Brevet FR2530723A1 — publié le 19840127

- La présente invention concerne les filtres de puits et les cales ou coins de retenue utilisés pour aider à la mise en place d'une longue colonne de segments de fil- tre séparés dans un puits Une cale est un dispositif utili- sé dans l'industrie du forage des puits de pétrole pour sus- pendre une colonne de filtres dans le puits Elle est utili- sée pour maintenir en place la colonne de segments de fil- tres déjà dans le puits lors de chaque vissage sur celle-ci d'un segment supplémentaire Une cale ou coin de retenue conventionnel consiste en deux ou trois éléments circulaires en acier articulés ensemble Les éléments sont biseautés et présentent une surface d'aggrippenent striée mordant en con- tact par frottement la chemise du segment de filtre Des poi- gnées sont fixées à chaque élément et sont utilisées pour in- sérer et retirer la cale Lors des opérations, un segment de filtre est abaissé dans une monture circulaire, appelée clo- che Lorsqu'il ne reste plus que quelques décimètres de fil- tre à disposer dans le puits, la cale est disposée entre la chemise de filtre et la cloche Lorsque le filtre est-encore abaissé, la cale se coince entre le filtre et la cloche et maintient la colonne en place Une autre section de filtre est alors soulevée au-dessus de la colonne et le raccordement est effectué La colonne est alors légèrement soulevée -pour libérer la compression de la cale Cette dernière est retirée du filtre et la longueur de filtre suivante est descendue dans le puits Les sections de filtre sont ajoutées jusqu'à ce que la hauteur de filtre souhaitée ait été introduite dans le puits. Du fait de la forme err biseau des éléments du coin, et de leurs surfaces d'agrippements striées, la surface de la chemise de filtre est soumise à une pression radiale considé- rable, qui peut l'endommager en déformant les fils et en modi- fiant ainsi la largeur des fentes En outre, les coins de re- tenue conventionnels sont assez lourds et doivent être soule- vés et abaissés dans la cloche à chaque fois qu'un nouveau segment de filtre est ajouté De plus, du fait que le joint tubulaire une fois terminé est assez proche de la cloche, l'équipe de forage est amenée à se courber et à se pencher considérablement dans ce travail Lorsque la chemise du fil- tre est légèrement déformée, et que l'une ou plusieurs de ses fentes sont agrandies, le liquide circulant dans le filtre tendra à se concentrer dans la fente agrandie Cet accroisse- ment de l'écoulement permettra à des particules abrasives du liquide d'user rapidement la fente et de l'élargir encore, et la durée de vie du filtre ne sera qu'une petite partie de ce qu'elle aurait été avec des fentes-de largeur constante. L'un des buts de l'invention est de proposer un 1 o dispositif et un procédé perfectionné pour relier ensemble une pluralité de segments de filtres de puits à base tubulai- re sans endommager ceux-ci Un autre but est de proposer une cale perfectionnée d'aide au processus, qui soit plus simple et plus rapide à utiliser que les cales existantes, qui néces- site un soulèvement minimal par l'équipe de forage, et qui élimine la nécessité pour l'équipe de se courber et de s'in- cliner Ceux-ci, ainsi que les autres buts et avantages, sont atteints par le dispositif de la présente invention Ce dispo- sitif perfectionné requiert la fixation d'une bague de renfle- ment, par exemple par soudage, sur la partie supérieure non perforée de la base tubulaire du segment de filtre, entre la chemise de filtre et le raccord Le segment de filtre est des- cendu dans le puits et, pendant que le segment est encore sup- porté en son sommet par un mécanisme de levage, le dispositif de calage est manoeuvré pour amener les organes de support du segment de filtre en place au-dessus de la chemise de filtre, mais au-dessous de la bague de renflement Le segment de fil- tre est alors abaissé et détaché du mécanisme de levage lors- que la bague de renflement repose sur la cale Un second seg- ment de filtre est alors engagé et descendu par le mécanisme de levage qui le supporte par son sommet, tandis que son ex- trémité inférieure est vissée dans le premier segment de fil- tre supporté par le dispositif de calage En agençant le dis- positif de façon à ce qu'il supporte la bague de renflement à une distance considérable au-dessus de la table ou plateforme- de forage, le sommet du segment de filtre supporté peut être positionné de façon à pouvoir être maintenu par une clé sans courbure ou inclinaison de la part de l'équipe de forage Dans une construction de cale du dispositif de calage préférée, il est muni de pattes qui sont engagées dans des trous existant dans une fourrure située sur la table de forage, dans lesquels s'engage une fourrure d'entraînement pendant une opération de forage Le dispositif de calage comporte une paires de plaques formant volets, qui peuvent pivoter autour d'axes parallèles horizontaux espacés Dans leur position horizontale opération- nelle, une découpe semi-circulaire ménagée dans leurs extrémi- tésen vis-à-vis reçoit la base tubulaire du segment de filtre, tandis que la partie supérieure des plaques délimitant les bords de ta découpe supporte la bague d'élargissement Les pla- ques sont soulevées en position verticale lorsque la colonne de filtres est soulevée par le mécanisme de levage juste avant d'être descendue dans le trou Une barre verticale sur le dispo- sitif tient lieu de butée de clé pour éviter qu'un membre de l'équipe ait à maintenir en place une clé sur la partie tubu- laire du segment de filtre pendant que des pinces, une seconde clé ou d'autres moyens de mise en rotation sont utilisés pour visser le segment de filtre suivant sur le segment supporté. Sur les dessins, la figure 1 est une vue de face du dispositif de ca- le perfectionné, sélon l'invention, ses plaques de support et de maintien du filtre étant dans leur position opérationnelle par rapport à un segment de filtre inférieur, pendant qu'un second segment de filtre est vissé sur celui-ci, la figure 2 est une vue de côté du dispositif de ca- le de la figure 1, illustrant l'utilisation de deux clés à tu- be pour visser ensemble deux segments de filtre, la figure 3 est une vue de dessus du dispositif de calage en coupe selon la ligne 3-3 de la figure 1, la figure 4 est une vue de face du dispositif de ca- lage, les plaques de support étant dans leur position non opé- rationnelle, et montrant un segment de filtre dans la position dans laquelle il est descendu et maintenu en place par un méca- nisme de levage juste avant que l'on fasse pivoter les plaques de support jusqu'à leur position opérationnelle de la figure 1, et la figure 5 est une vue en perspective du dispositif de calage, ses plaques de support étant dans leur position non opérationnelle. En référence aux dessins, le dispositif de calage perfectionné est référencé 10 dans son ensemble. Le dispositif peut être construit à partir d'aciers profilés conventionnels, comme du tube à section carrée en acier convenablement dimensionné, des angles et des plaques soudés les uns aux autres La surface supérieure 12 de l'as- semblage comprend des rails de support latéraux 13, un rail de support arrière 14 et une paire de rails de support avant 15, alignés mais espacés La plaque inférieure 16 de l'assem- blage est'ouverte à l'avant du dispositif de calage et présen- te une grande ouverture 18 à travers laquelle des longueurs de filtre de puits peuvent être descendus dans un puits (non représenté) Quatre montants en coin 22 supportent et espacent la face supérieure 12 par rapport à la plaque inférieure 16. La rigidité de la structure est renforcée par la présence de croisillons diagonaux arrières 24 et latéraux 26, ainsi que par la paire de montants intérieurs 28 situés à l'avant de l'assemblage Le dispositif de calage est conçu de façon à ce que sa plaque de base 16 puisse être supportée sur une partie horizontale d'une plate-forme de forage, telle que la fourrure d'une table de forage rotative Quatre pattes 32, qui sont fi- xées de façon rigide aux coins inférieurs du dispositif de ca- lage, sont agencés pour être logées dans des trous conformés de façon correspondante dans la fourrure de la table de forage, de façon à empêcher la rotation du dispositif de calage Le transport du dispositif de calage d'un ouvrage à l'autre est facilité par la fixation à l'arrière de celui-ci d'une paire de supports 36 sur lesquels sont montées une paire de roues 38. Deux paires de supports de pivotement 42, montés sur les côtés opposés du dispositif de calage, comportent des ouvertures des- tinées au montage d'arbres de pivot 44 sur lesquels sont mon- -tées une paire de plaques formant volets 48 Les plaques for- mant volets constituent les seules parties mobiles du disposi- tif de calage, et peuvent être déplacées-à la main entre leur position horizontale, représentée sur la figure 1, dans laquel- le elles reposent sur des rails 50 de support du pivotement, et leur position verticale, représentée sur la figure 4 Les plaques formant volets peuvent être déplacées à la main, soit de l'arrière, soit de l'avant du dispositif de calage, au moyen de poignées 54 Les bords en vis-à-vis des volets adja- cents l'un à l'autre dans la position opérationnelle de la figure 1 présentent des découpes semi-circulaires 56 desti- nées à recevoir la base tubulaire d'un filtre de puits Un arbre 60 de butée de clé, se tenant vers le haut à l'arrière du dispositif de calage, comporte une barre transversale 62 soudée en son sommet, dans un but décrit par la suite. En opération, lorsque l'on souhaite abaisser un certain nbmbre de segments de filtre de puits dans un puits, le dispositif de calage est installé au-dessus de l'ouverture de la plateforme de forage (non représentée) La figure 4 il- lustre la mise en place d'un premier segment de filtre 68. L'extrémité inférieure du segment (non représentée) comporte- ra typiquement un embout d'étanchéité vissé sur l'extrémité inférieure d'un organe de base tubulaire 70 L'organe de base tubulaire 70 est perforé (non représenté) le long d'une partie de sa longueur sous-jacente à la chemise 72 de filtre soudée à celui-ci en 74 Une partie non perforée de la base tubulaire 76 s'étend entre la soudure 74 située à l'extrémité supérieure de la chemise de filtre et l'organe de raccord 78 d'extrémité supérieure Entre les extrémités de cette partie de base tubu- laire 76 est fixée d'une pièce à la base tubulaire, par exemple par soudage, une bague d'élargissement ou de renflement 82 ou structure équivalente Le segment de filtre 68 est engagé, sou- levé et maintenu en place par un mécanisme de levage 86 de ty- pe à collier qui peut être d'une structure conventionnelle, et qui comprend une partie de réception de tube 88 qui est engagée avec jeu sur l'extérieur de la partie de base tubulaire 76, et qui supporte l'organe de raccord de plus grand diamètre 78 La partie de réception 88 est supportée par des câbles de levage , de manière conventionnelle Le segment de filtre 68 est descendu par le mécanisme de levage 86 pour prendre la position représentée sur la figure 4 Dans cette position, la bague d'é- largissement ou de renflement 82 et la partie soudée 74 sont situées respectivement au-dessus et au-dessous du trajet de déplacement des plaques formant volets 48 lorsque l'on fait pi- voter celles-ci à la main jusqu'à leur position de la figure 1 Après que les plaques formant volets aient été abaissées pour reposer sur les supports de pivotement 50, le mécanisme de levage 86 est actionné pour descendre le segment de filtre de façon à ce que la bague d'élargissement ou de renflement 82 de celui-ci vienne en contact avec la surface supérieure de la partie des plaques formant volets qui borde les parties découpées 56 Une fois que le premier segment 68 est supporté par la bague d'élargissement 82 du dispositif de calage, com- me le montre La figure 1, le mécanisme de levage 86 peut être détaché du premier segment de filtre Le mécanisme de levage est alors utilisé pour supporter un second segment de filtre 94 alors que l'on amorce le vissage du filetage de son extré- mité inférieure 96 dans le raccord 78 Le vissage peut être accompli de façon très simple en fixant une première clé ou pince 98 à la base tubulaire 76 du premier segment de filtre, de façon à ce que sa poignée soit arrêtée par l'arbre debout , 62 tandis qu'une seconde clé ou pince 100 est engagée sur une partie non filetée de l'extrémité inférieure 96 du second segment de filtre 94 et est tournée dans le sens de serrage. Comme il apparaît clairement dans la description qui précède, l'addition d'une bague de renflement à chaque segment de filtre de puits, et l'utilisation de ce dispositif de calage pour supporter le filtre par la bague de renflement ' facilitent considérablement le vissage ensemble d'une colonne de segments de filtres de puits, et élimine l'endommagement des chemises de filtre qui peut apparaître avec des cales ou coins de retenue de type biseauté qui accrochent par frottement la chemise de filtre par leurs mâchoires striées Du fait que le dispositif de calage perfectionné n'a pas à être entière- ment-soulevé pour entrer et sortir d'une ouverture de la table de forage à chaque fois qu'un segment est ajouté à la colonne, il est encore évident que beaucoup de temps et de travail se- ront économisés en utilisant le présent dispositif de support perfectionné La hauteur du dispositif de calage peut être dé- terminée de façon à supporter un segment de filtre à une hau- teur de travail choisie au-dessus de la table de forage Ainsi, on appréciera à l'évidence que le dispositif rend possible pour les opérateurs de l'équipement de déplacer les plaques formant volets 48 pour les mettre en position et hors de position et d'actionner les pinces 98, 100 sans se baisser ni se courber. Ceci est considérablement avantageux par rapport aux coins de retenue ou cales de l'art antérieur qui s'engagent sur la che- mise de filtre, car de tels coins ou cales nécessitent que les pinces soient engagées sur la base tubulaire des segments de filtre en un endroit situé juste au-dessus de la table de fo- rage. Dans la construction d'un dispositif de calage par- -10 ticulier, correspondant aux dessins, du tube d'acier à section carrée dé 5,08 x 5,08 x 0,635 cm a été utilisé pour les mon- tants et croisillons arrières, du tube de 5,08 x 5,08 x 0,476 cm pour les montants intérieurs avant et pour les éléments supérieurs, des angles en acier de 5,08 x 5,08 x 0,476 cm pour les montants avant extérieurs et pour les croisillons latéraux, et de l'acier en plaque de 1,27 cm pour la base 16 et les vo- lets de support 48 Les pattes ou ergots 32 étaient constitués de tubes en acier de 10,47 cm de long, de 7,93 cm de diamètre et de 0,635 cm d'épaisseur Le poids total du dispositif de calage étant d'environ 100 kg En utilisant des plaques de sup- port 48 interchangeables, chacune pesant 4,5 kg, le dispositif de calage peut recevoir des tailles de filtre d'au moins 5,24 cm à 14 cm de diamètre Sa charge admissible est de 5 400 kg et il peut résister à un- couple de 610 kgm pour la réalisation des joints La base 16 était un carré de 50,8 cm de côté et la hauteur des montants du dispositif était telle que les pla- ques 48 étaient à 84 cm au-dessus de la base 16, dans leur po- sition opérationnelle. REVENDICATIONS 1 Procédé pour supporter un premier segment ( 68) ou colonne d'un filtre de puits à base tubulaire, pour le forage des puits de pétrole, par rapport à des moyens de sup- port horizontaux tels qu'un organe agencé pour être fixé par rapport à un coffre de puits tandis qu'un second segment ( 94) de filtre ou de tube est fixé à un raccord situé à l'extré- mité supérieure du premier segment ( 68), caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à fixer une bague de renflement ( 82) ou protubérance équivalente en un endroit situé entre les extrémités d'une partie supérieure non perfo- rée de la base tubulaire ( 76) du filtre de puits qui s'étend entre un raccord ( 78) de montage d'extrémité et l'extrémité supérieure d'une chemise ( 72) de filtre supportée par la base tubulaire ( 76); engager et suspendre le-raccord ( 78) à l'ex- trémité supérieure du premier segment ( 68), par des moyens de levage ( 86), au-dessus des moyens de support horizontaux, de façon à ce que-la bague d'élargissement ( 82) et une partie de la chemise ( 72) de filtre soient au moins à une distance pré- déterminée au-dessus desdits moyens de support horizontaux; positionner les plaques de support mobiles ( 48) d'un disposi- tif de calage ( 10) de filtre dans une position opérationnelle, au-dessus de la chemise ( 72) de filtre et entourant directement la base tubulaire ( 76); descendre l'extrémité supérieure du premier segment ( 68) à l'aide des moyens de levage ( 86) jus- qu'à-ce que ladite bague de renflement ( 82) soit mise en con- tact et supportée par les plaques de support ( 48) du-dispositif de calage ( 10) de filtre; détacher les moyens de levage ( 86)- du premier segment ( 68) et utiliser ceux-ci pour supporter un - raccord ( 78) situé à l'extrémité supérieure du second segment ( 94); appliquer une clé ( 98, 100) ou autre moyen de préhension -à la partie de la base tubulaire ( 76) du premier segment ( 68) située entre le raccord ( 78) et la bague de renflement ( 82), ainsi qu'à la base tubulaire d'extrémité inférieure -( 96) du se- cond segment ( 94), pour visser l'un à l'autre lesdits premier 68 et second ( 94) segments; soulever le second segment ( 94) à l'aide des moyens de levage -( 86) pour provoquer le déplacement de la bague de renflement ( 82) vers le haut par rapport aux plaques de support ( 48) du dispositif de calage ( 10) de fil- tre; et déplacer les plaques de support ( 48) hors du trajet de la bague de renflement ( 82) et permettre aux premier ( 68) et second ( 94) segments d'être descendus. 2 Dispositif de calage pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1 destiné à être utilisé dans un dispositif de liaison de longueurs successives de segments de filtre de puits à base tubulaire, qui comportent une che- mise ( 72) de filtre montée sur une base tubulaire ( 76) à une distance prédéterminée d'un raccord ( 78) situé à l'extrémité supérieure de la base tubulaire ( 76) et une bague de renfle- ment ( 82) fixée sur la base tubulaire entre la chemise ( 72) de filtre et le raccord ( 78), caractérisé par le fait que ce dispositif comprend des surfaces de support supérieure et inférieure ( 16) traversées en leur centre par des ouvertu- res ( 18) destinées à recevoir des segments de filtre de puits ( 68, 94) en position verticale; des moyens ( 22) pour espacer verticalement lesdites surfaces de support supérieure ( 12) et inférieure ( 16); des moyens ( 32) pour verrouiller le disposi- tif de calage ( 10) contre toute rotation par rapport à une surface horizontale sur laquelle repose sa surface de support inférieure ( 16); et une pluralité de plaques de support mobi- les ( 48) montées sur la surface de support supérieure ( 12), lesdites plaques de support étant déplaçables sélectivement entre une position non opérationnelle et une position opéra- tionnelle, adjacente l'une à l'autre et entourant directement la périphérie de la partie de la base tubulaire ( 76) d'un fil- tre de puits située au-dessus de la chemise ( 72) de filtre, pour qu'elles viennent en contact et supportent la surface in- férieure de la bague de renflement ( 82) située sur un segment de filtre ( 86) lorsqu'elle est descendue pour entrer en contact avec celles-ci. 3 Dispositif de calage pour filtre selon la reven- dication 2, caractérisé par le fait qu'un organe de butée ( 60, 62) de clé est monté de façon rigide sur la surface de support supérieure bague de renflement ( 82) et un raccord supérieur ( 78) de tu- yaux et s'étendant radialement à partir du tube lorsque la bague de renflement ( 82) repose sur les plaques de support ( 48) dans leur position opérationnelle. 4 Dispositif de calage selon la revendication 2, caractérisé par le fait que lesdits moyens ( 32) pour verrouil- ler le dispositif de cale ( 10) contre toute rotation compren- nent une pluralité de prolongements verticaux s'étendant vers le bas à partir de la surface de support inférieure ( 16) les- dits prolongements ( 32) étant agencés pour s'engager dans des ouvertures complémentaires d'une table de forage horizontale sur laquelle le dispositif de calage est agencé pour être mis en place pendant son utilisation. 5 Dispositif de calage pour filtre selon la reven- dication 2, caractérisé par le fait que les plaques de support ( 48) sont montées pivotantes sur des côtés opposés de la sur- face de support supérieure, sur des axes horizontaux parallè- les ( 44), de façon à se déplacer entre une position opération- nelle horizontale et une position non opérationnelle sensible- ment verticale. 6 Dispositif de calage pour filtre selon la reven- dication 5, caractérisé par le fait que les plaques de support ( 48) présentent des parties découpées semi-circulaires ( 56) dans leurs bords respectifs qui sont immédiatement adjacents l'un à l'autre lorsque lesdits supports ( 48) sont dans leur position opérationnelle horizontale. 7 Dispositif selon la revendication 2, comportant une chemise ( 72) de filtre fixée sur une partie de la longueur d'une base tubulaire allongée ( 76) et l'enveloppant, ladite base tubulaire présentant des extrémités filetées mâles et, à son extrémité supérieure, un raccord femelle ( 78) caractérisé par le fait qu'il comprend une bague de renflement ( 82) ou des moyens protubérants équivalents fixés sur la base tubulaire ( 76) et s'étendant radialement vers l'extérieur de celle-ci, en un emplacement axialement compris entre l'extrémité supé- rieure de la chemise ( 72) de filtre et l'extrémité inférieure du raccord, ladite bague de renflement ( 82) étant suffisamment 1.1 espacée audessous du raccord ( 78) pour ne pas interférer avec des moyens de levage ( 86) utilisés pour soulever le fil- tre de puits ( 68) par engagement avec la base tubulaire ( 76) au-dessous de son raccord ( 78), la bague de renflement ( 82) étant également suffisamment espacée au-dessus de l'extrémi- té supérieure de la chemise ( 72) de filtre pour permettre aux surfaces de support d'un organe de calage ( 48) fixe d'ê- tre amenées dans une position opérationnelle dans laquelle elles sont immédiatement adjacentes à la base tubulaire ( 76).