Brevet FR2381898A1 — publié le 19780922

La présente invention concerne un dispositif de protection d'une tête de forage, puis éventuellement d'exploitation d'un gisement d'hydrocarbures sous une profondeur d'eau importante, comportant un gabarit de positionnement d'un tube à fixer dans le fond, et un coffrage de protection dudit gabarit. Elle s'applique avantageusement, mais non exclusivement, aux dispositifs de protection de têtes de forage, puis éventuellement d'exploitation, de gisements sous-marins d'hydrocarbures liquides ou gazeux. Les dispositifs connus de ce genre comportent une plaque de base unitaire ou un gabarit pour plusieurs têtes. On commence par percer dans le fond un trou vertical de plusieurs dizaines de mètres dans lequel on glisse un tube de grand diamètre, de l'ordre de 750 mm, afin de fixer en place la plaque ou le gabarit. Puis on fait circuler dans le tube un coulis de ciment qui scelle le tube dans la roche, jusqu'à ce qu'il déborde sur le fond. Ces dispositifs, qui conviennent pour des profondeurs moyennes et en des emplacements où les courants marins ne sont pas violents, deviennent très difficiles d'emploi pour de plus grandes profondeurs ou en présence de courants violents.En effet, l'axe du train de tiges de forage a alors tendance à se courber, de sorte que le trou foré pour le logement du tube dévie sensiblement de la verticale, et que le forage ntest plus réellement droit. La présente invention a pour but de remédier à la difficulté cidessus, et de permettre d'assurer une verticalité absolue du tube-guide scellé dans le fond, et par suite du forage lui-même. Le dispositif selon l'invention est caractérisé en ce que le gabarit est fixé sur un tube-guide entourant le tube à fixer dans le fond et muni d'une rotule permettant son déplacement angulaire au voisinage de la verticale, et en ce que ledit gabarit est en outre muni de moyens de centrage par rapport à la partie supérieure du coffrage de protection. 1l comporte en outre de préférence au moins l'une des caractéristiques suivantes: - le gabarit est relié à un châssis muni de moyens de centrage par rapport à la paroi d'une ouverture cylindrique autour du tube-guide dans la partie supérieure du coffrage de protection, - les moyens de centrage du châssis sont des vérins fixés sur une plaque-support s'appuyant sur la partie supérieure du coffrage de protection, - il comporte en outre des moyens d'ajustement vertical de la position du tube-guide, - les moyens d'ajustement vertical de la position du tube-guide sont des vérins fixés à celui-ci et trouvant appui sur la plaque-support à laquelle sont fixés les vérins de centrage du châssis, - le tube- guide s'élève jusqu'à une hauteur suffisante au-dessus du fond pour que les déblais de forage évacués se déposent essentiellement sur le fond à l'extérieur du dispositif de protection, - le tube-guide est muni à son extrémité supérieure de moyens imprimant aux déblais de forage une vitesse d'éjection de composante horizontale relativement élevée, - le tube-guide est muni en outre à son extrémité supérieure de tubes d'éjection stéten- dant radialement sur une longueur notable. I1 est décrit ci-après, à titre d'exemple et en référence aux figures du dessin annexé, un dispositif de protection d'une tête de forage, puis d'exploitation d'un gisement sous-marin d'hydrocarbures sous profondeur d'eau de plusieurs centaines de mètres. La figure I représente en coupe axiale le dispositif de protection d'une tête de forage au moment de la mise en place du tube vertical destiné à fixer la plaque de base. La figure 2 représente une coupe en plan selon l'axe II - II de la figure 1. La figure 3 représente une variante de dispositif d'évacuation des déblais de forage à distance de la tête de forage. Le dispositif de la figure 1, destiné à s'adapter sur le tube 1 dont on désire assurer la verticalité parfaite dans le trou de forage 2 percé dans le fond sous-marin 3, comporte un gabarit de centrage 4 d'où partent les lignes-guides verticales 5, et monté sur une rotule 6. Sur ce gabarit est monté un châssis 7 entourant un tube-guide conducteur prolongateur 8 s'emmanchant en 9 sur une portion de tube solidaire du gabarit. Le châssis 7 est relié à un support de centreurs 10 reposant sur le rebord de la cavité 11 réservée dans une enceinte massive 12 en acier ou de préférence en béton. Trois vérins 13 hydrauliques ou électromécaniques permettent de régler l'inclinaison par rapport à la verticale du tube-guide 8, et par suite du tube 1 de fixation dans le sol (voir figure 2).Des vérins verticaux 14, fixés au tube-guide 8 et s'appuyant sur le support de centreurs 10, permettent d'assurer le réglage vertical du tube-guide 8. Ce dernier se termine par un évasement 15 à une hauteur suffisante du fond pour assurer le dépôt à une certaine distance du dispositif de centrage des déblais de forage. Au cas où des courants sous-marins importants risqueraient de s'opposer à la dispersion des déblais de forage, l'organe d'évacuation des déblais peut être remplacé (figure 3) par un dispositif à cyclône 16 grâce à des ailettes inclinées 17 et/ou par des tubes d'éjection 18 de longueur appropriée. Lorsque l'on désire mettre au sec la tête de puits en production, on peut obturer la partie supérieure de la cavité 1 1 par une porte, I'étanchéité au niveau de la rotule étant assurée par des joints de type connu, du genre des joints de vannes à boisseau. D'autre part, pour réduire ou éliminer la présence au voisinage de la tête du puits de l'eau de mer environnante, on peut injecter par le tube I un coulis de ciment qui vient sceller le tube dans la roche, puis boucher la cavité de dégagement 19. On peut également ajouter des tubes d'injection de résine plastique pour renforcer l'étanchéité, compte tenu des retraits du béton. Bien que le dispositif de protection de tête de forage ou d'exploitation qui vient d'être décrite en référence aux figures paraisse préférable, on comprendra que diverses modifications peuvent lui être apportées sans sortir du cadre de l'invention, certains de ses organes pouvant être remplacés par d'autres qui joueraient le même rôle technique. L'invention s'applique en premier lieu au forage et à l'exploitation de gisements sousmarins d'hydrocarbures, mais pourrait éventuellement s'appliquer à l'exploration d'autres gisements sous-marins ou plus généralement sous une profondeur d'eau importante. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de protection d'une tête de forage, puis d'exploitation d'un gisement d'hydrocarbures sous une profondeur d'eau importante, comportant un gabarit de positionnement d'un tube fixé dans le fond, et un coffrage de protection dudit gabarit, caractérisé en ce que ledit gabarit (4) est fixé sur un tube-guide (8) entourant le tube (1) à fixer dans le fond, et muni d'une rotule (6) permettant son déplacement angulaire au voisinage de la verticale, et en ce que ledit gabarit est en outre muni de moyens de centrage (13) par rapport à la partie supérieure du coffrage de protection (12). 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le gabarit est relié à un châssis (7) muni de moyens de centrage par rapport à la paroi d'une ouverture cylindrique (11 A) autour du tube-guide dans la partie supérieure du coffrage de protection. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de centrage du châssis sont des vérins fixés à une plaque-support (10) s'appuyant sur la partie supérieure du coffrage de protection. 4/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (14) d'ajustement vertical de la position du tube-guide. 5/ Dispositif selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que les moyens d'ajustement vertical de la position du tube-guide sont des vérins (14) fixés à celui-ci et trouvant appui sur la plaque-support (10) å laquelle sont fixés les vérins de centrage du châssis. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le tube-guide s'élève jusqu'a une hauteur suffisante au-dessus du fond pour que les déblais de forage évacués se déposent essentiellement sur le fond à l'extérieur du dispositif de protection. 7/ Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le tube-guide est muni à son extrémité supérieure de moyens (17, figure 3) imprimant aux déblais de forage une vitesse d'éjection de composante horizontale relativement élevée. 8/ Dispositif selon les revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que le tube-guide est muni en outre à son extrémité supérieure de tubes d'éjection (18) s'étendant radialement sur une longueur notable.