La présente invention concerne une vanne utiLisable pour equiper les tubages de puits forés dans le sol, notamment les puits horizontaux.
Cette vanne permet notamment d'effectuer d'une manière simple la production sélective de formations géologiques ou de zones de productions traversées par le tubage à l'aide d'un nombre tres réduit de lignes de commande. Cette réduction du nombre de lignes est particulièrement avantageuse : au niveau de la traversée par les lignes des joints d'étanchéité, ces joints pouvant etre du type "packer" ; du point de vue de l'encombrement des lignes le long du tubage notamment à sa periphérie, et aussi pour la réduction des coûts de mise en place de ces lignes.
~`~ The present invention relates to a valve that can be used to equip the casings of wells drilled in the ground, in particular horizontal wells.
This valve allows in particular to perform in a simple manner the selective production of geological formations or areas of productions crossed by the casing using a very reduced number of command lines. This reduction in the number of lines is particularly advantageous: at the level of the crossing by lines of the seals, these seals can be of the type "packer"; from the point of view of the congestion of the lines along the casing in particular at its periphery, and also for cost reduction of setting up these lines.
~ `~
- 2 - 1336882 L'invention s'applique avantageusement a la production de puits horizontaux. En effet, particulièrement en forage pétrol;er, la production d'un puits provoque un déplacement des differentes nappes de liquides de la zone de production appelé effet de cône (en anglais 5 "coning"). En production dans des puits hor;zontaux, la venue de liquides indésirables, tels que l'eau, s'effectue en general irregulièrement le long du puits, tant et si bien qu'une grosse partie du liquide recherché, tel que l'huile, n'est pas extraite des formations.
Pour pallier cet inconvénient, d'une part on réalise plusieurs zones de pro~uction que l'on equipe de moyens, t,els des vannes, permettant d'en régler le débit et d'autre part on contrôLe notamment la qualite et la quantite des fluides provenant de chacune des zones de 15 production. Ce contrôle peut être effectue par des ;nstruments, tels des débimetres et des instruments de mesure phys;que et/ou ch;m;que des fluides, disposés par exemple le long du puits ou du tubage suivant chacune des zones de production.
20 L' invention fournit une vanne à chemise coulissante pour la production de puits forés dans le sol, incluant un corps extérieur cylindrique adapte a s'intercaler dans un tubage, une allonge intérieure à ce corps, une chemise coulissant entre le corps et l'allonge, et permettant la modification du degré d'ouverture d'orifices 25 mettant en communication l'intérieur et l'extérieur de la vanne, une chambre de poussée délimitée par le corps, l'allonge et une extrémité de la chemise, la chambre étant reliée à des moyens de commande hydraulique.
Cette vanne est notamment caractérisée en ce qu'elle inclut en outre des moyens de rappel agissant sur la chemise, les moyens de commande hydraulique tendant à
déplacer la chemise à partir d'une position initiale, contre ~ .
l'action des moyens de rappel, de manière à modifier le degré d'ouverture des orifices, les moyens de rappel étant adaptés à ramener la chemise dans la position initiale en l'absence d'une action suffisante des moyens de commande hydraulique.
La vanne pourra comporter une chemise de sécurité commandée mécaniquement par l'intérieur du tubage et adaptée à
modifier l'ouverture des orifices.
Les moyens de commande hydraulique peuvent comprendre par exemple une ligne reliée à un générateur hydraulique, et les moyens de rappel peuvent être constitués d' un ressort.
L';nvention pourra etre bien compr;se et tous ses avantages apparaîtront cla;rement 3 la lecture de la descr;ption qu; su;t dont un exemple de realisation est illustre par les fiqures annexées parmi lesquelles :
- la figure 1 represente en coupe un puits equ;pe du dispositif selon l'invention, au cours de l'etape precédant la connexion, - la figure 2 montre en detail une vanne hydraulique sélective, a chemise coulissante utilisee dans un dispositif selon l'invention, et - la figure 3 montre schematiquement un dispositif selon l'invention comportant des outi(s et/ou instruments hydrauliques.
Sur la figure 1 le pu;ts, comportant une partie fortement inclinée sur la verticale, voire horizontale, et equipe d'un dispositif selon l'invention, est exploite à partir de la surface du sol. Ce puits 1 comporte sur une certaine longueur un cuvelage Z a l'interieur duquel se trouve un tubage 3 et un conduit 4, qu; traverse des format;ons geolog;ques dont on veut produire des fluides.
n - 3a -De manière a produire selectivement des fluides des formations geologiques, suivant des zones dites de pr,oduction 30, 31, 3Z, 33, on dispose, d'une part, entre le cuvelage 2 et les formations des moyens d'étancheite 7, 8, 9 du type packer et, d'autre part, entre le cuvelage 2 et le premier tubage 3 et le conduit 4 des moyens n ~
-~ 4 ~ 1336882 sont situés respectivement sensiblement au droit des joints les 7, 8, 9 et sont par exemple du type packer double.
Chacune des zones de production 30, 31, 32 communique avec des zones intérieures au cuvelage 2 par des orifices 13, 15, 17 respectivement.
On peut faire communiquer cette zone à volonté avec l'intérieur du premier tubage 3 par des vannes de circulation, telles des vannes à
chemises coulissantes 14, 16, 18 respectivement.
En production, Les vannes 14, 16, 18 sont normalement dotees de clapets anti-retour empechant la circulation de fluide du tubage vers les formations, mais on pourra très bien supprimer ces clapets, lorsque, par exemple, on voudra proceder a la fracturation d'une zone.
L'extrémité inférieure du conduit 4, comportent une vanne 11 pouvant etre commandee à distance, telle qu'une vanne à chemise coulissante semblable aux vannes 14, 16, 18 et permettant de mettre en communication la partie inférieure 33 du puits 1 avec le tubage 3 et le conduit 4, soit pour produire les fluides du fond du puits (par le conduit 4), soit pour les besoins de l'exploitation normale du puits.
Le conduit 4 relie au tubage 3 par l'élément de liaison hydraulique 12 comporte, si besoin est, disposée a la profondeur requise, une pompe 19 de circulation qui aspire le fluide des formations et le refoule à
la surface du sol par la bouche 20. La pompe 19 peut etre une pompe hydraulique, électrique ou mécanique, telle le plongeur d'une pompe à
tige et balancier. La position de la pompe 19 dans le puits pourra etre situee sensiblement au dessous du niveau dynamique d'une formation en production. Selon l'invention le sens de circulation du fluide de la pompe peut être unique et ascendant.
L'extrémité interieure et inférieure du tubage 3 comporte un premier organe de connexion 10 relie par des lignes électriques 40 à des instruments et/ou outils 34, 35, 36, 37 disposes dans chacunes des - 5 ~ 1336882 zones de production 30, 31, 32, 33.
Ce premier organe de connexion 10 est adapté à cooperer avec un deuxième organe de connexion 21 reLié à la surface du sol par un câble 5 de transmission 22. Ce deuxieme organe de connexion 21 est introduit dans le tubage 3 a sa partie superieure, puis est déplace jusqu'au deuxième organe de connexion 10 pour établir la coopération de ces derniers.
10 Le deuxième organe de connexion 21 peut comporter une barre de charge 21a qui permet la descente par gravite du ce deuxième organe 21, notamment pour les puits verticaux ou faiblement dévies de la verticale. Cet organe 21 peut aussi comporter des garnitures adaptées à coopérer avec l'intérieur du tubage 3, notamment pour les puits 15 fortement déviés de la verticale voire horizontaux ou encore remontant, afin de réaliser une etancheité et ainsi mouvoir cet organe 21 par un pompage hydraulique produit, soit par la station 29 qui est reliee au tubage 3 par une canalisation 28, soit par la pompe de circulation 19 située dans le conduit 4.
L'extrémite du tubage comporte un canal 12a, situe en dessous de la liaison hydraulique 12 et qui permet une circulation de fluide, cette liaison hydraulique etant adaptée à permettre l'evacuation des boues ou autres sediments et étant egalement adaptee a permettre 25 l'élimination du fluide present entre les premier 10 et deuxième 21 organes, notamment lors de leur connexion, et grâce à une section convenable. La liaison hydraulique 12 est aussi adaptee à permettre l'amortissement de l'inertie du deuxième organe 21 au cours de sa connexion avec le premier organe 10.
Pour réaliser la descente du deuxième organe 21 de connexion par un pompage hydraulique d'un fluide, tel une huile dégazee, l'extremité
superieure du tubage 3 comporte un presse-étoupe 23 au travers duquel passe le c3ble de transmission 22 avant d'etre renvoye par deux `- 1336882 poulies 24, 25 vers le treuiL 26 commandé par le poste 27.
Lorsque l'on effectue la production d'un puits 1, tel celui foré dans des formations géologiques comportant des hydrocarbures, le puits 1 est equipe d'au moins un tubage 3 et un conduit 4 pour des raisons de sécurité, de manière à éviter une circulation de fluide entre le cuvelage 2 et Le tubage 3. Ainsi, lorsque l'on déplace le deuxieme organe 21 de connexion, le fluide présent sous celui-ci remonte par le conduit 4. On ne sortira pas du cadre de l'invention, notamment lors de la production a partir d'un puits, en reliant la liaison hydraulique 12 à l'espace annulaire situé entre le tubage 3 et le cuvelage Z et en supprimant le conduit 4.
Le deuxième organe 10 de connexion est relie aux instruments de mesures 34, 35, 36, 37 respectivement, disposes dans les zones de complétion 30, 31, 3Z, 33, au moyen des lignes electriques 38, 39, 40, 41. Ces instruments 34, 35, 36, 37 sont adaptés a mesurer le debit de fluide traversant les vannes 14, 16, 18, 11 respectivement, la température et la pression des fluides dans chacunes des zones de completion 30, 31, 32, 33 respectivement. On pourra, de la même manière que l'on effectue les mesures de pression, de débit et de temperature, effectuer toutes autres sortes de mesures physiques et/ou chimique et/ou physico-chimique, telles que la résistivité des fluides des zones de production. En réalisant la liaison électrique entre les appareils de mesures et la surface, il est possible d'obtenir a tout moment et en temps reel les caractéristiques des fluides de chacune des zones et ainsi établir au mieux un programme de production en intervenant sur les vannes 14, 16, 18, 11 de chacune des zones. Par exemple, lorsque le câble de transmission ne comporte qu'un seul conducteur, on pourra utiliser un dispositif multiplex pour regrouper les informations p~ovenant des instruments de mesure.
` ~ 1336882 Les vannes 14, 16, 18 sont sélectivement commandées depuis la surface du sol, soit par des outils à cles (21, 21a), soit par une commande hydraulique. Ces outils à clés sont manies au câble pour les puits verticaux ou faiblement deviés, ou avec des moteurs hydrauliques pour les puits admettant une circulation hydraulique, telle qu'on le pratique avec la technique dite T.F.L. (de l'anglais "Through Flow Line"), ou tout autre moyen, tel celui de la demande de brevet ~AnA~i~ 575.162 du 19 août 1988.
La figure 2 montre en détàil une vanne 45 hydraulique à chemise coulissante 46, 47 adaptée à la production selective d'un puits selon l'invention. Cette vanne 45 permet de mettre en communication ou non l'exterieur et l'interieur du tubage.
Une ligne hydraulique 49, assurant la source d'énergie des élements de puissance, tels de élements similaires a la vanne 45, communique par un branchement 50 avec la vanne 45. Sur ce branchement 50 sont ~' .
disposés des moyens de distribution, tels une electrovanne 51, reliés par un câble électrique 48 à la prise 10 placee à l'extrémité
inférieure du tubage 3 (figure 1).
Cette électrovanne 45 assure l'ouverture et la fermeture de lacommunication entre la ligne hydraulique 45 et la chambre 52 de poussée hydraulique de la chemise coulissante hydraulique 46.
La vanne 45 comporte un corps 53 exterieur cylindrique intercalé dans le tubage 3 grâce à un raccord conique femelle 54 et un raccord conique mâle 55 respectivement disposes en haut et en bas de la vanne.
Dans ce corps 53 réalisant l'enveloppe exterieure de la vanne sont disposes, sensiblement dans le même plan perpendiculaire à l'axe du tubage, quatre orifices 56 obturables modifiant la communication entre l'interieur et l'extérieur du tubage.
.
L'obturation des orifices 56 est réalisée au moyen du coulissement de la chemise hydraulique 46 ou de la chemise de sécurité 47.
Une allonge 57, séparant les chemises 46 et 47, définit avec la chemise hydraulique 46 et le corps 53 la chambre 52 hydraulique de poussée, et assure le guidage des chemises 46 et 47.
ZS La chemise hydraulique 46 coulisse entre deux positions extrêmes définies d'une part par la cooperation d'une butée d'ouverture 58 avec l'embout superieur 59 de la chemise hydraulique 46, et d'autre part par la coopération d'un talon 60 d'une rainure 61 pratiquée à la partie inférieure de la chemise hydraulique 46 avec le talon 62 de la clavette 63. La clavette 63 est solidaire de l'allonge 57 et en cooperant avec la rainure 61 positionne en rotation la chemise hydraulique 46 par rapport au corps 53 de la vanne.
Un ressort de rappel 64, coopérant avec l'embout inférieur 65 de la chemise hydraulique 46 et un epaulement 66 de l'allonge 57, assure le retour à la position repos de la chemise hydraulique 46 lorsque la pression à l'interieur de la chambre de poussée 52 devient inférieure à une valeur prédéterminée.
L'espace cylindrique 67 défini par l'epaulement 66, l'embout inférieur 65, le corps 53 et l'allonge 57, et dans lequel est placé Le ressort 64, débouche à l'interieur du tubage par un orifice 68 inférieur de circulation et par un orifice 69 supérieur de circulation, une gorge 70 et des ajourages pratiqués dans la chemise 47 de sécurité, de manière à permettre une circulation de fluide et à éviter le colmatage du ressort 64. Au lieu de faire déboucher cet espace cylindrique 67 dans l'intérieur du tubage, on pourra connecter cet espace 67 avec une chambre de compensation remplie avec un fluide restant propre, tel de l'huile.
A l'intérieur de l'allonge cylindrique 57, coulisse La chemise 47 de securité, entre deux positions definies par la coopération d'une Lame élastique 71 comportant un ergot avec deux rainures annulaires intérieures 72, 73 usinées dans l'allonge 57 et assignant a la chemise 47 une position haute et une position basse correspondant respectivement à l'ouverture et la fermeture des orifices 56.
La chemise 47 de sécurité est commandée par un siège de clé 74 adapté
à coopérer avec la pene d'un outil circulant dans le tubage. La partie superieure 75 du corps 53 de vanne, comporte au niveau de la chemise 47 de sécurité un chanfrein 76 adapté au dégagement du pène. La chemise 47 est positionnée en rotation par rapport au corps 53 au moyen d'un ergot 77 solidaire de l'aLLonge 57 et coopérant avec une rainure 78 pratiquée dans La chemise 47.
L'extrémité inférièure de La vanne 45 comporte un embout 79 fixé au corps 53 par un fiLetage 80, L'embout étant muni du raccord conique mâLe 55.
- 10 - 13~6882 Sur le figure 2, la vanne 45 est représentée "normalement ouverte", c'est-à-dire que lorsque la pression du fluide agissant sur la chemise 46 hydraulique est inférieure à une valeur déterminee, les orifices disposes dans le corps de vanne ne sont pas obstrués par la chemise 46 du fait de la force de rappel du ressort 64 qui fait coopérer la butée d'ouverture 58 avec l'embout superieur 59 de la chemise hydraulique 46.
On ne sortira pas du cadre de l'invention en realisant et en utilisant une vanne "normalement fermée". Pour cela, il suffit par exemple de relever les orifices pratiques dans la chemise hydraulique 46 d'une manière telle que, lorsque la butée d'ouverture 58 coopère avec l'embout supérieur 59, les orifices 56 sont obstrués au niveau de la chemise hydraulique 46 et de manière que lorsque le talon 60 de la rainure 61 coopère avec le talon 62 de la clavette 63, les orifices 56 sont libres au niveau de la chemise hydraulique 46.
La chambre de poussée 52 correspond a un reservoir adapté à contenir une masse variable de fluide hydraulique.
La fermeture des orifices de la vanne 45 s'effectue en commandant par la ligne électrique 48 l'ouverture des moyens de distribution 51, en mettant une pression adaptée dans la ligne 49, de manière 3 créer un écoulement de fluide dans un premier sens et faire ainsi descendre la chemise 46.
Pour immobiliser la chemise 46 dans les positions où les orifices sont ouverts ou fermes, quelle que soit la pression dans la ligne 49, on ferme les moyens de distribution 51.
L'ouverture des orifices de la vannes 45 s'effectue en ouvrant les moyens de distribution 51, de manière à mettre en communication la chambre de poussee 52 avec la ligne hydraulique et en mettant une pression adaptée dans la ligne 49, de manière à créer un écoulement de fluide dans un deuxième sens opposé au premier sens et faire ainsi remonter la chemise 46, cette pression étant inférieure à la pression de fermeture des orifices.
La figure 3 montre shematiquement un dispositif comportant des outils et/ou instruments hydrauliques 81, 82, 83 disposés sur un tubage 90 placé dans le puits 1, le dispositif étant notamment adapté à la production sélective de differentes zones, telles les zones 30, 31, 32, 33 de la figure 1 ou 84, 85, 86 de la figure 3. Ces outils et/ou instruments peuvent être, par exemple des vannes illustrées par la figure 2. Les zones 84, 85, 86 sont respectivement délimitées par des éléments d'étanchéités 87-88, 88-89, 89 et le fond du puits.
Le dispositif comporte une première ligne 91 et eventuellement une deuxième ligne hydraulique 92, ces lignes étant reliees aux outils et/ou instruments par des branchements 93, 94 respectivement. Sur les branchements 93 de la première ligne hydraulique 91 sont disposes des moyens de distribution.
Des moyens de distribution des branchements 93 sont commandés par une ligne électrique 95 reliée à un premier organe 96 de connexion electrique dispose à la partie inférieure et intérieure du tubage et adapté à cooperer avec un deuxième organe de connexion électrique complémentaire relié à la surface du sol par un câble de transmission 22 (figure 1). Tout comme les moyens de distribution sont commandes par une ligne électrique 95, on pourra commander ces moyens par des lignes de commande hydraulique reliées, par exemple, à un organe de connexion de commande hydraulique.
La premiere ligne 91 et éventuellement la deuxième ligne hydraulique 92 sont reliees à génerateur d'énergie hydraulique disposé soit à la surface du sol, soit au voisinage des outils et/ou instruments.
Le câble de transmission pourra comporter une ligne électrique de -puissance permettant d'alimenter un genérateur d'énergie hydraulique disposé au voisinage des outils et/ou instruments.
La première ligne 91 et éventuellement la deuxieme ligne hydraulique 92 pourront etre reliees à un organe de connexion hydraulique disposé
à l'intérieur du tubage à sa partie inférieure, de la même manière que la ligne électrique 95 est reliee à l'organe de connexion électrique, cet organe de connexion hydraulique coopérant avec un organe complémentaire relié à la surface du sol par une canalisation hydraulique.
Ces organes de connexion hydrauliques et électriques pourront etre associes dans une meme organe de connexion, et de meme ces lignes hydrauliques et électriques pourront etre associées dans une meme ligne.
Pour commander hydrauliquement et sélectivement, par deux sens de circulation de fluide, au moins deux outils et/ou instruments 81, 82, 83 à l'aide seulement d'une ligne hydraulique, on utilise des outils et/ou instruments pourvus de moyens de rappel permettant de revenir dans une position initiale lorsque la pression a décru et on utilise des moyens de distribution disposés sur des branchements 93 de la premiere ligne 91 hydraulique avec les outils et/ou instruments.
Pour mettre en action un premier outil et/ou instrument :
- on ferme les moyens de distribution du deuxième desdits deux outils et/ou instruments ou des autres outils et/ou intruments de manière à
réduire, voire stopper, une circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil et/ou instrument, - on ouvre les moyens de distribution du premier outil et/ou instrument de maniere à accroitre, la circulation de fluide dans le branchement du premier outil et/ou instrument, et - on met une pression dans la première ligne 91 hydraulique de manière à créer, dans le branchement du premier outil et/ou instrument, un écoulement du fluide allant dans un premier sens.
Lorsque L'on veut stopper l'ecoulement de fluide, comme cela peut-être le cas pour verrouiller une vanne, on ferme les moyens de distribution du premier outil et/ou instrument.
Pour produire un écoulement dans le branchement du premier outil et/ou instrument suivant un deuxième sens, opposé au premier sens, et de cette manière manoeuvrer le premier outil et/ou instrument, on ouvre les moyens de distribution du premier outil et/ou instrument, on relâche la pression dans la première ligne hydraulique.
En produisant selectivement un écoulement dans le branchement d'un outil et/ou instrument, suivant deux sens, il est ainsi possible de manoeuvrer independamment toutes sortes d'outil ou d'instrument et notamment des vannes.
De la même manière que l'on a manoeuvré le premier outil et/ouinstrument, on peut manoeuvrer autant d'outils et/ou instruments que l'on voudra.
Pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation de fluide, au moins deux outils et/ou instruments 81, 82, 83, à l'aide de deux lignes hydraulique seulement, on utilise une première ligne hydraulique 91 comportant des branchements 93 avec les outils et/ou instruments, la circulation dans ces branchements étant contrôlée par des moyens de distribution places sur chacun de ces branchements, et une deuxième ligne hydraulique 92 comportant des branchements avec les outils et~ou instruments.
Pour mettre en action un premier outil et/ou instrument, on ferme les moyens de distribution du deuxième desdits deux outils et/ou instruments, de manière à réduire voire à stopper, une circulation de fluide dans les branchements du deuxième outil et/ou instrument :
- on ouvre les moyens de distribution du premier outil et/ou instrument de manière à accro;tre, la circulation de fluide dans le branchement du premier outil et/ou instrument, et - on met, dans ladite premiere et/ou deuxième ligne, des pressions adaptées à creer une circulation du fluide dans le branchement avec la première ligne, suivant le premier et/ou le deuxième sens.
Pour permettre la circulation de fluide suivant le premier ou le deuxième sens de circulation, comme cela peut être le cas pour ouvrir ou fermer la vanne 45, on réalise une différence de pression positive ou négative entre la première et la deuxième lignes.
De la meme manière que l'on a commandé le premier outil et/ou instrument indépendamment du deuxieme, on pourra commander indépendamment les uns des autres toutes sortes d'outils et/ou instruments. - 2 - 1336882 The invention advantageously applies to the production of wells horizontal. Indeed, particularly in oil drilling; er, the production of a well causes displacement of the different aquifers of liquids in the production area called cone effect (in English 5 "coning"). In production in horizontal wells, the arrival of unwanted liquids, such as water, are usually done irregularly along the well, so much so that a large part desired liquid, such as oil, is not extracted from training.
To overcome this drawback, on the one hand, several zones are produced of pro ~ uction that we equip with means, t, els valves, allowing to regulate the flow and on the other hand we control the quality and the quantity of fluids coming from each of the zones of 15 production. This control can be performed by; nstruments, such flow meters and physical measuring instruments; and / or ch; m;
fluids, arranged for example along the well or the casing according to each of the production zones.
The invention provides a sliding jacket valve for production wells drilled in the ground, including a cylindrical outer body adapts to be inserted in a casing, an interior extension to this body, a shirt sliding between the body and the extension, and allowing the modification of the degree of opening of orifices 25 connecting the interior and exterior of the valve, a thrust chamber defined by the body, the extension and one end of the shirt, the chamber being connected to hydraulic control means.
This valve is particularly characterized in that it further includes return means acting on the jacket, the hydraulic control means tending to move the shirt from an initial position, against ~.
the action of the recall means, so as to modify the degree of opening of the orifices, the return means being adapted to return the shirt to the initial position in the lack of sufficient action by the control means hydraulic.
The valve may include an ordered safety jacket mechanically from inside the casing and adapted to modify the opening of the orifices.
The hydraulic control means can include example a line connected to a hydraulic generator, and the return means may consist of a spring.
The invention can be well understood and all its advantages will clearly appear 3 when reading the description; su; t of which an example of implementation is illustrated by the figures annexed among which:
- Figure 1 shows in section a well equ; pe of the device according the invention, during the step preceding the connection, - Figure 2 shows in detail a selective hydraulic valve, a sliding shirt used in a device according to the invention, and - Figure 3 shows schematically a device according to the invention comprising hydraulic tools and / or instruments.
In Figure 1 the pu; ts, comprising a strongly inclined part on vertical, even horizontal, and equipped with a device according to the invention is operated from the ground surface. This well 1 has over a certain length a casing Z inside of which there is a casing 3 and a conduit 4, qu; cross formats; ons geolog; ques which we want to produce fluids.
not - 3a -In order to selectively produce formation fluids geological, according to so-called pr, oduction zones 30, 31, 3Z, 33, we has, on the one hand, between the casing 2 and the formations of the means sealing 7, 8, 9 of the packer type and, on the other hand, between the casing 2 and the first casing 3 and the conduit 4 of the means not ~
-~ 4 ~ 1336882 are located respectively substantially at the level of the joints on 7, 8, 9 and are for example of the double packer type.
Each of the production zones 30, 31, 32 communicates with zones inside the casing 2 by holes 13, 15, 17 respectively.
You can communicate this area at will with the interior of the first casing 3 by circulation valves, such as sliding folders 14, 16, 18 respectively.
In production, valves 14, 16, 18 are normally equipped with check valves preventing the circulation of fluid from the casing to training, but we could very well remove these valves, when, for example, we want to proceed to the fracturing of an area.
The lower end of the duct 4 comprises a valve 11 which can be remotely controlled, such as a sliding jacket valve similar to valves 14, 16, 18 and allowing to set up communication the lower part 33 of the well 1 with the casing 3 and the conduit 4, either to produce the fluids from the bottom of the well (by the conduit 4), either for the needs of normal operation of the well.
The conduit 4 connects to the casing 3 by the hydraulic connection element 12 includes, if necessary, arranged at the required depth, a pump 19 circulation which sucks the fluid from the formations and delivers it to the surface of the soil through the mouth 20. The pump 19 can be a pump hydraulic, electric or mechanical, like the plunger of a pump rod and pendulum. The position of the pump 19 in the well can be located significantly below the dynamic level of a production training. According to the invention the direction of circulation of the pump fluid can be single and upward.
The inner and lower end of the casing 3 has a first connection member 10 connects by electrical lines 40 to instruments and / or tools 34, 35, 36, 37 arranged in each of the - 5 ~ 1336882 production zones 30, 31, 32, 33.
This first connection member 10 is adapted to cooperate with a second connection member 21 connected to the ground surface by a cable 5 transmission 22. This second connection member 21 is introduced in the casing 3 has its upper part, then is moved to the second connecting member 10 to establish the cooperation of these last.
The second connection member 21 may include a load bar 21a which allows the descent by gravity of this second member 21, especially for vertical or slightly deviated wells of the vertical. This member 21 may also include adapted fittings to cooperate with the interior of the casing 3, in particular for the wells 15 strongly deviated from the vertical or even horizontal or even going up, in order to achieve a seal and thus move this organ 21 by a hydraulic pumping produced, either by station 29 which is connected to the casing 3 by a pipe 28, or by the pump circulation 19 located in conduit 4.
The end of the casing has a channel 12a, located below the hydraulic link 12 and which allows a circulation of fluid, this hydraulic connection being adapted to allow sludge removal or other sediments and also being adapted to allow 25 elimination of the fluid present between the first 10 and second 21 organs, especially when connected, and thanks to a section suitable. The hydraulic link 12 is also adapted to allow damping the inertia of the second organ 21 during its connection with the first member 10.
To lower the second connection member 21 by a hydraulic pumping of a fluid, such as a degassed oil, the end upper part of the casing 3 comprises a cable gland 23 through which passes the transmission cable 22 before being sent back by two `- 1336882 pulleys 24, 25 to the winch 26 controlled by the station 27.
When producing a well 1, such as the one drilled in geological formations comprising hydrocarbons, well 1 is fitted with at least one casing 3 and one conduit 4 for reasons of safety, so as to avoid a circulation of fluid between the casing 2 and tubing 3. So when we move the second connection member 21, the fluid present under it rises through the conduit 4. It will not depart from the scope of the invention, in particular during of production from a well, connecting the link hydraulic 12 to the annular space located between the casing 3 and the casing Z and removing the duct 4.
The second connection member 10 is connected to the measures 34, 35, 36, 37 respectively, arranged in the areas of completion 30, 31, 3Z, 33, by means of power lines 38, 39, 40, 41. These instruments 34, 35, 36, 37 are adapted to measure the flow of fluid passing through the valves 14, 16, 18, 11 respectively, the temperature and pressure of fluids in each of the areas of completion 30, 31, 32, 33 respectively. We can, in the same way way of measuring pressure, flow and temperature, perform all other kinds of physical measurements and / or chemical and / or physico-chemical, such as the resistivity of fluids production areas. By making the electrical connection between measuring devices and the surface it is possible to get at any moment and in real time the characteristics of the fluids of each zones and thus best establish a production program in working on the valves 14, 16, 18, 11 of each of the zones. By example, when the transmission cable has only one conductor, we can use a multiplex device to group information from the measuring instruments.
`~ 1336882 Valves 14, 16, 18 are selectively controlled from the surface from the ground, either by key tools (21, 21a), or by a control hydraulic. These key tools are cable operated for wells vertical or slightly deflected, or with hydraulic motors for wells admitting hydraulic circulation, as it is practice with the technique called TFL (from English "Through Flow Line "), or any other means, such as that of the patent application ~ AnA ~ i ~ 575.162 of August 19, 1988.
Figure 2 shows in detail a hydraulic jacket valve 45 sliding 46, 47 adapted to the selective production of a well according to the invention. This valve 45 allows communication or not the outside and inside of the casing.
A hydraulic line 49, ensuring the energy source of the elements of power, like elements similar to valve 45, communicates by a connection 50 with the valve 45. On this connection 50 are ~ '.
arranged distribution means, such as a solenoid valve 51, connected by an electric cable 48 to the socket 10 placed at the end bottom of the casing 3 (Figure 1).
This solenoid valve 45 ensures the opening and closing of the communication between the hydraulic line 45 and the chamber 52 of hydraulic thrust of the hydraulic sliding sleeve 46.
The valve 45 comprises a cylindrical external body 53 interposed in the casing 3 thanks to a female conical fitting 54 and a fitting male conical 55 respectively arranged at the top and bottom of the valve.
In this body 53 producing the external envelope of the valve are arranged, substantially in the same plane perpendicular to the axis of the casing, four closable orifices 56 modifying the communication between the inside and outside of the casing.
.
The orifices 56 are closed by means of the sliding of the hydraulic jacket 46 or the safety jacket 47.
An extension 57, separating the liners 46 and 47, defines with the hydraulic jacket 46 and the body 53 the hydraulic chamber 52 of thrust, and guides the shirts 46 and 47.
ZS The hydraulic jacket 46 slides between two extreme positions defined on the one hand by the cooperation of an opening stop 58 with the upper end 59 of the hydraulic jacket 46, and on the other hand by the cooperation of a heel 60 of a groove 61 made at the lower part of the hydraulic jacket 46 with the heel 62 of the key 63. The key 63 is integral with the extension 57 and in cooperating with groove 61 rotates the shirt hydraulic 46 relative to the body 53 of the valve.
A return spring 64, cooperating with the lower end piece 65 of the hydraulic jacket 46 and a shoulder 66 of the extension 57, ensures the return to the rest position of the hydraulic jacket 46 when the pressure inside the thrust chamber 52 becomes lower to a predetermined value.
The cylindrical space 67 defined by the shoulder 66, the lower end piece 65, the body 53 and the extension 57, and in which the spring is placed 64, opens into the interior of the casing through a lower orifice 68 of circulation and through an upper circulation orifice 69, a groove 70 and openings made in the safety shirt 47, so as to allow a circulation of fluid and to avoid clogging of the spring 64. Instead of opening this cylindrical space 67 inside the casing, we can connect this space 67 with a compensation chamber filled with a fluid that remains clean, such as oil.
Inside the cylindrical extension 57, slides The jacket 47 of safety, between two positions defined by the cooperation of a blade elastic 71 comprising a lug with two annular grooves internal 72, 73 machined in the extension 57 and assigning to the jacket 47 a high position and a corresponding low position respectively to the opening and closing of the orifices 56.
The safety jacket 47 is controlled by a suitable key seat 74 to cooperate with the bolt of a tool circulating in the casing. The part upper 75 of the valve body 53, comprises at the level of the jacket 47 security a chamfer 76 adapted to the release of the bolt. The shirt 47 is positioned in rotation relative to body 53 at by means of a lug 77 integral with the extension 57 and cooperating with a groove 78 in the shirt 47.
The lower end of the valve 45 has a nozzle 79 fixed to the body 53 by a thread 80, the end piece being provided with the conical connection male 55.
- 10 - 13 ~ 6882 In FIG. 2, the valve 45 is shown "normally open", that is, when the pressure of the fluid acting on the jacket 46 hydraulic is less than a determined value, the orifices disposed in the valve body are not obstructed by the jacket 46 due to the return force of the spring 64 which makes the stop cooperate 58 with the upper end 59 of the hydraulic jacket 46.
We will not depart from the scope of the invention by making and using a "normally closed" valve. To do this, for example, raise the practical holes in the hydraulic jacket 46 one such that when the opening stop 58 cooperates with the upper end 59, the orifices 56 are obstructed at the level of the hydraulic jacket 46 and so that when the heel 60 of the groove 61 cooperates with the heel 62 of the key 63, the orifices 56 are free at the level of the hydraulic jacket 46.
The thrust chamber 52 corresponds to a reservoir adapted to contain a variable mass of hydraulic fluid.
The orifices of valve 45 are closed by controlling by the power line 48 the opening of the distribution means 51, in putting a suitable pressure in line 49, so as to create a flow of fluid in a first direction and thus bring the shirt 46.
To immobilize the jacket 46 in the positions where the orifices are open or firm, whatever the pressure in line 49, we closes distribution facilities 51.
The orifices of the valves 45 are opened by opening the distribution means 51, so as to connect the thrust chamber 52 with the hydraulic line and putting a adapted pressure in line 49, so as to create a flow of fluid in a second direction opposite to the first direction and do so reassemble the jacket 46, this pressure being less than the pressure closing holes.
Figure 3 shows schematically a device comprising tools and / or hydraulic instruments 81, 82, 83 arranged on a casing 90 placed in well 1, the device being particularly adapted to the selective production of different zones, such as zones 30, 31, 32, 33 in Figure 1 or 84, 85, 86 in Figure 3. These tools and / or instruments can be, for example valves illustrated by the figure 2. Areas 84, 85, 86 are respectively delimited by sealing elements 87-88, 88-89, 89 and the bottom of the well.
The device comprises a first line 91 and possibly a second hydraulic line 92, these lines being connected to the tools and / or instruments by connections 93, 94 respectively. On the connections 93 of the first hydraulic line 91 are arranged means of distribution.
Distribution means for the connections 93 are controlled by a electric line 95 connected to a first connecting member 96 electric has at the bottom and inside of the casing and adapted to cooperate with a second electrical connection member additional connected to the ground surface by a transmission cable 22 (Figure 1). Just as the means of distribution are ordered by an electric line 95, these means can be controlled by hydraulic control lines connected, for example, to a control unit hydraulic control connection.
The first line 91 and possibly the second hydraulic line 92 are connected to a hydraulic power generator arranged either at the ground surface, either in the vicinity of tools and / or instruments.
The transmission cable may include a power line of -power to supply a hydraulic power generator arranged in the vicinity of the tools and / or instruments.
The first line 91 and possibly the second hydraulic line 92 can be connected to a hydraulic connection member arranged inside the casing at its bottom, in the same way as the electrical line 95 is connected to the electrical connection member, this hydraulic connection member cooperating with a member complementary connected to the ground surface by a pipe hydraulic.
These hydraulic and electrical connection members may be associated in the same connection member, and similarly these lines hydraulic and electric can be combined in one line.
To control hydraulically and selectively, by two directions of circulation of fluid, at least two tools and / or instruments 81, 82, 83 using only a hydraulic line, tools are used and / or instruments provided with return means making it possible to return in an initial position when the pressure has decreased and we use distribution means arranged on connections 93 of the first hydraulic line 91 with tools and / or instruments.
To activate a first tool and / or instrument:
- the means for distributing the second of said two tools are closed and / or instruments or other tools and / or instruments so as to reduce or even stop the circulation of fluid in the connection of the second tool and / or instrument, - the distribution means of the first tool are opened and / or instrument to increase, the circulation of fluid in the connection of the first tool and / or instrument, and - pressure is put into the first hydraulic line 91 so to create, in the connection of the first tool and / or instrument, a flow of the fluid going in a first direction.
When we want to stop the flow of fluid, as it may be the case to lock a valve, the distribution means are closed of the first tool and / or instrument.
To produce a flow in the connection of the first tool and / or instrument in a second sense, opposite to the first sense, and this way maneuver the first tool and / or instrument, we open the means of distributing the first tool and / or instrument, we releases the pressure in the first hydraulic line.
By selectively producing a flow in the branch of a tool and / or instrument, in two directions, it is thus possible to independently operate any kind of tool or instrument and including valves.
In the same way as we operated the first tool and / or instrument, we can operate as many tools and / or instruments as we will.
To control hydraulically and selectively, in two directions of circulation of fluid, at least two tools and / or instruments 81, 82, 83, using only two hydraulic lines, a first hydraulic line 91 comprising connections 93 with the tools and / or instruments, the circulation in these connections being controlled by distribution means placed on each of these connections, and a second hydraulic line 92 comprising connections with tools and ~ or instruments.
To activate a first tool and / or instrument, we close the means for distributing the second of said two tools and / or instruments, so as to reduce or even stop, a circulation of fluid in the connections of the second tool and / or instrument:
- the distribution means of the first tool are opened and / or instrument so as to increase the circulation of fluid in the connection of the first tool and / or instrument, and - one puts, in said first and / or second line, pressures adapted to create a circulation of the fluid in the connection with the first line, following the first and / or the second direction.
To allow the circulation of fluid according to the first or the second direction of traffic, as can be the case to open or close valve 45, a positive pressure difference is made or negative between the first and second lines.
In the same way that we ordered the first tool and / or instrument independently of the second, we can order independently of each other all kinds of tools and / or instruments.