CA1073347A - Methode de completion de puits sous-marins et structure de mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

Méthode de completion d'un ou plusieurs puits pétroliers sous-marins groupés, selon laquelle la tête de puits à raccorder est momentanément soustraite au milieu ambiant pour être mise dans un milieu gazeux à la pression atmosphérique, et, préalablement à l'installation de toute tête de puits, on descend une enceinte étanche à l'aplomb du lieu où doit s'effectuer la collecte, l'enceinte comportant autant de compartiments susceptibles de recevoir une tête de puits et d'être rendus étanches qu'il existe de têtes de puits à installer, chaque compartiment étant rendu momentanément étanche au cours du raccordement de la tête de puits qu'il contient avec un manifold intérieur à l'enceinte. Cette méthode présente l'avantage de pouvoir effectuer le raccordement du puits au manifold non plus de l'extérieur mais de l'intérieur même de l'enceinte. Elle permet en conséquence à l'équipe de travail de rester dans une zone de grande sécurité, chaque compartiment pouvant être de dimension relativement réduite pour n'être séparé de l'enceinte que par une paroi pourvue d'une ouverture obturable rendant aisément accessibles les éléments de raccord de la tête de puits au manifold. En outre une structure de mise en oeuvre de la méthode exposée, construite dans une masse de béton suffisamment pesante pour rester au fond de l'eau et pour accroître la rigidité de l'ensemble des casings tubings et obturateurs pendant les opérations de forage et de complétion et qui comporte à sa partie supérieure au moins un sas de raccordement à des engins sous-marins ainsi qu'un passage pour la conduite d'écoulement raccordé au manifold.

Description

~0~3~

L'invention se rapporte à une methode de completion d'un ou de plusieurs puits petroliers sous-marins groupés, uti-lisable à toutes profondeurs ainsi qu'aux structures de mise en oeuvre.
Parmi les principales methodes de completion connues on peut citer celles faisant appel ~ des equipes de plongeurs.
Elles ont I'inconvenient de ne pouvoir être aisement utilisables qu'à des profondeurs relativement faibles.
Afin d'eviter cet inconvenient, d'autres methodes font appel à des mécanismes permettant d'effectuer automatique-ment des raccordements verticaux ou lateraux. ~-Cependant, les mecanismes utilises sont complexes, coûteux et encombrants. De plus, on ne peut effectuer une surveillance complète de la tête de puits. On y remedie dans certains cas en effectuant les raccordements latéraux de la tete de puits à l'aide d'une enceinte sous-marine pourvue d'un sas d'accès à un moyen de transfert de personnel. Après avoir vidé l'eau à l'intérieur de l'enceinte pour travailler à la pression atmospherique, on effectue le raccordement et on ~ -retire le moyen de transfert. Une méthode offrant une plus grande securite consiste à utiliser une enceinte a la pression ~atmQspherique permettant de contr81er le puits se trouvant dans~l'eau. Cependant, dans cette methode anterieure, le raccor-~: : , :
~ ~` dement devait encore etre réalise de l'extérieur de l'enceinte, - ~ -~-:. . . :.
de sorte que l'interet offert par cette methode pour le controle de la tete de puits etait contrebalancé par les difficultés habltuelles rencontrées pour effectuer les raccordements. ~-L'objet de la présente invention, telle que revendi-: .
quée ici, est une methode de completion d'un ou de plusieurs puits pétroliers sous-marins selon laquelle une structure, com-: : .. .
portant une enceinte de service unique, à l'interieur de laquelle on fait regner un milieu gazeux sous pression atmosphérique, .,~. ..... ..... .

C - ~ '':"' ~733~

est agencée de maniere à permettre de desservir chacune des têtes de production desdits puits. Cette méthode consiste en:
la confection d'une excavation destinée à contenir la.structure à l'intérieur de laquelle on a incorporé un manifold d'exploita-tion; le raccordement audit manifold d'une ligne d'écoulement, préalablement mise en place; le foràge des différents puits, à
travers des compartiments prevus a cet effet dans la structure, compartiments susceptibles de communiquer avec cette dernière;
la descente, dans chaque compartiment, des têtes de production respectives; l'obturation, grâce à des moyens amovibles appro-priés, de chaque compartiment, à sa partie supérieure, la . :
vidange de chaque compartiment, puis son remplissage avec un ; :
mélange gazeux à pression atmosphérique; le raccordement, au manifold des têtes de production des puits; l'étanchement, côté enceinte de chaque compartiment, sa remise en eau et, enfin, l'enlèvement du moyen d'obturation de chaque compartiment.
Cette méthode présente l'avantage de pouvoir effectuer le raccordement du puits au manifold non plus de l'extérieur mais de l'interieur même de l'enceinte. Elle permet en consé
.quence a l'équipe de travail de rester dans une zone de grande . -~
sécurite, chaque compartiment pouvant être de dimension relati- .
vement reduite pour n'être separe de l'enceinte que par une paroi pourvue d'une ouverture obturable rendant aisement accessibles les eléments de raccord de la tête de puits au mani- :
fold. ~:
L'invention, telle que revendiquee, vlse egalement une structure de completion d'un ou de plusieurs puits p~tro-liers sous-marins, chaque puits ayant sa t8te de production, structure caracterisee en ce qu'elle est entouree d'une masse ~ -de béton agencee de manière à rigidifier ladite structure et a la maintenir par le supplément de poids qu'elle apporte a l'em-placement qu'elle occupe sur le fond marin, ladite structure .~ -; ~ . , ~ . .. ..
. :. ~ . .

~ 3'~'~

etant encore caracterisee en ce qu'elle comporte une enceinte centrale de service unique, permettant la desserte de chacune desdites têtes, la structure comportant autant de compartiments independants qui lui sont periphériques qu'il exis~e de têtes de production, chaque compartiment comportant, à sa partie superieure, une ouverture de communication avec l'exterieur, munie dlun dispositif d'obturation et une autre ouverture, e~alement obturable, dans la paroi separant ledit compartiment de l'enceinte centrale.
La mise en oeuvre de la methode exposee à l'aide d'une telle structure permet de résoudre aisément, non seulement le problème du raccordement au manifold des diverses têtes de puits que l'on installe dans les compartiments desservis par l'enceinte, mais encore celui du raccordement de la conduite d'ecoulement au manifold que l'on effectue à l'intérieur de l'enceinte. En ou-tre, on resout du même coup le problème posé
par la protection des têtes de puits sous-marines puisque chaque tête de puits se trouve à l'intérieur d'un compartiment faisant partie d'un ensemble qu'il suffit de disposer en-dessous du niveau du fond de l'eau . _ _ -~ 3~
pour échapper à l'action de tous corps étrangers, d'icebergs par exemple dont le fond risquerait d'heurter des installations non protégées.
Un autre objet de l'invention est de faciliter la complétion des puits en prévoyant dans chaque compartiment un moyen de guidage latéral permettant d'orienter aisément, lors de l'installation de la tate de puits, les raccordements des conduites de production et des diverses commandes à l'enceinte. ~ ;
Un autre objet est de donner à la base de chaque compartiment une forme adéquate pour servir de réceptacle ou de siège au premier tube de cuvelage (casing) du puits et de don- -ner à la partie supérieure une forme appropriée pour supporter une structure de guidage et recevoir un dispositif d'obturation assurant liétanchéité du compartiment.
Ainsi, la présente méthode permet une complétion aisée des puits, assure la sécurité parfaite des équipes de travail A "
lors des raccordements et une protection certaine des tetes de puits en eau relativement peu profonde.
D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description suivante ~aite en référence au dessin annexb qui représente, à titre d'exemple non limitati~
un mode de réalisation de structure~ permettant la mise en oeuvre de~la méthode de complétion de puits groupés.
Sur le dessin :
La figure 1 représente la vue schématique générale7 partiellement en coupe, de la structure après complétion des puit~ groupés, la figure 2 la vue de dessus de la structure avant i~stallation, la figure 3 la vue schématique partiellement en coupe d'un compartime~t pourvu d'une structure de guidage à colonnes verticales supportant les obturateurs, .

,,,, ,' ' , ~3~
la figure 4 est la vue schématique d'une variante de la structure de la ~igure 3, comportant un cane de réentrée, la figure 5 la vue schématique partiellement en coupe ..
d'un compartiment apr~s descente de la t~ete de puits, et mise en place du dispositif d'obturation, .:.~ .
la figure 6 la vue schématique partiellement en coupe de la tete de puits après raccordemen-t au manifold de l'enceinte, la figure 7 la vue schématique en coupe d'un compar-timent avant forage, ~.~
la figure 8 la vue partielle de l'intérieur de l'en- . . -ceinte dans la direction de la flèche VIII de la figure 7~ ;
la figure 9 la vue schématique partiellement en coupe . :~
d'une variante de la sortie latérale de la tête de production, et ... . -la figure 10 un détail de l'assemblage de la struc- .
ture de guidage sur le compartiment de la figure 3. .
Afin de permettre le raccordement de la tate de puits ..
1, figure ~ 9 ~ un manifold 2 sans avoi:r à accéder auprès de la tate de puits~ on prévoit une structure 3 faite d'une masse.de béton 4 remplissant les vides entre une enceinte centrale 5 et des compartiments périphériques 6,~figure 2. ~es cavités 7 ser-~vent à créer des dégagements pour la mise en place de moyens de guidage tels que 8, figure 3,:ou 9, figure 4, nécessaires au ` :.
forage:et à la complétion des puits, e.t à protéger la partie su-périeure des moyens de fixation 10. ~es structures 8 et 9 com- :
~: portent soit des lignes de guidage 28, soit un simple cane pour ~ .
le guidage des premiers outils des premiers casings et des ob- :
. turat:eurs; elles~peuvent etre pourvues d:e moyens de libération schématises en 31 coopérant avec les moyens de fixation 10, fi- -gure; 7 et 10. Dans le cas où 11on désirerait mettre en place la structure 3 au moyen de ~lotteurs9:ces cavités permettent encore de loger la baae de flotteurs, non rsprésentés, ces derniers ~ .
. . - .: . -pouvant ~tre da n'importe quel type. Ces flotteurs sont montés ~.:. :. . ..
.
~ ~ ~4~ ~.
:, `",.','.
~ ', .

~33~ :

de préférence ~ leur base au moyen d'un dispositif de connexion à commande ~ di~tance sur un moyen de fixation 10 à la partie supérieure du cuvelage 11, ~igure 7, de chaque compartiment 6.
On peut donc alléger de facon commode la structure 3 au cours de sa descente, les flotteurs étant récupérés après la pose de la structure par la commande à distance des connecteurs de ces flotteurs sur 10. Dans le cas où l'on désirerait un guidage très précis de la structure 3 par exemple au centre d'une ex- -cavation, on place au centre de cette excavation un tube 13 et un ancrage 14 surmonté d'une poulie 15 autour de laquelle on a fait passer préalab~ement un câble de guidage, non représenté, passant dans une colonne centrale de guidage 16 solidaire de la structure et traversant l'enceinte 5. Il suffit donc de fixer un brin du cable à la structure et d'enrouler l'autre brin sur un treuil en surface pour descendre la structure~3 au centre de l'excavation, le talus 17 de cette excavation servant éven-tuellement à enfouir la conduite d'écoulement 18 que l'on-peut enfouir dans le fond marin.
Après descente de la structure et retrait par com-mande à distance des flotteurs7 on peut raccorder la conduite 18 au manifold 2. Ce raccordement s'effectue de l'intérieur de l'enceinte 5 à laquelle on peut accéder en utilisant un .~ . .
engin sous-marin approprié 20 qui se raccorde ~ l'enceinte par le sas 21 solidaire de la structure 3 et la porte 22 obturant normalement le sas 21. ~'enceinte 5 est à la pression atmos-phérique, des portes étanches 23, figure 3, isolant l'enceinte des compartiments 6. Un cable 24, enroulé sur le treuil 40 du ~.
sous-marin 20, permet de tirer la conduite 18 à travers un passage étanche 25 traversant, par toute technique connue, ~:
l'encelnte.~ Au cours de cette opération, le c~ble 24 passe autour d'une poulie, non représentée pour plus de clarté du dessin, le plan de la poulie étant le plan vertical passant par . .;
.. . .
.. , ' ~, .

~0733~ :
la conduite d'écoulement 18 et le passage 25.
On raccorde par la suite de l'intérieur de l'enceinte 5 la vanne 26 à l'extrémité de la conduite ~8 au manifold 2 par l'intermédiaire du raccord 27.
~ es puits sont alors ~orés selon une méthode conven~
tionnelle sauf que l'on utilise les structures de guidage par ticulières 8 et 9 et un tube d'extension 29 pourvu d'ailettes : -de centrage 30 destinées à diminuer le moment fléchissant trans-mis par les obturateurs 38 et le riser 42 a la base du tube ~
d'extension 29. : ~.
On a représenté figure 7, au dessous de la prote d'é- . .
tanchéité 23, une conduite 34 reliant le compartiment 6 à une .
vanne 35 que l'on connecte à une pompe, non représentée, pour le vidage du compartiment 6. A la base du compartiment, se ~
trouve un siège 36 de tout type existant dans le commerce ser-vant de suspension au premier tube de cuvelage (casing~ ~'en-semble des tateR de ces tubes de cuve!lage formant la tête des puits 71. ~a fente de guidage 32 est représentée en regard de la conduite 34 et du passage 37 conduisant à la porte 23. Elle sert ~ orienter d'une manière précise la tête de production 43.
~es obturateurs 38:s~nt fixés à la partie supérieure du tube : de~p~olongatiQn 29 par rapport au passage 37. ~e connecteur de base 39 peut etre de tout type ainsi que les unités 41 de con- .
tr~le et de raccordement du riser 42.
: ~ Après forage, mise en place des tubes de cuvelage (casings) et de production ~tubings) ainsi que des bouchons .
permettant le retrait des obturateurs 38, on déconnecte de la t~te de puits 7t le connecteur 39 et l'on procède à la descente ..
de la tete de production 43, figure 5 et 6, que l'on connecte : :
~ la tate de puits 71 par le connecteur 44 déj~ relié ~ la tete ~ ~;
de prod~ction 43. ~es lignes de commande de la vanne supérieur~ -45 et du connecteur 44 sont fixées ~ un connecteur 46 de lignes ~6- : :
. ;. .
'.

1~334q de commandes hydrauliqueS. La ligne de commande de la vanne ma~tresse 47 est connectée à une vanne à double action 48 qui permet la commande de la vanne ma~tresse 47, soit de la sur-face par l'intermédiaire du connecteur 46, soit par une ligne directe 49. Une vanne 50 de sortie latérale de lleffluent est commandée par une ligne directe 510 Une ligne de commande 52 permet d'effectuer éventuellement la mesure de la pression de 1'annulaire.
Au cours de la descente, les lignes de commande 49, 51 et 52 sont attachées à la tête de puits de production 43 et, das que le connecteur 44 est fixé, on obture l'orifice supérieur du compartiment 6 par un bouchon spécial 53 se verrouillant sur le moyen de fixation 10. En raccordant la vanne 35 à la pompe non représentée de l'enceinte 5, o~ vide alors le com-partiment 6 et on équilibre les pressions entre l'enceinte et le compartiment.
On peut alors ouvrir le passage 37 en retirant la -~
porte 239 de sorte que l'on peut acc~der aux lignes de commandes 49, 51 et 52. Qn remarquera qu'il e~t inutile de pénétrer 1l intérieur du compartiment 6 pour effectuer le raccordement du puits au manifold 2 et qu'il su*fit de pouvoir retirer les extrémités de ces lignes de commandes. Au moyen de tout dis-positif de manutention approprié équipant l'enceinte, on con-neote le tube 54, pouvu du connecteur 55, à la sortie latérale 56 contr~lée par~la vanne 50 de la t8te de protectlon. ~a con-nection peut s1ef*ectuer ~ l'aide de la ligne de commande 57.
Cette llgne peut déjà être fixée à la p~aque obturatrice de raccordement 58 que traverse le tube 54. Cette plaque est fixée sur la bride du passage 37 à l'aide de moyens et d'étanchéité
.
convention~els 59. ~a plaque 58 comprend des raccords tels que 61 pour le raccordement aisé des lignes de commandes 49, 51, et 57, des ~annes de raccordement 62 ~ 65 permettant les commandes ~:

.

l~q~3~
et contrales de la tate de production 43 de l'interieur mame de l'enceinte 5. ~'étanchéité du tube 54 sur la plaque 58 est assurée après connexion du connecteur 55 au moyen de joints d'étanchéité 66 que l'on maintient serrés entre le tube 54 et l'extrémité cylindrique portant la bride 67 au moyen des écrous 68. Au moins une vanne 69 complète le raccordement entre le tube 54 et le manifold 2.
Ainsi, contrairement aux méthodes connues, le rac-cordement de la tete de puits au manifold s'e~fectue de l'in-térieur d'une enceinte sans avoir ~ pénétrer dans l'espace en-vironnant directement la tate de puits.
~ orsque le raccordement est termine, la vanne 35 peut être connectée au circuit d'introduction d'eau non re-présenté et aprbs remplissage du compartiment 6 le bouchon 53 peut ~tre retiré. Un tube de protection (tubing), non repré-sente, allant jusqu'à la surface, peut être mis en production après repéchage des bouchons par la technique dite "wlre line"
d'intervention par c~bles. ~es vannes 45 et 47 sont alors ~er-mées et le tube de~production peut alors atre déconnecté. Un ~ chapeau de protection 70 peut ~etre descendu sur la partie su-périeure de la t~te 43 et du connecteur 46, cette descente étant . ..
~ encore guidée par la fente 32.
~ .
~ ~ien que l'on n'ait décrit qu'un seul mode de réali-~:: : : , .
; sation de la structure 3, on comprendra qu'elle peut prendre de nombreuses ~ormes ainsi que les tates de production dont la ,. .
~ sortie latérale~56 peut former un angle aigu avec la partie su- ~
. .
périeure de la tate 43, figure 9, pour permettre l'utilisation de~la technique dite "Through ~low ~ine" d'intervention par la ;
conduite d~écoulement.
30 ~ ~ Dans ce dernier cas, ~igure 9, le tube 54 présente une forme incurvée pour le passage des outils pompés qui sont envoyés dans le puits à partir de l'enceinte 5 et traverse la plaque ~ 3~
58 sous un cer-tain angle. De m~me, plusieurs sorties latérales peuvent être prévues sur une tête, l'ensemble de ces sorties et de leurs commandes étant encore raccordé à travers une pla-que obturatrice ~ l'enceinte manifold et aux organes de comman-de de l'enceinte 5.

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Claims (12)

Les réalisations de l'invention, au sujet desquelles un droit exclusif de propriété ou de privilège est revendiqué, sont définies comme il suit:

1. Méthode de complétion d'un ou de plusieurs puits pétroliers sous-marins selon laquelle une structure, comportant une enceinte de service unique, à l'intérieur de laquelle on fait régner un milieu gazeux sous pression atmosphérique, est agencée de manière à permettre de desservir chacune des têtes de production desdits puits, méthode caractérisée en ce que les différentes phases opératoires qu'elle comporte sont:
la confection d'une excavation destinée à contenir la structure, à l'intérieur de laquelle on a incorporé un manifold d'exploita-tion; le raccordement audit manifold d'une conduite d'écoule-ment,préalablement mise en place; le forage des différents puits, à travers des compartiments prévus à cet effet dans la struc-ture, compartiments susceptibles de communiquer avec cette dernière; la descente, dans chaque compartiment, des têtes de production respectives; l'obturation, grâce à des moyens amovibles appropriés, de chaque compartiment, à sa partie supérieure, la vidange de chaque compartiment, puis son remplissage avec un mélange gazeux à pression atmosphérique; le raccordement, au manifold des têtes de production des puits;
l'étanchement, côté enceinte,de chaque compartiment; sa remise en eau et, enfin, l'enlèvement du moyen d'obturation de chaque compartiment.

2. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que la profondeur de l'excavation est rendue telle que la partie supérieure de la structure se trouve au-dessous du niveau du fond de l'eau.

3. Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que les puits sont fores en utilisant, comme suspension d'un premier tube de cuvelage, un siège que l'on prévoit à la base de chaque compartiment de la structure.

4. Méthode selon la revendication 1, caractérisé en ce que les têtes de production que l'on descent sont orientées pour que la sortie latérale de la tête à raccorder ainsi que les extrémités des tronçons de lignes de commandes des vannes de la tête soient en regard d'une plaque séparant le comparti-ment de l'enceinte.

5. Méthode selon la revendication 4, caractérisée en ce que le raccordement, au manifold, de chaque tête de production s'effectue par remplacement de ladite plaque de séparation, par une plaque de raccordement, traversée d'une manière étanche par les canalisations constituant le raccordement.

6. Structure de complétion d'un ou de plusieurs puits pétroliers sous-marins, chaque puits ayant sa tête de production, structure caractérisée en ce qu'elle est entourée d'une masse de béton agencée de manière à rigidifier ladite structure et à la maintenir par le supplément de poids qu'elle apporte à l'empla-cement qu'elle occupe sur le fond marin, ladite structure étant encore caractérisée en ce qu'elle comporte une enceinte centrale de service unique, permettant la desserte de chacune desdites têtes, la structure comportant autant de compartiments indé-pendants qui lui sont périphériques qu'il existe de têtes de production, chaque compartiment comportant, à sa partie supé-rieure, une ouverture de communication avec l'extérieur, munie d'un dispositif d'obturation et une autre ouverture, également obturable, dans la paroi séparant ledit compartiment de l'en-ceinte centrale.

7. Structure selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque compartiment comporte une fente de guidage verticale pour le positionnement de la tête de production et d'un chapeau de protection.

8. Structure selon les revendications 6 ou 7, com-portant en outre, à sa partie supérieure, un sas et des dégage-ments sur les ouvertures d'extérieur des compartiments, pour le raccordement d'un engin sous-marin, pour l'installation successive de bouées d'allègement, de supports de guidage et des dispositifs d'obturation.

9. Structure selon les revendications 6 ou 7, carac-térisée en ce que chaque compartiment est en outre relie par une conduite à une vanne située à l'intérieur de l'enceinte en vue d'assurer la vidange ou le remplissage du compartiment;
en ce que l'enceinte comporte un manifold; en ce que la tête de production dans chaque compartiment est munie de vannes et de lignes de commande des vannes, lesquelles lignes sont reliées de façon étanche à des vannes de commande situées dans l'en-ceinte, et en ce que chaque compartiment possède un sortie d'effluent connectée de façon étanche audit manifold.

10. Structure selon les revendications 6 ou 7, carac-térisée en ce que les ouvertures inférieures constituent le siège de la tête de suspension de tubage; et en ce que la con-nextion entre la tête de production d'un compartiment et le manifold comporte un tube traversant de façon étanche une plaque amovible assurant le raccordement et la séparation de l'enceinte et du compartiment, ce tube étant pourvu d'un con-necteur reliant la sortie latérale de la tête de production audit tube, la ligne de commande dudit connecteur ainsi que les lignes de commande des vannes de la tête de production de façon étanche ladite plaque amovible.

11. Structure selon la revendication 6, destinée à reposer dans une excavation comportant un point d'ancrage et de guidage de la structure et caractérisée en ce qu'elle com-porte, en sa partie centrale et à l'aplomb dudit point d'ancrage et de guidage, un passage traversant ladite enceinte de façon étanche.

12. Structure selon la revendication 11, caractérisée en ce qu'une conduite d'écoulement est enfouie dans le talus produits par l'excavation.