Brevet FR2590316A1 — publié le 19870522

L'invention concerne la formation d'un anneau de ciment dans un puits, faisant appel à de l'énergie acoustique pour faciliter cette formation, et elle a trait plus particulièrement à des moyens perfectionnés pour transmettre l'énergie acoustique au tubage du puits afin de minimiser la dissipation à perte de cette énergie. Le brevet des Etats Unis d'Amérique n 4 512 401 décrit un procédé pour former un anneau autour de la paroi extérieure d'un tubage de puits afin de réa- liser un joint ayant une bonne étanchéité autour de ce tubage. Dans la mise en oeuvre de ce procédé, de l'énergie acoustique, de fréquence relativement basse (généralement -200 Hz) est appliquée au tubage. L'énergie acoustique est appliquée à l'extrémité supérieure du tubage par un oscillateur acoustique pendant que du ciment est introduit dans le tubage par l'intermédiaire d'une entrée ménagée dans le tubage directement au-dessous du point o l'os- cillateur acoustique est couplé à celui-ci, c'est-à-dire directement dans le trajet de transmission de l'énergie acoustique. Il est apparu qu'il en résulte la dissipation d'une quantité importante d'énergie acoustique dans l'en- trée de ciment et dans les éléments associés, ce qui est très indésirable, en particulier dans le cas de puits profonds o cette dissipation d'énergie ne peut pas être tolérée. Le dispositif selon l'invention évite les inconvénients mentionnés ci-dessus en proposant un cou- plage entre l'oscillateur et le tubage du puits, lequel couplage évite l'entrée de ciment et minimise ainsi la dissipation d'énergie par cette entrée. Ce résultat final est obtenu, dans la présente invention, par l'utilisation de deux éléments de maintien dont l'un est relié directement au tubage, en un point de ce dernier situé au-dessous de l'emplacement o le ciment est introduit dans le tubage, alors que l'autre est relié directement à l'oscillateur. Ces deux éléments de maintien sont reliés entre eux par des éléments de liaison au moyen desquels le tubage est suspendu à l'oscillateur en bon couplage avec celui-ci. Des moyens d'accouplement, qui peuvent prendre la forme d'un tuyau flexible, sont utilisés pour amener le ciment à l'entrée du tubage, cette entrée étant située en dehors du trajet direct de transmission acoustique entre l'oscillateur et le tubage. L'invention a donc pour objet de minimiser la dissipation d'énergie acoustique dans la formation d'un anneau de ciment autour d'un tubage de puits. L'invention a pour autre objet de proposer des moyens destinés-à réaliser un couplage d'énergie acoustique entre un oscillateur et un tubage de puits, lequel coupla- ge évite ou contourne une entrée d'introduction de ciment et autres matières dans le tubage. L'invention sera;écrite plus en détail en re- gard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limita- tif et sur lequel la figure unique est une élévation avec coupe partielle d'une forme préférée de réalisation de l'invention. Hormis te mécanisme de couplage acoustique décrit ci-après, le dispositif selon l'invention fait appel au même appareillage et aux mêmes opérations que ceux décrits dans le Brevet n 4 512 401 précité. En référence à présent à la figure unique, l'oscillateur acoustique 10, qui peut être du type décrit dans le brevet n 4 512 401 précité, comporte une tige 34 qui lui est reliée fixement, par exemple par soudage, la tige possédant une partie renflée 34a à son extrémité. La tige 34 est passée dans une ouverture formée dans un élément 36 de maintien ou de support. Ce support 36 peut être un élévateur à porte latérale disponible dans le commerce, comportant une porte latérale 36a qui peut être ouverte pour recevoir la tige 34, cette porte latérale pouvant être fermée à l'aide d'un verrou de sécurité afin d'assurer une action convenable de maintien ou de suppport. Un tel élévateur classique, qui peut être uti- lisé, est l'élévateur à porte latérale du type SLX dispo- nible auprès de la firme B.J. Hughes Co., Houston, Texas. Un second support ou élément élévateur analogue est prévu, cet élément de support étant disposé autour du tubage 12, directement au-dessous d'un manchon 11 qui est relié par vissage au tubage. Des éléments 32 de liai- son comportent des oeils 32a à leurs extrémités opposées, ces oeils étant passés dans des extrémités ajourées oppo- sées 36b et 30b des supports 36 et 30, respectivement.Le tubage 12 est ainsi suspendu à l'oscillateur 10, en prise étroite avec celui-ci, le bord supérieur de l'élément 30 de maintien ou support butant contre le manchon 11 et le bord supérieur de la partie renflée 34a de la tige 34 butant contre le bord inférieur du support 36 afin de former un couplage acoustique étroit avec le tubage, pour l'énergie acoustique générée par l'oscillateur 10. Une entrée pour le ciment, l'eau et la boue devant être fournie au tubage 12 est constituée par un élément de tête 13 qui est vissé au manchon 11. Un cha- peau 13a est fixé sur l'élément de tête 13 afin d'en fermer hermétiquement le sommet. Cette tête peut être retirée pour introduction des racleurs utilisés dans la mise en oeuvre du procédé décrit dans le brevet n 4 512 401 précité. Le ciment, la boue et l'eau utilisés dans la mise en oeuvre de ce procédé arrivent à la tête 13 par des tuyaux flexibles 38 qui sont réalisés en une matière telle que du caoutchouc ou une matière plastique, mauvaise conductrice de l'énergie acoustique et ayant donc pour effet d'isoler de cette énergie les tuyaux et l'appa- rell auquel ces tuyaux sont raccordes. L'énergie acoustique est ainsi transmise effl- cacement vers le bas, le long de la colonne 12, par la mise en oeuvre du procédé décrit dans le brevet n 4 512 401 précité. Un autre objet de l'invention est un procédé pour former un anneau de ciment autour de la paroi extérieure d'un tubage 12, consistant à refouler à force de la boue, de l'eau et d'autres matières étrangères nors du tubage, à faire descendre dans le tubage une colonne de ciment et à la faire sortir à l'extrémité inférieure du tubage afin que le ciment remonte le long des parois du tubage, et pendant que le ciment est ainsi coulé, a appliquer de l'énergie acoustique au tubage au moyen d'un oscillateur (10)a masse orbitale qui est couplé au tubage en un point de celui-ci situé au-dessous de l'emplacement ou la colonne de ciment est coulée dans le tubage, la fréquence de l'oscillateur étant réglée de façon à provoquer une vibration élastique du tubage afin de libérer des bulles de gaz, des saletés et autres matières étrangères situées à la surface du tubage pour mouiller ainsi ladite surface avec le ciment afin de réaliser une liaison étanche entre le ciment et le tubage. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentes sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à former un anneau de ciment autour de la paroi extérieure d'un tubage (12) de puits, ce dispositif comprenant des moyens (10) des- tinés à produire de l'énergie acoustique et un tubage de puits auquel l'énergie acoustique doit être aDpliquée afin qu'une liaison étanche soit établie entre le ciment et le tubaqe, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à transmettre l'énergie acoustique du générateur au tubage, ces moyens comprenant des moyens d'entrée 13 reliés au tubage afin d'y intro- duire le ciment et autres matériaux; un premier support (36) relié au générateur d'énergie acoustique, un second support (30) relié au tubage en un point de celui-ci situé au dessous des moyens d'entrée, et des moyens (32) de liaison destinés à relier les premier et second supports de manière que l'énergie acoustique soit transmise directe- ment de l'oscillateur au tubage en passant par les supports et les moyens de liaison en évitant les moyens d'entrée. 2. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que les moyens d'entrée destinés à amener le ciment au tubage comprennent des moyens (38) d'isolation acoustique. 3. Dispositif selon la revendication 1, carac- térisé en ce que le tubage est suspendu au générateur d'énergie acoustique à l'aide des supports et des moyens de liaison. 4. Dispositif selon la revendication 2, caracté- risé en ce que les moyens comprennent une tête (13) d'en- trée fixée à l'extrémité supérieure du tubage, les moyens d'isolation acoustique comprenant un tuyau flexible (38) relié à la tête d'entrée afin d'y amener du ciment et au- tres matériaux. 5. Procédé pour former un anneau de ciment autour de la paroi extérieure d'un tubage (12), carac- térisé en ce qu'il consiste à refouler à force de la boue, de l'eau et d'autres matières étrangères hors du tubage, à faire descendre dans le tubage une colonne de ciment et à la faire sortir à l'extrémité inférieure du tubage afin que le ciment remonte le long des parois du tubage, et pendant que le ciment est ainsi coulé, à appliquer de l'énergie acoustique au tubage au moyen d'un oscillateur (10)a masse orbitale qui est couplé au tubage en un point de celui-ci situé au-dessous de l'emplace- ment o la colonne de ciment est coulée dans le tubage, la fréquence de l'oscillateur étant réglée de façon à provoquer une vibration élastique du tubage afin de li- bérer des bulles de gaz, des saletés et autres matières étrangères situées à la surface du tubage pour mouiller ainsi ladite surface avec le ciment afin de réaliser une liaison étanche entre le ciment et le tubage. 6. Procédé selon la revendication 5, caracté- risé en ce que le ciment est-amené à l'intérieur du tubage par des tuyaux flexibles (38) arrivant à une tête d'entrée (13) reliée au tubage, les tuyaux flexibles agissant à la manière d'un isolateur acoustique.