Brevet FR2499621A2 — publié le 19820813

FR 2499621 A2 19820813 FR 8102547 A 19810210 DISPOSITIF DE PERFORATION POUR SONDAGES L'invention se rapporte aux dispositifs de perforation pour la mise en production des sondages et plus particulièrement à un dispositif à charges creuses du type semi-récupérable. La demande de brevet No. 80 17723 déposée le 12 août 1980 décrit un dispositif de perforation semi-récupérable qui comprend un support allongé le long duquel sont fixées des charges creuses encapsulées dirigées radialement. L'ensemble est descendu dans un sondage à la profondeur où l'on désire perforer le tubage et, après le tir, on remonte en surface le support et, éventuellement, les parties d'enveloppes de charges qui sont restées fixées au support. Les parties des enveloppes brisées par l'explosion constituent des débris qui restent dans le sondage. Les charges ont des enveloppes étanches fixées par leurs parties arrière dans des trous de fixation du support. Sur chaque section, sont montées deux charges décalées, orientées selon des directions opposées.Pour les sondages de diamètre élevé, des entretoises amovibles sont intercalées entre l'arrière des charges et le support. Un inconvénient d'un tel dispositif de perforation est la quantité importante de débris laissés dans le sondage après le tir. En effet, l'explosion casse en fragments la presque totalité des enveloppes de charges ne laissant sur le support que la partie arrière de ces enveloppes, fixée dans le support. En outre, les entretoises éclatent souvent sous l'effet de l'explosion. L'objet de l'invention est de minimiser la quantité de débris obtenus avec un tel dispositif. Selon l'invention, un dispositif de perforation pour sondages comprend : un support allongé formé par une suite de sections à faces planes percées de trous de fixation longitudinalement espacés et des charges explosives ayant des enveloppes étanches fixées par leur partie arrière dans les trous de fixation. L'enveloppe de chaque charge comprend un corps métallique offrant une résistance suffisante pour la fixation et un couvercle réalisé en un matériau cassant, par exemple céramique. La partie arrière du corps des charges a une fente pour le passage du cordeau de mise à feu. Le corps de chaque enveloppe de charge est réalisé en acier filé présentant une résistance suffisante dans la direction de l'axe de la charge et une moindre résistance perpendiculairement à cet axe de façon qu'en majeure partie les corps des charges s'ouvrent sous l'effet de la détonation tout en restant attachés audit support par leur partie arrière après le tir. Pour les sondages de grand diamètre, des entretoises sont disposées entre le support et le pied des enveloppes de charges. Chaque entretoise comprend une partie annulaire renforcée adaptée à recevoir cette partie arrière. A l'intérieur de ladite partie annulaire l'entretoise comprend une partie transversale adaptée à s'insérer dans la fente de passage du cordeau lorsque la partie arrière d'une enveloppe de charge est placée dans l'entretoise, afin de réduire le volume de fluide du sondage à l'intérieur de la partie annulaire tout en assurant une transmission convenable de l'explosion du cordeau vers la charge grâce à une bonne application de ce cordeau contre l'enveloppe de la charge. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs mieux de la description qui va suivre donnée à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue d'ensemble d'un dispositif de perforation selon l'invention représenté dans le sondage; - la figure 2 est un détail du support des charges; - la figure 3 est une coupe d'une charge encapsulée utilisée dans le dispositif; - la figure 4 est une vue arrière de la charge de la figure 3; - la figure 5-est une coupe transversale d'une entretoise utilisée pour les tubages de diamètre élevé; - la figure 6 est une coupe partielle selon la ligne 6-6 de la figure 5; - la figure 7 est une coupe d'un dispositif de perforation après le tir. En référence à la figure 1, un dispositif de perforation 11 suspendu à l'extrémité d'un câble 12 est représenté dans un sondage 13 revêtu d'un tubage 14 qui traverse des formations 15. Pour mettre en production une certaine zone contenant des hydrocarbures, on désire préparer cette zone pour la mise en place d'un écran de gravier et, pour ce faire, perforer une grande densité de trous de gros diamètre dans cette zone. Le dispositif de perforation 11 réalisé en vue de ce résultat est fixé à une tête de câble classique 16 par l'intermédiaire d'un détecteur 17 de joints de tubage permettant de repérer avec précision les profondeurs. Le dispositif de perforation comprend une tête supérieure 18, un adaptateur 20, un (ou plusieurs) organe de raccordement 21, un (ou plusieurs) support 22 de charges 23 et une pièce d'extrémité inférieure 24.Ce dispositif est décrit plus en détail dans la demande de brevet français NO. 80 17723 déjà citée. Le support 22 comprend une suite de sections à faces planes angulairement décalées de 900 autour de sa direction longitudinale. Chaque section (figure 2) est percée de deux trous de fixation 44-45 longitudinalement espacés pour recevoir l'arrière des charges. Chaque trou de fixation tel que 44 comporte deux méplats transversaux 46, 47 et deux méplats obliques 48,49 pour empêcher la charge correspondante de tourner autour de son axe. La distance d entre les centres des deux trous de fixation 44- et 45 d'une section est nettement inférieure au diamètre maximal d'une charge pris perpendiculairement à son axe afin de permettre une grande densité de charges. Les charges sont montées avec des directions opposées de part et d'autre de chaque section. Chaque charge 23 représentée plus en détail sur les figures 3 et 4 comprend un corps métallique 52 et un couvercle 53 en céramique monté de façon étanche sur le corps. Le corps est réalisé en métal pour être fixé solidement sur le support. Le couvercle est réalisé en alumine frittée pour être est fractionné en débris de faibles dimensions par l'explosion. Le corps 52 d'axe B.B' contient un pain d'explosif 50 dont la face avant est creusée en forme de cône recouvert d'un revêtement métallique 51. Le corps 52 comprend une partie arrière 56 (ou pied) de section réduite reliée à une partie avant cylindrique 55 par une partie tronconique 54. Le pied 56 dont la section est complémentaire de celle des trous de fixations comporte deux méplats opposés 57,58. Dans lé pied 56 sont découpés une fente 60 pour le passage dtun cordeau détonant et un trou transversal 61 adapté à recevoir une goupille de verrouillage. De préférence, la fente 60 qui se prolonge jusque dans la partie tronconique 54 est inclinée à environ 450 par rapport au plan des méplats 57,58. Le corps est réalisé par filage, c'est-à-dire par déformation plastique d'un cylindre d'acier sous l'action d'un poinçon déplacé par une force convenable dans la direction de l'axe du corps. Ce filage est effectué de façon à réaliser un corps pré- sentant une résistance mécanique anisotrope, c'est-à-dire une résistance meilleure dans la direction de l'axe B.B' de la charge que perpendiculairement à cet axe. Ce cette façon, sous l'effet de l'explosion, le corps 52 se rompt selon des lignes longitudinales et s'épanouit en s'écartant de l'axe mais reste attaché au pied 56 comme représenté sur la figure 7. L'acier utilisé doit avoir une résistance et une malléabilité suffisantes pour ne pas se briser en morceaux sous l'effet de l'explosion. De bons résultats ont été obtenus avec les aciers peu cassants du type XC 32F, XC 18F et 20 MB5. Des traitements thermiques appropriés peuvent améliorer les qualités désirées de l'acier choisi. Un dispositif de perforation tel que représenté sur la figure 1 est adapté à une série donnée de tubages comme par exemple les tubages de diamètre extérieur 17,8 cm (7 pouces). Pour perforer des tubages de diamètre différent comme les tubages de diamètre extérieur 24,5 cm, on utilise le même support 22 mais l'on monte les charges 23 sur ce support par l'intermédiaire d'entretoises. Une telle entretoise 80 représentée sur les figures 5 et 6 comprend une partie annulaire 81 renforcée en épaisseur, dans laquelle s'emboite le pied 56 d'une enveloppe de charge, et une partie arrière 82 de section transversale réduite complémentaire de celle des trous de fixation 44 ou 45 du support 22. La partie annulaire 81 comporte un trou transversal 83 adapté à recevoir une goupille de verrouillage 85 (figure 7)pour fixer le pied 56 d'une charge dans l'entretoise. La partie arrière 82 comporte un trou transversal 84 adapté à recevoir une goupille de verrouillage 86 pour fixer l'entretoise sur le support 22. A l'intérieur de la partie annulaire 81, est réalisée une partie transversale 87 adaptée à s'insérer dans la fente 60 de passage du cordeau détonant, lorsque le pied d'une enveloppe est mis en place dans l'entretoise 80. La face avant de cette partie transversale maintient le cordeau détonant sur toute sa longueur au fond de la fente 60, assurant ainsi une transmission convenable de la détonation du cordeau au pain d'explosif de la charge. En outre la présence de cette partie transversale minimise le volume de fluide à l'intérieur de l'entretoise. Sans cette partie transversale, l'entretoise contiendrait un volume de fluide important remplissant la fente 60 de passage du cordeau. Ce fluide transmettrait alors l'explosion aux parois de l'entretoise au risque de faire éclater cette dernière et de perdre dans le sondage le pied de l'enveloppe de charge. Dans les sondages de grand diamètre, où ces entretoises sont nécessaires, la forme de réalisation ci-dessus permet donc de diminuer considérablement la quantité de débris laissés dans le sondage. Le mode de réalisation qui vient d'être décrit peut évidemment faire l'objet de nombreuses variantes sans toutefois sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif de perforation pour sondages comprenant - un support allongé percé de trous de fixation longitudinalement espacés; et - des charges explosives ayant des enveloppes étanches fixées audit support avec leurs axes sensiblement perpendiculaires à la direction longitudinale; caractérisé en ce qu'une enveloppe de charge comprend un corps dont la partie arrière est adaptée à s'engager dans un trou de fixation, ledit corps étant réalisé en acier filé présentant une meilleure résistance à la rupture dans la direction de l'axe de la charge que perpendiculairement à cet axe, de façon qu'en majeure partie, lesdits corps s'ouvrent sous l'effet de la détcnation tout en restant attachés par leur partie arrière audit support après le tir. 2. Dispositif de perforation selon la revendication 1 dans lequel les parties arrière des charges comportent une fente de passage pour un cordeau de mise à feu, lesdites charges étant montées sur ledit support par l'intermédiaire d'entretoises pour les sondages de grand diamètre, caractérisé en ce que chacune desdites entretoises comprend une partie annulaire adaptée à entourer la partie arrière du corps d'une charge, et, à l'intérieur de cette partie annulaire, une partie transversale adaptée à s'engager dans ladite fente de passage du cordeau, lorsque la partie arrière d'une charge est placée dans l'entretoise, afin de réduire le volume de fluide à l'intérieur de l'entretoise, tout en assurant une bonne application du cordeau contre le corps de la charge. 3. Dispositif de perforation selon la revendication 2, caractérisé en ce que ladite partie annulaire de chaque entretoise a une épaisseur renforcée.