Brevet FR2012621A1 — publié le 19700320

La présente invention concerne-'ùine'basB dè "guidage : amovible pour le forage et la mise en production de gisements de pétrole au large des côtes et plus spécialement des procédés et un appareil pour la mise en service d'un puits au fond de l'O-5 céan ou d'une, masse d'eau. L'augmentation de l'activité de forage de puits de pétrole et de gaz naturel au large des aôtes a pour résultat la mise au point de techniques nouvelles de forage et de mise en service de puits. Dans certains de ces procédés on installe au fond d'u-1Q ne masse d'eau un tubage de revêtement de conducteur* une tête r-de puits ét d'autres équipements de support. 'Finalement, après exécution du forage, on monte un arbre de Nôe*l sous-marin et on y fixe des conduites d'écoulement pour envoyer la production du puits à un emplacement de stockage. Dans un procédé de terminai-15 son sous-marine, il est nécessaire d'avoir une "base de guidage pour guider sous l'eau l'équipement, depuis la surface de l'eau, jusqu'à sa position convenable. Dans le passé, on y parvenait habituellement en soudant une base de guidage sur le tubage de revêtement du conducteur avant de mettre en place le tubage de 20 revêtement. Ceci a habituellement pour résultat que la base de guidage est montée d'une manière permanente et est irrécupérable même si le trou de sonde se révèle stérile. En.outre dans certains cas, on peut avoir à abandonner temporairement un puits pour le terminer ultérieurement en laissant une base de guidage 25 fixée sur le puits dont on ne se sert pas. Etant donné que la base de guidage est une pièce d'équipement relativement coûteuse, ceci n'est pas souhaitable. La présente invention concerne une base de guidage et des procédés d'emploi qui permettent d'enlever la base de guidage d'un puits sous-marin et même permettent de 30 la réinstaller ultérieurement. Un procédé comprend les:stades consistant à : mettre en place un tubage- de revêtement de conducteur et un ensemble de tête de puits au fond d'une masse d'eau avec une base de guidage amovible fixée sur eux. Terminer les opérations de forage, déconnecter à distance et enlever la base de 35 guidage du tubage de revêtement de conducteur et de l'ensemble 69 20038 2 2012621 de tête de puits. La base de guidage comprend un élément de moyeu traversé par un passage vertical et pouvant être mis en position télescopiquement sur .une tête de puits sous-marine. Des éléments de structure faisant saillie radialement vers l'extérieur de l'é-5 lément de moyeu; des éléments guides fixés sur les éléments de structure et s1étendant vers le haut à partir d'eux jusqu'à la surface de la masse d'eau; des moyens de support autour de l'intérieur du moyeu coopérant avec la tête de puits pour supporter sur eux la hase de guidage; des moyens de maintien autour de 10 l'intérieur du moyeu pouvant être placés à la suite de mouvements consécutifs de déplacement longitudinal et de rotation du moyeu par rapport à la tête de puits, pour venir en contact avec une partie de la tête de puits et"empêcher le déplacement longitudinal de la hase de guidage. 15 Des nervures extérieures de support sont ménagées sur la tête de puits. Les extrémités intérieures des éléments de structure font saillie à travers le moyeu. Certaines des saillies d'éléments de structure reposent sur les nervures de support, et certaines sont disposées directement au-dessous des nervures de 20 support de telle façon qu'en outre du fait qu'elle, est supportée sur les nervures, la hase de guidage est également maintenue vers le "bas par les nervures. On peut comprendre que si le moyeu et les éléments de support sont soumis à une rotation, ils sont libres de coulisser vers 25 ,1e haut et de se dégager, de la tête de puits. Pour empêcher que ceci se produise prématurément, il est prévu une douille de verrouillage dont une partie, dans sa position inférieure, se trouve entre les nervures de support adjacentes et-empêchent la rotation du moyeu de guidage. Pour enlever la hase de.guidage, on 30 tire vers le haut la douille à l'aide d'un outil spécial pour dégager le moyeu et lui permettre de tourner. Si on- désire remettre en place la base de guidage, on suit le processus inverse. D'autres caractéristiques et avantages ressortiront de la description qui va suivre, faite en regard des dessins annexés, 35 et donnent à titre indicatif mais nullement limitatif, un mode de réalisation de 11 invention. Sur les dessins : La figure 1 est une représentation schématique, d'un puits sous-marin avec une "base de guidage amovible selon un mode de CD?"' 69 2003B 3 2012621 réalisation préféré de l'invention; La figure 2 est une'vue en élévation partiellement en coupe de la tête de puits et de la partie centrale de la "base de guidage de la figure 1; • 5 La figure 3 est une vue en plan de la tête de puits et de la "base de guidage de la figure 2 prise suivant la ligne 3-3 de la figure 2; et La figure 4 est une vue en élévation analogue à celle de la figure 2, la douille de verrouillage étant dans sa position 10 supérieure de libération et la base de guidage ayant tourné de 45° en dehors de sa position de support. En se référant d'abord à la figure 1, on voit un tubage de revêtement 2 de conducteur et la tête de puits 3 qui y est fixée, représentés comme ancrés à la surface 4 du fond de l'océan ou 15 d'une masse d'eau. Un ensemble de base de guidage désigné d'une manière générale par la référence 10 est fixé sur la tête de puits 3 d'une manière qui sera décrite plus complètement ci-après. La base de guidage 10 comprend un moyeu de guidage tubulai re 11, des éléments de structure s'étendant horizontalement et , , / de 20 radialement 12, des elements/structure inclines 13» des rails horizontaux 14» des colonnes de guidage 15, et une douille de verrouillage 16. Des câbles 17 sont fixés à l'extrémité supérieure des colonnes 15, et s'étendent vers le haut jusqu'à la surface de l'eau (non représentée). 25 La base de guidage 10 peut être fixée sur le tubage 2 et la tête de puits 3 pour être installée initialement avec eux. A titre de variante, elle peut être fixée sur la tête de puits 3 après que le tube 2 et la tête de puits 3 ont été mis en place et après d'autres opérations de forage. Elle peut être enlevée 30 à tout moment. On donnera maintenant une description plus détaillée en se référant aux figures 2 et 3. La tête de puits 3 est munie d'une série de nervures de support 20 longitudinales réparties radialement, et dont la surface supérieure 21 peut être horizon-35 taie, la surface inférieure 22 étant inclinée vers le bas et vers l'intérieur. Ces nervures 20 sont utilisées à la fois pour supporter la base de guidage amovible 10 et pour la maintenir vers le bas d'une manière qui sera mieux comprise plus loin. 69 2003B 4 2012621 Le moyeu tubulaire de guidage 11 entoure les nervures 20 en étant ajusté de façon à coulisser télescopiquement sur elles. Les éléments de structure horizontaux 12 et les éléments de structure inclinés 13 font saillie vers l'intérieur à tra-5 vers les parois du moyeu 11 parois auxquelles ils peuvent être' soudés pour venir "buter contre la tête de puits 3. Une plaque d'appui 25 peut également être prévue comme celie qui est représentée soudée sur l'élément incliné 13. Dans la position finale installée, les surfaces inférieures faisant saillie vers 10 le haut 26 des élément^ horizontaux 12 reposent sur les surfaces 21 tournées vers le haut des nervures 20 et la surface supérieure 27 faisant saillie vers l'intérieur des éléments inclinés 13 repose en-dessous des surfaces inférieures 22 des ner-' vures. Ainsi tout l'ensemble de base de guidage 10 est supporté 15 sur la tête de puits 3 et est empêché de se déplacer longitudi-nalement par rapport à elle. Pour obtenir cette position de support et de maintien vci3 le bas, tout l'ensemble est descendu autour de la tête de puits suivant une orientation qui permet aux saillies inté-20 rievtres des éléments inclinés 13 de passer entre les nervures 20. Une. fois que l'ensemble 10 a atteint la cote appropriée, on peut le faire tourner dans l'une ou l'autre direction jusqu'à ce que les éléments de structure 12 et 13 soient alignés angu-lairement avec les nervures correspondantes 20. • 25 La douille de verrouillage 16 est montée à l'intérieur du moyeu tubulaire 11 et y est retenue pour un déplacement longitudinal limité par les saillies intérieures des éléments de structure horizontaux 12. La douille de verrouillage 16 peut être facilement fabriquée à partir d'un tronçon de tube. Des i 30 fenêtres rectangiilair.es 31 et 32 reliées par la fente 33, sont découpées à intervalles correspondant aux emplacements des éléments de structure 12. Le fenêtre 32 s'ouvre à la partie inférieure de la bague 16 de telle façon que des parties de jupe 34, pendant vers le bas, sont prévues entre les fenêtres inférieures 35 adjacentes 32. La douille de verrouillage 16 est libre de se déplacer vers le haut jusqu'à ce que le côté inférieur de la fenêtre 31 vienne en contact avec la face inférieure de la semelle supérieure 40 de la poutrelle 12. Son mouvement .-vers le 69 20038 5 2012621 "bas est arrêté quand le côté supérieur de la fenêtre 32 vient en contact avec la face supérieure de la semelle inférieure 41. La coopération des fentes 33 et des âmes 42 des poutrelles 12 empêche la rotation de la "bague 16. par rapport au reste de la 5 base de guidage. Des fentes en "J" 45 peuvent être prévues autour du bord supérieur de la douille de verrouillage.16 pour venir en contact avec un outil. Ce type de contact avec un outil est courant dans l'industrie du pétrole et n'a pas besoin d'être-expliqué en détail. 10 Indépendamment du fait que l'ensemble de la base de guida ge 10 soit fixé à la tête de puits 3 avant ou après que celle-ci ait été installée au fond de la masse d'eau, la douille de verrouillage 16 se trouve habituellement dans la position supérieure, ou position de libération représentée sur la figure 4. Si ce 15 n'est pas le cas, la bague 16 est en contact avec les surfaces supérieures 21 des nervures qui de toute manière, la forcent à occuper cette position. Une fois que tout l'ensemble a tourné par rapport à la position de support et de maintien vers le bas que montrent les figures 2 et 3, et que la douille de verrouillage 20 16 est libérée, si elle n'est plus maintenue en haut, elle tombe dans la position de verrouillage que montre la figure 2. Dans cette position, les parties de jupe 34 en s'étendant vers le bas, se trouvent entre les nervures adjacentes 20, empêchant la rotation de l'ensemble de base de guidage 10, par rapport à la 25 tête de puits 3. La base de guidage étant dans cette position, le forage et la mise en service du puits se poursuivent normalement. Si le puits est un puits stérile ou sec qui doit être définitivement abandonné, ou si le puits doit être temporairement abandonné pour des développements ultérieurs on peut enlever l'en-30 semble de base du guidage. A cet effet, on peut descendre un outil pour venir en contact avec les fentes 45 en "J" pour tirer la douille de verrouillage 16 vers le haut jusqu'à la position de libération de la figure 4. On fait alors tourner la douille de verrouillage 16 et par conséquent tout l'ensemble de la base 35 de guidage 10 jusqu'à ce que les saillies intérieures des éléments 12 et 13 dégagent les faces supérieure et inférieure 21 et 22 des nervures 20. Ceci libère la base 10, permettant son déplacement vers le haut", et permettant de là retirer de la tête de puits. 69 20038 6 2012621 Si on désire par la suite réinstaller la base de guidage, on suit le processus inverse. Avec un équipement de guidage approprié, ceci peut être fait entièrement par des moyens à distance, étant donné que la douille de verrouillage 16 tombe auto-5 matiquement entre les nervures 20 quand .elle est convenablement alignée. Néanmoins, on peut également employer un scaphandrier ou une caméra de télévision sous-marine pour aider la réinstallation si nécessaire. On voit qu'on a ainsi décrit un ensemble de base de gui-10 dage. simple qui peut facilement être retiré d'une tête de puits sous-marine pour être réutilisée. Cette-base peut également être installée ou réinstallée sur la tête de puits à une date ultérieure. Il va de soi que la présente invention a été décrite ci-15 dessus à titre d'exemple préférentiel indicatif mais nullement limitatif et que l'on pourra y ajouter toutes modifications de détail conformes à son esprit sans sortir de son cadre défini par les revendications annexées. CQPY 69 20038 7 2012621 BEYEHPIOAIIONS 1°) Procédé de forage et de taise en service de tête de puits sous-marine caractérisa par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : installer un tubage de revêtement de con-. 5 ducteur et un ensemble de tête de puits au fond d'une masse' d'eau avec une base de guidage amovible fixée sur eux; terminer les opérations de forage; et déconnecter à distance et à enlever cette base de guidage de tubage de revêtement de conducteur et de l'ensemble de tête de puits. 10 2°) Procédé selon la revendication 1, caractérisé par l'étape d'abandonner d'une manière permanente le puits. 3°) Procédé selon la revendication!, caractérisé par les étapes suivantes : abandonner temporairement le puits, fixer à nouveau à distance la base de guidage sur l'ensemble de tête 15 de puits et de tubage de revêtement, et opérer la mise en service du puits. 4°) Procédé de forage et de mise en service d'un puits sous-marin, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : installer un tubage de revêtement et un ensemble 20 de tête de puits sur le fond d'une masse d'eau, fixer à distance une base de guidage amovible sur l'ensemble, terminer les opérations de forage, déconnecter à distance et enlever de l'ensemble la base de guidage. 5°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé par -25 l'étape consistant à abandonner le puits définitivement. 6°) Procédé selon la revendication 4, caractérisé par les étapes suivantes : abandonner temporairement le puits; fixer à nouveau à distance, par la suite, la base sur l'ensemble; et opérer la mise en service du puits. 30 7°) Base de guidage pouvant être enlevée à distance d'une tête de puits placée au fond d'une masse d'eau, caractérisée par le fait qu'elle comprend : un moyeu traversé par un passage vertical et pouvant être placé autour de la tête de puits de manière télescopique, des éléments de structure faisant saillie 35 radialement vers l'extérieur du moyeu, des éléments de guidage fixco sur les éléments de structure et s'étendant vers le haut à partir d'eux jusqu'à la surface de l'eau, des moyens de support autour de l'intérieur du moyeu coopérant avec la tête de 69 20038 8 2012621 puits pour supporter la base de guidage sur eux et un nie y en de maintien vers le bas tout autour de l'intérieur du moyeu, pouvant être placé à la suite d'un déplacement longitudinal et d'une rotation du moyeu par rapport à la tête de puits afin de venir 5 en contact avec une partie de la tête de puits pour empêcher le déplacement longitudinal de la base de guidage précitée. 8°) Base de guidage selon la.revendication 7, caractérisée par un dispositif de verrouillage fixé angulairement par rapport au moyeu pouvant venir en contact avec une partie de la tête de 10 puits, et seulement après mise en contact du moyen de maintien vers le bas pour empêcher le dégagement du moyen de maintien vers le bas précité. 9°) Base de guidage selon la revendication 8, caractérisée par le fait que le moyen de verrouillage comprend une douille tra-15 bulaire montée concentriquement dans le moyeu pour être déplacée d'un mouvement longitudinal limité depuis la position où elle est en contact avec une partie de la tête de puits jusqu'à une position de libération permettant la rotation et le déplacement longitudinal du moyeu par rapport à la tête de puits pour permet-20 tre l'enlèvement de la base de guidage précitée. 10°) Base de guidage de tête de puits sous-marine permettant d'être déconnectée à distance d'un conducteur et d'un ensemble de tête.de puits placés au fond d'une masse d'eau caractérisée par le fait qu'elle comprend : un moyeu tubulaire entourant 25 une partie de l'ensemble; une série de dispositifs de support structurels faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir du moyeu, \ine surface tournée vers le bas, faisant saillie vers l'intérieur du moyeu et pouvant venir en contact avec une partie de l'ensemble pour supporter sur elle la base de guidage, 30 surface tournée vers le haut, déplacée longitudinalement à partir de la surface tournée vers le bas, faisant saillie vers l'intérieur du moyeu pouvant venir en contact avec une partie de l'ensemble, pour empêcher le déplacement longitudinal de la base de guidage, la surface tournée vers le haut pouvant être dégagée 35 de la partie d'ensemble après rotation partielle de la base de guidage.par rapport à l'ensemble, ce qui permet d'enlever la base de guidage. -- 11e) Base de guidage de puits sous-marin selon la revendication -10, caractérisée par un moyen_de verrouillage fixé sur la base de guidage et destiné à venir en contact avec une partie de 69 20038 9 2012621 l'ensemble pour empêcher la rotation partielle précitée de la . "base de guidage, ledit dispositif de verrouillage pouvant être déplaçahle à distance pour l'amener à une position de telle façon que la rotation partielle soit permise pour rendre possi-5 ble l'enlèvement de la "base de guidage. 12°) Base, de guidage de puits sous-marin selon la revendication 11, caractérisée par le fait que le moyen de verrouillage est monté à l'intérieur du moyeu afin de se déplacer lon-gitudinalement d'une manière limitée depuis la position de con-10 tact précitée jusqu'à la position permettant la rotation. 13°) Ensemble de tête de puits sous-marine et de "base de guidage caractérisé par le fait qu'il comprend : une tête de puits tubulaire fixée sur un tubage de revêtement au voisinage du fond d'une masse d'eau, la tête de puits tubulaire comportant 15 des nervures longitudinales disposées radialement autour de sa partie extérieure, ces nervures ayant une surface de support faisant face vers le haut et une surface de maintien vers le bas qui est tournée de façon à faire face vers le bas; un moyeu télescopique tubulaire pouvant être placé télescopiquement" au-20 tour de la tête de puits; des éléments de support structurels faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir du moyeu, des câbles de guidage s1 étendant vers le haut à partir d'eux jusqu'à la surface de la masse d'eau; des premières saillies intérieures disposées radialement autour de l'intérieur du moyeu 25 ayant une surface tournée vers le bas, et pouvant venir en contact avec les surfaces de support des nervures; et des dettxièmes saillies intérieures disposées radialement autour de l'intérieur du moyeu et déplacées longitudinalement à partir des premières saillies intérieures, des surfaces tournées vers le haut sur ces 30 deuxièmes saillies intérimaires pouvant venir en contact avec les surfaces de maintien vers le bas portées par les nervures; les premières et les deuxièmes saillies intérieures coopérant avec les nervures pour empêcher un déplacement longitudinal du moyeu .quand le moyeu et la tête de puits sont dans une position mutuel-35 le angulaire prédéterminée. 14°) Ensemble de tête de puits et de base de guidage sous-marines selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'un moyen de verrouillage est fixé angulairement par rapport au moyeu, une partie du, moyen de verrouillage pouvant être inséré OGFf ] 69 20036 10 2012621 entre les nervures de tête de puits, et seulement quand la douille de verrouillage et la tête de puits sont dans une disposition mutuelle angulaire prédéterminée, pour empêcher la libération de la douille et de la tête de puits. 5 15°) Ensemble de tête de puits sous-marine et de base de -^guidage selon la revendication 14, caractérisé par le fait que le moyen de verrouillage comprend un élément tubulaire monte entre le moyeu et la tête de puits pour un déplacement longitudinal limité, cette partie pouvant être insérée comprenant une 10 Jupe faisant saillie vers le bas, la jupe pouvant être retirée d'entre les nervures pour permettre de faire tourner et d'enlever la douille par rapport à la tête de puits. 16°) Ensemble de tête de puits sous-marine et de base de guidage selon la revendication 13, caractérisé par le fait que 15 les premières et deuxièmes saillies intérieures constituent des prolongements des éléments de support structurels passant à travers la paroi du moyeu. 17°) Ensemble de tête de puits sous-marine et de base de guidage selon la revendication 16, caractérisé par le fait que 20 ces éléments de support structurels comprennent au moins deux jeux d'éléments, les premières saillies intérieures étant les prolongements précités du premier des jeux, les deuxièmes saillies intérieures étant les prolongements précités du second de ces jeux. 25 18°) Ensemble de tête de puits sous-marine et de base de guidage selon la revendication 17, caractérisé par un moyen de verrouillage comprenant une douille tubulaire montée concentri-quement entre le moyeu et la tête de puits,- pour se. déplacer longitudinalement d'une manière limitée dans une disposition 30 mutuelle angulaire fixée par rapport au moyeu, une partie de la douille tubulaire pouvant être placée entre deux nervures adjacentes mais seulement quand les saillies intérieures sont dans les positions de contact pour empêcher la rotation et l'enlève- " ment de la douille par rapport à la tête de puits. 35 19°) Ensemble de tête de puits sous-marine détachable et de base de guidage, caractérisé par le fait qu'il comprend une tête de puits tubulaire comportant une série de nervures longitudinales disposées radialement autour de l'extérieur de la 69 20038 ii 2012621 tête de puits, ces nervures comportant une surface de maintien vers le "bas, surface qui fait face vers le haut, un moyeu traversé par un passage vertical, moyeu qui peut être placé téles-copiquement autour de la tête de puits et des nervures, des élé-5 ments de structure faisant saillie radialement vers l'extérieur et vers l'intérieur du moyeu et présentant une surface tournée vers le "bas, surface qui est à l'intérieur du moyeu et coopère avec la surface de support des nervures pour supporter le moyeu sur la tête de puits et fournit une surface tournée vers le haut 10 pour amener en contact avec la surface de maintien vers le "bas des nervures, pour empêcher un déplacement longitudinal de la "base de guidage par rapport à la tête de puits, la surface tournée vers le haut pouvant être dégagée après rotation du moyeu pour permettre le déplacement vers le haut et la libération du 15 moyeu par rapport à la tête de puits; et une douille de verrouillage tubulaire montée dans le moyeu pour pouvoir se déplacer longitudinalement de façon limitée, la douille - ayant une partie qui peut être placée par coulissement entre les nervures de tête de puits pour empêcher le dégagement précité de la sur-20 face faisant face vers le haut qui est située sur l'élément de structure. COPV '