Brevet FR2761109A1 — publié le 19980925

Dispositif destiné à équiper la tête d'un puits de production d'un fluide, en vue de retenir les particules solides entraînées par ce fluide. La présente invention concerne un dispositif destiné à équiper la tête d'un puits de production d'un fluide, en vue de retenir les particules solides entraînées par ce fluide. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de ce type utilisable sur un puits de production d'hydrocarbures gazeux ou liquides, lors de sa mise en production, par exemple, ou pour le filtrage du fluide de complétion. Dans des situations variées telles que des perforations à travers le "tubing", le démarrage d'un puits ou de certaines zones d'un puits s'accompagne de la production de débris et, plus généralement, de particules solides. Ceux-ci risquent d'endommager les vannes de l'arbre de production et du collecteur de production, ainsi que l'ensemble des installations parcourues par les fluides en circulation. Par ailleurs, les fluides produits (fluide de complétion, effluent, etc...) doivent être éliminés ou traités alors qu'ils contiennent les débris ou particules présents. Il serait donc particulièrement avantageux de disposer d'un appareillage apte à assurer la séparation par filtration des fluides produits dans de telles situations, avant même qu'ils ne passent dans les vannes de l'arbre de production, de manière à protéger ainsi les installations empruntées par ces fluides. Il serait ainsi possible de recycler les fluides de complétion et d'envoyer les effluents directement à la production. L'invention vise à répondre à ce besoin en proposant un dispositif destiné à équiper les puits de production en amont des vannes de l'arbre de production, et à retenir les particules solides présentes dans le fluide produit avant qu'il ne passe à travers ces vannes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif destiné à équiper la tête d'un puits de production d'un fluide, en amont des vannes traversées par ce fluide, en vue de retenir les particules solides qu'il entraîne, ce dispositif comprenant - un carter fermé apte à être rendu solidaire d'un élément de la tête du puits - une chemise fixée de façon étanche sur la paroi interne du corps de production du fluide en amont de la ou des sorties latérales équipées des dites vannes, cette chemise étant séparée de la paroi interne du tube par un premier espace annulaire et faisant saillie à l'intérieur du carter de manière à y conduire le fluide produit par le puits - une cloison cylindrique disposée à l'intérieur du carter autour de la dite chemise, dont elle est séparée par un second espace annulaire, cette cloison prenant appui de façon étanche contre la partie supérieure de la chemise et contre la base du carter et étant disposées de façon telle par rapport à celle-ci que les premier et second espaces annulaires sont en communication - des premiers orifices ménagés dans la partie supérieure de la cloison au-dessus de la chemise, en vue de permettre le passage du fluide amené par celle-ci dans le volume séparant la cloison de la partie externe du carter - des seconds orifices ménagés dans la partie inférieure de la cloison, ces seconds orifices étant séparés de façon étanche de ceux ménagés à la partie supérieure de cette cloison et permettant le passage du fluide depuis le volume séparant la cloison de la partie externe du carter vers le second espace annulaire - et un filtre disposé à l'intérieur du carter à la périphérie de la partie inférieure de la cloison, en regard des seconds orifices, ce filtre étant disposé de façon telle que tout le fluide pénétrant par les premiers orifices de la cloison dans le volume séparant cette cloison de la partie externe du carter traverse le filtre avant de pénétrer dans le second volume annulaire par les seconds orifices de la cloison, les débris et matières solides véhiculés par le fluide produit étant ainsi retenus par le filtre et se déposant par gravité à la base du volume séparant le filtre de la partie externe du carter. Ce dispositif pourra être monté par tout moyen connu dans la technique sur un élément quelconque de tête de puits, par exemple au-dessus de la vanne de curage de l'arbre de production. Le filtre pourra être réalisé à partir de tout type de crépine et son maillage sera adapté à la dimension des particules solides que l'on désire éliminer. Il sera de préférence démontable. Un perçage sera avantageusement prévu à la partie inférieure du carter pour éliminer les débris et particules solides accumulés à la base du volume séparant la cloison de la partie externe du carter. Celui-ci pourra aussi être équipé de tout organe auxiliaire de mesure, par exemple de manomètres permettant de vérifier la pression avant de démarrer les opérations et avant le démontage des équipements. Des oreilles de levage pourront être prévues sur le carter pour faciliter la manutention du dispositif. Une forme de réalisation de celui-ci va être décrite ciaprès plus en détail, à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé, qui est une vue d'une tête de puits équipée d'un dispositif conforme à l'invention, partiellement en élévation et partiellement en coupe axiale verticale. On voit sur ce dessin que, sur la paroi interne de l'arbre de production 1, en amont de la sortie latérale 2 que ce fluide doit emprunter, est fixée une chemise 3, qui fait saillie en dehors de l'extrémité supérieure du corps 1, à l'intérieur d'un carter 4. Ce carter 4 comprend un corps cylindrique 5, coaxial à la chemise 3, une base 6, solidaire du corps 5, et un couvercle amovible 7, coiffant le corps 5. La chemise 3 est séparée du corps 1 par un premier espace annulaire 8, communiquant avec la sortie latérale 2. Une cloison cylindrique 9 est disposée à l'intérieur du carter 4, à la périphérie de la chemise 3 et coaxialement à celle-ci, dont elle est séparée par un second espace annulaire 10, communiquant avec le premier espace annulaire 8. Cette cloison 9 fait saillie, d'une part, à l'extérieur de la base 6 du carter 4, afin de permettre la fixation du dispositif sur la tête du puits, et, d'autre part, à l'extérieur du couvercle 7, pour permettre également la fixation de celui-ci sur le corps 5, comme il sera expliqué ci-après. La cloison 9 est percée de premiers orifices 11, audessus de l'extrémité supérieure de la chemise 3, de manière à laisser passer dans l'espace séparant la cloison 9 du corps 5 le fluide amené par la chemise 3 dans le carter 4. A sa partie inférieure, la cloison 9 est percée de seconds orifices 12, destinés à permettre le passage du fluide dans le second espace annulaire depuis l'espace séparant la cloison 9 du corps 5. Un filtre 13 est disposé dans le carter 4 à l'extérieur de la cloison cylindrique 9, coaxialement à celle-ci, et en regard des seconds orifices 12. Ce filtre 13 prend appui de façon étanche contre la base 6 du carter 4 et/ou la partie contiguë de la cloison 9 et contre la partie médiane de cette cloison entre les orifices 11 et 12. Il peut être maintenu en position de façon amovible à l'aide de colliers l'enserrant autour de portions saillantes de la cloison 9, contre lesquelles il prend appui. Avant de pénétrer par les orifices 12 dans le second espace annulaire 10 et d'être évacué par la dérivation 12, le fluide produit par le puits traverse ainsi nécessairement le filtre 13, qui retient les particules solides qu'il peut véhiculer. Celles-ci se déposent en 14, sur le fond du carter 4, et peuvent être évacuées par une purge 15 prévue à la partie inférieure du corps 5. Comme indiqué ci-dessus, le maillage du tamis 13 est naturellement adapté à la dimension des particules solides à éliminer. Le dispositif peut être fixé par tout moyen connu dans la technique sur un organe 16 de la tête de puits. Dans la forme de réalisation décrite, l'organe 16 comporte une partie filetée extérieurement, sur laquelle est vissé un écrou 17, qui prend appui sur un bride de l'extrémité inférieure de la cloison 9, au-dessous de la base 6. De façon analogue, un écrou 18, vissé sur une partie filetée 19 de l'extrémité supérieure de la cloison 9, à l'extérieur du couvercle 7, prend appui sur celui-ci et le maintient en appui sur le corps 5 du carter 4. L'écrou 18 sollicite en outre une partie saillante 6a de la base 6 du carter 4 en appui contre un épaulement ou une bride de la partie de la cloison 9. Comme représenté, un raccord 20, muni d'un obturateur, peut être prévu à l'extrémité supérieure de la cloison 9. Le dispositif conforme à l'invention est donc d'une grande simplicité et agit par un processus purement mécanique, ce qui le rend particulièrement bien adapté à une utilisation dans les conditions sévères d'exploitation des puits de production d'hydrocarbures. REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à équiper la tête d'un puits de production d'un fluide, en amont des vannes traversées par ce fluide, en vue de retenir les particules solides qu'il entraîne, ce dispositif comprenant - un carter fermé (4) apte à être rendu solidaire d'un élément (16) de la tête du puits - une chemise (3) fixée de façon étanche sur la paroi interne du corps (1) de production du fluide en amont de la ou des sorties latérales (2) équipées des dites vannes, cette chemise (3) étant séparée de la paroi interne du tube (1) par un premier espace annulaire (8) et faisant saillie à l'intérieur du carter (4) de manière à y conduire le fluide produit par le puits - une cloison cylindrique (9) disposée à l'intérieur du carter (4) autour de la dite chemise (3), dont elle est séparée par un second espace annulaire (10), cette cloison (9) prenant appui de façon étanche contre la partie supérieure de la chemise (3) et contre la base du carter et étant disposées de façon telle par rapport à celle-ci que les premier et second espaces annulaires (8,10) sont en communication - des premiers orifices (11) ménagés dans la partie supérieure de la cloison (9) au-dessus de la chemise (3), en vue de permettre le passage du fluide amené par celle-ci dans le volume séparant la cloison (9) de la partie externe (5) du carter - des seconds orifices (12) ménagés dans la partie inférieure de la cloison (9), ces seconds orifices (12) étant séparés de façon étanche de ceux (11) ménagés à la partie supérieure de cette cloison et permettant le passage du fluide depuis le volume séparant la cloison (9) de la partie externe (5) du carter (4) vers le second espace annulaire (10) - et un filtre (13) disposé à l'intérieur du carter (4) à la périphérie de la partie inférieure de la cloison (9), en regard des seconds orifices (12), ce filtre (13) étant disposé de façon telle que tout le fluide pénétrant par les premiers orifices (11) de la cloison dans le volume séparant cette cloison de la partie externe (5) du carter traverse le filtre (13) avant de pénétrer dans le second volume annulaire (10) par les seconds orifices (12) de la cloison, les débris et matières solides véhiculés par le fluide produit étant ainsi retenus par le filtre (13) et se déposant par gravité (en 14) à la base du volume séparant le filtre (13) de la partie externe (5) du carter. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre (13) prend appui de façon étanche contre la base du carter (4) et/ou la partie contiguës de la cloison (9) et contre une partie de cette cloison intermediaire entre les premiers orifices (11) et les seconds orifices (12). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le filtre (13) est monté de façon amovible sur la cloison (9). 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une purge (15) est prévue à la base du carter (4) pour évacuer les particules solides retenues par le filtre (13) et déposées sur la base (6) du carter. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cloison (9) fait saillie en dehors du carter (4) au-dessous de la base (6) de celui-ci et est apte à être rendu rigidement solidaire d'un élément (16) de la tête de puits. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément (16) de la tête de puits comporte une partie filetée sur laquelle est vissé un écrou (17) qui prend appui sur une bride de la partie de la cloison (9) faisant saillie au-dessous du carter (4). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cloison (9) fait saillie en dehors du carter (4) au dessus d'un couvercle (7) coiffant le corps (5) du carter, et en ce qu'un écrou (18), vissé sur une portion filetée (19) de la partie saillante de la cloison (9), prend appui sur la face externe du couvercle (7) pour le maintenir en position. 8. Dispositif selon les revendications 6 et 7 en combinaison, caractérisé en ce que la base (6) du carter (4) comporte une partie (6a) saillante extérieurement, qui vient en appui sur un épaulement ou une bride de la partie de la cloison (9) faisant saillie au-dessous du carter (4), sous la sollicitation de l'écrou (18) de fixation du couvercle (7).