Brevet FR2597544A1 — publié le 19871023

La présente invention se rapporte à un dispositif d'ancrage sur les parois cuvelées d'un-puits à une hauteur déterminée d'un équipement tel qu'un appareillage de mesure et d'enregistrement, permettant de laisser en place un tel équipement, sans qu'il soit supporté en permanence par des moyens de suspension à partir de la surface. Dans les puits producteurs de pétrole ou de gaz on effectue régulièrement des mesures pour contrôler un certain nombre de paramètres indispensable au suivi du gisement. Les instruments de mesure sont habituellement descendus dans le puits au moyen d'un cable de treuil, positionnés à un niveau donné et laissés en place pendant le temps nécessaire à la saisie d'informations, par exemple des mesures de pression, puis remontés au moyen du même câble, lorsque les mesures sont terminées. Dans certains cas, on retire le câble pour dds raisons de sécurité en laissant les instruments de mesure dans le puits, aussi en raison du risque encouru pour les remonter. L'inconvénient de cette technique réside dans le fait, que les instruments de mesure se trouvent toujours placés au même niveau et que, lorsqu'il s'agit de les positionner au droit des perforations, les risques de perte des équipements sont importants, tant en ce qui concerne le matériel que l'ensemble des installations et de l'environnement. Le besoin se fait donc sentir de disposer de moyens pour que l'enregistrement soit effectué sans nécessiter le maintien permanent, en place, du système de support de l'équipement de mesure et d'enregistrement au fond du puits. Une telle méthode d'enregistrement est surtout importante, lorsqu'il s'agit de gisements en voie d'épuisement pour lesquels toute mesure saisie est incomparablement plus précise qu'un calcul par extrapolation. La présente invention a donc pour objet un dispositif pour positionner les enregistreurs dans un puits cuvelé, au droit de perforations, en passant ces équipements à travers des cuvelages de diamètres variés, et de pouvoir les laisser en place, en retirant le câble du treuil, puis de les repêcher au moyen d'un outil de repêchage approprié. Le dispositif selon l'invention comprend un système d'horlogerie, un outil de pose pour la mise en place de l'équipement ou un outil de repêchage pour la récupération de l'équipement commandés par ledit système d'horlogerie et un ensemble d'ancrage et de verrouillage, notamment permettant d'assurer le maintien du dispositif en place et d'éviter sa descente sous le poids des équipements ou sa remontée sous l'effet de la pression de l'effluent produit par le puits. Le système d'ancrage luimême assure une bonne stabilité de l'ensemble et un centrage parfait dans l'axe du puits. Le dispositif d'ancrage sur les parois d'un puits selon l'invention est caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'horlogerie, un outil de pose ou de repêchage et un bloc d'ancrage et de verrouillage, ledit bloc comportant des lames d'ancrage articulées aux deux extrémités par une paire de biellettes et disposées dans une enveloppe de protection, une extrémité des biellettes étant solidaire d'un premier ensemble coulissant comprenant une enveloppe extérieure et l'autre extrémité des biellettes étant solidaire d'un arbre creux coaxial à ladite enveloppe. Selon une forme de réalisation préférentielle, l'enveloppe extéri.eure est solidaire des biellettes par l'intermédiaire d'un logement à rampes inclinées des cliquets, tandis que sur l'extrémité libre de cliquets sollicités en ouverture par un ressort prend appui l'extrémité supérieure de l'arbre creux. De façon avantageuse, l'arbre creux présente sur sa face extérieure un appui pour un ressort d'ancrage, dont le second point d'appui est une butée d'une virole, à l'extrémité supérieure de laquelle est fixée une des biellettes. De préférence, le maintien en place des cliquets et de lames de ressort est réalisé au moyen d'une virole extérieure disposée à l'intérieur de l'enveloppe extérieure, ladite virole formant avec ladite enveloppe un logement annulaire pour un ressort de verrouillage prenant appui respectivement sur un épaulement de la virole et sur un épaulement du logement des cliquets solidaire de l'enveloppe extérieure , tandis qu'un arbre central traversant la virole extérieure forme un logement pour billes susceptible de solidariser et de désolidariser la virole et l'arbre. L'outil de pose peut se fixer sur une virole intérieure de pose contenue dans l'enveloppe extérieure et coulissant par rapport à l'arbre central, ladite virole étant munie à sa partie inférieure des encoches qui forment avec des cannelures d'effacement dont est munie la face interne de la virole extérieure un logement pour les billes, l'arbre central étant pourvu d'un renflement de section obstruant et libérant le passage des billes, lorsque ce renflement est au même niveau que les cannelures d'effacement. De préférence, le verrou hydraulique comporte une tête de verrou dans l'alésage central duquel coulisse un piston et une tige de piston, la partie inférieure de la tête de verrou présentant une section élargie portant une encoche circulaire pour constituer avec des cannelures d'effacement de l'enveloppe un logementpour des billes, dont le passage est obstrué ou liberé par un renflement de section de la tige du piston, lorsque ce renflement est au même niveau que les cannelures d'effacement, afin de solidariser ou désolidariser la chemise extérieure et la tête de verrou. Le dispositif selon l'invention est illustré par un mode de réalisation présenté à titre d'exemple et s'appuyant sur des dessins, dont les figures la,lb,lc et 1d représentent le dispositif en coupe longi tudinale au moment de sa mise en place dans le puits, les figures 2a,2b,2c,2d présentent le même dispositif au moment de l'ac tionneient au moyen du mécanisme d'horlogerie, les figures 3a,3b,3c,3d présentent le même dispositif, lorsqu'on accom plit une traction sur le câble de treuil pour effectuer le verrouillage, et les figures 4a,4b,4c,4d présentent le dispositif lors du déverrouillage. Le dispositif est composé d'un mécanisme d'horlogerie appelé "Amérada", d'un outil de pose et de repêchage et d'un bloc d'ancrage et de verrouillage. Le mécanisai d'horlogerie A est un mécanisme universellement connu dans le domaine pétrolier sous le nom de Amérada et décrit, par exemple, dans le brevet français nO 2087013. Il est constitué par une horloge, non représentee, placée dans une enveloppe t imprimant un mouvement rotatif & une tige filetée 4 tournant dans un écrou 3 servant de masselotte, monté au moyen d'un ergot 13 dans une chemise 2. Du côté de l'extrémité inférieure de la tige 4, l'enveloppe 1 renferme un cylindre creux logeant une chambre d'huile sous pression 8 débouchant axialement au moyen d'une buse calibrée 9 dans un conduit axial creusé dans un support 10 d'une pastille 7 obturant ledit conduit. Du côté opposé, au voisinage de la pastille, débouche un canal axial dans lequel est disposé un percuteur 6, au dessus duquel est placée une masse 5 servant d'appui au percuteur 6 et gainée d'un soufflet 12. Des conduits pour l'écoulement d'huile 11 sont présents dans le support 10. Le fonctionnement de ce mécanisme est le suivant. L'horloge étant réglée de façon à assurer le déclenchement de l'opération dans un délai détérniné, la tige 4 en tournant assure la descente de la masselotte 3 qui, libérée après un laps de temps donné, tombe sur l'épau liement ou t6te de percuteur 5, ce dernier transmet l'impulsion au percu- teur 6 qui perfore la pastille 7. L'huile sous pression contenue dans la chambre 8 s'écoule à travers la buse calibrée 9 et les conduits 11 vers l'intérieur du soufflet 12. L'ensemble du bloc d'ancrage et de verrouillage se compose de plusieurs pièces concentriques pouvant coulisser les unes par rapport aux autres. Une première pièce concentrique comprend une enveloppe 38 dans le prolongement de laquelle est fixé un logement de cliquets 50, lui-même solidaire et prolongé d'une enveloppe des cliquets 60. Les cliquets sont constitués par des doigts 51 disposés concentriquement et articulés autour des axes 52 de façon pivotante. Les têtes 53 de cliquets 51 sont sollicitées en rapprochement par des lames de ressort 54, de sorte que leurs extrémités opposées, lorsqu'elles sont libérées de leur enveloppe 60 et viennent à la hauteur des logements 50, s'écartent et viennent se loger sur les fonds de rampes inclinées 55, dont sont munies les faces intérieures de logements 50. Des lames d'ancrage 70 au nombre de trois écartées concentriquement de 1200 l'une de l'autre sont contenues dans une chemise de protection de lames 72 munie de fentes longitudinales pour le passage de lames à l'extérieur de ladite chemise. Ces lames 70 sont montées à ses deux extrémités par des articulations 73 à leurs extrémités supérieures à des biellettes 74, elles-même fixées par des articulations 75 à l'enveloppe de cliquets 60 et par des articulations 76 à leurs extrémités inférieures à des biellettes 77, elles-même fixées à une virole 78 par des articulations 71. Un autre ensemble coulissant est constitué par un arbre creux 80, intérieur par rapport à l'ensemble décrit précédemment, et qui porte sur son pourtour plusieurs butées mobiles 85 solidarisées par des vis avec l'arbre 80 et coulissant à l'intérieur des fentes dont est munie la virole 78. La virole 78 est portée à l'une de ses extrémités par un raccord solidaire des biellettes, tandis que son autre extrémité porte un guide d'organe de préhension. Une chemise extérieure fixe du dispositif d'ancrage 82 loge dans l'espace annulaire qu'elle forme avec la virole 78 un ressort d'ancrage 83 qui prend appui, d'une part, sur une butée 84 solidaire de la chemise extérieure 82, et d'autre part, sur les butées mobiles 85 solidaires de l'arbre creux 80. L'extrémité inférieure de la virole 78 porte un dispositif de préhension 86 servant à la fixation des équipements à positionner dans le puits et coulissant par rapport à l'arbre creux 80. La partie outil de pose et de repêchage est constituée par une-tête de -verrou hydraulique 20 s'accouplant provisoirement avec une chemise 38 du bloc d'ancrage et de verrouillage de facon décrite ci-après. La tête de verrou 20 possède un alésage axial, d'abord d'une section restreinte dans laquelle coulisse un piston 24, puis d'une section élargie dans laquelle coulisse une tige 23 du piston munie d'un renflement de section 23a correspondant à la section élargie de l'alésage. La partie supérieure de l'alésage constitue un cylindre 25 pour le piston 24 en communication avec la chambre d'huile sous pression 8 du mécanisme d'horlogerie. La partie 22 de la tête de verrou 20 correspondante à la section élargie de l'alésage porte une encoche circulaire 27 prévue pour le logement des billes 29. Le verrou hydraulique est complété par une enveloppe extérieure 30 qui loge dans son espace annulaire qu'elle forme avec la tête de verrou un ressort 32 prenant appui sur un épaulement 33 de la tête de verrou et exerçant une poussée par l'intermédiaire d'un sabot 31 sur la chemise 38. L'enveloppe 38 est vissée sur le logement des cliquets 50. A sa partie supérieure, elle forme un élargissement de section correspondant aux cannelures d'effacement 28, qui forment avec les encoches 27 de la tête de verrou le logement pour les billes 29, lorsqu'elles sont au même niveau et en regard de ces encoches. La tige 23 du piston comporte un épaulement 34 sur lequel prend appui un ressort 35 sollicitant en poussée une autre virole intérieure de pose 36 contenue dans l'enveloppe 38 et qui est solidarisée provisoirement avec l'arbre central 40 au moyen d'un circlips 39. Le circlips 39 est logé dans une gorge intérieure de la virole 36 et dans une gorge extérieure de l'arbre central 40, de façon à interdire provisoirement le déplace- ment relatif de l'arbre par rapport à la virole.Lorsque l'arbre central 40 poussé de haut en bas bute contre la tête 53 des cliquets 51, le circlips 39 se dégage de la gorge intérieure de la virole 36, qui ainsi libérée coulisse vers le bas et le circlips 39 se retrouve en face de la section élargie que présente l'évidement de la partie supérieure de la virole 36 et, n'étant plus sollicité en compression par l'alésage étroit de la virole, se dilate pour tendre vers sa position normale au repos, ce qui empêche éventuellement l'arbre 40 de descendre au cours de manoeuvres ultérieures. La virole 36 est accouplée provisoirement avec une autre virole 42 extérieure à la première et qui se trouve dans son prolongement, au moyen de billes 44. La virole intérieure de pose 36 est munie à sa partie in férieure des encoches 41 et est entourée de la virole 42 munie en regard de ces encoches de cannelures d'effacement 43, lorsqu'elles sont au même niveau et lorsque le renflement de section 40a de l'arbre 40 n'obstrue pas le passage. Un ressort 62 de verrouillage logé dans la partie annulaire entrel'enveloppe 38 et la virole 42 prend appui sur le logement des cliquets 50 et cette dernière virole. A la partie inférieure de la virole 42 sont fixées les lames de ressort 54 sollicitant en ouverture les extrémités inférieures de cliquets 51. Un ressort 45 est logé dans l'espace annulaire entre la chemise 38 et la virole 36 et qui prend appui sur un épaulement 37 de la virole et repousse par l'intermédiaire d'une collerette 38 la virole 42. Le fonctionnement du dispositif est le suivant. En position de fonctionnement, le piston 24 se trouve en position basse, les cliquets 51 se trouvent bloques en position repliée dans l'enveloppe 60, tandis que les lames 70 et les biellettes 74,76 sont en position repliée (figure 1). Sous l'effet de la commande du mécanisme d'horlogerie, le piston 24 remonte en entrainant la tige 23, dont le renflement de section 23a cessant d'obstruer le logement des billes 29, supprime le blocage en position de la chemise de l'outil de pose 38. La chemise -38 descend en coulissant le long de l'ensemble constitué par la virole 42, l'arbre central 40 et les cliquets 51 et entraine le déplacement vers le bas de l'enveloppe des cliquets 60. Elle retombe jusqu'à la prise d'appui du ressort de verrouillage 62. L'enveloppe des cliquets 60, en se déplaçant, libère les cliquets dont les extrémités supérieures s'ouvrent sous l'action des lames de ressort 54 et se rapprochent du logement 50. La pression exercée sur les biellettes 74,76 écarte ces dernières en permettant le déploiement des lames qui, passant à travers les fenêtres situées dans l'enveloppe 82,s'écartent pour venir au contact des parois du tube de cuvelage. On exerce de la surface une traction sur le cable portant l'ensemble du dispositif en tirant sur la tête de verrou 20. Cette action a pour effet d'exercer une traction sur l'arbre creux 80 qui, en comprimant le ressort d'ancrage 83, fait à son tour remonter la virole 78. A son tour, la biellette 76 s'écarte en entrainant en position de déploiement complet les lames 70 jusqu'à l'arrêt de l'ancrage contre les parois du tube de cuvelage (figure 2). Du degré de tension du ressort 83 dépend le degré de placage des lames 70. En continuant le mouvement de remontée, la tête de verrou 20 solidaire de l'arbre creux 80 fait remonter les cliquets 50 qui s'enclenchent dans les logements 50 au fond des rampes 55 (figure 3). Le ressort de verrouillage 62 maintient avec force les cliquets en place. Selon la traction exercée, on remonte les cliquets plus ou moins haut, ce qui permet de contrôler le degré de verrouillage. Lorsqu'il s'agit de laisser le dispositif d'ancrage en place sans etre encombré par le câble et l'outil de pose (figure 4), on exerce une poussée sur la tête de verrou 20 et sur la virole intérieure 36 entrainant en déplacement l'arbre 40 au moyen du circlips 39. Lorsque l'extrémité de l'arbre 40 bute contre la tête 53 des cliquets 51, la poussée exercée sur le circlips 39 provoque son dégagement de la gorge intérieure de la virole 36, qui libérée ainsi coulisse vers le bas et libère le passage obstrué pour le logement des billes 44. La virole 36 étant désolidarisée de la virole 42, l'outil de pose peut être remonté et il ne reste dans le puits que le bloc d'ancrage comprenant, entre autres, la chemise 38, la virole 42 et l'arbre central 40, lesquels assurent l'ancrage des lames 70 et le verrouillage des cliquets. Pour repêcher le dispositif selon l'invention, il suffit d'employer le même outil de pose. L'outil est descendu en position rétractée et, éventuellement relié au mécanisme d'horlogerie. Cet outil est muni de centreurs s'ouvrant sur commande d'horlogerie pour centrer l'équipement de repêchage sur les équipements en place à repêcher. Lorsque le mécanisme se déclenche, la tête de l'outil pénètre dans la tête de chemise 38, la descente continue de quelques centimètres et le verrouillage s'opère automatiquement selon le procédé classique. La manoeuvre se poursuivant, en exerçant une légère pression, la tige centrale 40 rentre et appuie sur les doigts d'ancrage en imprimant une pression aux ressorts des cliquets pour les ouvrir. On exerce alors une traction sur l'abre creux 80, afin de comprimer le ressort d'ancrage 83. Dès que les cliquets ne sont plus sollicités, il y a libération du ressort et relâchement et libération des lames 70 et des biellettes qui s'escamotent. Le dispositif selon l'invention est d'un fonctionnement sûr et fiable. Il permet notamment de positionner les enregistreurs au droit des perforations, quel que soit le diamètre du cuvelage garnissant le puits. En effet, le même équipement d'ancrage peut être doté de lames de dimensions différentes compatibles avec le diamètre du cuvelage auquel l'équipement est destiné, sans modification du système de base proprement dit. L'équipement peut être retiré du puits, quel que soit son niveau, tandis que, lorsqu'il est en fonction, il laisse le passage libre à l'effluent. Sa mise en place est simple. A-l'emplacement choisi, le système d'horlogerie déclenche l'ancrage, tandis que le verrouillage s'opère en tirant sur le câble de treuil. Dans le cas d'injection de boues ou de débit à travers l'équipement, les pertes de charge s'ajoutent à la tension de verrouillage et le rendent autobloquant. La puissance de blocage peut être augmentée soit par le tarage des ressorts, soit en utilisant plusieurs blocs d'ancrage superposés. REVENDICATIONS. 1. Dispositif d'ancrage, sur les parois d'un puits à une profondeur déter minée, d'un équipement, tel qu'appareillage de mesure et d'enregistre ment, permettant de laisser en place ledit équipement sans qu'il soit supporté en permanence par des moyens de suspension à partir de la sur face, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'horlogerie, un verrou hydraulique, un outil de pose et un bloc d'ancrage, ledit bloc d'ancrage comportant des lames (70) d'ancrage articulées aux deux extré mités par une paire de biellettes (74,76) et disposées dans une enve loppe de protection (72), une extrémité des biellettes (74) étant so lidaire d'un premier ensemble coulissant comprenant une enveloppe ex térieure (38) et l'autre extrémité (77) des biellettes étant solidaire d'un arbre creux (80) coaxial à ladite enveloppe. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'enveloppe extérieure (38) est solidaire des biellettes par l'intermédiaire d'un logement (50) à rampes inclinées (55) des cliquets (51), tandis que sur l'extrémité libre de cliquets sollicités en ouverture par un ressort (54) prend appui l'extrémité supérieure de l'arbre creux (80). 3. Dispositif selon la revendication l ou 2, caractérisé en ce que l'arbre creux (80) présente sur sa face extérieure un appui (85) pour un ressort d'ancrage (83), dont le second point d'appui est une butée (84) d'une virole (78), à l'extrémité supérieure de laquelle est fixée une des biellettes (77). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le maintien en place des cliquets (51) et de lames de ressort (54) est réalisé au moyen d'une virole extérieure (42) disposée à l'intérieur de l'enveloppe extérieure (38), ladite virole formant avec ladite en veloppe un logement annulaire pour un ressort de verrouillage (62) prenant appui respectivement sur un épaulement de la virole et sur un épaule ment du logement des cliquets (50) solidaire de l'enveloppe extérieure (38) et en ce qu'un arbre central (40) traversant la virole extérieure (42) forme un logement pour billes (39) susceptible de solidariser et de désolidariser la virole (42) et l'arbre (40). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'outil de pose se fixe sur une virole intérieure de pose (36) contenue dans l'enveloppe extérieure (38) et coulissant par rapport à l'arbre central (40), ladite virole étant munie à sa partie inférieure des en coches qui forment avec des cannelures d'effacement (43) dont est munie la face interne de la virole extérieure (42) un logement pour des billes (39), l'arbre central (40) étant pourvu d'un renflement de section obstruant (40a) et libérant le passage (41) des billes, lorsque ce renflement est au même niveau que les cannelures d'effacement (43). 6. Dispositif selon l'une des revendications l à 5, caractérisé en ce que le verrou hydraulique comporte une tête de verrou (20) dans l'alé sage central duquel coulisse un piston (24) et une tige de piston (23), la partie inférieure de la tête de verrou présentant une section élargie portant une encoche circulaire (27) pour constituer avec les cannelures d'effacement (28) de l'enveloppe (38) un logement pour des billes (29), dont le passage est obstrué ou libéré par un renflement de section (23a) de la tige (23) du piston, lorsque ce renflement est'au même niveau que les cannelures d'effacement (28), afin de solidariser ou désolidariser la chemise extérieure (38) et la tête de verrou (20).