Brevet FR2667351A1 — publié le 19920403

DISPOSITIF POUR POUSSER DES TUBAGES DANS UN PUITS DE FORAGE. La présente invention concerne un dispositif permettant de pousser un tubage dans un puits de forage, particulièrement dans le cas des puits déviés, à grand déport et des puits comportant une section horizontale. La technique du forage de tels puits est couramment utilisée dans les gisements d'hydrocarbures. Toutefois, pour la mise en place d t un tubage, on se heurte à de grandes difficultés techniques, car en raison de l'inclinaison du puits, il apparaît des forces de frottement importantes entre le tubage et la roche, qui freinent la descente du tubage sous l'action de son propre poids. A partir d'une certaine longueur de tubage engagée dans le puits, ces forces de frottement deviennent supérieures au poids du tubage, de sorte que celui-ci ne peut plus progresser. La présente invention a pour but de remédier à cet inconvénient en proposant un dispositif permettant de pousser le tubage dans le puits lorsque les forces de frottement sont devenues supérieures à son propre poids. Ce dispositif ne doit pas d'autre part gêner ou empêcher la cimentation du tubage après qu'il a été mis en place dans le puits. L'invention concerne donc un dispositif permettant de pousser à l'intérieur d'un puits de forage dévié un tubage formé de plusieurs tubes reliés bout à bout en le faisant passer à travers au moins un tube qui a été précédemment mis en place et cimenté dans un premier tronçon de puits foré lors d'une phase de forage précédente, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un raccord tubulaire reliant entre eux au moins deux tubes voisins du tubage, et une collerette annulaire en forme de coupelle fixée de façon étanche sur la paroi extérieure du raccord et se raccordant avec étanchéité sur la paroi dudit tube précédemment cimenté, ladite collerette étant pourvue de trous équipés de clapets normalement ouverts et qui sont susceptibles de se fermer sous l'action d'une pression s'exerçant au-dessus de la collerette, dans l'espace tubulaire compris entre le tubage et le tube précédemment cimenté, plusieurs orifices radiaux étant percés dans le raccord tubulaire à un niveau situé sous la collerette. Ainsi, tant que le tubage avance normalement les clapets sont ouverts, de sorte que la boue située dans le fond du puits peut remonter aussi bien à travers les trous de la collerette qu'à travers les orifices du raccord. Dès que la progression du tubage est stoppée par les forces de frottement, on obture l'entrée du puits et l'on pompe de la boue dans le puits, ce qui a pour effet de provoquer la fermeture des clapets. I1 se crée alors un effet de piston qui exerce une poussée sur la colonne de tubes, surmontant les forces de frottement. Le tubage peut ainsi continuer sa descente, tandis que la boue qui se trouve au fond du puits remonte à la surface à travers les orifices du raccord et par l'intérieur du tubage. Lorsque l'extrémité du tubage a atteint le fond du puits, on peut procéder à sa cimentation. Habituellement, pour cimenter un tubage on pompe à l'intérieur de celui-ci un coulis de ciment, qui descend jusqu'au fond du puits, puis remonte dans l'espace tubulaire compris entre le tubage et la paroi du puits ou du tubage précédent. Toutefois, un tel procédé ne peut être appliqué sans précaution particulière avec le dispositif de poussée selon l'invention, car le circuit des fluides est modifié par les ouvertures entre l'intérieur du tubage et l'espace annulaire que constituent les orifices du raccord. On évite cet inconvénient par le fait qu'à l'intérieur du raccord est montée une chemise tubulaire portant à ses extrémités deux joints annulaires extérieurs et qui est montée coulissante entre une position haute audessus des orifices radiaux du raccord, où elle est maintenue par des moyens ressorts et une position basse, définie par une butée, où elle obture lesdits orifices, lesdits joints assurant l'étanchéité de ces derniers. La perte de charge due à la réduction de passage par suite de la fermeture des clapets du collier, provoque la compression des moyens ressorts et donc le déplacement de la chemise vers sa position basse. Lors des opérations habituelles de cimentation d'un tubage, sont introduits dans celui-ci un premier bouchon destiné à éviter un mélange entre le ciment et la boue, et un second bouchon qui, en venant se placer sur un réceptacle situé à la partie inférieure du tubage, marque la fin de l'opération de chasse du coulis de ciment. Pour le bon fonctionnement de l'invention, on omettra l'introduction du premier bouchon ou on le prévoira très souple. Quant au second bouchon, on le réalisera en une matière rigide afin qu'il puisse entraîneur l'ensemble de la chemise, des moyens ressorts et de la butée vers le fond du puits. Le fonctionnement du dispositif selon l'invention sera décrit en détail par la suite. On décrira à présent un mode de réalisation particulier de 1 invention en regard des dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une vue schématique partielle d'un puits dévié à grand déport et du tubage équipé du dispositif de poussée selon l'invention ; La figure 2 est une vue à plus grande échelle du dispositif de poussée à l'état ouvert; La figure 3 est une vue analogue à la figure 2, le dispositif étant à l'état fermé; La figure 4 est une vue encore plus agrandie de la figure 2, et montrant en détail la chemise porteétanchéités en position ouverte; La figure 5 est une vue analogue à la figure 4 et montrant la chemise en position fermée, et La figure 6 représente le second bouchon au moment où il arrive en contact avec la butée des moyens ressorts. Sur la figure 1, la référence 10 désigne un puits à grand déport fortement incliné par rapport à la verticale. Le puits comprend un premier tronçon 101 dans lequel est déjà cimenté un ou plusieurs premiers tubages 11 et un second tronçon 102, de plus faible diamètre, venant à la suite du premier tronçon, et dans lequel est monté un second tubage 12 que l'on a fait passer à travers le premier tubage 11. Le second tubage 12 est composé de plusieurs tubes 14,16 fixés bout à bout. Dans sa portion inclinée, le tubage 12 repose sur la paroi du puits et est donc le siège de forces de frottement importantes qui s'opposent à sa progression. Pour vaincre ces forces, on utilise selon l'invention, un dispositif de poussée 18 que l'on va décrire à présent en détail en regard de la figure 2 et surtout de la figure 4. Le dispositif de poussée 18 comprend un raccord tubulaire 20 se terminant à ses extrémités par des portions filetées 22,24, pour la liaison avec les tubes 14,16 respectivement. Le raccord est percé sur sa paroi latérale d'une pluralité d'orifices 26 disposés régulièrement selon une circonférence. Sur la paroi externe du raccord, au-dessus des orifices 26, est fixé de façon étanche une collerette annulaire 28 en forme de coupe. La paroi de fond de la collerette est percée de trous 30 équipés de clapets 32 qui sont maintenus normalement ouverts, comme représenté sur les figures 2 et 4. Le tubage 12 est guidé dans le puits par des centreurs 33 (figure 2). En surface, le puits est équipé de moyens de pompage de boue 34 et d'un obturateur annulaire 36, par exemple du type gonflant. Le fonctionnement du dispositif de poussée 18 sera décrit à présent avec référence aux figures 2 et 3. Tant que le tubage descend normalement dans le puits, la boue s'écoule selon les trajets indiqués sur la figure 2, par les flèches fl et f2, à savoir à travers les clapets 32 qui sont ouverts automatiquement et à travers les orifices 26 du raccord 20. Dès que le tubage ne peut plus progresser par suite des forces de frottement devenues trop importantes, on ferme l'obturateur 36 comme le montre la figure 3, de manière à isoler de l'atmosphère l'espace tubulaire 38 compris entre le premier tubage 11 et le second tubage 12 et on met en service les moyens de pompage 34. Un courant de boue est alors pompé sous pression dans ledit espace tubulaire, ce qui a pour effet de fermer les clapets 32 et d'exercer sur la collerette 28 une très forte poussée. L'ensemble du tubage est entraîné vers le bas. La boue qui se trouve dans le fond du puits peut s'écouler selon les flèches f2 à travers les orifices 26 du raccord. Le raccord 20 est muni de moyens permettant la cimentation du tubage. Ces moyens comprennent une chemise tubulaire 40 montée coulissante dans le raccord et munie sur sa paroi extérieure de deux joints annulaires 42,44 séparés par une distance légèrement supérieure au diamètre des orifices 26. Dans la chemise est fixé, au moyen d'une ou plusieurs goupilles cassables 46, un siège tubulaire 48. L'ensemble solidaire formé par la chemise et le siège est sollicité vers le haut sur la figure 4 contre une butée 49 formée sur le raccord, par un ressort 50 qui prend appui sur le siège 48 et sur une butée annulaire 52, elle-même fixée au moyen d'une ou plusieurs goupilles cassables 54 sur un support tubulaire 56 fixé sur la paroi intérieure du raccord, sous le niveau des orifices 26. Le procédé de cimentation du tubage 12 sera décrit à présent en regard des figures 4 à 6 : lorsque le tubage 12 a atteint le fond du puits, les différents éléments du raccord se trouvent dans la position représentée à la figure 4. Aussi bien l'intérieur du tubage 12 que l'espace tubulaire 38 sont remplis de boue. On injecte alors sous pression dans le tube 14 un coulis de ciment 60. Comme indiqué précédemment, la perte de charge due à la réduction de passage par suite de la fermeture des clapets 32 du collier, provoque la compression des moyens ressorts 50 et donc le déplacement de la chemise 40 vers sa position basse. On peut également faire précéder le coulis de ciment 60 d'un bouchon souple 58 qui entraîne vers le bas l'ensemble de la chemise 40 et du siège 48 dans la position représentée sur la figure 5 où la chemise obture les orifices 26. Toutefois, en raison de sa souplesse, le bouchon traverse le siège 48 ainsi que la butée 52 sans casser les goupilles 46,54. I1 laisse donc l'ensemble de la chemise et du siège dans l'état où ils se trouvent sur la figure 5 et continue à descendre sous la poussée du ciment, en chassant la boue. Lorsque le volume nécessaire de ciment a été pompé dans le tubage, (ce que l'on n'a pas représenté sur la figure 5 pour la clarté du dessin), on introduit dans le tube 14. un second bouchon 62 représenté sur la figure 6. Ce bouchon comprend une rondelle rigide 64 de diamètre supérieur a celui du siège 48. Sur la rondelle est fixé un joint à lèvre souple 66 qui assure l'étanchéité avec la paroi du tubage. Le bouchon 62 est entraîné par un courant de boue sous pression et chasse donc le ciment qui se trouve entre lui et le premier bouchon, pour l'obliger à remonter dans l'intervalle tubulaire 38. Lorsque le second bouchon 62 arrive en contact avec le siège 48, il brise les goupilles 46 qui retenaient ce dernier. Celui-ci est de ce fait entraîné vers le bas jusqu'à venir en contact avec la butée 52. Dans ce mouvement, le siège fait escamoter des goupilles 68 portées par la chemise, dans des évidements 70 prévus dans le support 56 pour les recevoir. La chemise se trouve donc ainsi verrouillée dans la position qu'elle occupe dans la figure 6 où elle obture les orifices 26. Sous la poussée du second bouchon, les goupilles 54 cèdent à leur tour et c'est l'ensemble dudit bouchon, du siège 52, du ressort 50 et de la butée 52 qui est entraîné vers le bas jusqu'à ce qu'il atteigne le fond du tube. A ce moment, tout le ciment qui était dans le tubage est passé dans l'intervalle annulaire 38. Ce moment est détecté en surface par un coup de pression, ce qui marque la fin de l'opération de la cimentation. L'invention a donc permis de réaliser un dispositif qui permet de pousser un tubage dans un puits où les forces de frottement sont importantes, sans faire obstacle à l'opération ultérieure de cimentation du tubage. REVENDICATIONS 1- Dispositif permettant de pousser à l'intérieur d'un puits de forage dévié (10) un tubage (12) formé de plusieurs tubes (14,16) reliés bout à bout en le faisant passer à travers au moins un tube (11) qui a été précédemment mis en place et cimenté dans un premier tronçon de puits (101) foré lors d'une phase de forage précédente, ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend un raccord tubulaire (20) reliant entre eux au moins deux tubes voisins (14,16) du tubage (12), et une collerette annulaire (28) en forme de coupelle fixée de façon étanche sur la paroi extérieure du raccord et se raccordant avec étanchéité sur la paroi dudit tubage précédemment cimenté dans le puits, ladite collerette étant pourvue de trous (30) équipés de clapets (32) normalement ouverts et qui sont susceptibles de se fermer sous l'action d'une pression s'exerçant au-dessus de la collerette dans l'espace tubulaire (38) compris entre le tubage et le tube précédemment cimenté (11), plusieurs orifices radiaux (26) étant percés dans le raccord tubulaire (20) à un niveau situé sous la collerette. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que qu'à l'intérieur du raccord (20) est montée une chemise tubulaire (40) portant à ses extrémités deux joints annulaires extérieurs (42,44) et qui est montée coulissante entre une position haute située au-dessus des orifices radiaux (26) du raccord, où elle est maintenue par des moyens ressorts (50) et une position basse définie par une butée (52), où elle obture lesdits orifices, lesdits joints assurant l'étanchéité de ces derniers. 3- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que dans la chemise (40) est monté un siège tubulaire (48) rendu solidaire de la chemise au moyen de goupilles cassables (46), ledit siège servant d'appui pour les moyens ressorts (40). 4- Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la butée (52) est fixée sur un support tubulaire (56), soudée dans le raccord (20), au moyen de goupilles cassables (54). 5- Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que la chemise (20) porte à son extrémité inférieure des goupilles escamotables (68) susceptibles d'être repoussées dans des évidements (70) formés sur le support tubulaire (56) par le siège (48), lesdites goupilles, dans leur position escamotée, rendant solidaires la chemise (40) dans sa position basse avec ledit support (56).