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"Installation de sécurité pour tête de puits de forage immergée"
La présente invention concerne la protection du personnel et du
matériel ainsi que de l'environnement en cas d'éruption au cours du
forage d'un puits immerge. Elle vise plus particulièrement mais non
exclusivement un forage effectue à partir d'un support flottan~ sur une
5 - étendue d'eau très profonde où une intervention à l'aide d'engins sous-
marins est exclue. On doit alors prévoir une installation de sécurité
pouvant être mise en action rapidement et sûrement à partir du support
flottant de forage en cas de défaillance des organes de protection usuels
tels que les blocs d'obturation de puits ou de leurs moyens de commande.
10 - L'invention est essentiellemen-t une installation de sécurite pour
tete de puits immergée au fond d'une étendue d'eau et comprenant au ~oins
un bloc d'obturation de puits disposé au-dessus d'un réceptacle de tuba-
ge, caractérisée en ce qu'elle comprend : un bloc de secours, comportant
un organe d'obturation du puits et un conduit d'injection débouchant dans
15 - la tête de puits, interposé entre ledit bloc d'obturation de puits et le-
dit réceptacle de tubage et muni d'une entrée latérale de fluide pour un
liquide d'intervention destiné à l'organe d'obturation et au conduit
d'injection ; une structure de rentrée qui est disposée sur le rond de
l'étendue d'eau à distance de la tête de puits et qui est munie au moins
20 - d'un premier entonnoir d'entrée apte à recevoir extérieurement une garni-
ture d'alimentation en fluide d'intervention ; et une conduite flexible
reliée par une première de ses extrémités à ce premier entonnoir d'entrée
et par sa deuxième extrémité à ladite entrée latéraie.
Cette installation est mise en action par le déplacement du
25 - support flottant, la descente d'une garniture et sa connexion sur l'em-
placement de la structure de rentrée, dont l'emplacement a, de préférence,
été choisi suffisamment éloigné, par exemple de 200 mètres environ, de la
~ête de puits et situé en amont de celle-ci selon le sens des courants
dominants présents dans l'étendue d'eau pour qu'il ne se trouve pas
30 - perturbé en cas d'éruption du puits.
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Selon une realisation p æticuliere, ladite entree laterale
comporte, dans le bloc de secours, d'une part une première liaison
avec un moyen de commande de l'organe d'obturation et d'autre part une
deuxième liaison avec le conduit d'injection, des moyens de fermeture
5 - tarés assurant l'ouverture de la deuxième liaison pour une pression du
fluide d'intervention supérieure à un seuil de pression en dessous
duquel la première liaison est déjà ouverte.
Dans une realisation de l'invention, le bloc de
secours comprend, en outre, au moins un accumulateur hydraulique relié à
10 - un moyen de commande de l'organe d'obturation par l'intermédiaire d'une
vanne commandee par une transmission acoustique depuis la surface.
Pour assurer une plus grande sécurité, le bloc de secours est,
de préférence soudé sur le rceptacle de tubage. Ce bloc de secours
lui-même est, de préférence, constitué de pièces soudées les unes aux
- autres sans aucun joint risquant de provoquer des fuites.
Dans une realisation de l'invention, ladite structure
- de rentrée comporte : un touret avec un tambour d'enroulement pour la
conduite flexible ; un joint tournant disposé sur l'axe du tambour pour
assurer la liaison entre le premier entonnoir d'entrée et la premiere 20 - extrémité de la conduite flexible ; un deuxieme entonnoir d'entree at~a-
ché a la deuxième extremite de la conduite flexible et apte à être saisi
par un outil de prehension et deplacement ; et un logement pour recevoir
provisoirement cette deuxième extrémité, ladite entrée la~érale et ladite
deuxième extrémite comportant des pieces complementaires formant connec-
~5 - teur automatique.
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Dans une realisation additionnelle, ladite struc-
ture de rentrée comprend un moteur hydraulique d'entralnement du tambour
dans le sens d'enroulement de la conduite flexible et un troisième enton-
noir d'entrée relié intérieurement à ce moteur hydraulique et apte à re-
5 - cevoir extérieurement une garniture de manutention.
On va décrire, à titre non limitatif, un exemple de réalisation
de l'invention en se référant au dessin joint dans lequel :
La Fig I est une vue en élévation et coupe partielle du bloc de
secours et du réceptacle de tubage qui va recevoir ce bloc de secours ;
10 - La Fig 2 est une vue analogue à ce].le de la Fig I dans le cas
où le bloc de secours et le réceptacle de tubage forment un ensemble
soudé ;
La Fig 3 est un schéma de certaines connexions hydrauliques in-
ternes au bloc de secours ;
15 - La Fig 4 est une vue en élévation de la structure de rentrée
dont la Fig 5 est une vue de dessus ;
La Fig 6 représente en perspective la structure de rentrée dis-
posée au fond d'une ét.endue d'eau ainsi qu'un support flottant et un
train de tiges muni d'un outil de préhension venant saisir la conduite
- flexible ;
La Fig 7 représente en perspective l'ensemble de l'installation
de sécurité pendant l'amenée de l'extrémité de la conduite flexible vers
le bloc de secours ;
La Fig 8 est une vue en perspective de l'installation de securi~é
25 - pendant un forage , I
La Fig 9 est une vue en perspective de la structure de rentrée
pendant une alimentation en fluide d'intervention ; et
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La Fig 10 est une vue en perspective de la structure de rentrée
pendant sa remontée à la surface à la fin du forage.
Sur la Fig 1, un puits I en cours de forage sur un fond marin 2
a été muni d'un premier cuvelage 3 portan~ à son extrémité supérieure
5 - une plaque de base 4 et un cône de rentrée 5 et d'un deuxième cuvelage
6, de diamètre inférieur à celui du premier cuvelage, pourvu a son extré-
mité supérieure d'un réceptacle de tubage 7.
Un bloc de secours 8 est monté sur le réceptacle de tubage 7 au
moyen d'un connecteur 9 dans l~'exemple selon la Fig 1, tandis que dans
- l'exemple de la Fig 2 il est soudé a ce réceptacle 7 et descendu sur le
puits en même temps que le cuvelage 6~
Le bloc de secours 8 comprend un obturateur 10 à mâchoire coupe-
tige de forage et à fermeture totale, destiné, en cas de defaillance des
moyens de protection usuels, à obturer le passage axial central 1I mena-
15 - gé dans ce bloc et un conduit d'injection 12 débouchant dans ce passage
central 1] en dessous de l'obturateur 10 pour injecter dans le puits I un
liquide d'arrêt d'eruption tel que de la boue ou du ciment.
L'obturateur 10 est ferme par l'action d'un verin hydraulique 13
et ce verin peut être actionné de deux façons comme le montre la Fig 3 :
20 - ~soit à partir d'un accumulateur oléopneumatique ou d'une batterie d'ac-
cumulateurs oléopneumatiques 14 placés dans le bloc de secours 8 et char-
ges préalablement à la surface soit a partir d'une entrée latérale 15 de
fluide d'intervention. Toutes les liaisons hydrauliques sont de préfé-
rence soudées .
25 - Le vérin 13 est relié hydrauliquemen~ par une canalisation 16,
a une première enceinte, hydraulique 17, de l'accumulateur 14 ou des
accumulateurs 14, remplie dlhuile et séparée par une membrane imperméa-
ble 18 d'une deuxième enceinte, a gaz sous pression, 19 de cet accumula-
teur ou de ces accumulateurs. Un sélecteur de circuit par pression 20
30 - relie la canalisation 16 a une canalisation 21 communiquant avec l'en-
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5 --
ceinte 17 et comportant une électrovanne 22 commandée par un hydrophone23 qui reçoit lui-même des ordres SOUS forme d'ondes acoustiques codees.
Cette canalisation 16 est egalement reliée par le sélecteur de
circuit 20 à une canalisation 24 communiquant avec une première enceinte
5 - 25 remplie d'huile, sépaleepar une membrane impermeable 26 d'une deuxie-
me enceinte 27, d'une bouteille de transfert d'énergie 28 dont l'enceinte
27 est reliée a l'entrée laterale 15 par une canalisa~ion 29 qui alimente
une canalisation 30 munie d'un reducteur de pression à tarage reglable 31
avec un clapet anti-retour incorporé et reliée a une canalisation 32
10 - équipée d'un clapet taré 33. Cette canalisation 32 débouche dans l'encein-
te 27. La canalisation 30 est également reliée a une canalisation 34 qui
alimente des actionneurs 35 de vannes 36 disposées avec un clapet anti-
retour taré 37 entre le conduit d'injection 12 et la canalisation 29. Les
vannes 36 s'ouvrent pour une pression bien superieure à la pression
15 - de tarage du réducteur de pression 31. Les vannes 36 s'ouvrent pour une
pression inférieure a la pression de tarage du clapet 37 et se ferment
lorsque la pression baisse dans la canalisation 30. En outre, les clapets
33, 37 et le réducteur de pression 3I pourraient être remplaces par un
registre à pression differen~iell~ qui pourrait imposer une alimentation
20 - sequentielle en fluide d'intervention de la bouteille 28 puis des action-
neurs des vannes et ensuite du conduit d'injection 12 tout en assurant
la fermeture des vannes 36 par manque de pression.
Comme on le verra plus loin, l'entrée latérale 15 est reliée a
une conduite flexible alimentee en liquide d'intervention en cas d'érup-
25 - tion mais remplie d'eau a l'état inactif, de sorte que la canalisation 30,
alimentée en premier lieu, ne re,coit que de l'eau et non de la boue ou
du ciment tandis que le conduit d'injection 12 reçoit de l'eau, puis de
la boue ou du ciment.
Cn a représenté sur les Fig I et 2 un train de tiges 38 pour
30 - descendre le bloc 8 ou l'ensemble du bloc 8 et du cuvelage 6 sur le
puits 1.
Les Fig 4 et 5 représentent une structure de rentrée 39 compre-
nant une ossature 40 qui porte un premier entonnoir d'entrée Sl relié
à une conduite 42 munie d'un clapet anti-retour 43 et aboutissant dans
la partie fixe d'un joint tournant 44 monté sur l'axe du tambour 45
5 - d'un touret 46. Ce tambour 45 rec,oit une conduite flexible 47 enroulée
sur le tambour, reliée a une premiere extrémité, non visible sur ces
figures, a la partie tournante du joint tournant 44 et munie a sa deu-
xieme extrémité, libre, 49 mécaniquement a un deuxieme entonnoir d'en-
trée 50 et hydrauliquement à la partie femelle 51 d'un connecteur hy-
10 - draulique dont la partie mâle complementaire est constituée par l'entrée
latérale 15 du bloc de secours 8. La partie femelle 51 de ce connecteur,
non visible sur les Fig 4 et 5 mais visible sur la Fig 7,repose provi-
soirement sur un logement 52 porté par l'ossature 40, comme on peut le
voir sur la Fig 4. Le tambour 45 peut etre entraîné en rotation par un
15 - moteur hydraulique 53 visible sur la Fig 5.
Comme on le voit sur la Fig 5, l'ossature 40 porte un troisieme
entonnoir 54 qui est retenu sur cette ossature par des goupilles cisail-
lables, qui est attache à des élingues 55 et qui comporte un connecteur
hydraulique, non représente, relie par un conduit flexible 56 au moteur
20 - hydraulique 53. Ainsi,on peut au moyen d'une garniture de manutention a
la fois remonter la structure de rentrée 39 et actionner le moteur
hydraulique 53 pour enrouler la conduite flexible 47 sur le tambour 40.
On va maintenant expliquer comment on peut mettre en place la
structure de rentrée et la conduite flexible.
25 - La structure de rentrée 39 est descendue, avec la conduite fle-
xible 47 enroulée sur le tambour 5, au moyen d'un train de tiges non
représenté pour l'amener sur le fond marin 2 a l'emplacement choisi.
Cette structure 39 ayant été déposée sur le fond marin 2 comme on le
voit sur la Fig 6, on descend a partir d'un bateau de forage 57 un train
30 - de tiges 58 portant a son extrémité inférieure un connecteur mécanique
59 apte a s'engager avec le deuxieme entonnoir d'entrée 50. Ce train de
tiges 58 est complété par des organes classiques d'aide au positionnement
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tels que guide support pour rentrée, balises répondeuses, caméras de
télévision, ainsi que par un court raccord à perforations latérales
permettant de diriger le train de tiges par effet de réaction laterale
en faisant circuler un fluide sous pression dans les tiges de ce train
5 - de tiges et par un inclinometre.
Après avoir engage le connecteur 59 avec le deuxième entonnoir
d'entree 50, on remonte un peu le train de tiges 58, puis on fait
avancer le bateau 57 vers la ver~icale du bloc de secours 8, tandis
que la conduite flexible 47 se déroule progressivement. On redescend
- progressivement le train de tiges 58 au cours de ce deplacement afin
de poser la conduite flexible 4i sur le fond marin 2, comme le montre
la Fig 7. Quand le train de tiges 58 se trouve a la verticale du bloc
de secours 8, on effectue l'accouplement de la partie femelle 51 avec
l'entrée latérale 15,1e verrouillage de ces deux parties de connecteur
15 - se realisant automatiquement suivant l'un des systemes de connexion
connus, tandis que le deverrouillage peut être obtenu a la fin du
forage par des procedés connus tels que : rotation relative, lâcher
d'une bille, envoi de fluide comprimé, suivant le type de connecteur
choisi.
20 - On remonte ensuite le train de tiges 58 à la surface, l'instal-
lation de sécurité se trouvant alors prête a intervenir. La Fig 3 mon-
tre l'ensemble de cette installation apres descente des blocs d'obtura-
tion de puits classiques 60 sur le bloc de secours 8 et établissemnt
d'une liaison avec le bateau 57 par un tube prolongateur dit "riser"
25 - 61 et un ensemble inférieur 62 de tube prolongateur. Les blocs d'obtu-
ration de puits 60 sont liés au bloc de secours 8 par un connecteur qui
n'a pas été representé car il est d'un type classique, identique au
connecteur de manutention 63 que l'on a représente sur la Fig I au bas
du train de tiges 38.
30 - 'La procedure de mise en place de l'installation de sécurité qui
vient~d'être décrite peut évidemment être modifiée~ On pourrait par
exemple descendre au fond simultanément le bloc de secours 8 et la
~L;~:2~33
structure de rentrée 39, les parties l5 et 5I de connecteur ayant ete
prealablement engagées et verrouillées à la surface. Dans ce cas on
deplacerait ensuite la structure de rentrée 39 sous l'eau pour l'ame-
ner à la position voulue sur le fond marin, tandis que la conduite
5 - flexible 47 se deroulerait progressivement com~e dans la procedure
decrite precede~ment.
Une autre procedure consisterait à descendre la structure 39
en bout d'un train de tiges et a connecter la partie femelle de connec-
teur 5l sur la partie mâle de l'entrée latérale l5 du bloc de secours 8
lO ~ préalablement descendu. On déplacerait ensuite comme dans le cas précé-
dent sous l'eau la structure 39 pour dérouler et poser sur le fond 2 le
flexible 47 et pour poser sur le fond 2 la structure 39.
Si une éruption se produit et que les blocs d'obturation de
puits 60 soient défaillants, on commence par fermer l'obturateur lO
l5 - par un systeme de commande acoustique special apte a commander l'hy-
drophone 23.
Si cette commande est elle-même deficiente et/ou si l'on doit
tuer le puits, on descend sur le premier entonnoi~ d'entrée 4l une
garniture d'alimentation 64 permettant d'introduire un liquide sous
20 - pression tel que de la boue ou du ciment, comme le représente la Fig 9.
L'extremité inférieure de la garniture d'alimentation 64 porte une
partie de connecteur complémentaire d'une autre partie de connecteur
montée dans l'entonnoir 4l, le connecteur ainsi forme etant a verrouil-
lage automatique et deverrouillage commande par un procede connu.
25 - L'envoi d'un liquide SOUS pression tel que de la boue 'ourde
ou du ciment dans la garr.iture 64 entraîne d'abord la transmission au
verin l3 d'une pression suffisante pour fermer l'obturateur lO et pro-
voque ensuite, lorsque la pression dépasse les seuils fixes à l'ouver-
ture du clapet 37 et des vannes 36, l'injection dans le puits de l'eau
30 _ contenue dans la conduite 1exible 47 et la garniture 64, puis de boue
ou ciment.
~.;2~33
Lorsque le forage est terminé, on déverrouille la connexion
entre l'entrée latérale 15 et la partie femelle 51 et on introduit le
connecteur 65 d'une garniture de manutention 66 lans le troisieme en-
tonnoir 54. Ce connecteur s'y verrouille automatiquement et on peut
5 - exercer un effort de traction sur la garniture 66 pour cisailler les
goupilles de maintien de l'entonnoir 54 sur l'ossature 40 de sorte que
la garniture 66 tire ensuite la structure de rentrée 39 par l'intermé-
diaire des élingues 55 comme le montre la Fig 10. Pendant la remontée
a la surface de la structure de rentrée 39, on envoie dans la garni-
10 ~ ture 66 un fluide sous pression qui, par le conduit flexible 56,actionne le moteur hydraulique 53 et enroule la conduite flexible 47
sur le tambour 45.
On comprendra que l'on peut apporter de nombreuses modifica-
tions au matériel et a la procédure décrits sans sortir du cadre de
15 - l'invention.
