Brevet FR2631653A1 — publié le 19891124

PROCEDE POUR INTRODUIRE UN OUTIL DANS UN PUITS SOUS PRESSION L'invention se situe dans le domaine des interventions à l'intérieur des puits sous pression, tels que les puits de pétrole ou de gaz, et concerne plus particulièrement un procédé pour introduire un outil dans un tel puits. Les puits en production présentent très souvent une pression élevée en tête de puits, pression qui peut atteindre plusieurs centaines de bars dans le cas d'un puits de gaz. Les interventions à l'intérieur de tels puits nécessitent la mise en place d'un équipement de contrôle de pression qui joue le rôle d'un sas permettant d'introduire dans le puits un outil suspendu à l'extrémité d'un câble. Dans la présente demande, le mot "outil" signifie tout dispositif destiné à être introduit dans le puits; il recouvre notamment les outils de diagraphie de production, les dispositifs de perforation, les dispositifs pour manoeuvrer les vannes de fond, etc... D'une manière générale, l'outil se présente sous la forme d'un corps allongé qui comprend plusieurs sections assemblées bout à bout. Il est suspendu à l'extrémité du cable par l'intermédiaire d'une tête de câble. A titre illustratif, sa longueur peut dépasser 20 mètres et son diamètre se situe généralement autour de 50 mm. L'on comprendra aisément qu'il est souhaitable, pour des raisons de simplicité, d'utiliser un sas dont la hauteur est supérieure à la longueur de l'outil que l'on désire introduire dans le puits. -2- Toutefois, il arrive qu'il ne soit pas possible d'ériger un sas aussi haut que souhaité, la hauteur du sas étant limitée par un obstacle situé à la verticale de la tête de puits, par exemple le pont supérieur dans le cas d'une plate-forme en mer, ou encore par la hauteur de la flèche de grue supportant le sas dans le cas d'un puits à terre. Le brevet US-A-4, 681,168 offre une solution à ce problème; il propose d'introduire l'outil dans le puits par sections successives. A cet effet, il est prévu d'insérer: - - d'une part, un raccord cylindrique entre deux sections successives de l'outil, et - d'autre part, entre la tête de puits et le sas, un bloc obturateur de puits (Blow Out Preventer en anglais) muni de mâchoires qui épousent hermétiquement la surface extérieure du raccord cylindrique. Le procédé consiste à introduire tour à tour dans le puits, via l'équipement de contrôle de pression, chacune des sections préalablement munie à son extrémité supérieure d'un raccord cylindrique. Il se résume de la manière suivante: - on introduit la première section de l'outil dans le puits jusqu'à ce que le raccord situé à l'extrémité supérieure de la section vienne au regard des mâchoires du bloc obturateur de puits; - on ferme hermétiquement les mâchoires de l'obturateur autour du raccord cylindrique de manière à isoler le sas du puits; - on décomprime, vidange et ouvre le sas à la pression atmosphérique. Il est alors possible de détacher la tête de câble du raccord cylindrique et ainsi répéter les étapes ci-dessus autant de fois que nécessaire jusqu'à ce que tout l'outil soit à l'intérieur du puits., Toutefois, ce procédé ne répond que partiellement au problème.que pose l'introduction d'un outil dans un puits sous pression, car il n'offre pas de solution dans le cas des puits qui présentent une pression élevée en tête de puits. En effet, diminuer la longueur du sas disponible tout en respectant le lest nécessaire pour vaincre la pression pose un réel problème. S'il est vrai qu'un gain substantiel en poids peut être obtenu en utilisant des barres de lest en tungstène, cela n'est toutefois pas -3- toujours suffisant pour les puits qui présentent une pression élevée en tête de puits. L'invention vise donc à permettre l'introduction dans un puits sous pression, d'un outil suspendu au bout d'un câble. Selon l'invention, le procédé pour introduire dans un puits sous pression, un outil suspendu à l'extrémité d'un câble et composé de plusieurs sections reliées bout à bout par des raccords cylindriques, consiste à introduire tour à tour dans le puits, via un équipement de contrôle de pression incluant un bloc obturateur de puits adapté à être refermé hermétiquement autour desdits raccords cylindriques, chacune desdites sections munie à son extrémité supérieure d'un raccord cylindrique. Le,ïprocédé est caractérisé par le fait que - l'on introduit lesdites sections à l'aide d'un premier câble de faible diamètre de manière à ce que le poids de la première section soit suffisant pour surmonter la pression en tête de puits; - l'on substitue audit premier câble un second câble de diamètre plus important lorsque le poids des sections qui ont été introduites dépasse une valeur prédéterminée qui est fonction du diamètre dudit second câble. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée ci-après dans laquelle: - les figures 1A à 1F représentent schématiquement les étapes successives du procédé selon l'invention; - la figure 2 est une coupe longitudinale d'un mode particulier de réalisation du raccord cylindrique. En référence aux figures IA et lB, le puits (non représenté) est coiffé d'une tête de puits 1 également connue sous l'expression "Arbre de Noël" à cause de l'aspect typique en T formée par les vannes la, lb, lc et ld. La tête de puits 1 émerge à travers le pont inférieur 2 de la plate-forme en mer (non représentée). A la verticale de la tête de puits 1, se trouve le pont supérieur 3 de la plate-forme qui empêche l'érection d'un sas suffisamment haut pour permettre d'introduire l'outil dans le puits en une seule fois. 2 631653 -4- L'outil se présente sous la forme d'un corps allongé qui comprend plusieurs sections 22a, 22b,.... assemblées bout à bout par l'intermédiaire de raccords cylindriques 21a, 21b,.... et qui est suspendu à l'extrémité d'un câble 12 par l'intermédiaire d'une tête de cable 20. L'équipement de contrôle de pression comprend essentiellement, du bas vers le haut, les éléments suivants vissés bout à bout par l'intermédiaire des écrous 7a, 7b, 7c et 7d: - un bloc obturateur de puits 4 installé sur la tête de puits 1 et muni de mâchoires 4a, 4b adaptées à être refermées hermétiquement autour des raccords cylindriques 21a, 21b...; - un bloc obturateur de puits 5 muni de mâchoires 5a, 5b adaptées à être refermées hermétiquement autour du câble 12; - une colonne tubulaire 6 haute pression qui est composée de plusieurs sections tubulaires 6a, 6b... disposées bout à bout au dessus du bloc obturateur de puits 5, et qui forme le sas d'introduction; - un dispositif d'étanchéité 8 placé au sommet de la colonne tubulaire 6 autour du câble 12 et qui permet de contenir la pression du puits lors du déplacement du câble 12. Au sommet de l'équipement de contrôle de pression, se trouve une poulie 11 qui permet le guidage du câble 12 à travers le dispositif d'étanchéité 8. L'ensemble formé par l'équipement de pression 4, 5, 6, 8 et la poulie 11 est suspendu à un support 10 adapté à maintenir l'équipement de pression en position verticale. Le support 10 est dans l'exemple décrit solidaire du pont supérieur 3. Pour introduire l'outil 22 dans le puits, il faut que le poids suspendu au bout du câble 12 soit suffisant au regard du diamètre du câble 12. D'une manière approximative, on peut évaluer le poids nécessaire au bout du câble en multipliant la pression en tête de puits par la surface de la section du câble; cette évaluation ne tient toutefois pas compte des frottements du câble au niveau du dispositif d'étanchéité au sommet du sas. -5- Certains outils, en particulier les outils de diagraphie de production, nécessitent l'utilisation d'un câble électrique pour échanger des informations entre l'outil au fond du puits et le système de contrôle et. d'acquisition des données en surface. Un tel câble électrique présente typiquement un diamètre de l'ordre de 5.5 mm. Par conséquent, pour une pression en tête de puits de 350 bar associée à un câble de 5.5 mm de diamètre il faut au moins un poids de 85 kg à l'extrémité du câble; cette condition est difficilement remplie dans le cas d'un sas de faible hauteur. Conformément à l'invention, il est prévu d'utiliser un premier câble de diamètre réduit pour introduire l'outil dans le puits. Ce câble ne nécessitant pas de conducteur électrique, il est possible d'utiliser un câble dont le diamètre est de 2.3 mm par exemple. De préférence, l'on utilisera un câble lisse également connu sous le nom de "corde à piano" qui présente en outre l'avantage de minimiser les frottements du câble au niveau du dispositif d'étanchéité. Par conséquent, il suffit que le poids de la première section se situe autour de 15 à 20 kg. Le procédé pour introduire l'outil dans le puits va maintenant être décrit en détail en référence aux figures 1A à 1E. a) on introduit de manière connue la première section de l'outil 22a dans le puits jusqu'à ce que le raccord cylindrique 21a vienne au regard des mâchoires 4a, 4b du bloc obturateur de puits 4; b) on ferme hermétiquement les mâchoires 4a, 4b de l'obturateur 4 autour du raccord cylindrique 21a de manière à isoler le sas du puits; (figure 1A) c) on décomprime, vidange et ouvre le sas 5, 6 à la pression atmosphérique; d) on détache la tête de câble 20 du raccord cylindrique 21a, laissant ainsi uniquement l'extrémité supérieure du raccord cylindrique 21a à la pression atmosphérique; e) on introduit dans le sas 5, 6 une seconde section 22b reliée à la tête de câble 20 par l'intermédiaire d'un second raccord cylindrique 21b; (figure lB) f) on relie la seconde section 22b au premier raccord cylindrique 21a; -6- g) on attache hermétiquement le sas 5, 6 sur le bloc obturateur de puits 4, on égalise les pressions et on ouvre les mâchoires 4a, 4b; (figure 1C) h) on introduit la section de l'outil 22a dans le puits jusqu'à ce que le second raccord cylindrique 21b vienne au regard des mâchoires 4a, 4b du bloc obturateur de puits 4; i) on ferme hermétiquement les mâchoires 4a, 4b autour du second raccord cylindrique 21b de manière à isoler le sas du puits. (figure ld) Les étapes c) à i) sont répétées autant de fois que nécessaire pour introduire l'outil dans le puits (figure le). Lorsque toutes les sections 22a, 22b,.... de l'outil ont été introduites dans le puits, ou lorsque le poids total des sections qui ont été introduites est suffisant pour contrecarrer la pression du puits au regard du câble nécessaire à l'intervention dans le puits, on substitue le câble 12 par un câble 112 de diamètre supérieur (5.5 mm par exemple) qui est équipé à son extrémité d'une tête de câble 120 adaptée à venir se connecter sur le dernier raccord cylindrique 21b (figure 1F). Une manière simple et rapide d'effectuer cette substitution consiste à changer tout l'ensemble formé par le bloc obturateur 5, la colonne 6, l'étanchéité 8, le support 10 et la poulie 11 par un nouvel ensemble formé par le bloc obturateur 105, la colonne 106, l'étanchéité 108, le support 110 et la poulie 111. Le bloc obturateur 105 est équipé de mâchoires 105a, 105b adaptées à venir se refermer hermétiquement sur le câble 112. Alternativement, il est possible d'utiliser dès le début de l'opération un bloc obturateur 5 respectivement muni d'un premier jeu de mâchoires adaptées à se fermer hermétiquement autour du câble 12, et d'un second jeu de mâchoires adaptées à se fermer hermétiquement autour du câble 112. L'on notera toutefois que les blocs obturateurs 5 et 105 ne jouent aucun rôle actif dans le procédé décrit ci-dessus; leur présence est uniquement dictée par des raisons de sécurité. -7- L'étanchéité 108 est du type connu à injection de graisse à travers les tubes 108a, 108b et 108c. Finalement l'ouverture des mâchoires 4a, 4b permet alors de descendre l'outil à la profondeur désirée. Lorsque l'intervention dans le puits est achevée et que l'on désire extraire l'outil du puits, on procède de la manière inverse. La- figure 2 illustre un mode de réalisation particulier du raccord cylindrique 21. Ce dernier comprend un corps cylindrique 25 qui s'emboîte hermétiquement dans un manchon 26 grâce aux joints toriques 27 et qui est monté tournant par rapport au manchon 26 par l'intermédiaire d'un roulement 28. L'intérêt d'un tel roulement réside dans la possibilité de visser les sections 22a et 22b bout à bout en évitant tout mouvement de torsion du câble 12 ou 112. En outre, le corps cylindrique présente une portée 29 adaptée à venir prendre appui sur la mâchoire 4a et permet ainsi le blocage de l'outil sous l'effet de la pression du puits. Il est préférable d'utiliser un raccord cylindrique de faible diamètre pour réduire autant que possible l'effet de la pression du puits. Le corps cylindrique 25 est alésé de manière à permettre le passage d'un ou plusieurs conducteurs électriques 30 reliant le connecteur 30 au connecteur 31. 263 1653 -8- REVENDICATIONS 1. Procédé pour introduire dans un puits sous pression,. un outil suspendu à l'extrémité d'un câble et composé de plusieurs sections reliées bout à bout par des raccords cylindriques, ledit procédé consistant à introduire tour à tour dans le puits, via un équipement de contrôle de pression incluant un bloc obturateur de puits adapté à être fermé hermétiquement autour de chacun desdits raccords cylindriques, chacune desdites sections préalablement munie à son extrémité supérieure d'un raccord cylindrique, caractérisé par le fait que - l'on introduit lesdites sections à l'aide d'un premier câble de faible diamètre de manière à ce que le poids de la première desdites sections soit suffisant pour surmonter la pression en tête de puits; - l'on substitue audit premier câble un second câble de diamètre plus important lorsque le poids des sections qui ont été introduites dépasse une valeur prédéterminée qui est fonction du diamètre dudit second câble. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ledit premier câble n'inclut pas de conducteur électrique. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que ledit second câble inclut au moins un conducteur électrique. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que chacun desdits raccords cylindriques inclut un joint tournant. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que le diamètre dudit premier câble est à l'intérieur d'une plage de 2 à 3 mm. -9- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé par le fait que le diamètre dudit second câble est à l'intérieur d'une plage de 4 à 6 mm. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le raccord cylindrique présente une portée adaptée à venir en appui sur lesdites mâchoires du bloc obturateur de puits. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que ledit premier câble est un câble lisse.