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La présente invention se rapporte à la complétion dtun puits
pétrolier, c'est-à-dire au~ opérations mettant un puits foré en état de
produire un effluent, par l'installation notamment d'un tube de production
et d'une tete de puits.
On sait que les opérations de completion d'un puits pétrolier
nécessitent la descente et la remontée au câble de plusieurs instruments,
en particulier pour tester le tube de production, pour ancrer le disposi-
tif d'étanchéité, dit packer, assurant l'étanchéité entre le tube de
production et le cuvelage du puits, pour assurer la sécurité du puits
]O pendant l'installation de la tête de puits, pour la mise en place d'un
fluide léger de démarrage et pour la mise en production du puits.
Il existe actuellement des equipements permettant d'effectuer
certaines de ces opérations sans intervention dlun câble. C'est ainsi que
pour ancrer un packer hydraulique, on peut utiliser un siège à bille
escamotable placé dans le tube de production sous le packer et mettre
sous pression le tube de production pour ancrer le packer,un excès de
pression deplacant la bille et le siège et celui-ci s'ecartant alors pour
laisser échapper la bille. De meme, on peut tester un tube de production
en utilisant un siège fixe que l'on obture par une bille qui est ensuite
récuperée à la surface par un pompage inverse depuis l'espace annulaire
compris entre ~ube de production et cuvelage vers l'espace interne au
tube de production, ce qui suppose l'installation d'une vanne de circula-
tion établissant une communication entre l'espace annulaire et l'espace
interne au tube de production à un niveau proche de celui du packer. Une
telle vanne de circulation, peut aussi permettre la circulation d'un
fluide de démarrage, et il est possible de la commander par la pression
dans l'espace annulaire.
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Outre ~u'un défaut d'étanchéité de la vanne de circulation est
toujours à craindre et que la commande de celle-ci par la pression dans
l'espace annulaire augmente encore les risques de fuite par rapport à
une commande au cable du fait qu'elle implique une communication entre
l'espace annulaire et l'espace interne au tube de production, une comman-
de de la vanne de circulation par la pression dans l'espace annulaire
n'est pas bien adaptée à la mise en place d'un fluide de démarrage dans
le tube de production car le pompa~e doit alors se faire à partir de
l'espace annulaire, dont le volume est grand.
De toute ~a,con, la mise en sécurité du puits pendant l'installa-
tion de la tête de puits nécessite l'obturation du tube de production à
un niveau proche de celui du packer et cette obturation ne peut actuelle-
ment être réalisée que par une intervention au câble pour poser un boucho~
Un objectif de l'invention est de supprimer toute interventionau câble pendant la complétion d'un puits pétrolier et ainsi d'éliminer
les risques d'une telle intervention et de réduire la durée et le cout
des opérations de complétion.
Un autre objecti~ de l'invention est aussi d'elimuner la
necessite de manoeuvrer.p~ndant la completion une vanne de circulation
etablissant une co~mu~ication entre espace annulaire et espace interne
au tu~e de production.
Un objet de l'invention est ainsi un tube de production pour
complétion d'un puits pétrolier, par mise en place, dans un cuvelage du
puits pétrolier, du tube de production muni d'un dispositif d'étanchéité,
dit packer, pour fermer l'espace annulaire entre tube de production et
cuvelage et par installation d'une tete de puits pour la production,
comportant, en dessous du packer, un siège à bille escamotable ~ui permet,
lorsqu' il a été fermé par le lâcher d'une bille, d'admettre un fluide
sous pression dans l'espace interne au tube de production et qui s'efface
par déplacement axial et extension radiale sous l'action d'un exces de
pression dans cet espace interne et se caracterisant en ce que le tube
de production, comprend en dessous du packer, d'une part,
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un clapet de fermeture disposé de manière à se fermer lorsque ledit siège ou
premier siège se déplace axialement SOU5 l'action dudit excès de pression, pour
fournir une sécurité lors de l'installation de la tête de puits, et,
d'autre part, au-dessus de ce clapet, un deuxième siège a bille escamotable,
de plus grand diamètre que le diamètre du premier siège, qui, fermé par
le lâcher d'une deuxième bille et soumis à un fluide sous pression admis
dans l'espace interne au tube de production, s'efface par déplacement
axial et extension radiale, et provoque l'ouverture dudit clapet et le
maintien de celui-ci en position ouverte, pour mettre le puits en état
de production.
~ e premier siège permet, lorsqu'il est fermé par la première bille,
d'augmenter la pression dans ledit espace interne d'abord pour ancrer le
packer, puis pour tester le tube de production. Lorsque ce premier siège
s'est effacé, le clapet se ferme et constitue une sécurité pendant les
opérations de montage de la tête de puits. Le deuxième siège sert à ouvrir
le clapet avant la mise en production du puits. On peut ainsi éviter toute
opération de descente ou montée d'instruments au câble.
Un objet de l'invention est aussi un raccord pour tube de produc-
tion de puits pétrolier, qui est destiné à être inséré dans le tube de
production au-dessous du dispositif classique d'étanchéité, dit packer9
porté par le tube de production pour assurer l'étanchéité entre ce tube
de production et un cuvelage du puits, et à faciliter ~les opérations de
complétion dudit puits, qui comporte un siège a bille escamotable et qui
se caractérise en ce qu'il comprend de haut en bas dans le sens axial, les
parties suivantes : une partie supérieure dans laquelle une chemise
supérieure radialement extensible est tenue radialement serrée et se
trouve retenue verticalement par au moins une première pièce cisaillable ;
une première partie médiane portant un clapet de fermeture et une deuxième
partie médiane contenant un logement susceptible de recevoir ladite che-
mise supérieure et d'en permettre l'extension radiale ; une partie infé-
rieure dans laquelle une chemise inférieure radialement extensible est
tenue radialement serrée et se trouve retenue verticalement
par au moins une deuxieme pièce cisaillable , et une
partie prolongatrice contenant un logement susceptiblede
recevoir ladite chemise inférieure et d'en permettre l'extension, la
chemise inférieure ~ormant, lorsqu'elle est radialement serrée, un pre-
mier siège apte à recevoir une première bille de fermeture,la chemise
supérieure formant, lorsq~'elle est radialement serrée, un deuxieme siege,
de diamètre plus large que le diamètre du premier siege, apte a recevoir
une deuxieme bille de fermeture, la présence d'une des chemises inférieure
et supérieure dans ladite première partie mediane assurant l'ouverture
dudit clapet et la chemise inférieure se prolongeant dans ladite premiere
partie médiane lorsqu'elle se trouve dans ladite partie inférieure et la
chemise supérieure se prolonseant dans ladite premiere partie médiane
lorsqu'elle se trouve dans ladite deuxième partie médiane.
Les chemises inEérieuré et superieure sont de préference des
chemises cylindriques fendues le long d'une genératrice. Les premier et
deuxieme sieges sont de préférence formés dans une portion supérieure de
ces chemises~ Le clapet est de préférence un clapet rabattant.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront
de la description d'un exemple de realisation qui va etre dor.nee en se
referant au dessin joint dans lequel :
la Fig 1 represente schematiquement un puits pétrolier dont le tube de
production est muni d'un raccord tel que décrit ci-dessus ;
la Fig 2 est une coupe axiale du raccord dans l'état où celui-ci est
descendu dans le puits ;
la Fig 3 est une coupe axiale de la partie inferieure du raccord contenue
dans la partie prolongatrice, apres descente de la chemise inferieure ;
la Fig 4 est une vue de dessus de cette chemise inferieure dans la partie
prolongatrice ;
la Fig 5 est une coupe axlale de la partie du raccord se trouvant au-des-
sus de la partie inférieure représentee sur la Fig 3, après descente de
la chemise inférieure ;
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la Fig h est une vue de dessus du clapet ; et
la Fig 7 est une vue en élévation et coupe partielle du raccord pendant
la production du puits.
Sur la Fig 1, un puits pétrolier 1 est délimité par un cuvelage 2
a l'intérieur duquel on a fait descendre un tube de production 3 muni d'un
packer hydraulique 4 pour fermer l'espace annulaire 5 compris entre le
tube 3 et le cuvelage 2, l'effluent devant monter dans llespace 6 interne
au tube 3~
On n'a pas représenté la tête de tube de production, ni les moyens
de suspension de celle-ci, ni la tête de puitsl car ces organes sont
classiques et n'ont pas de relation directe avec l'objet de l'invention.
Le tube de production 3 comporte de manière classique:dans sa
partie supérieure près de la surface terrestre,une vanne de sécurité de
subsurface 7 , au-dessus du packer 4, un raccord d'expansion 8 et une
vanne de circulation coulissante 9 , sous le pac~er 4, un raccord supé-
rieur d'arrêt dit "no-go", un raccord perforé 10 et un raccord inférieuril
d'arrêt dit "no-go". On a conservé dans ce tube de production 3 tous les
organes habituels bien que certains, com~e par exemple, la vanne de cir-
culation coulissante 9, n'interviennent pas dans la complétion sans opéra-
tions de descente~ou de montée au câble que l'invention permet de réaliser,car ils peuvent être ~tilisés pour effectuer des opérations spéciales
dans certains cas ou lors de l'apparition de certaines anomalies.
Ce tube de production 3 diffère d'un tube de production classique
~ar l'insertion en dessous du packer 4, d'un raccord spécial 12 qui va
être décrit en se référant aux Fig 2 à 7.
Sur la Fig 2, on voit que ce raccard 12 comprend une enveloppe
formée d'un corps supérieur 13 vissé à un manchon 14 du tube de production
], d'un corps médian 15, d'un corps inférieur 16 et d'un corps prolonga-
teur 17. Ces différents corps sont raccordés les uns aux autres par vissa-
ge et leurs liaisons sont rendues étanches par des joints dlétanchéitétoriques ]8, 19 et 20.
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L'interieu~ de cette enveloppe peut etre considéré com~e
formant cinq parties successives : une partie supérieure délimitée par
le corps superieur ]3, qui forme un fourreau 2? tenant à l'état radiale-
I ment serré une chemise supérieure 22 en alliage métallique élastique,
fendue selon une genératrice 23 et reterlue axialement par une goupille
cisaillable 243 une première partie médiane élargie délimitée par le
corps médian 15 et servant de logement à un clapet rabattant 25 qu; est
monté sur un support 26 et peut s'ouvrir dans un espace 27 ménagé par le
corps médian 15 , une deuxieme partie médiane, de diametre interne compris
entre celui de la partie s~périeure et celui de la première partie média-
ne, délimitée par une portion supérieure élargie 28 du corps inférieur 16vissée dans le corps médian 15 et formant un logement d'extension 29 pour
la chemise supérieure 22; une partie inférieure délimitée par le reste
du corps inférieur 16 et formant un fourreau 30 tenant a l'état radiale-
ment serré; une chemise inférieure 31 en alliage metallique élastique,fendue selon une génératrice 32 et retenue axialement par une goupille
cisaillable 33 ; et une partie prolongatrice délimitée par le corps
prolongateur 17 formant un logement d'extension 34 pour la chemise infe-
rieure 31, comme on le voit sur la Fig 3.
Dans l'exemple represente, on a suppose que la chemise inferieure
31 et la chemise superieure 22 s'emboîtaient l'une dans l'autre selon des
portions cylindriques respectives 35 et 36. Entre la chemise superieure 22
et le corps superieur.l3 et entre la chemise inferieure 3] et le corps
inferieur 16, on a insere des joints toriques d'etancheite. en materiau
élastomère, respectivement 37 et 38,
Dans la portion supérieure des chemises 22 et 31 on a formé des
sieges, respectivement 39 et 40, destines a recevoir des billes de ferme-
ture, respectivement 41 (Fig 5) et 42 (Fig 2). Le siege 39 et la bille 41
ont des diametres supérieurs aux diamètres du siège 40 et de la bille 42.
Le clapet rabatLant 25 est, au repos, ramené en position de ferme-
ture par un ressort de rappel 43, comme on le voit sur la Fig 6.
On va clécrire la fonctionnement du raccord 12.
'1~4~ `3
Le tube de production 3 est descendu dans le puits 1 avec le
packer 4 rétracté et le raccord 12 dans la position représentée sur la
Fig 2, sauf que la bille 42 est encore à la surface. Après la descente
et la pose du tube de production 3, on pompe du fluide léger de démarrage
dans l'espace 6 interne au tube de production 3 et on peut effectuer un
test d'etancheite de la vanne de sécurite de subsurface 7 en fermant
celle-ci et en supprimant la pression au-dessus d'elle, puis on lâche
la bille 42 à partir de la surface, ce qui obture la chemise inferieure 31.
On augmente alors la pression dans l'espace 6 interne au tube 3 tout
0 d'abord jusqu'à une valeur suffisante pour ancrer le packer 4~ puis à
une valeur de test à laq~telle on teste le tube 3 et enfin à une valeur
de cisaillage à laquelle la goupille cisaillable 33 se sectionne, ce qui
permet à la chemise inferieure 31 de descendre et de venir se placer dans
.
le logement 34, comme le representent les Fig 3 et 4. La fente 32 s'elar-
git alors grace 3 l'elasticite de la chemise inferieure 31 et la bille 42
s'echappe du siège 40. En même temps~ le clapet 25, qui etait precedemment
maintenu ouvert par la présence de la chemise inferieure 3I dans llespace
27, se referme, comme le montre la ~ig 5, assurant, conjointement avec
les mesures classiques prises en surface, la securite pendant la phase
suivante d'enlèvement du bloc obturateur de puits (BOP) et de montage de
la tête de puits.
Après le montage de la tête de puits, on lâche la bille 41 qui
vient obturer la chemise superieure 22. On augmente alors la pression
dans l'espace 6 interne au tube de production 3 pour cisailler la goupille
24, ce qui permet à la chemise superieure 22 de descendre et de rouvrir
le clapet 25. Cette chemise superieure 22 vient se placer dans le logement
29, comme le montre la Fig 7. La fente 23 s'élargit grâce à l'élasticité
de la chemise supérieure 22 et la bille 4I s'échappe du siège 39. Le tube
de production 3 se trouve alors ouvert et le puits 1 est prêt à produire.
.La chemise supérieure 22 a une lon~ueur suffisante pour rester
tenue par le fourreau 21 jusqu'a ce que son bord inférieur ait atteint
le logement 29 et p~ur continuer à tenir le clapèt 25 ouvert lorsque la
chemise supérieure est entièrement engagee dans le logement 29. Le diamè-
tre interne de la chemise inferieure 31 à l'état radialement expansé dans
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le logement 34 est supérieur au diamètre externe de la bille 41 de
manière ~ue celle-ci puisse librement sortir du tube de production.
On remarquera que le système décrit présente aussi l'avantage
de permettre un test de l'étanchéité de la vanne de sécurité de sub-
S surface 7.
De nombreuses modifications peuvent évidemment être apportées
à la réalisation qui vient d'être décrite d'un raccord selon l'invention
sans sortir du cadre de celle-ci.
