Brevet FR2727718A1 — publié le 19960607

- - PROCEDE ET DISPOSITIF POUR ANCRER UN ECRAN DE PUITS SUR UN MANDRIN PERFORE EN ACIER INOXYDABLE z _-.; 5 La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour ancrer un écran de puits à un mandrin perforé en acier inoxydable, afin d'empêcher l'écran "- d'effectuer tout déplacement longitudinal par rapport -' au mandrin, sans souder l'écran au mandrin. En raison de la nature hautement corrosive de certains fluides produits de nos jours dans les puits d'huile et de gaz, il est nécessaire de prévoir des écrans de puits en matériau résistant à la corrosion, la chaleur nécessaire pour souder l'écran au mandrin. Spécifiquement, la chaleur de la soudure force l'acier inoxydable à teneur élevée en chrome, au niveau de la soudure, à devenir dur et friable, ce qui réduit fortement sa résistance à la traction et crée une - - 30 liaison extrêmement faible dans le train de tiges. En vue de surmonter ce problème, des écrans ont -.... été serrés à l'extérieur des mandrins en acier x-= inoxydable à l'aide de boulons. Cet agencement s'est :-- avéré insatisfaisant du fait que les serrages offrent -^-i 35 une résistance limitée au déplacement des écrans par -- rapport au mandrin. Les dispositifs de serrage sont particulièrement insatisfaisants concernant l'utilisation sur des écrans qui doivent être situés dans des parties horizontales d'un trou de forage, dans lequel les écrans traînent le long de la face inférieure du trou lorsque l'écran est déplacé pour être mis en place dans le trou de forage. Par conséquent, un but et une caractéristique de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé de fixation d'un écran de puits à un mandrin en acier inoxydable, qui ne nécessite pas de soudure. Un autre but et caractéristique de la présente invention est de proposer de tels dispositif et procédé qui fixent l'écran au mandrin de manière si sore que l'écran ne puisse pas se déplacer longitudinalement sur le mandrin, même si l'écran est poussé pour entrer dans un trou horizontal, tandis que 1 'écran traIne sur la face inférieure du trou. Un autre but et caractéristique de la présente invention est de proposer un dispositif et un procédé de fixation d'un écran de puits à un mandrin perforé en acier inoxydable qui utilise de l'époxy adhésif pour ancrer l'écran à l'extérieur du mandrin perforé en acier inoxydable. Encore une autre caractéristique et un autre but de la présente invention sont de proposer un dispositif et un procédé pour monter un écran de puits sur un mandrin perforé, qui empêche l'écran d'effectuer tout déplacement longitudinal par rapport au mandrin et supporte également un deuxième écran extérieur qui encercle le premier écran et fournit un espace annulaire pour un encaissement par gravier entre les deux écrans. Ces buts, avantages et caractéristiques, ainsi que d'autres, de la présente invention vont devenir évidents à l'homme de l'art à la lecture de la spécification qui suit, y compris en se référant aux dessins et revendications annexées. Dans les dessins: la figure 1 est une vue en coupe transversale d'un mandrin en acier inoxydable, deux écrans concentriques espacés étant montés sur ce dernier 3 l'aide du dispositif et du procédé de la présente invention. La figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne 2-2 de la figure 1. A la fois l'écran 10 qui s'engage contre la surface extérieure du mandrin 12 en acier inoxydable et 1 'écran 14 sont des écrans de puits en forme de tiges. L'écran 10 est un écran de puits en forme de tige qui est formé sur place sur la surface extérieure de la base de tuyau ou mandrin 12 perforé, réalisée en acier inoxydable à teneur élevée en chrome, par enroulement d'un fil 16 autour de et s'étendant longitudinalement le long de la base de tuyau 12 et une pluralité de tiges 18 espacées autour de la partie extérieure du mandrin. Le fil est soudé séquentiellement à chaque tige individuelle lorsqu'il est enroulé autour du tuyau. Le procédé et dispositif pour former un écran de puits directement sur la paroi extérieure d'un mandrin sont décrits dans le brevet US No. 4 314 129 intitulé "Method and Apparatus for Making Well Screen", qui est cédé au cessionnaire de la présente invention. Le brevet No 4 314 129 est incorporé ici à titre de référence dans sa totalité. L'écran 14 est également constitué d'un fil 20 qui est enroulé autour de tiges 19 espacées, s'étendant longitudinalement. Les deux extrémités des écrans sont ancrées sur place sur la surface extérieure du mandrin 12, de la même manière, une seule extrémité étant représentée sur les dessins et décrite ci-après. Sur la figure 1, l'organe en forme de coupelle 22 ayant une base 22a et une partie de paroi 22b est 1. 4 disposé sur le mandrin 12, avec la base 22a en contact avec le mandrin et la paroi 22a espacée du mandrin pour former un espace annulaire 24 entre la paroi de la coupelle et le mandrin 12. La paroi 22b de la coupelle s'étend sur l'écran 10 sur une courte distance, comme représenté sur la figure 1. Elle présente une lèvre qui s'étend entre les premier et deuxième écrous pour les maintenir espacés et concentriques. Des bagues d'étanchéité 26 et 28 sont disposées dans l'espace annulaire 24, sur les côtés opposés d'une ouverture taraudée 30, qui est représentée fermée par une vis de capuchon fileté 32. Avant que l'ouverture 30 soit fermée, cependant, de l'époxy liquide est versé dans l'espace annulaire 24 via l'ouverture 30, pour remplir l'espace annulaire entre le mandrin 12 et la paroi 22b de l'organe en forme de coupelle 22. L'ouverture t a rtaraudée 30 est ensuite fermée par un capuchon fileté 32, qui exerce de préférence une pression suffisante sur l'époxy liquide contenu dans l'espace annulaire 24 pour augmenter la pression régnant dans l'espace annulaire, à à peu près 1,05 bar (15 psi). L'époxy est ensuite polymérisé en appliquant de la chaleur à l'aide d'une bobine d'induction. La quantité de chaleur et la durée pendant laquelle elle est appliquée dépendent de l'époxy. Dans le mode de réalisation préféré, l'époxy numéro EA9432NA, fabriqué par Dexter, se trouvant sur One Dexter Drive, Seabrook, New Hampshire 03874, et vendu sous la marque de fabrique HYSOL, s'est avéré très satisfaisant. Il peut être polymérisé en 60 minutes à une température de 121 C (250 F) ou en 30 minutes à une température de 149 C (300 F). Les températures de polymérisation supérieures à 149 C (300F) ne sont pas recommandées. Cet époxy se lie à la face intérieure de la coupelle 22 et à la surface extérieure du mandrin 12 et empêche la coupelle 22 d'effectuer tout déplacement axial par rapport au mandrin, de manière à ancrer les deux écrans 16 et 20 :-.7:--;--- - -- ---- pour les empêcher d'effectuer tout déplacement longitudinal par rapport au mandrin. L'écran 14 est ancré à la coupelle 22 par la soudure 34. Cette connexion a été testée pour déterminer la quantité de force qui est nécessaire pour déplacer un écran monté ainsi sur un mandrin en acier inoxydable. Le mandrin a un diamètre de 16,83 cm (6,625 pouces). Deux écrans ont été ancrés à la face extérieure du mandrin, de la même manière que celle décrite ci-dessus. Le diamètre extérieur de l'ensemble fini a été de 18,73 cm (7,375 pouces) au niveau de la paroi extérieure de la coupelle. Une force de 41902 kg (92500 livres) a été nécessaire pour déplacer les écrans par rapport au mandrin. Le test a été effectué le 37 Septembre 1994 par les Huntingson-Southwestern Laboratories de Houston, Texas. La force de 41902 kg (92500 livres) dépasse grandement toute force qui devrait être exercée sur l'écran lorsqu'il est tralné ou poussé dans, ou à l'extérieur d'un trou de forage horizontal, tout en étant en contact avec la face inférieure du trou. A partir de ce qui précède, on peut observer que la présente invention est bien adaptée pour atteindre toutes les fins et buts précités, conjointement avec d'autres avantages qui sont évidents et inhérents au procédé et dispositif. Il est évident que certaines caractéristiques et combinaisons secondaires sont utiles et peuvent être utilisées sans se référer à d'autres caractéristiques et combinaisons secondaires. Ceci est envisagé par et fait partie du champ d'application des revendications. Du fait qu'un grand nombre de modes de réalisation possibles de l'invention peut être réalisé sans sortir de son champ d'application, il est évident que tout sujet décrit ici ou représenté sur les dessins annexés doit être interprété comme illustratif et non dans un sens limitatif. REVENDICATIONS 1. Ensemble d'écran de puits comprenant un mandrin (12) perforé en acier inoxydable, un premier écran monté sur le mandrin (12), deux organes en forme de coupelles (22) ayant chacun une base et une paroi annulaire, disposés sur le mandrin (12) à chaque extrémité opposée de l'écran, tandis qu'une partie de la paroi annulaire de chaque coupelle s'étend sur les extrémités de l'écran, pour former des cavités annulaires entre le mandrin (12) et la paroi annulaire de la coupelle qui s'étend depuis l'extrémité de l'écran, vers la base des coupelles, des ouvertures traversant les parois des coupelles pour déboucher dans les cavités annulaires, des bagues d'étanchéité situées dans les cavités des côtés opposés des ouvertures, et un corps en époxy adhésif remplissant la cavité de chaque coupelle pour fixer les coupelles au mandrin (12) et empêcher l'écran d'effectuer tout déplacement longitudinal par rapport au mandrin (12). 2. Ensemble d'écran de puits selon la revendication 1, pourvu en outre d'un deuxième écran de puits encerclant le premier écran de puits, chaque extrémité étant soudée à la coupelle. 3. Ensemble d'écran de puits selon la revendication 2, dans lequel le deuxième écran de puits est espacé du premier écran de puits pour fournir un espace annulaire entre l'écran et un encaissement par gravier se trouve dans l'espace annulaire. 4. Ensemble d'écran de puits selon la revendication 3, dans lequel l'extrémité de la paroi de chaque coupelle présente une partie de lèvre qui s'étend entre les premier et deuxième écrans, pour maintenir les écrans espacés et concentriques. 5. Procédé d'ancrage d'un écran de puits sur un mandrin (12) tubulaire perforé, pour empêcher l'écran de puits d'effectuer tout déplacement V - -- - - -- - - - -- -----. -. L..- -, _ - j5',-'.'.2727718 longitudinal par rapport au mandrin (12), comprenant --: les étapes de positionnement de l'écran de puits sur le mandrin (12), de positionnement des organes en forme de coupelles (22) ayant une base et une paroi cylindrique -:::'5 sur le mandrin (12), aux extrémités opposées de l'écran, tandis que les parois des organes en forme de coupelles (22) s'étendent partiellement sur les extrémités de l'écran pour former des cavités -ô! annulaires entre les parois des coupelles et le mandrin .(12), remplissage de l'espace annulaire (24) avec de l'époxy liquide, et chauffage de l'époxy selon la valeur souhaitée pour polymériser 1 'époxy et forcer l'époxy à adhérer aux parois des coupelles et au :--, mandrin (12), pour empêcher les coupelles et l'écran d'effectuer tout déplacement longitudinal par rapport au mandrin (12). 6. Procédé selon la revendication 5, :.'. If comprenant en outre les étapes de positionnement d'un deuxième écran de puits sur l'écran de puits situé sur le mandrin (12) et de soudage du deuxième écran de puits aux organes en forme de coupelles (22). 7. Procédé selon la revendication 5 ou 6, dans -.'A lequel les parois de coupelles sont pourvues -.: d'ouvertures via lesquelles les cavités annulaires sont -. 25 remplies avec de l'époxy, comprenant en outre l'étape de positionnement du mandrin (12) avec son axe longitudinal horizontal avant de remplir les cavités annulaires avec de 1 'époxy liquide, versement de l'époxy liquide dans les cavités annulaires via les ouvertures ménagées dans la paroi de coupelle, au sommet des cavités annulaires, jusqu'à ce que l'époxy remplisse les cavités annulaires et qu'une partie des -l ouvertures taraudées soit pleine d'époxy liquide, et -., augmentation de la pression de l'époxy avant la --t) 35 polymérisation de l'époxy avec de la chaleur. o