Brevet FR2754306A1 — publié le 19980410

Elément filtrant pour puits La présente invention concerne les éléments filtrant pour puits de façon générale et, en particulier, les éléments filtrant pour puits utilisant des membranes minces poreuses flexibles pour filtrer par tamisage les particules solides venant des fluides produits par le puits, s'écoulant à travers les éléments filtrants et pénétrant dans un forage de puits. Récemment, la technologie Pall Well a été introduite sur le marché avec un nouvel élément filtrant de puits vendu sous la dénomination commerciale STRATAPACTM DOWNHOLE MEMBRANES. L'élément filtrant comprend un tuyau de base & perforations internes qui est recouvert par un treillis de drainage qui à son tour est recouvert par quatre couches d'un milieu Pall PMM R qui est décrit comme étant une poudre d'acier inoxydable qui est frittée, ayant une structure poreuse constitée d'un tamis de fils tissés en acier inoxydable. Cet élément filtrant est décrit dans le brevet US No. 4 436 635 attribué le 13 Mars 1984 et intitulé "Porous Metal Article and Method of Making". Egalement, le brevet US 4 858 691, publié le 22 août 1989 et attribué à Baker Hughes Incorporated, décrit un élément filtrant pour puits faisant utilisation d'un treillis en fils métalliques constitué d'un fil métallique tissé, positionné entre un organe tubulaire intérieur perforé et soit un élément filtrant enveloppé en fils métalliques, soit un organe cylindrique perforé. Un objet et une caractéristique de la présente invention est de proposer une membrane améliorée, mince, poreuse, flexible, destinée à être utilisée dans des éléments filtrant pour puits afin d'enlever la totalité des particules même les plus petites du fluide issu du puits et s'écoulant à travers la membrane et un élément filtrant pour puits qui comprend une telle membrane. 2 2754306 Un autre objet et une autre caractéristique de cette invention est de proposer un élément filtrant pour puits amélioré faisant utilisation, à titre d'une telle membrane poreuse, d'un tissu réalisé par des fibres tissées constituées de matériaux inertes. Un autre objet et une autre caractéristique de l'invention est de proposer un élément filtrant pour puits comprenant une couche de fibres tissées en matériaux inertes pour constituer une membrane poreuse qui va filtrer les particules extrêmement fines pour les séparer du fluide s'écoulant dans un forage de puits. Toujours un autre objet et une autre caractéristique de la présente invention est de proposer une membrane poreuse destinée utilisée comme composant d'un élément filtrant pour puits, constitué d'un tissu allongé, tissé à partir de fibres de céramique continues en alumine- oxyde de bore-silice, enroulées autour d'un écran support pour être assemblées en donnant un élément filtrant pour puits. Encore un objet et une autre caractéristique de cette invention est de proposer un écran tubulaire destiné à être utilisé dans des puits de production d'huile, de gaz et d'eau comprenant une membrane poreuse constituée de deux couches de tissu constitué de filaments en céramique tissés, enroulés autour d'un écran support en métal. Encore un autre objet et une autre caractéristique de la présente invention est de proposer une membrane poreuse, dans laquelle des bords de chaque enroulement se chevauchent et des chevauchements de chaque couche étant espacés les uns des autres. Ces objets ainsi que d'autres objets, avantages, caractéristiques de la présente invention vont devenir évidents à l'homme de l'art à la considération de cette demande, comprenant les dessins annexés. Sur les dessins, la figure 1 est une vue partiellement en élévation et partiellement en coupe de l'élément filtrant pour puits de cette invention. 3 2754306 La figure 2 est une vue en coupe à plus grande échelle, suivant la ligne 2--2 de la figure 1. La figure 3 est une vue à plus grande échelle de la partie de la figure 1 se trouvant dans le cercle 3. La figure 4 est une vue en coupe à plus grande échelle, suivant la ligne 4--4 de la figure 1. L'élément filtrant de puits 1 comprend un tuyau de base 10 ayant une section entre la boite 12 fixée à une extrémité et une tige 14 à l'autre extrémité et pourvue d'une pluralité de perforations 16 espacées. Autour du tuyau de base 10 se trouve un écran filtrant classique, formé en enroulant un fil métallique autour de la face extérieure du tuyau de base. Dans le mode de réalisation particulier représenté, l'élément filtrant est un tamis à base de fils métalliques comprenant une pluralité de tiges 18 espacées parallèlement, s'étendant longitudinalement sur la face extérieure du tuyau de base autour duquel le fil 20 à forme trapézoïdale a été enroulé en donnant des bobinages espacés. Le fil métallique est soudé aux tiges selon le procédé conçu dans le brevet US No. 4 314 129 et attribué le 2 février 1982 à Wilson et al. et assigné à l'assignataire de la présente demande. Selon cette invention, le tamis à base de tiges est couvert par une membrane poreuse 22 constituée de deux enroulements de tissus céramiques 24 et 26 constitués de fibres tissées en matériaux céramiques, telles que des fibres en alumine-oxyde de bore-silice. Le tissu est appliqué sur l'élément filtrant de puits sous un angle tel qu'on obtient des ouvertures de pores et une résistance dans le cas o il y a un effondrement de tamis dans une situation telle qu'on en rencontre en bas d'un trou. Cette configuration permet également qu'il subsiste un écoulement une fois l'effondrement produit. Tous les bords de chaque enroulement du tissu céramique tissé se chevauchent, comme représenté sur la figure 3. La seconde couche de tissu céramique tissé 26 est enroulée, le chevauchement 26a étant décalé par rapport au chevauchement 24a d'une couche intérieure de matériau tissé 24 afin d'assurer une couverture complète sans qu'il y ait des mises en coïncidence entre les première et deuxième couches. La totalité du fluide entrant dans le tuyau de base doit cheminer par le tissu tissé poreux, de manière que tout le fluide entrant dans le tuyau de base subisse un filtrage par tamisage de la plus grande partie des particules solides, par le tissu. Les extrémités des deux couches de tissu céramique sont fixées au tuyau de base par des crampons 30 et 32, comme représenté sur la figure 3. Pour protéger le tissu céramique contre tout endommagement lorsque l'élément filtrant est manipulé à la surface et lorsqu'il est descendu dans le forage de puits, une enveloppe extérieure 34 est positionnée sur les gaines de tissu céramique tissé. L'enveloppe est montée sur le tuyau de base et fixée au tuyau de base par des soudages 38 et 40 qui assurent la liaison de l'enveloppe aux anneaux de montage. L'enveloppe est un organe tubulaire dans lequel des persiennes sont formées pour permettre au fluide venant de la formation productrice de s'écouler depuis le trou de puits en passant par l'enveloppe, puis en passant par les couches 24 et 26 en tissu céramique tissé, là o la totalité des particules, mêmes les plus petites, sont éliminées par filtrage vis-à-vis du fluide, avant d'entrer dans le tuyau de base ou mandrin 10 perforé. Dans le mode de réalisation représenté, les persiennes sont espacées sur une ligne diagonale vis-à-vis de l'axe longitudinal du tube de base. Des tests d'écoulement ont été effectués sur l'élément filtrant de cet invention par des compagnies indépendantes spécialisées dans les tests. Des tests de rétention de sable ont donné un taux de séparation au niveau de 80 microns. La perméabilité est déterminée par la valeur de 39,82 Darcy, la perte de charge au passage de l'élément filtrant à un débit de 140 barils par jour et pour 30,4 cm (bpd/pied) étant de 0,118 km/cm2 (1,68 psi). L'élément filtrant ayant été testé comprenait un tuyau de base (10) d'un diamètre extérieur de 73,02 mm (2-7/8 pouces), d'un poids de 95,23 g/cm (6,4 livres/pieds) avec un diamètre intérieur de 62,00 mm (2,441 pouces). L'élément filtrant intérieur était constitué de tiges (18) espacées parallèlement, d'un diamètre de 1,524 mm (0,060 pouce) et le fil (20) de section transversale trapézoïdale et de hauteur de 1,524 mm (0,060 pouce) ayant enroulé autour des tiges, deux couches de tissu céramique tissé ayant un diamètre extérieur de 81,15 mm (3,195 pouces) étiré sur l'élément filtrant 18 posé sur les tiges et l'enveloppe extérieure 34 dotée de persiennes ayant un diamètre extérieur de 91,31 mm (3,595 pouces). Ce tissu céramique peut être constitué en un matériau vendu sous la marque NEXTELT 312, dénomination commerciale de la 3M Corporation. Il résulte de ce qui précède que l'on voit que la présente invention est bien adaptée pour atteindre la totalité des buts et objets indiqués ci-dessus conjointement avec d'autres avantages qui sont évidents et qui sont inhérents à l'appareil et la structure. Il est évident que certaines caractéristiques et sous-combinaisons présentent une utilité et peuvent être utilisées sans faire référence à d'autres caractéristiques et sous-combinaisons. Du fait que beaucoup de modes de réalisation éventuels peuvent être produits à partir de l'invention sans quitter son champ, il est évident que la totalité de ce qui traité ici ou représenté dans les dessins annexés doit être interprété comme au sens illustratif et non pas limitatif. 6 2754306 REVENDICATIONS 1. - Un élément filtrant pour puits, destiné à être positionné dans un forage de puits pour filtrer par tamisage les particules solides à partir du fluide produit par le puits, élément filtrant constitué d'un tuyau de base (10), dont une partie de la paroi est perforée, et ayant des connexions vissées destinées à relier le tuyau de base (10) en formant un train de tuyaux, un tamis en fils métalliques entourant la partie perforée du tuyau de base (10), une membrane (22) poreuse fine comprenant deux couches de tissu tissé constitué de fibres de céramique enroulées autour du tamis en fils métalliques de manière à séparer par filtrage les particules venant du fluide produit par le puits qui passent par le tissu céramique tissé avant que le fluide entre dans le tuyau de base (10), des moyens pour maintenir les extrémités de la membrane (22) en tissu poreux en contact d'étanchéité avec le tuyau de base (10), et une enveloppe métallique tubulaire perforée, entourant la membrane (22) en tissu céramique tissé pour protéger la membrane (22) contre tout endommagement lorsqu'elle est descendue dans un forage de puits. 2. - Elément filtrant pour puits selon la revendication 1, dans lequel le tamis en fils métalliques est à base de tiges (14). 3. - Elément filtrant pour puits selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le tissu de la membrane (22) est tissé à partir de fibres continues en alumine-oxyde de bore-silice. 4. - Elément filtrant pour puits selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le matériau céramique tissé est un matériau vendu sous la marque NEXTELTM 312, dénomination commerciale de la 3M Corporation. 5. - Elément filtrant pour puits selon la revendication 1, dans lequel la membrane (22) est constituée de deux couches de tissu en fibres céramiques 7 2754306 tissées formées en enroulements (24, 26) autour du tamis en fils métalliques chaque couche ayant des bords se chevauchant, les chevauchements de chaque enroulement étant espacés longitudinalement sur le tamis, sous un angle donné5 par rapport à l'axe longitudinal.