Brevet FR3135107A1 — publié le 20231103

Un actionneur électromécanique linéaire (100) avec une conception à sécurité intégrée peut être utilisé avec un système de régulation d’écoulement en fond de puits. Dans un exemple, une vanne de sécurité (50) de subsurface pour réguler l’écoulement de fluides de production comporte un élément de fermeture de vanne mobile entre une position ouverte et une position fermée en réponse à un mouvement linéaire d’un élément d’actionnement. Un élément de sollicitation sollicite l’élément de fermeture de vanne (50) vers la position fermée. Une section d’alimentation avec un moteur électrique (150A) entraîne une rotation. Une section d’entraînement (110) couplée à la section d’alimentation convertit la rotation du moteur en mouvement linéaire de l’élément d’actionnement pour ouvrir au moins la vanne de sécurité de subsurface (50). Un embrayage (170) découple sélectivement la section d’alimentation de la section d’entraînement en réponse à une perte d’alimentation. VANNE DE SÉCURITÉ À SÉCURITÉ INTÉGRÉE AVEC ACTIONNEMENT ÉLECTROMÉCANIQUE LINÉAIRE RÉFÉRENCE CROISÉE À DES DEMANDES CONNEXES La présente demande est une conversion non provisoire de la Demande de brevet américain n° 63/336 673, déposée le 29 avril 2022. CONTEXTE Des puits sont couramment forés pour la récupération d’hydrocarbures comme le pétrole et le gaz. Une myriade d’outils sont utilisés en fond de puits (par exemple des outils de fond de puits) pour la construction, la complétion, l’exploitation et l’entretien d’un puits. Les outils sont souvent déclenchés dans le fond de puits sur un moyen de transport adapté dans une configuration rentrée, afin de minimiser les obstacles au déplacement et d’éviter d’endommager l’outil. Parmi des exemples d’outils de fond du puits, on trouve les dispositifs d’étanchéité de trou de forage utilisés pour isoler les intervalles zonaux et les vannes utilisées pour réguler l’écoulement de fluides de production. Ces outils sont principalement à commande hydraulique. Une vanne de sécurité de subsurface (également appelée « SSSV ») est généralement installée dans le tube de production à l’intérieur des puits de pétrole et de gaz pour protéger de la transmission indésirable de fluides de formation à haute pression et à haute température à la surface. Ces vannes de sécurité de subsurface sont conçues pour interrompre la production de fluide à partir de la formation pour répondre à un éventail de conditions anormales et potentiellement dangereuses. Lorsqu’elles sont intégrées dans les tubes de production, les SSSV peuvent être appelées plus précisément des vannes de sécurité récupérables de colonne de production (« TRSV »), car elles peuvent être récupérées en procédant au retrait des tubes de production vers la surface. Les SSSV sont normalement actionnées par la pression du fluide hydraulique, qui est généralement régulée en surface et transmise à la SSSV via des conduites de régulation hydraulique. La pression du fluide hydraulique doit être appliquée à la SSSV pour placer la SSSV en position ouverte. En cas de perte de pression du fluide hydraulique, la SSSV passe en position fermée pour empêcher les liquides de formation de se déplacer vers le haut du trou dans la SSSV et d’atteindre la surface. Ainsi, les SSSV sont généralement caractérisées comme des vannes à sécurité intégrée, car elles sont par défaut en position fermée. Les dessins suivants sont une illustration de certains aspects de quelques-uns des modes de réalisation de la présente divulgation et ne doivent nullement servir à des fins de limitation ou de définition du procédé. La est une vue en élévation d’un site de puits dans lequel un actionneur électromécanique linéaire peut être déployé selon des aspects de la présente divulgation. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration, qui peut être une mise en œuvre plus spécifique de l’actionneur électromécanique linéaire représenté schématiquement à la pour commander la SSSV. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration ayant les mêmes modules que la mais avec des modules à deux moteurs. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration ayant les mêmes modules que sur la mais avec des caractéristiques électriques redondantes. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration ayant les mêmes modules que la plus un module amortisseur. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration comportant tous les modules de la à l’exception du module capteur de moteur. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration comportant les mêmes modules que la si ce n’est qu’il y a un module engrenage au lieu de deux. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration comportant un seul module engrenage, mais également un module amortisseur entre l’embrayage et l’ensemble vis. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration comportant les mêmes modules que la mais avec des caractéristiques électriques redondantes. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration comportant les mêmes modules que la mais avec des caractéristiques électriques redondantes. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration comportant les mêmes modules que la mais avec des caractéristiques électriques redondantes. La est un schéma d’un actionneur électromécanique linéaire selon un exemple de configuration comportant les mêmes modules que la mais avec des caractéristiques électriques redondantes. La est une vue détaillée d’un exemple de soupape à clapet représentant un exemple non limitatif d’une SSSV qui peut être connectée en fond de puits à l’actionneur électromécanique linéaire de l’une quelconque des figures 2 à 12 ; La est une vue détaillée d’un exemple de clapet à bille représentant un autre exemple non limitatif d’une SSSV qui peut être connectée en fond de puits à l’actionneur électromécanique linéaire de l’une quelconque des figures 2 à 12 ; Actionneur électromécanique linéaire (100) pour une utilisation dans un puits, comprenant : un moteur électrique (150A) pour entraîner une rotation, avec EN OPTION un moteur électrique redondant (150B) configuré pour actionner sélectivement la vanne ; une section d’entraînement (110) pour convertir la rotation du moteur en un mouvement linéaire d’un élément d’actionnement (200) pour actionner une vanne (50), EN OPTION, dans lequel la section d’entraînement comprend un mécanisme fileté (112) pour convertir la rotation du moteur en mouvement linéaire de l’élément d’actionnement ; et un embrayage (170) pour le couplage du moteur avec la section d’entraînement, dans lequel l’embrayage est configuré pour découpler sélectivement le moteur de la section d’entraînement en réponse à un événement de mise à l’arrêt du puits, EN OPTION, dans lequel l’embrayage a une configuration normalement ouverte dans laquelle l’embrayage couple le moteur avec la section d’entraînement lorsqu’il reçoit l’alimentation électrique et découple automatiquement le moteur de la section d’entraînement lorsque l’embrayage ne reçoit pas l’alimentation électrique. Actionneur électromécanique linéaire selon la revendication 1, comprenant en outre : un frein (130) configuré pour empêcher la fermeture par coulissement de la vanne (50) en résistant à la rotation d’un ou de plusieurs composants de l’actionneur (200) lorsque la vanne est à l’état ouvert et que l’embrayage (170) est engagé. Actionneur électromécanique linéaire (100) selon la revendication 1, comprenant en outre : un amortisseur (165) configuré pour amortir une vitesse de fermeture de la vanne (50). Actionneur électromécanique linéaire (100) selon la revendication 1, comprenant en outre une ou plusieurs caractéristiques électriques comprenant chacune une caractéristique électrique redondante correspondante pouvant être utilisée pour exécuter une fonction de la caractéristique électrique correspondante en cas de défaut de cette caractéristique électrique, EN OPTION, dans lequel les caractéristiques électriques et les caractéristiques électriques redondantes comprennent un ou plusieurs éléments du groupe constitué d’une bobine électrique, d’un ensemble de circuits et d’un enroulement électrique. Actionneur électromécanique linéaire (100) selon la revendication 1, comprenant en outre : un module d’alimentation (180) comprenant une batterie de fond de puits couplée électriquement à la section d’alimentation et/ou un module de commande (190) comprenant un dispositif de commande de fond de puits avec une logique de commande pour commander une ou plusieurs fonctions de l’actionneur électromécanique linéaire. Actionneur électromécanique linéaire (100) selon la revendication 1, comprenant en outre : un ou plusieurs modules sélectionnés dans le groupe constitué d’un module amortisseur (165), d’un module engrenage (160), d’un module moteur (150) comprenant le moteur électrique (150A), d’un module capteur de moteur (140) , d’un module embrayage (170) et d’un module frein (130), les un ou plusieurs modules comprenant des unités indépendantes qui peuvent être combinées pour obtenir différentes configurations d’actionneurs électromécaniques linéaires. Système de régulation d’écoulement de subsurface (40), comprenant : une vanne de sécurité de subsurface (50) pour réguler l’écoulement de fluides de production, comportant un élément de fermeture de vanne pouvant être déplacée entre une position ouverte et une position fermée en réponse à un mouvement linéaire d’un élément d’actionnement et un élément de sollicitation pour solliciter l’élément de fermeture de la vanne vers la position fermée ; une section d’alimentation avec un moteur électrique (150) pour entraîner une rotation ; une section d’entraînement (110) couplée à la section d’alimentation pour convertir la rotation du moteur en mouvement linéaire de l’élément d’actionnement (200) afin d’ouvrir au moins la vanne de sécurité de subsurface ; et un embrayage (170) pour découpler sélectivement la section d’alimentation de la section d’entraînement, dans lequel l’embrayage est normalement ouvert et est configuré pour se désengager en réponse à une perte d’alimentation. Système de régulation d’écoulement de subsurface selon la revendication 7, dans lequel la section d’entraînement comprend un mécanisme fileté pour convertir la rotation du moteur en mouvement linéaire de l’élément d’actionnement. Système de régulation d’écoulement de subsurface (40) selon la revendication 7, comprenant en outre : un frein (130) configuré pour empêcher une fermeture par coulissement de la vanne (50) en résistant à la rotation du moteur pour résister au mouvement linéaire de l’actionneur (100) lorsque la vanne est à l’état ouvert et que l’embrayage est engagé. Système de régulation d’écoulement de subsurface (40) selon la revendication 7, comprenant en outre : un amortisseur (65) configuré pour amortir une vitesse de fermeture de l’élément de fermeture de la vanne. Système de régulation d’écoulement de subsurface (40) selon la revendication 7, comprenant en outre un moteur électrique redondant (150B) configuré pour entraîner sélectivement la rotation pour la conversion par la section d’entraînement en mouvement linéaire de l’élément d’actionnement. Système de régulation d’écoulement de subsurface (40) selon la revendication 7, comprenant en outre une ou plusieurs caractéristiques électriques comprenant chacune une caractéristique électrique redondante correspondante pouvant être utilisée pour exécuter une fonction de la caractéristique électrique correspondante en cas de défaut de cette caractéristique électrique, EN OPTION, dans lequel les caractéristiques électriques et les caractéristiques électriques redondantes comprennent un ou plusieurs éléments du groupe constitué d’une bobine électrique, d’un ensemble de circuits et d’un enroulement électrique. Système de régulation d’écoulement de subsurface (40) selon la revendication 7, comprenant en outre : un ou plusieurs modules sélectionnés dans le groupe constitué d’un module amortisseur, d’un module engrenage (160), d’un module moteur comprenant le moteur électrique (150), d’un module capteur de moteur (140), d’un module embrayage (170), et d’un module frein (130), les un ou plusieurs modules comprenant des unités indépendantes qui peuvent être combinées pour obtenir différentes configurations d’actionneurs électromécaniques linéaires du système de régulation d’écoulement de subsurface. Procédé de régulation d’écoulement de fluides de production comprenant : la régulation d’écoulement de fluides de production d’un puits à travers une vanne (50) dotée d’un élément de fermeture de vanne pouvant être déplacé entre une position ouverte et une position fermée ; la sollicitation de l’élément de fermeture de la vanne vers la position fermée ; la génération d’une rotation avec un moteur électrique (150); la conversion de la rotation en un mouvement linéaire d’un élément d’actionnement (200) pour amener l’élément de fermeture de la vanne en position ouverte en s’opposant à la sollicitation de l’élément de fermeture de la vanne ; et le découplage de manière sélective du moteur électrique de l’élément de fermeture de la vanne en réponse à une perte d’alimentation, permettant ainsi à l’élément de fermeture de la vanne de se déplacer en position fermée. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre : l’utilisation d’un embrayage (170) pour coupler un moteur (150) avec une section d’entraînement lorsqu’il reçoit une alimentation électrique pour amener l’élément de fermeture de vanne en position fermée ; et le découplage de façon automatique du moteur de la section d’entraînement lorsque l’embrayage ne reçoit pas l’alimentation électrique pour permettre à l’élément de fermeture de la vanne de se déplacer vers la position fermée.