Brevet FR2574848A1 — publié le 19860620

La présente invention se rapporte à un dispositif pour le repêchage des tubes auxiliaires de complétion, notamment dans les puits de production d'hydrocarbures. Les tubes auxiliaires de com: Létion, appelés en terminologie anglo-saxonne "coiled tubing" parce que leur petit diametre, 25 à 40 millimètres et leurs propriétés mécaniques permettent de les livrer en bobines et de les dérouler pour les descendre dans le puits dans une position rendue rectiligne par un dispositif approprié généralement constitué par deux chenilles opposées installées verticalement au-dessus de la table de rotation. Lorsqu'un tel tube a été mis en place dans un puits, il sert à relancer la production par injection de produits ou encore à traiter et nettoyer localement une zone, p-r une sorte de mini-stimulation. La descente d'un tube aussi fragile dans un puits s'effectue avec les risques d'écr..tsement dû à la différence de pression entre l'intérieur et l'extérieur, de fermeture intempestive d'une vanne de sécurité et des effets agressifs et fissurants des effluents, notamment de H2S et CO2. En cas de rupture, l'abandon de ce petit tube dans le puits pose nécessairement des problèmes. Par contre le repêchage est rendu difficile par la marge de Xaanoeuvre réduite dans un espace annulaire limité, et par les conditions de sous capacité du travail au câble eu égard à la masse considérable du matériel tubulaire à remonter. Le rep hage à l'aide du-- matériel traditionnel constitué par la cloche de repêchage manoeuvrée à l'aide d'une garniture de tiges de forage est difficilement envisageable car les moyens habituels de préhension, fixés à l'intérieur de la cloche, ne sont pas adaptés au maniement d'un tube de si petite section. On ne peut pas envisager de mettre à la dimension de ces tubes auxiliaires les dispositijs à machoires ou les dispositifs à ressorts hélicoidaux parce que même si le tube passe à travers, il sera endommagé par ces moyens contandants, ce qui ne manque pas de provoquer une nouvelle rupture. En fait, ;'extrémité du petit tube après une rupture est souvent recourbé par les chocs qu'il reçoit lors du contact avec les outils de reconnaissance ou par des ruptures successives, consécutives à sa chute dans le puits. Dans cette hypothèse, les moyens habituels de préhension disposés dans la cloche sont encore moins efficaces. Afin de pallier ces difficultés, a été proposée la présente invention qui définit un dispositif de préhension pouvant être fixé à l'intérieur d'une cloche apte successivement à laisser passer une tête de tube recourbée et à effectuer la prise ensuite sur une section unique du tube dans une partie saine et avec des moyens ne risquant pas d'endommager ce matériel tubulaire fragile. Un tel dispositif, selon l'invention, est apte à être fixé à l'intérieur d'une cloche de repêchage (6), il comporte un conduit interne reliant une ouverture inférieure (20) circulaire de diamètre peu inférieur au diamètre extérieur du corps (15) à une ouverture supérieure (21) circulaire de diamètre sensiblement double du diamètre externe du tube (4), cette ouverture supérieure étant prolongée par un siège sur lequel un clapet mobile autour d'un axe est appliqué par un ressort. Ce clapet est pourvu d'une encohe(27) à l'opposé de l'axe, d'un diamètre à peine inférieur au diamètre du tube (4). Plus précisément, un dispositif selon l'invention pour le repêchage d'un tube auxiliaire de complétion est constitué par un corps (15) ayant un contour extérieur (16) cylindrique avec pour axe de révolution ZZ et muni de moyens de fixation (17) à l'intérieur d'une cloche de repêchage (6). Ce dispositif est caractérisé en ce que le corps (15) a un contour intérieur (18) comprenant de bas en haut, d'abord un conduit tronconique (19) reliant une ouverture inférieure (20) circulaire de diamètre peu inférieur au diamètre extérieur du corps (15) à une ouverture supérieure (21) circulaire dont le diamètre est sensiblement double du diamètre externe du tube auxiliaire de complétion (4), ensuite un candi t cylindrique (22) prolongeant l'ouverture supérieure (21) du conduit tronconique (19) et se terminant par un siège (23) pour un clapet (24) mobile en rotation autour d'un axe (25) perpendiculaire à l'axe ZZ du contour extérieur (16) du corps 15). Ce clapet (24) est ppliqué sur son siège (22) par un ressort (26), il est entaillé par une encoche (27) symétrique par rapport au plan comprenant l'axe du contour extérieur (14) du corps (15) et perpendiculaire à l'axe du clapet (24). Cette encoche (27) a la forme d'un U légèrement ouvert, débouchant à l'opposé du côté du clapet où se trouve l'axe (25) et dont le fond est constitué par un arc de cercle (28) d'angle inférieur à 1800. Le diamètre de ce cercle (28) est très peu inférieur au diamètre externe du tube auxiliaire (4). Enfin, l'encoche (27) englobe une section circulaire de diamètre très peu inférieur au diamètre ex verne du tube auxiliaire de complétion 4. Dans les différents modes de réalisation, le conduit cylindrique (22) a son axe Z'Z' parallèle à l'axe ZZ du contour extérieur (16) du corps (15) et espacé par rapport à celui-ci de la distance nécessaire pour que la génératrice (28) la moins pentée du conduit conique (19) soit inclinée de quelques degrés seulement par rapport à 1 ' axe Z'Z'. Z1. Suivant un mode préférentiel de réalisation, l'encoche (27) dans le clapet (24) comporte une partie inférieure tronconique (30) reliant de bas en haut un contour (31) en forme de U légèrement ouvert dont le fond est constitué par un arc de cercle de diamètre supérieur à celui du tube auxiliaire (4) d'environ la mesure de la hauteur de cette partie tronconique (30), au contour supérieur (32) de l'encoche proprement dite (27) en forme d'U légèrement ouvert dont le fond est constitué par un arc de cercle de diamètre peu inférieur à celui du tube auxiliaire (4), englobant une section circulaire de diamètre très peu inférieure au diamètre externe du tube auxiliaire de complétion (4) et une partie supérieure sensiblement cylindrique (33) ayant le contour de l'encoche proprement di-e (27). Afin de faciliter la préhension du tube (4), on donne généralement à la partie supérieure sensiblement cylindrique (33) une forme annulaire de section méridienne convexe sensiblement en arc de cercle présentant une réduction de dimensions de l'ouverture de bas en haut et on lui applique un usinage de surface consistant- cans un réseau de stries (34) orthogonales les unes parallèles, les autres perpendiculaires à la face supérieure du clapet. Ainsi lors que le clapet (24) sous l'action du ressort (26) s'arc-boute sur le tube (4J en l'écrasant légèrement, le contour (33) provoque un sertissage du tube (4) sans pour autant engendrer de cassure. Afin d'augmenter le bras de levier du clapet (24), lors de la saisie du tube (4), le centre de l'arc de cercle constituant le fond du U est déporté d'une petite distance vers l'opposé de l'axe de rotation du clapet (24), ce qui entraîne un déplacement d'une distance égale de l'extrémité du siège (23) du clapet (24) opposée à l'axe (25) dudit clapet (24), un usinage (a) supplémentaire étant appliqué à la face interne du corps (15) pour permettre à un tube auxiliaire de complétion de passer au travers de l'encoche (27) avec une section non modifiee. F Enfin, une pièce (34) d'acier est fixée sur la partie supérieure du corps (15) immédiatement derrière la charnière dont l'axe (25) du clapet (24) constitue le pivot, afin de permettre un arc-boutement du clapet contre cette pièce (34) en cas de fléchissement de l'axe (25) lors de la préhension du tube auxiliaire (4) par le dispositif de repêchage. L'invention sera mieux comprise dans la description suivante donnée à titre non limitatif d'un mode de réalisation illustré par les figures suivantes qui représentent - la figure 1, un dispositif selon l'invention disposé à l'intérieur d'une cloche de repêchage, - la figure 2, une cassure du tube auxiliaire en forme de crosse, - la figure 3, une section droite d'un dispositif selon l'invention, - la figure 4, une vue de dessus d'un dispositif selon l'invention, - la figure 5, une vue de détail du clapet. En se référant à la figure 1, on trouve à l'intérieur d'un puits (1), mis en production sur des niveaux de roche non figurés et dont on distingue le cuvelage (en anglais "casing") (2), un tubage de production (en anglais Wtubing") (3). Les dimensions intérieures ou extérieures peuvent être modifiées à la demande. Pour des nécessités de traitement ou d'instrumentation, un tube auxiliaire de complétion (en anglais "coiled tubing") (4) a été descendu et à la suite d'un accident, il s'est rompu en (5) avec une cassure franche. La partie supérieure et libre, non figurée, do ce tube auxiliaire (non figurée) a été remontée à la surface. La partie inférieure du tube auxiliaire (4) qui reste dans le puits s'appelle habituellement un poisson et il est fait une reconnaissance, sEnéralement avec un outil ou câble, pour situer la tête (5) du poisson. Cette tête peut être une cassure franche telle que en i5) sur la figure 1 ou une crosse, montrée sur la figure 2, due à l'action déformante lors de la chute dans le puits ou à l'action contandante de l'outil de reconnaissance et positionnement. On trouve à l'intérieur du tubage de production (3) et au-dessus de la tête (5) du poisson, une cloche de repêchage (6) fixée au bout d'une garniture, ou colonne de tubes (7). Cette cloche, dans l'état de la technique, comporte une embouchure (8) avec une surface interne tronconique (9), évasée vers le bas, s'appuyant sur un contour inférieur constitué par un arc de spirale (10) et un élément de génératrice rectiligne (11) dont l'utilité est d'accrocher et de conduire vers l'intérieur de la cloche la tête (5) du poisson. La cloche (6) comporte un alésage intérieur (12) débouchant vers le bas par la surface tronconique (9) de l'embouchure (8) et communiquant vers le haut avec l'alésage (13) de la garniture (7). La portion inférieure de l'alésage (12) est munie de moyens de positionnement et de fixation généraleme constitués par un filetage pour la mise en place des moyens de préhension du poisson, spécialement représenté ici par un dispositif de repêchage (14) selon l'invention. Ce dispositif (14) est décrit en détail à l'aide des figures 3 et 4. Sur la figure 3, est figuré un corps (15) dont le contour extérieur (16), surface cylindrique de révolution autour d'un axe ZZ est muni d'un moyen de fixation (17) à l'intérieur de la cloche constitué par un filetage. Le corps (15) a un contour intérieur (18) comprenant de bas en haut d'abord un conduit tronconique (19) reliant une ouverture inférieure (20) circulaire de diamètre pe;- inférieur au diamètre extérieur du corps (15) à une ouverture supérieure (21) circulaiye-dont le diamètre est sensiblement double d- diamètre externe du tube auxiliaire de complétion (4) et ensuite un conduit cylindrique (22) prolongeant l'ouverture supérieure (21) du conduit tronconique (19) et se terminant par un siège (23) pour un clapet (24). Ce clapet (24) est mobile en rotation autour d'un axe (25) perpendiculaire à l'axe ZZ. Ce clapet (24) est appliqué sur son siège (23) par un ressort (26) et entaillé par une encoche (27) symétrique par rapport au plan comprenant l'axe SZ et perpendiculaire à l'axe (25) du clapet (24). Cette encoche (27) a la forme d'un U légèrement ouvert, débouchant à l'opposé du côté du clapet (24) où se trouve l'axe (25) et dont le fond est constitué par un arc de cercle (28) d'angle inférieur à 1800 et dont le diamètre est très peu inférieur au diamètre externe du tube auxiliaire (4), en fait de quelques millimètres seulement. Cette encoche (27) englobe une section circulaire de diamètre très peu inférieur au diamètre externe du tube auxiliaire de complétion (4). Le conduit cylindrique (22) a son axe Z'Z' parallèle à l'axe ZZ du contour extérieur (16' du corps (15) et séparé de celui-ci de la distance nécessaire pour que la gC--'eratrice la moins pentée (29) du tronc de cône, qui se trouve dans le plan de la figure 3, soit inclinée seulement de quelques degrés par rapport à l'axe ZZ. L'encoche (27) dans le clapet (24) comprend une partie inférieure tronconique (30) reliant de bas en haut un contour (31) en forme de U légèrement ouvert, dont le fond est constitué par un arc de cercle de diamètre supérieur à celui du tube auxiliaire (4) d'environ la mesure de la hauteur de cette partie tronconique, au contour supérieur (32) de l'encoche, contour en forme d'U légèrement ouvert dont le fond est constitué par un arc de cercle de diamètre peu inférieur à celui du tube auxiliaire, comme pour le contour (31), et une partie supérieure (33) qui, sur la figure 3, est représentée comme cylindrique, prolongeant le contour (32).En fait, cette partie (33) est réalisée avec un contour sensiblement annulaire avec des sections méridiennes convexes, pour des rayons de courbure très importants eu égard aux dimensions de l'arc et offrant une réduetionde dimensions sensible, de quelques dizièmes de millimètres, du bas vers le haut. Ces arcs de cercles abordent la face supérieure du clapet perpendiculairement. Cette section de contour sensiblement annulaire (33) porte un usinage de surface consistant en un reseau de stries (34) orthconales, les unes parallèles et les autres perpendiculaires à la face supérieure du clapet (24) La figure 5 montre le détail du contour sensiblement annulaire (33) et les particularités du dessin des stries (34) sur cette surface. Le centre {o) de l'arc de cercle constituant le fond du U de l'encoche (27) qui devrait être situé de telle arçon qu'un tube (4) passant par l'encoche (27) traverse la portion cylindrique (22) tangent à la génératrice du contour annulaire (33), est, en fait, déporté d'une distance (a) de quelques millimètres vers l'opposé de l'axe (25) de rotation du clapet (24). Un usinage supplémentaire est appliqué à la face interne du corps (16) par enlèvement de métal sur une épaisseur égale (a) de telle sorte qu'un tube auxiliaire (4) passe au travers de l'encoche (4) sans compression autre que le marquage par les stries (32). Le diamètre ayant environ 2 mm de moins, il s'ensuit donc un effet de sertissage par cette partie du clapet. Le centre (O) correspond à l'axe Z"Z-'. Le centre (O) sur la figure 4 correspond à l'axe Z"Z" de la figure 3 tant sur le corps (16) que sur le clapet 24). Lorsqu'avec ce dispositif de repêchage, dont Le modèle a été choisi en fonction du diamètre du tube auxiliaire (4) à repêcher, on fait descendre la cloche de repêchage (6) et I'extrémité supérieure "tronçonnée du tube auxiliaire (4) pénètre directement danse conduit interne ou bien cette extrémité est déjà pliée en forme de crosse. Dans les différents cas, y compris si l'extrémité supérieure du tube (4) est repliée en forme de crosse, les caractéristiques géométriques du conduit tronconique (19) et ensuite du conduit cylindrique (22) sont telles que la tête en question traverse le dispositif et émerge au-dessus en soulevement le clapet. On abaisse la cloche jusqu'd ce que la crosse éventuelle (figure 2) se trouve franchement au-dessus, la longueur de la cloche de repêchage est suffisante pour cela. On remonte alors la cloche de repêchage et alors le clapet (24) sous 'action du ressort (26) s'arc-boute sur le tube (4) en l'écrasant légèrement pour provoquer un effet de sertissage sans pour autant engendrer une nouvelle cassure. Tel est l'avantage principal de ce dispositif. Comme le poids du tube (4) constituant le poisson peut être considérable, les efforts appliqués au clapet peuvent être importants : ils sont transmis à l'axe (25) et celui-ci peut subir une déformation. Afin de parer à ce risque, on veille à maintenir en place une plaque de métal, fixée par soudure ou tout autre moyen sur le corps de l'appareil, immédiatement contre la charnière du clapet derrière l'axe (25). Cette disposition permet d'éviter toute déformation de l'axe (25) et l'abandon du poisson (4). REVENDICATIONS 1 - Dispositif de repêchage pour tube auxiliaire de complétion notamment pour puits pétrolier, constitué par un corps (15) ayant un contour extérieur (16) cylindrique avec pour axe de révolution ZZ et muni de moyens de fixation (17) à l'intérieur d'une cloche de repêchage (6), caractérisé en ce que le corps (15) a un contour intérieur (18) comprenant de bas en haut, d'abord un conduit tronconique (19) reliant une ouverture inférieure (20) circulaire de diamètre peu inférieur au diamètre extérieur du corps (15) à une ouverture supérieure (21) circulaire dont le diamètre est sensiblement double du diamètre externe du tube auxiliaire de complétion (4), ensuite un conduit cylindrique (22) prolongeant l'ouverture supérieure (21) du conduit tronconique (19) et se terminant par un siège (23) pour un clapet (24) mobile en rotation autour d'un axe (25) perpendiculaire à l'axe ZZ du contour extérieur (16) du corps (15), ce clapet (24) appliqué sur son siège (22) par un ressort (26) étant entaillé par une encoche (27) symétr-ique par rapport au plan comprenant l'axe du contour extérieur (14) du corps (15) et perpendiculaire à l'axe du clapet (24), cette encoche (27) ayant la forme d'un U légèrement ouvert, débouchant à l'opposé du côté du clapet où se trouve l'axe (25) et dont le fond est constitué-par un arc de cercle (28) d'angle inférieur à 1800 et dont le diamètre est très peu inférieur au diamètre externe du tube auxiliaire (4), cette encoche (27) englobant une section circulaire de diamètre très peu inférieur au diamètre externe du tube auxiliaire de complétion (4). 2 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le conduit cylindrique (22) a son axe Z'Z' parallèle à l'axe ZZ du contour extérieur (16) du corps (15) et espacé par rapport à celui-ci de la distance nécessaire pour que la génératrice (28) la moins pentée du conduit conique (19) soit inclinée de quelques degrés seulement par rapport à l'axe Z'Z'. 3 - Dispositif selon la revendication i dans lequel l'encoche (27) dans le clapet (24) comporte uile partie inférieure tronconique (30) reliant de bas en haut un contour (31) en forme de U légèrement ouvert dont le fond est constitué par un arc de cercle de diamètre supérieur à celui du tube auxiliaire (4) d'environ la mesure de la hauteur de cette partie tronconique (30), au contour supérieur (32) de l'encoche proprement dite (27) en forme d'U légèrement ouvert dont le fond est constitué par un arc de cercle de diamètre peu inférieur à celui du tube auxiliaire (4), englobant une section circulaire de diamètre très peu inférieur au diamètre externe du tube auxiliaire de complétion (4) et une partie supérieure sensiblement cylindrique (33) ayant le contour ct l'encoche proprement dite (27). 4 - Dispositif selon la revendication 3 dans lequel la partie supérieure sensiblement cylindrique (33) manifeste une forme annulaire de section méridienne convexe sensiblement en arc de cercle présentant une réduction de dimensions de l'ouveriwure de bas en haut. 5 > Dispositif selon la revendication 4 dans lequel la partie supérieure (33) manifestant ' une forme annulaire de section méridienne conve--e porte un usinage de surface consistant dans u réseau de stries (34) orthogonales les unes parallèles, les autres perpendiculaires à- la---face supérieure du clapet, qui, lorsque le clapet (24) s'arc-boute sur le tube (4), provoque sur ce tube (4) un et et de sertissage sans pour autant engendrer de cassure. 6 - Dispositif selon la revendication 5 dans lequel le centre de l'arc de cercle constituant le fond du U est déporté d'une petite distance vers l'opposé de l'axe de rotation du clapet (24), ce qui entraîne un déplacement d'une distance égale de l'extrémité du siège (23) du clapet (24) oppose à l'axe (25) dudit clapet (24), un usinage (a) supplémentaire étant -appliqué à la face interne du corps (15) pour permettre à un tube auxiliaire de complétion de passer au travers de l'encoche (27) avec une section non modifiée. 7 - Dispositif selon la revendication 1 dans lequel une pièce (34) d'acier est fixée sur la partie superieure du corps (15) immédiatement derrière la charnière dont l'axe (25) du clapet (24l constitue le pivot, afin de permettre un arc-boutement du clapet contre cette pièce (34) en cas de fléchissement de l'axe (25) lors de la préhension du tube auxiliaire (4) par le dispositif de repêchage.