FR2735523A1 - Methode et dispositif de tubage de puits avec un tube en composite - Google Patents
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Abstract
- La présente invention concerne une méthode de tubage d'un puits (1) à partir d'une préforme (2) tubulaire descendue dans un puits à l'état repliée. La préforme comporte des moyens d'obturation (3, 4) à ses deux extrémités afin de pouvoir être gonflée pour prendre un second état déplié dans lequel la préforme est polymérisée. - On introduit dans le tubage des moyens de désolidarisation (30) de moyens d'obturation (3) inférieurs pour remonter ceux-ci en surface dans un réceptacle (11). - L'invention concerne également un dispositif de tubage comportant des moyens de désolidarisation (30) et un réceptacle (11) des moyens d'obturation inférieurs (3).
Description
La présente invention décrit un procédé et un dispositif de tubage d'un
puits foré dans le sol à partir d'une préforme repliée comportant des moyens d'obturation à ses deux extrémités. La préforme est descendue dans le puits, puis est gonflée par un fluide pompé dans l'espace intérieur de la préforme afin de la déplier pour qu'elle reprenne une forme sensiblement tubulaire avant durcissement dans le puits. Selon l'invention, on désolidarise les moyens d'obturation inférieurs, puis on les remonte à la surface par le canal intérieur du tubage composite. Ainsi, la partie inférieure du tubage est dégagée de façon à permettre des opérations
dans le tubage composite, par exemple pour effectuer un approfondissement du forage.
On connaît par les documents WO 94/25655 et WO 94/21887 des procédés de tubage de puits à partir d'une préforme en composite gonflée par le moyen d'un manchon (ou matrice) placé intérieur à la préforme. Après polymérisation de la préforme, le manchon est retiré du puits tubé en effectuant une traction sur son extrémité, à partir de la surface du sol. Un tel système n'est pas adapté pour des tubages composites de grande longueur car il n'est pas possible dans ce cas de retirer le manchon. De plus, il n'est pas possible d'introduire un
manchon de grande longueur dans une préforme non polymérisée.
Ainsi la présente invention concerne une méthode de tubage d'un puits à partir d'une préforme tubulaire qui est déformable en direction radiale par gonflage entre un état replié dans lequel sa plus grande dimension transversale est inférieure au diamètre du puits, et un autre état déplié dans lequel ladite préforme a une forme sensiblement cylindrique, ladite préforme comportant des moyens d'obturation à ses deux extrémités, la préforme étant durcissable dans le puits pour constituer ledit tubage. La méthode comporte les étapes suivantes: - on introduit dans l'espace intérieur de la préforme des moyens de désolidarisation des moyens d'obturation situés à l'extrémité inférieure de la préforme,
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- on remonte à la surface du sol lesdits moyens d'obturation après avoir placés ceux-ci dans un réceptacle dont la dimension transversale est inférieure au diamètre intérieur de la
préforme une fois durcie.
Le réceptacle peut être fixé audit moyens d'obturation inférieurs.
On peut désolidariser en premier les moyens d'obturation de l'extrémité supérieure de
la préforme une fois celle-ci durcie.
Les moyens de désolidarisation peuvent être descendus dans la préforme par le moyen
de tiges.
Les moyens de désolidarisation peuvent être activés par la rotation des tiges et/ou par
un fluide sous pression contenu dans les tiges.
L'invention concerne un dispositif de tubage d'un puits à partir d'une préforme tubulaire qui est déformable en direction radiale par gonflage entre un état replié dans lequel sa plus grande dimension transversale est inférieure au diamètre du puits, et un autre état déplié dans lequel ladite préforme a une forme sensiblement cylindrique, ladite préforme comportant des moyens d'obturation à ses deux extrémités, la préforme étant durcissable dans le puits pour constituer ledit tubage. Ledit dispositif comporte des moyens de désolidarisation desdits moyens d'obturation inférieurs, un réceptacle dans lequel sont placés lesdits moyens d'obturation après désolidarisation, réceptacle dont la dimension transversale est inférieure au
diamètre intérieur de la préforme une fois durcie.
Dans le dispositif le réceptacle peut être fixé au bout desdits moyens d'obturation
inférieurs, ceux-ci comportant un siège et un orifice.
Un ensemble de mesure peut être fixé aux moyens d'obturation inférieurs par
l'intermédiaire dudit siège, ledit ensemble obturant l'orifice.
L'ensemble de mesure peut être relié à la surface du sol par des conducteurs incorporés
à la préforme.
Les moyens de désolidarisation peuvent comporter une tige qui passe par ledit orifice pour accrocher ledit réceptacle, des moyens de découpe positionnés relativement aux moyens d'obturation inférieurs par le moyen dudit siège, lesdits moyens de découpe étant activés par l'une au moins des actions suivantes: rotation, compression sur les moyens de désolidarisation,
pression d'un fluide.
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L'ensemble de mesure peut comporter des capteurs adaptés à localiser dans le puits
l'extrémité inférieure de la préforme.
Les moyens de désolidarisation peuvent comporter des moyens de distribution d'un
fluide sous pression.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus nettement à la lecture des exemples suivants, nullement limitatifs, illustrés par les figures ci-annexées, parmi lesquelles: - la figure 1 montre le principe de la mise en place d'une préforme dans un puits, - les figures 2A et 2B montrent les moyens d'obturation supérieurs dans deux variantes de mise en oeuvre, - la figure 3 montre les moyens d'obturation inférieurs après ou en cours de durcissement du tubage, - la figure 4A montre le principe des moyens de désolidarisation des moyens d'obturation inférieurs, - la figure 4B montre la fonction du réceptacle selon l'invention,
- les figures SA et 5B illustrent une réalisation de l'invention.
- les figures 6A et 6B illustrent une autre variante de l'invention.
La figure 1 montre la descente dans un puits 1 d'une préforme 2 souple et durcissable mise en place à l'état pliée - état dans lequel elle possède un encombrement radial faible - puis dépliée radialement par application d'une pression intérieure. Cette technique est décrite dans les documents FR-A-2662207, FR-A-2668241, WO 94/25655 ou WO 94/21887. Cette préforme comporte une structure composite en fibres de renfort imprégnées d'une résine. Pour effectuer le gonflage pour le dépliage de la préforme, celle-ci est équipée de moyens d'obturation à ses deux extrémités: référencés 3 pour ceux situés à l'extrémité inférieure et 4 pour ceux situés à l'extrémité supérieure. La paroi de la préforme comporte au moins une couche d'étanchéité. Les fibres de renfort de la préforme sont solidarisées aux deux moyens d'obturation 3 et 4 de façon à résister aux efforts générés par la pression intérieure. Un conduit 5 est relié à la préforme pour permettre sa mise en place dans le puits et pour amener un fluide sous pression dans l'espace intérieur de la préforme. Les moyens d'obturation inférieurs 3 comportent un siège 6 et un orifice 7 en position basse. Un dispositif de mesure 8 est de préférence positionné dans l'orifice 7 sur le siège 6. La tête 9 de support du dispositif de mesure a pour fonction de solidariser réversiblement le dispositif 8 à l'extrémité de la préforme, de permettre la remontée à la surface du dispositif 8 à l'aide d'un outil de repêchage adéquat, d'effectuer au moins une connexion électrique entre les capteurs de mesure du dispositif 8 avec le câble 10 par l'intermédiaire de fils conducteurs intégrés à la préforme au moment de sa fabrication. Ainsi, pendant la descente de la préforme dans le puits à tuber, les capteurs du dispositif 8 fournissent les informations adéquates pour contrôler la mise en place correcte de la préforme dans le puits. En effet, celle-ci est souple puisque la résine n'est pas polymérisée, ce qui ne facilite pas la descente dans le puits. Pour faciliter cette mise en place, on peut adjoindre au dispositif 8 des barres de charge
afin de maintenir au mieux la préforme en tension malgré les frottements sur la paroi du puits.
Les capteurs du dispositif 8 peuvent être tous les types d'appareils qui peuvent permettre la localisation géographique, ou mesurer l'approfondissement en fonction du gradient de pression ou de température. Des indicateurs de température peuvent être également utilisés
pour contrôler l'opération ultérieure de polymérisation.
Un réceptacle 11 est fixé sous les moyens 3. La fonction principale du réceptacle 11 est décrite ci-après. Le fond du réceptacle 11 comporte un orifice 12 permettant le passage d'une partie au moins du dispositif 8 à l'extérieur de la préforme. L'orifice 12 a aussi pour fonction de
permettre la mise en oeuvre du réceptacle.
Les figures 2A et 2B montrent la position des moyens d'obturation 4 par rapport au puits, dans deux variantes différentes: - Dans la figure 2A, la préforme 2 recouvre une hauteur de puits jusqu'à la surface du sol, ce qui permet un accès direct aux moyens d'obturation supérieurs 4. Dans ce cas, après gonflage et de préférence durcissement de la préforme, celle-ci est suspendue à des éléments de tête de puits 13 reposant sur le sol. Après durcissement de la préforme, on coupe les moyens 4 pour faciliter les opérations de suspension sur les éléments 13 et avoir accès à l'espace intérieur
15 du tubage composite pour la poursuite des opérations.
- Dans la figure 2B, la préforme 2 est destinée à tuber une longueur de puits entre le fond et l'extrémité inférieure d'un précédent tubage 16 déjà en place. Ce tubage 16 peut être issu de la même technologie du tubage composite, mais peut également être un tubage acier, ou composite conventionnel. Avantageusement, le tubage 16 se terminera à sa partie inférieure par un élargissement radial 17 de façon à ce que la tête du tubage 4 vienne se placer dans cet élargissement comme représenté sur la figure 2B. Ainsi, il peut ne pas y avoir de réduction de diamètre de passage entre le tubage 16 et le tubage constitué par la préforme 2. La préforme 2, à l'état repliée, donc avant polymérisation, est descendue à l'aide des tubes 5 reliés aux moyens d'obturation supérieurs 4. Après polymérisation de la préforme 2, les moyens 4 sont détachés, soit par arrachement en tirant sur les tubes 5 à partir de la surface, soit par des moyens de découpe qui peuvent être descendus au bout des tubes 5 en même temps que la préforme, soit après polymérisation en nécessitant alors une manoeuvre de tubes 5 supplémentaire. Les moyens de découpe des moyens 4 peuvent être descendus et passés à travers un orifice des
moyens 4, ou mis en place dans les moyens 4 à la fabrication.
Les conducteurs 10 sont, selon la réalisation de la figure 2B, situés dans l'annulaire
des tubes 5 et du tubage 16.
La figure 3 montre les moyens d'obturation inférieurs 3 équipés du réceptacle 11 lié aux moyens 3, par exemple par des éléments de fixation 18 pouvant être cisaillés sous un effort déterminé. Des conducteurs 19 reliés aux capteurs de mesure du dispositif 8 sont en continuité avec la surface du sol par l'intermédiaire de moyens de connexion 19 (entre la tête du dispositif 8 et le siège des moyens 3), de conducteurs 21 inclus dans les moyens 3, de conducteurs 22 incorporés à la fabrication de la préforme, du câble 10 déjà décrit. La figure 3 montre un outil 23, par exemple de type "wireline" constitué par un câble de manoeuvre 24 (ou équivalent) descendu dans le tubage, d'une tête de repêchage 25 adaptée à une partie complémentaire 26 fixée sur le sommet du dispositif 8. Une fois le dispositif 8 remonté, on peut descendre dans le tubage 2 les moyens de désolidarisation des moyens d'obturation inférieurs 3, selon la présente invention. Les figures 4A et 4B montrent les principes fonctionnels et les moyens spécifiques à la
désolidarisation des moyens d'obturation inférieurs.
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Sur la figure 4A, des moyens de désolidarisation 30 sont descendus dans l'espace intérieur du tubage 2 par l'utilisation de moyens de manoeuvre 31, par exemple, des tiges, des tubing, du "coil tubing", un ombilical électro-hydraulique, un câble électrique. Les moyens 30 sont positionnés précisément par rapport aux moyens d'obturation 3 par son appui sur le siège 6 et éventuellement à l'aide de centreurs 32. Une tige 33 prolonge les moyens 30 en passant à travers l'orifice 7 des moyens 3 et à travers l'ouverture 12 du réceptacle 11. Des doigts 34 verrouillent la tige 33 avec le réceptacle. Des moyens de découpe 35 sont portés par des bras, rétractés lors de la descente de mise en place des moyens 30, expansés lors de l'actionnement des moyens de désolidarisation 30. La mise en rotation de la partie 36 portant les moyens de
découpe effectue la désolidarisation de la partie 3 du tubage 2.
Plusieurs variantes peuvent être réalisées: - la rotation des moyens de découpe est effectuée par la rotation des tiges 31 à partir de la surface, - les moyens 30 comportent une motorisation (hydraulique ou électrique) pour la mise en rotation de la partie 36, l'énergie nécessaire à l'activation de la motorisation étant amenée par
le canal des moyens 31 (câble électrique, ombilical,...).
Pour fonctionner, les moyens 30 comportent des moyens de contrôle de l'écartement des bras de découpe 35. Ces moyens ne sont pas représentés sur les figures 4A et 4B. Les moyens de désolidarisation 30, selon l'invention, comportent également des moyens de translation de la tige 33 (non illustrés sur les figures 4A et 4B), après la totale découpe des moyens d'obturation 3. Le principe de fonctionnement de ces moyens de translation est explicité
par la figure 4B.
Sur la figure 4B, la tige 33 a été rentrée dans le corps des moyens 30 de façon à remonter le réceptacle 11 autour des moyens d'obturation 3 désolidarisés du tubage 2. Ainsi, le réceptacle joue le rôle d'un étui pour les moyens d'obturation 3. Comme le diamètre extérieur du réceptacle 11 est sensiblement inférieur à la dimension intérieure du tubage 2, la remontée à la surface du sol, du réceptacle 11, des moyens de désolidarisation 30, peut être faite par les
moyens de manoeuvre 31, quels qu'ils soient.
Sur les figures 4A et 4B, l'extrémité inférieure 17 du tubage 2 est représentée
comportant un élargissement, ce qui n'est qu'une variante nullement limitative.
Les figures SA et 5B illustrent une variante des moyens de désolidarisation activés hydrauliquement. Les moyens de désolidarisation 30 comportent un corps principal 40 descendu au bout d'une conduite 45. Une extension inférieure 44 du corps 40 s'appuie et se centre sur le siège 6 des moyens d'obturation inférieurs 3 du tubage 2. Des outils de découpe 43 sont portés par des bras 41 articulés en 42 sur le corps 40. Une pièce 46 portant un piston est liée à chaque bras par des tirants 47 dont un axe 48 passe par une fente 49 aménagée dans le bras 41 de façon à ce qu'une pression hydraulique dans la chambre 50 déplaçant la pièce 46, a
pour effet d'écarter radialement les bras 41.
Une tige 51 liée à un piston 53 peut être déplacée hydrauliquement axiallement dans la chemise 54 du corps 40. Cette tige 51 porte à son extrémité des moyens de verrouillage 52 sous le réceptacle 11 lorsque la tige à déboucher à travers le réceptacle. Tout moyens connus peuvent
être utilisés, par exemple des doigts rétractables du type cliquet.
La figure 5B montre les moyens de désolidarisation une fois les moyens d'obturation
découpés du tubage et le réceptacle en position, prêt à la remontée des moyens 30.
Le fonctionnement des moyens de désolidarisation est le suivant: - La descente des moyens 30 dans le tubage 2 est effectuée par la manoeuvre de la conduite 45, la pièce 46 étant verrouillée de façon à ce que les bras ne puissent s'écarter lors de la descente. Le verrouillage peut être fait par une goupille de cisaillement ou le maintien d'une pression hydraulique dans la chambre 50' opposée à la chambre 50. De préférence, la tige 51
est rentrée dans le corps 40 de façon à ce qu'elle ne soit pas endommagée lors de la descente.
- Une fois le corps 40 bloqué par le siège 6, une pression hydraulique dans la chambre
56 a pour effet de sortir la tige 51 et de verrouiller son extrémité 52 au réceptacle 11.
- Une pression hydraulique dans la chambre 50 a pour effet d'écarter les bras de découpe.
- La rotation des tubes 45 met en action les outils de découpe 43.
- Une fois les moyens d'obturation 3 désolidarisés du tubage 2 - on peut s'en apercevoir en surface en appliquant un certain poids sur le siège 6, ce poids repris par les tiges après la découpe pouvant être observé à la surface - on applique une pression hydraulique dans la chambre 55, éventuellement dans le même temps dans la chambre 50', pour rentrer la tige 51 dans le corps afin d'enfiler le réceptacle 11 au dessus des moyens d'obturation 3. Les bras 41 sont maintenus sur le corps 40 afin de ne pas risquer d'endommager le tubage 2 à la remontée.
- On remonte l'ensemble en manoeuvrant la conduite 45.
Les détails des conduits hydrauliques et de la distribution éventuelle de la pression hydraulique ne sont pas représentés ici car ils sont à la portée de l'ingénieur. Il est clair que l'action hydraulique peut provenir d'une ou de plusieurs sources, préférentiellement par la pression d'un fluide dans le conduit des tiges 45, ou par un multiconduit. Des moyens de distribution hydraulique peuvent être placés dans les moyens 30 afin de distribuer le fluide sous pression amené par le conduit 45 dans les différentes chambres décrites ci-dessus. Ces moyens de distribution peuvent être télécommandés par tous moyens connus, ou bien par des valves
répondant à des seuils de pression.
Les figures 6A et 6B illustrent une autre variante des moyens de désolidarisation dans laquelle les moyens de découpe sont écartés et appliqués contre la paroi des moyens
d'obturation inférieurs par l'action d'une force axiale procurée par un poids posé sur le siège 6.
Les moyens de désolidarisation comportent un corps 60 descendu dans le tubage par
un conduit 45. Une extension 61 peut coulisser en translation par rapport au corps 60.
L'extension 61 comporte à ses extrémités, un piston 63 d'un coté, une partie 64 coopérante avec le siège 6 de l'autre. L'extension comporte également la liaison articulée 62 des bras 41 portant les outils de découpe 43. Une fente 65 est aménagée dans chaque bras 41 de façon à ce que l'axe 66, lié au corps 60, procure un écartement des bras 41 quand le corps 60 se déplace en direction de la butée, l'extension 61 étant elle arrêtée par ladite butée. Ce déplacement relatif
entre les parties 60 et 61 est contrôlé en surface par l'intermédiaire des tubes 45.
Comme dans la variante des figures SA et 5B, une tige 51 passe dans l'orifice du siège 6 pour se verrouiller sous le réceptacle 11 par des cliquets ou équivalents. Le déplacement de la tige 51 est opéré par le moyen d'un piston 53. L'application d'une pression hydraulique dans la chambre 68 a pour effet de rentrer la tige 51 dans le corps 60 en entraînant le réceptacle 11 qui recouvre alors les moyens d'obturation 3. L'application d'une pression hydraulique dans la chambre 67 a pour effet de déplacer le corps 60 par rapport à l'extension 61 dans le sens de la fermeture des bras de découpe. De préférence, les chambres 67 et 68 communiquent
hydrauliquement.
Claims (10)
1) Méthode de tubage d'un puits (1) à partir d'une préforme tubulaire (2) qui est déformable en direction radiale par gonflage entre un état replié dans lequel sa plus grande dimension transversale est inférieure au diamètre du puits, et un autre état déplié dans lequel ladite préforme a une forme sensiblement cylindrique, ladite préforme comportant des moyens d'obturation (3, 4) à ses deux extrémités, la préforme étant durcissable dans le puits pour constituer ledit tubage, ladite méthode est caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes suivantes: - on introduit dans l'espace intérieur de la préforme des moyens de désolidarisation (30) des moyens d'obturation (3) situés à l'extrémité inférieure de la préforme, - on remonte à la surface du sol lesdits moyens d'obturation après avoir placés ceux-ci dans un réceptacle (11) dont la dimension transversale est inférieure au diamètre intérieur de la
préforme une fois durcie.
2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit réceptacle (11) est fixé
audit moyens d'obturation inférieurs (3).
3) Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'on
désolidarise en premier les moyens d'obturation (4) de l'extrémité supérieure de la préforme une
fois celle-ci durcie.
4) Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que lesdits
moyens de désolidarisation (30) sont descendus dans la préforme (2) par le moyen de tiges (31).
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) Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que les moyens de désolidarisation (30) sont activés par la rotation des tiges et/ou par un fluide sous pression
contenu dans les tiges.
6) Dispositif de tubage d'un puits (1) à partir d'une préforme (2) tubulaire qui est déformable en direction radiale par gonflage entre un état replié dans lequel sa plus grande dimension transversale est inférieure au diamètre du puits, et un autre état déplié dans lequel ladite préforme a une forme sensiblement cylindrique, ladite préforme comportant des moyens d'obturation (3, 4) à ses deux extrémités, la préforme étant durcissable dans le puits pour constituer ledit tubage, ledit dispositif est caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de désolidarisation (30) desdits moyens d'obturation inférieurs (3), un réceptacle (11) dans lequel sont placés lesdits moyens d'obturation (3) après désolidarisation, réceptacle dont la dimension
transversale est inférieure au diamètre intérieur de la préforme une fois durcie.
7) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit réceptacle est fixé au bout desdits moyens d'obturation inférieurs, en ce que ceux-ci comportent un siège (6) et un
orifice (7).
8) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'un ensemble de mesure (8) est fixé aux moyens d'obturation inférieurs par l'intermédiaire dudit siège (6), ledit ensemble
obturant l'orifice (7).
9) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que ledit ensemble de mesure
(8) est relié à la surface du sol par des conducteurs (22) incorporés à la préforme.
) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 9, caractérisé en ce que lesdits
moyens de désolidarisation (30) comportent une tige (33; 51) qui passe par ledit orifice (7) pour accrocher ledit réceptacle (11), des moyens de découpe (35) positionnés relativement aux moyens d'obturation inférieurs par le moyen dudit siège, lesdits moyens de découpe étant il actives par l'une au moins des actions suivantes: rotation, compression sur les moyens de
désolidarisation, pression d'un fluide.
11) Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'ensemble de mesure (8) comporte des capteurs adaptés à localiser dans le puits l'extrémité inférieure de la préforme.
12) Dispositif selon l'une des revendications 7 à 11, caractérisé en ce que les moyens de désolidarisation comportent des moyens de distribution d'un fluide sous pression.
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