Brevet FR2531480A1 — publié le 19840210

DISPOSITIF DE TELECOMMANDE ET DE CONTROLE D'INSTALLATIONS DE FERMETURE DE PUITS DE FORAGE La présente invention concerne un dispositif de télécommande et de contrôle d'installations de fermeture de&puits ou trous pour des fo- rages de pétrole ou de gaz, comportant des registres et/ou des sas à actionner mécaniquement; qui peuvent être commandés par des unités périphériques équipées de dispositifs d'entraînement et de circuits de commande; comportant au moins un appareil équipé de dispositifs afficheurs pour la commande et le contrôle d'une ou plusieurs unités périphériques; ainsi qu'un dispositif de contrôle recevant les signaux d'indication d'état. Pour le fonctionnement d'installations de forage de pétrole et de gaz, que ce soit à terre (On-Shore), ou bien dans l'eau (Off-Shore), il s'établit une coopération entre le chef soindeur (driller) et ce qu'on appelle le tool pusher (chef de chantier), le sondeur étant généralement placé directement dans la zone du forage tandis que le chef de chantier équipé d'un système de contrôle correspondant est placé à l'extérieur de l'installation de forage Des dispositifs connus servant au contrôle des installations de fermeture de puits de forage sont par conséquent équipés d'un appareil central duquel partent deux conducteurs de commande qui ali- mentent un appareil de contrôle pour le sondeur et un appareil de O contrôle auxiliaire pour le chef de chantier De l'appareil central part en outre une commande hydraulique ou pneumatique, les conduits s'étendant sur des distances assez grandes Dans les télécommandes connues utilisées spécia- lement pour le contrôle et la commande des installations de fermeture de puits de forage, toute une série de câbles, de tuyaux et de flexibles s'é- tendent sur d'assez grandes distances et on rencontre alors les risques connus pour de tels conduits de grandes longueurs, qui peuvent notamment se traduire par un endommagement (arrachement, écrasement) ou bien par des effets d'incendie. Dans des installations opérant dans une zone d'eaux calmes, les conduits correspondants sont placés sur des plates-formes et des flot- teurs, qui constituent les obstacles indésirables dans la zone de forage. Le tableau de contrôle et de commande pour le sondeur est en outre ins- tallé dans une position fixe dans la zone du puitsde forage En cas d'exis- tence d'un danger, le sondeur est cependant obligé de quitter ce lieu de sorte que la comniande de l'installation de fermeture du puits de forage ne peut être effectuée que par l'intermédiaire de la commande auxiliaire du chef de chantier. Il se pose par conséquent le problème de mettre au point un dispo- sitif de télécommande et de contrôle des installations de fermeture de puits de forage, avec lequel on soit assuré de maintenir, avec interven- tion d'une télécommande radio, une coopération sûre entre le chef de chantier et le soudeur, également dans des conditions d'incendie et d'ac- cident, de manière que la sécurité globale soit augmentée par rapport aux conditions d'exploitation des installations connues. Ce problème est résolu, dans le cas d'un dispositif du type défini cidessus, dans lequel le circuit de commande et l'unité périphérique sont reliés à un organe télécommandé par radio et déclenchant les proces- sus de manoeuvre, l'unité périphérique pouvant également émettre des signaux codés qui servent à contrôler les opérations enclenchées Au moins deux appareils émetteurs-récepteurs portatifs et de même structure sont prévus comme commande centrale et comme dispositif de contrôle, à l'aide desquels d'une part les processus de déplacement des différents registres et sas de l'unité périphérique de l'installation de fermeture de puits de forage peuvent être enclenchés par l'intermédiaire de signaux radio, et d'autre part les signaux d'état d'ouverture ou de fermeture des registres et des sas peuvent être détectés par des dispositifs d'affichage de si- gnaux correspondants. Ce dispositif présente, à la différence dé l'art antérieur, la propriété que l'unité périphérique télécommandée peut être disposée dans une enceinte à proximité du puits de forage On supprime les tuyaux hydrau- liques de liaison de grandes longueurs L'unité périphérique peut, en outre, être protégée et placée sous enceinte de manière qu'elle puisse résister à des dangers, comme des incendies ou des explosions au gaz, au moins pendant un certain temps A la place des tableaux d'affichage et 2531480, de commande q-ui sont installés-dans une position fixe pour le sondeur et le chef de chantier, et également à la place de l'appareil central, on utilise des appareils émetteurs-récepteurs portatifs qui sont agencés comme des appareils de réponse En cas de dangers, ils peuvent être éloi- gnés de la plate-forme de forage Même dans le cas d'un accident qui empêche le sondeur d'intervenir, le chef de chantier est en mesure de com- mander toutes les opérations d'urgence essentielles Le chef de chantier et le sondeur peuvent intervenir respectivement dans la hiérarchie de tra- vail prévue de manière que chaque opération et chaque changement d'état obtenus par des opérations dans l'installation de fermeture de puits de forage soient mis en évidence dans les deux appareils émetteurs-récep- teurs. Il est évident que l'on connaît des installations de télécommande par radio qui sont utilisées dans différents buts, mais il se pose cepen- dant dans l'état considéré le problème particulier consistant à permettre également, dans le cas d'une répartition du travail entre un soudeur et un chef de chantier, un service plus sûr et une sécurité maximale en ce qui concerne les informations et les commandes dans les conditions d'ur- gence se manifestant dans des installations de fermeture de puits de forage. La sécurité de conduite et de transmission est augmentée par le fait que les deux appareils portatifs émetteurs-récepteurs sont pourvus additionnellement d'un dispositif de télécommunication compatible dans les deux sens. La sécurité de conduite et la protection contre des fausses ma- noeuvres sont améliorées par le fait que les appareils portatifs sont pourvus d'un dispositif de verrouillage de sécurité qui doit être déver- rouillé avant le déclenchement d'un signal d'ouverture d'un des registres ou sas Un tel dispositif de verrouillage peut être constitué aussi bien par un commutateur électronique que par-un clapet qu'on fait pivoter méca- niquement par l'intermédiaire d'un contacteur correspondant et qui doit être relevé avant le déverrouillage. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels: la figure 1 représente le système de commande d'une installation de fermeture de puits de forage; - la figure 2 représente un exemple de réalisation d'un appareil por- tatif émetteur-récepteur. Sur la figure 1, on a représenté une conduite 1 d'un puits de fo- rage, qui est pourvue d'un registre 2 actionné hydrauliquement et qui est relié par l'intermédiaire d'au moins un conduit 3 avec un dispositif à électrovanne 4 Le dispositif à électrovanne 4 est associé à un organe 7 télécommandé par radio et déclenchant des processus d'actionnement électromécanique Les parties à actionner électromécaniquement, à savoir dans ce cas les électrovannes 8 associées au dispositif 4, sont commandées par des signaux radio correspondants, qui sont engendrés à l'aide d'un récep- teur 10 installé dans une position fixe et qui est associé à l'organe 7. De telles télécommandes par radio sont connues en soi. En outre, l'organe 7 est associé à plusieurs conduits de transmis- sion de pression, à une pompe de génération de pression, à des circuits de commande, à des soupapes, vannes et composants semblables (non repré- sentés) qui lui permettent de remplir sa fonction Les parties 4, 7, 8 et 10 sont disposées en étant protégées en arrière d'une enceinte 6 ré- sistant à la chaleur et à la pression Elles constituent une unité péri- phérique 16, qui est commandée et contrôlée par un ou plusieurs appareils, comme cela sera expliqué dans la suite A la place d'une commande hydrau- lique, on peut également utiliser une commande électrique ou une commande électromécanique. La conduite 1 est associée à une installation de fermeture 9, qui est également appelée un obturateur anti-éruption Elle empêche que, dans le cas d'une augmentation brutale de la pression, il se produise ce qu'on appelle une éruption Les sas 9 ' de l'installation de fermeture 9, qui opèrent comme des vannes, sont également reliés à des électrovannes correspondantes 8 de l'unité périphérique 16 L'unité périphérique 16 est en outre reliée à up émetteur 30, qui transmet des signaux d'indication d'état de l'unité périphérique à un dispositif de contrôle 12, 13, 14, 15, comme cela sera expliqué en détail dans la suite Pour permettre le fonctionnement permanent de l'unité périphérique 16, il est en outre prévu des batteries 11, associées à un chargeur, à l'intérieur de l'enceinte 6 de protection contre la pression et la chaleur. Le dispositif de télécommande et de contrôle de l'installation de fermeture de puits de forage est en outre associé à deux appareils porta- tifs émetteurs-récepteurs 12, 13 à équipements identiques et à deux appareils de réception, notamment un indicateur télécommandé 14 pour le chef de chantier et un appareil indicateur 15 pour le sondeur A l'aide des appareils émetteurs-récepteurs 12, 13, il est possible d'une part d'enclencher les processus de manoeuvres de différents registres 2 et sas de l'installation de fermeture de puits de forage 5 par l'intermé- diaire de signaux radio qui sont appliqués à l'unité périphérique 16 et d'autre part de permettre une détection des états d'ouverture ou de fer- meture des registres de l'installation de fermeture 9 par des dispositifs d'affichage de signaux, pour lesquels des signaux correspondants sont émis par l'unité périphérique. La figure 2 représente à titre d'exemple de réalisation un appareil émetteur-récepteur 12, qui est pourvu entre autres de cinq contacteurs d'actionnement 17, 18 qui sont chacun pourvus de diodes lumineuses vertes et rouges Le nombre de contacteurs est fonction du nombre de vannes exis- tant dans l'installation de fermeture 9 à actionner On a désigné par des symboles appropriés les registres correspondants prévus dans la conduite ou dans l'installation de fermeture 9. Chaque appareil 12 compôrte en outre sur son côté supérieur un contacteur de verrouillage 20 qui peut être fermé par un capot de protec- tion 21 pouvant pivoter et sollicité par ressort Egalement la zone de contrôle précitée comportant les contacteurs d'actionnement 17 et 18 est fermée par un capot de protection correspondant 22 L'appareil est logé dans un carter de forme à peu près parallélépipédique et il porte de plus sur son côté supérieur une antenne 23 Latéralement, il est prévu un contacteur marche-arrêt 24, une touche de microphone 25 Pour l'indication du verrouillage du conduit de décharge, il est en outre prévu une lampe- témoin 26 Les deux appareils émetteurs-récepteurs 12, 13 sont constitués d'équipements identiques, et ils sont par conséquent également inter- changeables. Les deux appareils portatifs émetteurs-rëcepteurs 12, 13 sont prévus pour le chef de chantier et pour le soudeur L'émetteur 30 et le récepteur 10, qui font partie de l'unité périphérique 16, correspondent avec ces appareils Il peut, par conséquent, se produire un échange de signaux d'indication d'état et d'impulsions de commande entre l'unité périphérique 16 et les appareils 12, 13. On va expliquer le fonctionnement du dispositif en référence à un exemple d'application: Dans la condition d'ouverture de tous les registres et sas, les diodes du contacteur correspondant 17 s'allument en vert La lampetémoin du conduit à duse s'allume en rouge et indique ainsi que le conduit à duse est fermé. 2 531480 Par l'intermédiaire de la liaison radio, le chef de chantier aver- tit le sondeur qu'il doit fermer les sas supérieurs et qu'il doit ouvrir le conduit de décharge Le chef de chantier envoie une confirmation et le sondeur actionne le contacteur de déverrouillage 20, qui est protégé par le capot 21, de sorte que celui-ci ne peut pas être actionné par inadvertance. Après le déverrouillage du contacteur 20, la touche supérieure de droite 18, correspondant à "fermeture des mâchoires sur tige" ainsi que le contacteur marche-arrêt 24 placé sur le côté de l'appareil 12 sont actionnés par le sondeur Grâce à cet actionnement simultané, les parties électromécaniques de la vanne sont enclenchées et commencent à assurer sa fermeture Au même moment, la lampe-témoin verte du contacteur 171 correspondant à "ouverture des mâchoires de serrage de tige" s'éteint sur le côté correspondant Ce processus est signalé par radio au récepteur du second appareil portatif 13; dans ce cas, également, la lampe-témoin verte du contacteur 171 s'éteint en correspondance Le signal correspon- dant est transmis simultanément à l'unité périphérique 16, o les électro- vannes correspondantes 8 sont excitées par l'intermédiaire de circuits électroniques Lorsque l'opération est effectuée de façon satisfaisante, une impulsion est envoyée par les électrovannes 8 à l'émetteur 30 de l'unité périphérique 16, qui transmet le résultat satisfaisant par radio aux deux appareils émetteurs-récepteurs 12, 13 Lorsque la lampe-témoin rouge du contacteur 18, correspondant à "fermeture des mâchoires de ser- rage de tige" s'allume, le sondeur et le chef de chantier sont en outre informés que, par exemple, le registre 2 est fermé Dans le cas d'instal- lations opérant électriquement, l'action est transmise en correspondance à l'émetteur-récepteur, par lequel l'avertissement en retour est à nou- veau effectué Dans le cas de non-allumage d'une lampe-témoin sur les appareils émetteurs-récepteurs 12, 13, cela signifie que soit un change- ment déterminé de position de vanne n'a pas été réalisé, soit que l'appa- reil 12, 13 est défectueux. En outre, toutes les actions sont également reçues et indiquées sur les indicateurs ou appareils indicateurs 14, 15. Inversement cela étant indiqué à nouveau à titre d'exemple les conduits à duses correspondants sont ouverts de la même manière Apreë terminaison de toutes les actions, le verrouillage est établi par manoeuvre du contacteur correspondant 20 et du capot 21. Il est à noter que l'obturateur anti-éruption peut également être ouvert et fermé graduellement par l'intermédiaire de l'appareil émetteur- récepteur A cet effet, il est prévu pour le contrôle, sur l'appareil émetteur-récepteur, un manomètre 28 sollicité par des impulsions radio. Grâce à la télécommande par radio des fonctions de fermeture et d'ouverture, on obtient une plus grande sécurité car le sondeur peut d'une part effectuer directement des actions à partir du poste de forage et d'autre part il peut commander les opérations essentielles de l'installa- tion de fermeture de puits de forage tout en étant éloigné d'une distance de sécurité La liaison de télécommunication établie permet au sondeur et au chef de chantier d'établir entre eux un contact d'une manière plus simple Egalement ce qu'on appelle des conditions catastrophiques (explo- sions, incendies et analogues) ne peuvent pas couper immédiatement la communication lorsque le sondeur parvient à quitter la plate-forme de fo- rage avec son appareil - Les appareils portatifs 12, 13 ainsi que l'émetteur 30 et le récepteur 10,prévus dans l'installation de fermeture, sont munis par exem- ple de cartes enfichables électroniques et sont agencés avec redondance en ce qui concerne les unités de commande Ils sont en outre agencés de manière que d'autres liaisons radio de ce système ne puissent pas être influencées Le système est applicable aussi bien dans des installations à terre que dans des installations en mer. 8. REVENDICATIONS 1. Dispositif de télécommande et de contrôle d'installation de fermeture de puits pour des forages de pétrole ou de gaz, comportant des registres et/ou des sas à actionner mécaniquement, qui peuvent être commandés par des unités périphériques équipées de dispositifs d'entraînement et de circuits de commande, comportant au moins un appareil équipé de dispositifs afficheurs pour la commande et le contrôle d'une ou plusieurs unités périphériques, ainsi qu'un dispositif de contrôle recevant les signaux d'indication d'état, caractérisé en ce que les circuits de commande de l'unité périphérique ( 16) sont reliés à un organe ( 7) télécommandé par radio et déclenchant les opérations d'actionnement, l'unité périphérique ( 16) pouvant également émettre des signaux codés qui servent au contrôle des opérations déclen- chées, et en ce qu'il est prévu au moins deux appareils portatifs émetteurs- récepteurs ( 12, 13) à équipements identiques, à l'aide desquels d'une part les opérations d'actionnement des différents registres et sas de l'ins- tallation de fermeture de puits de forage peuvent être enclenchées par l'in- termédiaire de signaux radio fournis par l'unité périphérique ( 16), et d'autre part les signaux d'état d'ouverture et de fermeture des registres et des sas peuvent être détectés par des dispositifs indicateurs de si- gnaux correspondants ( 17, 18). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux appareils portatifs émetteurs-récepteurs ( 12) sont pourvus addition- nellement tous deux d'un dispositif de communication radio compatible. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les appareils portatifs émetteurs-récepteurs ( 12) sont pourvus d'un disposi- tif de verrouillage de sécurité ( 21, 22) qui doit être déverrouillé avec le déclenchement d'un signal pour un des registres ou sas.