Brevet FR2709513A1 — publié le 19950310

La présente invention concerne un assemblage concentrique de vanne commandée à l'ouverture par gaz, utilisable sur un tubage bobiné, cet assemblage de vanne étant enroulable, flexible et récupérable, et constituant un alésage au travers duquel des outils de puits peuvent passer. Il est connu, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n 5 170 815, de prévoir des vannes commandées à l'ouverture par gaz amovibles et souples montées de façon interne dans un tubage bobiné. Il est également connu de proposer une vanne commandée à l'ouverture par gaz qui soit souple dans un tubage bobiné et qui peut être installée et ôtée au moyen d'un câble pour permettre le passage d'autres outils de puits au travers du tubage bobiné. La présente invention concerne un assemblage souple de vanne commandée à l'ouverture par gaz qui est monté dans un tubage bobiné et qui est positionné de façon concentrique dans le tubage bobiné afin de constituer au travers un alésage ouvert coaxialement qui est en communication avec l'alésage du tubage bobiné, afin de pouvoir ainsi effectuer une tâche à l'aide d'un câble au travers des vannes commandées à l'ouverture par gaz, cette tâche constituant par exem- pie en des inspections de trous de fond incluant des mesures de pression et de température, sans enlever les vannes commandées à l'ouverture par gaz. La présente invention propose également des vannes commandées à l'ouverture par gaz dans lesquelles l'interaction entre l'élément de vanne et le siège de vanne est guidée et supportée et dans lesquelles les vannes commandées à l'ouverture par gaz peuvent inclure des orifices d'injection si on le souhaite. La présente invention concerne une vanne commandée à l'ouverture par gaz pour un tubage bobiné enroulable et souple, montée dans un tubage bobiné comportant un alésage. Une vanne commandée à l'ouverture par gaz souple, longitudinale inclut un boîtier circulaire comportant des première et seconde extrémités connectées dans un tubage bobiné, ce boîtier présentant un diamètre externe sensiblement égal au diamètre externe du tubage bobiné. Le boîtier inclut un alésage axial le traversant qui est en communication avec l'alésage du tubage bobiné pour permettre le passage d'outils de puits au travers d'une vanne commandée à l'ouverture par gaz. Le boîtier inclut également un orifice entre les première et seconde extrémités qui s'étend entre l'extérieur et l'intérieur du boîtier. Un élément de vanne mobile et un siège de vanne sont prévus dans le boîtier en communication avec l'orifice et l'élément de vanne est commandé par un compartiment contenant du gaz. L'élément de vanne et le siège de vanne sont positionnes de façon excentrique dans le boîtier. Un autre objet de la présente invention est constitué par le fait que le boîtier inclut une vanne commandée positionnée de façon excentrique et en communication avec le siège de vanne. Encore un autre objet de la présente invention est constitué par le fait qu'un moyen d'étanchéité est prévu entre l'élément de vanne mobile et le boîtier. Selon un mode de réalisation, le moyen d'étanchéité est un soufflet. Encore un autre objet de la présente invention est constitué par le fait que l'élément de vanne est supporté et guidé latéralement par le boîtier. Encore un autre objet de la présente invention est constitué par la fourniture d'une vanne commandée à l'ouverture par gaz dans laquelle la vanne et le siège de vanne sont positionnes coaxialement dans le boîtier et l'élément de vanne peut inclure une pluralité d'orifices d'injection positionnes en aval du siège de vanne. Encore un autre objet est constitué par le fait que l'élément de vanne est supporté et guidé latéralement par le boîtier sur les deux côtés du siège de vanne. Encore un autre objet est constitué par la fourniture d'une vanne de commande comportant une pluralité d'ouvertures dans le boîtier et d'un élément de commande élastique circulaire recouvrant lesdites ouvertures et fixé dans l'élément de vanne. D'autres objets, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lumière de la description des modes de réalisation particuliers de l'invention qui sont proposés pour la description, laquelle est à lire en relation avec les dessins annexés parmi lesquels: les figures 1A et lB sont des continuations l'une de l'autre et elles forment ensemble une vue en élévation et en coupe d'une forme de la présente invention présentée dans la position fermée et dans une position enroulée; les figures 2A et 2B sont des continuations l'une de l'autre et elles forment ensemble une vue en élévation et en coupe d'une vanne commandée à l'ouverture par gaz des figures 1A et lB mais représentée dans une position ouverte; la figure 3 est une vue en coupe prise selon une ligne 3-3 de la figure 2A; la figure 4 est une vue en coupe prise selon une ligne 4-4 de la figure 2B; la figure 5 est une vue en coupe prise selon une ligne 5-5 de la figure 2B; la figure 6 est une vue partielle prise selon une ligne 6-6 de la figure 2B; la figure 7 est un autre mode de réalisation d'un moyen d'étanchéité positionné dans l'ovale de la figure 2B; les figures 8A et 8B sont des continuations l'une de l'autre et elles forment une vue en élévation et en coupe d'une autre forme de la présente invention représentée dans la position fermée et dans une position enroulée; les figures 9A et 9B sont des continuations l'une de l'autre et elles forment une vue en élévation et en coupe des figures 8A et 8B mais dans la position ouverte et non enroulée; la figure 10 est une vue en coupe prise selon une ligne 10-10 de la figure 9A; la figure 11 est une vue en coupe prise selon une ligne 11-11 de la figure 9B; la figure 12 est une vue en coupe prise selon une ligne 12-12 de la figure 9B; la figure 13 est une vue en coupe prise selon une ligne 13-13 de la figure 9B; et la figure 14 est une vue en coupe prise selon une ligne 14-14 de la figure 9B. La présente invention est décrite en tant que divers types individuels d'assemblages de vannes commandées à l'ouverture par gaz qui permettent la mise en exergue de la présente invention. Cependant, il est bien entendu que chaque tubage bobiné peut inclure un ou plusieurs assemblages de vannes commandées à l'ouverture par gaz de la présente invention connecte verticalement dans le tubage bobiné et espacées les unes des autres. Par report maintenant aux dessins et plus particulièrement aux figures lA et lB ainsi que 2A et 2B, on peut voir qu'un index de référence 10 indique de façon générale la vanne commandée à l'ouverture par gaz souple longitudinalement de la présente invention qui inclut un boîtier circulaire 12 comportant une première extrémité 14 et une seconde extrémité 16 connectées pour former un tubage bobiné 18 par exemple au moyen de soudures. De préférence, le boîtier 12 présente une épaisseur de paroi externe et un diamètre externe sensiblement égaux à l'épaisseur et au diamètre externe du tubage bobiné 18. Le boîtier 12 inclut également un alésage axial 20 qui le traverse et qui est en communication avec l'alésage du tubage bobiné 18 pour permettre le passage d'outils de puits au travers du tubage bobiné 18 et d'une vanne commandée à l'ouverture par gaz 10. Le boîtier 12 inclut également un orifice 22 pour l'admission d'un gaz depuis l'espace annulaire situé autour de l'extérieur du boîtier 12, lequel est injecté à l'intérieur de l'alésage 20, comme représenté au moyen des flèches de la figure 2B, pour faire remonter des fluides dedans. La vanne commandée à l'ouverture par gaz 10 est normalement poussée dans une position fermée par un compartiment chargé de gaz 24 qui opère sur un ou plusieurs soufflets 26 et 27. Le compartiment de gaz 24 est chargé par l'intermédiaire d'une soupape de charge 28, par exemple par de l'azote. Un élément de vanne mobile tel qu'une bille 30 et un siège 32 sont prévus dans le boîtier 12 en communication avec l'orifice 22. Le compartiment chargé de gaz 24 opère pour asseoir la bille d'élément de vanne 30 sur le siège 32 tout en étant connecté à un prolongement d'élément de vanne 34. Pour ouvrir la vanne 10, du gaz de commande d'ouverture est injecté à l'intérieur de l'orifice 22, il opère sur l'extérieur du soufflet 27 pour contracter le soufflet 27, il commande à l'ouverture l'élément de vanne à bille 30 et il permet au gaz de traverser le siège de vanne 32 pour arriver dans l'alésage 20. La vanne 10 est avantageuse en ce sens qu'elle est longitudinalement flexible ou souple et enroulable, comme représenté dans la position enroulée des figures 1A et lB. La vanne 10 est flexible ou souple en ce sens que le boîtier 12 peut être cintré et bien entendu, les soufflets 26 et 27 sont flexibles longitudinalement. Un tube flexible incluant des fibre tissées 36 est prévu en une position adjacente au soufflet 26 et il peut s'agir d'un treillis souple en caoutchouc incluant des fibres tissées qui permet de protéger les soufflets 26 des fluides contenus dans l'alésage 20 mais qui permet encore une flexibilité longitudinale. Par ailleurs, le boîtier 12 de la vanne 10 est concentrique d'ou la constitution d'un alésage axial important 20 au travers pour permettre la réalisation d'un travail au câble au travers du tubage bobiné 18 et des vannes commandées à l'ouverture par gaz 10 ainsi que pour assurer une section d'écoulement maximum dans la ligne de tubage bobiné. Des éléments de vanne et des sièges de vanne concentriques de l'art antérieur ont été proposés par le passé, mais ils conduisaient à un fonctionnement de vanne erratique du fait que le rapport de la section efficace de soufflet de fonctionnement sur la dimension du port d'injection de la vanne ne pouvait pas être maintenu du fait d'une usure excessive et d'un défaut d'alignement excessif entre la tige de vanne et son siège. La présente invention surmonte ce problème en déplaçant l'élément de vanne 32 et le siège de vanne 34 de manière à les décaler par rapport à la ligne centrale de la vanne 10 et à les monter de façon excentrique dans le boîtier de vanne 12. En outre, il est à noter que le prolongement d'élément de vanne 34 peut coulisser contre une paroi interne 36 du boîtier de vanne 12, d'ou la constitution d'un guidage et d'un support pour l'élément de vanne 30 qui est supporté par une goupille fendue 38 (figures lB et 5) pour constituer un élément de vanne flottant qui est monté de façon étanche sur le siège de vanne 32. Une vanne de commande 40, de préférence chargée par ressort, est prévue dans le boîtier 12 et est positionnée de façon excentrique en communication avec le siège de vanne 32 pour pouvoir s'asseoir normalement sur un siège 42 qui empêche que des fluides du tubage ne s'écoulent à l'extérieur au travers d'une ouverture 44 et au travers de l'orifice 22 mais qui permet l'écoulement en sens inverse des fluides de commande d'ouverture de gaz. Par report aux figures lB et 2B, une étanchéité 46 est prévue entre l'extension d'élément de vanne 34 et la paroi interne 36 du boîtier. Dans certains cas, le diamètre efficace de l'étanchéité 46 peut être rendu égal au diamètre moyen efficace du soufflet 26 pour équilibrer l'effet de la pression du tubage dans l'alésage 20 tandis que dans d'autres cas, le diamètre de l'étanchéité 46 peut être amené à varier en fonction du souhait d'obtention d'une action efficace de la pression du tubage sur le soufflet. Bien que l'étanchéité 46 représentée sur les figures lB et 2B soit une étanchéité élastique classique, selon un autre mode de réalisation, comme on peut mieux le voir sur la figure 7, l'étanchéité 46a peut être un soufflet. Sur les figures 1A et lB, la vanne 10 est représentée enroulée sur une bobine (non représentée) pour tubage bobiné et dans la position fermée. Sur les figures 2A et 2B, le tubage bobiné et la vanne sont présentés positionnes dans un puits et dans la position ouverte dans laquelle du gaz de commande d'ouverture est en train d'être injecté au travers de la vanne 10 et vers le haut au travers de l'alésage 20. D'autres modes de réalisation sont encore décrits, modes de réalisation pour lesquels des parties identiques à celles repérées sur les figures 1A à 7 sont repérées de façon similaire moyennant l'ajout du suffixe "a" aux repères. La vanne 10a, représentée dans la position fermée et enroulée sur les figures 8A et 8B et dans la position ouverte et étendue sur les figures 9A et 9B, inclut un boîtier 12a fixé dans un tubage bobiné 18 comportant un alésage axial 20a le traversant. Un compartiment de gaz 24a opère contre des soufflets 26a et 27a afin de pousser normalement un élément de vanne concentrique 30a sur un siège concentrique 32a. Le boîtier 12a inclut un orifice ou des orifices 22a permettant d'admettre un gaz depuis l'espace annulaire situé autour du boîtier 12a de telle sorte qu'il opère sur le soufflet 27a suivant une direction permettant de soulever l'élément de vanne 30a par rapport au siège de vanne 32a. Tout d'abord, il est à noter que la vanne a, à la différence de la vanne 10 pour laquelle l'élément de vanne 30 situé dans le siège de vanne 32 était positionnee de façon excentrique dans le boîtier 12, contient un élément de vanne concentrique 30a et un siège de vanne concentrique 32a. Cependant, la tige de vanne, à la différence des vannes concentriques de l'art antérieur, est guidée et supportée latéralement au niveau de deux emplacements pour surmonter les problèmes des vannes de l'art antérieur. Ainsi, l'élément de vanne 30a inclut une extension d'élément de vanne 34a qui coopère avec une paroi interne 36a en une position au-dessus du siège de vanne 32a. En outre, l'élément de vanne 30a inclut une extension inférieure 44 qui coopère avec un guide inférieur de boîtier 46 qui est positionné au-dessous du siège de vanne 32a. Ainsi, lorsque l'élément de vanne 30 se déplace, il est supporté et guidé latéralement à la fois au-dessus et au-dessous du siège de vanne 32a, ce qui assure un positionnement conjugué précis et aligné de l'élément de vanne 30a par rapport au siège de vanne 32a. Ainsi, bien que la vanne 10a soit concentrique, elle est centrée de façon précise pour assurer une conjugaison de bonne qualité entre l'élément de vanne et le siège de vanne. La vanne 10a inclut également un ressort 60 qui s'oppose à la force du siège de vanne mobile 32a, lequel contribue à pousser la vanne dans une position fermée. Il également à noter que si on le souhaite, l'extension inférieure 44 inclut une pluralité d'orifices d'injection 50 qui, lorsque la vanne est dans la position ouverte, comme on peut mieux le voir sur la figure 9B, régulent la pression d'injection circulant dans l'alésage. La vanne 10a inclut également une vanne de commande qui inclut une pluralité d'orifices 52 dans le boîtier 12a et un élément de commande élastique circulaire 52 fixé à l'élément de vanne 30a. Lorsque la vanne 30a est fermée, comme on peut mieux le voir sur la figure 8B, l'élément de contrôle élastique 52 recouvre et ferme les orifices 52. Cependant, lorsque la vanne 30a est déplacée dans la position ouverte, la commande élastique 54, qui inclut une extrémité conique, permet un passage vers l'intérieur du gaz au travers des orifices 52, au travers du siège de vanne 32a et hors des orifices de pression d'injection 50. La vanne 10a est également flexible, de façon similaire à la vanne 10, et en outre, elle comporte un alésage à section d'écoulement maximum 20a qui permet de réaliser un travail au câble au travers sans ôter les vannes. La présente invention est par conséquent bien adaptée pour la mise en oeuvre des objets et pour l'atteinte des buts et avantages mentionnés ainsi que d'autres buts et avantages inhérents. Bien que des modes de réalisation particuliers de l'invention aient été présentés au niveau de la description, de nombreuses variantes au niveau des détails de construction et de l'agencement des parties apparaîtront à l'homme de l'art, lesquelles sont destinées à être englobées par le cadre et l'esprit de la présente invention. REVENDICATIONS 1. Vanne flexible commandée à l'ouverture par gaz, pour tubage bobiné enroulable, connectée dans un tubage bobiné comportant un alésage, caractérisé en ce qu'elle comprend: une vanne commandée à l'ouverture par gaz (10) qui est flexible longitudinalement et qui comporte un boîtier circulaire (12) comportant des première et seconde extrémités connectées dans un tubage bobiné (18), ledit boîtier présentant un diamètre externe sensiblement égal au diamètre externe du tubage bobiné, ledit boîtier comportant un alésage axial (20) le traversant en communication avec l'alésage du tubage bobiné pour permettre le passage d'outils de puits au travers de la vanne commandée à l'ouverture par gaz (10), ledit boîtier comportant un orifice (22) entre les première et seconde extrémités s'étendant entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier; ledit boîtier comportant un élément de vanne mobile (30) et un siège de vanne (32) en communication avec l'orifice, ledit élément de vanne étant commandé par un compartiment contenant un gaz (24); et ledit élément de vanne et ledit siège de vanne étant positionnes de façon excentrique dans le boîtier. 2. Vanne commandée à l'ouverture par gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que le boîtier inclut une vanne (40) de commande positionnée de façon excentrique et en communication avec le siège de vanne. 3. Vanne commandée à l'ouverture par gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle inclut un moyen d'étanchéité (26, 27) entre l'élément de vanne mobile et le boîtier. 4. Vanne commandée à l'ouverture par gaz selon la revendication 3, caractérisée en ce que le moyen d'étanchéité est un soufflet (26, 27). l1 5. Vanne commandée à l'ouverture par gaz selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'élément de vanne (30) est supporté et guidé latéralement par le boîtier. 6. Vanne flexible commandée à l'ouverture par gaz pour tubage bobiné enroulable, connectée dans un tubage bobiné et présentant un alésage, caractérisée en ce qu'elle comprend: une vanne commandée à l'ouverture par gaz (10) qui est flexible longitudinalement et qui comporte un boîtier circulaire (12a) comportant des première et seconde extrémités connectées dans un tubage bobiné (18), ledit boîtier présentant un diamètre externe sensiblement égal au diamètre externe du tubage bobiné, ledit boîtier comportant un alésage axial (20a) le traversant en communication avec l'alésage du tubage bobiné pour permettre le passage d'outils de puits au travers de la vanne commandée à l'ouverture par gaz (10), ledit boîtier comportant au moins un orifice (52) entre les première et seconde extrémités s'étendant entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier; et ledit boîtier incluant un élément de vanne (54) mobile et un siège de vanne, ledit élément de vanne étant commandé par un compartiment (24a) contenant un gaz, ledit élément de vanne (54) et ledit siège de vanne étant positionnes coaxialement dans le boîtier et ledit élément de vanne incluant une pluralité d'orifices d'injection (50) positionnes en aval du siège de vanne. 7. Vanne commandée à l'ouverture par gaz selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément de vanne (54) est supporté et guidé latéralement par le boîtier. 8. Vanne commandée à l'ouverture par gaz selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément de vanne (54) est supporté et guidé latéralement par le boîtier sur les deux côtés du siège de vanne. 9. Vanne commandée à l'ouverture par gaz selon la revendication 6, caractérisée en ce qu'elle inclut: une vanne de commande (32a) comportant une pluralité d'ouvertures dans le boîtier et un élément de commande élastique circulaire (60) recouvrant lesdites ouvertures et fixé à l'élément de vanne. 10. Vanne flexible commandée à l'ouverture par gaz pour tubage bobiné enroulable, connectée dans un tubage bobiné comportant un alésage, caractérisée en ce qu'elle comprend: une vanne commandée à l'ouverture par gaz (10) qui est flexible longitudinalement et qui comporte un boîtier circulaire (12a) comportant des première et seconde extrémités connectées dans un tubage bobiné (18), ledit boîtier présentant un diamètre externe sensiblement égal au diamètre externe du tubage bobiné, ledit boîtier comportant un alésage axial (20a) le traversant en communication avec l'alésage du tubage bobiné pour permettre le passage d'outils de puits au travers de la vanne commandée à l'ouverture par gaz (10), ledit boîtier comportant au moins un orifice (52) entre les première et seconde extrémités s'étendant entre l'intérieur et l'extérieur du boîtier; et ledit boîtier incluant un élément de vanne (54) mobile et un siège de vanne, ledit élément de vanne étant commandé par un compartiment (24a) contenant un gaz, ledit élément de vanne (54) et ledit siège de vanne étant positionnes coaxialement dans le boîtier, et ledit élément de vanne étant supporté et guidé latéralement par le boîtier. 11. Vanne commandée à l'ouverture par gaz selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément de vanne (54) est supporté et guidé latéralement par le boîtier sur les deux côtés du siège de vanne.