Brevet FR2218466A1 — publié le 19740913

Dans les forages peu profonds, on ouvre la couche devant atre exploitée en montant un dispositif de filtrage réalisé en sur Ace et en formant une couche de gravier en grains de grosseur déterminée. Pour des puits plus profonds, ce qui est généralement le cas des sondages d'hydrocarbures, le montage d'un dispositif de filtrage n' est pas nécessaire. L'ouverture de la couche devant être exploitée et/ou étudiée est effectuée par perforation du tube (tube acier). Au cours de la perforation, le tube d'extraction, la chape de ciment, ainsi que la galette de boue et la couche de roche infiltrée, doivent être transpercés de manière appropriée pour permettre au produit saturé (huile minérale) se trouvant dans la roche de pénétrer dans la sonde, qui oppose une résistance à son entrée. Pour atteindre ce but, on utilise des moyens de perforation-dits "à jet" largement répandus, mettant en oeuvre des charges explosives creuses à action cumulatrice. Ces charges de petites dimensions et de faible poids (5 à 150 g) doivent posséder une force brisante suffisante pour assurer la formation de passages de profondeur voulue à travers les tubes d'acier de 6 à 10 mm d'épaisseur de paroi, la chape de ciment de 10 à 15 mm et la roche. La-longueur de ces passages, c'est à dire la profondeur de pénétration, influence dans une très large mesure la résistance à l'écoulement de la sonde et, par suite, le résultat d'ensemble des travaux. Le diamètre des passages doit attendre 7 à 10 mm, sous peine d'un accroissement notable des risques d' obstruction. le résultat de la perforation dépend aussi de la disposition des passages. On sait que les conditions d'écoulement les meilleures sont obtenues avec quatre ou cinq passages angulairement équidistants dans un même plan ; deux paires de passages formant entre elles un angle de 1800 assurent déjà un très bon résultat. Les opérations de perforation sont rendues difficiles par de nombreux facteurs. A l'emplacement de la perforation, en particulier dans des sondages à grande profondeur, il règne des températures élevées (230 à 2600C) et de haute pressions (1200 à 1500 atm.). Le diamètre du tuyau élévateur est faible (éventuellement de 50 à 60 mm seulement), ce qui limite ga- lement la longueirainsi que le diamètre de la charge à symétrie axiale. L'action de ces facteurs augmente pour les puits de pétrole à grande profondeur forés en nombre vissant depuis quelque temps, dans lesquels on doit s'attendre à rencontrer des températures et des pressions encore plus élevées et où l'on rencontre entre des couches de faible porosité favori sant les infiltrations, de sorte que les conditions imposées sont encore plus sévères en ce qui concerne la longueur des canaux de perforation et par conséquent l'efficacité de la ch=~ ge. La présence déau séparant le perforateur du tubage et pouvant etre trouvée dans la couche sous des pressions su périeures à 500 atm, réduit encore davantage le diamètre du jet cumulatif et, par suite, le diamètre du passage obtenu par perforation. Les explosifs et moyens détonants classiques utilisés jusqu'à présent, qui sont caractériséspar une bonne faculté d'ini tiation absolument indispensable et par une vitesse de détonation élevee, peuvent être mis en oeuvre jusqu'à des tem,pEratures d'environ 200 C.Les exnlo - sifs connus,stables a ces températures ou a des températures encore supérieu- res, ne peuvent toutefois être utilises Que de façon iirtée; la diminution de l'effet brisant et la réduction de la vitesse de détonation pourraient bien être compensée par l'emploi d'une charge plus longue et plus lourde,mais les petites dimensions de la sonde utilisée imposent des limites aux dimensions de la charge. On peut également accroStre la puissance par une augmentation de la densité de l'explosif, par exemple en ef fectuant la compression du matériau avec réchauffage de celui- ci ainsi que de ltoutil de pressage et sous une pression plus grande. Par ce procédé on ne peut obtenir cependant qu'une augmentation négligeable de la puissance. Pour accroitre la puissance de la charge et par suite la longueur et le diamètrè des canaux de perforation, on peut aussi entourer la charge d'un matériau de poids spécifique élevé, par exemple de plomb. En raison de sa grande inertie, l'enveloppe de la charge fait dévier les produits libérés, par l'explosion sous une haute pression et à température élevée, en direction des surfaces libres du tube de forage et augmente ainsi le volume relatif de la partie active de la charge, c'est à dire de la partie jouant un rôle direct dans la production du jet. Par ce procédé onn'obtlent de memede dE résultat satisfai- sant que dans le cas où le poids de la charge dépasse 50 g.Des expériences ont montré toutefois que cette action ne se fait sentir que dans ue faible mesure lorsque les explosifs utilises possèdent un effet brisant réduit (pour une résistance à la chaleur plus élevée), du fait que le matériau de grande inertie 'éloigne du trajet suivi par les produits de l'explosion se détendant relativement lentement, avant meme que le jet ne se forme. La présente invention vise à éliminer ces inconvé nient s. L'invention décrit une charge perforante qui, d'une part, améliore ltenrobage de la charge et le rend apte à agir pOur-accrtre la puissance, même lorsque les explosifs (détonateurs) utilisés possèdent un faible effet brisant et sont stables à haute température et qui, d'autre part, permet, en employant des sondes dont la grosseur ne dépasse pas celle des sondes classiques avec charges individuelles et dans lesquelles 1'écoulement a lieu dans de bonnes conditionS d'ouvrir dans le mime plan deux passages formant entre eux un angle de 1800.La mise en oeuvre de la charge-conforme à l'invention rend possible en outre une simplification de l'agencement de la sonde, qui influence favorablement le guidage du cordeau d'allumage-, ainsi que le déclenchement de l'allumage. L'invention repose sur I'observation du fait que 1' action d'accroissement de la puissance procurée par une enveloppe de grande inertie pour des explosifs à faible vitesse due détonation ne peut pas se faire sentir du fait que le matériau (par exemple le plomb) utilisé, possédant une grande inertie et seulement une résistance réduite, stéloigne du trajet suivi par les produits de l'explosion se détendant lentement, avant même que le jet ne se forme, Si la résistance de laenveloppe peut être augmentée tout en conservant à celle-ci sa grande inertie, cet éloigne- ment ne se produit pas pendant la propagation de la détonation même avec un explosif ayant une vitesse de détonation relativement faible, de sorte que l'enveloppe est à même d'exercer son action d'accroissement de la puissance. Des expériences ont confirmé en même temps que la force antagoniste passive exercée par l'enveloppe peut être complétée par une autre action de force analogue lorsque, dans l'axe longitudinal de la charge creuse, est disposée à une distance appropriée, uxe deuxigti3 charge de même structure mais de direction opposée, les deux charges tétant séparées l'une de l'autre que par la partie de ltenveloppe ayant une résistance élevée et comportant ensemble une enveloppe commune de grande inertie. Dans une charge agencée de cette manière, la transmission de la détonation du cordeau d'allumage aux charges est améliorée, du fait qu'une grande impulsion de départ peut se développer en raison du fort- étranglement (bourrage) dans la partie de la charge relativement fermée qui est enveloppée d' un matériau de résistance élevée. La propagation de la détonation est favorisée de manière identique dans les deux charges par l'enveloppe très résistante. Au stade stationnaire de la détonation, l-'enveioxe- de grande inertie augmente d'autre part l'action des deux Par ges en direction axiale, et ce de la même façon que l'enveloppe connue de grande -inertie utilisée avec des explosifs classiques. Un exemple 'de réalisation de l'invention est repré senté à la Fig. unique du dessin annexé. Dans une sonde 2 entourée d'une chape 1 est disposée une charge, maintenue au moyen de vis de fixation 8.La charge est contenue dans une enveloppe en acier 5 de résistance élevée, dans laquelle se trouve également un cordeau-d'allumage 6, qui assure un allumage identique des deux parties de la charge en raison de sa disposition centrala.Les charges explosives 7 et 7' sont contenues par des fourrures coniques cumulatives 3 et 3'. L'ensemble de la charge est entouré d'une enveloppe 4 en un matériau de grande inertie, par exemple en plomb. il ressort de ce qui précède que le cordeau d'allumage peut être introduit au centre et sans changement de di,- rection sur toute la longueur de la sonde, quel que soit le nombre des charges jumelées disposées à l'intéreur de celleci, ce qui représente un, avantage -supplémentaire important, assurant une sureté absolue en service lorsqu'on utilise des cordeaux d'allumage munis d'une gaine en aluminium. REVENDICATIONS 1. Charge jumelée pour la perforation du tube d'extraction dans -des sondages, en particulier dans des puits dthydrocarbures de grande profondeur, caractérisée en ce que les deux parties de la charge d'explosif (7 et 7'), de forme symétrique axialement et présentant des cavités axiales revêtues de métal, sont entourées d'une enveloppe intérieum (5) contenant le cordeau d'allumage (6), formées'un matériau de résistance élevée, séparant l'une de l'autre les deux parties de la charge et disposant d'un point d'allumage dans une partie de séparation, dans l'axe commun des charges, ainsi que d'une enveloppe extérieure (4) formée d'un matériau de grande inertie. 2. Charge jumelée de perforation selon la revendicatison1, caractérisée en ce que l'épaisseur de l'enveloppe, entourant les parties de la charge'(7 et 7') et formée d'un matériau de grande résistance, est comprise entre 1/6 et 1/3 du diamètre de la charge explosive.