Brevet FR3162458A1 — publié le 20251128

ENCAPSULATEUR DE LIGNE DE CONTRÔLE ET CÂBLE INFLAMMABLE La présente invention concerne un encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable ou boîtier plat inflammable (thermiquement destructible) qui conserve les caractéristiques d’un boîtier plat conventionnel, couramment utilisé dans des opérations de complétion de puits, contenant des câbles et des lignes, mais avec la propriété de brûler lorsqu’il est enflammé et d’atteindre des températures supérieures à 600-800ºC. Avec l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable de la présente invention, la fusion de la colonne dans un seul point permet la propagation de la destruction de ce composant sur une section suffisante pour la formation d’une barrière d’abandon permanente, permettant ainsi un procédé d’abandon plus rapide sans qu’il soit nécessaire de retirer la colonne de production. De plus, le procédé d’autodestruction d’un puits équipé avec l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable sera initié par le biais d’une fusion localisée et limitée de la colonne. Étant donné que, dans ce cas, la fusion de la colonne est limitée à une faible étendue, cela permet de prévenir des conséquences plus drastiques pour l’intégrité des éléments de barrière. ENCAPSULATEUR DE LIGNE DE CONTRÔLE ET CÂBLE INFLAMMABLE Domaine de l’invention La présente invention fait partie du secteur technique du pétrole et du gaz, elle concerne spécifiquement le forage et la complétion de puits, et concerne un encapsulateur de ligne de contrôle (boîtier plat, « flatpack ») et câble inflammable, ou thermiquement destructible, qui sont des dispositifs couramment utilisés pour tenir et envelopper des câbles et des fils dans des opérations réalisées dans des puits de pétrole. Arrière-plan de l’invention Dans l’abandon de puits, particulièrement dans les puits avec complétion humide, l’objectif est d’atteindre, dans la mesure du possible, l’isolement du puits par le biais d’intervention de « tuyaux traversants », car cela ne nécessite pas de retirer la colonne de production, ce qui rend l’opération beaucoup plus rapide et moins couteuse. Néanmoins, la présence de câbles et de lignes (confinés dans des boîtiers plats) dans l’espace annulaire du puits, dans la région dans laquelle sera placé le bouchon d’abandon, empêche ce type d’opération, car lesdits accessoires peuvent constituer une trajectoire de fuite à travers le bouchon de ciment, ou tout autre matériau prévu pour constituer la barrière d’abandon permanente. Étant donné que la plus part des puits en mer contiennent des tels raccords annulaires le long de la complétion supérieure, l’abandon de tuyaux traversants finit par avoir un scénario d’application extrêmement réduit. Pour être viables, lesdits accessoires doivent être retirés ou détruits le long d’une section minimale de 60 mètres (ou deux sections de 30 m). Il y a des études pour la fusion de la colonne ainsi que des accessoires, mais la fusion de 60 mètres de colonne entraîne des risques, à cause de l’excès de débris généré ou des possibles conséquences néfastes de la chaleur excessive pour les barrières externes au revêtement (ciment et roche couverture). Compte tenu de ce qui précède, afin de résoudre les limitations et les problèmes techniques décrits ci-dessus, la présente invention décrit un encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable ou boîtier plat inflammable (thermiquement destructible), contenant des câbles et des lignes, mais avec la propriété de brûler lorsqu’il est enflammé et d’atteindre des températures supérieures à 600-800ºC. Le procédé d’autodestruction d’un puits équipé avec l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable de la présente invention est initié par le biais d’une fusion localisée et limitée de la colonne. Étant donné que, dans ce cas, la fusion de la colonne est limitée à une faible étendue, cela permet de prévenir des conséquences plus drastiques pour l’intégrité des éléments de barrière. État de la technique L’article de Craddock et al (2023), intitulé « Survival of an Optical Fiber Flatpack Due to Perforation », fait partie de l’état de la technique général et il est plus focalisé sur les boîtiers plats de fibre optique. Dans l’article, le boîtier plat contenant des fibres optiques est simulé pour la capacité de survie dans le revêtement d’un système de mèche demi-ronde. Les résultats généraux de la simulation comparative montrent un emplacement et configuration optimaux du boîtier plat et montrent plusieurs choses à faire et à pas faire du system qui peuvent être testées sur le terrain, y compris ne pas utiliser des pinces au lieu de revêtement en béton, placer le boîtier à environ 90° de la charge conformé, et décentraliser les charges. À son tour, le document US20010050111A1 décrit un boîtier plat pour canalisation pour un câble de contrôle de puits. Les câbles de contrôle comportent des tubes de communication de fluide et une couche de d’armature métallique entourant chacun des tubes de communication de fluide. Dans un mode de réalisation décrit, il y a trois tubes de communication de fluide qui sont disposés dans une relation parallèle et maintenus en contact les uns avec les autres. La couche d’armature métallique est en contact avec la surface extérieure de chacun des trois tubes et elle est formée de préférence par une bande métallique entourée en spirale. Le document « Control Lines & Flatpacks » décrit une espèce de catalogue de produits d’une compagnie pétrolière ( Prysmian Group ), avec des différents types de boîtiers plats. Dans l’introduction, il est décrit que les boîtiers plats sont conçues pour simplifier l’installation et réduire le nombre d’unités de bobineurs d’installation requises pendant la complétion du puits et sont disponibles dans une grande variété de configurations avec des options d’encapsulation d’un seul pas et de double passe pour une protection additionnelle. Finalement, le document de Scott et al . (2023), intitulé « New Technique to Plug and Abandon Intelligent Well Completions with Flat Packs » qui fait également partie de l’état de la technique général, décrit une nouvelle technique pour relier et abandonner des complétions de puits intelligents avec des boîtiers plats. La portée de l’article est de mettre en évidence les complexités qui se posent lorsque l’on tente de mettre fin et abandonner (P&A) des complétions de puits intelligents et que la complétion du puits supérieure doit être récupérée. Pour la récupérée, la canalisation de production et le boîtier plat doivent être coupés ou complètement coupés, et un outil de découpe est utilisé, qui est inséré dans la canalisation et placé dans une position pour réaliser la découpe du tube et du boîtier plat avec des lignes de contrôle. Ainsi, à la lumière de ces documents, il est évident que la présente invention diffère des autres dans un aspect technique fondamental : seulement l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble proposé dans la présente invention peut être thermiquement destructible ou auto-inflammable. Ces documents ne comportent pas une telle solution. Compte tenu de ce qui précède, il est également possible de discerner des différences pertinentes dans les solutions présentées dans l’état de la technique par rapport à la présente invention, et il est encore possible de vérifier la présence d’un effet technique différentiel dans la présente invention, tenant compte des avantages inhérentes de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable. Finalement, aucun des initiatives considérées ne vise effectivement à rendre l’abandon de puits possible sans retirer la colonne. Il est connu qu’il y a eu des tentatives dans ce sens qui vissent à interrompre la continuité de tels raccords annulaires par le biais de multiples perforations (perforations explosives) dans des directions différentes, mais il a alors même été observé que le dimensionnement de l’intensité d’explosion, afin de permettre le sectionnement complet des accessoires sans endommager le revêtement, peut s’avérer difficile. Il est important de souligner que la présente invention offre des avantages tenant compte de l’impact économique et de la productivité, qui sont associés avec un procédé d’abandon plus simple et plus rapide, sans qu’il soit nécessaire de retirer la colonne de production. De plus, l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble présenté ici a un impact direct sur des questions de santé et sécurité, car la réduction du temps d’utilisation de navires pour l’abandon implique une réduction substantielle des émissions de CO 2 . Brève description de l’invention La présente invention concerne un encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable ou boîtier plat inflammable (thermiquement destructible) qui conserve les caractéristiques d’un boîtier plat conventionnel, couramment utilisé dans des opérations de complétion de puits, contenant des câbles et des lignes, mais avec la propriété de brûler lorsqu’il est enflammé et d’atteindre des températures supérieures à 600-800ºC. Avec l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable de la présente invention, la fusion de la colonne dans un seul point permet la propagation de la destruction de ce composant sur une section suffisante pour la formation d’une barrière d’abandon permanente, permettant ainsi un procédé d’abandon plus rapide sans qu’il soit nécessaire de retirer la colonne de production. De plus, le procédé d’autodestruction d’un puits équipé avec l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable sera initié par le biais d’une fusion localisée et limitée de la colonne. Étant donné que, dans ce cas, la fusion de la colonne est limitée à une faible étendue, cela permet de prévenir des conséquences plus drastiques pour l’intégrité des éléments de barrière. Brève description des figures Pour obtenir une compréhension pleine et entière de l’objet de la présente invention, les figures ci-dessous sont présentées. La FIG. 1 montre une illustration schématisée du procédé dans lequel une fusion localisée de la colonne de production démarre la destruction du TDF (boîtier plat thermiquement destructible) à une étendue plus grande. La FIG. 2 montre schématiquement une vue isométrique de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable en mettant l’accent sur chacun de ses composants principaux, selon une configuration préférée. La FIG. 3 montre une vue isométrique de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable avec une section du conduit avec son enveloppe. Description détaillée de l’invention La présente invention concerne un encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable ou boîtier plat inflammable (thermiquement destructible), qui est un composant de complétion qui conserve les caractéristiques d’un boîtier plat habituel, contenant des câbles et des lignes, mais avec la propriété de brûler lorsqu’il est enflammé et d’atteindre des températures supérieures à 600-800ºC. La conception de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable est basée sur l’idée que la fusion de la colonne dans un seul point permet la propagation de la destruction de ce composant sur une section suffisante pour la formation d’une barrière d’abandon permanente, permettant ainsi un procédé d’abandon plus rapide sans qu’il soit nécessaire de retirer la colonne de production. Ce concept s’aligne avec la vision future des puits concernant la conception d’un puits de pétrole à abandon automatique. Tel que le montre la FIG. 1 , à partir du moment de la combustion initiale, l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble s’enflammera, en s’autodétruisant le long de toute la longueur programmée pour le placement du bouchon de ciment. Il n’est pas nécessaire d’utiliser ce type d’encapsulateur de ligne de contrôle et câble le long de toute la longueur du puits, seulement de 150 à 200 mètres au-dessus du packer de production, devant la roche couverture et dans une section dont il a été prouvé qu’elle est bien cimentée. Pour la conception d’un composant alternatif, dans ce cas l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable, ce qui aiderait à permettre l’abandon de tuyaux traversants dans des puits avec des composants dans l’espace annulaire, les prémisses suivantes ont été établies. L’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable doit présenter des fonctionnalités et des paramètres compatibles avec un boîtier plat standard, sans compromettre son applicabilité et en répondant aux exigences habituelles de puits sous-marins pour ce type d’équipement. Cela implique de remplir sa fonction de transmission de pressure, de fluides ou des signaux, son installation étant parfaitement réalisable. L’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable doit conserver sa fonctionnalité même lorsqu’il est exposé à l’environnement du puits pendant des dizaines d’années. Plus spécifiquement, lorsqu’il est exposé à du fluide de complétion et à ses additives, ainsi qu’une éventuelle contamination d’hydrocarbures. L’inflammabilité de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable ne doit pas être susceptible d’être causée accidentellement pendant le transport, la manipulation ou même pendant la vie productive du puits. Ainsi, il doit nécessiter l’application d’un niveau d’énergie raisonnablement élevé pour initier sa combustion. Malgré l’exigence précédente, l’énergie d’activation nécessaire ne doit pas être aussi élevée que cela présente un risque significatif que la chaleur d’une thermite appliquée à l’intérieur de la colonne de production puisse ne pas être suffisante pour initier son procédé d’autodestruction, dans le cas où la fusion du tube ne serait pas complète et/ou que des débris à partir de ce procédé empêchent la transmission effective de chaleur vers l’espace annulaire. Il doit s’agir d’un encapsulateur de ligne de contrôle et câble économiquement viable, construit avec des matériaux facilement disponibles et, si possible, sans avoir besoin de procédés de fabrication complexes. Il doit s’agir d’un encapsulateur de ligne de contrôle et câble compact, minimisé autant que possible, tenant compte du risque de combustion incomplète de l’encapsulateur, même dans le cas où il a été partiellement endommagé pendant le déploiement de la colonne de production. En d’autres termes, l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble ne doit pas avoir une matrice plus grande que nécessaire pour minimiser le matériau à détruire, ce qui va dépendre des caractéristiques de conception de chaque puits, car les puits ont différents diamètres de colonne et de revêtement et peuvent être directionnels ou verticaux. De plus, sa réaction exothermique doit générer suffisamment de chaleur pour l’autodestruction. Sa réaction exothermique ne doit pas générer suffisamment de chaleur pour compromettre l’intégrité du puits. Son autodestruction ne doit générer que des résidus discontinus, non-cohésifs, qui se déposent naturellement vers le fond du puits de forage par gravité ou peuvent être facilement retirés par le déplacement de fluide ou de boue de ciment. Pour le développement de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable de la présente invention, à partir de l’architecture d’un boîtier plat habituel et dans le but d’atteindre les prémisses mentionnées ci-dessus, deux aspects essentiels ont été abordés. Le premier aspect concerne l’incorporation de matériau combustible de sorte que, à partir d’une application d’énergie initiale, l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble brûlera, en s’autodétruisant de manière continue jusqu’à son interface avec l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble standard. Le deuxième aspect concerne la sélection de composants de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble, en choisissant ceux ayant un point de fusion inférieur et/ou une inflammabilité supérieure, lorsqu’applicable. Dans l’exemple montré dans la FIG. 2 , l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable comprend au moins une ligne de contrôle et une ligne d’encapsulateur de câble électrique (1), qui peut être fabriquée de préférence en acier Super Duplex (SDSS) ou acier Inconel 825. Il faut noter que le nombre de lignes de contrôle et/ou câble électrique peut varier en fonction des besoins de chaque puits. Il comprend en outre une matrice (2), qui peut être fabriquée de préférence en Santoprene ou polypropylène, et est aérée intérieurement, mais avec une finition extérieure lisse pour prévenir une attaque chimique. Une âme de câble électrique (3), fabriquée en matériau conducteur, de préférence en cuivre. Un revêtement de câble électrique A (4), qui peut être fabriqué en éthylène-propylène fluoré (FEP). Un revêtement de câble électrique B (5), qui peut être fabriqué en polypropylène (PP). L’encapsulateur de ligne de contrôle et câble comprend également au moins deux conduits ondulés (6), qui peuvent être fabriqués de préférence en polyéthylène haute densité (HDPE). Un matériau pyrotechnique (7), qui peut être normalement une thermite d’oxyde de manganèse et d’aluminium. Et une enveloppe de conduit (8), qui peut être fabriquée en poly(chlorure de vinyle) (PVC). Lesdits conduits tiennent le matériau pyrotechnique, et leur redondance est nécessaire pour minimiser le risque d’une interruption de la propagation de la combustion. Concernant le matériau pyrotechnique, il faut noter que trois options ont été analysées: de la thermite à base d’oxydes de fer et d’aluminium ; de la thermite à base d’oxydes de manganèse et d’aluminium ; et de la nitrocellulose. La nitrocellulose a été rapidement abandonnée lorsque le risque d’explosion causée par un impact pendant le transport ou la manipulation a été vérifié. En ce qui concerne les options de compositions de thermite, la thermite à base d’oxydes de fer et d’aluminium est la plus habituelle et facile à obtenir, en plus d’être de moindre coût. Néanmoins, l’énergie nécessaire pour initier sa combustion est plus grande (supérieure à 2000ºC) et, une fois initiée, l’énergie générée est également plus grande. À la recherche d’une solution, la thermite à base d’oxydes de manganèse et d’aluminium (dans certains cas également du molybdène) a été trouvée, qui, en fonction de sa formule (proportion et granulométrie), peut produire un composé capable de s’enflammer à environ 600 °C avec une enthalpie réduite et avec du potentiel exothermique par rapport à la première option. Bien que la FIG. 2 illustre une configuration avec un câble électrique, une ligne de contrôle, et deux conduits de thermite, d’autres configurations sont possibles. Néanmoins, une augmentation significative du nombre de composants peut augmenter la rigidité du câble et nécessiter en outre une puissance thermique supérieure du composé afin de permettre la fusion de tous les composants. Cet augmentation de la chaleur générée doit être évalué pour ne pas compromettre l’intégrité des autres composants du puits, en particulière la gaine en ciment. Les conduits avec de la thermite ou les conduits ondulés (6) ne sont pas continus, ils sont profilés en sections de deux ou trois pieds chacune. Cette conception facilite la construction et évite que tout dommage localisé de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble ne l’empêche d’atteindre son objectif. Chaque section est complètement enfermée dans sa partie supérieure et sa base par l’enveloppe, tel que montré dans la FIG. 3 . Cette encapsulation évite que tout dommage de l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble qui expose la thermite ne provoque la dégradation complète de tout le system au cours du temps, et limite également la perte de thermite à travers toute ouverture. Les interruptions dans chaque conduit sot positionnées en déphasage ( FIG. 3 ). La raison pour ceci est d’éviter que l’interruption n’arrête la propagation de la combustion. Si cela se produit dans le conduit où se produit l’interruption, le(s) autre(s) conduit(s), étant intact(s), est/sont responsable(s) de propager la brûlure et de reinitier la combustion du premier après l’interruption. Les conduits sont ondulés pour augmenter la flexibilité de l’assemblage, mais cet aspect présente une fonction additionnelle. Les cavités du conduit retiennent une quantité d’air qui, bien que faible, contribue au procédé de combustion en fournissant de l’oxygène. Bien que les avantages d’une réduction du coût de l’abandon d’un puits ne se produisent que plusieurs années après sa construction, l’ajout de matériaux et de composants lors de l’implémentation de l’invention proposée ne doit pas entraîner une augmentation substantielle du coût et doit donc présenter un rendement qui justifie son adoption. Cette affirmation est basée sur la simplicité des matériaux incorporés et leur complexité d’implémentation relativement faible, ce que ne doit pas provoquer pour l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble inflammable un coût final très différent de celui des encapsulateurs conventionnels. Il ne faut pas oublier qu’il n’est pas nécessaire d’installer l’encapsulateur de ligne de contrôle et câble le long de toute la longueur du puits. L’homme du métier appréciera les enseignements présentés dans ce document et pourra reproduire l’invention dans les modes de réalisation présentés et leurs variantes, qui sont couvertes par la portée des revendications suivantes. Encapsulateur de ligne de contrôle et câble, caractérisé en ce qu’il est inflammable ou thermiquement destructible et il comprend au moins deux lignes de contrôle (1), une matrice (2), un âme de câble électrique (3), un revêtement de câble électrique A (4), un revêtement de câble électrique B (5), au moins deux conduits ondulés (6), un matériau pyrotechnique (7), et une enveloppe (8). Encapsulateur, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il est enflammé et brûlé à entre 600 et 800ºC. Encapsulateur, selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il loge des câbles et des lignes. Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-3, caractérisé en ce qu’il est utilisé entre 150 et 200 m au-dessus du packer de production, devant la roche couverture. Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-4, caractérisé en ce que les lignes de contrôle sont fabriquées de préférence en acier Super Duplex (SDSS) ou acier Inconel 825. Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-5, caractérisé en ce que la matrice (2) est fabriquée de préférence en Santoprene ou polypropylène. Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-6, caractérisé en ce que la matrice (2) est aérée intérieurement et comprend une finition extérieure lisse. Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-7, caractérisé en ce que l’âme de câble électrique (3) est fabriquée en matériau conducteur, de préférence en cuivre. Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-8, caractérisé en ce que le revêtement de câble électrique A (4) est fabriqué en éthylène-propylène fluoré (FEP). Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-9, caractérisé en ce que le revêtement de câble électrique B (5) est fabriqué en éthylène-propylène fluoré (FEP). Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-10, caractérisé en ce que les conduits ondulés (6) sont fabriqués de préférence en polyéthylène haute densité (HDPE). Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-11, caractérisé en ce que le matériau pyrotechnique (7) est de la thermite à base d’oxyde de manganèse et d’aluminium. Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-12, caractérisé en ce que l’enveloppe (8) est fabriquée de préférence en poly(chlorure de vinyle) (PVC). Encapsulateur, selon l’une quelconque des revendications 1-13, caractérisé en ce que les au moins deux conduits ondulés (6) sont profilés en sections de deux ou trois pieds chacune.