Brevet FR2247609A1 — publié le 19750509

La présente invention se rapporte aux obturateurs de sécurité permettant d'obturer un puits de production de gaz ou d'huile en cas d'incidents graves, par exemple lors d'une éruption violente d'effluents du puits par suite d'une différence de pression importante en cours d'exploitation entre le fond et la surface. L'obturation rapide du puits évite la détérioration des installations d'exploitation. En général, les obturateurs classiques sont fixés au tube de production ("tubing"), à l'aide d'un mandrin d'ancrage et de garnitures d'étanchéité. Ils comportent un clapet ou soupape à tarage mécanique qui fonctionne par différence entre les pressions intérieure et extérieure du puits en fonction du débit. Les obturateurs à tarage mécanique ont des limites étroites de fonctionnement imposées par la course réduite du clapet liée elle-meme à celle du ressort et par lagéométrie propre du clapet qui détermine la section de passage. La présente invention remédie à ces inconvénients et propose à cet effet un obturateur très simple à tarage magnétique remarquable en ce qu'il comporte: - un corps principal avec une extrémité fermée et une autre extrémité ouverte, - des orifices latéraux adjacents à l'extrémité ouverte et pratiqués dans la paroi du corps principal, - des moyens d'obturation desdits orifices et de l'extré- mité ouverte, des moyens de tarage qui coopèrent avec les moyens d'obturation. Suivant un mode de mise en oeuvre très intéressant de l'invention les moyens d'obturation comportent: - une soupape et son siège contenus dans le corps principal, le siège étant disposé parallèlement à l'extrémité ouverte, - une communication entre le siège et les orifices latéraux lorsque la soupape est en position de repos. Ces caractéristiques intéressantes de l'invention permettent de dimensionner largement le passage entre les orifices latéraux et le siège de la soupape, lequel correspond au diamètre intérieur du tube d'exploitation, et de réduire le trajet parcouru par les effluents traversant l'obturateur. Ainsi, la sensibilité de la soupape aux variations de pression des effluents est accrue. Suivant un autre mode de réalisatipn de l'invention, les moyens de tarage sont des aimants disposés d'une part dans un fond intermédiaire du corps principal, sur lequel s'appuie la soupape en position de repos et d'autre part, à proximité d'un piston solidaire de la tige de soupape, ledit piston se déplaçant dans l'alésage dudit corps. Suivant une variante de réalisation de l'invention, les moyens de tarage comportent des organes élastiques qui coopèrent avec lesdits aimants, lesdits organes étant interposés entre le fond intermédiaire et le piston pour rappeler la soupape dans sa position de repos. L'adjonction d'organes élastiques évite la fermeture trop rapide de la soupape sous l'effet d'une baisse de pression brusque dans le tube d'exploitation . Suivant l'invention, les organes élastiquessont du type à ressort de compression ou à gaz comprimé entre le fond intermédiaire et le piston. L'accrochage de l'obturateur s'effectue du côté de l'extrêmité ouverte du corps principal, laquelle comporte une entrée filetée qui se raccorde par vissage sur le tube d'exploitation. Le montage et l'entretien de l'obturateur sont facilités par une extrémité fermée qui est formée par un flasque vissé dans une entrée filetée du corps principal. l'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen du dessin joint dont la figure unique représente à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préféré de l'invention. Sur cette figure, l'obturateur suivant l'invention est affecté du repère 1, il est monté à l'extrémité d'un tube d'exploitation 2 et l'ensemble est disposé au fond d'un puits 3. L'obturateur 1 comporte un corps principal 4 cylindrique en matériau non magnétique, une extrémité ouverte 5 et une extrémité fermée 6 au moyen d'un flasque vissé 8. Le corps principal 4 comporte des orifices latéraux 4a et 4b qui communiquent (flèche F17 avec l'extrémité ouverte 5 lorsqu'une soupape 10 est en position de repos (figure) comme il sera explicité plus loin. La soupape 10 est guidée par une tige 11 qui coulisse dans un fond intermédiaire 12 du corps principal 1. Le siège 14 de la soupape 10 est concentrique à l'extrémité ouverte 5. Dans l'exemple de figure le profil 10a de la soupape 10 est conique et correspond à une section de passage maximale laissée entre les orifices latéraux 4a et 4b et le siège 14. Le profil 10a de la soupape 10 pourrait être d'une forme différente sans modifier pour autant la portée de l'invention. La tige 11 est reliée à un piston 16 qui. glisse dans un alésage 17 du corps principal 1. La soupape 10 peut occuper plusieurs positions; l'une de repos, illustrée par la figure, une autre de fin de course lorsque son profil 10a est appuyé sur la partie 14a du siège et des positions intermédiaires (non figurées). Le fond intermédiaire 12 comporte des logements 12a pour recevoir des pièces polaires ou des aimants 18 qui sont ainsi disposés concentriquement à la tige 11 d'une façon semblable à celle d'un barillet. Les aimants 18 attirent et maintiennent la .soupape 10 dans sa position de repos. La force des aimants 18 qui représente également la force de tarage au repos de la soupape 10 peut etre augmentée par un aimant auxiliaire 19 disposé concentriquement à l'axe du corps 1 et à proximité du piston 16. La soupape 10 peut se déplacer (flèche F2) dans le corps principal 1 par l'effet de Venturi provoqué par une remontée excessive et brutale d'effluents (flèche Flì passant du puits 3 par les orifices 4a, 4b vers l'intérieur du tube 2. Les aimants 18 ont pour rôle de maintenir la soupape 10 en position de repos tant que la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur du puits ne dépasse pas un certain seuil de sécurité. Les aimants 18 et éventuellement 19 permettent donc un tarage statique de la soupape 10. Un effet de succion (effet Venturi) trop brutal pourrait soustraire trop brusquement la soupape 10 à l'attraction des aimants 18 et 19, avec le risque de détériorer le siège 14 ou de provoquer des remous avec surpression dans l'obturateur 1.' Pour remédier à cet inconvénient, l'invention prévoit d'interposer des organes élastiques entre le fond intermédiaire 12 et le piston 16, de façon à retarder le déplacement de la soupape 10. L'organe élastique peut être un ressort de compression tel que 20 ou un gaz précomprimé. Dans ce dernier cas, une soupape de communication (non figurée) est prévue dans le piston 16 pour permettre le retour de la soupape 10 d'une position .quelconque de travail vers sa position de repos. Le tarage de la soupape 10 peut être obtenu par un changement de l'entrefer 22 entre la soupape elle-même et les aimants 18 et/ou le piston 16 de l'aimant 19, ou encore par un déplacement du piston 16 sur la tige 11 au moyen du filet îîa. Le montage des différentes pièces est rendu possible par un flasque 8 vissé sur le corps 1 pour former l'extrémité fermée 6 de l'obturateur 1. L'extrémité ouverte 5 cpmporte un raccord fileté femelle 23 qui se fixe sur une portée filetée mâle 24 du tube d'exploitation 2. Un montage simple et économique du siège 14 consiste à le caler entre un épaulement intérieur 23a du raccord 23 et la face d'extrémité du tube 2. REVENDICATIONS 1. Obturateur de sécurité pour fond de puits caractérisé en ce qu'il comporte - un corps principal avec une extrémité fermée et une autre extrémité ouverte, - des orifices latéraux adjacents à l'extrémité ouverte et pratiqués dans la paroi du corps principal, - des moyens d'obturation desdits orifices et de l'extrémi- té ouverte - des moyens de tarage qui coopèrent avec les moyens d'obturation. 2. Obturateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'obturation comportent: - une soupape et son siège contenus dans le corps principal, le siège étant disposé parallèlement à l'extremite ouverte, une communication entre le siège et les orifices latéraux lorsque la soupape est en position de repos. 3. Obturateur suivant chacune des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens de tarage sont des aimants disposés d'une part dans un fond intermédiaire du corps principal, sur lequel s'appuie la soupape en position de repos et d'autre part à proximité d'un piston solidaire de la tige de soupape, ledit piston se déplaçant dans l'alésage dudit corps. 4. Obturateur suivant chacune des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de tarage comportent-des organes élastiques qui coopèrent avec lesdits aimants, lesdits organes étant interposés entre le fond intermédiaire et le piston pour rappeler la soupape dans sa position de repos. 5. Obturateur suivant chacune des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les aimants sont montés dans un barillet formé par le fond intermédiaire. 6. Obturateur suivant chacune des revendications 3 et 4, caractérisé en ce qu'au moins un aimant est disposé concentriquement dans le corps principal à proximité du piston en position de repos. 7. Obturateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les organes élastiques sont du type à ressort de compression 8. Obturateur suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les organes élastiques sont du type a gaz comprimé. 9. Obturateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que 1 'extrémité ouverte du corps principal comporte une entrée filetée de raccordement. 10. Obturateur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité fermée comporte un flasque vissé dans une entrée filetée du corps principal.