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EP0326493B1 - Dispositif de purge d'un sas de tête de puits d'accès à un gisement d'hydrocarbures ou à une réserve de gaz souterraine - Google Patents

Dispositif de purge d'un sas de tête de puits d'accès à un gisement d'hydrocarbures ou à une réserve de gaz souterraine Download PDF

Info

Publication number
EP0326493B1
EP0326493B1 EP89400232A EP89400232A EP0326493B1 EP 0326493 B1 EP0326493 B1 EP 0326493B1 EP 89400232 A EP89400232 A EP 89400232A EP 89400232 A EP89400232 A EP 89400232A EP 0326493 B1 EP0326493 B1 EP 0326493B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
gas
piston
airlock
orifice
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP89400232A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP0326493A1 (fr
Inventor
Jean-Yves Le Gac
Denis Devilleger
Philippe Majewski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Engie SA
Original Assignee
Gaz de France SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gaz de France SA filed Critical Gaz de France SA
Publication of EP0326493A1 publication Critical patent/EP0326493A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0326493B1 publication Critical patent/EP0326493B1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
    • E21B33/068—Well heads; Setting-up thereof having provision for introducing objects or fluids into, or removing objects from, wells
    • E21B33/072—Well heads; Setting-up thereof having provision for introducing objects or fluids into, or removing objects from, wells for cable-operated tools

Definitions

  • the present invention relates to a device for purging an airlock at the wellhead of access to a hydrocarbon deposit or to an underground gas reserve.
  • the exploitation of natural gas deposits is carried out using exploitation wells.
  • the gas thus extracted from the subsoil in the production areas is then transported, for example through gas pipelines, to areas of use where large quantities of gas can again be stored in underground formations in the form of aquifers .
  • Access to the layers of gas stored underground is also carried out via wells, the configuration of which is conventional. Interventions in operating wells giving access to gas fields or in working wells subjected to gas pressure from a reserve of gas stored underground are often necessary.
  • an airlock is arranged using a lifting device above the well shutter block located on the well head, a working tool controlled by a cable having been previously installed in the airlock.
  • the wellhead operating valve is open to provide pressure between the airlock initially at atmospheric pressure and the well which can be subjected to pressures of the order of 10 7 to 2.10 7 pascals.
  • the tool is then lowered into the well using a winch and the cable to which the tool is connected. After the end of the intervention using the tool, the latter is raised in the airlock and the maneuver valve of the wellhead is closed.
  • Document US-A-4 360 064 also discloses a device for injecting pressurized gas into a lining of a tube for producing a non-eruptive well.
  • the purpose of this device is to help make a well flow by injecting pressurized gas into an annular space to lighten the hydrocarbons to be exploited.
  • Such a device can in no way be adapted to constitute a purging device or even simply decompression.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to allow the purging of a wellhead lock to be carried out in a convenient manner which also offers great security for service personnel.
  • a device for purging an airlock at the head of a well to access a hydrocarbon deposit or an underground gas reserve comprising a purge valve with remote-controlled hydraulic control and means for ensuring that during the purge, the gas is exhausted outside the well head area
  • the purge valve comprising a valve body defining a main channel of sufficient section for the passage of a working tool to the cable and connected at one end to an element airlock and by its other end to an assembly secured to the wellhead or to a connection assembly of a control system of a working tool to the cable, a lateral gas discharge orifice put selectively in communication, by means of a shutter member constituted by a valve seat and a valve forming the end of a piston with a first transverse channel opening into the main circuit, a second transverse channel putting the main conduit into communication with a rear face of the piston with a larger cross section than that of the front face forming a valve, and a lateral orifice for introducing hydraulic fluid connected to a flexible line of
  • the purge valve with remote-controlled hydraulic control is located at the lower part of the airlock and the orifice for evacuating gas by the valve is connected to a conduit whose free end ensures the escape of the gas. is located several meters away from the wellhead.
  • the purge valve with remote-controlled hydraulic control is located at the top of the airlock and the gas is exhausted into the open air directly through the gas discharge orifice through the valve .
  • the purge valve further comprises a spring exerting on the rear face of the piston an action tending to close the closure member in the absence of the application of hydraulic pressure by the flexible remote control line and the lateral opening.
  • the pressure applied to the hydraulic remote control line is at least equal to the pressure prevailing in the well increased by approximately 15.10 5 Pa.
  • FIG. 1 represents a well head 100 fitted with an airlock 106, 107 and a cable control system 108 to 119 to which a purge device according to the invention is applicable, which is designated in the figure 1 by references 105 and 105 ′.
  • a block 113 for driving the cable 109 comprising a winch 114 makes it possible to lower the tool into the well.
  • the cable drive block 113 is connected by a flexible link 112 to an engine block 110 comprising a hydraulic pump 111.
  • a lever 118 allows the control of the cable winding. Cable position is continuously monitored by a measuring device comprising a measuring pulley 116 cooperating with a pressure roller 115, a pulley with sensor 117 and a reading unit 119 allowing permanent monitoring of the position of the tool.
  • the purge device according to the invention which can be placed at the level of block 105 or of block 105 ′ of FIG. 1 makes it possible to ensure an operation of purging the gas contained in the airlock and in the well shutter block in complete safety , before the airlock is disconnected from the well shutter block 103.
  • the device 150 according to the invention and intended for purging the gas contained in the airlock 106, 107 for working with the cable before its disconnection from the closure on wire 103 will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • This airlock purge device 150 can be incorporated between the upper airlock element 106 and the assembly 108 pulley and cable gland (block 105 in FIG. 1).
  • the purging device 150 can be disposed at the lower part of the airlock between the lower airlock element 107 and the wire shut-off valve or well shutter block 103 (block 105 ′ of FIG. 1 ).
  • a line 151 is connected to the purge device in order to evacuate the gas at a location remote from the operator's work area and from the operation of the combustion engine control engines of the lifting devices 120.
  • the gas evacuation by pipe 151 can indeed be done at a height of ten meters and not directly at the level of block 105 ′ which is usually located about two meters high.
  • the gas can be evacuated directly into the atmosphere without additional pipe, insofar as where this upper part of the airlock is already generally located about ten meters above the ground.
  • the opening or closing operation of the airlock purge device is carried out remotely hydraulically by means of a flexible pipe which may have a length for example of the order of about thirty meters.
  • FIG. 1 An example of a purge valve 150 according to the invention, which can be mounted for example in position 105 of FIG. 1, is shown in the closed position in FIG. 2 and in the open position for purging the gas contained in the airlock, in figure 3.
  • the purge valve 150 comprises a valve body 9 defining a main channel 17 of sufficient section for the passage of a working tool to the cable.
  • the valve 150 is connected by one of its ends 12 using a union fitting to an airlock element, for example the upper airlock element 106.
  • the other end 12 ′ of the valve 150 is also connected using a union fitting, to the assembly 108 (forming a cable gland), for connection to a control system of the working tool with the cable, if the valve 150 is placed in position 105 of the figure 1.
  • the union connector 12 can be connected to the lower element 107 of the airlock while the union connector 12 ′ makes it possible to connect the valve 150 to the well shutter block 103 .
  • the oil line providing the hydraulic remote control is connected to the valve 150 by means of a thread 13.
  • a lateral orifice 16 for discharging gas is selectively put in communication, by means of a shutter member constituted by a valve seat 3 and a valve forming the end of a piston 5 with a first transverse channel 15 opening into the main channel 17.
  • a second transverse channel 14 puts the main duct 17 into communication with a rear face of the piston 5 which has a larger section than that of the front face forming a valve to keep the valve closed when no hydraulic pressure is applied by the orifice. lateral 13.
  • the transverse channels 14 and 15 are closed by plugs 11 on the outside, in order to prevent gas leaks to the outside outside the discharge orifice 16.
  • the lateral orifice 13 for introducing hydraulic fluid opens into a bore defining an annular space around a part of the piston 5 which has a smaller section than that of the rear face in contact with the gas present in the transverse channel 14.
  • the purge valve 150 further comprises a spring 6 exerting on the rear face of the piston 5 an action tending to close the closure member 5 in the absence of application of hydraulic pressure by the flexible line of remote control and the lateral orifice 13.
  • Seals 2, 4, 10 are provided to ensure a seal both with respect to the gas and with respect to the hydraulic fluid, at the level of the piston 5 (seals 4 and 10) and at the insert carrying the valve seat 3 (seals 2).
  • the gas present in the main channel 17 of the purge valve 150 passes through the two channels 14 and 15 and reaches on the one hand by the channel 15 in the orifices of the plug 1 holding the valve seat in position 3, and on the other hand, through the channel 14 on the rear face of the piston 5 and in the bore containing the spring 6.
  • the piston 5, under the effect of the pressure of the gas, is applied against the valve seat 3 since the cross section of the piston 5 on the side of the rear seal 10 is greater than on the side of the seal 4 situated between the rear face of the piston 5 and the frustoconical front part forming a valve of this same piston 5.
  • the airlock is decompressed by closing the upper wellhead valve 102, then increasing the pressure in the oil line connected to the lateral orifice 13 of the valve 150 to cause the piston 5 to move in the direction of the plug. lower 7 now the spring 6 which is compressed until it comes into abutment on the nose of this plug 7. Simultaneously, in the upper part, the piston 5 is released from the valve seat 3 and allows the passage of the gas towards the orifice d 'evacuation 16 ( Figure 3).
  • the pressure in the oil line must be greater than or equal to the pressure of the well increased by a value of the order of 15.10 5 pascals.
  • the presence of the spring 6 is not strictly compulsory, but is useful for closing the valve in the rest position, in the absence of gas in the airlock, in particular at the end of a purging operation.
  • the purge valve 150 with remote-controlled hydraulic control is located at the upper part 105 of the airlock 106, 107, the gas exhaust at the free air is carried out directly through the orifice 16 for discharging gas from the purge valve 150.
  • the orifice 16 for evacuating the gas by the valve 150 is connected to a duct 151 whose free end ensuring the escape of the gas is located several meters away from the well head 100.
  • a removable nozzle 18 is advantageously mounted in the orifice 16 for discharging the gas, the passage section of which is slightly less than the passage section between the valve seat 3 and the frustoconical front part forming the needle of the piston 5, when this is in the retracted position of FIG. 3. This makes it possible to limit the wear of the front part of the piston 5, the expansion taking place at the level of the nozzle 18 and not at the level of the end of the piston 5 forming a valve.
  • the nozzle 18 which can be screwed into a thread formed in the orifice 16 and constitutes an inexpensive part is itself easily accessible and can be replaced without difficulty.

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Description

  • La présente invention concerne un dispositif de purge d'un sas de tête de puits d'accès à un gisement d'hydrocarbures ou à une réserve de gaz souterraine.
  • L'exploitation des gisements de gaz naturel s'effectue à l'aide de puits d'exploitation. Le gaz ainsi extrait du sous-sol dans les zones de production est ensuite transporté, par exemple à travers des gazoducs, jusque vers des zones d'utilisation ou de grandes quantités de gaz peuvent être à nouveau stockées dans des formations souterraines sous forme de nappes.
  • L'accès aux nappes de gaz stockées sous terre s'effectue également par l'intermédiaire de puits dont la configuration est classique. Des interventions dans des puits d'exploitation donnant accès à gisements de gaz ou dans des puits en service soumis à la pression du gaz d'une réserve de gaz stocké sous terre sont souvent nécessaires.
  • Dans ce cas, un sas est disposé à l'aide d'un engin de levage au-dessus du bloc obturateur de puits situé sur la tête de puits, un outil de travail commandé par un câble ayant été au préalable mis en place dans le sas. Après le raccordement du sas sur le bloc obturateur de puits, la vanne de manoeuvre de la tête de puits est ouverte pour réaliser une équipression entre le sas initialement à la pression atmosphérique et le puits qui peut être soumis à des pressions de l'ordre de 107 à 2.107 pascals. L'outil est ensuite descendu dans le puits grâce à un treuil et au câble auquel est relié l'outil. Après la fin de l'intervention au moyen de l'outil, ce dernier est remonté dans le sas et la vanne de manoeuvre de la tête de puits est fermée.
  • Il reste à réaliser la purge du gaz contenu dans le sas et la vanne à fermeture sur fil du bloc obturateur de puits, avant de pouvoir procéder à la déconnexion du sas par rapport au bloc obturateur de puits.
  • L'opération de purge du gaz sous pression présent dans le sas s'effectue habituellement à l'aide d'une vannette de purge à commande manuelle située à la partie inférieure du sas au-dessus du bloc obturateur de puits. Cette façon de faire présente cependant un certain nombre d'inconvénients. En particulier, il est nécessaire pour l'opérateur de monter sur un échaffaudage pour ouvrir la vannette de purge qui, bien que située à la partie inférieure du sas, n'est pas directement accessible depuis le sol. Il s'ensuit un risque de chute pour l'opérateur qui par ailleurs lors de l'ouverture de la vannette se trouve dans le champ du gaz et est soumis directement à l'agression du bruit important engendré lors de l'ouverture de la vannette du fait que le gaz se trouve laminé. Dans la mesure où l'opérateur effectue une ouverture progressive pour réguler la vitesse d'évacuation du gaz, l'opérateur doit rester sur l'échaffaudage et subir les agressions du bruit et du gaz pendant toute la durée de la purge.
  • Du fait que la vanne de purge manuelle est située à une distance par rapport au sol qui est de l'ordre de deux mètres, il peut se former un nuage de gaz à très basse altitude qui entraîne des risques d'explosion car le levage du sas s'effectue habituellement à l'aide d'une grue fixée sur un camion se trouvant à proximité de la tête de puits, le moteur à explosion du camion restant en marche pour produire la puissance hydraulique de la grue.
  • On connaît par ailleurs, par le document GB-A-2 101 178 une vanne ayant pour rôle essentiel de commander l'injection d'huile ou d'autre lubrifiant dans un dispositif de lubrification d'un câble, afin notamment de protéger le câble contre la corrosion. Selon ce document, il existe une possibilité de purge de l'huile pour la renvoyer dans le bac T, mais ceci ne constitue pas un moyen de purge d'un sas. D'une manière générale, la vanne connue par ce document n'est pas prévue pour coopérer avec un sas de tête du puits et cette vanne ne comporte pas de canal principal permettant le passage d'un outil. Dans son fonctionnement, la vanne ne permet pas de réaliser simultanément une commande hydraulique et une purge. Le document précité ne suggère par ailleurs nullement de réaliser une télécommande.
  • On connaît encore par le document US-A-4 360 064 un dispositif d'injection de gaz sous pression dans une garniture d'un tube de production d'un puits non éruptif. Ce dispositif vise à aider à faire débiter un puits en injectant du gaz sous pression dans un espace annulaire pour venir alléger les hydrocarbures à exploiter. Un tel dispositif ne peut en aucune manière être adapté pour constituer un dispositif de purge ou même simplement de décompression.
  • La présente invention vise à remédier aux inconvénients précités et à permettre de réaliser la purge d'un sas de tète de puits d'une façon commode qui offre en outre une grande sécurité pour le personnel de service.
  • Ces buts sont atteints grâce à un dispositif de purge d'un sas de tête de puits d'accès à un gisement d'hydrocarbures ou à une réserve de gaz souterraine, comprenant une vanne de purge à commande hydraulique télécommandé et des moyens pour garantir que lors de la purge l'échappement de gaz s'effectue hors de la zone de la tête de puits, la vanne de purge comprenant un corps de vanne définissant un canal principal de section suffisante pour le passage d'un outil de travail au câble et raccordé par une de ses extrémités à un élément de sas et par son autre extrémité à un ensemble solidaire de la tête de puits ou à un ensemble de raccordement d'un système de commande d'un outil de travail au câble, un orifice latéral d'évacuation de gaz mis sélectivement en communication, par l'intermédiaire d'un organe d'obturation constitué par un siège de clapet et un clapet formant l'extrémité d'un piston avec un premier canal transversal débouchant dans le circuit principal, un second canal transversal mettant en communication le conduit principal avec une face arrière du piston de section plus grande que celle de la face avant formant clapet, et un orifice latéral d'introduction de fluide hydraulique raccordé à une ligne flexible de télécommande hydraulique et débouchant dans un alésage définissant un espace annulaire autour d'une partie du piston qui présente une section inférieure à celle de la face arrière en contact avec le gaz présent dans le canal transversal.
  • Selon un premier mode de réalisation la vanne de purge à commande hydraulique télécommandée est située à la partie inférieure du sas et l'orifice d'évacuation de gaz par la vanne est relié à un conduit dont l'extrémité libre assurant l'échappement du gaz est située à plusieurs mètres de distance de la tête de puits.
  • Selon un autre mode de réalisation, la vanne de purge à commande hydraulique télécommandée est située à la partie supérieure du sas et l'échappement du gaz à l'air libre s'effectue directement par l'orifice d'évacuation de gaz par la vanne.
  • De préférence, la vanne de purge comprend en outre un ressort exerçant sur la face arrière du piston une action tendant à fermer l'organe d'obturation en l'absence de l'application d'une pression hydraulique par la ligne flexible de télécommande et l'orifice latéral.
  • La pression appliquée sur la ligne de télécommande hydraulique est au moins égale à la pression régnant dans le puits augmentée d'environ 15.105Pa.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante d'un mode particulier de réalisation, donné à titre d'exemple, en référence aux figures 1 à 3, sur lesquelles :
    • la figure 1 est une vue schématique en élévation d'une tête de puits équipée d'un sas et d'un système à câble de commande d'outil, à laquelle est applicable le dispositif de purge selon l'invention,
    • la figure 2 montre en élévation et demi-coupe axiale une vanne de purge en position fermée selon un exemple de réalisation de l'invention, prévue pour être montée sur un sas tel que celui de la figure 1, et
    • la figure 3 montre la vanne de la figure 2 en position ouverte de purge du gaz contenu dans le sas sur lequel est montée la vanne de purge.
  • La figure 1 représente une tête de puits 100 équipée d'un sas 106, 107 et d'un système à câble 108 à 119 de commande d'outil à laquelle est applicable un dispositif de purge selon l'invention qui est désigné sur la figure 1 par les références 105 et 105′.
  • Lors d'une intervention sur une tête de puits 100 équipée de vannes 101, et d'une vanne de manoeuvre disposée entre la tête de puits proprement dite et une vanne à fermeture sur fil 103 faisant partie d'un bloc obturateur de puits, on introduit d'abord par le bas à l'intérieur du sas 106, 107 manoeuvré par une grue 120 un outil de travail au câble qui est rattaché à un câble 109. Le câble 109 sort de la partie supérieure du sas 106 par un ensemble 108 comprenant une poulie et un presse-étoupe. Une fois l'outil correctement installé dans le sas 106, 107, le sas 106, 107 est raccordé au bloc obturateur de puits 103. La vanne 102 de manoeuvre de la tête de puits 100 est alors ouverte afin de réaliser une équipression entre le sas 106, 107 et le puits. Un bloc 113 d'entraînement du câble 109 comprenant un treuil 114 permet de descendre l'outil dans le puits. Le bloc 113 d'entraînement du câble est relié par une liaison flexible 112 à un bloc moteur 110 comprenant une pompe hydraulique 111. Un levier 118 permet la commande de l'enroulement du câble. La position du câble est contrôlée en permanence grâce à un dispositif de mesure comprenant une poulie de mesure 116 coopérant avec un galet de pression 115, une poulie avec capteur 117 et un boîtier de lecture 119 permettant de surveiller en permanence la position de l'outil.
  • Lorsque le travail réalisé à l'aide de l'outil introduit dans le puits est terminé, l'outil est remonté dans le sas 106, 107 par une action sur le même treuil 114. La vanne 102 de manoeuvre de la tête de puits est alors fermée et il reste à effectuer l'opération de purge du gaz contenu dans le sas et dans le bloc obturateur de puits 103. Dans les installations traditionnelles, cette purge est effectuée au moyen d'une vannette 104 située à la base du sas 106, 107. Comme cela a été indiqué dans la partie introductive de la description, une telle méthode de purge présente de nombreux inconvénients et n'assure pas la sécurité nécessaire.
  • Le dispositif de purge selon l'invention qui peut être disposé au niveau du bloc 105 ou du bloc 105′ de la figure 1 permet d'assurer une opération de purge du gaz contenu dans le sas et dans le bloc obturateur de puits en toute sécurité, avant que le sas soit déconnecté du bloc obturateur de puits 103.
  • Le dispositif 150 conforme à l'invention et destiné à purger le gaz contenu dans le sas 106, 107 de travail au câble avant sa déconnection de la fermeture sur fil 103 sera décrit en référence aux figures 2 et 3.
  • Ce dispositif 150 de purge de sas peut être incorporé entre l'élément de sas supérieur 106 et l'ensemble 108 poulie-presse étoupe (bloc 105 de la figure 1).
  • Selon un autre mode de réalisation, le dispositif de purge 150 peut être disposé à la partie inférieure du sas entre l'élément inférieur de sas 107 et la vanne de fermeture sur fil ou bloc obturateur de puits 103 (bloc 105′ de la figure 1). Dans ce dernier cas, une conduite 151 est reliée au dispositif de purge afin d'évacuer le gaz en un endroit éloigné de la zone de travail de l'opérateur et du fonctionnement des moteurs à explosion de commande des engins de levage 120. L'évacuation du gaz par la conduite 151 peut en effet se faire à une dizaine de mètres de hauteur et non directement au niveau du bloc 105′ qui se situe habituellement à environ deux mètres de hauteur. Dans le cas d'un dispositif de purge situé au niveau du bloc 105, c'est-à-dire à la partie supérieure du sas, l'évacuation du gaz peut se faire directement dans l'atmosphère sans conduite additionnelle, dans la mesure où cette partie supérieure du sas est située déjà en général à une dizaine de mètres de hauteur par rapport au sol.
  • Dans tous les cas la manoeuvre d'ouverture ou de fermeture du dispositif de purge du sas s'effectue à distance de façon hydraulique grâce à une conduite flexible qui peut présenter une longueur par exemple de l'ordre d'une trentaine de mètres.
  • Un exemple de vanne de purge 150 conforme à l'invention, qui peut être montée par exemple dans la position 105 de la figure 1, est représenté en position fermée sur la figure 2 et en position ouverte de purge du gaz contenu dans le sas, sur la figure 3.
  • La vanne de purge 150 comprend un corps de vanne 9 définissant un canal principal 17 de section suffisante pour le passage d'un outil de travail au câble. La vanne 150 est raccordée par une de ses extrémités 12 à l'aide d'un raccord union à un élément de sas, par exemple l'élément de sas supérieur 106. L'autre extrémité 12′ de la vanne 150 est raccordée, également à l'aide d'un raccord union, à l'ensemble 108 (formant presse-étoupe), de raccordement à un système de commande de l'outil de travail au câble, si la vanne 150 est placée dans la position 105 de la figure 1.
  • Lorsque la vanne 150 est disposée dans la position 105′ de la figure 1, le raccord union 12 peut être raccordé à l'élément inférieur 107 du sas tandis que le raccord union 12′ permet de raccorder la vanne 150 au bloc obturateur de puits 103.
  • La ligne d'huile assurant la télécommande hydraulique est raccordée à la vanne 150 par l'intermédiaire d'un taraudage 13.
  • Un orifice latéral 16 d'évacuation de gaz est mis sélectivement en communication, par l'intermédiaire d'un organe d'obturation constitué par un siège de clapet 3 et un clapet formant l'extrémité d'un piston 5 avec un premier canal transversal 15 débouchant dans le canal principal 17.
  • Un second canal transversal 14 met en communication le conduit principal 17 avec une face arrière du piston 5 qui présente une section plus grande que celle de la face avant formant clapet pour maintenir le clapet fermé lorsque aucune pression hydraulique n'est appliquée par l'orifice latéral 13. Les canaux transversaux 14 et 15 sont obturés par des bouchons 11 du côté extérieur, afin d'empêcher des fuites de gaz vers l'extérieur en dehors de l'orifice d'évacuation 16.
  • L'orifice latéral 13 d'introduction de fluide hydraulique, raccordé à une ligne flexible de télécommande hydraulique, débouche dans un alésage définissant un espace annulaire autour d'une partie du piston 5 qui présente une section inférieure à celle de la face arrière en contact avec le gaz présent dans le canal transversal 14.
  • De préférence la vanne de purge 150 comprend en outre un ressort 6 exerçant sur la face arrière du piston 5 une action tendant à fermer l'organe d'obturation 5 en l'absence d'application d'une pression hydraulique par la ligne flexible de télécommande et l'orifice latéral 13. Des joints d'étanchéité 2, 4, 10 sont prévus pour assurer une étanchéité à la fois par rapport au gaz et par rapport au fluide hydraulique, au niveau du piston 5 (joints 4 et 10) et au niveau de l'insert portant le siège de clapet 3 (joints 2).
  • On décrira maintenant le fonctionnement de la vanne de purge représentée sur les figures 2 et 3. Avant ouverture de la vanne supérieure de tête de puits 102 (figure 1), et la ligne d'huile étant décomprimée, le ressort 6 exerce une pression sur le piston 5 qui vient en butée sur le siège de clapet 3.
  • Après ouverture de la vanne de tète de puits 102, la ligne d'huile étant toujours décomprimée, le gaz présent dans le canal principal 17 de la vanne de purge 150 passe par les deux canaux 14 et 15 et parvient d'une part par le canal 15 dans les orifices du bouchon 1 maintenant en position le siège de clapet 3, et d'autre part, par le canal 14 sur la face arrière du piston 5 et dans l'alésage contenant le ressort 6. Le piston 5, sous l'effet de la pression du gaz se trouve appliqué contre le siège de clapet 3 puisque la section du piston 5 du côté du joint arrière 10 est plus grande que du côté du joint 4 situé entre la face arrière du piston 5 et la partie avant tronconique formant clapet de ce même piston 5.
  • On réalise la décompression du sas en fermant la vanne supérieure de tête de puits 102, puis en augmentant la pression dans la ligne d'huile raccordée à l'orifice latéral 13 de la vanne 150 pour provoquer le déplacement du piston 5 en direction du bouchon inférieur 7 maintenant le ressort 6 qui est comprimé jusqu'à venir en butée sur le nez de ce bouchon 7. Simultanément, en partie supérieure, le piston 5 se dégage du siège de clapet 3 et autorise le passage du gaz vers l'orifice d'évacuation 16 (figure 3).
  • Après évacuation totale du gaz, la ligne d'huile est décomprimée, ce qui provoque le retour du piston 5 dans sa position initiale, la tête de piston formant clapet venant en contact sur le siège de clapet 3, grâce à l'action du ressort 6.
  • Compte tenu de la différence des sections étanches du piston 5, à laquelle on ajoute l'effort nécessaire pour comprimer le ressort 6 et compenser les frottements exercés entre le piston 5 et le corps de vanne 9, pour provoquer le déplacement du piston 5, la pression dans la ligne d'huile doit être supérieure ou égale à la pression du puits augmentée d'une valeur de l'ordre de 15.105 pascals.
  • La présence du ressort 6 n'est pas strictement obligatoire, mais est utile pour assurer la fermeture de la vanne en position de repos, en l'absence de gaz dans le sas, notamment à la fin d'une opération de purge.
  • Comme cela a été indiqué précédemment, dans le cas où la vanne de purge 150 à commande hydraulique télécommandée est située à la partie supérieure 105 du sas 106, 107, l'échappement du gaz à l'air libre s'effectue directement par l'orifice 16 d'évacuation de gaz de la vanne de purge 150. Au contraire lorsque la vanne de purge 150 est située à la partie inférieure 105′ du sas 106, 107, l'orifice 16 d'évacuation du gaz par la vanne 150 est relié à un conduit 151 dont l'extrémité libre assurant l'échappement du gaz est située à plusieurs mètres de distance de la tête de puits 100.
  • Il est avantageusement monté dans l'orifice 16 d'évacuation de gaz une buse amovible 18, dont la section de passage est légèrement inférieure à la section de passage entre le siège de clapet 3 et la partie avant tronconique formant pointeau du piston 5, lorsque celui-ci est dans la position rétractée de la figure 3. Ceci permet de limiter l'usure de la partie avant du piston 5, la détente s'effectuant au niveau de la buse 18 et non au niveau de l'extrémité du piston 5 formant clapet. La buse 18 qui peut être vissée dans un filetage formé dans l'orifice 16 et constitue une pièce peu coûteuse est elle-même facilement accessible et peut être remplacée sans difficulté.

Claims (7)

  1. Dispositif de purge d'un sas de tête de puits d'accès à une réserve de gaz souterraine,
    comprenant une vanne de purge (150) à commande hydraulique télécommandée et des moyens (105;151) pour garantir que lors de la purge l'échappement de gaz s'effectue hors de la zone de la tête de puits (100), la vanne de purge (150) comprenant un corps de vanne (9) définissant un canal principal (17) de section suffisante pour le passage d'un outil de travail au câble et raccordé par une de ses extrémités (12) à un élément de sas (106, 107) et par son autre extrémité (12′) à un ensemble (103) solidaire de la tête de puits (100) ou à un ensemble (108) de raccordement d'un système de commande d'un outil de travail au câble, un orifice latéral (16) d'évacuation de gaz mis sélectivement en communication, par l'intermédiaire d'un organe d'obturation constitué par un siège de clapet et un clapet formant l'extrémité d'un piston (5) avec un premier canal transversal (15) débouchant dans le conduit principal (17), un second canal transversal (14) mettant en communication le conduit principal (17) avec une face arrière du piston (5) de section plus grande que celle de la face avant formant clapet, et un orifice latéral (13) d'introduction de fluide hydraulique raccordé à une ligne flexible de télécommande hydraulique et débouchant dans un alésage définissant un espace annulaire autour d'une partie du piston (5) qui présente une section inférieure à celle de la face arrière en contact avec le gaz présent dans le canal transversal (14).
  2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne de purge (150) à commande hydraulique télécommandée est située à la partie inférieure (105′) du sas (106, 107) et en ce que l'orifice (16) d'évacuation de gaz par la vanne (150) est relié à un conduit (151) dont l'extrémité libre assurant l'échappement du gaz est située à plusieurs mètres de distance de la tête de puits (100).
  3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne de purge (150) à commande hydraulique télécommandée est située à la partie supérieure (105) du sas (106, 107) et en ce que l'échappement du gaz à l'air libre s'effectue directement par l'orifice (16) d'évacuation de gaz par la vanne (150).
  4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la vanne de purge (150) comprend en outre un ressort (6) exerçant sur la face arrière du piston (5) une action tendant à fermer l'organe d'obturation (5,3) en l'absence de l'application d'une pression hydraulique par la ligne flexible de télécommande et l'orifice latéral (13).
  5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend plusieurs joints d'étanchéité (4,10) pour assurer au niveau du piston (5) une étanchéité à la fois par rapport aux gaz et par rapport au fluide hydraulique.
  6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la pression appliquée sur la ligne de télécommande hydraulique est au moins égale à la pression régnant dans le puits augmentée d'environ 15.105Pa.
  7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une buse amovible (18) qui est montée dans l'orifice latéral (16) d'évacuation de gaz et présente une section de passage légèrement inférieure à la section de passage entre ledit clapet et ledit siège de clapet lorsque ledit organe d'obturation est en position ouverte afin de limiter l'usure dudit clapet.
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