Brevet FR2675200A1 — publié le 19921016

La présente invention est relative à un nouveau procédé d'obturation de forages ou puits pétroliers en flammes et notamment de forages éruptifs. On sait qu'a la suite de diyerses circonstances, il peut se produire que le pétrole ou le gaz s'échappant d'un forage s'enflamme et qu'il soit nécessaire de l'obturer momentanément pour permettre un redémarrage de itexploitation. Dans de telles circonstances, le puits dégage un volume considérable de flammes et de gaz à haute température qui interdisent le plus souvent de s'approcher de l'extrémité du forage qui débouche à l'air libre. De surcroît, de tels incendies peuvent durer pendant une période relativement longue en provoquant un échauffement important du sol environnant qui peut conduire jusqu' la vitrification des matériaux qui le constituent. Un premier procédé connu pour traiter ce type d'accident consiste à éteindre les flammes à l'aide d'une puissante explosion réalisée à proximité du puits. Ce procédé n'est pas toujours efficace et il est même parfois dangereux lorsque, par exemple dans le cas de forages éruptifs, le pétrole qui continue à s'écouler dans une zone surchauffée se trouve immédiatement vaporisé en constituant un nuage gazeux qui peut devenir explosif en se mélangeant à l'air et provoquer des catastrophes considérables si il est mis à feu. Un autre procédé connu consiste à réaliser un forage oblique à partir d1un point éloigné du puits en flammes de manière à aboutir le plus près possible du forage en flammes à une profondeur qui peut être par exemple d'environ 2000 mètres. En provoquant alors une explosion dans le forage oblique, on peut espérer créer une chambre qui assure une communication entre les deux forages, ce qui permet l'injection par le forage oblique de matériaux d'obturation tels que du coulis qui, par son durcissement obture le forage accidenté. Après quoi, pour reprendre l'exploitation du gisement, il est nécessaire soit de détruire l'obturation du puits, par exemple par des moyens chimiques, soit de creuser un autre forage à proximité immédiate du forage accidenté. Ce dernier procédé nécessite un temps d'exécution relativement long, souvent de l'ordre de plusieurs mois. I1 entraîne des frais de mise en oeuvre importants et il est parfois aléatoire en raison du fait qu'il n'est pas toujours possible de faire en sorte que le forage oblique passe à proximité du forage accidenté. La présente invention est relative à un procédé de type différent qui présente l'avantage d'être généralement plus rapide, d'entralner des coûts moins élevés et dans la plupart des cas de permettre un redémarrage rapide de l'exploitation du puits accidenté. La présente invention a pour objet un procédé pour l'obturation de forages ou puits pétroliers en flammes, caractérisé par le fait : que l'on creuse à une distance du puits suffisante pour être à l'abri des flammes une tranchée à ciel ouvert dans une direction de préférence perpendiculaire à la direction du forage, ladite tranchée étant de dimensions suffisantes pour permettre la circulation de véhicules de travaux publics en les soustrayant à l'action du rayonnement direct de la flamme que l'on creuse un tunnel en direction du forage ; que l'on réalise une chambre de travail à l'extrémité du tunnel autour du forage ; que l'on découpe et que l'on élimine à l'intérieur de la chambre de travail les constituants périphériques du forage, tels que par exemple les couches de béton et le tube de cuvelage, pour accéder au tube d'acier à l'intérieur duquel circule le pétrole ou le gaz ; que l'on utilise un dispositif à double obturation pour perforer latéralement le tube dans lequel circule le pétrole ou le gaz selon un orifice dont le diamètre est de préférence égal au diamètre interne du tube dans lequel circule le pétrole ou le gaz et qu'à l'aide du dispositif à double obturation, on place à l'intérieur du tube où circule le pétrole ou le gaz, un dispositif obturateur qui interrompt la remontée du pétrole ou du gaz dans le forage. Conformément à l'invention, il est avantageux de placer entre le puits et l'endroit où doit être réalisée la tranchée, des écrans anti-rayonnement qui protègent le matériel et les hommes pendant la réalisation de la tranchée. Il est également avantageux de placer au moins une partie des déblais de la tranchée du côté de celle-ci qui est dirigé vers le puits incendié. Le forage du tunnel peut s'effectuer par tous moyens conventionnels en utilisant par exemple un tunnelier et des voussoirs métalliques ou en béton qui peuvent être soit perdus, soit récupérés en fin d'opération. La section du tunnel peut être par exemple de 3 à 4 mètres de diamètre. Il est relativement facile, par exemple à l'aide d'un repérage laser, de faire en sorte que le tunnel aboutisse dans l'axe du forage. Conformément à l'invention le tunnel part avantageusement du fond de la tranchée, par exemple à une profondeur d'une dizaine de mètres pour aboutir sur le forage à une profondeur qui peut être par exemple de 15 à 20 mètres selon la nature géologique du sol. Le tunnel peut avoir par exemple une longueur d'environ une centaine de mètres. Cette longueur dépend des caractéristiques du puits à traiter. La chambre qui est réalisée autour du forage au voisinage de l'extrémité du tunnel doit avoir des dimensions suffisantes pour permettre le travail. Cette chambre doit être le plus souvent étayée. Bien entendu, le tunnel et la chambre doivent être suffisamment ventilés par des moyens connus. Sauf si l'on connais parfaitement la structure des éléments constituant le forage, il est nécessaire de la déterminer, par exemple à l'aide d'appareils de contrôle et de mesure conventionnels basés sur l'utilisation des ultra-sons ou des rayons X. Les forages pétroliers sont généralement constitués à partir de l'extérieur, d'une enveloppe de béton ou de coulis qui est destinée à combler les vides qui peuvent se produire entre le terrain et le forage, puis d'un tube de cuvelage (casing) qui sert de paroi interne au puits, et à l'intérieur du tube de cuvelage d'un tube de tubage (tubing) de plus petit diamètre Généralement, le pétrole ou gaz circule à l'intérieur du tube de tubage et il arrive que du ciment ou du coulis soit injecté entre le tube de cuvelage et le tube de tubage. Lorsque l'on connaît, ou que l'on a identifié, les caractéristiques du forage, on procède conformément à l'invention à l'élimination des constituants du puits qui sont situés à l'extérieur du tube dans lequel circule le pétrole ou le gaz, de manière à pouvoir accéder à ce dernier. Cette élimination peut s'effectuer de manière connue par des moyens mécaniques ou à l'aide de cordons coupeurs pyrotechniques à action contrôlée qui permettent avec précision de découper en deux demi-coquilles les constituants extérieurs du puits que lton désire éliminer. On peut également utiliser des jets d'eau sous très haute pression. Pour effectuer cette opération, il est souhaitable conformément à l'invention, d'étayer par exemple à l'aide de vérins hydrauliques la partie supérieure de ces constituants du puits pour assurer la sécurité à l'intérieur de la chambre de travail. Conformément à l'invention, on place alors autour du tube dans lequel circule le gaz ou le pétrole, un dispositif à double obturation qui délimite un volume annulaire étanche autour du tube de tubage où circule le pétrole ou le gaz et qui tout en conservant l'étanchéité, permet d'envoyer dans ce volume annulaire divers outils pour découper la paroi du tube et pour obturer le tube, de préférence de manière réversible. Conformément à l'invention, il est avantageux de réaliser le découpage de la paroi du tube de tubage à l'aide de jets d'eau à très haute pression, par exemple à quelques milliers de kilos par centimètre carré, selon une technique connue. Pour réaliser d'une manière simple l'obturation du tube dans lequel circule le pétrole ou le gaz, il est avantageux selon l'invention de réaliser dans la paroi du tube un orifice cylindrique dont le diamètre est égal au diamètre intérieur du tube, cet orifice ne concernant que la moitié du tube, ce qui permet d'obturer le tube à l'aide d'un mandrin qui présente le même diamètre que l'orifice et dont l'extrémité a une forme de demi-sphère. Ce mandrin peut être par exemple constitué ou revêtu d'une couche de matériau élastique pour pouvoir s'adapter à la forme intérieure du tube et réaliser une obturation satisfaisante. Selon une variante, on engage dans l'orifice pratiqué dans le tube de tubage un manchon dont l'extrémité est découpée de manière à déboucher dans la partie inférieure du tube de tubage et l'on enfonce dans ce manchon un tampon élastique qui est comprimé pour l'appliquer contre la paroi du tube de tubage en obturant ce dernier tout en étant maintenu par le manchon. Lorsque seul le tube de tubage sert à la remontée du pétrole ou du gaz, il suffit de mettre en oeuvre ce processus d'obturation sur le tube de tubage. Dans le cas où le pétrole ou le gaz circule à la fois à l'intérieur du tube de tubage et dans l'espace annulaire compris entre le tube de tubage et le tube de cuvelage, on procède à l'obturation en opérant à partir du tube de cuvelage et en détruisant la partie du tube de tubage qui est située à l'intérieur du tube de cuvelage à l'aide d'un outil approprié travaillant à l'intérieur du dispositif à double obturation. Pour cela, si nécessaire, grâce à un dispositif à double obturation et un outil approprié qui agit à travers le tube de cuvelage, on maintient la partie supérieure du tube de tubage pour éviter que cette dernière ne tombe lorsque l'on procède au-dessous d'elle à l'obturation du tube de cuvelage. On peut par exemple éviter la chute de la partie supérieure du tube de tubage en forant un orifice qui traverse de part en part le tube de cuvelage et le tube de tubage et en engageant une clavette dans cet orifice. Dans une variante, on injecte un matériau d'étanchéifîcation dans l'espace annulaire compris entre le tubage et le cuvelage et après prise de ce matériau, on opère comme indiqué précédemment en accédant d'abord au tube de tubage. Il peut dans certain cas se produire que le procédé selon l'invention ne permette pas par une seule obturation d'obtenir la fermeture totale du tube dans lequel circule le pétrole ou le gaz mais simplement de réduire le débit dans des proportions très importantes. Dans cette hypothèse, et si cela est nécessaire, il suffit de réaliser une deuxième obturation au-dessus de la première pour interrompre totalement le débit du pétrole ou du gaz. C'est la raison pour laquelle il est préférable lors de l'invention de réaliser une chambre de travail suffisamment grande et de commencer les opérations d'obturation du forage dans le bas de la chambre de manière à se réserver si nécessaire la possibilité d'opérations ultérieures au-dessus de la première opération d'obturation. Après obturation du puits comme cela vient d'être décrit, on peut selon l'invention créer une dérivation en dessous du point d'obturation en utilisant un dispositif analogue à celui qui a été utilisé pour perforer le tubage en vue de son obturation. On peut aussi reprendre rapidement l'exploitation du puits en passant par le tunnel sans attendre la remise en état de la partie supérieure du forage. Comme on le voit, le procédé selon l'invention présente l'avantage de permettre d'une manière relativement simple et rapide l'obturation de puits de pétrole en flammes. L'invention présente également l'avantage très important de réaliser cette obturation d'une manière réversible. En effet, lorsque la partie haute du forage a été suffisamment refroidie, par exemple par aspersion d'eau, pour que l'on ne craigne pas les risques d'un réallumage du pétrole et du gaz s'échappant du forage, il est possible sans mettre en oeuvre des moyens supplémentaires de supprimer l'éventuelle dérivation ainsi que l'obturation du tube dans lequel circule le pétrole ou le gaz et de remettre le forage en exploitation. De même, en cas de nouvel incident d'exploitation, il est possible de procéder à une nouvelle obturation du forage. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant à titre d'illustration et sans aucun caractère limitatif, un mode de mise en oeuvre représenté sur le dessin annexé dans lequel - la figure 1 est une vue schématique en coupe d'un forage pétrolier en cours d'obturation par le procédé selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique en coupe d'un dispositif à double obturation qui permet l'obturation du forage selon l'invention - les figures 3, 4 et 5 représentent les différentes phases d'obturation du tube dans lequel s'écoule le pétrole ou le gaz. - et la figure 6 représente une variante de la figure 5. On a schématiquement représenté sur la figure 1, un forage pétrolier 1 dont la partie supérieure 2 débouche au-dessus du sol et dont la partie inférieure 3 peut atteindre des profondeurs importantes par exemple de plusieurs milliers de mètres. On a schématiquement représenté en 4 sur la figure 1, les flammes et les fumées qui résultent de la combustion du pétrole ou du gaz qui s'échappe par la partie supérieure du puits. Conformément à l'invention, on a réalisé une tranchée 5 qui peut avoir par exemple une dizaine de mètres de profondeur et une largeur suffisante pour permettre le passage d'engins de travaux publics 6 destinés en particulier au transport des déblais. On a schématiquement représenté en 7 des écrans protecteurs du rayonnement de la flamme 4 qui ont permis la réalisation de la tranchée 5 par des moyens conventionnels tels que des buldozers ou autres engins de terrassement. Une partie des déblais de la tranchée 5 a été placée en 8 pour compléter la protection contre le rayonnement des flammes 4. La tranchée 5 peut être par exemple à une distance d'environ 100 mètres du forage 1. Cette distance dépend des circonstances et en particulier de l'importance des flammes 4. La tranchée 5 étant réalisée, on procède à l'aide d'un tunnelier conventionnel à la réalisation d'un tunnel 9 qui part de la tranchée 5 et qui aboutit au forage 1. Conformément à l'invention, on réalise une chambre de travail 10 à l'extrémité du tunnel 5 et autour du forage l. Après avoir dégagé les éléments périphériques du puits, on place autour du forage l un dispositif il à double obturation qui permet d'ouvrir un orifice dans la paroi du tube dans lequel circule le pétrole ou le gaz et d'obturer ensuite ce tube comme cela sera expliqué ultérieurement. La chambre de travail peut par exemple se situer à une profondeur d'environ 15 à 20 mètres. On voit sur la figure 29 qui est une vue à plus grande échelle, le dispositif à double obturation 19 placé sur le tube de tubage, ainsi que les différents éléments constitutifs du puits. En partant de l'extérieur, on trouve tout d'abord une gaine de béton ou de coulis 12 qui a été injecte entre le tube de cuvelage 13 et le terrain environnant. A l'intérieur du tube de cuvelage 13, se trouve un tube de tubage 14 de plus faible diamètre qui, dans le cas présent, est séparé du tube de cuvelage 13 par un coulis de ciment 15. Le pétrole ou le gaz circule à l'intérieur du tube de tubage 14 comme indiqué par la flèche 16. Le puits dont la constitution vient d'être décrite et qui est représenté à la partie haute de la figure 2 traverse verticalement la chambre de travail 10. Sauf si l'on connaît à l'avance la structure et les fonctions des différents éléments du puits, on procède à un contrôle et à un examen par des dispositifs de type connu utilisant les ultrasons ou les rayons X. Ayant ainsi déterminé ou sachant que le pétrole ou le gaz circule à l'intérieur du tube de tubage 14, on élimine tous les éléments du puits qui se trouvent à l'extérieur du tube de tubage 14, après avoir étayé la partie haute des éléments éliminés. Cette élimination peut se faire soit par découpage mécanique, soit à l'aide de cordons explosifs à effet contrôlé. On peut par exemple pour cela, procéder à des découpages autour du tube de tubage 14 selon les plans 17 et 18, puis selon deux génératrices de manière à enlever les éléments indésirables sous la forme de deux demi-coquilles cylindriques. Ayant ainsi accès au tube de tubage 14, on place autour de ce dernier un dispositif 19 à double obturation. Ce dispositif permet de créer autour du tube de tubage 14 une chambre périphérique 20 étanche même sous forte pression. Cette chambre 20 est reliée à un sas 21 par un obturateur 22 commandé par un ensemble cylindre 23 piston 24 à l'aide de moyens hydrauliques ou pneumatiques. Un outil 25 supporté par un porte-outil 26 peut être engagé par un filetage 27 dans le sas 21. On conçoit que grâce à ce dispositif de type connu, il est possible en ouvrant l'obturateur 22 d'engager l'outil 25 dans la chambre 10 qui conserve son étanchéité. De même, il est possible après avoir retiré et ramené l'outil 25 dans le sas et avoir fermé l'obturateur 22, de conserver l'étanchéité de la chambre 20 tandis que l'on retire du sas le porte-outil 26 et l'outil 25. On a représenté sur les figures 3, 4 et 5 trois phases successives du procédé selon l'invention pour réaliser l'obturation du tube de tubage 14 à l'aide du dispositif à double obturation 19 de la figure 2. Dans la première phase qui est représentée sur la figure 3, on réalise dans le tube de tubage 14 un orifice de petit diamètre à l'aide d'un dispositif de perforation 28 qui envoie un jet d'eau à très haute pression, par exemple de quelques milliers de kilos par centimètre carré, contre la paroi du tube 14 en pivotant autour de l'axe de l'outil. On réalise ainsi un orifice de petit diamètre, par exemple de lcm, dans le tube de tubage 14. En utilisant un autre outil 25 également muni d'une buse permettant d'envoyer un jet d'eau à très haute pression sur la paroi du tube de tubage 14 et tournant autour de l'axe 29, on réalise dans la paroi du tube 14 une ouverture dont le diamètre correspond au diamètre interne du tube 14. Un organe 30 en forme de harpon qui est placé dans l'axe de l'outil 25 s'engage, lors de la mise en place de ce dernier, dans l'orifice réalisé selon la figure 3 de manière à retenir la partie du tube de tubage 14 qui est découpé selon la figure 4. Enfin, on a représenté sur la figure 5 comment on introduit un mandrin 31 à tête hémisphérique dans l'orifice réalisé comme indiqué sur la figure 4 de manière à provoquer l'obturation du tube de tubage 14. La tête du mandrin 31 est avantageusement constituée ou revêtue d'un matériau élastiquement déformable pour s'appliquer parfaitement sur les parois internes du tube de tubage 14 et réaliser une bonne obturation. On a représenté sur la figure 6 une variante de la figure 5 dans laquelle on introduit dans l'orifice réalisé dans le tubage 14 comme représenté sur les figures 3 et 4, un manchon 32 dont l'extrémité est coupée en biseau vers le bas du puits. Ce manchon 32 recoit et maintient un tampon élastique 33 qui est fortement comprimé dans le sens des flèches pour assurer l'étanchéité en se déformant sur la paroi interne du tube de tubage 14. Bien entendu, toutes les opérations de découpage et d'obturation qui ont été décrites en rapport avec les figures 3 à 5 le sont alors que l'espace annulaire 20 est obturé de manière étanche par l'action combinée du sas 21 et de l'obturateur 22. On voit également que, grâce au dispositif 19, il est possible de désobturer à volonté le tube de tubage 14 pour reprendre ultérieurement l'exploitation du forage après que sa partie supérieure ait retrouvé des conditions normales d'exploitation. Il est bien entendu que le mode de mise en oeuvre qui a été décrit ci-dessus ne présente aucun caractère limitatif et qu'il pourra recevoir toutes modifications désirables sans sortir pour cela du cadre de l'invention. En particulier, le découpage de l'orifice dans le tubage peut être réalisé par d'autres moyens que ceux décrits, de même que l'obturation du tubage. REVENDICATIONS 1 - Procédé pour l'obturation de forages ou puits pétroliers en flammes, caractérisé par le fait : que l'on creuse à une distance du puits suffisante pour être à l'abri des flammes (4) une tranchée à ciel ouvert (5) dans une direction de préférence perpendiculaire à la direction du forage (1), ladite tranchée (5) étant de dimension suffisante pour permettre la circulation de véhicules de travaux publics (6) en les soustrayant à l'action du rayonnement direct de la flamme (4) ; que l'on creuse un tunnel (9) en direction du forage (1) ; que l'on réalise une chambre de travail (10) à l'extrémité du tunnel (9) autour du forage (1) que l'on découpe et que l'on élimine à l'intérieur de la chambre de travail (10) les constituants périphériques du forage (12, 13, 15) pour accéder au tube d'acier (14) à l'intérieur duquel circule le pétrole ou le gaz ; que l'on utilise un dispositif (19) à double obturation (22, 27) pour perforer latéralement le tube (14) dans lequel circule le pétrole ou le gaz selon un orifice dont le diamètre est de préférence égal au diamètre interne du tube (14) dans lequel circule le pétrole ou le gaz ; et qu'à l'aide du dispositif à double obturation (19), on place à l'intérieur du tube (14) où circule le pétrole ou le gaz, un dispositif obturateur (31) qui interrompt la remontée du pétrole ou du gaz dans le forage. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on place au moins une partie des déblais (8) de la tranchée du côté de celle-ci qui est dirigée vers le forage (1). 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on réalise le tunnel (9) à l'aide de voussoirs perdus. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise un repérage laser pour faire aboutir le tunnel (9) dans l'axe du forage (1). 5 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on utilise des appareils de contrôle et de mesure à ultrasons ou à rayons X pour déterminer la structure du puits à l'extrémité du tunnel (9). 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'au niveau de la chambre de travail (10), on élimine les constituants du puits (12, 13, 15) qui sont situés à l'extérieur du tube (14) dans lequel circule le pétrole ou le gaz. 7 - Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on utilise des moyens mécaniques ou des cordons coupeurs pyrotechniques à action contrôlée pour éliminer lesdits constituants. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on découpe la paroi du tube (14) dans lequel circule le pétrole ou le gaz à l'aide de jets d'eau à très haute pression. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'après l'obturation du tube (14) dans lequel circule le pétrole ou le gaz, on laisse refroidir ou l'on refroidit le voisinage de la partie supérieure (2) du puits (1) et que l'on supprime l'obturation (31) du tube (14) dans lequel circule le pétrole ou le gaz afin de reprendre l'exploitation du puits. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'on réalise une dérivation du tube de tubage 14 en dessous de son obturation pour permettre une exploitation du puits par le tunnel (9).