CA1337043C - Procede d'isolation entre zones de production d'un puits et dispositif de mise en oeuvre de ce procede - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un procédé de fabrication in situ d'un joint d'étanchéité dans un espace annulaire, compris entre un puits et une colonne de production, dans le puits, lequel joint d'étanchéité est rendu adjacent à une zone de production de ce puits, et en utilisant le procédé comprenant les étapes suivantes: délimitation de l'espace annulaire destiné à être occupé par le joint d'étanchéité et injection d'un matériau d'étanchéité dans l'espace annulaire. Le dispositif comprend deux membranes de confinement pour rendre étanche l'espace annulaire, et une membrane de séparation pour séparer la substance à injecter des fluides habituellement présents entre le puits et la colonne de production, la membrane de séparation servant également à éjecter les fluides de l'espace précité. Cette invention peut s'appliquer à l'industrie du forage, notamment à l'industrie pétrolière et aux industries analogues.

Description

La présente invention concerne un procédé de séparation entre au moins deux zones de reproduction d'un puits, et est relative à un procédé de fabrication in situ d'un joint d'étanchéité entre une portion de paroi interne d'un puits de pétrole, ou analogue, et une portion de paroi externe d'une colonne de production (ou exploitation) de ce puits, ainsi qu'à un dispositif de mise en oeuvre de ce procédé d'isolation (ou séparation) entre au moins deux zones de production d'un puits.
Lors de la mise en production ou au cours de l'exploitation d'un gisement, il puet être utile d'isoler (ou séparer) parfaitement des zones de production existant le long d'un puits pour différentes raisions, notamment parce que: a) la réglementation locale l'exige; b) il y a incompatibilité entre les fluides (ou effluents) produits par les différentes zones ou les pressions de ces fluides;
c) les pressions des fluides des différentes zones de production évoluent de façon différente; et d) de l'eau ou du gaz vient se mélanger au fluide produit par au moins une des zones productrices.
Les zones de production sont isolées en rendant étanche l'espace existant entre une portion de paroi interne d'une formation rocheuse d'un puits et une portion correspondante de paroi externe d'une colonne de production (dite "casing" dans la terminologie anglo-saxonne: on parle aussi de tubage dans la terminologie française).
Dans l'Art antérieur l'étanchéité est obtenue par cimentation de l'espace précité à l'aide, parfois, de dispositifs d'étanchéité auxiliaires dits packers de cimentation gonflables.
Ces packers sont des joints d'étanchéité toriques comportant une double paroi élastomère renforcée par une tresse métallique; cette double paroi délimite une chambre gonflable à l'aide de ciment (ou d'eau ou d'huile) jusu'à
1,6 fois leur diamètre nominal, sous une pression maximale admise de 110 à 120 bars, par l'intermédiaire d'un système de sécurité à clapets.
Toutefois, en ce qui concerne la cimentation de la colonne de production, celle-ci est souvent imparfaite et la restauration de l'étanchéité longue et incertaine;
tandis que, les packers de cimentations gonflables, bien que ceux-ci facilitent la réalisation de l'étanchéité par cimentation, présentent des limitations et des inconvénients, notamment en ce qui concerne: i) leur gonflage, qui ne peut pas dépasser la valeur indiquée plus haut; ii) la diminution de pression admissible à plein diamètre, qui n'est que d'environ 70 bars; iii) l'adaptation au contour du puits de production, qui ne doit pas présenter de variations de courbure trop brusques; en outre, même avec des puits présentant un contour acceptable, l'étanchéité n'est pas parfaite parce que la paroi élastomère relativement rigide du packer (à cause de son épaisseur et de la présence de la tresse métallique) ne remplit pas complètement les irrégluarités de la roche; iv) l'encombrement radial en condition de repos, qui peut dépasser, au moins localement et avec les valeurs _ 3 classiques du diamètre du puits et du diamètre nominal du casing, l'épaisseur de l'espace existant entre le puits et le casing, ce qui entraîne le risque de pistonnage et d'endommagement du packer pendant la descente de la colonne de production, autour de laquelle est monté le packer; et v) le gonflage du packer, qui n'a lieu gu'en fin de cimentation, à savoir tardivement par rapport aux exigences de centrage de la colonne de production, qui peut donc être cimentée de façon excentrique par rapport au puits.
La présente invention s'est donc donné pour but de pourvoir à un procédé de fabrication in situ d'un joint d'étanchéité entre une portion de paroi interne d'un puits et une portion de paroi externe d'une colonne de production, qui répond aux nécessités de la pratique mieux que les procédés visant au même but antérieurement connus, notamment en ce que: A) on obtient un bon centrage de la colonne de production par rapport au puits; B) le joint d'étanchéité ainsi obtenu remplit parfaitement l'espace annulaire entre les deux portions choisies et correspondantes de paroi du puits et de la colonne de production; C) le joint d'étanchéité résiste efficacement à des variations de pression résultant des variations des conditions d'exploitation (notamment définies par une stimulation, une fracturation, etc...); D) le joint d'étanchéité résiste chimiquement à l'action des effluents du puits, et E) il est possible de restaurer facilement l'étachéité, le cas échéant.

La présente invention a pour object un dispositif pour fabriquer un joint d'étanchéité dans un puits comprenant:
une colonne de production adaptée de telle manière que sa position à l'intérieur d'un puits délimite un espace annulaire entre une paroi interne du puits et une paroi externe de la colonne de production; une première et une deuxième membrane de confinement annulaire déformable en élastomère, espacées l'une de l'autre et disposées longitudinalement l'une par rapport à l'autre sur la paroi externe de la colonne de production et dont les extrémités sont rattachées à la paroi externe afin de délimiter l'espace annulaire, et une membrane de séparation annulaire déformable en élastomère disposée longitudinalement sur la paroi externe de la colonne de production et interposée entre les membranes de confinement précitées, les extré-mités opposées de la membrane de séparation étant rattachées à la fois à la paroi externe et à l'une des extrémités respectives des membranes de confinement préci-tées pour séparer une substance à injecter dans l'espace des fluides habituellement présents dans l'espace.
Selon un mode de réalisation du dispositif conforme à
l'invention, chacune des membranes de confinement précitées et la paroi externe de la colonne de production délimitent une chambre gonflable.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la membrane de séparation et la paroi externe de la colonne de production délimitent une chambre gonflable.
B

Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, chacune des membranes de confinement précitées comprend des moyens permettant à la chambre de recevoir un fluide sous pression.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la membrane de séparation comprend des moyens de permettre à la chambre de recevoir un fluide sous pression.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, les membranes de confinement comprennent des moyens par la surface externe de celles-ci peuvent collaborer avec la paroi interne du puits précité
pour permettre l'éjection des fluides en question de l'espace précité; selon un mode de réalisation préféré les moyens comprennent une pluralité de gorges axiales.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la membrane de séparation comprend des moyens de permettre audit espace d'être complètement rempli par une substance et de prévenir que les fluides éjectés ne retournent dans ledit espace; selon un mode de réalisation préféré, les moyens de permettre le remplissage et le non-retour des substances comprennent une zone annulaire de moindre résistance.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, au moins l'une des extrémités précitées de chacune des membranes de confinement est rattachée de manière coulissante à la paroi externe de la colonne de production.

_ 6 La présente invention a pour un autre objet un dispositif pour faire un joint d'étanchéité dans un puits, comprenant: une colonne de production adaptée de telle manière que sa position dans un puits délimite un espace annulaire entre une paroi interne du puits et une paroi externe de la colonne de production; deux moyens de confinement pour confiner l'espace annulaire à rendre étanche; et des moyens de séparation pour séparer une substance à injecter dans l'espace annulaire des fluides habituellement présents entre le puits et la colonne de production, les moyens de séparation étant également adaptés pour éjecter les fluides dudit espace tout en permettant à l'espace précité d'être complètement rempli par la substance qui forme le joint d'étanchéité; où les moyens de confinement comprennent la première et la deuxième membrane déformables annulaires en élastomère, portées par la colonne de production et pressées contre celle-ci, et situées aux extrémités opposées de la portion de la paroi externe de la colonne de production correspondant à la portion de la paroi interne du puits, les portions prises ensemble délimitant une étendue axiale de l'espace annulaire, chaque membrane de confinement délimitant une chambre gonflable située entre elle-même et la colonne de production, et où les moyens de séparation comprennent une membrane déformable annulaire en élastomère interposée entre les deux membranes de confinement précitées et pressée contre la colonne de production par-dessus la portion de la paroi externe de celle-ci, où la l 337043 6 a membrane de séparation et la portion de la paroi externe délimitent une chambre pour recevoir une substance à être injectée sous pression, la membrane de séparation guidant la distribution de la substance à l'intérieur de l'espace annulaire et se dilatant axialement sous l'effet de la pression; les membranes de confinement ayant une pluralité
de gorges axiales distribuées uniformément autour d'une surface externe de celle-ci, les gorges collaborant avec la paroi du puits lorsque les membranes de confinement sont dilatées axialement pour délimiter les canaux par lesquels les fluides peuvent s'échapper.
Selon un mode de réalisation du dispositif conforme à
l'invention, la membrane de séparation comprend une zone annulaire de moindre résistance qui se déchire sous la pression, les portions déchirées de la membrane fermant alors les canaux et empêchant les fluides éjectés de retourner dans espace, de sorte que espace est complètement rempli par la substance.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la chambre, délimitée par la membrane de séparation et la portion de la paroi externe, contient un liquide de remplissage à base d'élastomère qui s'adapte aux irrégularités de la paroi du puits et résiste aux effluents du puits et aux variations de température, de même qu'aux pressions qui peuvent y exister.

6 b Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la chambre délimitée par la membrane de séparation et la portion de la paroi externe contient une substance gonflable.
Selon un autre mode de réalisation du dispositif conforme à l'invention, la chacune des membranes de confinement possède une extrémité interne et une extrémité
externe par rapport à l'espace annulaire précité, où
chacune des extrémités comprend des moyens de relier la extrémité à la paroi externe de la colonne de production précitée, et selon un mode de réalisation un préféré les moyens de relier les extrémités sont adaptés de manière à
permettre à une extrémité de glisser le long de la colonne de production.
La présente invention a pour un autre objet, un procédé pour faire un joint d'étanchéité dans un espace annulaire se trouvant entre une portion d'une paroi interne d'un puits et une portion correspondante d'une paroi externe d'une colonne de production à l'intérieur du puits, le procédé comprenant: la délimitation dudit espace annulaire en gonflant chacune des deux chambres délimitées par la première et la deuxième membrane de confinement déformables annulaires en élastomère et la paroi externe précitée; consécutivement, l'injection sous pression d'une substance dans la chambre définie par une membrane de séparation déformable annulaire en élastomère interposée entre les membranes de confinement où un joint d'étanchéité
est disposé dans espace, et l'éjection hors de l'espace ._ 6 c précité, de manière importante et simultanee, des fluides qui y sont habituellement presents tout en maintenant isolee de cet espace la substance de remplissage injectee.
Selon un mode de mise en oeuvre du procede conforme à
l'invention, le procedé comprenant en outre l'étape de l'étanchéisation dudit espace de la paroi interne dudit puits, pour prévenir le retour dans espace des fluides éjectés.
La présente invention a pour un autre objet, un procédé pour isoler au moins deux zones de production dans un puits, les zones etant separees par un intervalle axial, le procede comprenant la formation d'un joint d'etancheite in situ entre le puits et la colonne de production dans le puits au moins à chacune des extremites dudit intervalle entre les deux zones de production, en utilisant les procedes decrit en ceci.
Relativement aux dessins qui illustrent la realisation de l'invention:
20 - les figures 1 à 4 illustrent schematiquement les differentes étapes du procede selon l'invention, visant à fabriquer in situ un joint d'etancheite dans un espace annulaire qui separe une portion de paroi interne d'un puits d'une portion correspondante de paroi externe d'une colonne de production de ce puits, - la figure 5 est une coupe transversale d'une des deux membranes de confinement de l'espace precite, dont se -compose un dispositif de mise en oeuvre du procédé
susdit , illustré aux figures 1 à 4, - la figure 6 est une illustration schématique d'un puits avec sa colonne de production dans laquelle sont repré-sentées deux zones de production qui sont isolées (ouseparées) entre elles par deux joints d'étanchéité
fabriqués à l'aide du procédé selon l'invention.
Pour isoler (ou séparer) deux zones de produc-tion, telles que les zones Zl et Z2 illustrées à la fi-gure 6, d'un puits P, il s'agit d'empêcher toute communi-cation entre elles par l'espace annulaire 5 séparant le puits P de sa colonne de production T sur toute la hau-teur H de l'intervalle existant entre les deux zones Z
et Z2-De cette manière, lorsque l'un des problèmes évoqués sous b) a d) se présente, isolément ou conjointe-ment avec les autres, il suffit de fermer, à l'aide d'un dispositif introduit dans la colonne de production et connu des techniciens en la matière, la ou les zones concernées, ce qui permet aux autres zones de continuer à débiter leurs effluents.
Dans l'Art antérieur, l'intervalle H précité
séparant axialement deux zones était cimenté dans l'es-pace annulaire 5 existant entre la formation rocheuse du puits P et la colonne de production T,selon une technique également bien connue des techniciens en la matière. Par-fois,on utilise dans les deux portions d'extrémité de l'intervalle H deux dispositifs d'étanchéité auxiliaires, constitués par ce qu'on appelle packers de cimentation gonflables,qui facilitent la cimentation et qui ont été
déj~ decrits plus haut conjointement avec les limitations d'emploi et les inconvénients correspondants,évoqués sous i) ~ v).
La présente invention propose une solution qui, bien que ne visant pas à remplacer systématiquement la technique de la cimentation, a pour objectif de la ré-duire au maximum (par exemple, en la limitant - pour des raisons pratiques d'exploitation en surface - à la seule partie supérieure du puits, comme illustré schématique-ment par la référence C à la figure 6) avec des avantagessensibles (par rapport à la technique de clmentatlon assistée, éventuellement, par l'utilisation de packers de cimentation gonflables), dont certains ont été évoqués sous A) a E).
Conformément à l'invention, l'isolation entre deux zones Zl et Z2 est obtenue en fabriquant in situ des joints d'étanchéité 18 au niveau des extrémités de l'inter-valle H séparant les deux zones, chaque joint étant obte-nu par une étape préalable de délimitation de l'espace annulaire destiné à être occupé par le joint, suivie par une étape d'injection dans l'espace annulaire ainsi déli-mité,d'un matériau capable non seulement de remplir complètement cet espace,mais aussi de s'adapter parfaite-ment aux irrégularités de la roche délimitant la paroi interne du puits.
A cet effet, on peut utiliser avantageusement des mastics à base d'élastomère (bien entendu,résistant aux effluents du puits) ayant une viscosité et une densité
leur permettant de remplir parfaitement les irrégularités de la roche avant réticulation,le temps de réticulation pou-vant être comp-:is entre environ l heure et environ 24 heures, en fonction de la température existant au niveau de l'in-jection du mastic ainsi que des besoins de l'exploitation.
Etant donné qu'entre la colonne de production et le puits existe normalement de la boue - dite boue de forage ou de complétion - l'injection de mastic doit éviter que celui-ci se mélange à la boue.
Conformément à l'invention, le procédé de fabrl-cation in situ du joint d'étanchéité prévoit de separer ~e mastic de la boue pendant l'injection, tout en éjectant la boue de l'espace qui doit être occupé par le mastic d'étanchéité.

1 3 3 ~ 3 Pour la mise en oeuvre du procédé, on utilise un dispositif 1 comprenant essentiellement deux moyens de confinement de l'espace annulaire à rendre étanche et des moyens de séparation du mastic à injecter,par rapport la boue,et d'éjection de celle-ci en dehors de l'espace qui doit être rempli de mastic.
Les moyens de confinement sont constitués par deux membranes annulaires élastomères identiques,2,qui sont appliquées contre la surface externe de la colonne de production T.
Entre chaque membrane de confinement 2 et la colonne de production T existe une chambre 6 gonflable à l'aide d'un fluide sous pression, tel qu'eau ou huile, qui dilate la membrane radialement (cf. la figure 2~ sous l'action de la pression de gonflage,jusqu'à la faire venir en contact avec la paroi du puits P, délimitant ainsi l'espace 5 à rendre étanche. Pour permettre le gonflage des membranes de confinement 2, les extrémités internes 3 (par rapport à l'espace 5) de chacune de ces membranes sont solidarisées de façon fixe à la colonne T par des moyens (non représentés,car connus des techniciens en la matière)q permettent en même temps d'injecter le fluide de gonflaqe des membranesde confinement.Pour permettre la dilatation de celles-ci,leurs extrémités externes 4 sont solidariséesde façon àcoulisser le long de la colonne de production T sous l'action de la pression de gonflage, à l'aide de moyens connus des techniciens en la matière (et non représentés) du type utilisé en rapport avec les packers de cimentation gonflables (La référence 7 est une représentation schéma-tique de ces moyens).
Une fois délimité l'espace 5 à rendre étanche,àl'aide des membranes de confinement gonflables 2, il s'agit d'injecter le mastic dans cet espace. Pour permet-tre de maintenir séparé le mastic par rapport à la boue existant dans l'espace 5, le dispositif de mise en oeuvre du procédé conforme à l'invention comporte une troisième lo 1 337043 membrane 8,dont les extrémités 9 et 10 sont reliées aux extrémités internes 3 des membranes de confinement 2 et solidarisées de fason fixe à la colonne T conjointement avec les extrémités 3.
La présence de la membrane 8 permet donc d'ef-fectuerl'injection du mastic 11 (bien entendu, à travers la paroi de la colonne de production T)dans la chambre 20 délimi-tée entre la membrane 8 et la colonne T, de manière que celui-Cl ne vienne pasen contact avec la boue existant dans l'espace 5.
Pour permettre l'éjection de cette boue en dehors de l'espace 5 précité, chacune des membranes de confinement 2 comporte des gorges axiales 12 (cf.aussi la figure 5) distribuées uniformément autour de la péri-phérie de chaque membrane. Ces gorges définissent des canaux 13 lorsque les membranes viennent en contact avec la paroi interne du puits P. La boue existant dans l'es-pace S est donc éjectée à l'extérieur de cet espace par les canaux de passage 13 sous l'action de la pression d'injection du mastic (la différence de pression entre la pres-sion du masticet la pression de la boue de complétion existant dans l'espace à rendre étanche est, par exemple, de l'ordre d'environ 30 bars) sur la membrane de séparation 8, qui - comme on peut l'apprécier à la figure 3 - a aussi le rôle de guider la distribution du mastic 11 dans l'espace 5.
Pour permettre que cet espace soit effectivement rempli de mastic et que celui-ci vienne en contact avec la formation rocheuse du puits P, la membrane de sépara-tion 8 comporte une zone annulaire 15 de moindre résistance qui se déchire sous l'action de la pression d'injection,lorsque la membrane a été dilatée jusqu'à ce qu'on ait éjecté la plus grande partie de la boue par les canaux 13. Le déchirement de la membrane 8 divise celle-ci en deux portions 16 et 17 qui obturent les canaux 13 à la fin de l'injection du mastic et qui empêchent le reflux de la boue vers l'espace 5 : de cette manière, la réticu-lation du mastic a lieu dans les meilleures conditions permettant ainsi d'obtenir un joint 18 parfaitement étanche.
Les figures 1 ~ 4 représentent schématiquement les différentes étapes de fabrication du joint d'étan-chéité 18,a 1'aide du dispositif 1 de mise en oeuvre dece procédé.
En particulier, la figure 1 illustre la phase préalable a l'exécution du procédé de fabrication,qui comprend la descente dans le puits P de la colonne de production T équipée d'un dispositif 1 p 1 a q u é
contre la surface externe de la colonne : on peut appré-cier qu'à cause de l'épaisseur relativement mince des membranes constituant le dispositif 1, il existe un espace relativement important entre celui-ci et le puits P, ce qui évite les problèmes de pistonnage et d'endomma-gement existant avec les packers de cimentation gonflables de l'Art antérieur. La réduction de l'épaisseur, notamment des membranes de confinement 2, estdue au fait que ces der-nières, à l'état gonflé, ne constituent pas des joints d'étanchéité mais, comme il a été précisé plus haut, essentiellement des moyens provisoires de confinement de l'espace annulaire 5 à rendre étanche.
La figure 2 illustre la premi~re étape du procé-dé de fabrication du joint 18,qui consiste dans la déli-mitation de l'espace 5 par gonflage des chambres 6 déli-mitées entre chaque membrane de confinement 2 et la colonne de production T.
La figure 3 illustre la deuxième phase du pro-cédé de fabrication du joint 18,consistant dans l'injec-tion du mastic 11 dans la chambre 20 délimitée entre lamembrane de séparation 8 et la colonne de production T.
La figure 4 illustre la situation existant à la fi.l de la deuxième étape,quand les portions 16 et 17 de la membrane de séparation 8,déchirée au niveau de sa zone de moindre résistance 15,obturent lescanaux de passage 13 empêchant ~insi le reflux de la boue par ces canaux et per-mettant le remplissage complet de l'espace 5 par le mastic ll de fason à réaliser un joint d'étanchéité
parfaite, 18.
Il va de soi que l'application du procédé de fabrication de ce joint à l'isolation entre au moins deux zones de production d'un puits,n'est pas limitée à la réalisation d'un joint d'étanchéité au niveau des ~
extrémités de l'intervalle séparant ces zones : en fait, (comme le montre la partie inférieure de la figure 6), on peut réaliser un joint d'étanchéité 18 au niveau de chacun des espaces annulaires délimitant c h a q u e zone de production et disposés ~ proximité de celles-ci.
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'in-vention ne se limite nullement à ceux de ses modes demise en oeuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de fa~on plus explicite ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écar-ter du cadre, ni de la portée, de la présente invention.En particulier- bien qu'on ait précisé que l'injection de mastic peut se faire à travers un orifice ménagé dans la paroi de la colonne de production T (et, bien entendu, obturé normalement par une vanne sensible à un certain seuil de pression),et ce en descendant à l'intérieur de la colonnelln dispositifd'injection - il va de soi ~ue d'autres systèmes sont utilisables à cet effet. Par exemple, on peut aménager une réserve de mastic et de réticulant dans une double paroi dela colonne et les injecter à l'aide de deux pistons annulaires coulissant dans la doule paroi de la colonne et disposés de part et d'autre par rapport à la membrane de séparation susdite.
De plus, bien que la description du procédé de fabrication des joints d'étanchéité 18,et donc d'isola-tion entre deux zones de production Zl et Z2~ à l'aide du dispositif conforme à l'invention, ait été limitée au casde complétion simple, il va de soi que l'invention s'ap-plique également au cas de complétion multiple (imposée notamment par des raisonsd'incompatibilité entre la nature, les pressions, etc..des effluents débités par les différentes zones), de complétion avec zones de production sableuses (dites "gravel packs" suivant la terminologie anglo-saxonne) ainsi que d'autres types de complétion.
En outre, en ce qui concerne, d'une part, les moyens destinés à solidariser d'une façon fixe les extré-mités internes des membranes de confinement et, d'autre part, les moyens destinés à solidariser de façon coulis-sante les extrémités externes de ces membranes à la colonne de production - bien qu'ils soient connus des techniciens en la matière,pour être déjà appliqués, comme évoqué plus haut, aux packers de cimentation gonflables -il y a lieu de préciser ce qui suit :
- les premiers moyens comportent un raccord spécial (dési-gné par l'appellation anglo-saxonne "valve sleeve"~ qui est pourvu d'un système de sécurité à clapets (dit "pressurizing and overpressure protection system" en anglais) et qui coopère avec une pluralité de joints toriques, l'un et les autres disposés autour de la colonne de production au niveau des extrémités fixes de chaque membrane de confinement ;
- les autres moyens comportent un écrou fixé à une boîte à garniture (dite "upper sleeve" selon la terminologie anglo-saxonne). La boîte à garniture coopère avec deux ~agues d'appui et deux garnitures VHT (désignées par les appellations anglo-saxonnes "back-up rings" et "chevron packing"~. Des joints toriques, portés par une bague porte-joint, assurent l'étanchéité pendant le coulisse-ment de l'écrou et de la boîte à garniture. Cet écrou peut être, le cas échéant, fixé, à l'autre extrémité, à
une manchette de rupture ("shear sleeve"), dont la fonction est de maintenir la membrane contractée pendant la descente de la colonne de production.
Bien que la description se réfère au cas où la solidarisation des extrémités internes des membranes de confinement soit fixe, alors que la solidarisation de leurs extrémités externes autorise le coulissement axial de ces dernières, il est possible d'inverser ces deux conditions. De même, il est possible de rendre fixes ou coulissantes les deux extrémités, internes et externes, de chaque membrane de confinement.
Toujours dans le but de mieux apprécier le fait que l'invention ne se limite pas aux modes de réalisation décrits en rapport avec les dessins, il y a lieu aussi de souligner ce qui suit, notamment en ce qui concerne :
- la membrane de séparation,qui peut ne pas co~nporter de zones de moindre résistance. En effet, la déchirure de la membrane de séparation pourrait être provoquée par la seule action de la pression d'injection, sans qu'il soit nécessaire de ménager aucune zone de moindre résis-tance dans la membrane. En outre,on peut utiliser essen-tiellement une membrane très déformable et non déchi-rable qui soit capable de s'adapter (par simple défor-mation, donc), sous l'action de la pression d'injection, aux irrégularités de la surface interne du puits, sans qu'il soit nécessaire de prévoir la déchirure de la membrane pour faire venir le mastic en contact avec la paroi du puits : dans ce cas, l'on pourrait même rem-placer le mastic par un simple produit de gonflage de la membrane de séparation ; toutefois, même si la membrane de séparation est conçue pour rester intègre, des déchirures accidentelles peuvent se manifester à
cause de différences localisées dans l'épaisseur de l'espdce à rendre étanche, géneralement très irrégulier, en sorte qu'il est préférable d'utiliser un produit mastic réticulant pour assurer dans chaque cas l'étan-chéité parfaite de l'espace précité ;

~ 337043 - ce mastic réticulant,qui doit être non seulement résis-tant aux effluents, très agressifs, du puits (tels qu'huiles aromatiques,etc...), mais aussi à l'eau qui peut présenter un pH très variable, compris par exemple S entre 2 et 12, de même qu'aux hautes températures et aux hautes pressions existant dans les puits qui peuvent aller, respectivement, jusqu'à des valeurs de l'ordre de 150C et de plusieurs centaines de bars (la pression d'injection du mastic doit donc vaincre l'action anta-goniste de la pression très élevée existant dans l'es-pace à rendre étanche et occupée par la boue de complé-tion). A cet effet, on peut avantageusement utiliser des mastics constitués par des élastomères liquides, tels que des silicones fluorés, des polysulfures, des poly-thioéthères ainsi que des résines époxydes ou phéno-liques, notamment gonflables ;
- les élastomères dont se composent les membranes de sépa-ration et de confinement (très déformables,comme la membrane de séparation), qui doivent eux aussi résister aux mêmes conditions de température, pression et pH évoquées plus haut pour le mastic et qui peuvent être, par exemple, des élastomères fluorés (fluoro-carbone ou fluoro-sili-cone) ou acrylo-nitriles (ou autres nitriles saturés).

Claims (19)

1. Un dispositif pour fabriquer un joint d'étanchéité
dans un puits comprenant :
une colonne de production adaptée de telle manière que sa position à l'intérieur d'un puits délimite un espace annulaire entre une paroi interne du puits et une paroi externe de ladite colonne de production;
une première et une deuxième membrane de confinement annulaire déformable en élastomère, espacées l'une de l'autre et disposées longitudinalement l'une par rapport à l'autre sur ladite paroi externe de ladite colonne de production et dont les extrémités sont rattachées à ladite paroi externe afin de délimiter ledit espace annulaire, et une membrane de séparation annulaire déformable en élastomère disposée longitudinalement sur ladite paroi externe de ladite colonne de production et interposée entre les membranes de confinement précitées, les extrémités opposées de ladite membrane de séparation étant rattachées à la fois à ladite paroi externe et à l'une des extrémités respec-tives des membranes de confinement précitées pour séparer une substance à injecter dans ledit espace des fluides habituellement présents dans ledit espace.

2. Un dispositif selon la revendication 1, par lequel chacune des membranes de confinement précitées et ladite paroi externe de ladite colonne de production délimitent une chambre gonflable.

3. Un dispositif selon la revendication 1, par lequel ladite membrane de séparation et ladite paroi externe de ladite colonne de production délimitent une chambre gonflable.

4. Un dispositif selon la revendication 2, par lequel chacune des membranes de confinement précitées comprend des moyens permettant à ladite chambre de recevoir un fluide sous pression.

5. Un dispositif selon la revendication 3, par lequel ladite membrane de séparation comprend des moyens de permettre à ladite chambre de recevoir un fluide sous pression.

6. Un dispositif selon la revendication 1, par lequel lesdites membranes de confinement comprennent des moyens par lesquels la surface externe de celles-ci peuvent collaborer avec ladite paroi interne du puits précité pour permettre l'éjection des fluides en question de l'espace précité.

7. Un dispositif selon la revendication 6, par lequel lesdits moyens comprennent une pluralité de gorges axiales.

8. Un dispositif selon la revendication 6, par lequel ladite membrane de séparation comprend des moyens de permettre audit espace d'être complètement rempli par une substance et de prévenir que les fluides éjectés ne retournent dans ledit espace.

9. Un dispositif selon la revendication 8, par lequel lesdits moyens de permettre le remplissage et le non-retour des substances comprennent une zone annulaire de moindre résistance.

10. Un dispositif selon la revendication 1, par lequel au moins l'une des extrémités précitées de chacune des membranes de confinement est rattachée de manière coulissante à ladite paroi externe de ladite colonne de production.

11. Un dispositif pour faire un joint d'étanchéité
dans un puits, comprenant:
une colonne de production adaptée de telle manière que sa position dans un puits délimite un espace annulaire entre une paroi interne du puits et une paroi externe de ladite colonne de production; deux moyens de confinement pour confiner l'espace annulaire à rendre étanche; et des moyens de séparation pour séparer une substance à injecter dans l'espace annulaire des fluides habituellement présents entre le puits et ladite colonne de production, lesdits moyens de séparation étant également adaptes pour éjecter lesdits fluides dudit espace tout en permettant à l'espace précité
d'être complètement rempli par ladite subs-tance qui forme le joint d'étanchéité;

où lesdits moyens de confinement comprennent la première et la deuxième membrane déformables annulaires en élastomère, portées par la colonne de production et pressées contre celle-ci, et situées aux extrémités opposées de ladite portion de la paroi externe de ladite colonne de production correspondant à ladite portion de la paroi interne du puits, lesdites portions prises ensemble délimitant une étendue axiale de l'espace annulaire, chaque membrane de confinement délimitant une chambre gonflable située entre elle-même et la colonne de production, et où lesdits moyens de séparation comprennent une membrane déformable annulaire en élastomère interposée entre les deux membranes de confinement précitées et pressée contre ladite colonne de production par-dessus ladite portion de ladite paroi externe de celle-ci, où ladite membrane de séparation et ladite portion de la paroi externe délimitent une chambre pour recevoir une substance à être injectée sous pression, la membrane de séparation guidant la distribution de ladite substance à
l'intérieur de l'espace annulaire et se dilatant axialement sous l'effet de ladite pression;

lesdites membranes de confinement ayant une pluralité de gorges axiales distribuées uniformément autour d'une surface externe de celle-ci, lesdites gorges collaborant avec la paroi du puits lorsque lesdites membranes de confinement sont dilatées axialement pour délimiter les canaux par lesquels les fluides peuvent s'échapper.

12. Un dispositif selon la revendication 11 par lequel ladite membrane de séparation comprend une zone annulaire de moindre résistance qui se déchire sous la pression, les portions déchirées de la membrane fermant alors lesdits canaux et empêchant les fluides éjectés de retourner dans ledit espace, de sorte que ledit espace est complètement rempli par ladite substance.

13. Un dispositif selon la revendication 11, par lequel ladite chambre, délimitée par ladite membrane de séparation et ladite portion de ladite paroi externe, contient un liquide de remplissage à base d'élastomère qui s'adapte aux irrégularités de la paroi du puits et résiste aux effluents du puits et aux variations de température, de même qu'aux pressions qui peuvent y exister.

14. Un dispositif selon la revendication 11, par lequel ladite chambre délimitée par ladite membrane de séparation et ladite portion de ladite paroi externe contient une substance gonflable.

15. Un dispositif selon la revendication 11, par lequel chacune des membranes de confinement possède une extrémité interne et une extrémité externe par rapport à

l'espace annulaire précité, où chacune desdites extrémités comprend des moyens de relier ladite extrémité à ladite paroi externe de la colonne de production précitée.

16. Un dispositif selon la revendication 15, par lequel lesdits moyens de relier lesdites extrémités sont adaptés de manière à permettre à une extrémité de glisser le long de ladite colonne de production.

17. Un procédé pour faire un joint d'étanchéité dans un espace annulaire se trouvant entre une portion d'une paroi interne d'un puits et une portion correspondante d'une paroi externe d'une colonne de production à
l'intérieur du puits, ledit procédé comprenant:
délimitation dudit espace annulaire en gonflant deux chambres délimitées par une première et une deuxième membrane de confinement déformables annulaires en élastomère et la paroi externe précitée;
consécutivement, l'injection sous pression d'une substance dans la chambre définie par une membrane de séparation déformable annulaire en élastomère interposée entre lesdites membranes de confinement où un joint d'étanchéité est disposé dans ledit espace, et l'éjection hors de l'espace précité, de manière importante et simultanée, des fluides qui y sont habituellement présents tout en maintenant isolée de cet espace la substance de remplissage injectée.

18. Un procédé selon la revendication 17, comprenant en outre l'étape de l'étanchéisation dudit espace de ladite paroi interne dudit puits, pour prévenir le retour dans ledit espace des fluides éjectés.

19. Un procédé pour isoler au moins deux zones de production dans un puits, lesdites zones étant séparées par un intervalle axial, ledit procédé comprenant la formation d'un joint d'étanchéité in situ entre le puits et la colonne de production dans le puits au moins à chacune des extrémités dudit intervalle entre les deux zones de production, en utilisant le procédé selon les revendications 17 ou 18.