Brevet FR2452584A1 — publié le 19801024

La présente invention concerne les crépines de forage. On sait qu'une crépine est un filtre généralement de forme tubulaire qui vient se monter à l'extrémite d'une conduite afin de ne laisser passer entre le milieu extérieur et l'intérieax de la conduite que des matériaux dont la granulométrie est déterminée par le filtre. Les crépines sont l'objet d'utilisations nombreuses et variées, mais jouent un rle particulièrement important dans les forages qui permettent d'exploiter des nappes de gaz et/ou de liquide (eau, pétrole), A cet effet, on emploie des crépines de forme cylindrique qui viennent se monter en bout d'un tubage afin de filtrer les produits contenus dans le sol qui remontent jusqu'à la surface à l'intérieur du tubage. Toutefois, la descente, la mise en place et le repêchage de telles crépines dans les puits de forage sont des opérations délicates au cours desquelles celles-ci peuvent être gravement endommagées par frottement, torsion ou écrasement. Ainsi, la descente d'une crépine dans le casing d'un forage peut entraîner des phénomènes de grattage des parois qui déteriorent des crépines et provoquent des débris métalliques qui tombent au fond du forage. Ce phénomène se produit notammect pour les puits déviés, c'est- -dire l ot le train de forage ne suit pas une trajectoire rectiligne, la crépine risquant de frotter contre les parois notamment dans les zones d'incurvation ou de déviation ("kick-off points") et dans les fonds de forages aux points de raccordement de deux zones d'alésages différents. Afin d'éliminer ces inconvénients et d'éviter lten- dommagement des crépines de forage et par l même l'abaissement du débit du puits, on a déjà proposé des armatures externes de protection constituées de manchons perforés jouant le rôle d'une gaine extérieure entourant la crépine. Cependant, les dispositifs de ce type diminuent consi- dérablement la surface de passage de fluide vers le filtre et par là même son débit. En outre, au niveau de chaque perforation se produit une accélération du fluide qui entrain une augmentation de la corrosion et de l'abrasion de la crépine, De même, Ime perte de char-ge supplémentaire est provoquée par le mancion perfore, ce qui diminue le rendement du puits. On sait par ailleurs que la mise en exploitation d'un puits est précédée d'une phase dite de développement dans laquelle on cherche à obtenir autour de la crépine une zone très perméable par élimination du sable et autres matériaux fins. Une des méthodes utilisées consiste a descendre un outil d'injection de fluide dans la crépine afin de mettre sous pression cette zone et de faire remonter vers la surface les produits de faible granulométrie. On voit qu'une crépine protégée par un tube externe crée alors une perte de charge considérable ne permettant pas un bon développement. Enfin, le tube perforé externe ne se prête pas, de part sa forme, susceptible de s'accrocher a des aspérités, à un glissement facile lors des mouvements de la crépine. La pressente invention a pour but de remédier à de tels inconvénients. A cet effet, elle a pour objet de munir l'extérieur de la crépine d'une armature externe qui ne diminue que très peu sa surface filtrante et la protège efficacement contre les détériorations occasionnées par les terrains environnants et/ou le casing. Pour ce faire, la crépine de forage selon l'invention qui comprend une armature interne et un dispositif filtrant de forme cylindrique supporté par l'armature est munie sur sa périphérie externe d'une pluralité d'éléments de protection distincts disposés longitudinalement de telle sorte qu'un plan tangent a deux éléments de protection adjacents ne recoupe pas la surface externe du dispositif filtrant. La demanderesse a en effet observé que cette condition de répartition des éléments permet d'obtenir dans la plus grandepartie des cas une protection efficace tout en ne diminuant pas de façon importante la surface filtrante de la crépine et en permettant un bon glissement de celle-ci dans le puits de forage. De préférence, les éléments de protection sont des tiges régulièrement reparties autour de la périphérie du dispositif filtrant. Selon une caractéristique avantageuse, les tiges sont simplement fixées, de préférence par soudage, à la surface externe du dispositif filtrant. On connaît plus particulierement des crépines réalisées au moyen d'un fil à profil triangulaire qui vient s'enrouler sur une armature interne constituée de tiges métalliques espacées sur lesquelles il est soudé point par point. Selon l'invention, l'armature externe de protection est alors realisee par des tiges métalliques également soudées point par point sur le fil en spirale. De préférence, les tiges de protection ont une section droite circulaire. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description ci-dessous étayée par les dessins sur lesquels : - les figures 1, 2, 3, représentent trois types de crépines de forage différentes à armature externe selon l'in- vention vues en élévation latérale et en coupe partielle, - les figures 4, 5, 6, sont des coupes selon les lignes IV-IV, V-V, VI-VI, des figures 1, 2, 3, et - la figure 7 montre un schéma géométrique de la répartition de l'armature externe. La figure 1 montre une crépine 100 soudée sur un manchon d'embout 50. Cette crépine est essentiellement constituée d'une bague 110 de forme annulaire qui a ete soudée en 112 sur le manchon 50. Cette bague 110 constitue, avec les tiges metal- liques 114 (de préférence en acier inoxydable) l'armature interne du filtre. Celui-ci est réalisé par un fil à profil triangulaire 116 enroule en spirale autour de cette armature sur laquelle il est soude point par point. L'espace 117 entre deux spires consécutives adjacentes définit le pouvoir filtrant de la crépine, On remarque que le profil triangulaire du fil facilite l'echappement des particules qui sont passées à travers l'ou- verture 117. Des tiges métalliques de section droite circulaire 118 sont reparties à la périphérie de la surface externe de la crépine et sont soudées par points 120 au fil 116. Celles-ci sont avantageusement en acier inoxydable. La figure 2 représente une variante de la crépine de la figure 1. Cette crépine 200 renforcée peut être utilisée dans des conditions difficiles d'exploitation afin de résister des efforts de compression et de traction. Elle comporte un tube 60 muni de perforations 62 sur lequel est soudée l'ar- mature interne du filtre. Les références utilisées sont analogues celles de la figure précédente, le chiffre des centaines étant modifié. Comme précédemment on a une bague 210 soudée en 212 au tube 60, des tiges d'armature interne 214, un fil à profil triangulaire 216 et des tiges métalliques externes 218 soudées en 220 sur le fil et constituant l'armature de protection. La figure 3 représente une troisième variante et concerne une crépine 300 dite '|double~couche". On a monté sur un tube 70 à perforations 72 deux filtres concentriques sur une meme bague 310 soudée en 312 au tube 70. Le filtre interne présente des tiges d'armatures 260, un fil à profil triangulaire 262 et une ouverture 267 très faible. Le filtre externe comprend des tiges d'armature interne 314, un fil à profil triangulaire 316 et possède une ouverture 317 inférieure å l'ouverture 267. A la périphérie de ce fil 316 sont soudées des tiges métalliques de protection 318 à l'aide de points de soudure 320. Afin d'exercer un filtrage supplémentaire entre les deux crépines, l'espacement annulaire 270 est rempli avec des billes de verre 272 qui retiennent les particules ayant traversé le filtre externe. Le remplissage de cet espace est effectué par l'inter- médiaire d'un alésage 311 de la bague 310 lequel est obturé par un bouchon 31la soudé. On comprend que cette crépine, extrêmement robuste, permet un filtrage très efficace. Les figures 4, 5 et 6 permettent de bien voir la conformation des trois types de crépine représentés aux figures 1, 2 et 3. On remarquera notamment que les tiges métalliques 118, 218, 318, sont réparties angulairement de façon régulière a la périphérie du cylindre que réalise l'enroulement en spirale du fil 116, 216, 316. Plus particulièrement, ces tiges métalliques d'armature externe sont disposées parallèlement a l'axe longitudinal de ce cylindre. A la figure 7 on a représenté en coupe transversale partielle un schéma d'une crépine 16 munie de deux tiges 18 et 20 adjacentes. L'angle entre les droites reliant le centre O de la partie filtrante au x centres O' et O" des deux tiges s'écrit 2 e . En appelant R le rayon de la partie filtrante, r le rayon de tige métallique et x la distance du plan tangeant p au deux tiges à la crépine, on obtient la formule R + x - r &alpha;; = Arc cos ------ R + r De ce fait, en fixant la valeur x de la distance du plan tangeant p aux deux tiges 18 et 20, on obtient comme valeur du nombre de tiges l'entier n directement supérieur au chiffre t tel que : La demanderesse a observé qu'une valeur x = 2mm permettait d'éviter pratiquement tout endommagement de la périphérie des spirales du fil à profil triangulaire. En outre, l'utilisation de tiges métalliques parallèles à l'axe de la crépine et de section circulaire permet au mieux le guidage, le glissement et la protection de la crépine. Bien entendu, la présente invention décrite à propos d'un mode de réalisation particulier s'étend à toutes les variantes conformes à son esprit. En particulier, il n'est pas absolument nécessaire que les tiges soient réparties angulairement de façon régulière et que les tiges soient au contact de la surface externe du filtre. Ainsi on peut par exemple fixer les tiges par leursextrémites aux bagues de l'armature interne; elles peuvent alors être Légèrement éloignées du filtre. REVENDICATIONS 1. - Crépine de forage du type comprenant une arma- turne interne et un dispositif filtrant de forme cylindrique supporte par l'armature, caracterisEe par le fait qu'elle comporte à sa périphérie externe une pluralité d'eléments de protection disposés longitudinalement de telle sorte qu'un plan tangent a deux éléments adjacents ne recoupe pas la surface externe du dispositif filtrant. 2. - Crépine de forage selon la revendication 1, caractérisée par le fait que les éléments de protection sont des tiges régulièrement réparties autour de la surface externe du dispositif filtrant. 3. - Crépine de forage selon la revendication 2, caractErisEe par le fait que les tiges sont directement fixées, de préférence par soudage, à la surface externe du dispositif filtrant. 4. - Crépine de forage selon la revendication 3, caractérisée par le fait que les tiges sont réparties angulairement de façon régulière en nombre n tel que la distance d'un plan tangent à deux tiges adjacentes par rapport au dispo sitif filtrant soit de l'ordre de deux millimètres. 5. - Crépine de forage selon la revendication 4, ca ractérisEe par le fait que le dispositif filtrant est realise de façon connue en elle-même par un fil enroule en spirale autour d'une armature interne constituée de tiges métalliques espacées sur lesquelles il est soudé point par point et par le fait que les tiges de protection métalliques sont également soudées point par point à la surface externe du fil. 6. - Crépine de forage selon l'une des revendications 2 5, caracterisee par le fait que les tiges présentent une section droite circulaire. 7. - Crépine de forage selon l'une des revendications 2 a 6, caracterisee par le fait que les tiges sont en acier inoxydables.