Brevet FR2609496A1 — publié le 19880715

La presente invention concerne une suspension de tubage ou tète de puits et en particulier une suspension permettant la mise en tension des tubages Pendant la phase de forage et de mise en production d'un puits. il est commun et souvent necessaire de tensionner les parties non cimentées des tubages pour eviter que la dilatation causee par la production du fluide à temperature élevez, mette en compression les tubages Habituellement, les tubages sont suspendus a partir de la tète de puits, par un mecanisme a coins. qui. s'appuyant sur un épaulement interne de la tète de puits, presse fortement l'exterieur du tubage L'installation de ce mécanisme a coins necessite le demontage du Bloc d Obturation de Puit (B O.P,) et implique une tête de puits a empilage de receptacles associes a chaque tubage. de facon à faciliter la coupe du tubage au dessus du mecanisme a coins Après avoir coupe et chanfreiné le tubage un element d'étancheite est glissé entre l'alésage du réceptacle de la tette de puits et le tubage afin d'isoler l'espace annulaire entre le tubage et la tete de puits Au debut des annees 60 avec le développement des tètes de puits sous-marines. le concept de tète monobloc avec anneaux de suspension positifs a été introduit. c'est-a-dire avec tubage vissé sur un anneau comportant un epaulement d'appui positif. évitant ainsi la necessite d'un mecanisme å coins et les contraintes de compression circulaires associes dans le corps du tubage au niveau des coins. å un élément d'étancheité annulaire qui peut-être installé à distance entre l'anneau de suspension et l'alesage de la tète de puits Le système a suspension positif offre l'avantage, d'éviler la deconnection du B.O.P. avec comme consequence immédiate de permettre. la suspension du tubage. sa cimentation et l'étanchage de l'espace annulaire sous protection du B.O P.Du fait que le tubage n'a pas à être coupé. les receptacles pour chaque tailles de tubage peuvent être relies d'une façon permanente ensemble pour former une te te de puits monobloc Les tétes de puits ont aussi adopte une configuration similaire en anneaux de suspension positifs/tete de puits monobloc. mais lorsque le tensionnement apres cimentation des tubages est obligatoire.I'utilisation de ces anneaux de suspension positifs ne peut convenir et le mécanisme à coins doit être de nouveau employe La presente invention concerne une suspension de tubage comportant des anneaux de suspension positifs associes a une tee de puits monobloc permettant la mise en tension des tubages apres cimentation Le systeme comporte des anneaux de suspension de tubage a empilage d'elements visses l'un sur l'autre. chacun de ces élements comportant au moins un épaulement d'appui Les anneaux de suspension a epaulements d'appui multiples sont associes a une tète de puits comportant un mecanisme d'epaulement d'assise retractable Le mécanisme d'epaulement d'assise retractable comprend quatre chiens en quart de cercle qui sont déplacés de leur position escamotée à leurs position active d'assise par quatre vis de commande Avec les chiens maintenus en position escamotee. la tète de puits offre un alesage supérieur au diamètre extérieur des anneaux de suspension Lorsqu'il est necessaire de poser la suspension de tubage. soit sur l'epaulement superieur avant cimentation. soit sur un epaulement inferieur apres tensionnement du tubage apres cimentation les vis de commande sont vissees. pour placer les chiens en position active. Dans cette position. les chiens sont en contact par leur extrémiste et forme une surface d'assise annulaire continue pour recevoir un épaulement d'anneau de suspension L'un des objets de la presente invention est une tete de puits du type monobloc avec des anneaux de suspension positifs offrant la possibilité de tensionner la partie non cimentee des tubages après cimentation. Un autre objet de l'invention est d'offrir la possibilité de poser cimenter, tensionner et étancher le tubage sous prolection constante du B O.P Un autre objet de l'invention est d'eviter les contraintes de compression circulaires associees dans le corps du tubage au niveau des coins par la suspension a mecanisme a coins Un autre objet de l'invention est d'offrir une etancheile sous haute pression de haute fiabilite entre des surfaces usinees Un dernier objet de cette invention est de permettre la réalisation de tètes de puits compactes de hauleur reduite et independante de l'allongement des tubages lors de leur tensionnement L'invention sera mieux comprise au cours de la description donnee ci-apres a titre d'exemple purement indicatif et non limitatif qui permeura d en degager les avantages et les caracteristiques secondaires Il sera fait reference aux dessins annexes dans lesquels - la figure I est une vue en coupe axiale de la suspension de tubage lors de la pose de la premiere suspension avant tensionnement - la figure 2 est une vue en coupe axialede la suspension de tubage lors de l'installation du support intermediaire de suspension de deuxième tubage - la figure 3 montre par une vueen coupe de la suspension de tubage une realisation possible des moyens de l'invention les deux tubages etant suspendus et tensionnes - la figure 4 est une coupe horizontale du support intermediaire de deuxieme tubage coupe -la figure 5 est uneEselon la ligne A-A de la figure 4 Ainsi sur les figures 1,2 et 3 la presente invention est illustree par un anneau de suspension de tubage a epaulements d'appui multiples L anneau de suspension de tubage a epaulements d'appui multiples (10) est constitue d'un empilage d'anneaux intermédiaires identiques (15) visses sur un anneau inférieur (16) .ayant le même profil supérieur (17) que les anneaux intermediaires (15) mais comportant un filetage de tubage standard (18) à la partie inferieure. Chaque anneau (15) ou (16) comprend au moins un epaulement d'appui (19) deux sur les anneaux du premier tubage l 151 ou (16) de la figure 1 et un seul sur les anneaux (36) et (37ì du deuxieme tubage de la figure 3 Les épaulements d'appui (19) comportent. des surfaces radiales annulaires (14a) se projetant vers l'exterieur à partir du diametre exterieur (15a) et (16a) des anneaux (15) et (16), une surface cylindrique exterieure (19b). et une surface conique d'appuis (19c) se projetant vers le bas et l'interieur 9 partir du diamètre extérieur (l9b).Les epaulemenis d'appuis (19) cumportent des fraisages afin de permettre le passage du fluide pendant la descente du tubage et sa cimentation L'anneau de suspension de tubage a epaulements d'appui multiples (10) est descendu a l'aide d'un outil de pose (20) qui comporte un profil inferieur (21) identique a celui des anneaux intermédiaires (15) mais comportant un filetage de tubage standard (22) à la partie superieure Le mecanisme d'epaulement d assise rétractable (Il) comprend quatre chiens (23) ayant une forme de quart de cercle qui se rétractent dans une cavite circulaire (24) situee sur l'alesage (12) de la tête de puits (13). les chiens (23) étant déplacés par quatre vis de commande (25) de leur position escamolée a leur position active d'assise. La cavite circulaire (24) comporte une surface radiale annulaire (24~) se projetant vers l'extérieur à partir du plus petit diamètre de l'alésage (12) de la tête de puits une surface cylindrique de fond de gorge (24b) et une surface radiale annulaire d'appui (24ci se projetant vers l'interieur a partir du fond de gorge (24b) Les chiens courbes (23) sont disposés dans la gorge (24) avec leur surface supérieurede guidage (23a) en contact avec la surface radiale annulaire (24a) leur surface de butée (23k) en contact avec la surface cylindrique de fond de gorge (24b) et leur surface d'appui (23) en appui sur la surface radiale annulaire d'appui (24c) de la caviste circulaire (24) Les surfaces coniques d'appui (23d) des chiens recoivenl la surface conique d'appui (19c) de l'épaulement d'appui (19) des anneaux (15) ou (16). Des surfaces cylindriques internes se projettent vers le bas a partir des extrémités interieures des surfaces conique d'appuis (23d) Une encoche d'accrochage a section en T (23f) s'etend verticalement à partir de la surface radiale annulaire d'appuis (24c) et se termine par une surface (23g) générée par la rotation du même profil en T autour d'un axe coaxial à lavis de commande (25) Les parties filetees (23a) des vis de commande sont visses dans les parties filetees (26a) des percages (26) de la tété de puits (13) placees a 90 d'intervalle La partie exterieure 12oc) de chaque percage (25s possede un alesage élargi. filete pour recevoir un presse- etoupe (27) qui comprime un joint (2b) entre l arbre de la vis de commande (25b) et la partie non filetee (26b) des percages s261 de la tette de puits (13) En alternative aux quatre chiens un anneau fendu (40) peut-etrr utilise comme epaulement d'assise retractable comme on peut le voir sur la figure 3 Les vis de commande (41) sont en contact avec la surface cylindrique exterieure de l'anneau fendu (40a). la position de repos de l'anneau fendu etant la position escamotee Chaque vis de commande (25) se deplace entre une position retractee (figure 1) avec la surface interieure (23e) alignee avec l'alésage (12) de la tête de puits (13). et une position active (figure 2) avec la partie extérieure de la surface conique d'appui(23d) en ligne avec l'alésage (12) de la tété de puits (13) Une fois rétractées, les vis de commande (25) sont arrêtées en translalion par le contact des surfaces (23b) avec la surface cylindrique de butee (24b).Dans la position active les vis (25) sont arrêtées en translation par le circlips (30) qui entre en contact avec la surface extérieure (29a) du couvre presse- étoupe (29) Sur la figure 2, après que le premier tubage ait été cimenté et que le ciment ait pris. et apres que le tubage ait été tensionne el pose d'une manière definitive sur les chiens d'assise (2O) I'outil de pose (20) et un des anneaux intermédiaires (15) dans la figure 1. sont devisses et recuperes Un joint d'etancheite annulaire (31) est alors installé entre la suspension de tubage (33) et la tete de puits (13) et verrouille par'des vis pointeau (32). puis le forage pour le deuxieme tubage de diametre plus petit (43) peut commencer Dans le cas d'epaulements d'appui double (19) sur les anneaux (15) ou (16). selon que l'anneau actif (33) est posé sur l'épaulement supérieur t 34) ou inferieur (35) t figure 2). un joint d'étanchéité annulaire court (figure 2) ou long est utilise Ainsi. sur la figure 2 lorsque la phase de forage pour le deuxieme tubage (43) est terminee et avant de le descendre, le support intermédiaire de suspension du deuxième tubage (44) est descendu. oriente et pose Sur les figures 4 et 5 le support intermédiaire de suspension (44) comporte un corps (45) et quatre chiens en quart de cercle (46) coulissant dans quatre fenêtres cylindriques (47) a axe radial, fraisees dans le corps (45) du support intermédiaire de suspension Le corps (45) du support intermédiaire de suspension comporte quatre passages verticaux de circulation (48) et relient chacun des quatre chiens (46) a l'aide de deux vis verticales (49) ayant leurs têtes coulissant dans des lumières fraisées (5a) Pour permettre l'installation du support intermédiaire de suspension (44). quatre rainures a section en T (51) s'étendent verticalement a la partie inferieure du corps ( Pour permettre d'installer le support intermediaire de suspension (44). les vis de commande (55) sont légèrement filetées de façon que leur extrémité intérieure (56) puisse engager (figure 2) les rainures a section en T (51) du support intermédiaire de suspension (44) lorsque le support intermédiaire de suspension (44) est orienté après avoir ete pose sur les extrémitées interieures (56) des vis de commande (55i Des que les rainures a section en T (51) et leurs encoches correspondantes d'accrochage a section en T (52) usinees sur les chiens (46) sont engagées sur les extrèmitees intérieures (56) des vis de commande (55). les vis de commande (55) sont vissées un peu plus de facon a translater vers l'intérieur les chiens (46) et verrouiller le support intermediaire de suspension Sur la figure 3 apres que le deuxieme tubage (43) ait été cimenté, et que le ciment ait pris. et apres qu'il ait ete tension nue et posé d'une manière definitive sur les chiens (46), un joint d'etanchéite annulaire (38) est installé entre la suspension de tubage 1371 et la tète de puits (13) et verrouille par des vis pointeau (39) On a pu ainsi vérifier que l'invention offre une tète de pUitS à suspension de tubages posilive avec possibilite de tensionner les tubages et ceci avec un encombrement en hauteur minimal dans la tète de puitet indépendant de la valeur d'allongement des tubages lors de leur tensionnement Bien que le meilleur mode de réalisation de cette invention soit ici décrit. des modifications et variantes peuvent y étre apportees sans se departir de l'esprit de l'invention REVENDICATIONS 1- Tête de suspension de tubages connectes a des anneaux de suspension caractérisée en ce qu'elle comporte un epaulement d'assise rearactable (II ) situé dans ladite tête de suspension et un anneau de suspensions IO) comprenant au moins deux épaulements (19) d'appui a des hauteurs différentes. lesdits épaulements(19) pouvant coopérer avec ledit epaulement d'assise retractable (ll)poursuspendre le tubage(l) 2 - Tête de suspension selon la revendication 1 caracterisée en ce que l'anneau de suspension(10) comprend au moins deux éléments 115,16) visses l'un sur l'autre chacun de ces elements ayant au moins un epaulement (19) d'appui 3 - Tête de suspension selon la revendication 1 ou la revendication 2 caracteriee en ce que les épaulements d'appui (19) du tubage ont un diamètre inferieur a l'alésage du precedent tubage 4- Tète de suspension selon l'une quelconque des revendications precedentes caractérisée en ce que l'épaulement d'assise rétractable est un anneau fendu (40) mis en position active par l'action d'au moins deux vis de commande 5.- Tête de suspension selon l'une quelconque des revendications 1 a 3 caracterisee en ce que l'épaulement d'assise rétractable est conslitue par au moine deux chiens(23) 6.- Tête de suspension selon l'une quelconque des revendications 3. 4 et 5 caractérisée en ce que l'épaulement d'assise retractable est situe sur un support intermediaire de suspension( 7.- Tété de suspension selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'anneau de suspension est debarrasse de son outil de pose ainsi que de ses éléments vissés inutilisés et offre un profil pour recevoir au plus trois géométrie differentes de joint d'étanchéité en fonction de l'épaulement d'appui utilise. b - Tette de suspension selon la revendication 7 caractérisé en ce que seulemenl deux geometrie de joint sont possible 9 - Téte de suspension selon la revendication 7 caractérise en ce que seulement une géometrie de joint est possible 10- Téte de suspension selon la revendication 6 caracterisee en ce que le support intermediaire de suspension(44) comprend au moins deux chiens (46) coulissant dans des fenetres cylindriques (47) a axe radial usinées dans le corps dudit support intermédiaire et en ce que des rainures à section en T (51) s'étendent verticalement sur la hauteur totale de la partie inferieure dudit corps du support intermédiaire et sont aligneei avec des encoches d'accrochage en T (52 desdits chiens lorsqu'ils sont dans leur positions retracée