Brevet FR2141607A1 — publié le 19730126

La présente invention concerne un procédé et un appareil pour faciliter la connexion et un dispositif lubrifiant à une téte de puits sous-marin. La fonction d'un dispositif lubrificateur est double. En premier lieu, le dispositif de lubrification qui pour simplifier esteppel' le "lubrificateur" assure l'étan- chéitd b l'extrémité supérieure de la tête de puits pour empé cher l'échappement des matières minérales fluides pendant les opérations de rentrée dans le puits. Dans le cas d'un puits subaquatique basse pression, le lubrificateur empêche aussi l'entrée d'eau dans le puits à travers la tête de puits sousmarine pendant les opérations de rentrée dans le puits.En second lieu, les iubyqficateurs assurent l'étanchéité de la partie supérieure de la tête de puits et égalisent la pres- sion sur l'outil ou autre appareil enfermé dans l'appareil pour permettre sa descente dans le puits par l'action de la pesanteur seule. Un tube lubrificateur classique, qu'il soit destiné å une toute de puits b la surface du sol ou b une tête de puits sous-marine est habituellement fixé b la tête de puits par vissage. Par suite, pour chaque tube ou appareil devant être descendu dans le puits, le lubrificateur entourant l'outil, avant sa descente dans le puits, doit être vissé sur la tête de puits et ensuite être dévissé.Bien que le mouvement de rotation du lubrificateur pour le vissage et le dévissage sur la tête de puits puisse être facilement provoqué dans le cas d'une tête de puits b la surface du sol, il est difficile, et dans certains cas impossible, de le provoquer dans le cas d'une tête de puits sous-marine pour les raisons suivantes : Il est pratiquement impossible qu'un dispositif submersible assure ce mouvement de rotation. Un plongeur peut assurer ce mouvement de rotation, mais les plongeurs ne peuvent pas opérer pour des têtes de puits en eaux profondes, et leur utilisation dans ce but dans le cas des têtes des puits en eaux peu profondes entrain un temps considérable, et par suite elle est conteuse.Un lubrificateur classique ne peut ainsi pas btre utilisé pour les têtes de puits en eau profonde, et il ne peut être utilisé pour une tête de puits sous-marine en eau peu profonde qu'avec des dépenses considérables de temps et de prix de revient. Une variante du lubrificateur classique a été proposée pour des têtes de puits en eau très peu profonde. D'une façon brève, ette solution comporte l'utilisation d'un lubrificateur d'une longueur supérieure å la profondeur de l'eau au point de la tête de puits sous-marine, ce lubrificateur étant descendu jusqu'd la tête de puits b travers un conduit flexible. Ce lubrificateur est très peu pratique même dans le cas des têtes de puits en eaux peu profondes d'une profondeur dépassant une trentaine de mètres. Bien entendu, il est hors de question d'utiliser un tel lubrificateur pour une tête de puits en eau profonde La présente invention a pour objet un procédé et un appareil pour faciliter le raccordement d'un lubrificateur b une tête de puits sous-marine. L'invention a aussi pour objet un procédé et un appareil permettant le raccordement d'un lubrificateur b une tête de puits sous-marine, quelle que soit la profondeur. Conformément b l'invention, le lubrificateur est descendu au moyen d'un câble avec un outil ou un autre appareil b l'intérieur b partir de la surface jusqu'à une tête de puits sous-marine. Quand le lubrificateur a atteint la tête de puits, il est verrouillé b celle-ci et l'outil ou autre appareil est descendu dans le puits. Les caractéristiques de l'invention ressort- ront plus particulièrement de la description suivante, donnée à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente schématiquement et partiellement en coupe un appareil lubrificateur pendant sa descente jusqu'à une tête de puits sous-marine normalement fermée par un couvercle selon un mode de mise en oeuvre de l'invention la figure 2 est une coupe verticale d'une partie du lubrificateur verrouillé sur la tête de puits selon un mode de mise en oeuvre de l'invention s la figure 3 est une coupe verticale du couvercle de tête de puits verrouillé sur la tête de puits sous-marine de la figure 2 ; et la figure 4 est une coupe verticale d'une partie du lubrificateur déverrouillé de la tête de puits de la figure 2. La figure 1 représente un lubrificateur 10 pendant sa descente au moyen d'un câble 12 à partir d'un navire ou bâtiment de surface (non représenté) vers la tête de puits sous-marine 16 située sur le fond de mer 18, le lubrificateur contenant un outil 14. En plus du câble de des- cente 12, des câbles de guidage habituels s'étendant entre la surface et le fond de mer et un châssis d'espacement classique (non représenté) peuvent être utilisés pour guider le lubrifi cateur 10 vers la tête de puits 16. Quand le lubrificateur est arrivé à la tête de puits 16, le couvercle de puits 20 est enlevé et le lubrificateur 10 est fixé à la tête de puits 16. Le lubrificateur 10 comporte un tube coaxial 22 de longueur faible par rapport à la profondeur de la tête de puits 16, c'est-à-dire une longueur d'environ 3 mètres. Un presse-étoupe 24 est montd à l'extrémité supérieure sensiblement fermée du tube, et un dispositif de raccordement 26 est fixé à l'extrémité inférieure ouverte du tuiez Le dispositif de raccordement ou connecteur 26 comporte un mécanisme de verrouillage comportant un mandrin à griffes 28 représenté en tirets et qui peut être verrouillé sur la tête du puits 16. Le couvercle 20 du puits comporte un mécanisme de verrouillage similaire, avec un mandrin à griffes 30 représenté en tirets, et qui est verrouillé sur la tête de puits 16. Pendant sa descente, le lubrificateur 10 repose sur l'outil 14 qui est enfermé dans le lubrificateur 10, l'étanchéité étant assurée par le presse-étoupe 24. Quand le lubrificateur 10 arrive à proximité du fond 18, le mandrin 30 du couvercle 20 de la tête de puits 16 est déverrouillé de celle-ci par un plongeur ou dispositif submersible, une vanne tampon de tête de puits 32 étant fermée. Le lubrificateur 10 est ensuite fixé b la tête de puits 16 par un plongeur ou par un appareil submersible par verrouillage du mandrin 28.Quand le lubrificateur 10 a été fixé à la tête de puits 16, la vanne tampon 32 peut être ouverte par un plongeur ou un appareil submersible ou bien par un dispositif de commande à distance, après quoi l'outil 14 peut être descendu à travers le lubrificateur 10 dans la tête de puits 16 et dans le puits, à l'extrémité du câble de descente 12 qui traverse librement le presse-étoupe 24. Dans certains cas, des considérations de sécurité peuvent demander la fermeture d'une vanne principale 34 de la tête de puits 16 avant le raccordement du lubrificateur 10, et ensuite l'ouverture de cette vanne principale 34 après le raccordement du lubrificateur 10 pour permettre le passage du fluide 14 à travers la tête de puits 16 et dans le puits.Une vanne de production 36 peut être laissée ouverte ou être fermée selon qu'il est désirable Ou non de maintenir la production pendant le travail particulier effectué avec l'outil ou autre appareil. Quand le travail est terminé, l'outil 14 peut être sorti du tube pour être ramené dans le lubrificateur 10. La vanne tampon 32 peut alors être fermée, de même que la vanne principale 34 quand cela est necessaire, et le mandrin 28 peut être déverrouilléO Dans certains cas, il peut être désirable de monter une vanne de purge (non représentée) en un point convenable le long du lubrificateur 10 pour ltéchappement des fluides minéraux et pour la reduction de la pression à l'intérieur du lubrificateur 10 avant le doverrouillage du mandrin 28 afin d'éviter une séparation explosive du lubrificateur 10 de la tête de puits 16. La tête de puits 16 est ensuite refer mée avec le couvercle 20 et le lubrificateur 10 est remonté avec l'outil 14 au moyen du câble 12 jusqu'au bâtiment de surface. La figure 2 représente le lubrificateur 10 fiye à la tête de puits 16 par le connecteur 26, le mandrin 28 du connecteur 26 étant plus précisément verrouillé à l'extré- mité de raccordement 38 formant un rebord de la tête de puits 16. Pour la position verrouillée représentée, le mécanisme hydraulique de commande comportant un manchon 40 mobile entre le mandrin 28 et la surface 42 du connecteur 26 est en position infér-ure. Cette position inférieure est atteinte quand ln piston 4 est repoussé jl.lSq'l 'au bas d'un cylindre 46 par le fluide hydraulique pénétrant dans la partie supérieure du cylindre 46 à travers un passage 48.Quand le piston 44 est repoussé vers le bas du cylindre 46, le fluide hydraulique se trouvant en dessous du piston 44 est refoulé à l'sextérieur du cylindre 46 à travers un passage 50 et la tige rigide 52 entrain le manchon 40 vers la position inférieure. Quand le manchon 40 est dans la position infé- rieure représentée, chacune des griffes 54 du mandrin 28 pivote autour d'une bague 55 jusqu'à la position sensiblement verti cale. Quand cette position sensiblement verticale est atteinte, une surface de verrouillage 56 de chaque griffe 54 du mandrin 28 est engagée sur le côté inférieur du rebord de l'extrémité de raccordement 38. Simultanément, une surface de verrouillage 58 de chaque griffe du mandrin 28 est engagée sur le rebord de l'extrémité de raccordement 60 du connecteur 26 du lubrifi cateur pour comprimer un joint annulaire 62 situé entre les extrémités de raccordement 60 et 38. Les connexions hydrauliques pour le mécanisme de verrouillage commandé hydrauliquement sont facilement éta tries b l'extérieur du connecteur 26. Des extrémités 48a et 50a des passages 48 et 50 dépassent respectivement à l'extérieur du connecteur 26 et sont engagées sur- les raccords 49a et 51a des canalisations hydrauliques 49 et 51 qui sont maintenues à l'écar tement voulu par une bride 70. Les raccords hydrauliques 49a et 51a peuvent ainsi être facilement fixés aux extrémités 48a et 50a par un plongeur ou un dispositif submersible. Sur la figure 3, le couvercle du puits 20 est représenté fixé à la tête de puits 16. Plus particulièrement, le mandrin 30 du couvercle 20 est représenté verrouillé sur l'extrémité de raccordement 38 de la tête de puits 16. Le méca nisme de verrouillage à commande hydraulique du couvercle 20 est sensiblement identique au mécanisme de verrouillage b commande hydraulique du connecteur 26 du lubrificateur . Pour montrer mieux cette identité, les éléments du mécanisme de verrouillage b commande hydraulique du couvercle 20 sont désignés par les memes réfdrences numériques que pour le mécanisme de verrouillage à commande hydraulique du connecteur 26 du lubrificateur. La seule différence réelle entre le couvercle 20 et le connecteur 26 est que la partie supérieure du couvercle 20 est fermée par une plaque 64 vissée et comportant un anneau de levage 66. Cet anneau de levage 66 permet l'accrochage du câble pour faciliter la mise en place èt l'enlèvement du couvercle de la tête de puits 16. Par contre, le connecteur représenté sur les figures 1 et 2 est ouvert à son extrémité supérieure et il est fixé à la bride 68 du tube 22. Il sera noté que les canalisations hydrauliques 49 et 51 sont habituellement enlevées du couvercle 20 quand le travail est terminé. Pour protéger le mécanisme de verrouillage à commande hydraulique contre l'actionlcorrosive de l'eau de mer, il peut être désirable de fermer les extrémités 48a et 50a avec un couvercle ou des bouchons de protection quand les canalisations 49 et 51 ont été enlevées. Sur la figure 4, qui représente le connecteur 26 mais aussi le couvercle 20 du puits, le mécanisme de verrouillage d commande hydraulique est déverrouillé . Quand le mécanisme est en position de déverrouillage, le piston 44 a été entraîné à la partie supérieure du cylindre 46 par ltenvoi de fluide hydraulique dans la partie inférieure du cylindre 46 à travers la canalisation 51. De ce fait, une surface de came 72 de chaque griffe du mandrin 28 ou 30 a été forcée vers l'intérieur par le manchon 40, et la surface de verrouillage 56 de chaque griffe du mandrin 28 ou 30 a été pivotée vers l'extérieur autour de la bague 55. Le lubrificateur 10 ou le couvercle 20 est alors prêt pour être fixé ou enlevé de la tête de puits 16. Comme le montre la figure 4 qui représente une partie du lubrificateur 10 fixé sur la tête de puits 16, mais qui représente aussi le couvercle 20 fixé sur la tête de puits 16, il existe une identité entre les deux mécanistes de verrouillage à commande hydraulique, å l'extérieur ainsi qu'b l'intérieur 26 du lubrificateur, et de mdme, du couvercle 20 de puits. Par suite, les canalisations 49 et 51 peuvent être montées sur une bride 70 qui maintient une distance fixe entre les extrémités 49a et 51a pour faciliter le raccordement des canalisations 49 et 51 au connecteur 26 ou au couvercle 20 qui sont interchangeables. Il doit être compris que les canalisations hydrauliques 49 et 51 sont détachées du connecteur 26 et du couvercle 20par un plongeur ou par un appareil submersible. De plus, il a été indiqué que la vanne tampon 32, la vanne princi pale 34 et la vanne de production 36 peuvent être ouvertes et fermées par un plongeur ou un appareil submersible. Selon la présente invention, les activités en plongée d'un plongeur ou d'un appareil submersible restent dans les possibilités d'un plongeur ou d'un appareil submersible. Le mécanisme de verrouillage du connecteur 26 du lubrificateur, de même que celui du couvercle 20,facilitent en particulier considérablement le travail ndcessaire pour le raccordement. De plus, le travail en plongée demandé par le mécanisme de verrouillage est simplifié de sorte qu'un appareil submersible peut assurer le travail, ce qui permet le raccordement du lubrificateur 10 sur n'importe quelle tete de puits sous-marine, quelle que soit la profondeur. Bien qu'un outil particulier 14 soit représenté sur la figure 1, il doit être noté que l'invention n'est en aucune façon limitée au cas de cet outil. En effet, un appareil selon l'invention peut être utilisé pour différentes opérations parmi lesquelles le raclage de la paraffine des surfaces intérieures et l'enlèvement des ponts de sable dans le puits. En fait, l'appareil décrit ci-dessus peut être utilisé pour la pénétration dans un puits chaque fois qu'il y a lieu de descendre un appareil de n'importe quel type à l'intérieur du puits. Bien entendu, la description qui précède n'est pas limitative et l'invention peut être mise en oeuvre suivant d'autres variantes sans que l'on sorte de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé pour la pénétration dans un puits subaquatique comportant une tête de puits sous-marine , caractérisé par l'accrochage d'un tube lubrificateur à un câble, la descente de ce tube jusqu'à la tête de puits sous-marine en utilisant un câble, le déverrouillage du couvercle de la tête de puits, l'enlèvement de ce couvercle de la tête de puits, le verrouillage par commande hydraulique du tube lubrificateur à la tête de puits, et la descente de l'outil à travers la tête de puits. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le déverrouillage par commande hydraulique du couvercle de la tête de puits. 3. Ensemble lubrificateur à câble de descente pour des opérations telles que l'entretien à travers une tête de puits sous-marine, caractérisé par un câble pouvant être descendu à partir de la surface jusqu'à la tête de puits, un dispositif lubrificateur ayant une extrémité sensiblement fermée pour le passage du câble et une extrémité ouverte comportant un dispositif actionné hydrauliquement pour raccorder de façon verrouillable le dispositif lubrificateur à la tbte de puits, et un outil supporté par le câble et supportant à son tour le dispositif lubrificateur à l'extrémité fermée de celuici quand le dispositif lubrificateur est descendu jusqu'S la tête de puits sous-marine pour être verrouillé à la tête de puits son extrémité ouverte, l'outil pouvant ensuite descendre vers la tête de puits à travers le dispositif lubrificateur quand celui-ci est verrouillé. 4 Ensemble lubrificateur selon la revendication 3O caractérise en ce que le dispositif pour verrouiller le dispositif lubrficateur à la tête de puits comporte plusieurs riffes de mandrin pouvant être engagées contre rebord de l'extremite de saccordement de la tête de puits. 5. Equipement pour le travail dans un puits sua-uatique, caractérisé par une tête de puits submergée d'un puts subaquatique, un couvercle de tête de puits fixé à la tête de puits pendant les périodes de production, ce couvercle étant fixé et étant libéré de la tête de puits par un mécanisme de verrouillage, un câble de descente pouvant être descendu à partir de la surface Jusqu'à la tdte de puits, un dispositif lubrificateur ayant une extrémité sensiblement fermée pour le passage du cable et une extrémité ouverte pour être raccordée b la tête de puits, cette extrémité ouverte pouvant être fixée à la tête de puits par un mécanisme de verrouillage et être libérée de la tête de puits par ce mécanisme, et un appareil tel qu'un outil de travail supporté par le cible et adapté pour supporter le dispositif lubrificateur b l'extrémité fermée de celui-ci pendant sa descente jusqu'à la tête de puits, cet appareil pouvant être descendu à travers le dispositif de lubrification et la tête de puits après le verrouillage du dispositif lubrificateur å la tête de puits. 6. Equipemeht selon la revebdication 5, caractérisé en ce que le mécanisme de verrouillage du couvercle de la tête de puits et le mécanisme de verrouillage du dispositif lubrificateur sont commandés hydrauliquement. 7. Equipement selon la revendication 6, caractérisé en ce que le couvercle de la tête de puits comporte des raccords hydrauliques extérieurs, et le dispositif lubrificateur comporte des raccords hydrauliques extérieurs, les raccords hydrauliques du couvercle et du dispositif lubrificateur étant pratiquement identiques et étant espacés de façon pratiquement identique. 8. Equipement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tête de puits comporte une extrémité de raccordement à rebord et le mécanisme de verrouillage du couvercle de la tête de puits et le mécanisme de verrouillage du dispositif lubrificateur comportent chacun un certain nombre de griffes de mandrin pouvant etre engagées contre le rebord.