Brevet FR3122205A1 — publié le 20221028

La présente divulgation divulgue notamment un appareil qui inclut une soupape (201) de sécurité souterraine (SSSV) à positionner dans un puits de forage. La SSSV (201) est configurable pour se déplacer entre une position fermée et une position ouverte. Lorsqu’elle est dans la position fermée, la SSSV (201) empêche le fluide de fond de trou dans le puits de forage de s’écouler vers une surface du puits de forage. Lorsqu’elle est dans la position ouverte, la SSSV (201) permet au fluide de fond de trou dans le puits de forage de s’écouler vers la surface du puits de forage. L’appareil inclut en outre un moteur électrostatique (220) à positionner dans le puits de forage et à coupler à la SSSV (201). Le moteur électrostatique (220) est configuré pour être alimenté en énergie de manière sélective pour déplacer la SSSV (201) entre la position fermée et la position ouverte. Fig. 2B COMMANDE DE MOTEUR ÉLECTROSTATIQUE D’UNE SOUPAPE DE SÉCURITÉ SOUTERRAINE L’invention concerne de manière générale le domaine de la production de pétrole et de gaz et plus particulièrement les soupapes de sécurité souterraines. CONTEXTE Les puits de forage sont forés dans des formations souterraines pour accéder au pétrole, au gaz et à d’autres gisements dans des formations géologiques. Une fois qu’un puits de forage a été foré, il est ensuite tubé pour être complété. Souvent, les puits producteurs d’hydrocarbures incluent une soupape de sécurité souterraine (SSSV), positionnée à l’intérieur du tubage pour permettre, empêcher ou faire varier un écoulement de fluide de production à travers le tubage. En plus de permettre et d’empêcher l’écoulement des fluides à travers le tubage, les SSSV peuvent être utilisées pour interrompre la production à partir du puits de forage en cas d’urgence. BrÈve description des figures Les modes de réalisation de l’invention peuvent être mieux compris par la consultation des schémas joints en annexe. représente un exemple de système de puits complété, selon certains modes de réalisation. représentent des vues en coupe transversale d’un premier exemple de configuration de soupape de sécurité souterraine (SSSV) et de moteur électrostatique, dans une position fermée et dans une position ouverte, respectivement, selon certains modes de réalisation. représente un graphique de la consommation de courant par un moteur électrostatique pour les opérations SSSV des figures 2A-2B en fonction du temps, selon certains modes de réalisation. représentent des vues en coupe transversale d’un second exemple de configuration de soupape de sécurité souterraine (SSSV) et de moteur électrostatique, dans une position fermée, verrouillée et ouverte, respectivement, selon certains modes de réalisation représente un organigramme d’exemple d’opérations destinées à l’utilisation d’une configuration de SSSV et d’un moteur électrostatique, dans un exemple d’opération de puits, selon certains modes de réalisation. représente un exemple de système informatique, selon certains modes de réalisation. Appareil comprenant : une soupape (106, 201, 401) de sécurité souterraine (SSSV) à positionner dans un puits de forage (112), la SSSV (106, 201, 401) étant configurable pour se déplacer entre une position fermée et une position ouverte, dans lequel la SSSV (106, 201, 401) empêche le fluide de fond de trou dans le puits de forage (112) de s’écouler vers une surface du puits de forage (112) lorsqu’elle est dans la position fermée, et dans lequel la SSSV (106, 201, 401) permet au fluide de fond de trou dans le puits de forage (112) de s’écouler vers la surface (104) du puits de forage (112) lorsqu’elle est dans la position ouverte ; et un moteur électrostatique (120, 220, 420) à positionner dans le puits de forage (112) et à coupler à la SSSV (106, 201, 401), dans lequel le moteur électrostatique (120, 220, 420) est configuré pour être alimenté en énergie de manière sélective pour déplacer la SSSV (106, 201, 401) entre la position fermée et la position ouverte. Appareil selon la revendication 1, dans lequel la SSSV (201) comprend : un tube d’écoulement (204) ; et une soupape (240) positionnée à une extrémité inférieure du tube d’écoulement (204), dans lequel la soupape (204) est configurable pour se déplacer entre la position fermée et la position ouverte sur la base de l’énergie fournie au moteur électrostatique (220), dans lequel, dans la position fermée, la soupape (204) est positionnée pour empêcher le fluide de fond de trou de s’écouler depuis le dessous de la SSSV (201) vers la surface (104) du puits de forage (112), dans lequel, dans la position ouverte, la soupape (240) est configurée pour être positionnée pour permettre au fluide de fond de trou de s’écouler depuis le dessous de la SSSV (201) pour s’écouler vers la surface (104) du puits de forage (112). Appareil selon la revendication 2, dans lequel la SSSV (201) comprend : un anneau d’écoulement (210) positionné à une extrémité supérieure du tube d’écoulement (204) ; un ressort (214) positionné au-dessous de l’anneau d’écoulement (210) ; et un entraînement à vis (222) présentant une extrémité supérieure couplée au moteur électrostatique (220) et une extrémité inférieure couplée à l’anneau d’écoulement (210) et positionnée au-dessus de celui-ci, dans lequel, en réponse à l’activation du moteur électrostatique (220), l’entraînement à vis (222) est configuré pour tourner pour déplacer l’anneau d’écoulement (210) vers le bas afin de comprimer le ressort (214). Appareil selon la revendication 1, dans lequel un mécanisme de verrouillage (422) est couplé à un arbre du moteur électrostatique (420), dans lequel la SSSV (401) est configurée pour se déplacer de la position fermée à la position ouverte en réponse à l’alimentation en énergie du moteur électrostatique (420) pour faire tourner le mécanisme de verrouillage (422) vers une position de verrouillage, et, éventuellement, dans lequel la SSSV (401) est configurée pour se déplacer de la position ouverte à la position fermée en réponse au fait que le moteur électrostatique (420) n’est pas alimenté en énergie pour faire tourner le mécanisme de verrouillage (422) vers une position de déverrouillage. Appareil de la revendication 4, dans lequel la SSSV (401) comprend : une plaque supérieure (460) ; un anneau d’écoulement (410) positionné au-dessous de la plaque supérieure (460) ; et un ressort supérieur (414) positionné entre la plaque supérieure (460) et l’anneau d’écoulement (410), dans lequel l’anneau d’écoulement (410) est configuré pour se déplacer vers la plaque supérieure (460) pour comprimer le ressort supérieur (414) en réponse à l’exposition d’une pression de puits de forage depuis le dessous de la SSSV (401) vers l’intérieur de la SSSV (401), dans lequel, après la compression du ressort supérieur (414), le moteur électrostatique (420) est configuré pour être alimenté en énergie pour faire tourner le mécanisme de verrouillage (422) vers la position de verrouillage afin de retenir la position de l’anneau d’écoulement (410) pour maintenir la compression du ressort supérieur (414). Appareil selon la revendication 5, dans lequel la SSSV (401) comprend : un tube d’écoulement (404) ; et une soupape (440) positionnée à une extrémité inférieure du tube d’écoulement (404), dans lequel la soupape (440) est configurable pour se déplacer entre la position fermée et la position ouverte, dans lequel, dans la position fermée, la soupape (440) est positionnée pour empêcher le fluide de fond de trou de s’écouler depuis le dessous de la SSSV (401) vers la surface (104) du puits de forage (112), dans lequel, dans la position ouverte, la soupape (440) est configurée pour être déplacée de la position fermée à la position ouverte en réponse à l’exposition d’une pression de surface à l’intérieur du tube d’écoulement (404) ; et, éventuellement, une plaque inférieure (462) qui est liée à la plaque supérieure (460) ; un siège de clapet (242) ; et un ressort inférieur (415) positionné entre la plaque inférieure (462) et le siège de clapet (242), dans lequel la plaque inférieure (462) est configurée pour se déplacer vers le siège de clapet pour comprimer le ressort inférieur (415) en réponse à l’exposition de la pression du puits de forage (112) depuis le dessous de la SSSV (401) vers l’intérieur de la SSSV (401). Système comprenant : un tubage de production à positionner dans un puits de forage (112) et à travers lequel un fluide de fond de trou s’écoule depuis le fond de trou jusqu’à une surface (104) du puits de forage (112) ; une soupape (106, 201, 401) de sécurité souterraine (SSSV) à positionner dans le tubage de production, la SSSV (106, 201, 401) étant configurable pour se déplacer entre une position fermée et une position ouverte, dans lequel la SSSV (106, 201, 401) est configurée pour empêcher le fluide de fond de trou de s’écouler vers la surface (104) du puits de forage (112) lorsqu’elle est dans la position fermée, et dans lequel la SSSV (106, 201, 401) est configurée pour permettre au fluide de fond de trou de s’écouler vers la surface (104) du puits de forage (112) lorsqu’elle est dans la position ouverte ; un moteur électrostatique (120, 220, 420) destiné à être couplé à la SSSV (106, 201, 401) ; un conduit électrique (102) pour coupler une source d’énergie à la surface (104) au moteur électrostatique (120, 220, 420) ; un capteur pour détecter un événement de fermeture de puits de forage (112) ; et un dispositif de commande (611) couplé au capteur et à la source d’énergie, dans lequel le dispositif de commande (611) est configuré pour commander la source d’alimentation pour amener la source d’énergie à fournir de l’énergie au moteur électrostatique (120, 220, 420) pour déplacer la SSSV (106, 201, 401) dans la position ouverte en réponse à l’absence de détection de l’événement de fermeture du puits de forage (112) par le capteur, dans lequel le dispositif de commande (611) est configuré pour commander la source d’énergie pour amener la source d’alimentation à cesser de fournir de l’énergie au moteur électrostatique (120, 220, 420) pour déplacer la SSSV (106, 201, 401) de la position ouverte à la position fermée en réponse à la détection de l’événement de fermeture du puits de forage (112) par le capteur. Système selon la revendication 7, dans lequel la SSSV (201) comprend : un tube d’écoulement (204) ; et une soupape (240) positionnée à une extrémité inférieure du tube d’écoulement (204), dans lequel la soupape (240) est configurable pour se déplacer entre la position fermée et la position ouverte sur la base de l’énergie fournie au moteur électrostatique (220), dans lequel, dans la position fermée, la soupape (240) est positionnée pour empêcher le fluide de fond de trou de s’écouler depuis le dessous de la SSSV (201) vers la surface (104) du puits de forage (112), dans lequel, dans la position ouverte, la soupape (240) est configurée pour être positionnée pour permettre au fluide de fond de trou de s’écouler depuis le dessous de la SSSV (201) pour s’écouler vers la surface (104) du puits de forage (112) ; et, éventuellement, un anneau d’écoulement (210) positionné à une extrémité supérieure du tube d’écoulement (204) ; un entraînement à vis (222) présentant une extrémité supérieure couplée au moteur électrostatique (220) et une extrémité inférieure couplée à l’anneau d’écoulement (210) et positionnée au-dessus de celui-ci, dans lequel, en réponse à l’activation du moteur électrostatique (220), l’entraînement à vis (222) est configuré pour tourner pour déplacer l’anneau d’écoulement (210) vers le bas ; et un ressort (214) positionné au-dessous de l’anneau d’écoulement (210), dans lequel le ressort (214) est configuré pour être comprimé par le mouvement vers le bas de l’anneau d’écoulement (210). Système selon la revendication 7, dans lequel un mécanisme de verrouillage (422) est couplé à un arbre du moteur électrostatique (420), et dans lequel la SSSV (401) est configurée pour se déplacer de la position fermée à la position ouverte en réponse à l’alimentation en énergie du moteur électrostatique (420) pour faire tourner le mécanisme de verrouillage (422) vers une position de verrouillage, et, éventuellement, dans lequel la SSSV (401) est configurée pour revenir de la position ouverte à la position fermée en réponse au fait que le moteur électrostatique (420) n’est pas alimenté en énergie pour faire tourner le mécanisme de verrouillage (422) vers une position de déverrouillage. Système selon la revendication 9, dans lequel la SSSV (401) comprend : une plaque supérieure (460) ; un anneau d’écoulement (410) positionné au-dessous de la plaque supérieure (460) ; et un ressort supérieur (414) positionné entre la plaque supérieure (460) et l’anneau d’écoulement (410), dans lequel l’anneau d’écoulement (410) est configuré pour se déplacer vers la plaque supérieure (460) pour comprimer le ressort supérieur (414) en réponse à l’exposition d’une pression de puits de forage (112) depuis le dessous de la SSSV (401) vers l’intérieur de la SSSV (401), dans lequel, après la compression du ressort supérieur (414), le moteur électrostatique (420) est configuré pour être alimenté en énergie pour faire tourner le mécanisme de verrouillage (422) vers la position de verrouillage afin de retenir la position de l’anneau d’écoulement (410) pour maintenir la compression du ressort supérieur (414) ; et, éventuellement, un tube d’écoulement (404) ; une soupape à clapet (440) positionnée à une extrémité inférieure du tube d’écoulement (404), dans lequel la soupape à clapet (440) est configurable pour se déplacer entre la position fermée et la position ouverte, dans lequel, dans la position fermée, la soupape à clapet (440) est positionnée pour empêcher le fluide de fond de trou de s’écouler depuis le dessous de la SSSV (401) vers la surface (104) du puits de forage (112), dans lequel, dans la position ouverte, la soupape à clapet (440) est configurée pour être déplacée de la position fermée à la position ouverte en réponse à l’exposition d’une pression de surface à l’intérieur du tube d’écoulement (404) ; une plaque inférieure (462) qui est liée à la plaque supérieure (460) ; un siège de clapet (442) ; et un ressort inférieur (415) positionné entre la plaque inférieure (462) et le siège de clapet (442), dans lequel la plaque inférieure (462) est configurée pour se déplacer vers le siège de clapet (442) pour comprimer le ressort inférieur (415) en réponse à l’exposition de la pression du puits de forage (112) depuis le dessous de la SSSV (401) vers l’intérieur de la SSSV (401). Procédé (500) comprenant : l’alimentation (502) en énergie d’un moteur électrostatique (120, 220, 420) pour ouvrir une soupape (106, 201, 401) de sécurité souterraine (SSSV) positionnée dans un puits de forage (112) pour permettre l’écoulement d’un fluide de fond de trou vers une surface (104) du puits de forage (112) ; la surveillance (504) pour détecter si un événement de fermeture de puits de forage s’est produit pour le puits de forage (112) à partir duquel le fluide de fond de trou s’écoule vers la surface (104) du puits de forage (112) ; en réponse à une détermination (506) que l’événement de fermeture de puits de forage s’est produit, la cessation (508) de l’alimentation en énergie du moteur électrostatique (120, 220, 420) pour fermer la SSSV (106, 201, 401) afin d’empêcher l’écoulement du fluide de fond de trou vers la surface (104) du puits de forage (112) ; et après que l’événement de fermeture du puits de forage s’est produit et en réponse à une détermination (512) que l’événement de fermeture du puits de forage ne se produit plus, l’alimentation (514) en énergie du moteur électrostatique (120, 220, 420) pour rouvrir la SSSV (106, 201, 401) afin de réactiver l’écoulement du fluide de fond de trou vers la surface (104) du puits de forage (112). Procédé (500) selon la revendication 11, dans lequel la SSSV (201, 401) comprend un tube d’écoulement (204, 404) et une soupape à clapet (240, 440) positionnée à une extrémité inférieure du tube d’écoulement (204, 404), dans lequel l’alimentation en énergie du moteur électrostatique (220, 420) pour ouvrir la SSSV (201, 401) comprend l’alimentation en énergie pour déplacer le tube d’écoulement (204, 404) vers le bas pour pousser la soupape à clapet (240, 440) en position ouverte. Procédé (500) selon la revendication 11 ou 12, dans lequel un mécanisme de verrouillage (422) est couplé à un arbre du moteur électrostatique (420), et dans lequel l’alimentation en énergie du moteur électrostatique (420) pour ouvrir la SSSV (401) comprend l’alimentation en énergie du moteur électrostatique (420) pour faire tourner le mécanisme de verrouillage (422) vers une position de verrouillage. Procédé (500) selon l’une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel l’événement de fermeture de puits de forage comprend une défaillance de l’équipement qui entraîne une libération non commandée du fluide de fond de trou à la surface (104) du puits de forage (112). Procédé (500) selon l’une quelconque des revendications 11 à 14, dans lequel l’alimentation en énergie du moteur électrostatique (120, 220, 420) comprend l’alimentation en énergie à partir d’une source d’énergie à la surface (104) du puits de forage (112) vers le moteur électrostatique (120, 220, 420) positionné dans le puits de forage (112).