Brevet FR2666844A1 — publié le 19920320

Cette invention se rapporte à des ensembles de sifflets de déviation utilisés dans des puits et, en par- ticulier, à un ancrage à blocage hydraulique destiné à être utilisé dans un ensemble de sifflet de déviation pour assurer un ancrage suffisant pour faciliter la dé- viation par rapport au puits de forage principal. Les "packers" et ancrages sont utilisés typique- ment dans les puits de forage pour isoler des sections d'un puits et/ou former une structure support pour des outils de puits dans le processus de production Les ou- tils de déviation, sifflets déviateurs, outils de perfo- ration, etc, sont des exemples d'outils qui utilisent un ancrage ou un packer Dans de nombreux cas, l'ancra- ge/packer est descendu dans le puits et bloqué en un al- ler-retour du train de tiges de descente et le disposi- tif particulier est accroché à l'ancrage/packer avec un deuxième aller-retour du train de tiges de descente. L'opération particulière peut être exécutée avec l'outil appuyé sur l'ancrage/packer. Plus récemment, pour réduire les coûts de pro- duction, on a combiné l'outil à l'ancrage/packer, pour éliminer ainsi un aller-retour du train de tiges de des- cente En conséquence, l'ancrage/packer est bloqué dans le puits à l'aide de moyens mécaniques ou hydrauliques qui passent à travers l'outil de puits, après quoi l'ou- til est actionné pour exécuter l'opération Lorsque l'opération est terminée, l'ancrage/packer est normale- ment abandonné avec le puits. Dans l'ancrage/packer à blocage hydraulique con- nu antérieurement, on peut être contraint de maintenir la pression hydraulique pour empêcher le décrochage de l'outil Il en résulte que les outils à blocage mécani- que sont normalement utilisés dans des ensembles combi- nés à aller-retour unique, puisque le blocage mécanique peut rester maintenu après le désaccouplement de l'outil de production Toutefois, les ancrages/packer à blocage mécanique ne sont pas fiables dans les puits à haute pression, en raison des forces de blocage extrêment gran- des qui sont nécessaires, forces qui ne peuvent pas être développées dans ces outils En outre, on a constaté que, dans de nombreuses applications, le puits de forage ne doit pas nécessairement être fermé hermétiquement par des éléments obturateurs. La présente invention surmonte les inconvé- nients des outils à blocage connus antérieurement en réa- lisant un ensemble de sifflet de déviation qui comprend un ancrage à blocage hydraulique pour former une surface support pour les opérations continues L'ancrage de la présente invention est adapté pour être bloqué solide- ment dans le puits tubé avec un minimum de pression hy- draulique, grâce au petit angle formé entre les cônes de glissement et les éléments de glissement correspon- dants. L'ensemble de sifflet de déviation à aller-re- tour unique selon la présente invention facilite la dé- viation par rapport au puits de forage principal avec un nombre minimum d'aller-retours dans le puits Le sifflet de déviation peut être descendu et bloqué dans le puits en utilisant un train de tiges de descente, ou encore la fraise peut y être fixée pour positionner le sifflet et exécuter ensuite le fraisage à travers le tubage Dans une forme préférée de réalisation de l'ensemble de sif- flet de déviation, un ancrage à blocage hydraulique for- me l'extrémité inférieure de l'outil qui est relié à la surface du sifflet utilisé pour dévier les outils de fraisage et de forage Entre l'ancrage et le sifflet, est placé un raccord positionneur portant des griffes de positionnement qui servent à positionner le sifflet de déviation au niveau approprié à l'intérieur du tubage. Une fenêtre de repérage est de préférence découpée dans le tubage pour positionner le sifflet de déviation avant le blocage de l'ancrage. L'ancrage à blocage hydraulique comprend un rac- cord adaptateur destiné à être raccordé à l'outil de pro- duction et qui est réuni à un mandrin possédant un perça- ge axial partiel qui forme un passage de fluide Le pas- sage de fluide communique avec un cylindre formé par l'espace annulaire qui entoure le mandrin, et dans le- quel un ensemble piston est monté mobile L'ensemble pis- ton attaque le cône de glissement supérieur mobile de l'ensemble de glissement d'ancrage Le cône de glisse- ment inférieur est fixe et il est fixé au raccord de l'extrémité inférieure de l'ancrage Les éléments de glissement sont espacés circonférentiellement et s'éten- dent entre le cône de glissement supérieur mobile et le cône de glissement inférieur Le petit angle formé entre les éléments de glissement et les cônes de glissement facilite la mise en prise des éléments de glissement avec le tubage Les forces engendrées par la pression hy- draulique qui agit sur le piston intérieur de l'outil créent une plus grande force de blocage, qui ne pouvait pas être obtenue avec les ancrages à blocage mécanique connus antérieurement En outre, la force mécanique né- cessaire pour cisailler les boulons de l'outil s'ajoute à la force hydraulique pour bloquer l'ancrage. Un ensemble de verrouillage maintient la posi- tion bloquée de l'ensemble de glissement par rapport au tubage Dans les formes préférées de réalisation, l'en- semble de verrouillage est associé au cône de glissement supérieur mobile et au mandrin de telle manière que, lorsque le cône de glissement supérieur se déplace le long du mandrin jusqu'à la position bloquée, le verrouil- lage intervienne, facilitant l'ancrage sur différents diamètres de tubage. D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention apparaîtront au cours de la description qui va suivre, d'un exemple de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: la Fig 1 est une vue en coupe d'un puits de forage montrant un coupe-tube qui forme la fenêtre de repérage dans le tubage; la Fig 2 est une vue en coupe du puits de forage, qui montre l'ensemble de sifflet de déviation pendant sa descente dans le puits de forage; la Fig 3 est une vue en coupe du puits de fora- ge qui montre une premère forme de réalisation de l'en- semble sifflet de déviation à aller-retour unique posi- tionné dans le puits de forage; la Fig 4 est une vue en coupe du puits de fora- ge qui montre l'ancrage de sifflet de déviation bloqué dans le puits de forage; la Fig 5 est une vue en coupe du puits de fora- ge, montrant une deuxième forme de réalisation de l'en- semble sifflet de déviation à aller-retour unique posi- tionné dans le puits de forage; et la Fig 6 est une vue en perspective en coupe d'une forme de réalisation d'un ancrage incorporé dans le sifflet de déviation. Sur les dessins, on a représenté un ensemble de sifflet de déviation 10 à aller-retour unique comprenant un ancrage 12 à blocage hydraulique pour faciliter la dé- viation d'un puits de forage pour la poursuite de la pro- duction L'ancrage à blocage hydraulique 12 fixe l'ensem- ble de sifflet de déviation 10 dans le puits de forage 14, de manière qu'on puisse utiliser un outil de fraisa- ge 16 pour fraiser à travers le tubage L'ancrage 12 com- prend des moyens qui évitent qu'il ne se desserre lors- que la pression de fluide hydraulique est interrompue pendant l'opération de fraisage Le résultat est que l'ensemble 10 peut être entièrement descendu dans le puits de forage 14, bloqué dans le puits de forage 14 et le processus de f raisage déclenché, le tout en un seul aller-retour de l'outil, ainsi que ceci sera décrit de façon plus détaillée dans ce qui suit. Dans une forme préférée de l'invention, l'ensem- ble de sifflet de déviation 10 comprend l'ancrage 12, un raccord positionneur 18 muni de griffes de positionneur 20 sollicités vers l'extérieur, un sifflet de déviation 22 et un outil de descente tel qu'un train de tiges de descente 24 (Fig 3), ou la fraise 16 (Fig 5) fixée au sifflet de déviation 22 par une liaison démontable Dans le cas o le positionnement de l'ensemble sifflet de dé- viation 10 est moins critique, on peut éliminer le rac- cord 18 Le train de tiges de descente 24 ou la fraise 16 comprend des moyens pour envoyer du fluide hydrauli- que à l'ensemble de sifflet de déviation 10 par le tuyau de fluide détachable 26, qui communique avec un passage de fluide 28 s'étendant à travers l'ensemble 10 pour com- muniquer avec l'ancrage 12 La pression du fluide qui est nécessaire pour bloquer l'ensemble sifflet de dévia- tion 10, est transmise à travers le train de tiges de descente et le passage de fluide 28 Des moyens de ver- rouillage prévus dans l'ancrage 12 évitent le desserrage après l'interruption de la pression de fluide hydrauli- que. L'ensemble de sifflet de déviation 10 selon l'invention facilite la déviation du puits de forage en un seul aller-retour de l'outil, en réduisant ainsi les coûts d'exploitation Une fois que la profondeur de la déviation a été déterminée, on peut descendre un coupe- tubes 30 dans le puits de forage 14 pour former une fenê- tre de positionnement 32 pour le raccord positionneur 18 Le coupe- tubes 30 comprend au moins un bras de coupe à expansion 34 Lorsque le coupe-tubes 30 a été mis en prise, on fait tourner le train de tiges 36 pour décou- per la fenêtre 32 dans le tubage Naturellement, dans des opérations moins critiques, le raccord positionneur 18 peut être omis dans l'ensemble 10, ce qui éliminerait la nécessité de former la fenêtre 32 L'ensemble de sif- flet de déviation 10 est descendu dans le puits de fora- ge 14 avec l'ancrage débloqué et les griffes de position- neur 20 rétractées, mais en contact avec le tubage comme représenté sur la Fig 2 On descend l'ensemble de sif- flet de déviation 10 dans le puits de forage 14 jusqu'à ce que les griffes de positionneur 20 puissent se mettre en expansion pour pénétrer dans la fenêtre 32, comme re- présenté sur la Fig 3 Les griffes 20 empêchent de fai- re descendre l'ensemble 10 plus loin dans le puits de fo- rage 14 Toutefois, si l'on a besoin de retirer l'ensem- ble 10 ou de le changer de position avant le blocage, les bords supérieurs inclinés des griffes 20 repoussent les griffes 20 vers l'intérieur lorsqu'on remonte l'en- semble 10. Lorsque l'ensemble de sifflet de déviation 10 est positionné dans le puits de forage 14, l'ancrage 12 peut être bloqué pour immobiliser le sifflet 22 pour l'exécution de l'opération de fraisage Une pression de fluide hydraulique est transmise à partir de la surface et à travers l'outil de descente et le passage hydrauli- que 28 de l'ensemble sifflet de déviation 10, pour blo- quer l'ancrage 12 Dans une forme de réalisation de l'an- crage 12, des éléments grippeurs 40 sont mis en expan- sion vers l'extérieur en réponse à la pression de fluide pour s'appuyer contre le tubage et bloquer l'ancrage 12. Lorsque l'ancrage 12 est bloqué, la fraise 16 peut être déployée pour fraiser la déviation du puits de forage. Dans le cas o un train de tiges de descente 24 a été utilisé pour descendre l'ensemble de sifflet de dévia- tion 10, le train 24 sera détaché et remonté hors du fo- rage pour descendre la fraise 13 Si la fraise 16 a été utilisée comme outil de descente, la fraise 16 sera déta- chée et descendue le long de la surface déviatrice du sifflet 22, pour fraiser le tubage L'ensemble sifflet de déviation 10 sera laissé dans le puits de forage 14 pendant les opérations suivantes. On se reportera maintenant à la Fig 6 sur la- quelle on a représenté une forme de réalisation de l'an- crage 12 utilisé pour fixer l'ensemble sifflet de dévia- tion 10 L'ancrage 12 est bloqué hydrauliquement sous l'effet de l'introduction du fluide à travers le passage 28 et il comprend des moyens de verrouillage mécanique 42 servant à l'empêcher de se desserrer lorsqu'il a été bloqué Le verrouillage 42 se présente sous la forme d'un écrou de verrouillage 44 qui coopère avec une surfa- ce de rochet 46 prévue sur le mandrin intérieur 48 pour permettre un déplacement relatif dans un seul sens Le fluide hydraulique arrivant du passage 28 pénètre dans le cylindre 50, en appliquant ainsi une pression au pis- ton 52, ce qui affecte à son tour le manchon de verrouil- lage 54 qui porte l'écrou de verrouillage 44 Le déplace- ment longitudinal qui se produit en réponse à la pres- sion hydraulique déporte l'ensemble grippeur pour repous- ser les élément grippeurs 40 vers l'extérieur et les met- tre en prise avec le puits de forage tubé 14 Sous cet effet, l'ancrage 12 et l'ensemble sifflet de déviation seront bloqués dans le puits de forage 14 pour permet- tre le fraisage et la déviation du puits. R E V E N D I C A T I O N S 1 Ensemble sifflet de déviation ( 10) à aller- retour unique destiné à dévier un puits de forage pour la poursuite de la production, caractérisé en ce qu'il comprend: un ancrage à blocage hydraulique ( 12) qui peut être sélectivement mis en prise avec le puits de fo- rage ( 14) pour fixer ledit ensemble ( 10) dans le puits; un sifflet ( 22) fixé à l'extrémité supérieure dudit ancrage ( 12), ledit sifflet ( 22) comprenant une surface déviatrice servant à dévier un outil de coupe en l'écartant dudit puits de forage; et des moyens servant à faire descendre l'ensem- ble sifflet dans ledit puits de forage, lesdits moyens étant fixés par une liaison démontable à une extrémité supérieure dudit sifflet ( 22) et comprenant des moyens permettant de transmettre le fluide hydraulique audit an- crage; l'ensemble de sifflet de déviation ( 10) étant descendu dans le puits de forage ( 14) et bloqué dans ce puits de forage en un seul aller-retour par le blocage dudit ancrage ( 12). 2 Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce qu'il comprend en outre un raccord positionneur ( 18) servant à orienter ledit ensemble ( 10) à l'inté- rieur dudit puits de forage ( 14), ledit raccord position- neur ( 18) comprenant des griffes pouvant se mettre en extension radialement et qui peuvent être sélectivement mises en prise avec le puits de forage tubé. 3 Ensemble selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que ledit raccord positionneur ( 18) est relié à une extrémité supérieure dudit ancrage ( 12) et à l'extré- mité inférieure dudit sifflet déviateur ( 22) pour être positionné entre ledit ancrage et ledit sifflet de dévia- tion. 4 Ensemble selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que les griffes prévues ( 20) sur ledit raccord positionneur ( 18) pénètrent dans une fenêtre ( 32) formée dans le puits de forage tubé ( 14) pour positionner ledit ensemble de sifflet déviateur ( 22) en s'opposant ainsi au déplacement longitudinal dudit sifflet de déviation. Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que lesdits moyens de descente comprennent un train de tiges de descente ( 24) fixé audit sifflet ( 22) par une liaison démontable, ledit train de tiges de des- cente ( 24) comprenant une ligne d'alimentation du fluide servant à transmettre le fluide hydraulique pour bloquer ledit ancrage ( 12). 6 Ensemble selon la revendication 1, caractéri- sé en ce que lesdits moyens de descente comprennent une fraise ( 16) fixée audit sifflet ( 22) par une liaison dé- montable, ladite fraise possédant une ligne d'alimenta- tion de fluide servant à transmettre le fluide hydrauli- que pour bloquer ledit ancrage, ladite fraise ( 16) étant détachée dudit sifflet après le blocage dudit ancrage ( 12) et se déplaçant le long dudit sifflet pour fraiser le puits de forage tubé. 7 Ensemble selon la revendication 2, caractéri- sé en ce que ledit ancrage ( 12) comprend: un mandrin intérieur ( 48) présentant un passa- ge de fluide qui communique sélectivement avec lesdits moyens de transmission du fluide hydraulique; un ensemble piston-cylindre ( 52, 50) en commu- nication fluidique avec ledit passage de fluide dudit mandrin ( 48), ledit cylindre ( 50) renfermant des moyens du type piston 52) qui y sont montés coulissant; un ensemble grippeur monté sur ledit mandrin, ledit ensemble grippeur comprenant au moins un cône de grippeur mobile et une pluralité d'éléments grippeurs ( 40) qui peuvent être sélectivement mis en expansion pour entrer en prise d'ancrage avec le puits de forage tubé ( 14) sous l'effet du mouvement dudit au moins un cône de grippeur mobile, ledit au moins un cône de grip- peur mobile se déplaçant en réponse à l'expansion des- dits moyens du type piston ( 52) à l'intérieur dudit cy- lindre ( 50) en réponse à la transmission du fluide hy- draulique audit cylindre; et des moyens de verrouillage ( 42) servant à empêcher lesdits éléments grippeurs ( 40) de se rétracter par rapport au puits de forage tube ( 14) à la suite de la suppression de la pression du fluide hydraulique. 8 Ensemble selon la revendication 6, caractéri- sé en ce que lesdits moyens de verrouillage ( 42) compren- nent un écrou de verrouillage ( 44) qui attaque ledit man- drin ( 48) et au moins un cône de grippeur mobile, ledit cône de grippeur mobile se déplaçant dans un premier sens en réponse à la transmission de fluide hydraulique audit ancrage, ledit écrou de verrouillage ( 44) empê- chant ledit cône de grippeur mobile de se déplacer dans un deuxième sens par rapport audit mandrin. 9 Ensemble servant à modifier la direction du forage à travers un puits de forage tubé caractérisé en ce qu'il comprend: un train de tiges de descente ( 24) utilisé pour positionner l'ensemble sifflet de déviation dans le puits de forage tubé, ledit train de tiges de descente comprenant un passage de fluide; un sifflet de déviation ( 22) fixé audit train de tiges de descente par une liaison démontable; un ancrage ( 12) à blocage hydraulique accou- plé audit sifflet de déviation ( 22), ledit ancrage com- prenant un passage de fluide, un ensemble grippeur à blo- cage hydraulique et des moyens de verrouillage ( 42) ser- vant à empêcher ledit ensemble grippeur de se rétracter il à la suite de l'interruption de la pression hydrauli- que; et des moyens formant passage de fluide ( 28) ser- vant à transmettre le fluide hydraulique dudit train de tiges de descente ( 24) audit passage de fluide ( 28) du- dit ancrage. Ensemble selon la revendication 8, caracté- risé en ce que ledit ancrage ( 12) comprend en outre un ensemble piston-cylindre ( 52, 50) en communication flui- dique avec ledit passage de fluide ( 28) dudit ancrage, ledit ensemble grippeur pouvant se déplacer pour se met- tre en prise de blocage avec le puits de forage tubé en réponse à l'extension dudit piston ( 52) monté coulissant dans ledit cylindre ( 50). 11 Ensemble selon la revendication 8 et compre- nant en outre un raccord positionneur ( 18) relié audit ancrage et audit sifflet de déviation ( 22) pour position- ner ledit ensemble sifflet de déviation ( 10) dans le puits de forage ( 14), ledit raccord positionneur ( 18) comprenant des griffes de positionneur ( 20) pouvant être mis sélectivement en expansion. 12 Ensemble servant à changer la direction du forage à travers un puits de forage tubé, caractérisé en ce qu'il comprend: une fraise ( 16) destinée à former une ouvertu- re dans le tubage ( 14) du puits de forage; un sifflet de déviation ( 22) relié à ladite fraise ( 16) par une liaison démontable; et un ancrage à blocage hydraulique ( 12) relié audit sifflet de déviation ( 22), de sorte que ledit en- semble peut être descendu et bloqué dans le puits de fo- rage tubé ( 14) pour fraiser une ouverture dans le tubage en un seul aller-retour de l'ensemble ( 10). 13 Ensemble selon la revendication 11, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre un raccord position- neur ( 18) relié audit ancrage et audit sifflet de dévia- tion ( 22) pour positionner ledit ensemble sifflet de dé- viation ( 10) dans le puits de forage tubé ( 14). 14 Procédé de descente et de blocage d'un en- semble de sifflet de déviation dans un puits de forage tubé pour modifier la direction du forage en un seul al- ler-retour, caractérisé en ce qu'il comprend les phases consistant à: descendre un ensemble de sifflet de déviation dans le puits de forage tubé, ledit ensemble sifflet de déviation comprenant un sifflet de déviation, un ancrage à blocage hydraulique et des moyens servant à transmet- tre un fluide hydraulique audit ancrage pour le blo- quer; positionner ledit ensemble de sifflet de dé- viation dans ledit puits de forage tubé à la position prévue pour le changement de direction; bloquer l'ensemble de sifflet de déviation en transmettant un fluide hydraulique à travers lesdits moyens de transmission pour bloquer ledit ancrage à l'in- térieur dudit puits de forage tubé, ledit ancrage compre- nant des moyens de verrouillage destinés à éviter que ledit ancrage ne se desserre à la suite de l'interrup- tion de la pression du fluide hydraulique; et descendre une fraise le long dudit sifflet de déviation pour la mettre en prise avec le puits de fora- ge tubé afin de fraiser une ouverture dans ledit tubage. Procédé selon la revendication 13, caracté- risé en ce que ladite fraise est fixée audit sifflet de déviation par une liaison démontable, ladite fraise étant détachée dudit sifflet de déviation avant qu'on ne la fasse descendre le long dudit sifflet de déviation, lesdits moyens destinés à transmettre le fluide hydrauli- que audit ancrage étant coupés à la suite de la sépara- tion de ladite fraise, en interrompant ainsi la transmis- sion du fluide audit ancrage. 16 Procédé selon la revendication 14, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre la phase consistant à découper une fenêtre dans ledit puits de forage tubé avant de descendre ledit ensemble sifflet de déviation, ledit ensemble sifflet de déviation comprenant un rac- cord positionneur muni de griffes pouvant être mises sé- lectivement en expansion. 17 Procédé selon la revendication 15, caracté- risé en ce que la phase consistant à positionner ledit ensemble de sifflet de déviation consiste à descendre le- dit ensemble sifflet de déviation jusqu'à ce que le rac- cord positionneur s'aligne sur ladite fenêtre du tubage en permettant aux griffes de se mettre en expansion dans ladite fenêtre, pour s'opposer au déplacement longitudi- nal dudit ensemble sifflet de déviation.