve device (4a-l) is pressed towards the open position by the first fluid pressure P1 and towards the closed position due to said induced fluid pressure changes (AP2).

13. Method according to claim 12, wherein the first fluid flow limiter (1) causes a decrease in the pressure difference across the limiter (1) when the flow changes from the fluid composed of mainly desired phases to fluid composed of mainly unwanted phases during use.

14. Method according to claim 12 or 13, wherein said fluid property comprises viscosity.

15. Method according to one of claims 12-14, wherein said fluid property comprises density.

16. Method according to one of claims 12-15, further comprising generating a substantially laminar flow through the first fluid flow limiter (1), and generating a substantially turbulent flow through the second fluid flow limiter (2 ).