Brevet FR2377518A1 — publié le 19780811

La présente invention a pour objet un dispositif hydromécanique sans coins d'ancrage pouvant être dégagé d'un tube de chemisage associé par démontage mécanique. Plus particulièrement, l'invention concerne un tel dispositif sous forme de garniture d'étanchéité, qui est couramment appelé "packer", et qui est lié à un séparateur de couches monté de manière inamovible ou amovible au moyen de coins, ces éléments pouvant être mis en place simultanément dans des conditions de pression et de température de couchesdifférentes, en vue de la séparation simultanée d'au moins deux couches superposées dans lesquelles on a opéré un forage profond avec mise en place de tubes de chemisage. L'utilisation simultanée d'un packer sans coins et d'un séparateur de couches fixé de manière amovible ou inamovible au moyen de coins d'ancrage permet l'exploitation séparée, mais simultanée de deux couches ou plus dans un puits profond, notamment dans le domaine des exploitations pétrolières et des exploitations de gaz naturel. Par ailleurs, l'agencement indiqué ci-dessus permet de perfectionner les sondes sélectives ou combinées. Dans le cas de deux couches dans lesquelles on a opéré un forage avec utilisation d'une sonde disposée au-dessus de la couche supérieure, le dispositif selon l'invention assure avec une efficacité maximum la protection des tubes de chemisage et de production contre les effets de la corrosion et de la pression. Dans le domaine des exploitations pétrolières, on connaît déjà plusieurs types de packers sans coins. Certains de ces packers connus sont actionnés mécaniquement, la mise en place étant obtenue par un déplacement du tube de production, sous charge; les forces hydrauliques qui tendent à agir dans un sens contraire à celui du mouvement de mise en place sont compensées par la charge appliquée au tube de production; le dégagement est effectue par suppression de la charge (par traction); un packer de ce type est connu sous la désignation commerciale de "CANCO:IR 2". Un autre type connu de packer sans coins peut être mis en place hydrauliquement. Le verrouillage après la mise en place est entièrement indépendant de la charge appliquée au tube de production. On peut considérer que le dispositif connu sous la désignation commerciale CABlCO:HRI correspond à ce type connu de garniture d'étanchéité ou packer. Dans ce dispositif connu, le dégagement et le démontage du packer ne sont pas aisés, le tube de production étant soumis à une sollicitation excessive à la torsion. Outre les forces de pression agissant sur le filetage permettant le dégagement, il se produit des forces de pliage et de tension indésirables, ce qui rend le dégagement ou démontage difficile. La. présente invention a pour but de creer une garniture d'étanchéité (packer) sans coins d'ancrage actionné directement et pouvant être dégage mécaniquement, qui se prète à la mise en place hydraulique, cette garniture étant agencée de façon telle qu'après la mise en place le verrouillage de l'élément de packer peut être effectue, sans que l'on n'ait à tenir compte de la charge agissant sur le tube de production, cependant que le dégagement est effectué par traction, dans des conditions favorables de sollicitation du tube de production. Grace à l'agencement particulier de la garniture d'étanchéité selon .1 'invention, il est possible, après le dégagement de la garniture, de manipuler le séparateur de couches inférieur fixé au moyen de coins d'ancrage. La garniture d'étanchéité selon l'invention, qui porte la désignation "HT", peut être mise en place hydrauliquement; elle peut être dégagée mécaniquement, et elle est remarquable en ce qu'elle comporte un corps tubulaire central pourvu d'un manchon d'étanchéité suivi d'une douille de suspension filetée, en ce que la partie supérieure filetée dudit corps central est associée à un ecrou en deux pièces maintenu par une douille de verrouillage conique, en ce qu'une douille auxiliaire s'appuie sur l'écrou et porte, sur sa surface péri phérique, un ecrou déplaçable', en ce que des tenons coudés sont associés à l'écrou déplaçable et s'engagent dans des rainures ménagées dans la paroi de la douille de suspension, en ce qu'une bague de support est montée sur la douille auxiliaire, cependant que des joints d'étanchéité prennent appui sur ladite bague de support, en ce qu'il est prévu un piston assurant la mise en place des éléments de la garniture d'étanchéité, ainsi que des moyens de verrouillage maintenant l'état comprime, et en ce qu'un cylindre hydraulique formant pièce de connexion est monté sur la partie inférieure dudit corps. L'invention sera décrite ci-dessous d'une manière plus détaillée en référence à la figure unique annexée qui représente un mode de réalisation de l'invention. Cette figure unique montre, partiellement en coupe, un packer (garniture d'étanchéité) hydromécanique sans coins d'ancrage, agencé conformément à l'invention. Le corps tubulaire central 13 du packer porte, par sa surface extérieure, les différents éléments de mise en place hydrauliques disposés entre la paroi du tube de chemisage et ledit corps, ainsi que les éléments de dégagement. Le branchement du tube de production est assuré par le manchon 1 ronté de manière étanche sur le corps 13 et suivi de la douille de suspension 2 pourvue d'un épaulement interne et d'un filetage. Un écrou 5 en deux pièces est monté sur la partie supérieure filetée du corps 13, et il est maintenu en place par la douille de verrouillage 4 et la vis 3 soumise à une sollicitation de poussée. La douille auxiliaire 10 prend appui sur l'écrou en deux pieces et comporte à sa partie supérieure un filetage à dévissage facile coopérant avec un écrou déplaçable 6 pourvu de tenons coudés 7 fixés par vissage. Les tenons coudes 7 s 'engagent dans les rainures axiales ménagées dans la paroi de la douille de suspension 2, de sorte que celle-ci et le manchon 1 sont maintenus en place sur le corps 13. La douille auxiliaire 10 porte une bague de support 8 sur laquelle s'appuient des éléments d'étanchéité 11, ladite bague étant fixée sur la douille auxiliaire 10 par l'intermédiaire des tenons 9. Les tenons coudes 9 s'engagent dans la rainure à ba70nnetteménagée dans le corps 13, de sorte que les éléments de branchement ne peuvent pas tourner et que, pendant le dégagement, un mouvement tournant et ascendant est imprime au corps 13.Le piston 14 sert à comprimer le joint d'étanchéité élastique 11, cependant que les moyens de verrouillage comportant un filetage à profil en forme de dents de scie assurent l'immobilisation du dispositif dans la position atteinte après la mise en place de celui-ci. Le cylindre 16 formant pièce de connexion est in-onté sur la partie inférieure du corps 13 et comporte un filetage à cet effet. Les joints annulaires à section circulaire assurent l'étanchéité hydraulique.- Le packer hydromécanique sans coins d'ancrage décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante: a) alise en place On monte sur le packer les éléments complémentaires habituels, bien connus en eux-mêmes.On monte sur l'extrémité superieure du packer un raccord de sécurité pour le tube de production, pourvu d'un pas de vis à gauche, ainsi qu'une pièce de raccordement intermédiaire. Par ailleurs, on monte sur l'extrémité infer,ieure du packer une pièce de raccordement inter mediaire et un tube de production ou tube d'extraction présentant une longueur qui correspond aux conditions technologiques à remplir. On monte ensuite le séparateur de couches fixé au moyen de coins d-'ancrage, et l'on visse sur ce dernier le corps de la valve nécessaire pour la mise en place hydraulique. Les ensembles ainsi constitués sont amenés, avec le tube de production, à la profondeur voulue, après quoi l'extrémité inférieure du séparateur de couches est fermée par une valve. Pendant l'étape opératoire suivante, on produit une surpression hydraulique ou pneumatique 1 'Intérieur du tube de production et à l'intérieur des deux ensembles. Sous l'effet de la pression, le packer et le séparateur de couches inférieur fixe au moyen de coins d'ancrage sont mis en place de manière synchronisée. Apres application d'une force de poussee à la vis de fixation 12 et après cisaillement de celle-ci, le piston 14 se déplace vers le haut tout en comprimant les éléments d'étanchéité 11 et tout en pressant ceux-ci contre la paroi du tube de chemisage, de sorte que l'étanchéité est alors assurée. Lorsque la pression de mise en place atteint sa valeur finale, cette pression est supprimée, les moyens de verrouillage 15 assurent le verrouillage en coopérant avec la surface dentée du corps 13, de sorte que l'état comprimé est maintenu. Les forces mécaniques et hydrauliques agissant sur le packer après sa mise en place sont transmises au séparateur de couches inférieur, par l'intermédiaire du corps 13. b) Dégagement Tout en étant soumis au poids de ltoutillage,-le tube de production est tourné dans le sens des aiguilles d'une montre, dans une condition légèrement comprimée. En raison de la charge, le manchon 1 est en butee avec le corps 13, à la suite de quoi l'écrou déplaçable 6 est déchargé et peut par conséquent être tourné sous l'effet d'un couple de rotation minimum. Le couple de rotation est transmis par le manchon, la douille de suspension 2 et, les tenons coudés 7 à l'écrou déplaçable 6, qui se déplace alors vers le haut pour buter sur la face frontale de la douille auxiliaire 10 apres avoir effectué un mouvement angulaire d'une amplitude prédéterminée. On constate que le contact entre l'écrou déplaçable et la douille auxiliaire a éte établi, lorsqu'on observe une augmentation du couple de rotation. Lors de l'étape opératoire suivante, le tube de production est souleve. Sous l'effet de la force de traction, l'épaulement interne de la douille de suspension 2 vient en contact avec la face frontale de la douille de fermeture conique, la vis de fixation 3 est cisaillée et la douille de fermeture est retirée de l'écrou en deux pièces 5. Etant donné que l'écrou ne se ferme pas, la douille auxiliaire 10, montant à partir de la rainure hélicordale, peut facilement être deplacée. Lorsqu'on continue de déplacer le tube de production vers le haut, la douille de suspension 2 vient entrer en contact avec le tenon coudé 7, après quoi la douille auxiliaire 10 est retirée du joint d'étanchéité 11 par 1 'écrou déplaçable 6 et détachée de la paroi du tube de chemisage.Pendant le mouvement ascendant, les tenons coudés 9 glissent dans la rainure a talonnette ménagée dans le corps 13, et lorsque la position extrême est atteinte, l'entrée en contact et l'arrêt se produisent de façon telle qu'on puisse effectuer, à l'aide de l'ensemble Formé du manchon 1, de la douille de suspension 2, les tenons coudés 7, l'écrou déplaçable 6 et la douille auxiliaire 10, les manoeuvres necessaires pour le dégagement, telles que les manoeuvres qui consistent à tourner dans le sens des aiguilles d'une montre9 tirer, appliquer une charge etc. Après le dégagement du packer - qui est vérifiee par rinçage - on dégage partiellement ou entièrement, d'une manière connue en soi, le séparateur de couches inferieur, après quoi on peut démonter les deux ensembles. Ainsi qu'il ressort clairement de la description ci-dessus, le packer selon l'invention est d'une construction simple, la mise en place s'effectue hydrauliquement, et grâce à l'agencement et à la disposition des éléments constituants, on obtient de manière sure une parfalte étanchéité après la mise en place, quelle que soit la charge du tube de production. Le dégagement est effectué à l'aide de l'ensemble comportant l'écrou déplaçable décharge, l'écrou en deux pièces et la douille de fermeture, dans des conditions favorables, en ce qui concerne la sollicitation du tube de production. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés. Elle est susceptible de nombreuses variantes, accessibles à l'homme de l'art, sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Garniture d'étanchéité hydromécanique du type dit "packer", exempte de coins d'ancrage, caractérisée en ce qu'elle comporte un corps central tubulaire portant un ecrou en deux pièces, une douille de fermeture conique et un manchon, en ce qu'elle comporte une douille de suspension adjacente audit manchon ainsi qu'une douille auxiliaire prenant appui sur ledit écrou en deux pièces, en ce que ladite douille auxiliaire porte à sa partie supérieure un écrou déplaçable, cependant que ladite douille de suspension est associée à des tenons coudés, et en ce qu'entre ladite douille auxiliaire et la paroi du tube de chemisage sont prévus un joint d'étanchéité, un piston assurant la mise en place, ainsi que des moyens de verrouillage coopérant avec ledit corps pour assurer la fixation. 2.- Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit manchon et ladite douille de suspension prennent appui sur ledit écrou en deux pièces, cependant que ce manchon et cette douille de suspension prennent appui, vers le bas, sur ledit corps. 3.- Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que des tenons coudés cooperant avec une rainure axiale ménagée dans ladite douille de suspension sont fixés sur ledit écrou déplaçable afin de permettre de tourner celui-ci. 4.- Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite douille de fermeture conique et ladite douille de suspension comportent sur leurs surfaces internes des faces appelées à venir en butée. 5. Garniture d'étanchéité selon la revendication 1, caractérisée en ce que des rainures à balonnette50nt ménagées dans la paroi dudit corps central9 cependant que des tenons fixés sur ladite douille auxiliaire s'engagent dans ladite rainure à balonnette.