Brevet FR2146099A1 — publié le 19730302

L'invention se rapporte à une méthode de changement d'outils lors d'une intervention au câble dans un puits pétrolier subaquatique à toute profondeur et quelle que soit l'importance de la tette de puits ainsi qu'aux moyens de mise en oeuvre. L'une des méthodes d'intervention au câble dans un puits sousmarin consiste à équiper la tête de puits d'un sas également sousmarin dont la fonction principale est de permettre l'introduction dans le puits sous pression de l'outil pendu au câble. Un sas de ce genre comporte donc à sa partie inférieure un raccord pour sa fixation sur la tête de puits et à sa partie supé rieure des moyens assurant 1'étanchéité entre la paroi interne de la tête du sas et le câble dont l'un des brins est enroulé sur un treuil de commande0 La méthode usuelle de fixation d'un nouvel outil au câble consiste, après avoir fermé la vanne de sommet de la tête de puits, à désolidariser le sas de la tête de puits et à remonter le sas en surface de façon à remplacer l'outil primitif.Cette méthode est donc longue et peu commode puisque le sas peut atteindre six mètres et plus et qu'auprès avoir fixé en surface un nouvel outil à l'extrémité inférieure du cible, on doit redescendre le sas porteur de l'outil et refixer son extrémité inférieure sur la tête de puits. On a bien préconisé une méthode selon laquelle le treuil d'enroulement du câble porteur de l'outil se trouve dans un ensemble étanche fixé à la tête de puits, mais cette méthode ne supprime pas pour autant la nécessité de déconnecter au fond de l'eau un ensemble complexe qui doit de toute façon Btre relié à une installation de surface par cibles électriques, fournissant la puissance nécessaire à la commande du treuil. Ainsi, quelle que soit la méthode utilisée, on ne pouvait changer d'outil qu'après avoir retiré au fond de l'eau un assemblage lourd tiré à la tte de puits et qu'après avoir, soit remonté en surface cet assemblage pour le redescendre ensuite, soit procédé à la fixation du nouvel outil sous l'eau, opération dont la possibilité technique et économiaue dépend de la profondeur d'eau du site considéré. engin, dans chacun des cas, il fallait refixer un ensemble lourd et complexe sur la tête du puits. L'objet principal de la présente invention est une méthode de remplacement d'un outil de travail au câble dans un puits pétrolier subaquatique selon laquelle on monte sur l'extrémité supérieure du puits et avant toute intervention, un tube fixe ouvert à ses deux extrémités, l'extrémité supérieure du tube étant équipée d'un mécanisme de verrouillage et de déverrouillage d'une pièce d'étanchéité autour du câble, manoeuvrée par ce câble, lui-même muni d'un outil ou d'un arrêtoir; on déverrouille ladite pièce et on la ramène à la surface à l'aide dudit cible pour y recevoir un nouvel outil et l'on redescend et reverrouille la pièce en vue de procéder à une nouvelle intervention dans le puits. La pièce d'étanchéité peut être munie de bras ou guides qui coulissant le long des lignesguides dont est équipée la tête de puits sous-marine assurent le guidage et l'introduction des outils de travail au câble dans le sas. Les avantages d'une telle méthode sont multiples. En effet, aucune intervention manuelle au fond n'a besoin d'être effectuée puisque l'on connatt depuis longtemps des organes de télécommande susceptibles de déverrouiller une pièce mobile par rapport à une pièce fixe et qu'en continuant de commander le treuil de l'installation de surface après déverrouillage de la pièce d'étanchéité, la remontée de l'outil entrain ladite pièce jusqu'à la surface. N'ayant à changer qu'en surface l'outil fixé au câble, on réalise un gain de temps précieux. De plus, il va de soi que si un plongeur doit intervenir directement sur la tête du puits, on peut éviter de remonter le câble en surface, le plongeur n'ayant aucune peine à déclencher le mécanisme de commande du verrouillage ou du déverrouillage de la pièce mobile au fond de l'eau pour changer l'outil fixé au porte-outil après retrait de la pièce mobile d'étanchéité sur le câble.Ainsi, la méthode, objet de l'invention, permet un gain de temps considérable, un accroissement de la sécurité du personnel ainsi que la protection des joints entre la tête du puits et la base du sas en limitant le nombre des manoeu- vres de connexion et déconnexion sas-tête de puits; les joints d'étanchéité entre la pièce mobile d'étanchéité sur le câble et le haut du sas sont fixés sur la pièce mobile et peuvent donc faire l'objet d'une inspection à chaque manoeuvre de changement d'outil. Un autre objet de l'invention est un sas pour la mise en oeuvre de la méthode exposée ci-dessus, caractérisé en ce qu'il est composé d'un corps tubulaire ouvert à ses deux extrémités, d'un moyen de fixation à sa partie inférieure en vue de son raccordement à la tête de puits, d'une pièce amovible d'étanchéité com portant dans sa partie centrale un passage axial équipé d'une garniture d'étanchéité pour assurer l'étanchéité autour du câble, d'un moyen de verrouillage et de déverrouillage de la pièce amovible d'étanchéité, d'un logement à l'extrémité supérieure du corps tubulaire pour y recevoir la pièce d'étanchéité et d'un moyen d'étanchéité entre cette pièce et ledit logement complétant l'étanchéité du corps tubulaire. Ainsi, l'étanchéité du sas étant assurée finalement par la pièce amovible d'étanchéité, il suffit de déverrouiller la pièce d'étanchéité et de remonter le câble porte-outil à l'aide d'un treuil en surface pour appliquer la méthode, objet de l'invention. Un autre objet de ltinvention est un sas de ce type dans lequel la pièce d'étanchéité est rendue la plus simple possible en choisissant comte moyen de verrouillage des verrous supportés par une pièce intérieure audit logement, ladite pièce d'étanchéité ne comportant que de simples encoches pour recevoir lesdits verrous en position de verrouillage et qu'un moyen pour maintenir une garniture d'étanchéité. La pièce d'étanchéité amovible peut donc être manipulée aisément et sans avoir à prendre quelque précaution que ce soit. Un autre objet de l'invention est un sas de ce type dont le moyen de commande du verrouillage et du déverrouillage de la pièce d'étanchéité comporte tin circuit hydraulique, une chemise à l'inté- rieur du logement situé à la partie supérieure du corps tubulaire et susceptible de prendre une position haute sous l'effet de la commande du circuit hydraulique pour verrouiller la pièce d'étanchéité et une position basse pour la déverrouiller, l'alésage interne de la partie supérieure de la chemise coopérant avec la garniture de la pièce d'étanchéité pour assurer l'étanchéité du sas. Un tel moyen de commande du verrouillage de la pièce amovible d'étanchéité présente une série d'avantages qui ressortiront de la description détaillée suivante et en particulier une très grande sécurité, la pression interne du puits pouvant être mise à profit, comme on le verra, pour se conjuguer à celle du fluide hydraulique de commande en vue du maintien du verrouillae de la chemise de commande en position haute. D'autres c:.ractéristiqÜes et avantages ressortiront de la description suivante faite en référence au dessin annexé qui représente, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation de la présente invention. Sur le dessin : La figure 1 est une vue en coupe axiale de la tête d'un sas équipée de la pièce d'étanchéité d'un câble d'intervention, et la figure 2 la vue de dessus de la tête du sas et sa demi-coupe le long de la ligne Il-Il de la figure 1. La tête du sas, figures 1 et 2, est composée essentiellement dtune partie fixe formée par la pièce de base 1, la pièce cylindrique 2, la collerette de guidage 3 et les circuits de commande hydraulique 4, d'une partie amovible constituée par l'ensemble 5 de la pièce d'étanchéité sur le cible d'intervention et d'une partie mobile comprenant la chemise 6 et les verrous 7. Il va de soi que le mode d'assemblage des pièces fixes comportant notamment le filetage 8 et les boulons 9 peut être quelconque et qu'il en est de même en ce qui concerne les moyens d'étanchéité utilisés, comme le joint torique 10, par exemple. La pièce de base 1 comporte à sa partie supérieure des prolongements la sur lesquels sont montés des axes 11 servant au pivotement des verrous 7. La pièce cylindrique 2 comporte en plus de deux douilles 12 et 13 servant à la fixation des circuits 14 et 15 du fluide de commande hydraulique, deux saillies 16 et 17 entre lesquelles se trouve un joint torique 18. Ce joint assure l'étanchéité entre la surface 6a de la chemise mobile et la partie du cylindre 2 comprise entre les deux canaux prolongeant les orifices des douilles 12 et 13. Un canal 19 met en communication le milieu externe avec la partie supérieure du logement formé par le cylindre 2 et l'ensemble 5. La collerette 3 comporte un indicateur électronique 20 de type quelconque transmettant la position de la chemise 6 sous l'effet du déplacement de la butée 21. L'indicateur 20 est monté dans l'exemple représenté dans un boîtier fixé à l'aide des écrous 22. Afin d'alléger le dessin, les fils de connexion n"ont cas été représentés. Un indicateur visuel de la position de la chemise 6 est aussi monté dans la collerette et comporte essentiellement une tige 23 solidaire du disque 24 sur lequel prend appui le ressort 25 maintenu dans le logement 26 de La collerette. Le joint à lèvre 27 fixé sur le bord interne de la collerette assure le nettoyage de la partie mobile 5 avant son introduction dans le haut du sas. La pièce de guidage 5 comporte un bouchon creux 31 vissé dans l'axe du corps 30 et donnant accès à la garniture d'étanchéité 32 pour le passage du cible d'intervention. Un bouchon de retenue 33, vissé à l'extrémité inférieure du corps 30, permet l'entraînement de la pièce de guidage 5 lors de son déverrouillage èt de la remon- tée du câble, Des encoches 30a sont prévues à la partie inférieure du corps 90 pour recevoir les totems des verrous 7 en position de verrouillage. La surface Ga de la chemise est en retrait par rapport aux ba to gues de logement 34 et 35 des joints 37 de façon à constituer dea chambres 38 et 39 dans lesquelles on fait pénétrer ou on retire le fluide de commande hydraulique au moyen du dispositif schématisé en 4. Un joint à lèvre 40, à l'extrémité inférieure de la chemise 6, empoche la pénétration des fluides provenant du puits. Afin de permettre le déplacement de la chemise 6 en dépit des joints 29 et 40, on a prévu un canal 41 dans la pièce 1 reliant l'intérieur du sas au-decjsous de la pièce 5 et son logement défini par le colin~ dre 2.D'autre part et afin d'éviter toute pénétration de fluide provenant du puits dans la chambre 39 et par conséquent dans les circuits hydrauliques lors d'un défaut d'étanchéité des joints 40 et 37, on a prévu un canal 42 débouchant sur la surface supérieure de la chemise 6. Le fonctionnement du sas est le suivant. Ayant fixé le sas décrit, par l'intermédiaire du filetage 13 de la tette de sas repré sentée figure 1, on ramène, le cas échéant, la chemise 6 vers le bas en commandant la circulation du fluide hydraulique dans le sens inverse de celui représenté par les flèches représentées sur les canaux 14 et 15. La chemise 6, en descendant, pousse la queue des marteaux 7 qui pivotent autour de leur axe 11 pour prendre la position représentée sur la droite de la figure. Il est alors pos sible d'introduire la pièce de guidage 5 équipée de son câble et de son outil d'intervention. La collerette 3 facilite l'introduc tion par sa forme tandis que la partie chanfreinée de la partie supérieure de l'extrémité lb de la pièce 1 sert de logement à l'extrémité conique du corps 30.Dans cette position, il suffit de commander le dispositif hydraulique 4 pour faire circuler le fluide de commande dans le sens des flèches afin de ramener la chemise 6 vers le haut. La partie 6b de la chemise libère les queues des verrous 7 puis bascule leur tette dans les logements 30a, verrouillant ainsi l'ensemble 5 dans son logement. En position haute, les garnitures 29 sont en contact avec la surface interne supérieure de la chemise, ce qui assure avec le joint à lèvre 40 l'étanchéité du sas. Le puits peut alors être ouvert et le câble dtintervention descendre avec son outil. La position de verrouillage est signalée automatiquement par le dispositif 20 ainsi que par le dispositif visuel dont la tige 23 poussée par la chemise 6 dépasse le haut de la collerette 3.Dans la position verrouillée, la pression du puits agissant à l'intérieur du sas tend à maintenir la chemise 6 en position haute, donc en position de verrouillage. Lorsque l'on désire changer d'outil, on remonte l'outil dans le sas, on ferme la vanne de sommet du puits, on pnrge le sas, on commande l'abaissement de la chemise 6 par le dispositif hydraulique 4, on assure par les dispositifs 20 et 23 que la pièce de guidage 5 du cible dtintervention est déverrouillée et l'on procède alors au changement de l'outil, soit au fond de l'eau, soit en remontant complètement la pièce 5 entraînée par le câble que l'on enroule sur un treuil à la surface. Dès le changement effectué, on redescend la pièce 5 qui s'arrête au fond de son logement et on commande de nouveau son verrouillage par l'introduction du du fluide hydraulique par le canal 14 et le refoulement du fluide hydraulique contenu dans la chambre 39 par le circuit 15. Bien que l'on n'ait décrit dans ce qui précède qu'un seul mode de réalisation de la présente invention, de nombreuses modifications et additions de détails peuvent être apportées aux divers éléments représentés ou décrits. En particulier, l'extrémité supérieure de la pièce 5 peut comporter une bague de guidage amovible 44 évitant une usure prématurée de la pièce 5 par le simple frottement du câble, d'intervention sur la partie supérieure de la pièce 5. REVENDICATIONS l-) Méthode de changement d'outil lors d'une intervention au c'amble dans un puits pétrolier subaquatique selon laquelle on monte à ltextrémité supérieure du puits et avant toute intervention un tube fixe ouvert à ses deux extrémités, l'extrémité supérieure du tube etant équipée d'un logement pour recevoir une pièce d'étanchéité entourant le cible, caractérisée en ce que, ayant équipé ladite chambre d'une part d'un mécanisme de verrouillage et de déverrouillage de ladite pièce d'étanchéité d'autre part d'un moyen externe de commande dudit mécanisme ainsi que d'un moyen de signalisation de la mise en place dudit mécanisme, on commande avant la descente de la pièce d'étaachéi- té dans son logement ledit mécanisme de déverrouillage par le moyen de commande externe, on dépose la pièce d'étanchéité dans son logement et l'on commande le mécanisme de verrouillage par ledit moyen de commande externe jusqu'à la mise cn action dudit moyen de signalisation. 2-) Sas pour la mise en oeuvre de la méthode revendiquée en l comportant à son extrémité supérieure un logement pour le libre accès de la pièce d'étanchéité entourant le cible d'intervention, ledit logement étant porteur d'un mécanisme de verrouillage et de déverrouillage, le sas étant caractérisé en ce que ledit mécanisme comporte d'une part des verrous pivotant chacun autour dtun axe horizontal solidaire de ltembase du logement, d'autre part une chemise mobile entre une première position entraînant le retrait des verrous hors du chemin de la pièce d'étanchéité et une seconde position entrainant le verrouillage de la pièce d'étanchéité, ladite chemise étant sollicitée vers sa première ou sa seconde position par une commande hydraulique externe communiquant avec deux chambres étanches annulaires et adjacentes, isolées des parties supérieure et inférieure dudit logement. 30) Sas tel que revendique en 2 dont le logement comporte d'une part une embase annulaire dont la partie périphérique interne forme un siège tronconique pour la partie inférieure tronconique de la pièce d'étanchéité entourant le cabale, la partie tronconique de la pièce d'étanchéité se terminant par une partie cylindrique se prolongeant jusqu'S la partie supérieure dudit logement et comportant au moins un évidement pour la réception desdits verrous. 4 ) Sas tel que revendiqué dans l'une quelconque des revendications 2 et 3, dont ladite pièce amovible d'étanchéité du cible d'intervention comporte un corps cylindrique possédant une garniture d'étanchéité maintenue entre un rebord du corps cylindrique et une bague filetée vissée à la partie supérieure de celui-ci. 50) Sas tel que revendiqué en 2, comportant à la partie supérieure du corps tubulaire un logement formé d'une part par la base annulaire, un cylindre et une collerette fixée à la partie supérieure du cylindre, et formé d'autre part de la surface périphérique de ladite pièce de guidage du cible d1inter- vention, ledit logement contenant un mécanisme de commande des verrous coopérant avec au moins un évidement porté par ladite pièce d'étanchéité. 60) Sas tel que revendiqué en 5 dont le mécanisme de verrouillage est composé de verrous et d'une chemise, les verrous étant montés sur des axes horizontaux répartis sur des prolongements de la base annulaire, chaque verrou possédant une queute et une tette, cette dernière coopérant avec lsévidement de la pièce de guidage, la chemise pouvant occuper une position haute et une position basse de telle sorte qu'en position basse la chemise repousse la queue du verrou pour écarter la toute de chaque verrou de 11 évidement correspondant de la pièce de guidage en la libérant et qu'en position haute la chemise repousse et maintient la tette de chaque verrou dans l'évidement de la pièce d'étanchéité en la verrouillant. 7 ) Sas tel que revendiqué en 6 dont la collerette comprend au moins un organe de détection de la position de la chemise. 8-) Sas tel que revendiqué en 7 dont l'organe de détection comporte un poussoir sollicité par un ressort, le déplacement du poussoir sous l'influence du déplacement de la chemise indiquant la position de la chemise. 90) Sas tel que revendiqué en 6 dont le cylindre comporte un logement en saillie porteur d'un joint torique coopérant avec la surface périphérique de la chemise, ladite surface comportant deux logements en saillies porteurs chacun d'un joint torique, l'un inférieur, l'autre supérieur, et coopérant avec la surface interne du cylindre de part et d'autre du joint porté par ledit cylindre, un premier canal reliant un organe de commande hydraulique externe à la chambre annulaire délimitée par le joint du cylindre et le joint supérieur de la chemise, un second canal reliant l'organe de commande externe à la chambre annulaire délimitée par le joint du cylindre et le joint inférieur de la chemise. 100) Sas tel que revendiqué en 9 dans lequel le cylindre du logement de la pièce d'étanchéité comporte à sa partie supérieure un troisième canal relient la partie interne du logement à ltextérieur, la base du logement comportant un canal reliant la partie interne du sas à la partie interne dudit logement. 110) Sas tel que revendiqué en 10 dans lequel la collerette comporte un joint racleur à lèvre assurant le nettoyage de la pièce mobile avant son introduction dans la partie fixe, la chemise comportant une lèvre inférieure coopérant avec la partie interne du cylindre du logement ainsi qu'un canal interne débouchant d'une part entre le joint torique inférieur et le joint à lèvre et d'autre part sur sa surface supérieure.