EP1771639B1 - Clapet - Google Patents

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EP1771639B1
EP1771639B1 EP05759690A EP05759690A EP1771639B1 EP 1771639 B1 EP1771639 B1 EP 1771639B1 EP 05759690 A EP05759690 A EP 05759690A EP 05759690 A EP05759690 A EP 05759690A EP 1771639 B1 EP1771639 B1 EP 1771639B1
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EP
European Patent Office
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valve
fail
safe
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open
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EP05759690A
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German (de)
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EP1771639A2 (fr
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Giancarlo Tomasso Pietro Pia
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Renovus Ltd
Original Assignee
Renovus Ltd
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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
    • 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
    • E21B2200/00—Special features related to earth drilling for obtaining oil, gas or water
    • E21B2200/05—Flapper valves

Definitions

  • the support member may be moved towards the extended position by any appropriate means, but is preferably gas or fluid actuated. Gas or fluid actuation may be utilised to move the support member from the extended position to the retracted position, or a return spring or the like may be provided, however it is desired that an external mechanical force must be applied to the support member in order to retract the member.
  • a single member serves as both the support member and the retaining member, that is a support and retaining member may be selectively positioned to maintain the valve member in the closed position or in the open position, though in other embodiments it may be that two separate members are provided.
  • the valves may be spaced apart by a distance of 305 metres (1000 feet) or more, or a distance suitable to permit the volume between the valves to accommodate, for example, screens, inflatable screens, sand screens, logging tools, drilling assemblies, completions, well intervention tool strings and well work-over type strings, or indeed anything likely to be deployed into or retrieved from a live well.
  • the valves may be operated simultaneously, but are most preferably independently operable.
  • the Figures illustrate a full bore isolation valve 10 in accordance with a preferred embodiment of the present invention.
  • the valve 10 is intended to be incorporated in a string of tubulars to be located in a well bore, typically in a concentric casing string, that is a string of casing which is run inside casing or liner previously located in the well bore.
  • the valve 10 has a generally cylindrical body 12 with top and bottom subs 14, 16 adapted for connection to adjacent sections of the casing string.
  • the valve body 12 further comprises a spring housing 18 which is coupled to the top sub 14, and a flapper housing 20 which extends between the spring housing 18 and the bottom sub 16.
  • valve member mounted within the valve body 12 is a valve member in the form of a curved flapper 22.
  • the flapper 22 is mounted to the housing 20 via a pivot pin 24 and a spring 26, the spring tending to move the flapper 22 to the closed position, as illustrated in Figure 1 .
  • the flapper 22 could be mounted on a separate collar or the like within the body.
  • valve 10 may be configured as a fail-safe closed valve, when utilised in the configuration illustrated in Figures 1 and 2 , or as a fail-safe open valve or fail as is when locked open, when used in the configuration illustrated in Figure 3 .
  • valve 10 is normally closed, and will hold a differential pressure from below.
  • a differential pressure from above will tend to open the valve.
  • This configuration is useful, for example, in an under-balanced situation, where the formation pressure, in communication with the lower end of the valve 10, is higher than the well bore pressure above the valve.
  • it is desired for the valve to have the facility to hold differential pressure from above, for example, if it is desired to fill the well bore with a relatively dense fluid and thus provide a further safety barrier between the formation and surface, which barrier may also serve to arrest the fall of items through the well bore which might otherwise damage the valve.
  • valve 10 offers many advantages over prior art valves.
  • the low profile of the valve 10 allows the valve 10 to be, for example, passed through conventional casing of larger diameters, while permitting passage of standard drill bit sizes and drill string components through the valve.
  • valve 10 to be configured in a fail-safe open or fail-safe shut configuration also offers significant advantages, and extends the operational envelope of the valve.
  • the valve 10 provides a mechanical barrier that is independent of well pressure. Furthermore, this allows a fluid barrier to be provided above the valve 10 in addition to the mechanical barrier provided by the valve itself, which allows provision of multiple barriers using only a single tool, and independent of well ⁇ reservoir pressure from below to make and hold the seal.
  • the valve also has the ability to operate with a relatively high differential pressure across the valve.
  • sand control screens which may be either solid or expandable.
  • sand control screens cannot be run in accordance with conventional barrier policy in under-balanced wells, as even with a single deployment valve deep set and rotating blow-out preventors (RBOPs) or the snubbing unit as part of the surface BOP barrier environment, sand screens with holes in the tubes provide a possible leak path to the outside of the well at surface while the sand screen is located in the RBOP or snubbing unit.
  • RBOPs rotating blow-out preventors
  • This problem can be overcome by running two valves, one deep set which may be used for all drilling activities as normal, and a second valve near to surface, to isolate the well near surface.
  • two valves as described above may be provided and a section of sand screen may be run into the well as follows.
  • the well pressure from the section of the well bore isolated above the deep set valve is then bled down, and checks made to ensure that there is no leak path past the deep set valve.
  • the surface BOPs may then be opened and the sand screens deployed into the well, and hung off a profile just below the shallow set valves.
  • the sand screen running string is then withdrawn and the shallow set valve and the surface BOPs are closed.
  • Drill pipe is then run into the surface BOPs in conventional fashion for under-balanced tripping operations.
  • the shallow set valve is opened and may be locked and the drill pipe run through the valve and the end of the drill pipe stabbed into the sand screens, which releases the hang-off of the sand screen.
  • the surface BOPs form a seal with the drill pipe string.
  • pressure is allowed to equalise across the deep set valve, the valve is then opened and may be locked, and the sand screen then run through the open deep set valve.

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Claims (39)

  1. Soupape de fond (10), comprenant:
    un corps (12) définissant un alésage de passage ;
    un élément de soupape (22) destiné à être agencé dans le corps (12) et pouvant se déplacer entre une position ouverte et une position fermée ; et
    un élément d'ouverture (30), monté sur le corps et servant à déplacer l'élément de soupape (22) de la position fermée vers la position ouverte ;
    la soupape ayant une première configuration, dans laquelle l'élément de soupape (22) est sollicité vers la position fermée, et maintient une différence de pression dans une première direction, et une deuxième configuration, dans laquelle l'élément de soupape (22) est fermé et maintient une différence de pression dans ladite première direction ainsi que dans une deuxième direction opposée.
  2. Soupape selon la revendication 1, dans laquelle la soupape sert de soupape de déploiement de fond, adaptée pour maintenir une différence de pression d'en bas lorsqu'elle se trouve dans la première configuration.
  3. Soupape selon la revendication 1, dans laquelle la soupape est adaptée pour maintenir une différence de pression d'en haut lorsqu'elle se trouve dans la première configuration.
  4. Soupape selon les revendications 1, 2 ou 3, dans laquelle la soupape peut être configurée dans un mode de position actuelle à sécurité intégrée et dans un mode de fermeture à sécurité intégrée.
  5. Soupape selon les revendications 1, 2, 3 ou 4, dans laquelle la soupape peut être configurée dans un mode de position actuelle à sécurité intégrée et dans un mode d'ouverture à sécurité intégrée.
  6. Soupape selon les revendications 4 ou 5, dans laquelle la soupape peut être actionnée dans un mode de fermeture à sécurité intégrée de sorte que la soupape fonctionne comme une soupape de sécurité.
  7. Soupape selon les revendications 4, 5 ou 6, dans laquelle la soupape peut être actionnée dans un mode d'ouverture verrouillé ou dans un mode d'ouverture à sécurité intégrée.
  8. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément de soupape peut être configuré de sorte à être sollicité vers la position ouverte.
  9. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément de soupape est un clapet courbé (22).
  10. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément d'ouverture (30) est sollicité vers une position permettant la fermeture de l'élément de soupape (22) ou son maintien dans la position fermée.
  11. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle un siège de soupape (28) est agencé de manière indépendante de l'élément de soupape (22).
  12. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément d'ouverture (30) est actionné par le gaz ou un fluide.
  13. Soupape selon la revendication 12, dans lequel l'élément d'ouverture (30) est actionné par un gaz sous pression ou un fluide.
  14. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément d'ouverture (30) peut être actionné après au moins une séquence d'actionnement.
  15. Soupape selon la revendication 14, dans laquelle la séquence d'actionnement est contrôlée par actionnement d'une pression de fluide amenée par l'intermédiaire d'une ligne de contrôle (36), d'un espace annulaire, d'un train de tubes, d'un système de commande de fond, ou d'un système de commande électrohydraulique.
  16. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle l'élément d'ouverture (30) comprend un piston (34), la pression de fluide agissant sur le piston (34) tendant à déplacer l'élément d'ouverture (30) en vue de l'ouverture de l'élément de soupape (22).
  17. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, englobant un moyen de retour (32) pour ramener l'élément d'ouverture (30) vers une première position, dans laquelle l'élément de soupape (22) peut rester fermé.
  18. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la soupape comprend au moins un des éléments ci-dessous : un élément de support (38), cet élément de support (38) pouvant être sélectivement positionné de sorte à maintenir l'élément de soupape (22) dans la position fermée, et un élément de retenue (38) pouvant être configuré de sorte à maintenir l'élément de soupape (22) dans la position ouverte.
  19. Soupape selon la revendication 18, dans laquelle au moins un élément, l'élément de support ou l'élément de retenue comprend un manchon (38).
  20. Soupape selon les revendications 18 ou 19, dans laquelle, dans une première position, au moins un élément, l'élément de support ou l'élément de retenue (38), permet le déplacement de l'élément de soupape (22) entre les positions ouverte et fermée, et dans une deuxième position, au moins un élément, l'élément de support ou l'élément de retenue (38), empêche ou limite le déplacement de l'élément de soupape (22).
  21. Soupape selon la revendication 20, dans laquelle au moins un élément, l'élément de support ou l'élément de retenue (38), est actionné par le gaz ou par un fluide.
  22. Soupape selon l'une quelconque des revendications 18, 20 ou 21, dans laquelle au moins un élément, l'élément de support ou l'élément de retenue (38), peut être actionnée après au moins une séquence d'actionnement.
  23. Soupape selon la revendication 22, dans laquelle la séquence d'actionnement est contrôlée par actionnement d'une pression de fluide amenée par l'intermédiaire d'au moins une ligne de contrôle, un espace annulaire, un train de tubes, un système de commande de fond et un système de commande électrohydraulique.
  24. Soupape selon l'une quelconque des revendications 18 à 23, dans laquelle au moins un élément, l'élément de support ou l'élément de retenue (38), comprend un piston (40), la pression de fluide agissant sur la piston (40) de sorte à déplacer l'élément de support (38) en vue de maintenir l'élément de soupape (22) dans la position fermée, ou de sorte à déplacer l'élément de retenue (38) vers la deuxième position.
  25. Soupape selon l'une quelconque des revendications 18 à 24, englobant un moyen de retour pour ramener au moins un élément, l'élément de support ou l'élément de retenue (38), vers une première position, permettant le déplacement de l'élément de soupape (22) entre les positions ouverte et fermée.
  26. Soupape selon l'une quelconque des revendications 18 à 25, dans laquelle un élément universel (38) sert d'élément de support et d'élément de retenue.
  27. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle la soupape comprend plusieurs éléments opérationnels actionnés par le fluide (30, 38), le fluide d'actionnement étant amené à partir de l'intérieur d'un puits.
  28. Soupape selon la revendication 27, dans laquelle les éléments opérationnels (30, 38) sont adaptés pour être actionnés de manière indépendante.
  29. Soupape selon l'une quelconque des revendications 27 ou 28, dans laquelle au moins un élément opérationnel (30, 38) peut être actionné par une séquence opérationnelle utilisant au moins un paramètre, les niveaux de pression prédéterminés, les séquences de pression ou les niveaux de pression croissants.
  30. Soupape selon l'une quelconque des revendications 27, 28 ou 29, dans laquelle l'actionnement des éléments opérationnels (30, 38) est contrôlé par la restriction du débit du fluide d'actionnement, de sorte à contrôler au moins un paramètre, la synchronisation ou la séquence de fonctionnement des éléments (30, 38) l'un par rapport à l'autre.
  31. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans laquelle au moins un élément, un élément de support ou un élément de retenue de l'élément de soupape (38) coopère avec un élément d'ouverture (30).
  32. Soupape selon la revendication 31, dans laquelle un élément de support et de retenue combiné (38) et un élément d'ouverture (30) sont associés en service, de sorte que le déplacement d'un élément englobe le déplacement de l'autre élément.
  33. Soupape selon la revendication 32, dans laquelle l'élément de support et de retenue combiné (38) et l'élément d'ouverture (30) peuvent s'engager de manière sélective, de sorte que le déplacement d'un élément englobe le déplacement de l'autre élément.
  34. Soupape selon la revendication 33, dans laquelle l'élément de support et de retenue combiné (38) et l'élément d'ouverture (30) peuvent être positionnés de sorte à limiter l'entrée de matériau derrière les éléments.
  35. Soupape selon l'une quelconque des revendications précédentes, en combinaison avec un moyen de saisie, destiné à être agencé au-dessus de la soupape, le moyen de saisie englobant au moins un élément destiné à s'étendre dans un puits pour arrêter la retombée d'un élément risquant autrement d'endommager la soupape.
  36. Soupape de fond (10), comprenant :
    un corps de soupape (12) ;
    un élément de soupape (22) monté dans le corps (12), l'élément de soupape (22) pouvant être déplacé entre une position ouverte et une position fermée ; et
    plusieurs éléments opérationnels actionnés par la pression de fluide, englobant un élément d'ouverture (30) monté sur le corps et servant à déplacer l'élément de soupape (22) de la position fermée vers, la position ouverte ;
    la soupape pouvant être configurée en plusieurs modes différents à sécurité intégrée, déterminant la réponse de la soupape à une défaillance de l'alimentation du fluide d'actionnement de l'élément opérationnel, lesdits modes étant : a) au moins un mode de position actuelle à sécurité intégrée, dans lequel la soupape maintient sa configuration, et un mode d'ouverture à sécurité intégrée, dans lequel l'élément de soupape s'ouvre ou reste dans la position ouverte, et b) un mode de fermeture à sécurité intégrée, dans lequel l'élément de soupape se ferme ou reste dans la position fermée.
  37. Procédé d'actionnement d'une soupape de fond, comprenant les étapes ci-dessous :
    fourniture d'une soupape (10), comportant un corps (12) définissant un alésage de passage, un élément de soupape (22) dans le corps, pouvant être déplacé entre une position ouverte et une position fermée, et un élément d'ouverture (30), monté sur le corps et servant à déplacer l'élément de soupape (22) de la position fermée vers la position ouverte ;
    configuration de la soupape dans une première configuration, dans laquelle l'élément de soupape (22) est sollicité vers la position fermée, et maintient une différence de pression dans une première direction ; et
    configuration de la soupape dans une deuxième configuration, dans laquelle l'élément de soupape (22) est fermé et maintient une différence de pression dans ladite première direction ainsi que dans une deuxième direction opposée.
  38. Procédé d'actionnement d'une soupape de fond, comprenant les étapes ci-dessous :
    fourniture d'une soupape (10), comprenant un corps de soupape (12), un élément de soupape (22) monté dans le corps, pouvant être déplacé entre une position ouverte et une position fermée, et plusieurs éléments opérationnels actionnés par la pression de fluide, englobant un élément d'ouverture (30) monté sur le corps et servant à déplacer l'élément de soupape (22) da la position fermée vers la position ouverte ;
    configuration de la soupape dans au moins un mode, un mode de position actuelle à sécurité intégrée, dans lequel la soupape répond à une défaillance de l'alimentation du fluide d'actionnement des éléments opérationnelle en maintenant sa configuration, et un mode d'ouverture à sécurité intégrée, dans lequel la soupape répond à une défaillance de l'alimentation du fluide d'actionnement des éléments opérationnels par une ouverture ou un maintien dans la position ouverte ; et
    configuration de la soupape dans un mode de fermeture à sécurité intégrée, dans lequel l'élément de soupape (22) se ferme ou reste dans la position fermée.
  39. Procédé selon la revendication 37, comprenant en outre l'étape de fourniture d'une colonne de fluide au-dessus de la soupape lorsque la soupape se trouve dans la deuxième configuration.
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