Brevet FR2278907A1 — publié le 19760213

La présente invention est relative à un dispositif de séparation de formation à montage hydraulique qui est équipé d'une double cale à gradins, ledit dispositif pouvant être démonté intégralement hors du tube de cuvelage, étant apte à assurer une étanchéité hermétique à l'air entre des réservoirs contenant de l'huile minérale, du gaz naturel et de l'eau, lesquels sont disposés les uns au-dessous des autres dans les puits de forage ouverts équipés d'un cuvelage en acier, en présence de pressions différentielles élevées, Pour les opérations de sondage, on dispose dé à de divers types de dispositifs de séparation de formation intégralement récupérables hors de leur cuvelage Pour ce qui concerne leur fonctionnement, lesdits dispositifs sont actionnés par voie mécanique, hydromécanique ou hydraulique uniquement, tandis que leur démontage hors du tube de cuvelage s'effectue principalement par torsion ou par effort de traction, un effort combiné exerçant son effet conjointement avec la torsion0 Dans la plupart des cas,leur mode de fixation et d'étanchéité à l'intérieur du tube de cuvelage dépenddes pressions différentielles s'exerçant en cours de fonctionnement. En règle géné- ralle, leur montage effectif requiert, outre une action hydraulique, la manipulation du tube de production. A notre connaissance, le dispositif de séparation de formation de "CAMCOt du type HBP-i est le seul à être monté par voie hydraulique uniquement, sans aucune manipulation du tube de production.La fixation et l'étanchéité du dispositif en question s'effectuent indépendamment de la grandeur et du sens des pressions différentielles se produisant en cours de fonctionnement, mais son desserrage ne peut toutefois s'effectuer qu'en tournant le tube de production au moyen d'un effort de torsion préjudiciable. Par contre, le dispositif de séparation de formation conforme à l'invention permet d'opérer son desserrage par un effort plus favorable, à savoir par tension. La présente invention vise en conséquence à l'obtention d'un dispositif de séparation de formation dont le montage s'effectue par voie hydraulique, sans aucune manipulation du tube de production, et dans lequel le fonctionnement des dispositifs de retenue et la fermeture des joints d'étanchéité en caoutchouc sont indépendants, après ledit montage, du sens et de la grandeur des pressions effectives, son desserrage s'effectuant non plus par un effort de torsion mais par un effort de tension. Le dispositif de séparation de formation de l'invention est du type à double cale à gradins et assemblé hy drauliquement, pouvant être démonté intégralement hors du tube de cuvelage, et après remplacement des goupilles de cisaillement, des boulons d'assemblage et des éléments de garniture il peut être remonté dans le tube de cuvelage après réassemblage de ses diverses parties, ledit dispositif étant dépourvu de moyens de desserrage et de montage se présentant sous forme d'accessoires séparés. La structure du dispositif de séparation de formation de l'invention permet, grâce à son double dispositif à desserrage instantané de le démonter hors du tube de cuvelage, du fait que le procédé de desserrage agit de la façon la plus favorable sur le tube de production, à savoir par effort de tension. La répartition dans le temps des efforts de tension requis pour le desserrage, à savoir les forces stexer- çant sur les éléments de desserrage, est parfaitement assurée, Les filetages du double dispositif de desserrage sont protégés à l'encontre de la corrosion et autres contaminations, de telle façon qu'ils puissent continuer à fonctionner meme après une période d'utilisation intensive de plusieurs années. Par ailleurs, sa fabrication, son assemblage et son fonctionnement, à savoir les procédés de montage et de desserrage, sont extrêmement simples, ne requérant aucune qualification particulière. Le dispositif de séparation de formation de l'invention qui est actionné hydrauliquement au moyen de cales à gradins agissant dans deux sens et au moyen de joints d'étanchéité en caoutchouc du type HM, se caractérise par le fait que le corps tubulaire est constitué de divers éléments qui sont raccordés de façon appropriée avec des filetages au double dispositif de desserrage, d'éléments de fixation supérieurs et inférieurs agissant dans deux sens, de joints d'étanchéité en caoutchouc, de cylindres de montage actionnant ces derniers par voie hydraulique, d'éléments d'interdiction de retour supérieur et inférieur, d'un élément de support supérieur présentant un angle prédéterminé et qui est assujetti au corps tubulaire, d'un manchon de desserrage qui est raccordé par un filetage au double dispositif à desserrage instantané, de goupilles amovibles permettant d'effectuer le processus de desserrage, ainsi que d'une monture inférieure, de bagues d'étanchéité et de segments de raclage des substances de contamination, de goupilles de cisaillement et de boulons. Les procédés de montage et de desserrage du dispositif de séparation de formation conforme à l'invention se caractérisent par le fait que ledit dispositif de séparation est pourvu d'un double dispositif de desserrage qui est protégé à l'encontre de la corrosion et autres substances de contamination, ses organes de montage et de desserrage étant conçus de manière à fonctionner de façon parfaitement fiable les uns après les autres, par retraits successifs. L'invention se caractérise aussi par le fait que les efforts résultant des pressions différentielles et de la modification dans le sens longitudinal du tube de production sont susceptibles d'être tolérés sans aucun glissement par les éléments de fixation. La présente invention sera maintenant décrite de façon plus détaillée en référence à la figure unique du dessin ci-annexé, lequel est une vue en coupe d'un mode de réalisation du dispositif de séparation de formation conforme â 1' invention. Les éléments de montage et de desserrage du dispositif de séparation sont fixés sur un corps tubulaire qui est constitué par un double dispositif de desserrage 1, une douille 4, un corps supérieur 7 et un corps inférieur 21, ainsi qu'une monture inférieure 24 Le manchon de desserrage 3 est pourvu d'un filetage intérieur à pas à gauche à desserrage instantané, son extrémité supérieure étant obturée par un écrou de blocage 2 dans lequel est. disposé un segment racleur destiné à protéger le filetage à 1' encontre des substances de con tamination. Dans la partie inférieure du manchon de desserrage sont ménagées quatre fentes axiales mutuellement parallèles dans lesquelles peuvent se déplacer vers le bas des axes de traction 6 au cours de la phase de montage, cependant qu'au cours de la phase de desserrage la tension peut etre transférée par l'intermédiaire desdits axes de traction à l'élément supérieur d'interdiction de retour 5. Des alésages de dégagement sont pratiqués dans le manchon de desserrage 3. Deux filetages à pas à gauche et à desserrage instantané, de diamètres différents, sont disposés à la surface cylindrique extérieure du double dispositif à desserrage instantané. Le filetage le plus petit est inséré dans la douille 4, tandis que le filetage le plus grand vient s'insérer dans le manchon de desserrage 3.Pour pouvoir obtenir les conditions requises de desserrage, ainsi que pour ouvrir les alésages de dégagement, le double dispositif de desserrage,lequel est entrainé en rotation vers la droite, peut etre dévissé de la douille 4, moyennant quoi se trouve interrompu le raccordement fileté avec le corps tubulaire du dispositif de séparation de formation, le double dispositif de desserrage qui tourne dans le manchon de desserrage pouvant être amené en contact avec l'écrou de blocage 2. Les bagues d'étanchéité disposées au centre protègent les filetages du dispositif de desserrage contre toute contamination, cependant que la bague d'étanchéité inférieure s'oppose aux surpressions intérieures et extérieures. le mécanisme de verrouillage biconique de l'é- lément supérieur d'interdiction de retour 5 empoche le déflecteur 11 de glisser en arrière à partir du dessous de la cale à gradins 13 après la phase de montage, mais aux fins de desserrage il détermine l'ouverture du mécanisme de verrouillage en cisaillant la goupille d'assemblage 80 La surpression pour le montage peut être obtenue dans le cylindre supérieur 9. Le piston 10 est fixé au corps suivant un mode de fixation dans les deux sens, à l'état étanche. Le déflecteur 11 sert au montage et au support de la cale supérieure à gradins 13, tandis que l'élément de guidage en queue d'aronde sert à l'extraction de la cale à gradins. La surface intérieure cannelée du déflecteur 11 maintient le corps supérieur contre toute rotation sur le dispositif de desserrage 1. L'élément de support supérieur 14 soutient la cale à gradins supérieure 13 suivant un angle prédéterminé. Ledit élément de support 14 est fixé au corps supérieur par l'intermédiaire d'une bague séparée en deux, servant en mdme temps à fixer en position l'élément de support en caoutchouc 159 Le joint d'étanchéité en caoutchouc 16 assure l'étanchéité de l'espace compris entre le tube de cuvelage et le corps sus- mentionné, de l'espace situé au-dessous et au-dessus de 1 'é- lément de support en caoutchouc, ainsi que la séparation des formations, Le déflecteur inférieur 17 sert au montage et au support du joint d'étanchéité en caoutchouc et de la cale à gradins inférieure 19, l'élément de guidage en queue d'aronde pour l'extraction de la cale à gradins 19 et son épaulement intérieur pour le retrait du déflecteur.Le but de la goupille de cisaillement 18 est de permettre le transfert de la force d'assemblage requise pour le montage du joint d'étanchéité en caoutchouc. Dans le cas d'une force d'assemblage insuffisante, ladite goupille est cisaillée, rendant ainsi possible également le montage de la cale à gradins inférieure 19 Ladite cale inférieure 19 empoche tout déplacement vers le bas du dispositif de séparation de formation. Le cylindre infé- rieur 20 assure l'assemblage hydraulique du joint d'étanchéité en caoutchouc et de la cale à gradins inférieure.Le corps inférieur 21 fait partie du corps du dispositif de séparation de formatDn, le piston du cylindre inférieur 20 y étant également disposé, et à l'extrémité inférieure duquel est raccordé de façon étanche avec son filetage cylindrique extérieur la monture inférieure 24. Tout glissement vers l'arrière du cylindre inférieur 20 est entravé par l'élément inférieur d'interdiction de retour 22 qui est fixé au corps inférieur au moyen d'une goupille de cisaillement 230 Lorsque cette dernière se trouve cisaillée, l'élément d'interdiction 22 est libéré. Le but de la monture inférieure 24 consiste d'une part à effectuer le nettoyage brut de la paroi intérieure du tube de cuvelage et, d'autre part, à centrer le dispositif de séparation de formation. La goupille de cisaillement 12 assujettit le déflecteur supérieur 11 au corps supérieur. la cale à gradins supérieure 13 maintient le dispositif de séparation de formation contre tout déplacement vers le haut. On va maintenant passer à la description du fonctionnement du dispositif de séparation de formation conforme à l'invention. Les accessoires connus appartenant à la technique de production de forage sont reliés au dispositif de séparation de formation de l'inventions à savoir au-dessous de ce dernier, le prolongement du tube de production et la valve de réglage actionnée par voie hydraulique et au-dessus le dispositif à desserrage instantané ayant un pas de sens opposé à celui du double dispositif de desserrage du dispositif de séparation, la pièce d'écartement 'D" et l'intervalle de lavagie L'ensemble assemblé de la sorte est introduit avec le tube de production à la profondeur requise, conjointement avec la tette de tubage requise0 La bille de la soupape de réglage est ensuite introduite, puis la conduite de refoulzFent du bloc de pompage est montée pour permettre le réglage hydraulique Une surpression hydraulique est engendrée au moyen du bloc de pompage dans l'espace intérieur du dispositif de séparation de formation0 Sur le manomètre fixé à la conduite de refoulement, une légère modification de pression peut être observée à trois reprises.L'oscillation de l'aiguille du manomètre indique dans le premier cas le dégagement des goupilles de cisaillement, puis le dégagement du clapet à crépine, L'opération de montage se déroule comme suito La surpression hydraulique engendrée pour le montage agit simultanément dans les cylindres supérieur et inférieur 9 et 20o Sous l'effet de ladite surpression, la goupille de cisaillement 12 est cisaillée et le cylindre supérieur 9 se déplace vers le bas avec le déflecteur supérieur 11 de la cale à gradins, supportant par l'intermédiaire de la goupille d'assemblage 8 l'élément supérieur d'interdiction de retour 5, tout en réglant @@@@ @ gradins supérieure 13 soutenue par 1' élé- ment de support supérieur iriez La surpression hydraulique agissant dans le cylindre inférieur 20 déplace ce dernier vers le haut, repoussant devant lui la cale à gradins inférieure 19 et, par lin termédiaire de la goupille de cisaillement 18, le déflecteur inférieur 17, et amenant en position le joint d'étanchéité en caoutchouc 16 soutenu par l'élément de support supérieur 14 Après la mise en place effective du joint d'étanchéité en caoutchouc 16, la goupille de cisaillement 18 est cisaillée, ce qui détermine la mise en place de la cale à gradins inférieure0 Lors de son déplacement vers le haut, le cylindre inférieur 20 entrasse avec lui l'élément inférieur d'interdiction de retour 22 qui s'y trouve raccordé par des filetages. L'opération de montage du dispositif de séparation de formation prend fin avec l'enlèvement de la soupape de réglage. Avant l'opération de desserrage, le double dispositif à desserrage instantané 1 est-raeenE en position vers la droite, établissant de la sorte les conditions requises de desserrage, après quoi le tube de production est tiré vers le haut, Sous l'effet de la force de traction, les éléments ci-apr se trouvent libérés les uns après les autres : l'élément supé rieur1l'interdiction de retour, la cale à gradins supérieure, l'élément inférieur d'interdiction de retour, les joints d'étant chéité en caoutchouc et la cale inférieure à gradins0 On va maintenant passer à la description détaillée de l'opération de desserrage.Le double dispositif de desserrage 1 étant entraîné vers la droite, le raccord avec le corps supérieur 7 est tout d'abord intersecté et les alésages de dégagement ouverts, sur quoi après une rotation supplémentaire le double dispositif de desserrage est repoussé contre l'épaulement intérieur de l'écrou de blocage 2o Le relachement de la pression, puis le couple accru indiquent sans ambiguité les conditions de desserrage Ensuite, le dispositif de séparation de formation peut être libéré par une simple traction. La Oçrrs de de traction agit sur l'élément supé- rieur d'interdiction de retour 5 par l'intermédiaire du double dispositif de desserrage 1, du manchon de desserrage 3 et des axes de traction 6. L'effort de tension cisaille la goupilles d'assemblage 8, ce qui met fin à la fonction de l'élément supérieur d'interdiction de retour, ce dernier étant amené à glisser vers 1' arrière. Au cours de cettc phase , il vient heurter l'axe de traction 6, par l'intermédiaire duquel il tire avec lui le cylindre supérieur 9 et le déflecteur supérieur 11, res pectivement, lesquels lui sont assujettis au moyen de filetages. L'élément de guidage du déflecteur supérieur 11 dégage alors la cale à gradins supérieure 13. Sur une traction supplémentaire, l'épaulement intérieur de l'élément supérieur d'interdiction de retour 5 vient porter contre la surface en bout inférieure de la douille 4, qui l'aide à tirer le corps. Sous l'effet de la tension, la goupille de cisaillement 23 se trouve cisaillée. Ceci met fin à la fonction de l'élément inférieur d'interdiction de retour 22. Le tube de production étant davantage tiré, le corps glisse librement vers le haut jusqu'à ce que son épau;- ment à i'emplacement du joint d'étanchéité en caoutchouc vienne porter contre l'élément de support en caoutchouc 15, l'arrachant de la paroi du tube de cuvelage, puis après un déplacement de 15 à 20 mm le corps vient à nouveau porter contre l'épiaulement intérieur du déflecteur inférieur 17, le soulevant de dessous la cale à gradins inférieure 19 lorsque le tube de production est tiré davantage encore et que le dispositif de séparation de formation est desserré, ce dernier peut eatre dégagé, le dispositif de séparation de formation de l'invention ne requiert aucun accessoire de montage et de desserrage, étant donné que c' est grace à l'effet d'accroissement des efforts de compression et de tension s'exerçant dans les deux sens que ses éléments se trouvent assujettis de manière renforcée, l'élévation de pression tant à partir du haut que du bas agissant sur les éléments d'étanchéité, amenant ces derniers à établir une étanchéité plus efficace, tout en calant de façon plus fiable ses éléments de fixation0 Par ailleurs, son desserrage au moyen du double dispositif à desserrage instantané le ramène sous l'emprise de l'effort le mieux approprié, à savoir l'effort de traction, distribuant dans le temps la tension requise pour le desserrage des éléments appropriés0 Enfin, sa remise en place ne requiert, outre son réassemblage, que le remplacement des éléments d'étanchéité et des gou-pilles de cisaillement L'avantage de la présente invention réside dans le fait qu'aucune manipulation du tube de production n'est nécessaire lors de la mise en place et que seules des dispositions spéciales doivent tre prises en fonction du desserrage des éléments, Finalement, la protection conférée à l'encontre de la corrosion et autres contaminations pour ce qui concerne son double dispositif à desserrage instantané garantit un desserrage fiable, mQme après plusieurs années de fonctionnement0 I1 doit être bien entendu que la description qui précède n'a été donnée qu'à titre illustratif et non limitatif et que toutes variantes ou modifications peuvent y eAtre apportées sans sortir pour autant du cadre général de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de séparation de formation comprenant des cales à gradins agissant dans les deux sens et des joints d'étanchéité en caoutchouc, caractérisé par le fait qu'il comporte un double dispositif de desserrage, une douille, un corps supérieur, un corps inférieur, le corps à l'état assemblé avec sa monture inférieure comprenant un élément de support supérieur de cale, une cale à gradins supérieure, un déflecteur supérieur de cale qui est pourvu d'une goupille de cisaillement s'insérant dans ledit corps supérieur, un cylindre de réglage supérieur à l'intérieur duquel est disposé un piston fixé audit corps supérieurs et un élément supérieur d'in terdiction de retour, une goupille d'assemblage ainsi que des et le dit élément supérieur goupilles de traction disposées entre ledit cylindre supérieur/ d'interdiction de retour, un manchon de desserrage, un écrou de blocage qui est associé au double dispositif de desserrage précité, cependant que pour établir l'étanchéité dudit corps supérieur et du tube de cuvelage il est pourvu à l'installation d'un joint d'étanchéité en caoutchouc auquel est associé un é- géient de support en caoutchouc, ainsi qu'un cylindre de réglage inférieur et une cale à gradins inférieure, laquelle vient porter contre un élémeht de support inférieur, la position du joint d'étanchéité en caoutchouc étant assurée au moyen d'une goupille de cisaillement, ledit cylindre de réglage inférieur et ladite cale à gradins inférieure étant pourvus d'un élément inférieur d'interdiction de retour qui se trouvt fixé dans le dispositif de séparation au moyen d'une goupille de cisaillement 20 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le double dispositif de desserrage est fixé de façon libérable à la douille précitée, étant par ailleurs relié axialement de façon amovible audit manchon de desserrage, et ce de façon appropriée au moyen d'un filetage à desserrage instantané. 3. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que des goupilles de traction qui sont fixées radialement dans l'élément supérieur d'interdiction de retour au moyen de filetages se trouvent insérées dans des fentes axiales parallèles ménagées dans le manchon de desserrage précité. 4 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que dans les fentes axiales parallèles du cylindre supérieur qui est raccordé au moyen de filetages au déflecteur supérieur se trouvent insérées des goupilles de traction qui sont fixées par un filetage dans l'élément supérieur d'interdiction de retour. 50 Dispositif suivant la revendication 1, ca ractérisé par le fait que du côté intérieur de l'élément supérieur d'interdiction de retour se développe une surface qui vient porter contre la surface en bout inférieure de la douilie précitée. 6 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte des surfaces de déflection sur le corps supérieur et l'élément de support en caoutchouc précités. 70 Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que pour permettre le desserrage de la cale à gradins inférieure des épaulements entrant mutuellement en contact sont prévus sur la surface extérieure du corps inférieur précité et sur la surface en bout intérieure du déflecteur inférieur précités.