Brevet FR2684411A1 — publié le 19930604

La présente invention concerne un raccord à fenêtre latérale adapté à être incorporé à une garniture de tubulaires notamment des tiges de forage ou des tubings. Ce raccord à fenêtre latérale comporte au moins une partie démontable permettant la mise en place d'un câble de mesure sans avoir à l'enfiler par une de ses extrémités dans la fenêtre du raccord. Les raccords à fenêtre latérale (souvent désignés par "side entry sub" dans l'industrie pétrolière sont bien connus des spécialistes des forages pétroliers. Un tel équipement est, par exemple, décrit dans les documents US-A-4062551 ou US-A-4607693. Un raccord à fenêtre latérale est, par exemple, utilisé dans la technique décrite dans les brevets FR-A-2501777 et ses additions FR-A-2522059 et FR-A-2564893. Suivant cette technique, permettant d'effectuer des mesures ou des interventions dans des puits horizontaux ou fortement inclinés, une sonde est initialement fixée à la partie inférieure d'un train de tiges qui est descendu dans le puits au fur et à mesure de sa constitution. On fait ensuite descendre à l'intérieur des tiges (par gravité et/ou par pompage) un câble électrique muni d'un connecteur lesté d'une barre de charge qui vient se connecter sur un connecteur compIémentaire fixé au sommet de la sonde. Pour pouvoir ensuite déplacer la sonde, il faut ajouter des longueurs de tubulaires à la garniture. Le câble coaxial est alors gênant et nécessite, soit la sortie totale de ce câble de la garniture à chaque ajout de tige, soit l'utilisation d'un raccord à fenêtre latérale destiné à faire sortir ce câble de l'intérieur vers l'extérieur des tubulaires Dans le premier cas, les manoeuvres de remontée du câble sont nombreuses et longues, dans l'autre cas la descente du câble et de son connecteur doit se faire lorsque le raccord à fenêtre latérale est en place sur la garniture et le câble étant passé à travers de ce raccord.Le défilement du câble dans la fenêtre latérale du raccord sur une grande longueur augmente l'usure et les risques de détériorations sur l'extérieur du câble. Ces problèmes existent à la descente du câble comme à la remontée. De plus, lorsque la sonde au fond est reliée à la surface par un câble passant dans un raccord à fenêtre latérale, on ne peut pas retirer ce raccord de la garniture sans remonter entièrement le câble, après avoir déconnecté celui-ci du connecteur de la sonde. Si un incident de déconnexion se produit, il faut alors couper le câble pour le retirer du raccord avant de pouvoir démonter et retirer celui-ci. De même, pour incorporer un raccord à fenêtre latérale à une garniture lorsque le câble est déjà descendu dans la garniture tubulaire, il faut sortir ce câble de l'intérieur de la garniture en le remontant entièrement, pour ensuite le faire passer dans la fenêtre du raccord à ouverture latérale. On connaît par le document FR-A-2466695 un système comportant un raccord en deux parties permettant de pomper une sonde reliée par un câble dans une canalisation horizontale. Mais ce dispositif ne peut pas être introduit dans le forage dans lequel se trouve la canalisation. Ce raccord ne peut pas être intercalé entre deux tubes composants la canalisation et il ne peut pas supporter le poids des tubes fixés sur son extrémité inférieure. On connaît également par le document US-A-4367797 un raccord démontable comportant une fenêtre latérale pour faire passer un câble de l'intérieur d'un tubulaire vers I'extérieur. Mais il comporte une partie tubulaire inférieure vissée sur la garniture à travers laquelle doit être enfilé le câble. Le câble reste ou doit être enfilé par une de ses extrémités dans cette partie du raccord. L'objet de l'invention concerne donc un raccord adapté à être incorporé à une garniture tubulaire destinée à être introduite dans un puits, ledit raccord comportant un canal reliant les deux extrémités dudit raccord et une fenêtre latérale mettant en communication ledit canal avec l'extérieur dudit raccord, ledit raccord étant adapté à faire passer par ladite fenêtre un câble de l'intérieur de la garniture vers l'extérieur. Dans ce raccord, l'une des extrémités ou extrémité inférieure est adaptée à se connecter directement sur la garniture tubulaire et il comporte au moins une partie démontable adaptée à au moins ouvrir un passage dans la paroi du conduit mettant en communication ladite extrémité inférieure à la fenêtre latérale. Le passage peut être sensiblement en forme de fente reliant l'extérieur du raccord audit conduit et la largeur de la fente peut au moins être égale au diamètre du câble. Dans une autre variante, le raccord peut comporter deux parties complémentaires symétriques par rapport à un plan de joint, ledit plan de joint contenant sensiblement l'axe de la fenêtre. L'extrémité inférieure du raccord peut comporter un filetage mâle. Le raccord peut comporter des moyens d'étanchéité coopérant avec la partie démontable et adaptés à empêcher les fuites entre ledit canal et l'extérieur et ladite fenêtre peut comporter des moyens d'étanchéité autour du câble. I1 peut également comporter des moyens d'ancrage dudit câble adaptés à soutenir le poids du câble situé en dessous du raccord et à libérer ledit câble par une traction appliquée sur celui ci à partir de la surface. L'autre extrémité du raccord peut comporter un filetage mâle. Un raccord d'adaptation peut être solidarisé longitudinalement et en rotation sur l'autre extrémité dudit raccord, ledit raccord d'adaptation étant adapté à maintenir comprimé les deux parties l'une sur l'autre et comportant sur son autre extrémité un filetage femelle. L'invention fournit également une méthode de mise en place d'un câble dans un raccord à fenêtre latérale adapté à être incorporé et descendu dans un puits avec une garniture tubulaire, ledit câble étant continu entre l'extrémité de ladite garniture et un treuil. La méthode comporte les étapes suivantes: - on ouvre un passage dans le conduit reliant la fenêtre latérale et I'extrémité inférieure du raccord, en retirant une partie démontable dudit raccord, - on place le câble dans le conduit reliant l'extrémité inférieure du raccord à la fenêtre, - on referme ledit passage, ledit câble étant dans ledit conduit, - on visse le raccord directement sur ltextrémité de la garniture tubulaire, ledit câble sortant par la fenêtre latérale, - on met en place l'étanchéité autour du câble et, - on ancre le câble dans le raccord. On peut mettre en place l'étanchéité autour du câble et on peut l'ancrer dans le raccord après avoir vissé ledit raccord sur l'extrémité de la garniture. Avantageusement, le raccord et la méthode selon l'invention sont mis en oeuvre au cours d'une opération de mesure ou d'intervention dans un puits pétrolier, ladite opération comportant un câble coaxial dans une garniture de tubulaires. L'invention sera mieux comprise et ses avantages apparaîtront plus clairement à la description qui suit d'exemples particuliers, nullement limitatifs, illustrés par les figures ciannexées, parmi lesquelles: - la figure 1 représente en perspective un raccord en deux parties, - la figure 2 représente une vue en plan d'une des deux parties, le câble étant en place, - la figure 3 montre en coupe le raccord d'adaptation supérieur, - la figure 4 montre une réalisation du raccord comportant une ouverture en forme de fente, - la figure S montre en coupe la réalisation de la figure 4. Sur la figure 1, on voit en position démontée, un raccord en deux parties 2 et 3. Les deux parties 2 et 3 sont symétriques par rapport à un plan de joint contenant l'axe de l'ouverture 6 et l'axe du canal 9. Le canal 9 traverse le raccord en mettant en communication l'entrée supérieure 8 et la sortie inférieure 7. Les extrémités supérieure et inférieure du raccord comportent des moyens de connexions 4 et 5. Ces connexions sont des filetages mâles respectant les normes de fabrication de l'American Petroleum Institute. Ces filetages 4 et 5 sont coupés en deux parties, respectivement 4a, 4b et Sa, 5b. Les demis filetages Sb et 4b équipent la partie 2 du raccord et les demis filetages 4a et Sa équipent la partie 3 du raccord. Les connexions 4 et S sont reconstituées lorsque les deux parties 2 et 3 du raccord sont vissées ensemble. Le raccord selon l'invention est avantageusement équipé de deux connexions API mâles, car celles-ci ont la propriétés de subir des compressions radiales lorsque l'on y bloque un filetage femelle correspondant. Ainsi, les deux connexions 4 et S participent au maintient l'une sur l'autre des deux parties 2 et 3 du raccord démontable. Une ouverture 6 débouche dans le canal 9, mettant en communication l'extérieur du raccord avec le canal 9 inténeur. Un galet 10 et sa tige de fixation sur la partie 2, permettra un guidage du câble 1 dans l'intérieur du raccord. Un même système, non représenté sur cette figure, sera placé en 11 pour un guidage du câble à l'extérieur du raccord. Les tiges de fixation de ces deux galets de guidage, peuvent être utilisées pour l'assemblage des deux parties 2 et 3 entre elles. Sur la figure 1, on a mis en place le câble 1 dans le conduit constitué par la sortie 7 du canal 9 et l'ouverture 6 de la fenêtre. Après assemblage des deux parties 2 et 3, le câble se trouve ainsi traversant le raccord sans avoir eu la nécessité à l'enfiler par une de ses extrémités. Lorsque le câble 1 a ses deux extrémités prisonnières, par exemple, d'un coté sur le tambour du treuil, et de l'autre fixée sur un connecteur au fond du puits, on pourra ainsi faire sortir le câble de l'intérieur de la garniture tubulaire en vissant un tel raccord en deux parties sur la garniture, et cela directement au moyen de la connexion inférieure 4. Bien entendu, il faut que le filetage male de la connexion 4 corresponde au filetage femelle de la connexion supérieure de ladite garniture. Pour intercaler le raccord entre deux tubes de la garniture, il faut utiliser un raccord supérieur, non représenté ici, possédant des filetages femelles supérieur et inférieur. Ces filetages femelles devant être correspondant au filetage 5 du raccord et au filetage mâle inférieur du tube supérieur au raccord. L'utilisation de tels raccords d'adaptation est bien connu de l'art antérieur. La figure 2 représente la partie 2 du raccord à fenêtre latérale. L'autre partie 3 étant strictement symétrique par rapport au plan de joint. Les éléments d'assemblage des deux parties 2 et 3 sont figurés par les références 12 et les tiges supports des galets 1 1 et 10. Ces éléments d'assemblages qui ne sont pas détaillés ici, peuvent être tout ce qui est classiquement utilisé dans la technique d'assemblage de pièces en deux demies coquilles, par exemple, des boulions, tiges filetées, écrous, colliers, etc. Les références 13, 14 et 15 désignent les moyens d'étanchéité entre les deux parties 2 et 3 du raccord. Ces moyens empêchent toute fuite importante entre le canal 9 et l'extérieur du raccord. Ces étanchéités sont complétées, conventionnellement par les épaulements 16 et 17 des connexions API 4 et S. De plus, la continuité entre l'étanchéité 14 et 15 est obtenu par le ou les joints 18 portés par la cartouche 18. Bien entendu ces joints 18 sont ouverts par une coupe en biseau suivant la technique habituelle des joints circulaires coupés. On a représenté sur la figure 2, le câble 1 passant de l'extérieur à l'intérieur du raccord, et incorporé dans une cartouche 19. Cette cartouche 19 est placée dans l'ouverture 6 de la fenêtre du raccord. Les détails de cette cartouche 19 ne sont pas représentés ici car elle est bien connue de l'art antérieur, notamment par les brevets FR-A-2614932, FR-A-2614933, FR-A2614934 ou FR-A-2617232. Ces brevets illustrent des réalisations d'une telle cartouche 19 qui peut fournir notamment les fonctions suivantes : ancrage du poids du câble 1, désancrage du câble par une traction sur le câble à partir de la surface, étanchéité autour du câble et de l'ouverture de la fenêtre, obturation de la fenêtre lorsque le câble cassé est retiré du raccord. Toutes les solutions techniques déjà utilisées pour des raccords à fenêtre latérale conventionnels peuvent être adaptées pour le raccord selon la présente invention. Bien entendu, l'ensemble des constituants de la cartouche 19 peut être assemblé autour du câble 1 lorsque celui-ci a ses deux extrémités prisonnières. On ne sortira pas du cadre de cette invention, en intégrant directement les fonctions de la cartouche 19 dans chaque demie partie, le blocage du système étant réalisé par le serrage des deux demies parties 2 et 3. La figure 3 représente une variante de la réalisation représentée sur les figures 1 et 2. Le filetage supérieur S a été remplacé par une extrémité 21 cylindrique sur lequel est monté un raccord d'adaptation 20. La liaison mécanique entre ces deux parties 20 et 21 est effectuée, par exemple, par des boulons 22. Le nombre de boulons sera tel que leur résistance au cisaillement est suffisant par rapport à la traction que l'on peut exercer par l'extrémité 20. La pièce 20 comporte un filetage femelle 24. La pièce 20 n'étant pas en deux demies parties, un filetage femelle API peut être conventionnellement utilisé. Des joints toriques 23 et 25 complètent l'étanchéité du canaI intérieur 9 vis-à-vis d'une fuite vers l'extérieur du raccord. Cette variante présente l'avantage de pouvoir concevoir un raccord suivant la présente invention, possédant des connexions filetées identiques en type et genre à ceux des tubes de la garniture au sein de laquelle on souhaite incorporer le raccord. n ne sera pas nécessaire ainsi d'utiliser un raccord adaptateur possédant deux connexions femelles. La figure 4 illustre une autre réalisation du raccord selon l'invention. Le raccord 30 possède une connexion inférieure 31 mâle et supérieure 32 femelle. Un canal 9 met en communication l'entrée 8 avec la sortie 7. Une ouverture 6 débouche dans le canal 9 en mettant en communication ledit canal intérieur avec l'extérieur du raccord 30. Une fente 33 ouvre un passage entre l'extérieur, l'ouverture 6 et le canal 9 entre l'ouverture 6 et la sortie 7. Une partie 35 du filetage de la connexion mâle 31 est découpée. La largeur de la fente est suffisante pour placer le câble 1 dans Couverture 6 et le canal 9, coté sortie 7. Une pièce en forme de secteur 34 est destinée à obturer la fente 33. Cette pièce comporte une portion 36 correspondante à la partie 35 manquante sur le filetage 31. Une autre portion 37 du secteur 34 est complémentaire à l'ouverture 6 du raccord. Sur la figure 4, le secteur 34 est démonté, et le câble 1 est passé, sans enfilage part une extrémité, dans le raccord 30 de façon à pénétrer dans le canal intérieur 9 et à en sortir extérieurement. Pour des raisons de lisibilité, on nra pas représenté les moyens de fixation du secteur 34 dans le raccord 30. Mais ces moyens sont à la portée de l'homme de l'art car ils ne possèdent pas de spécificité mécanique dans la présente invention. Ce peut être, par exemple, des boulons traversant le raccord 30 et le secteur de façon orthogonale à la fente 33, ou une plaque boulonnée à la fois sur le dos du secteur 34 et le corps extérieur du raccord. La figure S représente une coupe du raccord 30 dont le plan de coupe contient l'axe principal du canal 9 et est parallèle à la fente 33. Une cartouche 19, identique à celle décrite plus haut, est mise en place autour du câble 1 dans l'ouverture 6 de la fenêtre du raccord. Cette cartouche est enfilée dans l'ouverture 6. Sur les flancs de la fente, des moyens d'étanchéité 38 sont disposés de part et d'autre, de façon à obtenir une étanchéité interne lorsque le secteur 34 est fixé dans la fente 33. L'étanchéité est complétée par des joints 39 situés autour de la cartouche 19. On décrira maintenant un exemple, nullement limitatif, d'utilisation du raccord selon l'invention. Une garniture de forage dirigée est descendue dans un forage. Les opérateurs décident de faire un contrôle de trajectoire en descendant à l'intérieur de la garniture une sonde de mesure reliée à la surface par un câble 1. La sonde ayant effectuée ses mesures, on décide alors de continuer le forage en utilisant le moteur de fond et en changeant certains paramètres de forage. Pour éviter de remonter entièrement la sonde au bout du câble, on installe sur l'extrémité de la garniture se trouvant au niveau du plancher de fortage, le raccord selon l'invention en faisant passer le câble 1 de l'intérieur à l'extérieur de la garniture. On peut alors approfondir le forage tout en conservant la sonde au fond. L'outil de forage est entraîné en rotation par le moteur de fond, lui même recevant l'énergie nécessaire par l'injection d'un fluide par le canal intérieur de la garniture.Le câble étant à l'extérieur des tubes, on peut ajouter des tiges de forage au-dessus du raccord. Le raccord est descendu dans le forage pour suivre l'avancement de l'outil, le câble 1 restant dans l'annulaire trou/tiges. On peut ainsi continuer à forer avec le moteur de fond tout en ayant une possibilité de contrôle de la trajectoire sans à avoir faire de manoeuvre de sonde. Si, à la fin de la première mesure, il s'était avéré que l'on n'avait pas besoin, ni de forer avec le moteur de fond, ni d'obtenir des mesures de contrôle, on aurait simplement remonté la sonde pour ensuite reprendre le forage classiquement. L'usage du raccord selon l'invention autorise la possibilité de laisser la sonde au fond sans nécessiter la mise en place préalable, et peut être inutile, d'un raccord à fenêtre latérale conventionnel. Cette opération est toujours une perte de temps car il faut connecter le câble sur la sonde après l'avoir enfilé dans la fenêtre, puis visser le raccord sur la garniture. On pourra ainsi, soit éviter de manoeuvrer le câble à travers une fenêtre latérale, soit de perdre du temps à monter un raccord à fenêtre latérale dont on aura pas l'usage. On ne sortira pas du cadre de cette invention avec d'autres utilisations que le forage directionnel, notamment pour des mesures ou interventions dans un forage fortement incliné par rapport à la verticale. REVENDICATIONS 1) Raccord adapté à être incorporé à une garniture tubulaire destinée à être introduite dans un puits, ledit raccord comportant un canal (9) reliant les deux extrémités (7, 8) dudit raccord et une fenêtre latérale (6) mettant en communication ledit canal avec l'extérieur dudit raccord, ledit raccord étant adapté à faire passer par ladite fenêtre un câble (1) de l'intérieur de la garniture vers l'extérieur, caractérisé: - en ce que l'une des extrémités ou extrémité inférieure (4; 31) est adaptée à se connecter directement sur la garniture tubulaire, - en ce que ledit raccord comporte au moins une partie démontable (2, 3; 34) adaptée à au moins ouvrir un passage (33) dans la paroi du conduit mettant en communication ladite extrémité inférieure (7) à la fenêtre latérale (6). 2) Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit passage est sensiblement en forme de fente (33) reliant l'extérieur du raccord audit conduit et en ce que la largeur de la fente est au moins égale au diamètre du câble (1). 3) Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte deux parties (2, 3) complémentaires symétriques par rapport à un plan de joint, ledit plan de joint contenant sensiblement l'axe de la fenêtre (6). 4) Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'extrémité inférieure (4; 31) comporte un filetage mâle. S) Raccord selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'étanchéité (13, 14, 15, 18; 38, 39) coopérant avec la partie démontable (2, 3; 34), adaptés à empêcher les fuites entre ledit canal (9) et l'extérieur et en ce que ladite fenêtre (6) comporte des moyens d'étanchéité autour du câble. 6) Raccord selon ltune des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'ancrage dudit câble adaptés à soutenir le poids du câble situé en dessous du raccord et à libérer ledit câble par une traction appliquée sur celui-ci à partir de la surface. 7) Raccord selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'autre extrémité comporte un filetage mâle (S). 8) Raccord selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'un raccord d'adaptation (20) est solidarisé longitudinalement et en rotation sur autre extrémité (21) dudit raccord, ledit raccord d'adaptation étant adapté à maintenir comprimé les deux parties (2, 3) l'une sur l'autre et comportant sur son autre extrémité un filetage femelle (24). 9) Méthode de mise en place d'un câble (1) dans un raccord à fenêtre latérale adapté à être incorporé et descendu dans un puits avec une garniture tubulaire, ledit câble étant continu entre l'extrémité de ladite garniture et un treuil, comportant les étapes suivantes: - on ouvre un passage dans le conduit reliant la fenêtre latérale et l'extrémité inférieure du raccord, en retirant une partie démontable dudit raccord (2, 3; 34), - on place le câble dans le conduit reliant l'extrémité inférieure du raccord et la fenêtre, - on referme ledit passage, ledit câble étant dans ledit conduit, - on visse le raccord directement sur l'extrémité de la garniture tubulaire, ledit câble sortant par la fenêtre latérale, - on met en place l'étanchéité autour du câble et, - on ancre le câble dans le raccord. 10) Méthode selon la revendication 9, caractérisée en ce que l'on met en place l'étanchéité autour du câble et on l'ancre dans le raccord après avoir vissé ledit raccord sur l'extrémité de la garniture. 11) Utilisation du raccord ou de la méthode selon l'une des revendications précédentes au cours d'une opération de mesure ou d'intervention dans un puits pétrolier, ladite opération comportant un câble coaxial dans une garniture de tubulaires.