Brevet FR3127780A1 — publié le 20230407

OUTIL D’ÉTANCHÉITÉ/D’ANCRAGE MÉTALLIQUE EXPANSIBLE L’invention concerne un élément d’étanchéité/d’ancrage, un outil d’étanchéité/d’ancrage et un procédé d’étanchéité/d’ancrage à l’intérieur d’un puits de forage. L’élément d’étanchéité/d’ancrage, dans un aspect, comporte un anneau ayant une surface intérieure ayant un diamètre intérieur (d i ), une surface extérieure ayant un diamètre extérieur (d o ), une largeur (w) et une épaisseur de paroi (t). Dans un aspect, l’anneau a une ou plusieurs caractéristiques géométriques qui lui permettent de se déformer élasto/plastiquement lorsqu’il est déplacé d’un état radialement réduit à un état radialement agrandi, et l’anneau comprend un métal expansible configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse. OUTIL D’ÉTANCHÉITÉ/D’ANCRAGE MÉTALLIQUE EXPANSIBLE RÉFÉRENCE CROISÉE À UNE DEMANDE ASSOCIÉE Cette demande revendique la priorité de la demande américaine dont le numéro de série est 17/493,944, déposée le 5 octobre 2021, intitulée « OUTIL D’ÉTANCHÉITÉ/D’ANCRAGE MÉTALLIQUE EXPANSIBLE », communément attribuée avec cette demande. CONTEXTE Un outil d’étanchéité/d’ancrage typique (par exemple, une garniture d’étanchéité, un bouchon provisoire, un bouchon de fracturation, etc.) comporte 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’outil d’étanchéité/d’ancrage, et le tubage ou le puits de forage dans lequel l’outil d’étanchéité/d’ancrage est disposé. Un outil d’étanchéité/d’ancrage typique peut en outre comporter un ou plusieurs éléments d’ancrage (par exemple, des bagues collectrices) qui saisissent le tubage et empêchent le mouvement de l’outil d’étanchéité/d’ancrage 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 à l’outil d’étanchéité/d’ancrage, les éléments d’ancrage résistent aux forces axiales sur l’outil d’étanchéité/d’ancrage ainsi produites, et empêchent le déplacement axial de l’outil d’étanchéité/d’ancrage par rapport au tubage et/ou au puits de forage. Un tel outil d’étanchéité/d’ancrage est couramment transporté 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 de l’outil d’étanchéité/d’ancrage pendant que l’outil d’étanchéité/d’ancrage est transporté dans le puits de forage, les éléments d’étanchéité et/ou les éléments d’ancrage peuvent être portés sur le mandrin dans un état relâché ou non comprimé, dans lequel ils sont espacés radialement vers l’intérieur du tubage. Lorsque l’outil d’étanchéité/d’ancrage est mis en place, les éléments d’étanchéité et/ou les éléments d’ancrage se dilatent radialement (par exemple, à la fois radialement vers l’intérieur et radialement vers l’extérieur dans certains cas), assurant ainsi l’étanchéité et/ou l’ancrage contre le mandrin et le tubage et/ou le puits de forage. Dans certains modes de réalisation, les éléments d’étanchéité et/ou les éléments d’ancrage sont comprimés axialement entre des dispositifs de retenue d’élément qui les chevauchent, qui à leur tour dilatent radialement les éléments d’étanchéité et/ou les éléments d’ancrage. Dans d’autres modes de réalisation, les éléments d’étanchéité et/ou les éléments d’ancrage sont dilatés radialement en tirant un élément conique à travers eux. Dans encore d’autres modes de réalisation, un ou plusieurs éléments d’étanchéité gonflables sont positionnés axialement entre les éléments de retenue d’élément, les éléments d’étanchéité gonflables étant configurés pour se dilater radialement lorsqu’ils sont soumis à un ou plusieurs fluides de gonflement différents. BRÈVE DESCRIPTION Il est à présent fait référence aux descriptions suivantes prises conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels : La 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/d’ancrage comportant un élément d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un ou plusieurs modes de réalisation de la divulgation ; La illustre un mode de réalisation d’un bouchon de fracturation conçu, fabriqué et exploité selon un ou plusieurs modes de réalisation de la divulgation ; La illustre un mode de réalisation d’une garniture d’étanchéité de production conçue, fabriquée et exploitée selon un ou plusieurs modes de réalisation de la divulgation ; La illustre un mode de réalisation d’un élément d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation de la divulgation; La illustre un mode de réalisation d’un élément d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation; La illustre un mode de réalisation d’un élément d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation; La illustre un mode de réalisation d’un élément d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation; Les figures 6A, 6B et6C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation de la divulgation ; Les figures 7A, 7B et 7C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; Les figures 8A, 8B et 8C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; Les figures 9A, 9B et 9C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; Les figures 10A, 10B et 10C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; Les figures 11A, 11B et 11C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; Les figures 12A, 12B et 12C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; Les figures 13A, 13B et 13C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; Les figures 14A, 14B et 14C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; Les figures 15A, 15B et 15C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation ; et Les figures 16A, 16B et 16C illustrent divers états de déploiement différents pour un outil d’étanchéité/d’ancrage conçu, fabriqué et exploité selon un mode de réalisation alternatif de la divulgation. Élément d’étanchéité/d’ancrage (210) destiné à être utilisé avec un outil d’étanchéité/d’ancrage (150), comprenant : un anneau (210) ayant une surface intérieure (412) ayant un diamètre intérieur (d i ), une surface extérieure (414) ayant un diamètre extérieur (d o ), une largeur (w) et une épaisseur de paroi (t), l’anneau ayant une ou plusieurs caractéristiques géométriques (230) qui lui permettent de se déformer élasto/plastiquement lorsqu’il passe d’un état radialement réduit à un état radialement agrandi, l’anneau comprenant un métal expansible configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse. Élément d’étanchéité/d’ancrage (200) selon la revendication 1, dans lequel l’anneau (210) est un glissement de cylindre. Élément d’étanchéité/d’ancrage (200) selon la revendication 2, dans lequel le glissement de cylindre comporte deux coupes alternées géométriques ou plus pour permettre au glissement de cylindre de se déformer élastiquement lorsqu’il est déplacé de l’état radialement réduit à l’état radialement agrandi. Élément d’étanchéité/d’ancrage (300) selon la revendication 2, dans lequel le glissement de cylindre comporte un anneau de matériau (310) encerclant complètement au moins une partie de la surface extérieure, ou éventuellement dans lequel l’anneau de matériau est un anneau de matériau thermoplastique. Élément d’étanchéité/d’ancrage (500) selon la revendication 2, dans lequel le glissement de cylindre a une pluralité de dents (510) situées autour d’au moins une partie de la surface extérieure, ou éventuellement dans lequel la pluralité de dents comprennent le métal configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse, ou éventuellement dans lequel la surface extérieure comprend le métal expansible configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse, et la pluralité de dents comprend un matériau non configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse. Élément d’étanchéité/d’ancrage (400) selon la revendication 1, dans lequel l’anneau (410) est un élément en forme de ballon de football ayant une ouverture (430) s’étendant à travers celui-ci et une plus grande surface géométrique (440) de matériau retirée d’un centre de celui-ci, ou éventuellement dans lequel l’élément en forme de ballon de football a une pluralité de dents situées autour d’au moins une partie de la surface extérieure. Élément d’étanchéité/d’ancrage (600) selon la revendication 1, dans lequel l’anneau (610) a une ou plusieurs surfaces inclinées (635) positionnées le long de sa surface intérieure ou de sa surface extérieure, les une ou plusieurs surfaces inclinées étant configurées pour venir en prise avec une ou plusieurs cales associées (640) d’un outil d’étanchéité/d’ancrage pour déplacer l’anneau de l’état radialement réduit à l’état radialement agrandi. Outil d’étanchéité/d’ancrage (600), comprenant : une cale (640) ; et un élément d’étanchéité/d’ancrage (620) positionné à proximité de la cale, l’élément d’étanchéité/d’ancrage comportant : un anneau (630) ayant une surface intérieure ayant un diamètre intérieur (d i ), une surface extérieure ayant un diamètre extérieur (d o ), une largeur (w) et une épaisseur de paroi (t), l’anneau ayant une ou plusieurs caractéristiques géométriques qui lui permettent de se déformer élasto/plastiquement lorsqu’une ou plusieurs surfaces inclinées positionnées le long de sa surface intérieure ou de sa surface extérieure viennent en prise avec la cale pour déplacer l’anneau d’un état radialement réduit à un état radialement agrandi, l’anneau comprenant un métal expansible configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse et fixer ainsi l’anneau dans l’état radialement agrandi. Outil d’étanchéité/d’ancrage (600) selon la revendication 8, dans lequel la cale (640) et l’élément d’étanchéité/d’ancrage (620) sont positionnés autour d’un mandrin (610), la cale étant configurée pour coulisser axialement le long du mandrin par rapport à l’anneau (630) pour déplacer l’anneau de l’état radialement réduit à l’état radialement agrandi. Outil d’étanchéité/d’ancrage (600) selon la revendication 9, dans lequel la cale (640) est une première cale et comportant en outre une seconde cale, dans lequel les première et seconde cales sont situées sur des côtés opposés de l’élément d’étanchéité/d’ancrage (620), les première et seconde cales étant configurées pour coulisser axialement le long du mandrin (610) l’une par rapport à l’autre pour déplacer l’anneau (630) de l’état radialement réduit à l’état radialement agrandi, ou éventuellement dans lequel le mandrin, la première cale, la seconde cale et l’élément d’étanchéité/d’ancrage forment au moins une partie d’un bouchon de fracturation. Outil d’étanchéité/d’ancrage (1300) selon la revendication 9, dans lequel le mandrin (610) comporte un ou plusieurs orifices de fluide (1320) couplant un intérieur du mandrin avec l’anneau (1330) comprenant le métal expansible configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse, ou éventuellement comprenant en outre un élément de joint coulissant (1330) scellant les un ou plusieurs orifices de fluide, l’élément d’étanchéité coulissant étant configuré pour sceller les un ou plusieurs orifices de fluide lorsque l’anneau est dans l’état radialement réduit et configuré pour être retiré pour permettre à l’anneau de rencontrer un fluide réactif pour amener le métal expansible à se dilater en réponse à l’hydrolyse lorsque l’anneau est à l’état radialement agrandi. Outil d’étanchéité/d’ancrage (1400) selon la revendication 8, dans lequel la cale fait partie d’un cône de traction (1410) positionné dans le diamètre intérieur (d i ), la cale du cône de traction étant configurée pour déplacer l’anneau (630) de l’état radialement réduit à l’état radialement agrandi lorsque le cône de traction est tiré axialement à travers l’anneau . Outil d’étanchéité/d’ancrage (1400) selon la revendication 8, dans lequel les une ou plusieurs caractéristiques géométriques permettent à l’anneau (630) de se déformer élastiquement, ou éventuellement dans lequel les une ou plusieurs caractéristiques géométriques permettent à l’anneau de se déformer plastiquement. Outil d’étanchéité/d’ancrage (600) selon la revendication 8, dans lequel l’anneau (630) est un glissement de cylindre comportant deux coupes alternées géométriques ou plus pour permettre au glissement de cylindre de se déformer élastiquement lorsqu’il est déplacé de l’état radialement réduit à l’état radialement agrandi, ou éventuellement dans lequel le glissement de cylindre comporte un anneau de matériau thermoplastique encerclant complètement au moins une partie de la surface extérieure, ou éventuellement dans lequel le glissement de cylindre a une pluralité de dents situées autour d’au moins une partie de la surface extérieure. Outil d’étanchéité/d’ancrage (600) selon la revendication 8, dans lequel l’anneau (630) est un élément en forme de ballon de football ayant une ouverture s’étendant à travers celui-ci et une plus grande surface géométrique de matériau retirée d’un centre de celui-ci, ou éventuellement dans lequel l’élément en forme de ballon de football a une pluralité de dents situées autour d’au moins une partie de la surface extérieure. Procédé d’étanchéité/d’ancrage à l’intérieur d’un puits de forage (110), comprenant : la fourniture d’un outil d’étanchéité/d’ancrage (150) à l’intérieur d’un puits de forage, l’outil d’étanchéité/d’ancrage comportant : une cale (640) ; et un élément d’étanchéité/d’ancrage (620) positionné à proximité de la cale, l’élément d’étanchéité/d’ancrage comportant : un anneau (630) ayant une surface intérieure ayant un diamètre intérieur (d i ), une surface extérieure ayant un diamètre extérieur (d o ), une largeur (w) et une épaisseur de paroi (t), l’anneau ayant une ou plusieurs caractéristiques géométriques qui lui permettent de se déformer élasto/plastiquement lorsqu’une ou plusieurs surfaces inclinées positionnées le long de sa surface intérieure ou de sa surface extérieure viennent en prise avec la cale pour déplacer l’anneau d’un état radialement réduit à un état radialement agrandi, l’anneau comprenant un métal expansible configuré pour se dilater en réponse à l’hydrolyse et fixer l’anneau dans l’état radialement agrandi ; la déformation élasto/plastique de l’élément d’étanchéité/d’ancrage en déplaçant l’anneau de l’état radialement réduit à l’état radialement agrandi ; et la soumission de l’élément d’étanchéité/d’ancrage élasto/plastiquement déformé dans l’état radialement agrandi au fluide réactif pour former un élément d’étanchéité/d’ancrage métallique expansé.