Brevet FR2369412A1 — publié le 19780526

Le forage dirigé est couramment appliqué aux puits de prospection et d'extraction des hydrocarbures. I1 consiste à forer en partant de la surface suivant une certaine direction, généralement en forage vertical, et de changer de direction ensuite de manière à forer le puits, du moins sur une partie de sa longueur, suivant un axe courbe, soit à simple courbure contenu dans un plan pour corriger la seule inclinaison, soit à double courbure gauche pour corriger l'azimut. Le but de ce procédé est de diriger le puits vers une cible, une roche magasin contenant des hydrocarbures, par exemple, située en dehors de la verticale passant par la gueule du puits. Couramment, la partie courbe du puits est prolongée par une partie rectiligne inclinée sur la verticale et dirigée vers la cible à atteindre. Il arrive que cette dernière partie rectiligne du puits ne soit pas dirigée dans la direction voulue ou qu'elle s incurve pour diverses raisons et prend une direction indésirable. Dans ce cas, il devient nécessaire de corriger la direction de l'axe du puits afin de partir dans la bonne direction. A cet effet, on emploie généralement un moteur souterrain monté immédiatement au-dessus du trépan de forage, à l'extrémité inférieure du train de sonde. Son rôle est d'entratner le trépan en rotation. Il existe plusieurs moyens connus de changer de direction lorsqu'on emploie un moteur de forage souterrain. lTn premier moyen est applicable à un forage incliné à axe situé dans un plan vertical, il consiste à monter des "stabilisateurs", dispositifs de centrage dans le trou foré, sur le moteur souterrain et sur la partie inférieure du train de sonde, qui contient des éléments lourds dénomés "masses-tiges". Il sert à modifier légèrement l'inclinaison soit en l'augmentant, soit en la diminuant. Il peut servir aussi à maintenir l'inclinaison prise en de changer. Ces dispositifs sont équipés avec au moins trois lames de centrage de forme hélicoidale de manière à assurer un contact sur toute la périphérie du trou. Le choix des jeux entre les différents stabilisateurs et les parois du trou foré permet d'obtenir des déformations produisant des courbures de l'axe du moteur souterrain et des masses-tiges, notamment lorsqu'on exerce un effort axial sur la garniture de forage, dénomé "poids sur le trépan". Toutefois, en raison de ces déformations produites par l'effort exercé, ainsi que la force de gravité, l'effort résultant du trépan sur le front de taille comprend non seulement une composante longitudinale, mais aussi une composante transversale. Dans ces conditions, le trépan fore suivant une direction qui ne coïncide plus avec l'axe du trou foré. Un deuxième moyen consiste à employer un "raccord coudé1, servant d'élément de liaison entre le moteur souterrain et les masses-tiges. Le raccord coudé est une pièce relativement courte, alesée pour le passage du liquide de forage ; elle est munie de filetages d'extrémité dont les axes sont concourants, et inclinés l'un sur l'autre sous un certain angle qui peut varier en pratique entre 0,50 et 30. Le fait que l'axe du moteur souterrain ne coïncide pas avec celui des masses-tiges implique la tendance du moteur souterrain à diriger le trépan vers une direction ne concidant pas avec l'axe du trou d'origine.On emploie pas de stabilisateurs pour centrage du train de sonde dans le trou foré et le raccord coudé s'appuie sur la paroi du trou où il exerce un effort latéral. Ce deuxieme moyen peut être employé à modifier aussi bien l'inclinaison que l'azimut du trou fore. il produit des modifications plus rapides et en conséquence des courbures de l'axe du puits plus fortes que le premier moyen décrit. L'un des inconvénients de ce deuxième moyen est la difficulté de maintenir le raccord coudé dans la position nécessaire pour forer dans la nouvelle direction désirée. Ainsi, par exemple, si le but de l'opération est une correction d'azimut d'un puits déjà dévié mais ayant l'inclinaison désirée, il peut arriver que le poids des masses-tiges déplace le raccord coudé vers une position indésirable. De plus, lorsqu'il s'agit de corriger l'azimut d'un trou dévié, à l'aide d'un raccord coude, l'inclinaison du trou diminue en général d'une manière indésirable du fait de l'absence des stabilisateurs. L'invention a pour but de pallier ces divers inconvénients. L'invention a pour objet une installation de forage comportant, à l'extrémité d'un train de sonde, un moteur souterrain et un trépan de forage, caractérisé en ce que l'on produit une déviation du forage selon une direction donnée au moyen d'un raccord coudé disposé entre le moteur souterrain et le train de sonde, et en ce que l'on assure le guidage de l'extrémité du train de sonde indépendamment de ladite déviation au moyen d'au moins un dispositif de guidage ayant une forme telle outil soit en contact avec une partie restreinte de la périphérie du puits de manière à lui autoriser une latitude de déplacement dans le sens de cette déviation, ce dispositif étant convenablement orienté par rapport au raccord coudé. Selon une forme de réalisation, le dispositif de guidage est constitué par deux lames diamétralement opposées, de façon à permettre un déplacement perpendiculaire au plan de symétrie des lames. Selon une autre forme de réalisation, le dispositif de guidage est constitué par un moyeu en contact avec la paroi du trou equipé de deux lames excentrées par rapport audit moyeu, permettant un déplacement perpendiculaire au plan de symetrie des lames. Des moyens sont prévus pour assurer l'orientation angulaire du dispositif de guidage par rapport au raccord coudé. L'installation de forage est constituee par un dispositif de guidage placé sur l'extrémité inférieure du stator du moteur souterrain de forage, puis un autre dispositif de guidage est placé imme- diatement au-dessus du moteur souterrain, suivi du raccord coude, des masses-tiges étant disposées au-desus de ce dispositif de guidage, éventuellement suivies de stabilisateurs du type connu. Dans une variante de réalisation, le dispositif de guidage disposé au-dessus du moteur souterrain est remplacé par un stabilisateur de type connu. Les caractéristiques et avantages du procédé apparaîtront dans la description du mode de réalisation donne à titre d'exemple et illustré dans les figures. La figure I est une coupe longitudinale suivant le plan vertical d'inclinaison d'un dispositif de forage suivant l'invention. La figure 2 est une vue en coupe longitudinale suivant le plan azimutal II-II de la figure 1. La figure 3 est une vue en coupe transversale suivant le plan III-III de la figure 1. La figure 4 est une vue en coupe transversale suivant le plan IV-IV de la figure 2, La figure 5 est une vue en coupe transversale suivant le plan V-V de la figure 2. La figure 6 est une vue en coupe longitudlnale d'un mode de fixation d'un dispositif de guidage. La figure 7 est une vue en coupe longitudinale d'un autre mode de fixation d'un dispositif de guidage. Dans les figures 1 et 2, on a représenté l'extrémité d'une installation de forage dans laquelle 1 est le moteur souterrain, 2 sont des masses-tiges, 3 est le trépan de forage et 6 est le raccord coudé. Des stabilisateurs 5 du type connu peuvent être montés sur les masses-tiges 2. La figure 3 en représente le profil. Chaque stabilisateur a quatre lames de centrage 9 qui le centrent dans le trou. Le diamètre de centrage sur les lames est choisi de manière connue, afin d'obtenir un jeu nécessaire dans le trou foré. AIin d'obrenir la position voulue du trépan de forage ou du raccord coudé, ou des deux a la fois, un dispositif de guidage suivant l'invention est monté soit à l'extrémité inférieure du moteur souterrain, soit sur le raccord ou dans son voisinage immédiat, soit aux deux endroits à la fois. Le dispositif de guidage 7 monté à l'extrémité inférieure du moteur souterrain I est représenté en profil sur la figure 4. Il est muni de deux lames 10 relativement étroites, qui permettent une latitude de déplacement du trépan dans le plan longitudinal passant par l'axe VI-VI des lames dans les limites du jeu fonctionnel choisi. Du fait de la forme circulaire du trou foré et du. profil des lames, circulaire par exemple, le déplacement possible du trepan dans un plan VII-VII, normal au plan VI-VI, est de beaucoup plus grand, ce qui permet de bien faire dévier l'axe du forage dans la direction voulue. Un autre dispositif de guidage 8 est placé à l'extrémité inférieure des masses-tiges 2 immédiatement au-dessus du raccord coudé. Le dispositif de guidage 8 peut être soit du même type que le dispositif 7 représenté sur la figure 4, soit du type représenté sur la figure 5 où l'on voit que le moyeu 17, prévu dans le dispositif 8, est excentré par rapport aux lames 11 relativement étroites, le dispositif 8 contribue a maintenir le raccord coudé 6 dans la position voulue pour orienter la modification de l'azimut du trou dans le sens souhaité. De plus, les choix des jeux entre les dispositifs de guidage 7, 8, le stabilisateur 5 et les parois du trou permettront d'éviter que l'inclinaison du trou ne varie d'une manière indésirable. A noter que le jeu peut être différent d'un dispositif à l'autre. En variante, le dispositif de guidage 8 pourrait- étre monté directement sur-le raccord coudé 6 ou bien à l'extrémité supérieure du moteur souterrain 1 immédiatement au-dessous du raccord coudé. Les dispositifs 7 et 8 ainsi que le raccord coudé 6 doivent être correctement orientés les uns par rapport aux autres, autour de l'axe du moteur souterrain. Le plan passant par les axes des filetages d'extrémité du raccord coudé doit être normal aux plans passant par les lames des stabilisateurs 7 ou 8. L'orientation des dispositifs de guidage peut être obtenue d'une manière appropriée, par exemple au moyen de l'un des dispositifs représentés sur les figures 6 et 7. Sur la figure 6, on voit le dispositif de guidage 7 vissé au moyen du filetage 12 sur le moteur souterrain I avec interposition d'une bague de réglage 15 entre le dispositif 7 et l'épaulement 16 du moteur souterrain. Le choix d'une épaisseur convenable pour la bague de réglage 15 permet d'orienter le dispositif 7 suivant l'angle voulu par rapport au raccord coudé. Sur la figure 7, on voit que l'extrémité du moteur souterrain 1 est munie de cannelures 14. Des cannelures correspondantes dans le dispositif de guidage 7 permettent d'orienter celui-ci selon l'angle désiré, à une division près correspondant à l'écartement des cannelures. Le dispositif 7 est retenu longitudinalement sur le moteur souterrain 1, au moyen d'un anneau ressort 13. REVENDICATIONS 1/ Procéde de forage dirigé d'une installation de forage comportant à l'extrémité d'un train de sonde, un moteur souterrain (1) et un trépan de forage (3), carac térisé en ce que lton produit une déviation du forage selon une direction donnée au moyen d'un raccord coudé 6) disposé entre le moteur souterrain (1) et le train de sonde, et en ce que l'on assure le guidage de l'extrémité du train de sonde indépendamment de ladite déviation au moyen d'au moins un dispositif de guidage (7, 8) ayant une forme telle qutil soit en contact avec une partie restreinte de la périphérie du puits de maniere à lui autoriser une latitude de déplacement dans le sens de cette déviation, ce dispositif étant convenablement orienté par rapport au raccord coudé. 2/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication j, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (7) est constitué par deux lames diamétralement opposées de façon à permettre un déplacement perpendiculaire au plan de symétrie des lames. 3/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (8) est constitué par un moyeu en contact avec la paroi du trou équipé de deux lames excentrées par rapport audit moyeu, permettant un déplacement perpendiculaire au plan de symétrie des lames. 4/ Dispositif pour la-mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif du guidage (7, 8) est muni de moyens de positionnement (14, 15) pour assurer son orientation angulaire par rapport au raccord coudé (6). 5/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de guidage (7) est placé sur l'extremite inférieure du moteur (1) reliée au trépan et que le raccord coudé (6) est placé entre l'autre extrémité dudit moteur et un stabilisateur du train de sonde. 6/ Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un premier dispositif de guidage (7) est placé sur l'extrémité inferieure du moteur (1) reliée au trépan et que le raccord coude est placé entre l'autre extrémité dudit moteur et un deuxième dispositif de guidage (8).