EP0968354A1 - Dispositif de tete de puits pour la retention des particules solides entrainees par le fluide de production - Google Patents

Dispositif de tete de puits pour la retention des particules solides entrainees par le fluide de production

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EP0968354A1
EP0968354A1 EP98914935A EP98914935A EP0968354A1 EP 0968354 A1 EP0968354 A1 EP 0968354A1 EP 98914935 A EP98914935 A EP 98914935A EP 98914935 A EP98914935 A EP 98914935A EP 0968354 A1 EP0968354 A1 EP 0968354A1
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    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP 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
    • E21B43/34—Arrangements for separating materials produced by the well
    • E21B43/35—Arrangements for separating materials produced by the well specially adapted for separating solids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B33/00—Sealing or packing boreholes or wells
    • E21B33/02—Surface sealing or packing
    • E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof

Definitions

  • the present invention relates to a device intended to equip the head of a well for producing a fluid, in order to retain the solid particles entrained by this fluid.
  • the invention relates more particularly to a device of this type which can be used on a well for producing gaseous or liquid hydrocarbons, when it is put into production, for example, or for filtering the complete ion fluid.
  • the starting of a well or certain areas of a well is accompanied by the production of debris and, more generally, of solid particles. These could damage the valves on the production shaft and the production manifold, as well as all of the installations through which the fluids in circulation flow. Furthermore, the fluids produced (completion fluid, effluent, etc.) must be eliminated or treated while they contain the debris or particles present.
  • the invention aims to meet this need by proposing a device intended to equip the production wells upstream of the valves of the production shaft, and to retain the solid particles present in the fluid produced before it passes through. these valves.
  • the subject of the invention is a device intended to equip the head of a well for producing a fluid, upstream of the valves crossed by this fluid, in view to retain the solid particles it entails, this device comprising:
  • a closed casing capable of being made integral with an element of the well head; - a jacket tightly fixed on the internal wall of the fluid production body upstream of the lateral outlet (s) equipped with said valves, this jacket being separated from the internal wall of the tube by a first annular space and projecting from the inside the casing so as to conduct the fluid produced by the well;
  • a cylindrical partition disposed inside the casing around said liner, from which it is separated by a second annular space, this bulkhead sealingly pressing against the upper part of the liner and against the base of the casing and being arranged in such a way with respect to it that the first and second annular spaces are in communication; first orifices provided in the upper part of the partition above the jacket, in order to allow the passage of the fluid supplied by the latter into the volume separating the partition from the external part of the casing;
  • Second orifices formed in the lower part of the partition, these second orifices being separated in a sealed manner from those formed in the upper part of this partition and allowing the passage of the fluid from the volume separating the partition from the external part of the casing towards the second annular space;
  • a filter placed inside the casing at the periphery of the lower part of the partition, opposite the second orifices, this filter being arranged in such a way that all the fluid penetrating through the first orifices of the partition in the volume separating this partition from the external part of the casing passes through the filter before entering the second annular volume through the second orifices of the partition, the debris and solid matter conveyed by the fluid produced being thus retained by the filter and depositing by gravity at the base of the volume separating the filter from the external part of the casing.
  • This device can be mounted by any means known in the art on any wellhead element, for example above the cleaning valve of the production shaft.
  • the filter can be made from any type of strainer and its mesh will be adapted to the size of the solid particles which it is desired to eliminate. It will preferably be removable.
  • a hole will advantageously be provided in the lower part of the casing to remove the debris and solid particles accumulated at the base of the volume separating the partition from the external part of the casing.
  • This can also be fitted with any auxiliary measuring device, for example pressure gauges to check the pressure before starting operations and before dismantling the equipment.
  • Lifting lugs may be provided on the casing to facilitate handling of the device.
  • a jacket 3 which projects outside the upper end of the body 1, inside a casing 4.
  • This casing 4 comprises a cylindrical body 5, coaxial with the jacket 3, a base 6, integral with the body 5, and a removable cover 7, covering the body 5.
  • the jacket 3 is separated from the body 1 by a first annular space 8, communicating with the lateral outlet 2.
  • a cylindrical partition 9 is disposed inside the casing 4, at the periphery of the jacket 3 and coaxially with the latter, from which it is separated by a second annular space 10, communicating with the first annular space 8.
  • This partition 9 projects, on the one hand, outside the base 6 of the casing 4, in order to allow the fixing the device on the well head, and, on the other hand, outside the cover 7, to also allow the fixing of the latter on the body 5, as will be explained below.
  • the partition 9 is pierced with first orifices 11, above the upper end of the jacket 3, so as to allow the fluid supplied by the jacket 3 into the casing 4 to pass into the space separating the partition 9 from the body 5
  • the partition 9 is pierced with second orifices 12, intended to allow the passage of the fluid in the second annular space from the space separating the partition 9 from the body 5.
  • a filter 13 is disposed in the casing 4 outside the cylindrical partition 9, coaxially with the latter, and opposite the second orifices 12.
  • This filter 13 bears in leaktight manner against the base 6 of the casing 4 and / or the contiguous part of the partition 9 and against the middle part of this partition between the orifices 11 and 12. It can be held in position in a removable manner by means of collars enclosing it around protruding portions of the partition 9, against which he leans.
  • the fluid produced by the well Before entering through the orifices 12 in the second annular space 10 and being evacuated by the bypass 12, the fluid produced by the well thus necessarily passes through the filter 13, which retains the solid particles which it can convey.
  • the mesh of the screen 13 is naturally adapted to the size of the solid particles to be removed.
  • the device can be fixed by any means known in the art to a member 16 of the wellhead.
  • the member 16 includes a externally threaded part, onto which a nut 17 is screwed, which bears on a flange of the lower end of the partition 9, below the base 6.
  • the nut 18 further urges a projecting part 6a of the base 6 of the casing 4 to bear against a shoulder or a flange of the part of the partition 9.
  • a connector 20, provided with a shutter, can be provided at the upper end of the partition 9.
  • the device according to the invention is therefore very simple and acts by a purely mechanical process, which makes it particularly well suited for use under severe conditions of exploitation of hydrocarbon production wells.

Abstract

Ce dispositif comprend: un carter fermé (4) apte à être rendu solidaire d'un élément (16) de la tête du puits; une chemise (3) fixée de façon étanche sur la paroi interne du corps (1) de production du fluide en amont de la ou des sorties latérales (2) équipées desdites vannes; une cloison cylindrique (9) disposée à l'intérieur du carter (4) autour de ladite chemise (3), dont elle est séparée par un second espace annulaire (10); des premiers orifices (11) ménagés dans la partie supérieure de la cloison (9) au-dessus de la chemise (3); des seconds orifices (12) ménagés dans la partie inférieure de la cloison (9); et un filtre (13) disposé à l'intérieur du carter (4) à la périphérie de la partie inférieure de la cloison (9), en regard des seconds orifices (12), ce filtre (13) étant disposé de façon telle que tout le fluide pénétrant par les premiers orifices (11) de la cloison dans le volume séparant cette cloison de la partie externe (5) du carter traverse le filtre (13) avant de pénétrer dans le second volume annulaire (10) par les seconds orifices (12) de la cloison.

Description

DISPOSITIF DE TETE DE PUITS POUR LA RETENTION DES PARTICULES SOLIDES ENTRAINEES PAR LE FLUIDE DE PRODUCTION particules solides entraînées par ce fluide.
La présente invention concerne un dispositif destiné à équiper la tête d'un puits de production d'un fluide, en vue de retenir les particules solides entraînées par ce fluide. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de ce type utilisable sur un puits de production d'hydrocarbures gazeux ou liquides, lors de sa mise en production, par exemple, ou pour le filtrage du fluide de complet ion.
Dans des situations variées telles que des perforations à travers le "tubing", le démarrage d'un puits ou de certaines zones d'un puits s'accompagne de la production de débris et, plus généralement, de particules solides. Ceux-ci risquent d'endommager les vannes de l'arbre de production et du collecteur de production, ainsi que l'ensemble des installations parcourues par les fluides en circulation. Par ailleurs, les fluides produits (fluide de complétion, effluent, etc..) doivent être éliminés ou traités alors qu'ils contiennent les débris ou particules présents.
Il serait donc particulièrement avantageux de disposer d'un appareillage apte à assurer la séparation par filtration des fluides produits dans de telles situations, avant même qu'ils ne passent dans les vannes de l'arbre de production, de manière à protéger ainsi les installations empruntées par ces fluides. Il serait ainsi possible de recycler les fluides de complétion et d'envoyer les effluents directement à la production. L'invention vise à répondre à ce besoin en proposant un dispositif destiné à équiper les puits de production en amont des vannes de l'arbre de production, et à retenir les particules solides présentes dans le fluide produit avant qu'il ne passe à travers ces vannes. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif destiné à équiper la tête d'un puits de production d'un fluide, en amont des vannes traversées par ce fluide, en vue de retenir les particules solides qu'il entraîne, ce dispositif comprenant :
- un carter fermé apte à être rendu solidaire d'un élément de la tête du puits ; - une chemise fixée de façon étanche sur la paroi interne du corps de production du fluide en amont de la ou des sorties latérales équipées des dites vannes, cette chemise étant séparée de la paroi interne du tube par un premier espace annulaire et faisant saillie à l'intérieur du carter de manière à y conduire le fluide produit par le puits ;
- une cloison cylindrique disposée à l'intérieur du carter autour de la dite chemise, dont elle est séparée par un second espace annulaire, cette cloison prenant appui de façon étanche contre la partie supérieure de la chemise et contre la base du carter et étant disposées de façon telle par rapport à celle-ci que les premier et second espaces annulaires sont en communication ; des premiers orifices ménagés dans la partie supérieure de la cloison au-dessus de la chemise, en vue de permettre le passage du fluide amené par celle-ci dans le volume séparant la cloison de la partie externe du carter ;
- des seconds orifices ménagés dans la partie inférieure de la cloison, ces seconds orifices étant séparés de façon étanche de ceux ménagés à la partie supérieure de cette cloison et permettant le passage du fluide depuis le volume séparant la cloison de la partie externe du carter vers le second espace annulaire ;
- et un filtre disposé à l'intérieur du carter à la périphérie de la partie inférieure de la cloison, en regard des seconds orifices, ce filtre étant disposé de façon telle que tout le fluide pénétrant par les premiers orifices de la cloison dans le volume séparant cette cloison de la partie externe du carter traverse le filtre avant de pénétrer dans le second volume annulaire par les seconds orifices de la cloison, les débris et matières solides véhiculés par le fluide produit étant ainsi retenus par le filtre et se déposant par gravité à la base du volume séparant le filtre de la partie externe du carter.
Ce dispositif pourra être monté par tout moyen connu dans la technique sur un élément quelconque de tête de puits, par exemple au-dessus de la vanne de curage de l'arbre de production.
Le filtre pourra être réalisé à partir de tout type de crépine et son maillage sera adapté à la dimension des particules solides que l'on désire éliminer. Il sera de préférence démontable.
Un perçage sera avantageusement prévu à la partie inférieure du carter pour éliminer les débris et particules solides accumulés à la base du volume séparant la cloison de la partie externe du carter. Celui-ci pourra aussi être équipé de tout organe auxiliaire de mesure, par exemple de manomètres permettant de vérifier la pression avant de démarrer les opérations et avant le démontage des équipements.
Des oreilles de levage pourront être prévues sur le carter pour faciliter la manutention du dispositif.
Une forme de réalisation de celui-ci va être décrite ci- après plus en détail, à titre d'exemple, en référence à la figure unique du dessin annexé, qui est une vue d'une tête de puits équipée d'un dispositif conforme à l'invention, partiellement en élévation et partiellement en coupe axiale verticale.
On voit sur ce dessin que, sur la paroi interne de l'arbre de production 1, en amont de la sortie latérale 2 que ce fluide doit emprunter, est fixée une chemise 3, qui fait saillie en dehors de l'extrémité supérieure du corps 1, à l'intérieur d'un carter 4. Ce carter 4 comprend un corps cylindrique 5 , coaxial à la chemise 3 , une base 6 , solidaire du corps 5, et un couvercle amovible 7, coiffant le corps 5. La chemise 3 est séparée du corps 1 par un premier espace annulaire 8, communiquant avec la sortie latérale 2.
Une cloison cylindrique 9 est disposée à l'intérieur du carter 4 , à la périphérie de la chemise 3 et coaxialement à celle-ci, dont elle est séparée par un second espace annulaire 10, communiquant avec le premier espace annulaire 8. Cette cloison 9 fait saillie, d'une part, à l'extérieur de la base 6 du carter 4, afin de permettre la fixation du dispositif sur la tête du puits, et, d'autre part, à l'extérieur du couvercle 7, pour permettre également la fixation de celui-ci sur le corps 5 , comme il sera expliqué ci-après.
La cloison 9 est percée de premiers orifices 11, au- dessus de l'extrémité supérieure de la chemise 3, de manière à laisser passer dans l'espace séparant la cloison 9 du corps 5 le fluide amené par la chemise 3 dans le carter 4. A sa partie inférieure, la cloison 9 est percée de seconds orifices 12, destinés à permettre le passage du fluide dans le second espace annulaire depuis l'espace séparant la cloison 9 du corps 5.
Un filtre 13 est disposé dans le carter 4 à l'extérieur de la cloison cylindrique 9, coaxialement à celle-ci, et en regard des seconds orifices 12. Ce filtre 13 prend appui de façon étanche contre la base 6 du carter 4 et/ou la partie contiguë de la cloison 9 et contre la partie médiane de cette cloison entre les orifices 11 et 12. Il peut être maintenu en position de façon amovible à l'aide de colliers l'enserrant autour de portions saillantes de la cloison 9, contre lesquelles il prend appui. Avant de pénétrer par les orifices 12 dans le second espace annulaire 10 et d'être évacué par la dérivation 12, le fluide produit par le puits traverse ainsi nécessairement le filtre 13, qui retient les particules solides qu'il peut véhiculer. Celles-ci se déposent en 14, sur le fond du carter 4, et peuvent être évacuées par une purge 15 prévue à la partie inférieure du corps 5. Comme indiqué ci-dessus, le maillage du tamis 13 est naturellement adapté à la dimension des particules solides à éliminer. Le dispositif peut être fixé par tout moyen connu dans la technique sur un organe 16 de la tête de puits. Dans la forme de réalisation décrite, l'organe 16 comporte une partie filetée extérieurement, sur laquelle est vissé un écrou 17, qui prend appui sur un bride de l'extrémité inférieure de la cloison 9, au-dessous de la base 6.
De façon analogue, un écrou 18, vissé sur une partie filetée 19 de l'extrémité supérieure de la cloison 9, à l'extérieur du couvercle 7, prend appui sur celui-ci et le maintient en appui sur le corps 5 du carter 4.
L'écrou 18 sollicite en outre une partie saillante 6a de la base 6 du carter 4 en appui contre un épaulement ou une bride de la partie de la cloison 9.
Comme représenté, un raccord 20, muni d'un obturateur, peut être prévu à l'extrémité supérieure de la cloison 9.
Le dispositif conforme à l'invention est donc d'une grande simplicité et agit par un processus purement mécanique, ce qui le rend particulièrement bien adapté à une utilisation dans les conditions sévères d'exploitation des puits de production d'hydrocarbures.

Claims

REVENDICATIONS 1. Dispositif destiné à équiper la tête d'un puits de production d'un fluide, en amont des vannes traversées par ce fluide, en vue de retenir les particules solides qu'il entraîne, ce dispositif comprenant :
- un carter fermé (4) apte à être rendu solidaire d'un élément (16) de la tête du puits ;
- une chemise (3) fixée de façon étanche sur la paroi interne du corps (1) de production du fluide en amont de la ou des sorties latérales (2) équipées des dites vannes, cette chemise ( 3 ) étant séparée de la paroi interne du tube (1) par un premier espace annulaire (8) et faisant saillie à 1 ' intérieur du carter ( 4 ) de manière à y conduire le fluide produit par le puits ; - une cloison cylindrique (9) disposée à l'intérieur du carter (4) autour de la dite chemise (3), dont elle est séparée par un second espace annulaire (10), cette cloison (9) prenant appui de façon étanche contre la partie supérieure de la chemise (3) et contre la base du carter et étant disposées de façon telle par rapport à celle-ci que les premier et second espaces annulaires (8,10) sont en communication ;
- des premiers orifices (11) ménagés dans la partie supérieure de la cloison (9) au-dessus de la chemise (3), en vue de permettre le passage du fluide amené par celle-ci dans le volume séparant la cloison (9) de la partie externe (5) du carter ;
- des seconds orifices (12) ménagés dans la partie inférieure de la cloison (9), ces seconds orifices (12) étant séparés de façon étanche de ceux (11) ménagés à la partie supérieure de cette cloison et permettant le passage du fluide depuis le volume séparant la cloison (9) de la partie externe (5) du carter (4) vers le second espace annulaire (10) ; - et un filtre (13) disposé à l'intérieur du carter (4) à la périphérie de la partie inférieure de la cloison (9), en regard des seconds orifices (12), ce filtre (13) étant disposé de façon telle que tout le fluide pénétrant par les premiers orifices (11) de la cloison dans le volume séparant cette cloison de la partie externe (5) du carter traverse le filtre (13) avant de pénétrer dans le second volume annulaire (10) par les seconds orifices (12) de la cloison, les débris et matières solides véhiculés par le fluide produit étant ainsi retenus par le filtre (13) et se déposant par gravité (en 14) à la base du volume séparant le filtre (13) de la partie externe (5) du carter.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre (13) prend appui de façon étanche contre la base du carter (4) et/ou la partie contiguës de la cloison (9) et contre une partie de cette cloison intermédiaire entre les premiers orifices (11) et les seconds orifices (12).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le filtre (13) est monté de façon amovible sur la cloison (9).
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une purge (15) est prévue à la base du carter (4) pour évacuer les particules solides retenues par le filtre (13) et déposées sur la base (6) du carter.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la cloison (9) fait saillie en dehors du carter (4) au-dessous de la base (6) de celui-ci et est apte à être rendu rigidement solidaire d'un élément (16) de la tête de puits.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'élément (16) de la tête de puits comporte une partie filetée sur laquelle est vissé un écrou (17) qui prend appui sur une bride de la partie de la cloison (9) faisant saillie au-dessous du carter (4).
7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la cloison (9) fait saillie en dehors du carter (4) au dessus d'un couvercle (7) coiffant le corps (5) du carter, et en ce qu'un écrou (18), vissé sur une portion filetée (19) de la partie saillante de la cloison (9), prend appui sur la face externe du couvercle (7) pour le maintenir en position.
8. Dispositif selon les revendications 6 et 7 en combinaison, caractérisé en ce que la base (6) du carter (4) comporte une partie (6a) saillante extérieurement, qui vient en appui sur un épaulement ou une bride de la partie de la cloison (9) faisant saillie au-dessous du carter (4), sous la sollicitation de l'écrou (18) de fixation du couvercle (7).
EP98914935A 1997-03-18 1998-03-17 Dispositif de tete de puits pour la retention des particules solides entrainees par le fluide de production Expired - Lifetime EP0968354B1 (fr)

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