EP0327432A2 - Procédé et dispositif pour commander hydrauliquement et sélectivement, au moins deux outils ou instruments d'un dispositif, vanne permettant la mise en oeuvre de la méthode ou utilisant ledit dispositif - Google Patents

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EP0327432A2
EP0327432A2 EP89400228A EP89400228A EP0327432A2 EP 0327432 A2 EP0327432 A2 EP 0327432A2 EP 89400228 A EP89400228 A EP 89400228A EP 89400228 A EP89400228 A EP 89400228A EP 0327432 A2 EP0327432 A2 EP 0327432A2
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EP
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hydraulic
tool
instrument
fluid
casing
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EP89400228A
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EP0327432A3 (fr
EP0327432B1 (fr
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Michel Tholance
Jacques Lessi
Jean-Paul Michel
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/12—Methods or apparatus for controlling the flow of the obtained fluid to or in wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B34/00—Valve arrangements for boreholes or wells
    • E21B34/06—Valve arrangements for boreholes or wells in wells
    • E21B34/10—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole
    • E21B34/102—Valve arrangements for boreholes or wells in wells operated by control fluid supplied from outside the borehole with means for locking the closing element in open or closed position
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • E21B43/14—Obtaining from a multiple-zone well

Definitions

  • the present invention relates to a method and a device for hydraulically and selectively controlling a set of instruments or tools connected to a casing placed inside a well drilled in the ground, in particular a horizontal well.
  • the invention further provides a valve allowing the implementation of the method, this valve being able to use the device according to the invention.
  • the invention applies to the evolutionary exploitation of geological formations or production areas, such as oil or gas production areas.
  • the tools that can be used can be valves arranged in each of the formations or each of the production zones and controlled remotely using the method or the device according to the invention.
  • a notable advantage of the invention is to reduce the number of hydraulic lines which should be used according to the teaching of the prior art. This advantage is more particularly noticeable at the level of the crossing of the seals (when there are any), by the hydraulic lines, these seals being for example of the packer type; from the point of view of the bulk of the lines along the casing, in particular at its periphery; for reducing the cost of hydraulic lines and their implementation that the invention allows.
  • the invention advantageously applies to the production of horizontal wells. Indeed, particularly in oil drilling, the production of a well causes a displacement of the various layers of liquids in the production area, called the cone effect (in English "coning"). In production in horizontal wells, the arrival of undesirable liquids, such as water, is generally carried out irregularly along the well, so much so that a large part of the desired liquid, such as oil, n is not extracted from training.
  • the invention provides a device for hydraulically and selectively controlling a set of at least two instruments or tools connected to a casing placed inside a well, the well comprising at least two distinct production zones, said two instruments or tools being arranged according to each of said production zones.
  • This device is particularly characterized in that it comprises a first hydraulic line having connections with the instruments or tools and in that it comprises distribution means, such as solenoid valves, placed on each of the connections and controlled independently of each others by a control member of the distribution means, the first hydraulic line being connected to a hydraulic power generator.
  • the control member of the distribution means may include an electrical line.
  • the power line can be connected to a first electrical connection member placed inside the casing and adapted to cooperate with a second complementary electrical member connected to the ground surface by a transmission cable.
  • the two production zones can be separated from each other in the well by a sealing element, such as an annular seal.
  • the first hydraulic line can be connected to the ground surface from the outside of the casing.
  • the first hydraulic line may be connected to a first hydraulic connection member placed inside the casing and be adapted to cooperate with a second complementary hydraulic member connected to the ground surface by a pipe.
  • the device may include a second hydraulic line having at least one connection supplying one of said instruments or tools
  • At least one of said tools or instruments may include a reservoir adapted to contain a variable mass of hydraulic fluid, the reservoir being connected by a connection to the first hydraulic line.
  • the first hydraulic line or the second hydraulic line may be connected to said casing by a hydraulic communication comprising at least one sealing element.
  • the shutter element may be retractable.
  • the first or the second line could serve as a conduit for carrying out a circulation of fluid in the casing.
  • the invention further provides a method for hydraulically and selectively controlling, in two directions of circulation, at least two tools or instruments of a device connected to a casing placed inside a well, the device further comprising a first hydraulic line having connections with a first and a second of the two tools or instruments, distribution means adapted to modify the circulation of fluid in each of the connections and controlled independently of each other, and a hydraulic energy generator connected to said first hydraulic line.
  • This process is particularly characterized in that to selectively activate the first tool or instruments: the distribution means of the second tool or instrument are closed so as to reduce the circulation of fluid in the connection of the second tool or instrument, the distribution means of the first tool or instrument are opened so as to increase the circulation of fluid in the connection of the first tool or instrument, and - A pressure is put in the first hydraulic line so as to create in the connection of the first tool or instrument a flow of the fluid going in a first direction.
  • the first tool or instrument may admit a circulation of hydraulic fluid in the two opposite directions and may include a reservoir adapted to contain a variable mass of fluid, this reservoir being connected by a first of said connections to the first hydraulic line, and for producing in the connection of the first tool or instrument a flow in a second direction opposite to the first direction, the distribution means of the first tool or instrument can be opened and the pressure in the first hydraulic line can be released.
  • a second hydraulic line having at least one connection with at least one of the tools or instruments, and to produce, in the connection with the first hydraulic line of the tool or instrument connected to the second hydraulic line, a circulation. of fluid in a first direction or in a second direction opposite to the first direction, one can open the means of distribution of the tool or instrument connected to the two lines, and one can establish, in the first or second line), suitable pressures to create a circulation of fluid, in the connection with the first line, according to the first or the second direction.
  • the second tool or instrument may admit the circulation of hydraulic fluid in the two opposite directions and may include a reservoir adapted to contain a variable mass of fluid.
  • This reservoir being connected by a second of the connections to the hydraulic line, return means making it possible to return the second tool or instrument to an initial position, to selectively activate the second tool or instrument: the distribution means of the first tool or instrument can be closed so as to prevent a circulation of fluid in the connection of the first tool or instrument, the distribution means of the second tool or instrument can be opened so as to allow fluid circulation in the connection of the second tool or instrument, - the first hydraulic line can be pressurized, so as to create in the connection of the second tool or instrument, a flow of fluid going in said first direction, - And to produce, in the connection of the second tool or instrument, a flow in said second direction opposite to the first direction, we can release the pressure in said first hydraulic line.
  • the first and second tools or instruments may be placed on the casing and may be adapted to modify the production fluid transfer rate between the inside and the outside of the casing.
  • the distribution means can be controlled electrically by a cable connected to a first electrical connection member placed inside the casing, it is possible to introduce and move into the casing a second complementary electrical connection member and connected to the ground surface by a transmission cable and the first and second electrical connection members can be made to cooperate, so as to control the distribution means from the ground surface.
  • the hydraulic power generator may be placed in the well in the vicinity of the tools or instruments.
  • conduit 2 connected by a hydraulic communication to said casing, have on the communication an element suitable for closing it, connect the conduit to the hydraulic generator and use the conduit as the first or second hydraulic line.
  • the invention also provides a sliding jacket valve that can be used to equip well casings drilled in the ground.
  • This valve allows in particular to perform in a simple manner the selective production of geological formations traversed by the casing using a very small number of control lines.
  • This reduction in the number of lines is particularly advantageous at the crossing of the seals, by the lines these seals can be of the "packer"type; from the point of view of the size of the lines along the casing, in particular at its periphery and also the reduction in the costs of setting up these lines.
  • This sliding jacket valve for the production of wells drilled in the ground, comprises a cylindrical external body adapted to be inserted in a casing, an extension inside this body, a jacket sliding between the body and the extension, and allowing the modification of the opening of orifices connecting the interior and the exterior of the valve, a thrust chamber defined by the body, the extension and one end of the jacket, the chamber being connected to control means hydraulic, such as a line connected to a hydraulic generator.
  • This valve is particularly characterized in that it further comprises return means, such as a spring, acting on the jacket, the hydraulic control means tending to move the jacket from an initial position, against the action of the return means, so as to modify the opening of the orifices, the return means being adapted to return the jacket to the initial position in the absence of sufficient action from the hydraulic control means.
  • return means such as a spring, acting on the jacket, the hydraulic control means tending to move the jacket from an initial position, against the action of the return means, so as to modify the opening of the orifices, the return means being adapted to return the jacket to the initial position in the absence of sufficient action from the hydraulic control means.
  • the valve may include a safety jacket mechanically controlled from inside the casing and adapted to modify the opening of the orifices.
  • the well comprising a part which is strongly inclined towards the vertical, even horizontal, and equipped with a device according to the invention, is operated from the surface of the ground.
  • This well 1 comprises over a certain length a casing 2 inside which is a casing 3 and a conduit 4, which crosses geological formations for which it is desired to produce fluids.
  • Each of the production zones 30, 31, 32 communicates with zones internal to the casing 2 by orifices 13, 15, 17 respectively. This area can be communicated at will with the interior of the first casing 3 by circulation valves, such as valves with sliding sleeves 14, 16, 18 respectively.
  • valves 14, 16, 18 are normally fitted with non-return valves preventing the circulation of fluid from the casing to the formations, but these valves may very well be eliminated, when, for example, we want to fracture an area.
  • the lower end of the conduit 4 comprises a valve 11 which can be controlled remotely, such as a sliding jacket valve similar to the valves 14, 16, 18 and making it possible to put the lower part 33 of the well 1 in communication with the casing 3 and the conduit 4, either to produce the fluids from the bottom of the well (via the conduit 4), or for the needs of normal operation of the well.
  • a valve 11 which can be controlled remotely, such as a sliding jacket valve similar to the valves 14, 16, 18 and making it possible to put the lower part 33 of the well 1 in communication with the casing 3 and the conduit 4, either to produce the fluids from the bottom of the well (via the conduit 4), or for the needs of normal operation of the well.
  • the conduit 4 connected to the casing 3 by the hydraulic connection element 12 comprises, if necessary, arranged at the required depth, a circulation pump 19 which sucks the fluid from the formations and discharges it to the ground surface through the mouth 20
  • the pump 19 can be a hydraulic, electric or mechanical pump, such as the plunger of a rod and balance pump.
  • the position of the pump 19 in the well may be located substantially below the dynamic level of training in production. According to the invention, the direction of circulation of the pump fluid can be unique and ascending.
  • the inner and lower end of the casing 3 comprises a first connection member 10 connected by electrical lines 40 to instruments or tools 34, 35, 36, 37 arranged in each of the 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 transmission cable 22.
  • This second connection member 21 is introduced into the casing 3 at its upper part, then is moved to the second connection member 10 to establish the cooperation of the latter.
  • the second connection member 21 may include a load bar 21a which allows the descent by gravity of this second member 21, in particular for vertical or slightly deviated wells of the vertical.
  • This member 21 may also include fittings adapted to cooperate with the inside of the casing 3, in particular for wells that are strongly deviated from the vertical or even horizontal or even rising, in order to provide a seal and thus move this member 21 by hydraulic pumping of the product. , either by the station 29 which is connected to the casing 3 by a pipe 28, or by the circulation pump 19 located in the duct 4.
  • the end of the casing comprises a channel 12a, located below the hydraulic connection 12 and which allows a circulation of fluid, this hydraulic connection being adapted to allow the evacuation of sludge or other sediments and also being adapted to allow the elimination of the fluid present between the first 10 and second 21 members, in particular during their connection, and thanks to a suitable section.
  • the hydraulic link 12 is also adapted to allow the damping of the inertia of the second member 21 during its connection with the first member 10.
  • the upper end of the casing 3 comprises a cable gland 23 through which the transmission cable 22 passes before being returned by two pulleys 24, 25 to the winch 26 controlled by the station 27.
  • well 1 When producing a well 1, such as that drilled in geological formations comprising hydrocarbons, well 1 is equipped with at least one casing 3 and a conduit 4 for safety reasons, so as to avoid a circulation of fluid between the casing 2 and the casing 3.
  • the second connecting member 21 when the second connecting member 21 is moved, the fluid present under it rises through the conduit 4.
  • the second connection member 10 is connected to the measuring instruments 34, 35, 36, 37 respectively, arranged in the completion zones 30, 31, 32, 33, by means of the electrical 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 the pressure of the fluids in each of the completion zones 30, 31, 32, 33 respectively.
  • pressure, flow and temperature measurements are carried out, all other kinds of physical and / or chemical and / or physico-chemical measurements can be carried out, such as the resistivity of fluids in the zones of production.
  • the valves 14, 16, 18 are selectively controlled from the ground surface, either by key tools (21, 21a), or by hydraulic control. These key tools are operated with the cable for vertical or slightly deflected wells, or with hydraulic motors for wells admitting hydraulic circulation, as is practiced with the so-called T.F.L. (from the English "Through Flow Line"), or any other means, such as that of French patent application EN - 87/11 749.
  • FIG. 2 shows in detail a hydraulic valve 45 with a sliding jacket 46, 47 adapted to the selective production of a well according to the invention.
  • This valve 45 allows the exterior and interior of the casing to be placed in communication or not.
  • a hydraulic line 49 ensuring the energy source of the power elements, such as elements similar to the valve 45, communicates by a connection 50 with the valve 45.
  • distribution means such as a solenoid valve 51 , connected by an electric cable 48 to the socket 10 placed at the lower end of the casing 3 ( Figure 1).
  • This solenoid valve 45 opens and closes the communication between the hydraulic line 45 and the hydraulic thrust chamber 52 of the hydraulic sliding jacket 46.
  • the valve 45 comprises a cylindrical outer body 53 inserted in the casing 3 by means of a female conical connection 54 and a male conical connection 55 respectively arranged at the top and at the bottom of the valve
  • this body 53 producing the outer casing 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 sliding the hydraulic jacket 46 or the safety jacket 47.
  • An extension 57 separating the liners 46 and 47, defines with the hydraulic liner 46 and the body 53 the hydraulic thrust chamber 52, and ensures the guiding of the liners 46 and 47.
  • 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 a groove 61 formed in 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 by cooperating with the groove 61 rotates the hydraulic jacket 46 relative to 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 chamber thrust 52 becomes less than a predetermined value.
  • this space 67 can be connected with a compensation chamber filled with a fluid that remains clean, such as oil.
  • the safety jacket 47 is controlled by a key seat 74 adapted to cooperate with the bolt of a tool circulating in the casing.
  • the upper part 75 of the valve body 53 comprises, at the level of the safety jacket 47, a chamfer 76 adapted to release the bolt.
  • the jacket 47 is positioned in rotation relative to the body 53 by means of a lug 77 integral with the extension 57 and cooperating with a groove 78 formed in the jacket 47.
  • the lower end of the valve 45 comprises a nozzle 79 fixed to the body 53 by a thread 80, the nozzle being provided with the male conical connector 55.
  • valve 45 is shown "normally open", that is to say that when the pressure of the fluid acting on the hydraulic jacket 46 is less than a determined value, the orifices arranged in the valve body do not are not obstructed by the jacket 46 due to the return force of the spring 64 which makes the opening stop 58 cooperate with the upper end 59 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 the valve 45 are closed by controlling, by the electric line 48, the opening of the distribution means 51, by putting a suitable pressure in the line 49, so as to create a flow of fluid in a first direction and thus lower the shirt 46.
  • the orifices of the valves 45 are opened by opening the distribution means 51, so as to put the thrust chamber 52 into communication with the hydraulic line and by putting a suitable pressure in the line 49, so as to create a flow of fluid in a second direction opposite to the first direction and thus raise the jacket 46, this pressure being less than the pressure for closing the orifices.
  • FIG. 3 schematically shows a device comprising hydraulic tools or instruments 81, 82, 83 arranged on a casing 90 placed in the well 1, the device being in particular suitable for the selective production of different zones, such as zones 30, 31, k 32, 33 of Figure 1 or 84, 85, 86 of Figure 3.
  • These tools or instruments can be, for example valves illustrated in Figure 2.
  • the areas 84, 85, 86 are respectively delimited by elements of sealing 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 or instruments by connections 93, 94 respectively.
  • connections 93 of the first hydraulic line 91 are arranged distribution means.
  • Means for distributing the connections 93 are controlled by an electric line 95 connected to a first electrical connection member 96 disposed at the lower and inner part of the casing and adapted to cooperate with a second complementary electrical connection member connected to the surface of the ground by a transmission cable 22 ( Figure 1).
  • these means can be controlled by hydraulic control lines connected, for example, to a hydraulic control connection member.
  • the first line 91 and possibly the second hydraulic line 92 are connected to a hydraulic energy generator disposed either on the ground surface or in the vicinity of the tools or instruments.
  • the transmission cable may include an electric power line making it possible to supply a hydraulic energy generator placed in the vicinity of the tools or instruments.
  • the first line 91 and possibly the second hydraulic line 92 may be connected to a hydraulic connection member disposed inside the casing at its lower part, in the same way as the electric line 95 is connected to the electric connection member , this hydraulic connection member cooperating with a complementary member connected to the surface of the ground by a hydraulic pipe.
  • hydraulic and electrical connection members may be associated in the same connection member, and likewise these hydraulic and electrical lines may be associated in the same line.
  • At least two tools or instruments 81, 82, 83 using only a hydraulic line tools or instruments are used provided with return means making it possible to return in an initial position when the pressure has decreased and distribution means are used arranged on connections 93 of the first hydraulic line 91 with the tools or instruments.
  • the distribution means for the second of said two tools or instruments or other tools or instruments are closed so as to reduce, or even stop, a circulation of fluid in the connection of the second tool or instrument, the distribution means of the first tool or instrument are opened so as to increase the circulation of fluid in the connection of the first tool or instrument, and - A pressure is put in the first hydraulic line 91 so as to create, in the connection of the first tool or instrument, a flow of the fluid going in a first direction.
  • the distribution means of the first tool or instrument are closed.
  • the pressure is released in the first hydraulic line.
  • a first hydraulic line 91 is used comprising connections 93 with the tools 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 the tools or instruments.
  • the distribution means of the second of said two tools or instruments are closed, so as to reduce or even stop, a circulation of fluid in the connections of the second tool or instrument: the distribution means of the first tool or instrument are opened so as to increase the circulation of fluid in the connection of the first tool or instrument, and - We put, in said first or second line, pressures adapted to create a circulation of the fluid in the connection with the first line, according to the first or the second direction.
  • a positive or negative pressure difference is made between the first and the second lines.
  • the conduit 4 may serve as the first or second hydraulic line.
  • the hydraulic connection 12 and the channel 12a which carries out the hydraulic communication between the casing 3 and the conduit 4 must be closed by one or more obturation elements then making it possible to establish, thanks to the hydraulic energy generator , pressure and flow to operate the tool or instrument.
  • This closure element will advantageously be retractable so as to allow, when desired, the circulation of fluid in the casing 3 and the conduit 4, for example to move in the casing or the conduit any tools or instruments, such as the second member. connection 21, or such as drilling or scraping tools.

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Abstract

- L'invention concerne un procédé et un dispositif pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation, au moins deux outils ou instruments (81, 82, 83) du dispositif relié à un tubage (90) placé à l'intérieur d'un puits (1), le dispositif comportant en outre une première ligne hydraulique (91) ayant des branchements (93) avec un premier et un deuxième des deux outils ou instruments, des moyens de distribution (51) adaptés à modifier la circulation de fluide dans chacun des branchements (93) et commandés indépendamment les uns des autres, et un générateur d'énergie hydraulique relié à ladite première ligne hydraulique. Ce procédé est notamment caractérisé en ce que pour mettre en action sélectivement le premier outil ou instruments (81, 82, 83) : - on ferme les moyens de distribution (51) du deuxième outil ou instrument de manière à réduire la circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument, - on ouvre les moyens de distribution (51) du premier outil ou instrument de manière à accroître la circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument, et - on met une pression dans la première ligne hydraulique (91) de manière à créer dans le branchement (93) du premier outil ou instrument un écoulement du fluide allant dans un premier sens. L'invention concerne aussi une vanne permettant la mise en oeuvre de la méthode ou utilisant ledit dispositif. - L'invention s'applique notamment à l'alimentation hydraulique d'outils ou instruments utilisés lors de l'exploitation des fluides de formation géologique, telles des formations pétrolières ou gazières. <IMAGE>

Description

  • La présente invention concerne une méthode et un dispositif pour commander hydrauliquement et sélectivement un ensemble d'instruments ou outils reliés à un tubage placé à l'intérieur d'un puits foré dans le sol, notamment un puits horizontal.
  • L'invention fournit en outre une vanne permettant la mise oeuvre de la méthode, cette vanne pouvant utiliser le dispositif selon l'invention.
  • Plus particulièrement, l'invention s'applique à l'exploitation évolutive de formations géologiques ou de zones de production, telles des zones de production pétrolières ou gazières. Pour cet usage les outils que l'on peut utiliser peuvent être des vannes disposées dans chacune des formations ou chacunes des zones de production et commandées à distance en utilisant la méthode ou le dispositif selon l'invention.
  • Un avantage notable de l'invention est de réduire le nombre de lignes hydrauliques qui devraient être utilisées selon l'enseignement de l'art antérieur. Cet avantage est plus particulièrement sensible au niveau de la traversée des joints d'étanchéité (lorsqu'il y en a), par les lignes hydrauliques, ces joints étant par exemple du type packer ; du point de vue de l'encombrement des lignes le long du tubage notamment à sa périphérie ; pour la réduction du coût des lignes hydrauliques et de leur mise en place que l'invention permet.
  • L'invention s'applique avantageusement à la production de puits horizontaux. En effet, particulièrement en forage pétrolier, la production d'un puits provoque un déplacement des différentes nappes de liquides de la zone de production, appelé effet de cône (en anglais "coning"). En production dans des puits horizontaux, la venue de liquides indésirables, tels de l'eau, s'effectue en général irrégulièrement 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 production que l'on équipe de moyens, tels des vannes, permettant d'en régler le débit et d'autre part, on contrôle, notamment la qualité et la quantité, des fluides provenant de chacune des zones de production. Ce contrôle peut être effectué par des instruments, tels des débimètres et des instruments de mesure physique et/ou chimique des fluides, disposés par exemple le long du puits ou du tubage suivant chacune des zones de production.
  • L'invention fournit un dispositif pour commander hydrauliquement et sélectivement un ensemble d'au moins deux instruments ou outils relié à un tubage placé à l'intérieur d'un puits, le puits comportant au moins deux zones de production distinctes, lesdits deux instruments ou outils étant disposés suivant chacune desdites zones de production. Ce dispositif est notamment caractérisé en ce qu'il comporte une première ligne hydraulique ayant des branchements avec les instruments ou outils et en ce qu'il comporte des moyens de distribution, tels des électrovannes, placés sur chacun des branchements et commandés indépendamment les uns des autres par un organe de commande des moyens de distribution, la première ligne hydraulique étant reliée à un générateur d'énergie hydraulique.
  • L'organe de commande des moyens de distribution pourra comporter une ligne électrique.
  • La ligne électrique pourra être reliée à un premier organe de connexion électrique placé à l'intérieur du tubage et adapté à coopérer avec un deuxième organe électrique complémentaire relié à la surface du sol par un câble de transmission.
  • Les deux zones de production pourront être séparées l'une de l'autre dans le puits par un élément d'étanchéité, tel un joint annulaire.
  • La première ligne hydraulique pourra être reliée à la surface du sol par l'extérieur du tubage.
  • La première ligne hydraulique pourra être reliée à un premier organe de connexion hydraulique placé à l'intérieur du tubage et être adapté à coopérer avec un deuxième organe hydraulique complémentaire relié à la surface du sol par une conduite.
  • Le dispositif pourra comporter une deuxième ligne hydraulique ayant au moins un branchement alimentant un desdits instruments ou outils
  • L'un au moins desdits outils ou instruments pourra comporter un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide hydraulique, le réservoir étant relié par un branchement à la première ligne hydraulique.
  • La première ligne hydraulique ou la deuxième ligne hydraulique pourra être reliée audit tubage par une communication hydraulique comportant au moins un élét d'obturation. L'élément d'obturation pourra être escamotable. La première ou la deuxième ligne pourra servir de conduit pour réaliser une circulation de fluide dans le tubage.
  • L'invention fournit en outre un procédé pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation, au moins deux outils ou instruments d'un dispositif relié à un tubage placé à l'intérieur d'un puits, le dispositif comportant en outre une première ligne hydraulique ayant des branchements avec un premier et un deuxième des deux outils ou instruments, des moyens de distributions adaptés à modifier la circulation de fluide dans chacun des branchements et commandés indépendamment les uns des autres, et un générateur d'énergie hydraulique relié à ladite première ligne hydraulique. Ce procédé se caractérise notamment en ce que pour mettre en action sélectivement le premier outil ou instruments :
    - on ferme les moyens de distribution du deuxième outil ou instrument de manière à réduire la circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
    - on ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument de manière à accroître la circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument, et
    - on met une pression dans la première ligne hydraulique de manière à créer dans le branchement du premier outil ou instrument un écoulement du fluide allant dans un premier sens.
  • Le premier outil ou instrument pourra admettre une circulation de fluide hydraulique suivant les deux sens opposés et pourra comporter un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide, ce réservoir étant relié par un premier desdits branchements à la première ligne hydraulique, et pour produire dans le branchement du premier outil ou instrument un écoulement dans un deuxième sens opposé au premier sens, on pourra ouvrir les moyens de distribution du premier outil ou instrument et on pourra relâcher la pression dans la première ligne hydraulique.
  • On pourra en outre utiliser une deuxième ligne hydraulique ayant au moins un branchement avec un au moins des outils ou instruments, et pour produire, dans le branchement avec la première ligne hydraulique de l'outil ou instrument branché à la deuxième ligne hydraulique, une circulation de fluide dans un premier sens ou dans un deuxième sens opposé au premier sens, on pourra ouvrir les moyens de distribution de l'outil ou instrument branché aux deux lignes, et on pourra établir, dans la première ou deuxième ligne), des pressions adaptées à créer une circulation de fluide, dans le branchement avec la première ligne, suivant le premier ou le deuxième sens.
  • Le deuxième outil ou instrument pourra admettre une circulation de fluide hydraulique suivant les deux sens opposés et pourra comporter un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide. Ce réservoir étant relié par un deuxième des branchements à la ligne hydraulique, des moyens de rappel permettant de remettre le deuxième outil ou instrument dans une position initiale, pour mettre en action sélectivement le deuxième outil ou instrument :
    - on pourra fermer les moyens de distribution du premier outil ou instrument de manière à empêcher une circulation de fluide dans le branchement de premier outil ou instrument,
    - on pourra ouvrir les moyens de distribution du deuxième outil ou instrument de manière à permettre une circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
    - on pourra mettre en pression la première ligne hydraulique, de manière à créer dans le branchement du deuxième outil ou instrument, un écoulement de fluide allant dans ledit premier sens,
    - et pour produire, dans le branchement du deuxième outil ou instrument, un écoulement dans ledit deuxième sens opposé au premier sens, on pourra relâcher la pression dans ladite première ligne hydraulique.
  • Une fois que l'on a produit, dans le premier ou le duexième outil ou instrument, une circulation de fluide allant dans le premier ou le deuxième sens, on pourra fermer les moyens de distribution du premier ou du deuxième outil ou instrument de manière à empêcher une circulation de fluide dans le branchement du premier ou du deuxième outil ou instrument.
  • Lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à la production sélective d'un gisement, les premier et deuxième outils ou instruments pourront être placés sur le tubage et pourront être adaptés à modifier le débit de transfert de fluide de production entre l'intérieur et l'extérieur du tubage.
  • Les moyens de distribution pourront être commandés électriquement par un câble relié à un premier organe de connexion électrique placé à l'intérieur du tubage, on pourra introduire et déplacer dans le tubage un deuxième organe de connexion électrique complémentaire et relié à la surface du sol par un câble de transmison et on pourra faire coopérer le premier et le deuxième organes de connexion électrique, de manière à commander les moyens de distribution depuis la surface du sol.
  • On pourra disposer dans le puits le générateur d'énergie hydraulique au voisinage des outils ou instruments.
  • On pourra relier la ligne hydraulique à un premier organe de connexion hydraulique placé à l'intérieur du tubage, on pourra introduire et déplacer dans le tubage un deuxième organe de connexion hydraulique complémentaire et relié à la surface du sol par une conduite, on pourra faire coopérer le premier et le deuxième organes de connexion hydraulique et on pourra disposer le générateur d'énergie hydraulique à l'extrémité de la conduite voisine de la surface du sol.
  • On pourra placer dans le puits un conduit 2 relié par une communication hydraulique audit tubage, disposer sur la communication un élément adapté à obturer celle-ci, relier le conduit au générateur hydraulique et utiliser le conduit comme la première ou la deuxième ligne hydraulique.
  • L'invention fournit aussi une vanne à chemise coulissante utilisable pour équiper les tubages de puits forés dans le sol.
  • Cette vanne permet notamment d'effectuer d'une manière simple la production sélective de formations géologiques traversées par le tubage à l'aide d'un nombre très réduit de lignes de commande. Cette réduction du nombre de lignes est particulièrement avantageuse au niveau de la traversée des joints d'étanchéité, par les lignes ces joints peuvent être du type "packer" ; du point de vue de l'encombrement des lignes le long du tubage, notamment à sa périphérie et aussi de la réduction des coûts de mise en place de ces lignes.
  • Cette vanne à chemise coulissante pour la production de puits forés dans le sol, comporte un corps extérieur cylindrique adapté à s'intercaler dans un tubage, une allonge intérieure à ce corps, une chemise coulissant entre le corps et l'allonge, et permettant la modification de l'ouverture d'orifices mettant en communication l'intérieur et l'extérieur de la vanne, une chambre de poussé délimitée par le corps, l'allonge et une extrémité de la chemise, la chambre étant reliée à des moyens de commande hydraulique, tels qu'une ligne reliée à un générateur hydraulique.
  • Cette vanne est notamment caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de rappel, tels qu'un ressort, 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 l'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.
  • L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit dont un exemple de réalisation est illustré par les figures annexées parmi lesquelles :
    • - la figure 1 représente en coupe un puits équipé du dispositif selon l'invention, au cours de l'étape précédant la connexion,
    • - la figure 2 montre en détail une vanne hydraulique sélective, à chemise coulissante utilisée dans un dispositif selon l'invention, et
    • - la figure 3 montre schématiquement un dispositif selon l'invention comportant des outils ou instruments hydrauliques.
  • Sur la figure 1 le puits, comportant une partie fortement inclinée sur la verticale, voire horizontale, et équipé d'un dispositif selon l'invention, est exploité à partir de la surface du sol. Ce puits 1 comporte sur une certaine longueur un cuvelage 2 à l'intérieur duquel se trouve un tubage 3 et un conduit 4, qui traverse des formations géologiques dont on veut produire des fluides.
  • De manière à produire sélectivement des fluides des formations géologiques, suivant des zones dites de production 30, 31, 32, 33, on dispose, d'une part, entre le cuvelage 2 et les formations des moyens d'étanchéité 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 d'étanchéité internes au cuvelage. Ces moyens internes 6a, 7a, 8a, 9a 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 dotées de clapets anti-retour empêchant la circulation de fluide du tubage vers les formations, mais on pourra très bien supprimer ces clapets, lorsque, par exemple, on voudra procéder à la fracturation d'une zone.
  • L'extrémité inférieure du conduit 4, comportent une vanne 11 pouvant être commandée 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 relié au tubage 3 par l'élément de liaison hydraulique 12 comporte, si besoin est, disposée à 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 être 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 être située 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 intérieure et inférieure du tubage 3 comporte un premier organe de connexion 10 relié par des lignes électriques 40 à des instruments ou outils 34, 35, 36, 37 disposés dans chacunes des zones de production 30, 31, 32, 33.
  • Ce premier organe de connexion 10 est adapté à coopérer avec un deuxième organe de connexion 21 relié à la surface du sol par un câble de transmission 22. Ce deuxième organe de connexion 21 est introduit dans le tubage 3 à sa partie supérieure, puis est déplacé jusqu'au deuxième organe de connexion 10 pour établir la coopération de ces derniers.
  • Le deuxième organe de connexion 21 peut comporter une barre de charge 21a qui permet la descente par gravité de ce deuxième organe 21, notamment pour les puits verticaux ou faiblement déviés de la verticale. Cet organe 21 peut aussi comporter des garnitures adaptées à coopérer avec l'intérieur du tubage 3, notamment pour les puits fortement déviés de la verticale voire horizontaux ou encore remontant, afin de réaliser une étanchéité et ainsi mouvoir cet organe 21 par un pompage hydraulique produit, soit par la station 29 qui est reliée au tubage 3 par une canalisation 28, soit par la pompe de circulation 19 située dans le conduit 4.
  • L'extrémité du tubage comporte un canal 12a, situé en dessous de la liaison hydraulique 12 et qui permet une circulation de fluide, cette liaison hydraulique étant adaptée à permettre l'évacuation des boues ou autres sédiments et étant également adaptée à permettre l'élimination du fluide présent 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 adaptée 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 dégazée, l'extrêmité supérieure du tubage 3 comporte un presse-étoupe 23 au travers duquel passe le câble de transmission 22 avant d'être renvoyé par deux 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 équipé 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 deuxième 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 à partir d'un puits, en reliant la liaison hydraulique 12 à l'espace annulaire situé entre le tubage 3 et le cuvelage 2 et en supprimant le conduit 4.
  • Le deuxième organe 10 de connexion est relié aux instruments de mesures 34, 35, 36, 37 respectivement, disposés dans les zones de complétion 30, 31, 32, 33, au moyen des lignes électriques 38, 39, 40, 41. Ces instruments 34, 35, 36, 37 sont adaptés à mesurer le débit de fluide traversant les vannes 14, 16, 18, 11 respectivement, la température et la pression des fluides dans chacunes des zones de complétion 30, 31, 32, 33 respectivement. On pourra, de la même manière que l'on effectue les mesures de pression, de débit et de température, 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 à tout moment et en temps réel 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 provenant des instruments de mesure.
  • Les vannes 14, 16, 18 sont sélectivement commandées depuis la surface du sol, soit par des outils à clés (21, 21a), soit par une commande hydraulique. Ces outils à clés sont maniés au câble pour les puits verticaux ou faiblement déviés, 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 français EN - 87/11 749.
  • La figure 2 montre en détail une vanne 45 hydraulique à chemise coulissante 46, 47 adaptée à la production sélective d'un puits selon l'invention. Cette vanne 45 permet de mettre en communication ou non l'extérieur et l'intérieur du tubage.
  • Une ligne hydraulique 49, assurant la source d'énergie des éléments de puissance, tels de éléments similaires à la vanne 45, communique par un branchement 50 avec la vanne 45. Sur ce branchement 50 sont disposés des moyens de distribution, tels une électrovanne 51, reliés par un câble électrique 48 à la prise 10 placée à l'extrémité inférieure du tubage 3 (figure 1).
  • Cette électrovanne 45 assure l'ouverture et la fermeture de la communication 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 extérieur cylindrique intercalé dans le tubage 3 grâce à un raccord conique femelle 54 et un raccord conique mâle 55 respectivement disposés en haut et en bas de la vanne
  • Dans ce corps 53 réalisant l'enveloppe extérieure de la vanne sont disposés, sensiblement dans le même plan perpendiculaire à l'axe du tubage, quatre orifices 56 obturables modifiant la communication entre l'intérieur 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.
  • La chemise hydraulique 46 coulisse entre deux positions extrêmes définies d'une part par la coopération d'une butée d'ouverture 58 avec l'embout supérieur 59 de la chemise hydraulique 46, et d'autre part par la coopération d'un talon 60 d'un 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 coopérant 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 épaulement 66 de l'allonge 57, assure le retour à la position repos de la chemise hydraulique 46 lorsque la pression à l'intérieur de la chambre de poussée 52 devient inférieure à une valeur prédéterminée.
  • L'espace cylindrique 67 défini par l'épaulement 66, l'embout inférieur 65, le corps 53 et l'allonge 57, et dans lequel est placé le ressort 64, débouche à l'intérieur 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 sécurité, entre deux positions définies 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 à 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 pène d'un outil circulant dans le tubage. La partie supérieure 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 inférieure 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.
  • 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 déterminée, les orifices disposés 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 supérieur 59 de la chemise hydraulique 46.
  • On ne sortira pas du cadre de l'invention en réalisant et en utilisant une vanne "normalement fermée". Pour cela, il suffit par exemple de relever les orifices pratiqués 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 orifice 56 sont libres au niveau de la chemise hydraulique 46.
  • La chambre de poussée 52 correspond à un réservoir 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 à 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 fermés, 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 poussée 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 shématiquement un dispositif comportant des outils 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 différentes zones, telles les zones 30, 31,k 32, 33 de la figure 1 ou 84, 85, 86 de la figure 3. Ces outils 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 éventuellement une deuxième ligne hydraulique 92, ces lignes étant reliées aux outils ou instruments par des branchements 93, 94 respectivement. Sur les branchements 93 de la première ligne hydraulique 91 sont disposés 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 électrique disposé à la partie inférieure et intérieure du tubage et adapté à coopérer 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 commandés 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 première ligne 91 et éventuellement la deuxième ligne hydraulique 92 sont reliées à générateur d'énergie hydraulique disposé soit à la surface du sol, soit au voisinage des outils ou instruments.
  • Le câble de transmission pourra comporter une ligne électrique de puissance permettant d'alimenter un générateur d'énergie hydraulique disposé au voisinage des outils ou instruments.
  • Le première ligne 91 et éventuellement la deuxième ligne hydraulique 92 pourront être reliées 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 reliée 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 être associés dans une même organe de connexion, et de même ces lignes hydrauliques et électriques pourront être associées dans une même ligne.
  • Pour commander hydrauliquement et sélectivement, par deux sens de circulation de fluide, au moins deux outils ou instruments 81, 82, 83 à l'aide seulement d'une ligne hydraulique, on utilise des outils 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 première ligne 91 hydraulique avec les outils ou instruments.
  • Pour mettre en action un premier outil ou instrument :
    - on ferme les moyens de distribution du deuxième desdits deux outils ou instruments ou des autres outils ou intruments de manière à réduire, voire stopper, une circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
    - on ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument de manière à accroitre, la circulation de fluide dans le branchment du premier outil ou instrument, et
    - on met une pression dans la première ligne 91 hydraulique de manière à créer, dans le branchement du premier outil ou instrument, un écoulement du fluide allant dans un premier sens.
  • Lorsque l'on veut stopper l'écoulement de fluide, comme cela peut-être le cas pour verrouiller une vanne, on ferme les moyens de distribution du premier outil ou instrument.
  • Pour produire un écoulement dans le branchement du premier outil ou instrument suivant un deuxième sens, opposé au premier sens, et de cette manière manoeuvrer le premier outil ou instrument, ou ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument, on relâche la pression dans la première ligne hydraulique.
  • En produisant sélectivement un écoulement dans le branchement d'un outil ou instrument, suivant deux sens, il est ainsi possible de manoeuvrer indépendamment toutes sortes d'outil ou d'instrument et notamment des vannes.
  • De la même manière que l'on a manoeuvré le premier outil ou instrument, on peut manoeuvrer autant d'outils ou instruments que l'on voudra.
  • Pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation de fluide, au moins deux outils 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 ou instruments, la circulation dans ces branchements étant contrôlée par des moyens de distribution placés sur chacun de ces branchements, et une deuxième ligne hydraulique 92 comportant des branchements avec les outils ou instruments.
  • Pour mettre en action un premier outil ou instrument, on ferme les moyens de distribution du deuxième desdits deux outils ou instruments, de manière à réduire voire à stopper, une circulation de fluide dans les branchements du deuxième outil ou instrument :
    - on ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument de manière à accroître, la circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument, et
    - on met, dans ladite première ou deuxième ligne, des pressions adaptées à créer une circulation du fluide dans le branchement avec la première ligne, suivant le premier 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 même manière que l'on a commandé le premier outil ou instrument indépendamment du deuxième, on pourra commander indépendamment les uns des autres toutes sortes d'outils ou instruments.
  • Suivant un mode particulier de réalisation du dispositif ou de mise en oeuvre de l'invention, le conduit 4 pourra servir de première ou de deuxième ligne hydraulique. A cette fin, la liaison hydraulique 12 et le canal 12a, qui réalise la communication hydraulique entre le tubage 3 et le conduit 4 devra être obturer par un ou plusieurs éléments d'obturation permettant alors d'établir, grâce au générateur d'énergie hydraulique, une pression et un débit permettant de manoeuvrer l'outil ou l'instrument. Cet élément d'obturation sera avantageusement escamotable de manière à permettre lorsqu'on le désire, la circulation de fluide dans le tubage 3 et le conduit 4, par exemple pour déplacer dans le tubage ou le conduit tout outils ou instruments, tels le deuxième organe de connexion 21, ou tels encore des outils de perçage ou de râclage.

Claims (22)

1. Dispositif (fig. 3) pour commander hydrauliquement et sélectivement un ensemble d'au moins deux instruments ou outils (81, 82, 83) relié à un tubage (90) placé à l'intérieur d'un puits (1) comportant au moins deux zones de production (84, 85, 86) distinctes, lesdits deux instruments ou outils étant disposés suivant chacune desdites zones de production, caractérisé en ce qu'il comporte une première ligne hydraulique (91) ayant des branchements (93) avec lesdits instruments ou outils (81, 82, 83) et en ce qu'il comporte des moyens de distribution (51, fig. 2), tels des électrovannes, placés sur chacun des branchements, et commandés indépendamment les uns des autres par un organe, ladite première ligne hydraulique (91) étant reliée à un générateur d'énergie hydraulique.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande des moyens de distribution comporte une ligne électrique (95).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite ligne électrique (95) est reliée à un premier organe de connexion électrique (96) placé à l'intérieur dudit tubage (90, 10) et adapté à coopérer avec un deuxième organe électrique (21, fig. 1) complémentaire relié à la surface du sol par un câble de transmission (22).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites deux zones sont séparées l'une de l'autre dans le puits par un élément d'étanchéité (87, 88, 89), tel un joint annulaire.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première ligne hydraulique (91) est reliée à la surface du sol par l'extérieur dudit tubage (90).
6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première ligne hydraulique (91) est reliée à un premier organe de connexion hydraulique placé à l'intérieur dudit tubage (90, 3) et est adapté à coopérer avec un deuxième organe hydraulique complémentaire relié à la surface du sol par une conduite.
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième ligne hydraulique (92) ayant au moins un branchement (94) alimentant un desdits instruments ou outils.
8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'un au moins desdits outils ou instruments comporte un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide hydraulique, le réservoir (52, fig. 2) étant relié par un branchement (93) à la première ligne hydraulique (91).
9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite première ligne hydraulique est reliée audit tubage par une communication hydraulique comportant au moins un élément d'obturation.
10. Procédé pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation, au moins deux outils ou instruments (81, 82, 83) d'un dispositif relié à un tubage (90) placé à l'intérieur d'un puits (1), ledit dispositif comportant en outre une première ligne hydraulique (91) ayant des branchements (93) avec un premier et un deuxième desdits deux outils ou instruments, des moyens de distribution (51) adaptés à modifier la circulation de fluide dans chacun des branchements (93) et commandés indépendamment les uns des autres, et un générateur d'énergie hydraulique relié à ladite première ligne hydraulique, caractérisé en ce que pour mettre en action sélectivement ledit premier outil ou instruments (81, 82, 83) :
- on ferme les moyens de distribution (51) du deuxième outil ou instrument de manière à réduire la circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
- on ouvre les moyens de distribution (51) du premier outil ou instrument de manière à accroître la circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument, et
- on met une pression dans ladite première ligne hydraulique (91) de manière à créer dans le branchement (93) du premier outil ou instrument un écoulement du fluide allant dans un premier sens.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier outil ou instrument admet une circulation de fluide hydraulique suivant lesdits deux sens opposés et comporte un réservoir (52) adapté à contenir une masse variable de fluide, ce réservoir étant relié par un premier desdits branchements à ladite première ligne hydraulique, et en ce que pour produire dans le branchement du premier outil ou instrument un écoulement dans un deuxième sens opposé au premier sens, on ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument et on relâche la pression dans ladite première ligne hydraulique (91).
12. Procédé selon l'une de revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'on utilise en outre une deuxième ligne hydraulique (92) ayant au moins un branchement (94) avec un au moins desdits outils ou instruments (81, 82, 83), et en ce que pour produire, dans le branchement avec la première ligne hydraulique (91) de l'outil ou instrument branché à la deuxième ligne hydraulique (92), une circulation de fluide dans un premier sens ou dans un deuxième sens opposé au premier sens, on ouvre les moyens de distribution (51) de l'outil ou instrument branché aux deux lignes, et on établit, dans ladite première (91) et/ou deuxième ligne (92), des pressions adaptées à créer une circulation de fluide, dans le branchement avec la première ligne, suivant le premier et/ou le deuxième sens.
13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le deuxième outil ou instrument admet une circulation de fluide hydraulique suivant lesdits deux sens opposés et comporte un réservoir (52) adapté à contenir une masse variable de fluide et relié par un deuxième desdits branchement à ladite ligne hydraulique, des moyens de rappel (64) permettant de remettre le deuxième outil ou instrument dans une position initiale, en ce que pour mettre en action sélectivement ledit deuxième outil ou instrument :
- on ferme les moyens de distribution (51) du premier outil ou instrument de manière à empêcher une circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument,
- on ouvre les moyens de distribution (51) du deuxième outil ou instrument de manière à permettre une circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
- on met en pression ladite première ligne hydraulique (91), de manière à créer dans le branchement du deuxième outil ou instrument, un écoulement de fluide allant dans ledit premier sens,
- et en ce que pour produire, dans le branchement du deuxième outil ou instrument, un écoulement dans ledit deuxième sens opposé au premier sens,
- on relâche la pression dans ladite ligne hydraulique (91).
14. Procédé selon l'une des revendications 10 et 13, caractérisé en ce que une fois que l'on a produit, dans le premier et/ou le deuxième outil ou instrument, une circulation de fluide allant dans le premier et/ou le deuxième sens, ou ferme les moyens de distribution (51) du premier et/ou du deuxième outil ou instrument de manière à empêcher une circulation de fluide dans le branchement du premier et/ou du deuxième outil ou instrument.
15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, appliqué à la production sélective d'un gisement, caractérisé en ce que les premier et deuxième outils ou instruments sont placés sur le tubage et sont adaptés à modifier le débit de transfert de fluide de production entre l'intérieur et l'extérieur du tubage.
16. Procédé selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que les moyens de distribution sont commandés électriquement par un câble (95) relié à un premier organe de connexion électrique (96, 10) placé à l'intérieur du tubage, en ce qu'on introduit et on déplace dans le tubage un deuxième organe de connexion électrique (21) complémentaire et relié à la surface du sol par un câble de transmison (22) et en ce qu'on fait coopérer le premier et le deuxième organes de connexion électrique, de manière à commander les moyens de distribution depuis la surface du sol.
17. Procédé selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce qu'on dispose dans le puits le générateur d'énergie hydraulique au voisinage desdits outils ou instruments.
18. Procédé selon l'une des revendications 10 à 17, caractérisé en ce qu'on relie ladite ligne hydraulique à un premier organe de connexion hydraulique placé à l'intérieur du tubage, en ce qu'on introduit et on déplace dans le tubage un deuxième organe de connexion hydraulique complémentaire et relié à la surface du sol par une conduite, en ce qu'on fait coopérer le premier et le deuxième organes de connexion hydraulique et en ce qu'on dispose le générateur d'énergie hydraulique à l'extrémité de la conduite voisine de la surface du sol.
19. Procédé selon l'une des revendications 10 à 18, caractérisé en ce qu'on place dans le puits un conduit (4) relié par une communication hydraulique (12, 12a) audit tubage, on dispose sur ladite communication hydraulique un élément adapté à obturer ladite communication, on relie ledit conduit dudit générateur d'énergie hydraulique, et on utilise ledit conduit comme ladite première ou une deuxième ligne hydraulique.
20. Vanne (45) à chemise coulissante pour la production de puits forés dans le sol, comportant un corps extérieur cylindrique (53) adapté à s'intercaler dans un tubage, une allonge (57) intérieure à ce corps, une chemise (46) coulissant entre le corps (53) et l'allonge (57), et permettant la modification de l'ouverture d'orifices (56) mettant en communication l'intérieur et l'extérieur de la vanne, une chambre (52) de poussée délimitée par le corps (53), l'allonge (57) et une extrémité de la chemise (46), ladite chambre (52) étant reliée à des moyens de commande hydraulique, tels qu'une ligne (49) reliée à un générateur hydraulique, caractérisée en ce que ladite vanne (45) comporte en outre des moyens de rappel, tels qu'un ressort (64), agissant sur ladite chemise (46), lesdits moyens de commande hydraulique tendant à déplacer ladite chemise (46) à partir d'une position initiale, contre l'action des moyens de rappel (64), de manière à modifier l'ouverture des orifices (56), lesdits moyens de rappel (64) étant adaptés à ramener ladite chemise (46) dans ladite position initiale en l'absence d'une action suffisante desdits moyens de commande hydraulique.
21. - Vanne selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'elle comporte une chemise (47) de sécurité commandée mécaniquement par l'intérieur du tubage et adaptée à modifier l'ouverture desdits orifices (56).
22. Vanne selon l'une des revendications 20 et 21, utilisée avec le dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, ou permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 10 à 19.
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