Brevet FR2553145A1 — publié le 19850412

Les opérations par câble sont utilisées dans les tubages des puits de pétrole et/ou de gaz pour exécuter diverses opérations, telles que le déplacement et l'extraction de divers outils de puits Cependant, la pres 5 sion élevée régnant dans le puits impose qu'une étanchéité appropriée soit assurée autour du câble, car des échappements de fluides et de gaz du puits peuvent occasionner un danger important Cependant, une étanchéité contre le câble, en particulier lorsqu'une pression éle10 vée règne dans le puits, augmente les frottements contre le câble, et augmente en conséquence la valeur du poids nécessaire pour tirer le câble vers le bas dans le puits contre la pression régnant dans celui-ci, ainsi que la force requise pour tirer le câble vers le haut à travers 15 l'étanchéité Ces exigences ont limité les profondeurs auxquelles des opérations par le câble peuvent être exécutées Bien que des têtes d'injection de lubrifiant aient été utilisées dans le passé dans les opérations par câble toronné, elles n'ont pas été utilisées sur des câbles lis20 ses En outre, des gaz montent et se dilatent, ce qui réduit l'action d'étanchéisation de la graisse. La présente invention concerne une tête de commande d'injection de graisse qui soit particulièrement utile pour des câbles lisses, afin d'exécuter des opéra25 tions par câble dans un puits en assurant une étanchéité effective, avec des frottements réduits sur le câble, et en réduisant l'action désavantageuse sur l'étanchéité du gaz situé dans le puits. Un aspect de la présente invention consiste à proposer une tête de commande d'injection de graisse pour câble, particulièrement pour câble lisse, pour l'exécution dans un puits d'opérations par câble, l'injecteur de graisse créant une étanchéité à la pression pour isoler la pression dans le puits, et réduisant également les frot? 2553 1 45 -2 tements d'étanchéité sur le câble pour ainsi permettre aux opérations d'être exécutées à des profondeurs plus importantes et à des pressions plus élevées L'injecteur de graisse comprend un corps tubulaire allongé, un orifice d'injection étant prévu dans le corps pour injecter de la graisse à l'intérieur du corps et équilibrer la pression régnant dans le puits Le corps comporte un orifice d'évacuation situé au-dessus de l'orifice d'injection, destiné à évacuer des fluides de l'intérieur du corps sensi10 blement sous la pression atmosphérique Une pluralité d'organes tubulaires s'étendant dans le corps sont placés entre l'orifice d'injection et l'orifice-d'évacuation-, et chaque organe comporte un alésage longitudinal à montage sans jeu pour le passage d'un câble, afin de créer une chute de pression et une étanchéité à la pression Les organes sont réunis de façon télescopique et étanche aux organes adjacents, et les organes présentent à chaque extrémité une cavité de plus grande largeur entourant l'alésage et destinée à procurer une chambre à graisse turbulen20 te entre les organes adjacents La'chambre répartit la chute de pression plus régulièrement entre l'orifice d'injection et l'orifice d'évacuation, et réduit la charge sur le câble ainsi que les frottements tout en assurant une étanchéité. Selon un autre objet de la présente invention, le rapport de la longueur d'un alésage longitudinal sur la longueur longitudinale d'une chambre est d'environ de 3 à 1, afin d'assurer l'étanchéité nécessaire pour éviter l'échappement des fluides et des gaz du puits, mais ce qui réduit simultanément les frottements sur le câble entre l'orifice d'injection et l'orifice d'évacuation De préférence, le rapport entre la longueur de l'alésage longitudinal et la longueur longitudinale d'une chambre n'est pas supérieur à 5/1. 25531 45 -3 Selon un autre objet encore de la présente invention, le corps comporte un second orifice d'évacuation au-dessus du premier orifice d'évacuation, destiné à tenir lieu d'orifice d'évacuation pour raclage, un ou plu5 sieurs organes tubulaires du corps étant positionnés entre les orifices d'évacuation Selon un autre objet encore de la présente invention, le diamètre de l'alésage est supérieur d'environ 0,1 mm au diamètre du câble, afin de maintenir une étan10 chéité appropriée sur le câble tout en réduisant la résistance due aux frottements. Selon un autre objet de la présente invention, un collecteur de gaz est prévu dans le corps au-dessous de l'orifice d'injection, pour recueillir les gaz prove15 nant du puits Le collecteur comprend un carter présentant un alésage s'étendant longitudinalement pour recevoir un câble, et est positionné dans le corps Le carter peut comporter une chambre entourant l'alésage en en étant espacé, destinée à accumuler les gaz s'élevant de l'alésage dans la-chambre Une ouverture s'étend de l'alésage vers la chambre et l'ouverture peut comprendre une ouverture circulaire entourant l'alésage, le sommet de l'ouverture étant fermé par une cloison s'étendant vers le bas et vers l'intérieur à partir de la chambre, vers l'alésage, pour former un déflecteur de gaz destiné à diriger le gaz du câble vers la chambre En outre, l'alésage peut comprendre une partie de plus grande largeur communiquant avec la chambre et destinée à injecter de la graisse dans la chambre. Selon un autre objet encore, le collecteur comprend un carter positionné dans le corps et présentant un alésage s'étendant longitudinalement destiné à recevoir un câble L'extérieur du carter peut être espacé de l'intérieur du corps pour définir entre les deux un espace. -4 Au moins un passage s'étend vers le haut à partir de l'alésage, à travers le carter, vers l'espace, afin de détourner de l'alésage les gaz montants. D'autres caractéristiques et avantages apparal5 tront à la lecture de la description d'une forme de réalisation préférée de l'invention, qui va suivre, donnée à titre d'exemple et faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation, partielle10 ment en coupe, illustrant l'environnement dans lequel la présente tête de commande d'injection de graisse est utilisée, les figures 2 A et 2 B sont des vues en élévation agrandies, partiellement en coupe, et des prolongements l'une par rapport à l'autre, représentant la tête de commande d'injection de graisse perfectionnée de la présente invention pourvue d'un collecteur de gaz, et la figure 3 est une vue en élévation en coupe transversale agrandie du collecteur de gaz de la présen20 te invention. En référence aux dessins, et particulièrement à la figure 1, est globalement représentée en 10 une tête de-puits avec opération par câble dans laquelle un câble 12 commandé par une unité de commande 14, passe par-des25 sus une poulie 14, en traversant une tête de commande d'injection de graisse 16, un lubrificateur 18, un dispositif antiexplosion 20 et une valve 22 pour entrer dans le tubage 24 d'un puits Le câble 12 supporte normalement une chaîne d'outils et une ou plusieurs barres 30 de lestage 26, ainsi que des glissières 28 pour l'insertion d'un outil de puits dans le tubage 24 ou-pour l'extraction d'un outil de puits de celui-ci, ou pour exécuter d'autres opérations defond I 1 est important de maintenir une étanchéité autour du câble 12, car l'échap- -2553145 -5 pement de fluides ou de gaz du puits, tels que l'hydrogène sulfuré, occasionnerait un danger important Cependant, ce problème est amplifié lorsqu'une pression élevée règne dans le tubage 24 La force d'étanchéisation contre le câ5 ble 12 doit être augmentée pour établir une étanchéité contre ces pressions élevées, ce qui augmente les frottements sur le câble 12 Ceci impose la nécessité d'augmenter le nombre des barres de lestage 26, de manière à ce que les outils puissent descendre le long du tubage 24, qui nécessite alors un lubrificateur de dimensions déraisonnables De plus, la force requise par l'unité de commande 14 pour retirer le câble 12 est augmentée Dans certains cas, les frottements engendrent des températures élevées qui affaiblissent le câble 12 Et du fait que les 15 profondeurs auxquelles les opérations par câble ont lieu dans le puits, augmentent,tous ces facteurs, y compris le poids du câble qui augmente également, constituent une limitation aux opérations exécutées à des profondeurs importantes. La présente invention concerne une tête de commande d'injection de graisse 16 qui réduit les frottements contre le câble 12 tout en conservant une étanchéité visà-vis des fluides et des gaz dans le tubage 24, et qui réalise une chute de pression jusqu'à la pression atmosphé25 rique sur une longueur minimale. En référence aux figures 2 A et 2 B, est mieux représentée la tête de commande d'injection de graisse de la présente invention, qui comprend un corps tubulaire allongé 30, comportant un orifice d'injection de graisse 30 32 pour l'injection de ce qui est communément appelé de la graisse, mais qui est en réalité une huile de viscosité élevée, à l'intérieur 34 du corps 30, afin d'équilibrer la pression régnant dans le tubage 24 Généralement, la pression de la graisse injectée dans l'orifice 32 est 25531 45 -6 supérieure d'environ 500 kg à la pression de puits régnant dans le tubage 24 Un orifice d'évacuation 36 est prévu dans le corps 30, audessus de l'orifice d'injection 32, pour évacuer la graisse injectée et tout fluide provenant de l'intérieur du corps L'orifice d'évacuation 36 est normalement sous la pression atmosphérique. Il est important de prévoir une étanchéité contre le câble 12, afin de contenir les fluides situés dans le tubage 24, de répartir la chute de pression entre l'o10 rifice d'injection 32 et l'orifice d'évacuation 36, pour réduire les frottements entre la tête de commande 16 et le câble 12, tout en ayant une tête de commande 16 d'une hauteur raisonnable Ceci est accompli en prévoyant une pluralité d'organes tubulaires 40 dans le corps 30, posi 15 tionnés entre l'orifice d'injection 32 et l'orifice d'évacuation 36 Les organes 40 présentent chacun un alésage longitudinal à montage sans jeu 42 pour le passage du câble 12 L'alésage à montage sans jeu 42 crée une chute de pression et une étanchéité à la pression sans toute20 fois agripper le câble 12 De préférence, l'alésage 42 a un diamètre supérieur d'environ 0,1 mm au diamètre du câble 12 Les organes 40 sont réunis de façon télescopique et étanche aux organes adjacents En outre, chacun des organes 40 présente une cavité de plus grande largeur 44 25 et 46 à ses extrémités opposées, pour ainsi créer une chambre à graisse turbulente entre les organes adjacents Les chambres situées entre les organes adjacents 40 tiennent lieu d'étanchéités à labyrinthe qui répartissent la chute de pression plus uniformément sur la longueur du 30 corps 30, entre l'orifice d'injection 32 et l'orifice d'évacuation 36, ce qui réduit la charge sur le câble 12 et réduit les frottements Les cavités supérieures 44 des organes 40 sont de préférence en biseau vers le bas et vers l'intérieur pour l'enfilage du câble 12 à travers 2.553145 ceux-ci. Dans une forme de réalisation, six organes 40 ont été positionnés entre l'orifice d'injection 32 et l'orifice d'évacuation 36 La longueur longitudinale de l'un des alésages 42 était de 5 cm et la longueur longitudinale de la chambre entre les organes adjacents 40 6tait de 2,5 cm En donnant au rapport de la longueur des alésages longitudinaux 42 sur la longueur longitudinale des chambres situées entre les organes 40, une valeur 10 d'environ 3/1, la chute de pression souhaitée est plus uniformément répartie entre les orifices 32 et 36, et peut être réalisée avec un frottement minimal Dans tous les cas, le rapport de la longueur d'un alésage longitudinal par rapport à l'axe longitudinal d'une chambre ne 15 devra pas excéder 5/1. L'évacuation 36 est de préférence reliée à une enceinte destinée à assurer que tous les fluides provenant du tubage 24 du puits sont recueillis dans un emplacement et un récipient qui protègera l'environnement. 20 De préférence, une seconde évacuation 50 est prévue dans le corps 16, au-dessus de la première évacuation 36, pour tenir lieu d'orifice d'évacuation de raclage Un ou plusieurs organes tubulaires 40 a similaires aux organes tubulaires 40 sont prévus, qui comportent des alésages longitudinaux 42 a et des cavités de plus grande largeur 44 a et 46 a Ceci tient lieu de barrière de pression entre les premier et second orifices d'évacuation 36, 50, et assure que tout matériau sortira du premier orifice d'évacuation 36, et assure également que le câble 12 sortant 30 du corps 30 sera sensiblement nettoyé, même de la graisse injectée. Cependant, les fluides situés dans le tubage 24 du puits peuvent également inclure des gaz Les gaz se dilatent alors qu'ils montent et rencontrent des pressions -8 plus basses Il est indésirable que les gaz s'accumulent dans les alésages longitudinaux 42 et 42 a de la tête d'injection de graisse 16, car les gaz remplacent la graisse ou l'huile plus visqueuse et diminuent l'étanchéité réel5 le autour du câble 12, pour engendrer la possibilité d'un échappement de gaz par l'injecteur de graisse 16 Ceci devient particulièrement important en tant que facteur de sécurité dans le cas o le gaz du puits inclut de llhydrogène sulfuré ou d'autres gaz dangereux C'est pourquoi un 10 collecteur de gaz 52 est prévu dans le corps 16 au-dessous de l'orifice d'injection 32 pour recueillir les gaz provenant du puits En référence aux figures 2 B et 3, le collecteur de gaz 52 comprend un carter 54 positionné dans le corps 16 et rendu étanche aux deux extrémités vis-à-vis du corps 16 Le carter 54 comporte un alésage 56 s'étendant longitudinalement, destiné à recevoir le câble 12 Le collecteur de gaz 52 peut comporter divers compartiments pour recueillir et contenir les gaz Par exemple, le carter 54 peut comprendre une chambre 62 en20 tourant l'alésage 56 en en étant espacé Au moins-une ouverture, et de préférence une pluralité d'quvertures 64 s'étendent vers le haut à partir de l'alésage 56, qui peut présenter une cavité de plus grande largeur 57, vers la chambre 62, destinée à recevoir les gaz et à accumuler 25 les gaz montant de l'alésage 56 vers la chambre 62 En outre, peuvent être prévues des ouvertures 65 s'étendant vers le haut et vers l'extérieur à partir de l'alésage 56, qui tendent à détourner tout gaz montant dans celui-ci. La chambre 62 peut être reliée à l'alésage 56 par une ou30 verture annulaire 66 entourant l'alésage 56, le sommet de l'ouverture 66 étant fermé par une cloison conique 68 s'étendant à partir de la chambre 62 vers le bas et vers l'intérieur vers l'alésage 56 pour former un déflecteur des gaz Le gaz montant vers l'ouverture 66 sera dispersé -9 dans la chambre 62, et sera également éloigné du câble 12 par la cloison 68. En outre, l'extérieur du carter 54 peut être espacé de l'intérieur du corps 16 pour définir entre les deux un espace 58 Au moins une, et de préférence une pluralité d'ouvertures 60 sont prévues, s'étendant vers le haut à partir de l'alésage 56 vers l'espace 58, pour détourner les gaz montants de l'alésage 56 vers l'espace 58. D'autres ouvertures 66 sont prévues, s'étendant de la chambre 62 vers l'espace 58, pour qu'ainsi les gaz accumulés dans la chambre 62 puissent être forcés dans l'espace 58. La graisse ou l'huile provenant de l'orifice d'injection 32 se déplace vers le bas à travers l'alésa15 ge 56 du collecteur de gaz 52, tendant à remplir tous les vides, et s'écoule en particulier hors des passages 64 et dans la chambre 62 De préférence, une partie de la graisse est injectée par le fond du carter 54 pour-tenir lieu de barrière à tout gaz et pour éjecter le gaz provenant du collecteur 52 Cependant, dans le cas o quelques bulles de gaz entrent dans l'extrémité inférieure du carter 54, celles-ci tendront à être détournées dans la chambre 62 et dans l'espace 58, plutôt que de monter en s'opposant à la graisse sous pression dans l'alésage longitu25 dinal 56 En outre, dans le cas o la pression des gaz accumulés dans l'espace dépasse la pression dans la chaîne de tubage 24, le gaz sera forcé vers l'extérieur à travers le fond du collecteur de gaz 52 pour entrer dans le tubage 24. La présente invention est ainsi bien adaptée pour atteindre les objets et avantages mentionnés ainsi que d'autres Bien qu'une forme de réalisation préférée de l'invention ait été décrite à titre d'exemple, divers changements dans les détails de construction et dans la f = ', X O: 2553 14 -10 disposition des éléments pourront être apportés par l'homme de l'art sans sortir du cadre de l'invention. -11 REVENDICATIONS 1 Tête de commande d'injection de graisse pour un câble lors d'opérations de lignes à câble dans un puits, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps tubulaire allongé ( 30), un orifice d'injection de graisse ( 32) dans le corps, destiné à injecter de la graisse à l'intérieur ( 34) du corps pour équilibrer la pression régnant dans le puits, un orifice d'évacuation ( 36) dans le corps, situé au-dessus de l'orifice d'injection ( 32) et destiné à évacuer les fluides de l'intérieur du corps, une pluralité d'organes tubulaires ( 40) dans le corps, positionnés entre l'orifice d'injection ( 32) et l'orifice d'évacuation ( 36), lesdits organes présentant un alésage longitudinal à montage sans jeu ( 42) pour le passage d'un câble ( 12) afin de créer une chute de pression et une étanchéité à la pression, lesdits organes ( 40) étant réunis de fa20 çon télescopique et étanche aux organes adjacents, lesdits organes comportant à chaque extrémité une cavité de plus grande largeur ( 44, 46) autour de l'alésage, afin de procurer une chambre à graisse turbulente entre les organes adjacents et engendrer une chu25 te de pression accrue, la chute de pression entre l'orifice d'injection ( 32) et l'orifice d'évacuation ( 36)-pouvant ainsi être ramenée à la pression atmosphérique avec une longueur de corps minimale. 2 Tête selon la revendication 1, caractérisée 30 en ce que le rapport de la longueur d'un alésage longitudinal ( 42) sur la longueur longitudinale d'une chambre est d'environ trois à un. 25531 45 -12 3 Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rapport de la longueur d'un alésage longitudinal ( 42) sur la longueur longitudinale d'une chambre ne dépasse pas cinq à un. 4 Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que le corps ( 30) comprend un second orifice d'évacuation ( 50) situé au-dessus du premier orifice d'évacuation ( 36), destiné à tenir lieu d'orifice d'évacuation de raclage, et une autre pluralité d'organes tubulaires ( 40 a) dans le corps, positionnés entre les orifices d'évacuation-( 36, 50). Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce que le diamètre de l'alésage ( 42) est supé15 rieur d'environ 0,1 mm à celui du câble. 6 Tête selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comprend, dans le corps ( 30), un collecteur de gaz ( 52) situé au-dessous de l'orifice d'injection ( 32) et destiné à recueillir les gaz provenant 20 du puits. 7 Tête selon la revendication 6, caractérisée en ce que le collecteur de gaz comprend: un carter ( 54) comportant un alésage ( 56) s'étendant longitudinalement et destiné à recevoir 25 un câble ( 12), positionné dans le corps ( 30), ledit carter comportant une chambre interne ( 62) entourant l'alésage en en étant espacé, et au moins une ouverture ( 66) s'étendant vers le haut de l'alésage vers la chambre, destinée à détourner les gaz montants de l'alésage vers la chambre. 2553 1 45 -13 8 Tête selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'ouverture consiste en une ouverture circulaire ( 66) entourant l'alésage ( 56), le sommet de l'ouverture étant fermé par une cloison ( 68) s'étendant à partir de la chambre ( 62) vers le bas et vers l'intérieur vers l'alésage ( 56) pour former un déflecteur de gaz. 9 Tête selon la revendication 6, caractérisée en ce que le collecteur de gaz comprend: un carter ( 54) comportant un alésage ( 56) 10 s'étendant longitudinalement et destiné à recevoir un câble ( 12), positionné dans le corps, l'extérieur du carter étant espacé de l'intérieur du corps pour définir entre les deux un espace, au moins un passage ( 60) s'étendant vers 15 le haut à partir de l'alésage ( 56), à travers le carter ( 54), vers l'espace ( 58) pour détourner de l'alésage les gaz montants. Tête selon la revendication 9, caractérisée en ce que: ledit carter ( 54) comporte une chambre interne ( 62-) entourant l'alésage en en étant espacée, et qu'elle comprend: au moins une ouverture ( 66) s'étendant vers le haut de l'alésage vers la chambre ( 62) et desti25 née à détourner les gaz montants de l'alésage vers la chambre, un passage ( 60) s'étendant de la chambre vers l'espace, et destiné à transférer les gaz de la chambre vers l'espace. 11 Un collecteur de gaz destiné à être utilisé en combinaison avec un câble ( 12) s'étendant dans 25531 45 -14 un puits pour recueillir les gaz montant dans le puits, caractérisé en ce qu'il comprend: un carter ( 54) comportant un alésage ( 56) s'étendant longitudinalement et destiné à recevoir un câ5 ble, ledit carter comportant une chambre interne ( 62) entourant l'alésage en en étant espacée, et une ouverture ( 66) située dans le carter et s'étendant vers le haut à partir de l'alésage pour dé10 tourner les gaz montants de l'alésage vers la chambre ( 62). 12 Collecteur selon la revendication 11, caractérisé en ce que ladite ouverture consiste en une ouverture circulaire ( 66) entourant l'alésage ( 56), le sommet de l'ouverture étant fermé par une cloison ( 68) s'é15 tendant vers le bas et vers l'intérieur de la chambre ( 62) vers l'alésage ( 56) pour former un déflecteur destiné à dévier les gaz de l'alésage vers la chambre. 13 Collecteur selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit alésage ( 56) comporte une cavi20 té ( 57) de plus grande largeur, et qu'il comprend une seconde ouverture ( 64) s'étendant de la cavité ( 57) vers la chambre ( 62), et positionnée au-dessus de la première ouverture ( 65), de la graisse pouvant ainsi être injectée dans la chambre à travers l'alésage ( 56). 14 Collecteur de gaz destiné à être utilisé avec un câble s'étendant dans un puits pour recueillir les gaz montant dans le puits, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps extérieur ( 30) comportant une 30 extrémité supérieure et une extrémité inférieure, et agencé pour être inséré dans le puits, l'extrémité supé- -15 rieure étant agencée pour être mise en communication avec un lubrificateur à graisse ( 18) et l'extrémité inférieure étant agencée pour être exposée aux fluides situés dans le puits, un carter intérieur ( 54) comportant un alésage ( 56) s'étendant longitudinalement et destiné à recevoir une ligne à câble, positionné dans le corps, l'extérieur du carter étant espacé de l'intérieur du corps pour définir entre les deux un espace ( 58), et au moins un passage ( 60) s'étendant vers le haut à partir de l'alésage ( 56), à travers le carter ( 54), vers l'espace ( 58), pour détourner de l'alésage les gaz montants. Tête selon la revendication 14, caracté15 risée en ce que: ledit carter ( 54) comporte une chambre interne ( 62) entourant l'alésage en en étant espacée, et qu'elle comprend: au moins une ouverture ( 66) s'étendant 20 vers le haut de l'alésage vers la chambre ( 62) et destinée à détourner les gaz montants de l'alésage vers la chambre, un passage ( 60) s'étendant de la chambre vers l'espace, et destiné à transférer les gaz de la chambre vers l'espace. 16 Tête selon la revendication 15, caractérisée en ce que l'ouverture consiste en une ouverture circulaire ( 66) entourant l'alésage ( 56), le sommet de l'ouverture étant fermé par une cloison ( 68) s'étendant à partir de la chambre ( 62) vers le bas et vers l'inté30 rieur vers l'alésage ( 56) pour former un déflecteur de gaz.