Brevet FR3123105A1 — publié le 20221125

Bague collectrice (200) à utiliser avec un ensemble d’étanchéité, un outil d’étanchéité et un procédé d’étanchéité d’un espace annulaire à l’intérieur d’un puits de forage. La bague collectrice (200), dans au moins un aspect, comporte un élément annulaire métallique expansible (210) ayant une largeur (w), une épaisseur de paroi (t), un diamètre intérieur (d i ) et un diamètre extérieur (d o ), l’élément annulaire métallique expansible (210) comprenant un métal configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse. La bague collectrice, dans au moins un aspect, comporte en outre une ou plusieurs découpes (230) situées dans l’épaisseur de paroi (t) et espacées autour d’une circonférence de l’élément annulaire métallique expansible (210), les une ou plusieurs découpes (230) étant configurées pour permettre à l’élément annulaire métallique expansible (210) de se déplacer entre un état radialement réduit et un état radialement agrandi. Figure 2 BAGUE COLLECTRICE MÉTALLIQUE EXPANSIBLE À UTILISER AVEC UN ENSEMBLE D’ÉTANCHÉITÉ Cette demande revendique la priorité de la demande américaine dont le numéro de série est 17/325,754, déposée le 20 mai 2021, intitulée « BAGUE COLLECTRICE MÉTALLIQUE EXPANSIBLE À UTILISER AVEC UN ENSEMBLE D’ÉTANCHÉITÉ », communément attribuée avec cette demande. CONTEXTE Un ensemble d’étanchéité typique (par exemple, garniture d’étanchéité, bouchon provisoire, etc.) a généralement un ou plusieurs éléments d’étanchéité ou « caoutchoucs » qui sont utilisés pour fournir un joint étanche aux fluides radialement entre un mandrin de l’ensemble d’étanchéité et le tubage ou le puits de forage dans lequel l’ensemble d’étanchéité est disposé. Un tel ensemble d’étanchéité est couramment acheminé dans un puits de forage souterrain suspendu à un tube s’étendant jusqu’à la surface de la terre. Pour éviter d’endommager les éléments d’étanchéité pendant que l’ensemble d’étanchéité est acheminé dans le puits de forage, les éléments d’étanchéité sont portés sur le mandrin dans un état détendu ou non comprimé dans lequel ils sont espacés radialement vers l’intérieur du tubage. Lorsque l’ensemble d’étanchéité est mis en place, les éléments d’étanchéité se dilatent radialement (par exemple, à la fois radialement vers l’intérieur et radialement vers l’extérieur), assurant ainsi l’étanchéité avec le mandrin et le tubage et/ou le puits de forage. Dans certains modes de réalisation, les éléments d’étanchéité sont comprimés axialement entre des dispositifs de retenue d’élément chevauchant les éléments d’étanchéité sur l’ensemble d’étanchéité, qui à leur tour dilatent radialement les éléments d’étanchéité. Dans d’autres modes de réalisation, un ou plusieurs éléments d’étanchéité gonflables sont positionnés axialement entre les dispositifs de retenue d’élément, les éléments d’étanchéité gonflables étant configurés pour se dilater radialement lorsqu’ils sont soumis à un ou plusieurs fluides d’activation différents. L’ensemble d’étanchéité comporte souvent une ou plusieurs bagues collectrices qui saisissent le tubage et empêchent le mouvement de l’ensemble d’étanchéité axialement à l’intérieur du tubage, après que les éléments d’étanchéité ont été mis en place. Ainsi, si un poids ou une pression de fluide est appliqué(e) à l’ensemble d’étanchéité, les bagues collectrices résistent aux forces axiales sur l’ensemble d’étanchéité ainsi produites et empêchent le déplacement axial de l’ensemble d’étanchéité par rapport au tubage et/ou au puits de forage. BRÈVE DESCRIPTION Il est à présent fait référence aux descriptions suivantes prises conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels : illustre un système de puits conçu, fabriqué et exploité selon un ou plusieurs modes de réalisation de la divulgation, le système de puits comportant un outil d’étanchéité comportant un ensemble d’étanchéité conçu, fabriqué et exploité selon un ou plusieurs modes de réalisation de la divulgation ; illustre un mode de réalisation d’une bague collectrice conçue, fabriquée et exploitée selon un mode de réalisation de la divulgation ; illustre un mode de réalisation d’une bague collectrice conçue, fabriquée et exploitée selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; illustre un mode de réalisation d’une bague collectrice conçue, fabriquée et exploitée selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; illustrent des vues alternatives d’un mode de réalisation d’une bague collectrice conçue, fabriquée et exploitée selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; illustrent divers états de déploiement différents pour un ensemble d’étanchéité conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation de la divulgation ; et illustrent divers états de déploiement différents pour un ensemble d’étanchéité conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation. Bague collectrice (200, 300, 400, 500, 630, 730) à utiliser avec un ensemble d’étanchéité (155, 620, 700), caractérisée en ce qu’elle comprend : un élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) ayant une largeur (w), une épaisseur de paroi (t), un diamètre intérieur (d i ) et un diamètre extérieur (d o ), l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) comprenant un métal configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse ; et une ou plusieurs découpes (230, 330, 430, 530) situées dans l’épaisseur de paroi (t) et espacées autour d’une circonférence de l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732), les une ou plusieurs découpes (230, 330, 430, 530) étant configurées pour permettre à l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) de se déplacer entre un état radialement réduit et un état radialement agrandi. Bague collectrice (200, 300, 630, 730) selon la revendication 1, caractérisée en ce que les une ou plusieurs découpes (230, 330) sont une pluralité de découpes axiales situées dans l’épaisseur de paroi (t). Bague collectrice (200, 630, 730) selon la revendication 2, caractérisée en ce que l’élément annulaire métallique expansible (210, 632) est une structure de glissement de cylindre ayant des surfaces inclinées (220, 636) positionnées le long de son diamètre intérieur (d i ), les surfaces inclinées étant configurées pour venir en prise avec une ou plusieurs cales associées (640) pour déplacer l’élément annulaire métallique expansible (210, 632) entre l’état radialement réduit et un état radialement agrandi, ou éventuellement dans laquelle une ou plusieurs des une ou plusieurs découpes (230) s’étendent entièrement à travers l’épaisseur de paroi (t). Bague collectrice (300, 730) selon la revendication 2, caractérisée en ce que l’élément annulaire métallique expansible (732) est une structure de ressort à poutre, ou éventuellement dans laquelle une ou plusieurs des une ou plusieurs découpes (330) s’étendent entièrement sur la largeur (w). Bague collectrice (500) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’élément annulaire métallique expansible (510) est une structure biflexe, et en outre une ou plusieurs des une ou plusieurs découpes (530) sont des formes géométriques. Bague collectrice (400) selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’élément annulaire métallique expansible (410) est une bague fendue en spirale, et en outre les une ou plusieurs découpes (430) sont une pluralité de découpes circonférentielles. Bague collectrice (200, 300, 400, 500, 630, 730) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur (w) n’est pas supérieure à 2,75 mètres. Bague collectrice (200, 300, 400, 500, 630, 730) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la largeur (w) varie de 0,3 mètre à 1,2 mètre. Outil d’étanchéité (150, 600), comprenant : un mandrin (610) ; et un ensemble d’étanchéité (155, 620, 700) positionné autour du mandrin (610) , l’ensemble d’étanchéité (155, 620, 700) ayant une bague collectrice (200, 300, 400, 500, 630, 730) comportant : un élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) ayant une largeur (w), une épaisseur de paroi (t), un diamètre intérieur (d i ) et un diamètre extérieur (d o ), l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) comprenant un métal configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse ; et une ou plusieurs découpes (230, 330, 430, 530) situées dans l’épaisseur de paroi (t) et espacées autour d’une circonférence de l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732), les une ou plusieurs découpes (230, 330, 430, 530) étant configurées pour permettre à l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) de se déplacer entre un état radialement réduit et un état radialement agrandi. Outil d’étanchéité (150, 600) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’ensemble d’étanchéité (155, 620, 700) comporte en outre un ou plusieurs éléments d’étanchéité (775) positionnés autour du mandrin (610), les un ou plusieurs éléments d’étanchéité (775) pouvant fonctionner pour se déplacer entre un état radialement détendu et un état radialement expansé, ou éventuellement dans lequel les un ou plusieurs éléments d’étanchéité (775) sont un ou plusieurs éléments d’étanchéité élastomères. Outil d’étanchéité (150, 600) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’ensemble d’étanchéité (155, 620, 700) comporte en outre une ou plusieurs cales positionnées autour du mandrin (610) , les une ou plusieurs cales (640) pouvant fonctionner pour déplacer l’élément annulaire métallique expansible (210, 632) entre l’état radialement réduit et un état radialement agrandi, ou éventuellement dans lequel l’élément annulaire métallique expansible (632) est une structure de glissement de cylindre ayant des surfaces inclinées (636) positionnées le long de son diamètre intérieur (d i ), les surfaces inclinées (636) étant configurées pour venir en prise avec les une ou plusieurs cales (640) pour déplacer la structure de glissement de cylindre entre l’état radialement réduit et un état radialement agrandi. Outil d’étanchéité (600) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’élément annulaire métallique expansible (732) est une structure de ressort à poutre, et en outre dans lequel une ou plusieurs des une ou plusieurs découpes s’étendent entièrement sur la largeur (w). Outil d’étanchéité (150, 600) selon la revendication 9, caractérisé en ce que l’élément annulaire métallique expansible (510) est une structure biflexe, et en outre dans lequel une ou plusieurs des une ou plusieurs découpes (530) sont des formes géométriques, ou éventuellement dans lequel l’élément annulaire métallique expansible (410) est une bague fendue en spirale, et en outre dans lequel les une ou plusieurs découpes (430) sont une pluralité de découpes circonférentielles. Outil d’étanchéité (150, 600) selon la revendication 9, caractérisé en ce que la largeur (w) n’est pas supérieure à 2,75 mètres. Procédé pour sceller un espace annulaire (680) dans un puits de forage (110), comprenant : la fourniture d’un outil d’étanchéité (150, 600) à l’intérieur d’un puits de forage (110), l’outil d’étanchéité (150, 600) comportant : un mandrin (610) ; et un ensemble d’étanchéité (155, 620, 700) positionné autour du mandrin (610) , l’ensemble d’étanchéité (155, 620, 700) ayant une bague collectrice (200, 300, 400, 500, 630, 730) comportant : un élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) ayant une largeur (w), une épaisseur de paroi (t), un diamètre intérieur (d i ) et un diamètre extérieur (d o ), l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) comprenant un métal configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse ; et une ou plusieurs découpes (230, 330, 430, 530) situées dans l’épaisseur de paroi (t) et espacées autour d’une circonférence de l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732), les une ou plusieurs découpes (230, 330, 430, 530) étant configurées pour permettre à l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) de se déplacer entre un état radialement réduit et un état radialement agrandi ; la mise en place de la bague collectrice (200, 300, 400, 500, 630, 730) en déplaçant l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) de l’état radialement réduit à l’état radialement agrandi ; et la soumission de l’élément annulaire métallique expansible (210, 310, 410, 510, 632, 732) dans l’état radialement agrandi à un fluide réactif pour former un élément annulaire métallique expansé (670).