Brevet FR2730004A1 — publié le 19960802

La présente invention concerne un outil de fond de puits destiné à contribuer à la séparation et à la reconnexion d'un tubage d'un puits et elle est plus particulièrement relative à un ensemble à alésage poli et à joint d'étanchéite d'ancrage qui comporte un mecanisme pour empeêcher un endommagement du joint d'étanchéité. Un train de tubes de production d'un forage comporte plusieurs types difirents de dispositifs qui lui sont attachés et qui sont nécessaires pour le fonctionnement du puits. Par exemple, un joint de dilatation peut être utilisé pour encaisser des variations de longueur dans le tubage par suite de fluctuations de la température ou de la pression, ou bien encore on peut utiliser un dispositif pour établir une communication entre le train de tubes et l'anneau du forage, ce dispositif étant appelé couramment un manchon coulissant ou bien une porte latérale coulissante. Par ailleurs, tous les puits sous-marins exigent d'avoir une vanne de sécurité de fond opérationnelle. En outre, si le forage exige une hauteur manométrique artificielle, un mandrin à gaz élévateur ou une pompe immergée électrique peut être utilisé. N'importe lequel des dispositifs décrits ci-dessus ou tous ceux-ci peuvent devoir être enlevés en vue d'une réparation ou d'un entretien périodique. Pour effectuer la réparation de ces dispositifs, l'extraction du train de tubes de production est nécessaire. La tâche d'extraction du tubage de production est compliquée à cause de son attache à des garnitures d'étanchéité et de la difficulté inhérente du dégagement ou de la séparation de la garniture. Pour résoudre ce problème, on a conçu des dispositifs permettant la séparation du tubage de telle façon que certains de ses éléments puissent être laissés aisément dans le forage tandis que d'autres éléments sont extraits. Plusieurs de ces types de dispositifs de séparation sont décrits dans le catalogue de 1986 ayant pour titre "Packers and Completion Accessories Catalog" de la Société Camco Products & Servlces Companv, une division de Camco International, Inc. Un tel dispositif est décnt à la page 26 de ce catalogue et il est considéré comme étant une "canule" mais il est aussi couramment appelé un "ensemble de joint d'étanchéité d'ancrage" et il contient plusieurs configurations de verrouillage, un ensemble de joints d'étanchéité à garnitures en chevron et un mandrin a corps métallique pour résister à la pression et aux charges de traction appliquées. Ce dispositif est abouté dans la partie supeérieure d'une garniture d'étanchéité dun forage, il est verrouillé et assure l'étanchéité. Un second dispositif de ce type est représenté à la page 62 du même catalogue et il est appelé "joint de sécurité du type A". Ce dispositif a un 2 2730004 filetage gauche a pas grossier et des joints d'étanchéité tonques si bien que le tubage peut être sépare par un couple applique vers la droite ou dans le sens des aiguilles d'une montre. D'autres dispositifs similaires sont également décrits dans le catalogue en question. Un problème inhérent que l'on rencontre avec chacun de ces dispositifs est celui du rétablissement de la connexion et de l'établissement d'un joint d'étanchéité à l'égard d'un fluide, après séparation, sans endommager les joints d'étanchéité annulaires. Ce problème est encore plus aigu dans des sections déviées ou horizontales de puits pour les raisons suivantes. Dans le cas de joints de sécurité ou d'un autre dispositif basé sur un joint torique en élastomère pour réaliser une étanchéité entre les moitiés supéreneure et inférieure, la séparation et la reconnexion ne sont pas considérées comme étant possibles puisque la probabilité de l'endommagement d'un joint torique essentiel est grande au cours de l'une ou l'autre des opérations ou de ces deux opérations. Les canules et les outils de séparation et de reverrouillage comporterant des joints d'étanchéité à chevrons redondants sur la moitié mâle supérieure du raccord mais ils sont soumis à une usure par abrasion contre le cuvelage lorsque les joints d'étanchéité exposes sont traînés ou poussés à travers des sections de puits horizontales ou deviees. Il existe donc un besoin d'un dispositif permettant la séparation et la reconnexion du tubage à partir d'un dispositif fixé dans un puits, tout en protégeant les joints d'étanchéité annulaires pendant la séparation et/ou la reconnexion. La présente invention a été conçue afin de remédier aux inconvénients précités et de satisfaire aux besoins énonces precédemment. Plus particulièrement, la présente invention permet de séparer ou de reconnecter d'une manière intermittente une longueur d'un tubage de puits, tout en assurant une protection des garnitures d'étanchéité annulaires grâce a l'emploi d'un manchon protecteur mobile. Un manchon protecteur de joint d'étanchéité suivant la présente invention est déployé lorsqu'une canule est extraite d'un element tubulaire a alésage poli et le manchon de protection du joint d'étanchéité est rétracte lorsque la canule est réintroduite. Lorsqu'une nécessité opérationnelle impose que le tubage soit sépare, le manchon de protection du joint d'étanchéité coulisse par-dessus les joints d'étanchéité aisément endommagés et il est verrouillé temporairement en place tandis que la canule est séparée de l'élément tubulaire à alésage poli. Ce manchon de protection du joint d'étanchéite assure ainsi une protection des joints d'étanchéité à l'encontre de dommages provoques par une abrasion pendant le transit. Lorsque la reconnexion du tubage est désirée, le manchon de protection est déployé et reverrouillé en position dans l'élément tubulaire a alésage poli de l'outil, tandis que la canule est réintroduite. Une fois ainsi mis en position, la canule et l'élément tubulaire à alésage poli peuvent être reverrouillés et le joint d'étanchéité à l'égard d'un fluide peut être rétabli dans sa totalité sans qu'un dommage ne soit causé aux joints d'étanchéité annulaires. Suivant l'invention il est prévu un outil de fond de puits, comprenant un corps de canule comportant un prolongement tubulaire adapte de manière à pouvoir être introduit dans une premnière portion extrême d'un tubage de puits, un moyen d'étanchéité porté par le prolongement tubulairem de manière à venir en contact étanche avec une surface interne de la premièure portion extrnême du tubage de puits, et un manchon porté par le corps de canule et pouvant être déplacé à partir d'une position rétractée, lorsque le prolongement tubulaire est introduit dans la premièrec portion extrême du tubage de puits. jusqu'à une position étendue recouvrant le moyen d'étanchéité, lorsque le prolongement tubulaire est extrait de la première portion extrême du tubage de puits, caractérisé en ce que le manchon est déployé et verrouillé sur le corps de canule, lorsqu'il se trouve dans sa position étendue recouvrant le moyen d'étanchéité, an moyen d'au moins un téton sollicité élastiquement, d'une part, s'engageant dans un creux, d'autre part. De préférence, le téton sollicite élastiquement est monté sur le corps de canule et le creux est formé dans le manchon. On décrira ci-après, à titre d'exemple non limitatif, une forme d'exécution de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une vue en coupe axiale d'une forme d'exécution préférée d'un outil de fond suivant la présente invention. représenté dans sa position assemblée. La figure 2 est une vue en coupe axiale de l'outil de fond de la figure I avec une canule partiellement extraite afin de permettre a un manchon interne de protection du joint d'étanchéité de coulisser par- dessus un ensemble de joint d'étanchéité a chevrons prévu sur la canule et de protéger ce joint. La figure 2A est une vue en coupe partielle, à plus grande échelle, de l'outil de fond de la figure 1, représentant d'une façon détaillée un mécanisme pour verrouiller temporairement le manchon de protection du joint d'étanchéité engagé par-dessus la canule. La figure 3 est une vue en coupe de l'outil de fond de la figure I avec la canule et le manchon interne de protection du joint d'étanchéité extraits d'un élément tubulaire à alésage poli. Si on se réfère a la figure 1, on voit quelle représente une première longueur d'un tubage de puits 10 connectée d'une manière étanche à un corps de canule 12, ainsi qu'il est bien connu des hommes du métier. Le corps de canule 12 est connecté d'une manière séparable, au moyen d'une goupille cisaillable 16, à un élément tubulaire 14 a alésage poli. Un joint d'étanchéité 18 de l'alésage assure une étanchéité a l'égard d'un fluide entre un alésage poli 20 et une surface d'étanchement externe 22 sur le corps de canule 12. Le joint d'étanchéité 18 de l'alésage est annulaire et il-peut être formé en un matériau élastomère, une matière plastique ou un matériau métallique. Le plus grand diamètre externe sur le corps de canule 12 est généralement plus grand que celui de la première longueur de tubage de puits 10 afin de centrer le corps de canule 12 dans le cuvelage du puits (non représenté), pour faciliter la réintroduction du corps de canule 12 dans l'élément tubulaire 14 a alésage poli. Un manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité est représenté maintenu en position. dans l'élément tubulaire 14 à alésage poli, par un ergot d'arrêt 26 sollicité élastiquement qui s'engage dans une gorge d'arrét 28 prévue dans le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité. Ce manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité est empêché de se déplacer longitudinalement par l'ergot d'arrêt 26 sollicité élastiquement et il est empêché additionnellement d'effectuer un tel mouvement longitudinal par un épaulement d'arrêt interne 44 prévu sur la surface interne de l'élément tubulaire 14 à alésage poli. Un téton 30 de forme sélective, sollicité élastiquement, est représenté en position sur le corps de canule 12 et il est appliqué élastiquement en contact avec l'élément tubulaire 14 à alésage poli dans son alésage poli 20. A son tour l'élément tubulaire 14 à alésage poli est connecte d'une manière étanche à une seconde longueur de tubage du puits 32. Avec les divers éléments connectés dans cette position, une communication pour un fluide. entre l'intérieur et l'exteérieur du tubage 10 du puits, est empêchée puisque tout circuit de fuite de fluide potentiel. résultant de la connexion du corps de canule 12 et de l'élément tubulaire 14 à alésage poli, est obturé par le joint d'étanchéité 18 de l'alésage. La configuration représentée sur la figure I est celle qui existe lorsque l'outil de fond suivant la présente invention est introduit dans le forage et lorsque que des fluides sont produits vers la surface du sol à travers les trains de tubes 10 et 32. Lorsque l'équipement de fond de puits doit être enlevé du forage, le train de tubes 10 et 32 doit être sépare. La figure 2 illustre une rétraction partielle du tubage O10 du puits et du corps de canule 12 à partir de l'élément tubulaire 14 à alésage poli. Une force axiale appliquée à la première longueur de tubage de puits 10 amène la goupille cisaillable 16 a se rompre en libérant le corps de canule 12, ce qui permet à ce dernier de se déplacer par rapport à l'élément tubulaire 14 à alésage poli demeurant immobile. Le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité demeure en position stationnaire dans l'élément tubulaire 14 à alésage pol, du fait qu'il est maintenu par l'ergot d'arrêt 26 sollicité élastiquement. Le joint d'étanchéité 18 de l'alésage se déplace de manière à venir en contact avec une surface interne 34 du manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité. Ainsi qu'il est illustré sur la figure 2A, le téton 30 sollicité élastiquement présente, sur sa surface externe, un profil sélectif externe 35 qui trouve et s'engage dans un profil sélectif interne complémentaire 36 prévu dans le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité. Le mouvement du téton 30 sollicité élastiquement dans une position adjacente au profil sélectif interne 36 amène le téton 30 sollicite élastiquement à se déplacer radialement vers l'extérieur afin de verrouiller temporairement le corps de canule 12 avec le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité. Pendant cette opération, l'élément tubulaire 14 à alésage poli demeure stationnaire et fixé à la seconde longueur de tubage de puits 32. Une extraction totale du corps de canule 12 à partir de l'élément tubulaire 14 à alésage poli est illustree sur la figure 3. Un épaulement carré 38 prévu sur le téton 30 sollicité élastiquement, portant contre un épaulement complementaire 40 prévu dans le profil sélectif 36, est suffisant pour surmonter n'importe quelle force de retenue exercée par l'ergot d'arrêt 26, sollicité élastiquement, sur le corps de canule 12. Lorsque la première longueur de tubage de puits O10 et le corps de canule 12 sont dégages de l'élément tubulaire 14 à alésage poli le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité se déplace du fait que le téton 30 sollicité élastiquemrnent est engagé dans le profil sélectif 36 et il est verrouillé temporairement dans une position dans laquelle il recouvre le joint d'étanchéité 18 de l'alésage, en protégeant celui-ci à l'encontre de dommages provoques par une abrasion ou un choc tandis que le corps de canule 12 est extrait totalement ou partiellement du puits. 6 2730004 Pour reconnecter les longueurs de tubages de puits 10 et 32, on déplace axialement le corps de canule 12 jusqu'à ce qu'un épaulement d'arrêt externe 42 prévu sur le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité vienne en contact avec un épaulement d'arrêt interne 44 prévu sur l'élément tubulaire 14 a alésage poli, en empêchant ainsi le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité de contminuer son mouvement longitudinal. Un mouvement longitudinal additionnel du corps de canule 12 provoque un mouvement vers l'intérieur du téton sollicité élastiquement, en libérant ainsi le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité du corps de canule 12. Cette action de libération ou de déverrouillage permet au corps de canule 12 de retourner a sa position originale dans l'élément tubulaire 14 à alésage poli, ainsi qu'il est illustré sur la figure 1, tandis que le manchon interne 24 de protection du joint d'étanchéité est de nouveau verrouillé en position entre l'épaulement d'arrêt interne 44 et la gorge d'arrêt 28. La forme d'exécution préférée qui est représentée d'une manière détaillée sur les figures 1,2 et 3, est illustrée comme etant concentrique par rapport à l'axe central des longueurs de tubages de puits 10 et 32 et avec le corps de canule 12 comme étant la portion extractible et l'élément tubulaire 14 à alésage poli comme étant la portion stationnaire. D'autres formes d'exécution préférées de la présente invention comprennent l'utilisation de ce dispositif dans des applications excentrées telles que des mandrins de poche latérale et des garnitures d'étanchéité doubles, ainsi qu'il est bien connu des hommes du métier. Des formes d'exécution additionnelles préférées de la présente invention peuvent être employées dans des garnitures d'étanchéité, des joints de dilatation, des joints de sécurite ou en n'importe quel autre emplacement de fond de trou o la séparation du tubage est avantageuse. Des formes d'exécution additionnelles peuvent comporter l'inversion de l'action de l'invention de telle façon que l'élément tubulaire 14 à alésage poli intervienne en tant que portion amovible de l'outil tandis que le corps de canule 12 est stationnaire. REVENDICATIONS 1. Outil de fond de puits, comprenant un corps de canule (12) comportant un prolongement tubulaire adapté de manière à pouvoir être introduit dans une première portion extrême (14) d'un tubage de puits (32), un moyen d'étanchéité (18) porté par le prolongemt tubulaire de manière à venir en contact étanche avec une surface interne (20) de la première portion extrêmne (14) du tubage de puits, et un manchon (24) porté par le corps de canule (12) et pouvant être déplacé à partir d'une position rétractée, lorsque le prolongement tubulaire est introduit dans la première portion extrême du tubage de puits, jusqu'à une position étendue recouvrant le moyen d'étanchéité (18), lorsque le prolongement tubulaire est extrait de la premnière portion extrême du tubage de puits, caractérisé en ce que le manchon (24) est déployé et verrouillé sur le corps de canule (12), lorsqu'il se trouve dans sa position étendue recouvrant le moyen d'étanchéité (18), au moyen d'au moins un téton (30) sollicité élastiquement, d'une part, s'engageant dans un creux (36), d'aute part. 2. Outil de fond suivant la revendication I caractérisé en ce que le téton (30) sollicité élastiquement est monté sur le corps de canule (12) et le creux est formé dans le manchon (24). 3. Outil de fond suivant l'une quelconque des revendications I ou 2 caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité (18) comprend une pluralité de joints d'étanchéité annulaires en élastomère. 4. Outil de fond suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité (18) comprend une pluralité de joints d'étanchéité annulaires en matière plastique. 5. Outil de fond suivant l'une quelconque des revendications 1 ou 2 caractérisé en ce que le moyen d'étanchéité (18) comprend une pluralité de joints d'étanchéité annulaires métalliques. 6. Outil de fond suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps de canule (12) comporte des goupilles cisaillables (16) pour connecter d'une manière séparable le corps de canule (12) a la première portion extrême (14) du tubage de puits. 7. Outil de fond suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que le corps de canule (12) est connecte par vissage à la première portion extrême du tubage de puits. 8 2730004 8. Outil de fond de puits, comprenant un corps de canule (12) comportant un prolongement tubulaire adapté de manière à pouvoir être introduit dans une première portion extrême (14) d'un tubage de puits (32), un moven d'étancheité (18) porté par le prolongement tubulaire de manière à venir en contact étanche avec une surface interne (20) de la premiere portion extrême (14) du tubage de puits, et un manchon (24) porté par le corps de canule (12) et pouvant être déplacé a partir d'une position rétractée, lorsque le prolongement tubulaire est introduit dans la première portion extrême du tubage de puits, jusqu'à une position étendue recouvrant le moyen d'étanchéité ( 18), lorsque le prolongement tubulaire est extrait de la première portion extrême du tubage de pwits. caracténsé en ce que le corps de canule (12) comporte des goupilles cisaillables (16) pour connecter d'une manière séparable le corps de canule (12) à la première portion extrême (14) du tubage de puits.