Brevet FR2669077A2 — publié le 19920515

FR 2669077 A2 19920515 FR 9014018 A 19901109 1 - La présente addition concerne une méthode pour conduire des interventions diverses au moyen d'outils ou d'instruments de mesure dans des puits très profonds o règnent des températures suffisamment élevées susceptibles d'endommager le matériel d'intervention qui y est descendu. Dans le brevet principal FR 2 501 777 est décrit une méthode et un dispositif pour mener des opérations diverses d'intervention et/ou de mesures dans un puits dont une partie au moins est plus ou moins inclinée par rapport à la verticale Un outil de puits qui peut être inclus dans un carter protecteur, est fixé à l'extrémité d'une tige L'outil est descendu dans le puits et poussé jusque dans la zone d'intervention par une colonne tubulaire formée par interconnexion successive à la première tige, d'une série de tiges supplémentaires La sonde est reliée à une installation de surface par un câble multi- conducteurs dont l'interconnexion différée jusqu'à ce que l'outil atteigne une certaine profondeur Le câble est muni d'un connecteur femelle enfichable en milieu liquide, qui est introduit à l'intérieur de la colonne par un raccord spécial à fenêtre (side-entry sub) Le connecteur est poussé jusqu'à venir s'enficher sur une prise mâle fixée à l'outil Quand l'outil a été poussé jusque dans une zone d'intervention prédéfinie, on procède à son dégagement de la colonne et/ou s'il y a lieu à sa sortie hors du carter protecteur par poussée au moyen d'un courant de fluide de forage établi dans la colonne ou par simple action de la force de gravité si l'inclinaison du puits s'y prête Un outil de puits analogue et protégé des chocs pouvant survenir au cours de sa translation dans un puits par un carter, est décrit aussi dans le brevet FR 2 583 815. 2 - On sait que la température régnant dans les puits augmente très sensiblement avec la profondeur Dans les puits très profonds forés jusqu'à 5, 10 km et même plus, la température dépasse très souvent 200 C La plupart des outils d'intervention et/ou des sondes de mesure utilisés classiquement dans les puits sont mal adaptés pour fonctionner dans cette gamme de température. La présente addition a donc pour objet de décrire un mode de réalisation particulier de la méthode définie au brevet principal, qui permet de faire fonctionner un outil d'intervention dans des zones de puits o règnent des températures élevées susceptibles de l'endommager. Suivant ce nouveau mode de réalisation de la méthode, on place l'outil dans un carter de protection adapté à le contenir tout entier, le carter étant solidaire de l'extrémité de la colonne tubulaire, on fixe l'outil à la colonne tubulaire par l'intermédaire d'un élément-support et de premiers moyens d'accrochage escamotables de cet élément-support audit carter, et on utilise une prise complémentaire pourvue de deuxièmes moyens d'accrochage escamotables permettant de l'assujettir audit élément-support. La méthode est caractérisée en ce que l'on connecte l'extrémité supérieure de la colonne tubulaire à un système de pompage capable de déLivrer jusque dans le carter un fluide de refroidissement à une température inférieure à celle qui règne dans le puits dans la zone d'intervention de l'outil; on amène l'outil dans son carter refroidi par ledit fluide jusqu'à l'extrémité de la zone d'intervention la plus éloignée de la surface; et on retire progressivement la colonne et l'on réalise des interventions de l'outil en sortant celui-ci hors du carter et en le ramenant périodiquement dans le carter refroidi de manière à abaisser sa température. La méthode peut comporter par exemple l'établissement d'une circulation discontinue de fluide de manière que l'outil évolue en 3 - permanence dans une zone de puits refroidi. Dans ce cas, on positionne l'outil par exemple dans un carter de longueur suffisante pour refroidir une zone de puits en avant de l'outil durant la phase de descente de celui-ci vers la zone d'intervention. La méthode peut comporter encore l'établissement d'une circulation quasi-permanente de fluide durant les phases de déplacement de l'outil vers la zone d'intervention et de retrait de l'outil hors de celle-ci. La présente addition concerne aussi un mode de réalisation du dispositif décrit au brevet principal qui est caractérisé en ce qu'il comporte une colonne tubulaire comportant des moyens d'isolation thermique pour limiter les échanges thermiques entre l'intérieur de la colonne et le puits. Le dispositif comporte par exemple des moyens d'arrêt pour limiter la course de l'outil hors du carter. Le dispositif peut comporter aussi un raccord spécial à fenêtre pourvu d'un passage central sensiblement de même section intérieure que ladite colonne, de manière à faciliter la circulation du fluide de refroidissement. Suivant un mode de réalisation, le carter est adapté à contenir aussi l'élément-support lequel est relié à l'outil par une tige rigide. D'autres caractéristiques et avantages de la méthode et du dispositif selon l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description ci-après de modes de réalisation décrits à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux dessins annexes o: la Fig 1 montre schématiquement le dispositif pour conduire dans un puits profond un outil d'intervention tel qu'une sonde de diagraphie par exemple; la fig 2 montre l'outil d'intervention dans son carter, dans une position de retrait; la Fig 3 montre le même outil dans sa position de travail hors du carter; et 4 - la figure 4 montre en coupe l'agencement des moyens d'arrêt qui facilite la circulation du fluide de refroidissement. Pour procéder à des interventions à grande profondeur dans un puits 1 et notamment dans un puits dévié, on y descend (Fig 1) une colonne tubulaire ou tubing 2 de grande longueur à la base de laquelle est adapté un outil d'intervention 3 tel qu'une sonde de mesure par exemple Cet outil d'intervention 3 est fixé (Fig 2) à une première extrémité d'une tige de liaison 4 L'extrémité opposée de la tige 4 est connectée à un élément support 5 lequel comporte, du côté de la colonne 2, un prolongement tubulaire 6 Au centre de celui-ci et suivant son axe, est disposée une fiche mâle multi-contacts 7 Une collerette 8 de section supérieure à celle du prolongement 6, est fixée à celui-ci. Un carter de protection 9 est fixé à l'extrémité de la colonne 2 pour contenir l'ensemble mobile 10 constitué de l'outil 3, de la tige de liaison 4 et de l'élément support 5 avec son prolongement tubulaire 6 La forme du carter 9 est adaptée en fonction des différents éléments de l'ensemble mobile 10 de manière à ménager un espace annulaire suffisant autour de celui-ci pour faire circuler un courant de fluide Le carter 9 présente une première portion tubulaire 11 de section supérieure à celle de la colonne 2 qui se raccorde à celle-ci par un premier épaulement 12 servant de butée arrière pour la collerette 8 ce qui limite le retrait possible de l'ensemble mobile 10 Le carter 9 comporte intérieurement une deuxième butée 13 de section inférieure à celle de la collerette 8 et disposée de manière à limiter le déplacement possible vers l'extérieur de l'ensemble mobile 10 On peut limiter le déplacement de manière que seul l'outil puisse sortir hors du carter de protection 9 comme représenté à la Fig 3. Le carter 9 peut être allongé pour augmenter la longueur de la zone de puits refroidi par la circulation en cas d'interruption momentanée de celle-ci, de façon à minimiser le réchauffement de l'outil comme on le verra dans la description du mode de fonctionnement du dispositif. - Des doigts d'ancrage 14 sont montés pivotants par rapport à l'éLément support 5 Sous l'action d'un moteur non représenté, Les doigts 14 peuvent être écartés jusqu'à une position d'ouverture (Fig 2) o ils viennent se bloquer dans une rainure 15 ménagée dans La paroi intérieure du carter 9, en position de recul de l'ensemble mobile 10. La collerette 8 est pourvue d'un évasement à sa partie supérieure pour le guidage vers le fond du prolongement tubulaire 6 et la fiche mâle 7, d'une prise femelle multi-contacts 16 enfichable en milieu humide Cette prise 16 est connectée à un câble électro-porteur multi- conducteurs 17 et elle est de préférence surmontée d'une barre de charge 18 qui facilite sa descente le long de la colonne tubulaire. Elle est pourvue de doigts d'ancrage 19 escamotables Des moyens moteurs non représentés permettent d'écarter les doigts 19 En position d'enfichage de la prise 16, ils viennent se bloquer dans une rainure 6 A intérieure du prolongement tubulaire 6 et solidariser ainsi le câble 17 et l'ensemble mobile 10 Par le câble 17, l'outil d'intervention et/ou la sonde de mesure 3 est relié à une installation de surface 20 (Fig 1) Le câble 17 remontant de l'outil à l'intérieur de la colonne 2, passe à l'extérieur de celle-ci par la fenêtre d'un raccord à fenêtre latérale 22 intercalé et il est relié à un dispositif de manoeuvre 23, d'une part et à un appareil de commande 24 approprié pour l'outil employé Cet appareil 24 est un poste de commande et d'enregistrement dans le cas d'une sonde de diagraphie par exemple La colonne est coiffée en surface d'une tête d'injection 25 reliée à un système de pompage (non représenté) adapté à établir un courant de fluide de forage sous pression entre l'intérieur de la colonne 2 et l'annulaire entre elle et le puits. Une tête d'injection par exemple du type connu des spécialistes sous le nom de "top power drive" peut être associée à l'appareil de manoeuvre en surface Elle accompagne toute nouvelle tige ajoutée pour allonger la colonne durant sa descente dans le puits ou extraite du puits dans le processus inverse d'extraction de la colonne La circulation de fluide de refroidissement peut donc être 6- établie de façon quasi-continue. Dans le cas plus classique o la tête d'injection doit être découplée de la colonne le temps nécessaire à la descente dans le puits de toute nouvelle tige adjointe o durant le temps de retrait de celle-ci à la remontée, la circulation est momentanément interrompue. Le mode opératoire est différent dans l'un et l'autre cas comme on Le verra dans la description du fonctionnement du dispositif. De préférence, on utilise une colonne tubulaire 2 constituée de tiges isolées thermiquement par un revêtement intérieur ou extérieur pour ralentir le réchauffement du fluide intervenant tout au long de sa descente vers des zones de plus en plus chaudes. De préférence aussi, on utilise un raccord à fenêtre latérale 22 pourvu d'un canal axial suffisamment large pour faciliter le passage du courant de fluide de refroidissement. Le mode de conduite de la sonde vers le fond du puits est le même que celui décrit au brevet principal L'outil verrouillé dans son carter 9 par les doigts d'ancrage 14, est descendu dans le puits 1 par allongement de la colonne 2 Après chaque ajout d'une nouvelle tige et avec un déLai plus ou moins long selon le type de tête d'injection utilisé, comme on l'a vu, on rétablit la circulation de fluide L'outil est donc refroidi en permanence Quand il a été amené jusqu'à la limite supérieure de la zone d'intervention, on intercale le raccord à fenêtre 22 et, par sa fenêtre latérale, on introduit le câble 17 avec le connecteur femelle 16 surmonté de sa barre de charge 18 Le courant de fluide fait descendre le connecteur 16 jusqu'à ce qu'il vienne s'engager dans le prolongement tubulaire 6 et sur la fiche mâle 7 On commande alors le verrouillage des doigts d'ancrage 19. L'outil d'intervention 3 dans son carter 9 est conduit jusqu'à l'extrémité la plus profonde o des interventions sont prévues On continue à pomper du fluide de refroidissement durant toute cette phase. Les interventions au moyen de l'outil, sont effectuées durant la remontée au moyen de l'outil sorti de son carter protecteur 7 - par déverrouil Lage des doigts d'ancrage (Fig 3) L'outil 3 étant retenu par le câble, on tire sur la colonne 2 jusqu'à ce que la collerette 8 vienne en appui sur la butée basse 13 L'outil est dans cette position suffisamment dégagé de son carter pour l'intervention prévue On maintient la circulation du fluide de manière à refroidir l'intérieur du carter et la zone de puits proche de l'extrémité ouverte de celui-ci Si les conditions le permettent on peut remonter la colonne en une seule fois de la longueur d'une tige On peut alors ôter cette dernière La circulation de fluide est interrompue seulement durant cette manoeuvre, si l'on utilise une tête d'injection coopérant avec l'appareil de levage en surface. L'intervention ayant eu lieu, on tire aussitôt sur le câble 17 pour ramener l'outil 3 dans la zone refroidie en permanence par le courant de fluide et on l'y maintient le temps qu'il faut pour ramener l'équipement de fond (l'outil 3, son élément-support 5 et les connecteurs 7, 16) dans la plage de température convenable On recommence ensuite le processus précédent de retrait de la colonne pour le dégagement de l'outil et de retour de celui-ci dans le carter après chaque intervention de préférence En cas d'incident dans la remontée des tiges de la colonne, il est toujours possible de ramener l'outil dans son carter en maintenant la circulation de fluide. Quand on dispose d'une tête d'injection qui doit être découplée de la colonne le temps de retrait complet hors du puits et de déconnexion des tiges remontées, le refroidissement de l'outil d'intervention est néanmoins assuré dans des conditions satisfaisantes si l'on dispose d'un carter allongé L'utilisation d'un carter allongé de la longueur d'une section de colonne par exemple, a pour effet de refroidir la zone de puits en avant de l'outil d'intervention durant les phases de descente de la colonne Durant les arrêts du pompage relativement courts (quelques minutes tout au plus) l'outil s'avance dans une zone de puits encore refroidie et son réchauffement reste limité De même, durant l'étape de remontée et d'intervention, le recul de l'outil s'effectue en effet dans une zone de puits qui a été refroidi durant la période de circulation précédente ce qui minimise -8 - aussi le réchauffement de l'outil. Le fluide revenant à la surface par l'annulaire entre la colonne et le puits, est refroidi avant d'être réinjecté vers le fond. On utilise un système de pompage avec un débit relativement élevé de l'ordre de plusieurs m 3/min et des réserves suffisantes pour que le fluide réinjecté en permanence dans la colonne ait eu le temps de se refroidir suffisamment On calcule le débit et la température d'injection de manière que dans la zone et à la profondeur d'intervention prévue, et avec le train de tiges employé, la température régnant dans le carter reste inférieure à la température limite supportable par l'outil Vers 10 Km de profondeur la température ambiante dans un puits dépasse souvent 200 O C et avec la méthode selon l'invention on peut limiter la température supportée par l'outil au-dessous de 150 C par exemple par un choix convenable du débit et de la température d'injection du fluide de refroidissement. 9 - REVENDICATIONS 1) Méthode selon l'une des revendications 1 à 4 du brevet principal, dans laquelle on place l'outil ( 3) dans un carter de protection ( 9) adapté à le contenir tout entier, le carter étant solidaire de l'extrémité de la colonne tubulaire ( 2), on fixe l'outil à la colonne tubulaire par l'intermédaire d'un élément-support ( 5) et de premiers moyens escamotables ( 14) d'accrochage de cet élément-support audit carter ( 5) et on utilise une prise complémentaire ( 16, 18) pourvue de deuxièmes moyens escamotables ( 19) permettant de l'assujettir audit élément-support ( 5), la méthode étant caractérisée en ce que, dans le but de faire fonctionner l'outil dans des zones de puits o règnent des températures élevées susceptibles de l'endommager, on connecte l'extrémité supérieure de la colonne tubulaire à un système de pompage capable de délivrer dans le carter ( 9) un fluide de refroidissement à une température inférieure à celle qui règne dans le puits dans la zone d'intervention de l'outil; on amène l'outil dans son carter refroidi par ledit fluide jusqu'à l'extrémité de la zone d'intervention la plus éloignée de la surface; et on retire progressivement la colonne et l'on réalise des interventions de l'outil en sortant celui-ci hors du carter et en le ramenant périodiquement dans le carter refroidi de manière à abaisser sa température. 2) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'on établit une circulation discontinue de fluide de manière que l'outil évolue en permanence dans une zone de puits refroidi. 3) Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce que l'on positionne l'outil dans un carter de longueur suffisante pour refroidir une zone de puits en avant de l'outil durant la phase de descente de celui-ci vers la zone d'intervention. 4) Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que - l'on établit une circulation quasi-permanente de fluide durant les phases de déplacement de l'outil vers la zone d'intervention et de retrait de l'outil hors de celle-ci. ) Dispositif selon La revendication 10 du brevet principal, caractérisé en ce qu'il comporte une colonne tubulaire ( 2) comportant des moyens d'isolation thermique pour limiter les échanges thermiques entre l'intérieur de la colonne et le puits. 6) Dispositif selon La revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'arrêt ( 13) pour Limiter la course de l'outil hors du carter. 7) Dispositif selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte un raccord spécial à fenêtre ( 22) pourvu d'un passage central sensiblement de même section intérieure que ladite colonne, de manière à faciliter la circulation du fluide de refroidissement. 8) Dispositif selon l'une des revendications 5 à 7, caractérisé en ce que l'élément-support ( 5) est relié à l'outil par une tige d'interconnexion rigide ( 4). 9) Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que la longueur du carter ( 5) est au moins égale à celle de l'ensemble constitué par l'outil ( 3) et son élément-support ( 5). ) Dispositif selon l'une des revendications 5 à 9, caractérisé en ce que la longueur du carter est supérieure à celle de l'ensemble constitué par l'outil ( 3) et son élément-support ( 5).