FR2484522A1 - Soupape d'egalisation et amortisseur destines a un chapelet d'outils dans un puits de forage - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME D'OUTILS D'ESSAI DE PUITS PERMETTANT D'ISOLER DES TRONCONS D'UN PUITS DE FORAGE, ESPACES VERTICALEMENT, ET DE MESURER DES PARAMETRES TELS QUE LA PRESSION ET LA TEMPERATURE, PRESENTS DANS CES TRONCONS. UN CHAPELET D'OUTILS COMPORTE UNE SONDE 43 DE VERROUILLAGE POUVANT ETRE RELIEE DE MANIERE AMOVIBLE A UN RACCORD 33 DE VERROUILLAGE, UN MANDRIN 32 RELIE A LA SONDE, UN DISPOSITIF 41 A SOUPAPE D'EGALISATION ET AMORTISSEUR, ET UN INSTRUMENT 34 DE MESURE. LE RACCORD 33 DE VERROUILLAGE PERMET L'INTRODUCTION DE LA SONDE 43 SOUS UNE FAIBLE FORCE, MAIS EXIGE L'APPLICATION D'UNE FORCE 43 IMPORTANTE POUR LA RETIRER. DOMAINE D'APPLICATION: PUITS DE PETROLE ET DE GAZ.
Description
L'invention concerne les outils de puits, et elle a trait plus
particulièrement à des dispositifs perfectionnés destinés à l'égalisation des pressions dans un puits de forage, de part et d'autre d'une barrière de pression et à l'absorption de chocs mécaniques dans un chapelet d'outils
comprenant un tel dispositif.
Il est souvent nécessaire de mesurer les conditions de fonctionnement régnant dans des puits de forage tels que ceux, notamment, produisant du pétrole et du gaz. La pression, la température, la vitesse d'écoulement des fluides et autres font partie de ces conditions fréquemment mesurées0 Lors d'un essai du puits visant à déterminer des valeurs associées à ces diverses conditions, il est normalement nécessaire d'isoler un tronçon inférieur du puits de forage, situé au-dessous de l'outil d'essai et dans lequel la
condition de fonctionnement du puits doit être mesurée.
Plusieurs formes différentes d'appareil et de procédé sont disponibles pour isoler le tronçon du puits de forage dans
lequel la condition de fonctionnement doit être mesurée.
L'une de ces formes consiste à mettre en place un obturateur annulaire dans le puits de forage afin qu'il porte contre la paroi du puits ou contre la colonne de production ou le tubage placé dans le puits, et qu'il soit supporté par un train de tiges devant être manoeuvré au moyen d'une installation de forage ou de reconditionnement, ce qui nécessite un coût et un temps importants. D'autres formes d'obturateur ou packer disponibles pour isoler un tronçon du puits de forage sont supportées sur des câbles à commande mécanique, ou comprennent un appareil devant être supporté au moyen d'un câble à commande électrique. Chacune de ces dernières formes d'obturateurs annulaires est difficile à manoeuvrer en raison de la longueur relativement importante et du très faible espace ménagé entre la paroi de la colonne
du puits et la structure de l'obturateur.
Une utilisation particulière d'un tel dispositif de mesure existe dans des champs de pétrole dont la pression de formation est tris faible ou pratiquement nulle et qui doivent être mis en production par des méthodes de
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récupération secondaire telles que l'injection d'eau, procédé au cours duquel de l'eau est injectée dans certains puits du champ et forcée à travers la formation vers d'autres
puits en production afin de déplacer l'huile vers la surface.
Des études portant sur de tels champs doivent être effectuées pour déterminer le degré de communication, s'il existe, entre les puits à utiliser comme puits d'injection et d'autres puits à utiliser comme puits de production. De tels essais consistent à mettre en place des dispositifs d'essai dans les puits de production et à refouler des fluides tels que de l'eau dans les puits d'injection afin qu'il soit possible de déterminer la pression régnant dans les puits de production pour évaluer la communication entre les puits. Des obturateurs annulaires mis en place au moyen de câbles électriques ont été utilisés par le passé pour effectuer de telles mesures. Il est en général nécessaire d'utiliser des obturateurs annulaires de dimensions différentes pour chaque dimension de puits de forage et, de plus, ces obturateurs ne comportent pas de dispositif d'égalisation de pression. Dans ces conditions, une pression assez élevée régnant dans le puits de forage, au-dessous du dispositif d'essai, pourrait éjecter l'obturateur hors du puits lors du retrait de cet obturateur. Dans des systèmes d'outils de puits, notamment du type supporté par câble dans lequel un outil d'essai peut être bloqué de manière amovible dans un puits de forage, l'outil est introduit et retiré dans des conditions qui exigent une égalisation de pression entre l'alésage traversant l'outil et le puits entourant l'outil. De plus, des chocs risquent de détériorer le dispositif de mesure utilisé. Il est donc souhaitable de disposer d'un outil pouvant fonctionner comme soupape d'égalisation et comme amortisseur dans un chapelet d'outils comprenant l'outil d'essai. L'invention a pour objet principal un dispositif d'absorption de chocs ou dispositif amortisseur, destiné à protéger des dispositifs de mesure placés dans un système d'outils de puits. L'invention a également pour objet des
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soupapes d'égalisation des pressions exercées de part et d'autre d'un système d'outils de puits lors de l'installation et de l'enlèvement du système. Le dispositif selon l'invention est normalement rappelé Plastiquement en position d'ouverture. Dans une variante, le dispositif selon l'invention est rappelé élastiquement en position de fermeture. La soupape d'égalisation peut être ouverte et
fermée à l'encontre de tout écoulement.
L'invention a également pour objet une soupape d'égalisation et un amortisseur destinés à un système de puits, la soupape restant ouverte pendant la descente du système dans un puits de forage et pendant le guidage d'une sonde faisant partie du système dans un raccord de verrouillage. L'invention concerne donc une soupape d'égalisation et un amortisseur destinés à égaliser la pression régnant de part et d'autre d'un système de chapelet d'outils pendant la mise en place et l'enlèvement de ce système, et à absorber les chocs pour la protection d'un dispositif d'essai monté dans le système. La soupape d'égalisation et l'amortisseur présentent un canal longitudinal continu d'écoulement permettant la transmission de conditions de fonctionnement du puits, par exemple la pression, le débit d'écoulement et la température, vers le haut, jusqu'à un dispositif de mesure relié à l'outil. La soupape d'égalisation et l'amortisseur forment un dispositif télescopique conçu pour s'ouvrir afin de permettre un écoulement à travers le dispositif, et pour se fermer sous l'effet d'une action télescopique. Une forme de réalisation du dispositif comporte un ressort maintenant le dispositif en position d'ouverture et ouvrant de nouveau ce dispositif pour égaliser la pression lorsque le ressort est tendu par l'application d'une force de traction. Une autre forme de réalisation du dispositif comprend un ressort qui tend à ramener le dispositif en position de fermeture, permettant l'ouverture et la refermeture de la soupape, contre l'écoulement du fluide dans un puits de forage. Le ressort de la soupape d'égalisation absorbe les chocs. Le ressort est
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disposé de manière à absorber une force lorsqu'il est étiré pendant le retrait, et à absorber une force lorsque la soupape d'égalisation et l'amortisseur exécutent un mouvement télescopique pendant le retrait, par suite d'une force de réaction exercée sur l'outil en réponse au retrait. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique partielle, avec coupe longitudinale partielle, d'un système d'essai de puits verrouillé dans un raccord à portée intérieure de la colonne de production d'un puits; les figures 2A, 2B, 2C, 2D et 2E représentent ensemble, en élévation et avec coupe longitudinale partielle, une soupape d'égalisation, un amortisseur, un mandrin réglable, une sonde, un raccord de verrouillage et un mandrin de verrouillage d'un système d'essai de l'art antérieur; la figure 3 est la figure 2A, montrant l'amortisseur; la figure 4 est la figure *2A, montrant l'amortisseur; la figure 5 est la figure 2B, montrant l'amortisseur; la figure 6 est la figure 2D, montrant verrouillage; la figure 7 est de la soupape d'égalisation une coupe suivant la ligne 3-3 de la soupape d'égalisation et une coupe suivant la ligne 4-4 de la soupape d'égalisation et une coupe suivant la ligne 5-5 de la soupape d'égalisation et une coupe suivant la ligne 6-6 de la sonde et le raccord de une coupe longitudinale partielle et de l'amortisseur en extension, la soupape d'égalisation étant ouverte pendant la descente du chapelet d'outils dans un puits de forage et au cours de l'étape initiale de l'opération consistant à tirer le chapelet de sa position de verrouillage avec le raccord de verrouillage; la figure 8 est une coupe longitudinale partielle de la soupape d'égalisation et de l'amortisseur engagés
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télescopiquement comme c'est le cas lorsque le chapelet d'outils arrive et se verrouille dans le raccord de verrouillage et lorsque ce chapelet d'outils est tiré et libéré en provoquant une compression du dispositif par une force de réaction; la figure 9 est une coupe longitudinale partielle du tronçon inférieur de 'a sonde et du raccord de verrouillage, les taquets de ce dernier étant déployés comme c'est le cas lorsque la sonde est introduite dans le raccord de verrouillage et lorsqu'elle est dégagée et retirée de ce raccord; la figure 10 est une coupe longitudinale partielle, à échelle agrandie, montrant l'un des taquets du raccord de verrouillage ainsi que la sonde, le piston annulaire et des cames tubulaires du raccord de verrouillage, cette vue montrant les angles formés entre les surfaces de came du taquet de verrouillage, de la came tubulaire supérieure du raccord de verrouillage et de la surface de libération de la sonde; la figure 11 est une coupe longitudinale partielle de la soupape d'égalisation et de l'amortisseur, montrant le fonctionnement du dispositif lorsque le chapelet d'outils est tiré vers le haut, par exemple pendant la vérification du verrouillage du chapelet dans le puits de forage et pendant la traction du chapelet d'outils, destinée à le libérer du raccord de verrouillage e la figure 12 est une coupe longitudinale d'une forme perfectionnée de réalisation de la soupape d'égalisation et de l'amortisseur selon l'invention, la soupape et l'amortisseur étant représentés pendant la descente de l'outil dans un puits alors que la soupape est partiellement ouverte; la figure 13 est une vue en perspective éclatée montrant le butoir, les fourrures et les taquets de la soupape d'égalisation et de l'amortisseur de la figure 12; la figure 14 est une coupe longitudinale de la soupape d'égalisation et de l'amortisseur de la figure 12, en position d'extension télescopique dans laquelle la soupape est totalement ouverte;
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la figure 15 est une coupe longitudinale de la soupape d'égalisation et de l'amortisseur de la figure 12, emboîtés télescopiquement pour placer la soupape en position de fermeture; la figure 16 est une coupe longitudinale de la soupape d'égalisation et de l'amortisseur de la figure 12, emboîtés télescopiquement à une longueur minimale pour assurer un amortissement maximal; la figure 17 est une coupe longitudinale - partielle d'une autre forme de réalisation perfectionnée de la soupape d'égalisation et de l'amortisseur selon l'invention, cette vue montrant la soupape en position d'ouverture; la figure 18 est une coupe longitudinale partielle de la soupape et de l'amortisseur de la figure 17, la soupape étant représentée en position de fermeture; la figure 19 est une coupe suivant la ligne 19-19 de la figure 17; la figure 20 est une coupe suivant la ligne 20-20 de la figure 17; et la figure 21 est une élévation partielle, avec coupe partielle, de l'extrémité inférieure d'une variante de la soupape et de l'amortisseur représentés sur les figures 17
et 18.
La figure 1 représente un puits 20 qui comprend un tubage 21 perforé en 22 afin de permettre à des fluides d'une formation de pénétrer dans le puits à -travers le tubage. Ce dernier aboutit à une tête 23 de puits comportant des vannes 24 et 25 et supportant une colonne 30 de production qui descend dans le forage jusqu'à une profondeur proche des perforations 22. La colonne de production comporte un raccord 31 à portée intérieure dans lequel un mandrin 32 de verrouillage est bloqué de manière amovible. Un raccord 33 de verrouillage est fixé sur l'extrémité inférieure du mandrin 32. Un appareil de mesure souterrain 34, du type à transducteurs, est supporté au moyen d'un câble 35 qui est de préférence un câble conducteur du courant électrique, relié, à travers la tête de puits, à un enregistreur 40 situé à la
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surface et destiné à enregistrer des mesures captées par l'appareil. Une forme de réalisation d'un ensemble 41 à soupape d'égalisation et amortisseur selon l'invention est reliée par un accouplement 42 à l'appareil 34 de mesure. Une sonde réglable 43 est suspendue à l'ensemble 41 à soupape
d'égalisation et amortisseur- et est reliée, par l'inter-
médiaire d'un ensemble 44 de support, à l'extrémité supérieure du mandrin 32 de verrouillage, extrémité sur laquelle l'ensemble 44 est conçu pour se poser. Une sonde de verrouillage, non représentée sur la figure 1, est suspendue à l'extrémité inférieure de la sonde réglable 43 et peut être verrouillée de manière amovible dans le raccord 33 de verrouillage. Normalement, une complétion de puits telle que montrée sur la figure 1 comprend l'installation de la colonne de production qui porte un ou plusieurs raccords 31 à portée intérieure espacés sur sa longueur et destinés à la mise en place ultérieure de divers outils pouvant être nécessaires au fonctionnement du puits. Chaque raccord à portée intérieure présente un profil intérieur de verrouillage qui est compatible avec les cliquets de verrouillage portés par le mandrin 32 de verrouillage. En général, le mandrin 32 peut être un mandrin de verrouillage du type "X" de la firme Otis Engineering Corporation, tel que représenté et décrit à la page 3958 de l'édition 1974-75 de l'ouvrage "The Composite Catalog of Oil Field Equipment and Services", publié par World Oil, Houston, Texas, E.U.A. Le mandrin 32 de verrouillage comporte des cliquets expansibles 32a de verrouillage et une garniture 32b, comme représenté plus en détail sur la figure 2D. D'autres formes de mandrins de verrouillage peuvent être utilisées, selon ce qui est demandé par le raccord particulier 31 à portée intérieure incorporé dans la colonne 30 de production. Etant donné que les 'raccords 33 de verrouillage peuvent être installés sur divers mandrins de verrouillage, l'instrument 34 de mesure, ainsi que l'ensemble 41 à soupape et amortisseur et l'ensemble à sonde suspendu à cet ensemble 41, peuvent être mis en oeuvre dans divers puits ayant des colonnes de
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différentes dimensions et des raccords à portée intérieure différents. Ainsi, l'équipement d'essa.i utilisable pour la
desserte de divers puits est minimisé.
D'une manière brièvement décrite, dans le fonctionnement du système, un puits équipé initialement de la colonne 30 de production et du raccord 31 à portée intérieure reçoit, en première étape, le mandrin 32 de verrouillage sur lequel le raccord 33 de verrouillage de l'invention a été fixé. Au cours d'une étape suivante, un chapelet d'outils, comprenant l'instrument 34 de mesure, l'ensemble 41 à soupape d'égalisation et amortisseur selon l'invention et l'ensemble 43 à sonde, est fixé au câble 35 qui est descendu à travers la tête 23 du puits dans la colonne 30 de production jusqu'à ce que l'ensemble à sonde soit introduit et verrouillé dans le raccord 33 de verrouillage. La force demandée pour introduire la sonde dans le raccord de verrouillage est minime. Pendant la descente du chapelet d'outils et l'introduction de la sonde dans le raccord de verrouillage, la soupape 41 d'égalisation de l'outil selon l'invention reste ouverte de manière que la sonde puisse être insérée de manière étanche dans le raccord de verrouillage. La caractéristique d'absorption de chocs ou d'amortissement de l'ensemble à - soupape d'égalisation et amortisseur selon l'invention a pour effet de protéger l'instrument 34 de mesure pendant la pose et pendant la traction du chapelet d'outils. La force relativement grande demandée pour tirer la sonde de verrouillage du raccord de verrouillage permet à l'opérateur du puits de déterminer si le chapelet d'outils est
convenablement verrouillé en position de fonctionnement.
Après que le verrouillage approprié a été réalisé, les mesures souhaitées sont effectuées au moyen de l'instrument 34 et transmises par le câble à l'enregistreur 40 situé à la surface. Pendant le fonctionnement, des pressions élevées régnant dans le forage, au-dessous du raccord 33 de verrouillage, servent uniquement à accroître l'effet de maintien du raccord sur la sonde de verrouillage du chapelet d'outils. Lorsque les essais sont achevés, une force exercée vers le haut sur le câble -35 libère le chapelet d'outils du
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raccord de verrouillage. Pendant l'enlèvement du chapelet d'outils, la soupape d'égalisation et l'amortisseur fonctionnent. Ensuite, si cela est souhaité, le mandrin 32 de verrouillage et le raccord 33 de verrouillage peuvent être récupérés du forage, au cours d'une opération séparée. Les figures 2A et 2B représentent en détail une forme de réalisation antérieure de l'ensemble 41 à soupape d'égalisation et amortisseur et de l'accouplement 42. Comme représenté sur la figure 2A, l'accouplement 42 comprend un connecteur supérieur 45 qui comporte une partie extrême supérieure 50 à filetage interne et une partie extrême inférieure et réduite 51 à filetage externe. Le connecteur présente un alésage longitudinal 52. Le connecteur 45 est vissé dans une section centrale 53 qui comporte une partie extrême- supérieure à filetage interne, indiquée en 54, et une partie extrême inférieure 55 à filetage externe. Le connecteur central 53 présente un alésage longitudinal 60 communiquant avec l'alésage 52 du connecteur supérieur. Un manchon élargi 61, présentant des ouvertures longitudinales 62 espacées circonférentiellement, est monté sur le connecteur 53. Une bague 63 d'étanchéité, logée dans une gorge annulaire extérieure de la partie extrême inférieure réduite 51 du connecteur supérieur, assure l'étanchéité entre le connecteur supérieur et le connecteur central 53. La partie extrême inférieure 55 à filetage externe du connecteur central est fixée dans l'extrémité supérieure de l'ensemble à soupape d'égalisation et amortisseur. Une bague 64 d'étanchéité, logée dans une gorge annulaire, extérieure du connecteur 53, assure l'étanchéité entre l'accouplement 42 et
l'ensemble à soupape d'égalisation et amortisseur.
L'ensemble 41 à soupape d'égalisation et amortisseur constitue un dispositif télescopique qui utilise diverses positions longitudinales relatives des éléments télescopiques pour exécuter des fonctions d'obturation et d'absorption de chocs. Le dispositif 41 comporte un corps extérieur formé d'une tête 70 de réduction et d'un manchon 71. La tête comprend un éément 72 à guide de soupape et tubulure, fixé, par exemple par une soudure 73, à
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un élément 74 formant une enveloppe et comprenant une partie extrême inférieure réduite 74a à filetage externe qui est fixée dans la partie extrême supérieure du manchon 71. La partie extrême supérieure de l'élément 72 présente un filetage interne permettant une fixation à la partie extrême filetée inférieure de l'accouplement 42, comme montré sur la figure 2A. L'extrémité supérieure de l'élément 72 présente un trou borgne 75 qui débouche vers le haut dans l'alésage 60 de l'accouplement 42 et qui communique latéralement avec
plusieurs orifices radiaux 80, espacés circonférentielle-
ment, qui débouchent, à leur extrémité extérieure, dans une chambre annulaire 81 définie entre la surface intérieure de la paroi du manchon 74 et une partie de paroi extérieure,
réduite et longitudinale 82, située le long de l'élément 72.
La partie extérieure et réduite 82 de surface de l'élément 72 s'étend vers le bas d'un épaulement conique 83 jusqu'à une bride extérieure 84 située à l'extrémité inférieure de l'élément 72 et d'un diamètre supérieur à celui de la partie 82 de surface, mais suffisamment inférieur à celui de la surface intérieure de la paroi du manchon 74 pour établir une communication annulaire à l'intérieur du manchon 74, autour de la partie extrême inférieure de l'élément 72, cette communication débouchant dans l'espace annulaire 81 formé entre le manchon 74 et l'élément 72. Ce dernier présente un alésage étagé, ouvert vers le bas et constitué d'une section extrême supérieure 85, d'une section intermédiaire 90 de plus grand diamètre et d'une section extrême inférieure 91, légèrement réduite. La section 90 de l'alésage communique à travers la paroi latérale de l'élément 72 et du manchon 74 par un orifice latéral unique 92, comme montré sur les figures 2A et 3. L'orifice 92 traverse une partie 93 de la paroi de l'élément 72, élargie vers l'extérieur, et une soudure annulaire 94 qui relie le manchon 74 à la partie élargie 93 de l'élément 72. Cette structure particulière d'assemblage des pièces, présentant l'orifice latéral, comprend un évidement circulaire 95, ouvert vers l'extérieur et formé dans la paroi extérieure de la partie élargie 93 de l'élément 72, et une ouverture circulaire 100 ménagée dans le il manchon 74. Lors de la fixation de l'élément 72 dans le manchon 74, l'élément 72 est convenablement aligné dans le manchon de manière que l'évidement 95 de l'élément 72 soit aligné avec le trou 100 du manchon 74. L'espace défini par l'évidement 95 et le trou 100 est ensuite rempli avec la soudure 94, puis cette dernière est percée pour former le trou 92 qui s'étend de l'extérieur de l'ensemble jusque dans la section 90 de l'alésage de l'élément 72. La bride 84 de l'extrémité inférieure de l'élément 72 présente un évidement annulaire interne 101 qui contient une bague 102 assurant l'étanchéité avec la soupape du dispositif 41. Comme représenté sur la figure 3, le côté opposé de la partie annulaire élargie 93 de l'élément 72 présente une surface plane 103 qui délimite, avec une partie courbe de la paroi intérieure du manchon 74, un canal longitudinal s'étendant le long de l'élément 72, au-delà de l'élargisssement 93, afin de transmettre l'écoulement et la pression d'un fluide le long
de l'élément 72, à l'intérieur de l'espace annulaire 81, au-
delà de l'élargissement 93.
Comme représenté sur les figures 2A, 2B, 3, 4 et , un élément 104 à soupape et mandrin est engagé télescopi- quement dans la tête réductrice 70 et dans le manchon 74 pour assumer les deux fonctions d'obturation et d'absorption de chocs du dispositif 41. L'élément 104 comporte une partie extrême supérieure 104a qui peut coulisser dans la section 90 de l'alésage de l'élément 72 et qui présente un trou borgne 104b, débouchant vers le haut et logeant une partie d'un ressort 105 destiné à rappeler l'élément à soupape et mandrin vers le bas, c'est-à-dire vers une position d'ouverture de la soupape. Le ressort 105 est logé entre le fond du trou 104b contre lequel porte l'extrémité inférieure de ce ressort, et une bride annulaire extérieure d'un guide de ressort descendant télescopiquement à l'intérieur de ce ressort 105. L'extrémité supérieure du guide 110 porte contre l'extrémité supérieure de l'alésage 85 de l'élément 72. Le guide du ressort a pour fonction unique de maintenir l'alignement du ressort lorsque ce dernier est comprimé et détendu pendant le fonctionnement du dispositif 41. La bague
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102 représentée sur la figure 2A assure l'étanchéité autour de la partie extrême supérieure de l'élément 104 à soupape et mandrin, à l'intérieur de la bride 84 située à l'extrémité inférieure de la tête réductrice 72. La partie extrême supérieure 104a de l'élément à soupape et mandrin est d'un diamètre inférieur à celui de la section 90 de l'alésage de l'élément 72 de manière à ménager un espace annulaire autour de la partie extrême supérieure de l'élément à soupape pour permettre une communication libre avec l'orifice latéral 92 afin que, lorsque l'élément à soupape et mandrin exécute un mouvement alternatif pendant le fonctionnement du dispositif 41, le fluide puisse pénétrer librement dans les sections 85 et 90 de l'alésage de l'élément 72 et en sortir aussi librement. Il apparaît qu'en l'absence de l'orifice 92 de décharge, tout fluide retenu dans les sections 85 et 90 de l'alésage risquerait d'affecter le fonctionnement du dispositif. Comme-montré sur les figures 2A et 2B, l'élément 104 à soupape et mandrin présente un trou borgne 111 ouvert vers le bas et traversant longitudinalement une partie tubulaire 104c de l'élément 104. Cette partie tubulaire 104c de l'élément 104 présente plusieurs ouvertures
longitudinales 112 de forme courbe, espacées circonféren-
tiellement et débouchant dans le trou 111. Une partie 74a du manchon 74 présente une paroi d'épaisseur accrue et présente une section longitudinale 74b d'alésage dont le diamètre est légèrement supérieur à celui de la section 104c de l'élément à soupape et mandrin, de manière qu'un canal annulaire 11.3 d'écoulement soit délimité autour de cet élément, à l'intérieur de la partie 74a du manchon, sensiblement le long des ouvertures 112. Comme représenté sur la figure 2B, le manchon 74 présentezun accroissement d'épaisseur formant une bride annulaire intérieure le long d'une partie extrême inférieure 74c qui s'ajuste étroitement autour de la partie 104c à soupape et mandrin, et cette bride présente une gorge annulaire intérieure 114 qui contient une bague 115 assurant l'étanchéité entre le manchon 74 et l'élément 104. Comme décrit plus en détail ci-après, la position longitudinale des ouvertures 112 par rapport à la bague 115 d'étanchéité lorsque l'élément 104 à soupape et mandrin se déplace télescopiquement pendant le fonctionnement du dispositif 41 détermine si la soupape du dispositif 41 est ouverte ou
f ermée.
Comme rep.résenté sur la figure 2B, un ressort 120 d'amortisseur est disposé autour de la partie 104c à soupape et mandrin, à l'intérieur du manchon 71, ce ressort étant maintenu entre une butée supérieure 121 de ressort, du type à D anneau fendu, et une butée inférieure 122 de ressort, du type à manchon. La butée supérieure 121 comprend deux segments semiannulaires ajustés autour de la partie tubulaire 104c de l'élément à soupape et mandrin. Cette partie 104c comprend une portion réduite 104d qui délimite un évidement annulaire extérieur dans lequel une bride intérieure 121a des segments annulaires fendus peut s'engager en glissant. Un épaulement 104e d arrêt, tourné vers le bas et situé à l'extrémité supérieure de l'évidement ménagé le long de la partie 104d, limite le mouvement de montée du guide supérieur 121 de ressort. Le guide inférieur 122 de ressort, du type à manchon, peut glisser le long d'une portion légèrement agrandie 104f de la section 104c à soupape et mandrin, audessus d'un épaulement inférieur 104g d'arrêt, tourné vers le haut et limitant le mouvement de descente de la butée inférieure 122 du ressort sur l'élément à soupape et mandrin. Le manchon 71 présente un groupe d'orifices latéraux supérieurs 123, espacés circonférentiellement, et un groupe d'orifices inférieurs analogues 124. La section 104c à soupape et mandrin présente, au-dessous de l'épaulement 104g, des surfaces planes 125 situées sur des cotés opposés de cette section et avec lesquelles une clé ou tout autre outil peut s'enclencher pour le montage et le démontage du dispositif 41. L'extrémité inférieure de la section 104c à soupape et mandrin est élargie et filetée extérieurement en 104h afin de pouvoir s'engager dans l'extrémité supérieure de la sonde 43 qui comporte une partie extrême supérieure
élargie 130 à filetage interne. Une bague 131, logée dans une- gorge annulaire extérieure de la partie exctrême inférieure de l'élément
104 à soupape et mandrin, assure l'étanchéité entre
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cet élément et la partie extrême 130 de la sonde afin d'empêcher toute fuite entre les deux éléments lorsque les données souhaitées, telles que celle portant sur la pression, doivent être communiquées vers le haut, à travers la sonde et les éléments à soupape et mandrin. Comme représenté sur les figures 2B, 2C, 2D et 2E, l'ensemble 43 à sonde comporte une section supérieure 43a à filetage externe, une section centrale longue 43b et une section inférieure 43c de verrouillage. Chacune de ces sections de l'ensemble à sonde est de forme tubulaire de manière à présenter un canal 132 d'écoulement qui s'étend sur toute la longueur de l'ensemble afin de transmettre la pression du fluide et autre, d'une zone située au-dessous de la sonde., vers le haut, jusque dans le dispositif 41 à soupape d'égalisation et amortisseur. Les diverses sections de l'ensemble à sonde sont fixées les unes aux autres par des liaisons filetées, comme montré sur les figures 2B et 2D. Une bague 133, logée dans une gorge annulaire extérieure de la section 43b de la sonde, assure l'étanchéité entre cette section 43b et la section 43a. La liaison filetée entre les sections 43b et 43c de l'ensemble à sonde, comme montré sur la figure 2D, est soudée en 134 afin d'établir une connexion permanente, étanche aux fluides. Comme décrit plus en détail ci-après, la section filetée 43a permet à l'ensemble à sonde d'être associé à différents mandrins de verrouillage par réglage de la position longitudinale de la section extrême
inférieure de verrouillage de l'ensemble à sonde.
Comme représenté sur les figures 2B et 2C, l'ensemble 44 à manchon de pose, au moyen duquel le chapelet d'outils repose sur le mandrin 32 de verrouillage, est relié à la section filetée 43a de la sonde de manière que la position relative de l'ensemble 43 à sonde puisse être réglée dans cet ensemble à manchon de pose. Cet ensemble comporte une tête annulaire 44a, présentant un f iletage interne et soudée dans un manchon allongé 44b, une bague 44c de support, du type non passant, montée sur le manchon 44b, et une bague 44d de retenue destinée à maintenir la bague 44c sur le manchon. La bague 44c est montée sur un tronçon réduit 44e du
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manchon 44b, ce tronçon réduit délimitant un épaulement 44f de butée tourné vers le bas et empêchant la bague 44c de s'élever sur le manchon. La bague 44d de retenue est vissée sur un tronçon 44g, encore plus réduit, du manchon 44b. La bague 44d présente un trou taraudé 44h destiné à recevoir une vis de blocage (non représentée) pour le blocage de la bague 44d en position sur le tronçon réduit 44g du manchon. Ce manchon 44b comporte, à son extrémité inférieure, une bride intérieure 44i qui réalise un ajustement serré avec la section 43b de l'ensemble à sonde afin de coopérer avec la liaison filetée entre l'ensemble 44 à manchon de support et l'ensemble à sonde, au niveau de la bague 44a, pour maintenir convenablement l'alignement de l'ensemble à sonde dans l'ensemble à manchon de pose. La bride 44i du manchon 44b présente un trou taraudé 44j destiné à recevoir une vis de blocage du manchon 44b et de la section 43b de l'ensemble à sonde, au niveau de la bride 44i. La bague non passante 44c présente des - ouvertures longitudinales 44k, espacées circonférentiellement et permettant aux fluides de s'écouler le long de cette bague 44c lorsque le chapelet d'outils est
élevé et abaissé dans la colonne de production du puits.
Comme représenté sur les figures 2D et 2E, la section extrême inférieure 43c de verrouillage de l'ensemble à sonde est configurée de manière à se verrouiller de façon amovible dans le raccord 33 de verrouillage sous l'application d'une faible force exercée vers le bas sur l'ensemble à sonde, le déverrouillage s'effectuant sous l'application d'une force sensiblement plus grande, exercée vers le haut sur l'ensemble à sonde. La section 43c de l'ensemble à sonde comporte une partie extrême inférieure conique définie par une surface de came d'entrée 43d qui présente une conicité orientée vers le bas et qui est inclinée d'un très petit angle, par exemple environ 10', sur l'axe longitudinal de la section de la sonde, afin que cette surface de came exerce une force latérale importante, perpendiculairement à l'axe longitudinal de la section de sonde, lorsqu'une force descendante relativement faible est appliquée à la sonde. Par exemple, dans un prototype, une force descendante de 67 N, exercée sur la sonde, fait apparaître une force latérale- de 383 N pour la manoeuvre du raccord 33 de verrouillage. La section 43c de la sonde présente, au-dessus de la surface 43d de came d'entrée, comme montré sur la figure 2D, une gorge annulaire extérieure 43e de verrouillage délimitée entre une surface inférieure 43f de came et une surface supérieure 43g de came. La surface inférieure 43f est la surface de la came de libération de la sonde et l'angle de cette surface est critique pour le fonctionnement de la sonde en ce qui concerne la force nécessaire pour tirer la sonde vers le haut et la dégager du raccord 33 de blocage, par exemple. Alors que la force d'introduction de la sonde est faible, par exemple de 67 N, il est avantageux que la force ascendante devant être exercée sur la sonde pour la dégager soit voisine de 890 N. La section 43c de la sonde comporte, au-dessus de la gorge 43e de verrouillage, un bossage annulaire extérieur 43h qui présente une gorge annulaire extérieure 43i logeant une bague 135 qui assure l'étanchéité avec l'alésage traversant le raccord 33 de verrouillage, afin que le fluide soit limité à l'alésage traversant l'ensemble à sonde lorsque ce dernier est convenablement logé et verrouillé avec le raccord de verrouillage. Comme représenté sur les figures 2D, 2E et 9, le raccord 33 de verrouillage comprend un corps tubulaire 140, une réduction inférieure 141, un piston annulaire 142,
plusieurs taquets 143 de verrouillage, espacés circonféren-
tiellement, des cames tubulaires supérieure et inférieure 144 et 145 de verrouillage, un élément tubulaire 150 de commande et un ressort 151 de l'élément de commande. Comme représenté sur la figure 2D, le corps 140 comporte un tronçon extrême supérieur fileté et réduit 140a qui s'engage dans l'extrémité inférieure du mandrin 32 de verrouillage afin de suspendre le raccord 33 de verrouillage à ce mandrin 32. Une bague 150', logée dans une gorge annulaire extérieure 140b du corps 140, assure l'étanchéité entre le corps du raccord de verrouillage et le corps du mandrin de verrouillage. Le piston 142 s'ajuste dans un alésage agrandi du corps 140 qui présente
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une surface annulaire intérieure 140a' d'étanchéité permettant la réalisation d'un joint coulissant avec la surface supérieure de la paroi extérieure du piston 142. Une bague 152, logée dans une gorge annulaire extérieure réalisée dans la partie extrême supérieure du piston 142, réalise un joint coulissant d'étanchéité au fluide entre le piston et la surface 140a' d'étanchéité du corps. La came tubulaire supérieure 144 est ajustée à glissement sur un tronçon réduit 142a du piston 142. Le bord extrême supérieur de cette came 144 porte contre un épaulement intérieur 140d de butée, tourné vers le bas et empêchant la came 144 de s'élever dans le corps. La came tubulaire inférieure 145 est également ajustée à glissement sur le tronçon réduit 142a du piston 142, au-dessous des taquets 143 de verrouillage. La came inférieure 145 peut également coulisser dans le corps 140 et une partie extrême inférieure de cette came est logée dans un évidement annulaire extérieur 150a de manière à reposer contre la face supérieure d'une bride annulaire extérieure b de l'élément 150 de commande afin que la came 145 et cet élément 150 de commande s'élèvent et descendent- ensemble pendant le verrouillage de l'ensemble à sonde dans le raccord de verrouillage, et sa libération de ce raccord. Le ressort 151 est maintenu entre la face inférieure de la bride 150b, contre laquelle porte l'extrémité supérieure du ressort, et un épaulement annulaire intérieur 141a de butée, situé dans la réduction inférieure 141 et contre lequel porte l'extrémité inférieure du ressort afin que ce dernier tende à faire monter l'élément 150 de commande. La partie extrême inférieure de cet élément 150 de commande peut coulisser dans une partie extrême inférieure réduite 141b de la réduction
inférieure 141.
Comme représenté sur les figures 2D et 6, les taquets 143 de verrouillage sont constitués chacun d'un segment courbe de 90 degrés, pouvant coulisser dans une fenêtre 142b du piston annulaire 142. Comme représenté sur la figure 6, trois des taquets de verrouillage, constitués de segments de 90 degrés, sont disposés circonférentiellement
dans trois fenêtres 142b ménagées dans le piston annulaire.
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Les parois latérales des taquets convergent vers l'intérieur, de même que les parois' latérales des fenêtres dans lesquelles les taquets peuvent glisser. Les faces supérieure et inférieure des taquets sont parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe vertical desdits taquets. Les faces supérieure et inférieure des fenêtres 142b, comme montré sur la figure 2D, sont parallèles entre elles et perpendiculaires à l'axe longitudinal du piston 142. Les taquets sont ajustés étroitement, mais à glissement, dans les fenêtres afin de pouvoir se déplacer latéralement ou radialement vers l'intérieur et vers l'extérieur, mais sans pouvoir se
déplacer verticalement ou longitudinalement au piston 142.
Les taquets et le piston doivent se déplacer verticalement ensemble. La figure 10 montre l'un des taquets 143 avec certaines parties du piston annulaire 142 de support, des cames tubulaires supérieure et inférieure 144 et 145 et de la section 43c de verrouillage de l'ensemble à sonde, à proximité de l'évidement 43e de verrouillage de la section de la sonde. Il apparaît que la figure 10, pour plus de clarté, représente une disposition tournée de 90 degrés dans le sens inverse de celui des aiguilles d'une montre par rapport à la disposition réelle de fonctionnement des pièces représentées qui est normalement orientée verticalement dans le puits, comme montré sur les figures 2D, 2E et 9. Chaque taquet 143 de verrouillage présente des surfaces coniques intérieures 143a de came qui sont des segments circulaires, c'est-à-dire, du point de vue géométrique, des segments d'une surface *conique, inclinés l'un vers l'autre. De même, chaque taquet 143 présente des surfaces courbes extérieures 143b de came qui sont inclinées vers l'extérieur et l'une vers l'autre, sur le taquet. De la même manière, chacune des cames tubulaires supérieure et inférieure 144 et 145 présente une surface annulaire intérieure et inclinée de came. La came tubulaire 144 présente une surface 144a de came qui peut entrer en contact avec la surface supérieure 143b du taquet de verrouillage. La came tubulaire inférieure 145 présente une surface 145a de came qui peut entrer en contact avec la
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surface inférieure 143b de came du taquet de verrouillage.
D'une manière générale, les surfaces intérieures 143a de came des taquets sont alignées sous les mêmes angles qui correspondent aux angles des surfaces 43f et 43g de came de la sonde. De plus, les surfaces extérieures 143b de came des taquets sont alignées sous les mêmes angles qui correspondent aux angles des surfaces 144a et 145a des cames tubulaires. La relation entre l'angle A et l'angle E doit permettre d'enlever la sonde d'une position de verrouillage dans les taquets de verrouillage, ce qui signifie que, lorsque la sonde est tirée vers le haut, c'est-à-dire vers la gauche dans l'orientation de la figure 10, la surface de came 43f de la sonde doit déplacer à force les taquets 43 vers l'extérieur, la surface 143b de came de ces taquets glissant vers l'extérieur et vers le bas le long de la surface 144a de la came tubulaire. L'angle 4 doit dépasser l'angle G d'une valeur prédéterminée, compte tenu de l'angle de frottement des matières utilisées, afin d'éviter le coincement de la sonde dans les taquets de verrouillage, un tel coincement empêchant le déplacement des taquets vers l'extérieur, par effet de came, et empêchant donc également de retirer le raccord de verrouillage. L'angle de frottement entre des surfaces lubrifiées de contact en acier dur est, par exemple, d'environ 10 à 12 degrés. Les angles G et e tels que montrés
sur la figure 10 sont déterminés de la manière suivante.
L'angle G est égal à la valeur d'un angle prédéterminé, diminuée d'un angle de frottement. L'angle A est égal à un angle prédéterminé, augmenté de l'angle de frottement. Les valeurs des angles prédéterminés sont obtenues par des calculs d'engineering basés sur les forces souhaitées pour mettre en place et enlever la sonde. Il est apparu, en général, que l'angle A doit dépasser l'angle 9 d'environ degrés. Dans un prototype fonctionnel, l'angle des surfaces intérieures 143a de came des taquets, mesuré de la même manière que l'angle A, est réglé à 55 degrés, alors que l'angle des surfaces extérieures 143b de came des taquets, mesuré de la même manière que l'angle G, est établi à degrés pour que la force nécessaire au retrait et à la libération de la sonde soit d'environ 890 N. Il apparaît que, bien que l'angle à ne puisse être diminué jusqu'à une valeur inférieure à une valeur prédéterminée qui dépasse l'angle e de la différence demandée,-tout accroissement de l'angle,à au-delà du minimum nécessaire réduit l'amplitude dé la force
demandée pour dégager la sonde du raccord de verrouillage.
D'autres facteurs décrits également affectent la valeur de la force demandée pour libérer la sonde. D'autres facteurs affectant la force nécessaire à la mise en place et à l'enlèvement de la sonde comprennent la force demandée pour comprimer le ressort 151. Il convient de noter que, étant donné que la came tubulaire 144 ne peut s'élever et que les taquets 143 doivent être déplacés radialement vers l'extérieur pour que la sonde puisse pénétrer dans le raccord de verrouillage ou en être retirée, le seul moyen pour que les taquets puissent être déplacés vers l'extérieur est de faire descendre la came tubulaire inférieure 145 contre la force du ressort 151. Ainsi, lorsque la sonde pénètre dans le raccord de verrouillage et lorsqu'elle est retirée de ce raccord, les surfaces de came de la sonde forcent les taquets de verrouillage vers l'extérieur, de sorte que les surfaces extérieures et supérieures 143b de came des taquets glissent vers l'extérieur et vers le bas le long de la surface 144a de came de la came tubulaire supérieure 144. Le mouvement vers le bas et vers l'extérieur des taquets fait descendre le piston annulaire 142 et fait également descendre à force la came tubulaire inférieure 145, de sorte que l'élément 150 de commande descend également et comprime le ressort 151. Une force orientée vers le bas, opposée à la force ascendante du ressort 151 et faisant porter, pendant l'introduction de la sonde, la surface 43g de came de cette sonde contre les surfaces supérieures 143a de came des taquets de verrouillage, comprend une composante orientée vers le bas et qui est transmise par les taquets 143 de manière à comprimer la came tubulaire 145 vers le bas, et elle produit, dans le même temps, une force radiale provoquant une expansion des taquets 143 contre la surface supérieure 143a de la came tubulaire et, lorsque les taquets se déplacent vers l'extérieur, ce mouvement tend également à faire descendre la came tubulaire 145. Il en est sensiblement différemment pendant le retrait de la sonde, lorsque la composante ascendante de la force exercée sur les taquets 143 et appliquée aux surfaces intérieures et inférieures 143a de came, rencontre une résistance opposée par la came tubulaire supérieure 144, tandis que la composante -horizontale des forces appliquées aux taquets 143 provoque de nouveau une expansion de ces taquets, ce qui a pour effet de les déplacer à force vers l'extérieur et vers le bas, le long de la surface 144a de came, de manière à faire descendre de nouveau la came tubulaire 145O Une caractéristique particulièrement importante du raccord 33 de verroLillage est que, lorsque la différence entre les pressions de fluide régnant de part et d'autre du piston annulaire 142 du raccord augmente par suite de la pression plus élevée présente dans la colonne de production au-dessous du joint 32b, le raccord de verrouillage serre la sonde plus fermement, ce qui empêche la pression plus élevée de refouler la sonde vers le haut et de la dégager du raccord de verrouillage. Le piston annulaire 142 peut exécuter un
mouvement longitudinal limité de montée dans le corps 140.
Les taquets 143 de verrouillage sont ajustés afin de pouvoir se déplacer radialement uniquement dans les fenêtres du piston annulaire. La came tubulaire supérieure 144 ne peut s'élever par suite de la présence de l'épaulement 140d de butée. Par conséquent, l'application d'une pression de fluide plus élevée dans la zone annulaire définie entre la ligne de contact de la bague 135 d'étanchéité avec la paroi intérieure du piston 142 et la ligne de contact de la bague 152 d'étanchéité avec la surface 140a' d'étanchéité du corps 140 a pour effet de faire monter le piston annulaire 142. La force ascendante tend à élever les taquets 143 de verrouillage avec le piston annulaire 142, de sorte que les surfaces extérieures et supérieures 143b de came des taquets sont appliquées contre la surface inférieure 144a de la came tubulaire 144 afin de forcer les taquets vers l'intérieur pour les faire porter plus étroitement contre la section 143c de la sonde, dans l'évidement 43e de verrouillage de la section de la sonde. Lorsque la différence des pressions appliquées sur les côtés opposés du piston annulaire 142 augmente, le serrage réalisé par les taquets sur la sonde augmente également. Le raccord 33 de verrouillage est fixé sur le mandrin 32 de verrouillage par un accouplement 160 qui est vissé sur le mandrin de verrouillage, au-dessous de l'ensemble 32b à garniture. Comme mentionné précédemment, le mandrin 32 de verrouillage est un mandrin normalisé, produit par la firme Otis Engineering Corporation sous la référence "Type Xn. Ce mandrin comporte un collet tubulaire supérieur 161 de repêchage fixé, par une partie extrême inférieure, à un mandrin expanseur coulissant 162 qui est monté sur un
corps 163 de mandrin, comme montré sur les figures 2C et 2D.
Ce corps 163 est relié à l'accouplement 160 et supporte la garniture 32b. Plusieurs cliquets 164 de verrouillage, expansibles radialement, sont montés dans des fenêtres 165 d'un manchon 170 de montage de ces cliquets, disposé sur le corps. Chaque cliquet de verrouillage est repoussé vers l'extérieur par un ressort 171. Les cliquets 164 de verrouillage sont expansés et verrouillés vers l'extérieur par un mouvement de descente du mandrin expanseur sous l'effet de l'application d'une force descendante sur le collet de repêchage. Une traction exercée vers le haut sur le collet de repêchage élève le mandrin expanseur de manière à libérer les cliquets de verrouillage lorsque le mandrin de verrouillage doit être retiré d'un raccord à portée intérieure. L'extrémité supérieure du collet de repêchage comporte un épaulement intérieur 172 de support, incliné vers le bas et vers l'intérieur et dans lequel la bague non passante 44c de l'ensemble 44 à manchon de pose repose lorsque l'ensemble à sonde est introduit et verrouillé dans le raccord 33 de verrouillage. Un avantage particulier de la section réglable filetée de l'ensemble 43 à sonde est la possibilité de régler la distance entre là bague non passante 44c et la section inférieure de verrouillage de la sonde, compatible avec la distance comprise entre l'épaulement 172 de pose du collet 161 de repêchage et les taquets 143 de verrouillage du raccord 33 de verrouillage relié à
l'extrémité inférieure du mandrin de verrouillage.
Dans un prototype typique, le raccord 33 de verrouillage utilise un angle de 25 degrés pour les surfaces extérieures 143b de came des taquets, comme indiqué précédemment, un angle de 55 degrés pour les surfaces intérieures 143a de came des taquets, avec des angles correspondants sur la sonde et les cames tubulaires, ainsi qu'un ressort 151 appliquant une force d'environ 335 N sur l'élément 150 de commande. Un tel raccord de verrouillage doit exercer une force descendante de 67 N sur l'ensemble 43 à sonde pour introduire la sonde en position de verrouillage et une force ascendante de 890 N pour récupérer la sonde. Le dispositif 41 à soupape d'égalisation et amortisseur utilise un ressort 105 qui demande une force de 110 N pour être comprimé afin de fermer la soupape d'égalisation, et un ressort 120 d'amortisseur demandant une force de 670 N pour être comprimé totalement lors de la fonction d'absorption de
chocs du dispositif 41.
La première étape entrant dans le fonctionnement du système dans un puits équipé de la colonne 30 de production et du raccord 31 à portée intérieure est le montage du raccord 33 de verrouillage sur l'extrémité inférieure d'un mandrin 32 de verrouillage, dans la disposition montrée en détail sur les figures 2D et 2E, et la pose et le verrouillage du mandrin 32 dans le raccord 31 à portée intérieure de la colonne de production. Cette opération est effectuée à l'aide des opérations normales et classiques consistant à enclencher un outil de manoeuvre à câble avec le collet de repêchage 161 du mandrin 32 de verrouillage. L'appareil de manoeuvre par câble et la technique de mise en oeuvre de cet appareil sont bien connus et n'entrent pas dans le cadre de l'invention. Le mandrin de verrouillage particulier 32 qui est choisi est compatible avec le raccord 31 à portée intérieure par le fait qu'il comporte des cliquets 32a de verrouillage présentant des profils de pose et de verrouillage correspondant au profil interne du raccord à portée intérieure. En choisissant l'accouplement approprié 160, comme montré sur la figure 2D, on peut fixer le raccord de verrouillage sur un mandrin de verrouillage de toute dimension et de toute conception souhaitées. Après la mise en place du mandrin 32 de verrouillage, le chapelet d'outils, comprenant le dispositif 34 de mesure, l'accouplement 42, le dispositif 41 à soupape d'égalisation et amortisseur, l'ensemble 43 à sonde et le manchon 44 de pose de l'ensemble à sonde, est formé et descendu à l'aide de l'appareil à câble classique dans la
colonne 30 de production, à l'aide du câble électrique 35.
Pendant la descente du chapelet d'outils, le dispositif 41 à soupape d'égalisation et amortisseur exécute un mouvement d'extension afin d'ouvrir la soupape d'égalisation de ce dispositif, comme montré sur la figure 7. Le poids de l'ensemble 43 à sonde et des éléments associés et reliés, y compris l'élément 104 à soupape et mandrin du dispositif 41, associé à la force du ressort 105 de la soupape, provoque un mroveoent télescopique de l'élément 104 à mandrin et soupape, vers une position extrême inférieure dans la tête réductrice 70 et le
manchon 71 du dispositif 41, comme montré sur la figure 7.
L'élément à soupape et mandrin exécute un mouvement télescopique de descente jusqu'à ce que l'épaulement 122a de butée de l'élément 122 porte contre l'épaulement annulaire intérieur 71a de butée situé dans la partie extrême inférieure, à bride interne, du manchon 71. Dans la position extrême et inférieure d'ouverture de l'élément à soupape et mandrin, une communication de dérivation est établie, cette communication partant de l'alésage 111 radialement vers l'extérieur, en passant par les ouvertures 112, et descendant dans les ouvertures, au-delà de la bague inférieure 115 d'étanchéité, pour aboutir dans le manchon 71, au-dessous de l'extrémité inférieure de l'élément 74 et au-dessus de l'anneau fendu 121 de retenue du ressort, cette communication se prolongeant vers l'extérieur par les orifices latéraux 123. L'extrémité inférieure de l'alésage 111 communique avec l'alésage 132 de l'ensemble 43 à sonde, cet alésage traversant l'extrémité inférieure de l'ensemble à sonde, de manière qu'une dérivation de fluide parte de dessous l'ensemble à sonde, sur toute la longueur de cet ensemble et de l'élément à soupape et mandrin, puis vers l'extérieur, par les orifices latéraux 23 du dispositif 41, ce qui facilite matériellement la descente du chapelet d'outils et permet à l'ensemble à sonde d'être guidé en position d'étanchéité et de verrouillage dans le raccord 33 de verrouillage, comme montré sur les figures 2D et 2E. Lorsque l'élément 104 à soupape et mandrin exécute un mouvement télescopique de descente, l'orifice latéral 92 du dispositif 41 permet un écoulement du fluide vers l'intérieur dans la chambre ménagée autour de la partie extrême supérieure de l'élément et définie par les alésages 85 et 90, à l'intérieur de la tête réductrice 70. Le dispositif 41 à soupape d'égalisation et amortisseur reste ouvert, comme montré sur la figure 7, jusqu'à ce que l'ensemble à sonde soit totalement introduit et verrouillé dans le raccord 33 de verrouillage, car le ressort 105 demande une force de 110 N pour être comprimé, alors que l'extrémité de verrouillage de l'ensemble à sonde ne demande qu'une force de 67 N pour être amenée dans la position de verrouillage complet représentée sur les figures 2D et 2E. L'extrémité de verrouillage de l'ensemble à sonde est abaissée dans l'alésage du mandrin 32 de verrouillage et introduite dans l'alésage du raccord 33 de verrouillage, à l'intérieur des taquets 143 de ce raccord. La surface conique 43d de came de la partie extrême inférieure de la sonde porte contre les faces intérieures des taquets 143 qui sont ainsi repoussés vers l'extérieur, comme montré sur la figure 9, vers des positions d'expansion, ce qui permet à la sonde de descendre jusqu'à ce que les taquets 143 soient alignés avec l'évidement 43e de verrouillage de la sonde. L'expansion des taquets 143 vers l'extérieur, comme montré sur la figure 10, provoque un glissement des surfaces 143b de came de ces taquets vers l'extérieur, le long des surfaces 144a et 145a de came des cames tubulaires 144 et 145, respectivement. Il est évident que, pour que les taquets se déplacent vers l'extérieur entre les cames tubulaires 144 et 145, la came inférieure 145 doit être abaissée, contre la force du ressort 151, car le mouvement de montée de la came tubulaire supérieure 144 est limité par l'épaulement 140d. L'élément de commande supportant la came 145 est abaissé suffisamment, en comprimant le ressort 151, pour permettre une expansion complète des taquets 143 afin que l'extrémité de verrouillage de la sonde puisse passer à l'intérieur des taquets jusqu'à ce que l'évidement 43e de cette extrémité soit aligné avec les taquets. La force exercée vers le haut par le ressort 151 sur l'élément 150 de commande élève la came tubulaire 145 vers la came supérieure 144, de manière à ramener les taquets 143 vers l'intérieur,-dans les positions
de verrouillage représentées sur les figures 2D et 10.
Pendant une installation normale du système, les caractéristiques d'absorption de chocs du dispositif 41 à
soupape d'égalisation et amortisseur n'entrent pas en jeu.
Cependant, si une force descendante supérieure à la normale est appliquéeau système, ce qui peut résulter, par exemple, d'une réaction à une descente trop rapide du chapelet d'outils, provoquant le choc de ce dernier contre le mandrin de verrouillage à une vitesse entraînant un mouvement télescopique des outils, y compris l'instrument 34 de mesure et l'accouplement 42,-vers le bas, la tête réductrice 70 et le manchon 71, descendent alors que l'ensemble 43 à sonde, qui comprend l'élément 104 à soupape et mandrin fixé à l'ensemble à sonde, sont retenus de manière à ne pas pouvoir descendre par suite de l'entrée en contact de la bague 44c de pose avec l'épaulement 172 du mandrin de verrouillage, comme montré smr la figure 2C. La tête réductrice et le manchon du dispositif 41 descendent jusqu'à ce que le bord extrême inférieur 71b du manchon porte contre le bord extrême. supérieur 130a de
l'extrémité de tête de la section 43a de l'ensemble à sonde.
Lorsque la tête réductrice et le manchon descendent, le bord extrême inférieur de l'élément 74a fait descendre à force les segments 121 d'anneau fendu contre le ressort 120 de l'amortisseur. Les segments d'anneau-fendu descendent le long de l'évidement 104d présenté par l'élément 104 à soupape et mandrin, comme montré sur la figure 8. Le ressort de l'amortisseur absorbe donc l'énergie du choc afin de protéger l'instrument 34 de mesure contre les détériorations dues aux chocs. Une raison principale pour laquelle il est demandé un effort important pour dégager l'ensemble à sonde du raccord 33 de verrouillage est de permettre à l'opérateur du système de s'assurer que l'ensemble à sonde est convenablement verrouillé avant d'entreprendre d'autres actions qui risqueraient de placer le système sous une
différence de pression risquant de le rejeter hors du puits.
La force sensiblement plus grande, par exemple la force de 890 N, indiquée précédemment, nécessaire pour dégager la sonde,permet à l'opérateur d'exercer sur le câble un effort de montée suffisant, pouvant être mesuré à la surface, pour
déterminer si la sonde est convenablement verrouillée.
Lorsque cet effort de montée est appliqué au câble, le dispositif 41 se déplace télescopiquement vers une position d'extension, ce mouvement pouvant s'étendre de la position montrée sur la figure 7 à celle montrée sur la figure 11 dans laquelle le ressort 120 de l'amortisseur est comprimé vers le haut. Il est évident que,si la force de montée appliquée pour vérifier le verrouillage de la sonde est inférieure à celle demandée pour comprimer le ressort de l'amortisseur, le système prend télescopiquement la position montrée sur la
figure 7.
Après que le système a été convenablement posé et verrouillé comme décrit ci-dessus, les mesures souhaitées peuvent être effectuées à l'aide de l'instrument 3M. Par exemple, si un essai de pression d'un puits devant être utilisé comme puits de production dans une opération de récupération secondaire doit être effectué, la pression régnant dans la formation s'élève dans le ou les puits d'injection, les mesures étant alors effectuées à l'aide du système selon l'invention dans le puits de production dans lequel le système est installé. La pression régnant dans le forage du puits s'exerce vers le haut, par l'alésage 132 de l'ensemble 43 à sonde, par l'alésage 111 du dispositif 41 à soupape d'égalisation et amortisseur, vers l'extérieur par les ouvertures radiales 112 et dans l'espace annulaire 113 compris entre l'élément 104 à soupape et mandrin et l'élément 74. La pression est transmise vers le haut de l'espace annulaire 113 dans l'espace annulaire 81 ménagé dans la tête réductrice 70, le long de la surface plane 103, comme montré sur la figure 3, et elle continue de s'élever le long de l'espace annulaire 81 de manière à apparaître dans les
orifices latéraux 80, puis dans l'alésage 60 de l'accouple-
ment 42, cet alésage transmettant la pression à l'instrument 34. Cette transmission est rendue possible par le fait que la soupape d'égalisation est fermée lorsque le poids du chapelet d'outils est appliqué au dispositif après l'achèvement du verrouillage de l'ensemble à sonde dans le raccord de verrouillage. Le poids du chapelet d'outils appliqué au dispositif 41 est suffisant pour comprimer le ressort 105 et ramener le dispositif à soupape d'égalisation et amortisseur dans la position montrée sur les figures 2A et 2B, position dans laquelle les ouvertures 112 de la soupape se trouvent longitudinalement entre la bague supérieure 102 d'étanchéité et la bague inférieure 115 d'étanchéité, afin de limiter la transmission de pression à l'espace annulaire 113 duquel
cette pression est transmise vers le haut, comme décrit.
Comme indiqué précédemment en détail pour la
description du raccord 33 de verrouillage, une pression
différentielle appliquée au piston annulaire 142 du raccord de verrouillage fait monter le piston et les taquets 143 de verrouillage en appliquant une force agissant radialement vers l'intérieur sur tous les taquets par suite de la coopération entre les surfaces 144a de la came tubulaire supérieure et les surfaces extérieures et supérieures 143b des taquets de verrouillage. Plus la pression différentielle est importante, plus le raccord de verrouillage serre fortement l'ensemble à sonde. Ainsi, alors que la sonde peut être libérée du raccord de verrouillage sous une force de l'ordre d'environ 890 N, selon la conception de cette sonde et de ce raccord de verrouillage, la pression régnant dans le puits, au- dessous du raccord de verrouillage, peut appliquer des forces notablement supérieures au raccord et à la sonde verrouillés l'un à l'autre, sans dégager la sonde ni la faire monter à force, étant donné que le serrage du raccord de verrouillage sur la sonde augmente en proportion directe avec l'accroissement de la pression différentielle appliquée à ces éléments. Lorsque les mesures souhaitées ont été effectuées à l'aide de l'instrument 34 et enregistrées, si cela est souhaité, par le dispositif 40 d'enregistrement situé à la surface, le système selon l'invention peut être enlevé du forage du puits. Une force ascendante est appliquée, au niveau de la tête de puits, au câble 35 qui élève l'instrument 34, l'accouplement 42 et la tête réductrice 70 et le manchon 71 du dispositif 41 à soupape d'égalisation et amortisseur. L'ensemble 43 à sonde et l'élément 104 à soupape et mandrin du dispositif à soupape d'égalisation et amortisseur étant bloqués de manière -à ne pas pouvoir s'élever par suite du verrouillage de l'ensemble à sonde avec le raccord 33 de verrouillage, le dispositif 41 exécute initialement un mouvement télescopique vers la position montrée sur la figure 7. L'épaulement 71a du manchon porte alors contre l'épaulement 122a de l'élément 122 de commande de l'amortisseur afin d'élever cet élément en comprimant le ressort 120 de l'amortisseur vers les segments 121 d'anneau fendu situés à l'extrémité supérieure du ressort, ces segments ne pouvant s'élever sur l'élément 104 par suite de l'entrée en contact avec l'épaulement 104e de butée. La figure 11 représente les positions relatives des pièces du dispositif 41 après une compression importante du ressort amortisseur. L'élément 122 de commande est soulevé contre le ressort amortisseur jusqu'à ce que le bord extrême supérieur de cet élément porte contre le bord extrême inférieur des segments 121 d'anneau fendu, entraînant vers le haut l'élément 104 à soupape et mandrin afin d'appliquer une force ascendante à l'ensemble 43 à sonde. Lorsque la force dépasse la valeur demandée, par exemple 890 N dans une forme de réalisation décrite du dispositif, l'extrémité.de verrouillage de la section inférieure de la sonde repousse les taquets 143 de verrouillage vers l'extérieur, jusqu'aux
positions montrées sur la figure 9, afin de libérer la sonde.
Les figures 7 et 11 montrent que, pendant toute la durée de l'application d'une traction à la sonde, l'élément 104 à soupape et mandrin est en position d'ouverture, ce qui ouvre la soupape d'égalisation et fait donc communiquer l'alésage central de la sonde avec les orifices latéraux 123 afin d'égaliser la pression régnant de part et d'autre de la sonde pendant que cette dernière est tirée de sa position verroỉllée d'étanchéité dans le raccord 33 de verrouillage. Lors de l'application d'une force de traction ascendante au chapelet d'outils, après que la force de verrouillage et la résistance de frottement s'opposant au mouvement de montée de la sonde ont été vaincues, la sonde tend à s'élever brusquement en faisant monter l'élément à soupape et mandrin contre la force du ressort 105 de la soupape et la force du ressort amortisseur 120 jusqu'à ce que le dispositif 41 se rétracte télescopiquement, comme montré sur la figure 8, ce retrait étant limité par l'entrée en contact de l'épaulement 130a, situé à l'extrémité supérieure de l'ensemble à sonde, avec l'épaulement 71b, tourné vers le bas et porté par le manchon 71 du dispositif à soupape d'égalisation et amortisseur. La caractéristique d'absorption d'énergie des deux ressorts protège donc l'instrument 34 contre les détériorations par les chocs résultant de cette force de réaction lorsque l'ensemble à sonde remonte brusquement. Ensuite, le poids de l'ensemble à sonde et des pièces qui lui sont reliées fait redescendre cet ensemble et lesdites pièces vers les positions montrées sur la figure 7 dans lesquelles la soupape d'égalisation est ouverte, tandis que le chapelet d'outils est tiré vers le haut à l'intérieur du forage du puits. Pendant toute la durée du mouvement télescopique du dispositif 41, l'orifice latéral 92 permet aux fluides de pénétrer dans les espaces ménagés autour de l'extrémité supérieure de l'élément 104 à soupape et mandrin, et d'en sortir. Ainsi, tout fluide contenu dans les espaces libres lorsque l'élément à soupape et mandrin
s'élève est refoulé par l'orifice 92.
Après que le chapelet d'outils, y compris l'ensemble 43 à sonde, a été retiré et abaissé du mandrin 32 de verrouillage, ce dernier, auquel le raccord 33 de verrouillage est relié, peut être récupéré du raccord 31 à portée intérieure à l'aide d'un appareil et de procédés classiques à câble permettant de réaliser un enclenchement avec le collet 161 de repêchage du mandrin pour libérer ce dernier en le tirant vers le haut, par son collet de repêchage, ce qui permet aux cliquets 164 de se contracter vers l'intérieur. L'enlèvement du mandrin 32 de verrouillage
rétablit le puits dans sa condition initiale.
Les figures 12 à 16 représentent un dispositif
41A à soupape d'égalisation et amortisseur selon l'invention.
Ce dispositif 41A assume les mêmes fonctions d'égalisation de pression et d'absorption de chocs que le dispositif 41 décrit précédemment. Dans le dispositif 41, le ressort tend à déplacer les éléments télescopiques dans des directions provoquant l'ouverture de la soupape d'égalisation. Par contre, dans le dispositif 41A, le ressort tend à déplacer les éléments télescopiques dans des directions provoquant la fermeture de la soupape d'égalisation du dispositif en appliquant une force supplémentaire qui referme la soupape afin de s'opposer à tout écoulement de fluide. Une telle caractéristique est souhaitable dans le cas o le chapelet d'outils, comprenant le dispositif 41A à soupape d'égalisation et amortisseur, est posé et verrouillé dans un forage de puits dans lequel le liquide remonte autour du chapelet d'outils. Dans cette condition particulière de fonctionnement, le dispositif 41 est difficile à ouvrir pour permettre une dérivation, et l'élément 104 et -le corps du dispositif sont difficiles à refermer, en sens opposés, pour ouvrir la soupape, et la force du ressort doit donc vaincre, en plus, la résistance à l'écoulement du fluide pour refermer la soupape. Le ressort du dispositif 41A tend à faire descendre le corps de la soupape vers une position de fermeture de cette soupape, ce qui permet à la force de ce ressort de coopérer avec le poids du chapelet d'outils pour faire redescendre ce chapelet afin de refermer la soupape,
contre l'écoulement du fluide.
A l'exception de quelques pièces, les pièces du dispositif 41A sont identiques ou pratiquement identiques à celles du dispositif 41 décrit précédemment. Les pièces identiques portent les mêmes références numériques que celles utilisées précédemment, tandis que les pièces sensiblement identiques portent les mêmes références numériques suivies de la lettre "A". Comme montré sur la figure 12, le dispositif 41A à soupape d'égalisation et amortisseur est un dispositif télescopique qui, de même que le dispositif 41, utilise diverses positions longitudinales relatives des éléments télescopiques pour assumer les fonctions d'égalisation de pression et d'absorption de chocs. Le dispositif 41A comporte un corps tubulaire extérieur comprenant l'élément 72 à guide de soupape et tubulure, l'élément 74 d'enveloppe *et le manchon 71 dont l'extrémité supérieure est vissée sur une partie extrême inférieure de l'élément 74. L'extrémité supérieure de l'élément 72 présente le trou borgne 75, ouvert vers le haut, faisant communiquer l'extrémité supérieure du dispositif avec les orifices radiaux 80 qui débouchent dans l'espace annulaire 81 compris entre l'élément 74 et la partie de paroi extérieure réduite de l'élément 72. Comme décrit précédemment pour le dispositif 41, l'espace annulaire 81 ménagé à l'intérieur du manchon 84 s'étend dans l'élément 74, au-dessous de l'extrémité inférieure de l'élément 72, afin de permettre un écoulement ascendant autour de l'élément 72,
dans cet espace annulaire 81, vers les orifices radiaux 80.
L'élément 72 et le manchon 74 sont soudés l'un à l'autre et présentent l'orifice 92 de décharge qui débouche dans l'alésage 90 afin de permettre à la soupape de fonctionner sans retenir de fluide risquant de gêner le mouvement télescopique des éléments du dispositif. Une bague 102 est montée dans la partie extrême inférieure de l'élément 72 afin d'assurer l'étanchéité aux fluides avec la partie extrême supérieure de l'élément 104A à soupape et mandrin, de manière que tout écoulement ascendant de fluide, le long de l'élément à soupape, à l'intérieur du manchon 74, soit dévié vers le canal annulaire 81 qui communique avec les orifices radiaux
aboutissant dans l'alésage extrême supérieur central 75.
L'élément 104A à soupape et mandrin se déplace télescopique-
ment dans le manchon 74 afin, à la fois, d'assumer une fonction- de soupape et de transmettre des forces longitudinales pendant l'exécution de la fonction d'absorption de chocs du dispositif 41A. La partie extrême supérieure de l'élément 104A peut coulisser dans la section d'alésage de l'élément 72. L'orifice latéral 92 permet à tout fluide retenu dans l'alésage 90, au-dessus de l'élément à soupape, de s'échapper et de ne pas gêner ainsi le fonctionnement de cet élément à soupape. L'élément 104A à soupape et mandrin présente des ouvertures radiales 112 qui traversent la paroi de l'élément et qui partent de l'alésage central 111 de cet élément. Lorsque l'élément à soupape est dans la position d'ouverture de la figure 12, un fluide de dérivation s'écoule de l'alésage central 111 vers l'extérieur, par les orifices 112, afin de sortir du dispositif 41A en passant par l'orifice latéral 123 du manchon 71. La butée supérieure 121 de ressort, du type à anneau fendu, est ajustée autour de l'élément 104A à soupape
et mandrin, au-dessous des ouvertures longitudinales 112.
L'extrémité supérieure du ressort 120A porte contre la face inférieure de la butée 121 de ressort. L'extrémité inférieure du ressort 120A porte contre la face extrême supérieure d'un butoir tubulaire 122A qui s'ajuste à glissement autour de l'élément 104A et qui comporte une tête extrême élargie pouvant entrer en contact avec une bride intérieure 71A formée dans la partie inférieure du manchon 71 et limitant le mouvement de descente du butoir dans le corps. Le butoir descend au-dessous de l'extrémité inférieure du manchon 71 afin de porter contre l'accouplement 130 pendant la fonction d'absorption de chocs. Comme montré sur la figure 13, le butoir 122A présente des fenêtres longitudinales et opposées 122b. Une fourrure 122C de taquet est positionnée dans chaque fenêtre 122B. Un taquet 122D de verrouillage est logé dansune fenêtre 122E de chaque fourrure afin de pouvoir se déplacer radialement. Les parties orientées vers l'intérieur de chaque taquet de verrouillage peuvent s'engager dans un évidement annulaire et extérieur 104B de verrouillage formé dans l'élément 104A à soupape et mandrin. La partie extérieure de chaque taquet de verrouillage peut s'engager dans un évidement intérieur 71A de verrouillage ménagé dans l'extrémité inférieure du manchon 71. Les fenêtres longitudinales 122B du butoir sont plus longues que les fourrures 122C des taquets afin de permettre au butoir de se déplacer longitudinalement, indépendamment des fourrures et des taquets de verrouillage, de sorte que le ressort 120A peut exécuter une fonction d'absorption de chocs sans déplacer les taquets et les fourrures. Les taquets de verrouillage permettent à l'élément 104A à soupape et amortisseur d'être bloqué dans une position longitudinale intermédiaire dans laquelle les orifices 112 de la soupape d'égalisation sont partiellement ouverts pendant la descente dans un forage d'un chapelet d'outils comprenant le
dispositif 41A à soupape d'égalisation et amortisseur.
L'évidement 104B de verrouillage ménagé dans l'élément 104A à soupape et mandrin présente une surface extrême supérieure de came, inclinée vers le haut et vers l'extérieur et destinée à expanser les taquets 122D de verrouillage pour les libérer de leurs positions de verrouillage de la figure 12 après que le chapelet d'outils a été descendu et que la soupape
d'égalisation a été fermée.
Le ressort 120A assume à la fois la fonction d'un ressort d'absorption de chocs et d'un ressort de rappel qui tend à fermer la soupape d'égalisation en exerçant une force longitudinale entre l'élément 104A à soupape et mandrin et le manchon 71 d'enveloppe, cette force tendant à faire descendre
télescopiquement l'enveloppe sur l'élément 104A.
Dans le fonctionnement du dispositif 41A à soupape d'égalisation et amortisseur, ledit dispositif est monté dans un chapelet d'outils de la même manière que le dispositif 41 à soupape d'égalisation et amortisseur, avant
la descente de ce chapelet d'outils dans un puits de forage.
L'élément 104A à soupape et mandrin du dispositif 41A est réglé en position de descente dans laquelle la soupape d'égalisation est partiellement ouverte, comme représenté sur la figure 12. En modifiant la position longitudinale de l'élément 104A à l'intérieur de l'enveloppe du dispositif, on aligne les taquets 122D de verrouillage avec l'évidement 104B de verrouillage ménagé autour de l'élément 104A et avec l'évidement 71B de verrouillage ménagé dans le manchon 71 d'enveloppe. Un outil tel qu'un tournevis est ensuite introduit par les trous 71C dans le manchon 71 afin de forcer les taquets 122D vers l'intérieur jusqu'à ce que les parties intérieures des taquets s'engagent dans l'évidement 104B de verrouillage de l'élément 104A et verrouillent ainsi le dispositif en position de descente. Le ressort 120A est suffisamment comprimé pour que l'élément 104A et le manchon 71 d'enveloppe soient déplacés en sens opposés sous une force suffisante pour maintenir les taquets 104B dans les positions intérieures de verrouillage0 La face extrême inférieure de l'évidement 104B de verrouillage présente un épaulement brusque de butée qui ne repousse pas les taquets de verrouillage vers l'extérieur.. Ces taquets restent donc verrouillés jusqu'à ce que le manchon soit soulevé pour permettre la libération des taquets0 Le dispositif 41A étant verrouillé en position de descente et d'ouverture partielle montrée sur la figure 12, le chapelet d'outils est descendu dans le forage, les fluides du puits s'élevant à travers le chapelet d'outils en passant dans l'alésage central 111 de l'élément 104A à soupape et mandrin. Les fluides passant dans l'alésage central.111 s'écoulent vers l'extérieur par les orifices 112 et descendent dans le manchon 71 d'enveloppe, au-dessus de la butée supérieure 121 de ressort. Les fluides sortent ensuite du manchon d'enveloppe par les orifices latéraux 123. Ils peuvent également s'écouler vers le haut, autour de l'élément à soupape et mandrin, dans l'espace annulaire 81, par les orifices 80 et ils peuvent s'élever du dispositif dans l'alésage 75. Les fluides pouvant s'écouler aisément en dérivation à travers le dispositif 41A, le chapelet d'outils peut être descendu aisément dans un forage
rempli de liquide.
Le chapelet d'outils étant posé et verrouillé dans le forage comme décrit précédemment, le dispositif 41A à Soupape d'égalisation et amortisseur est relâché de la position de verrouillage de la figure 12 avant que la soupape d'égalisation soit totalement fermée de manière que la communication de fluide puisse être dirigée vers le haut, uniquement à travers le dispositif 41A, en direction de l'alésage 75 situé à l'extrémité supérieure de ce dispositif,
plutôt que par la partie comportant la soupape d'égalisation.
Une force exercée vers le haut est, appliquée au chapelet d'outils de manière à élever la tête 72 et l'enveloppe 70 par rapport à l'élément 104A à soupape et mandrin, cet élément étant retenu de manière à ne pas pouvoir s'élever par la liaison de la sonde de verrouillage dans le mandrin 32 de
verrouillage, comme représenté sur les figures 1 et 2D.
L'extrémité inférieure du ressort 120A repousse le butoir 122A vers le bas en appliquant une force descendante par l'intermédiaire des fourrures 122C sur les taquets 122D qui portent contre le fond de l'évidement 71B de verrouillage du manchon 71. Le mouvement de montée de l'enveloppe 70, comprenant le manchon 71, élève les taquets 122D, les fourrures 122C et le butoir 122A par rapport au mandrin 104A, de manière que les taquets de verrouillage soient repoussés vers l'extérieur par la surface de came présentée par l'extrémité supérieure de l'évidement 104B de verrouillage ménagé dans la surface extérieure de l'élément 104A à soupape et mandrin. Lorsque les taquets de verrouillage sont totalement repoussés vers l'extérieur de l'évidement 104B, l'enveloppe est libérée de manière à pouvoir s'élever télescopiquement sur l'élément 104A en comprimant le ressort A, jusqu'à la position montrée sur la figure 14 dans laquelle la partie de la soupape de dérivation du dispositif
est totalement ouverte et le ressort est totalement comprimé.
La force d'élévation est ensuite relâchée afin de permettre au ressort 120A de se détendre en exerçant une force descendante qui s'ajoute au poids des outils situés au-dessus du dispositif 41A de manière que l'enveloppe 70, le butoir 122A, les taquets 122D de verrouillage et les fourrures 122C descendent télescopiquement vers les positions montrées sur la figure 15. L'enveloppe 70 descend sur l'extrémité supérieure de l'élément 104A à soupape et mandrin jusqu'à la position de la figure 15 dans laquelle les bagues 115 portées par l'enveloppe se placent audessous des orifices 112 afin d'isoler ces derniers des orifices latéraux 123 de dérivation, tout en faisant communiquer les orifices 112, le long de la partie supérieure de l'élément à soupape, avec l'espace annulaire 81 débouchant dans les canaux radiaux 80 qui communiquent avec l'alésage central supérieur 75 de la soupape, de façon que la soupape de dérivation soit fermée et qu'une communication soit établie avec l'alésage central à l'extrémité supérieure du dispositif. Il convient de noter que lors du déplacement des pièces du dispositif entre la position libérée et d'ouverture complète de la figure 14 et la position de fermeture de la figure 15, les taquets 122D se déplacent vers le bas avec le manchon d'enveloppe, d'une position située au-dessus de l'évîdement 104B de verrouillage jusqu'à une position située au-dessous de cet évidement. Les taquets ne reviennent pas vers l'intérieur dans l'évidement 104B de verrouillage, car ils sont coincés entre les extrémités supérieures des fenêtres 122E des fourrures et l'extrémité inférieure de l'évidement 71B de verrouillage ménagé dans le manchon 71. Une fois que le dispositif est libéré de la position verrouillée de descente de la figure 12, les taquets 122D ne peuvent être reverrouillés. La seule façon de repositionner, par reverrouillage des taquets, le dispositif à soupape d'égalisation et amortisseur est de ramener le dispositif à la surface o un outil est utilisé pour reverrouiller les taquets en étant introduit dans les
trous 71C de repositionnement.
Si, pour une raison quelconque, on souhaite ouvrir de nouveau la soupape de dérivation, une force exercée vers le haut est appliquée au chapelet d'outils, au-dessus du dispositif 41A, afin de faire remonter l'enveloppe 70 vers la position de la figure 14 dans laquelle les orifices 112 communiquent avec les orifices latéraux 123 de la soupape d'égalisation. Le ressort 120A est comprimé de manière que, lorsque la force de montée est relâchée, il se détende en faisant redescendre l'enveloppe vers la position de la figure
afin de refermer la soupape d'égalisation du dispositif.
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Etant donné que le ressort 120A exerce une force descendantede fermeture, il est possible d'ouvrir et de refermer la soupape d'égalisation, même en présence d'un écoulement ascendant de
liquide dans le forage.
La figure 16 représente la position du dispositif 41A lorsqu'il fonctionne en mode d'absorption de chocs, par exemple lorsque le chapelet d'outils est tiré d'un sondage et que le système de verrouillage se libère brusquement, permettant à une action de recul de faire monter brusquement le chapelet d'outils. L'ensemble de l'enveloppe, ainsi que l'élément supérieur 121 de retenue- du ressort, les taquets 122D et les fourrures 122C de ces taquets peuvent rester dans une position longitudinale fixe. L'élément 104A à soupape et mandrin s'élève vers la position extrême supérieure montrée sur la figure 16. Lorsque l'élément à soupape et mandrin s'élève, l'extrémité supérieure de l'accouplement 130 porte contre le bord extrême inférieur du butoir 122A, ce qui a pour effet d'élever ce dernier à force et de soulever l'extrémité inférieure du ressort 120A qui est ainsi comprimé jusqu'à ce que les diverses pièces arrivent dans les positions représentées sur la figure 16. Le fait que les fenêtres 122B du butoir sont sensiblement plus longues que les fourrures 122C des taquets de verrouillage permet à ce butoir de s'élever pour comprimer le ressort, tandis que les taquets de verrouillage et les fourrures restent en position fixe dans la direction longitudinale, car les taquets sont engagés dans l'évidement 71B de l'enveloppe. Ainsi, la force ascendante de l'accouplement 130 est appliquée par l'intermédiaire du butoir au ressort de compression de manière que ce dernier absorbe le choc pour protéger les outils, par exemple des instruments de mesure montés dans le chapelet d'outils, au-dessus du dispositif à soupape
d'égalisation et amortisseur.
Bien que le système comprenant l'instrument 34 de mesure ait été décrit comme étant destiné à une mesure de
pression, il est évident que d'autres conditions de fonction- nement du puits peuvent être mesurées, par exemple le débit d'écoulement
du fluide, au moyen d'un instrument permettant un retour de l'écoulement du fluide dans la colonne 30 de production, au-dessus de cet instrument, et une remontée du
fluide vers la surface, a% l'intérieur de la colonne.
Les figures 17 à 21 représentent en 41B une autre forme de réalisation du dispositif à soupape d'égalisation et amortisseur selon l'invention. Le dispositif 41B exécute les mêmes fonctions de soupape d'égalisation et d'amortisseur que les dispositifs 41 -et 41A décrits précédemment0 Le dispositif 41B est rappelé par un ressort vers une position d'ouverture de manière que, lorsqu'il est descendu dans un puits de forage au moyen d'un chapelet d'outils, la structure de la soupape du dispositif reste ouverte jusqu a ce que le chapelet d'outils soit posé et verrouillé dans le forage comme décrit précédemment. La structure du dispositif 41B assure que, lorsque la sonde 43 de verrouillage est guidée à l'intérieur du raccord 33 de verrouillage, la soupape d'égalisation reste ouverte. La soupape est fermé e par une élévation du chapelet d'outils pour prendre des mesures de pression et autres, et elle est ramenée en position d'ouverture lorsque la force d'élévation est relEchée de manière que le ressort du dispositif coopère avec le poids des outils situés au-dessus de ce dispositif pour faire redescendre l'enveloppe au-dessus de l'élément à soupape et rôuvrir ainsi la soupape d'égalisation. De même que dans le cas des autres formes de réalisation, à savoir les dispositifs 41 et 41A, un choc peut être absorbé à la fois pendant la pose du chapelet d'outils et pendant sa récupération. Les forces de chocs exercées vers le bas et vers le haut sont absorbées par le ressort du dispositif qui commande la soupape et qui assume également une fonction
d'absorption de chocs.
comme représenté en particulier sur la figure 17 qui montre le dispositif 41B à soupape d'égalisation et amortisseur en position d'ouverture, le dispositif comporte une tête réductrice 200, une section 202 d'accouplement d'enveloppe et une-jupe 203 de ressort amortisseur. La tête et l'enveloppe du dispositif s'emnboitent télescopiquement et peuvent être déplacées longitudinalement sur un élément 204 à soupape d'égalisation et mandrin. Cet élément à soupape et mandrin, ainsi que la tête et l'enveloppe du dispositif sont accouplés ensemble et rappelés par un ressort 205 qui assume également une fonction d'amortisseur. Le ressort tend à faire descendre télescopiquement la tête, l'enveloppe et la jupe de ressort sur l'élément à soupape et mandrin, vers la position d'ouverture de la soupape montrée sur la figure 17. La tête, l'enveloppe et la jupe peuvent être soulevées contre la force du ressort, sur l'élément à soupape et mandrin, vers la position de fermeture de la soupape, montrée sur la figure 18. L'extrémité supérieure de la tête réductrice 200 est vissée sur l'embout inférieur de l'accouplement 42 du chapelet d'outils. La bague 64 portée par l'accouplement
assure l'étanchéité entre ce dernier et la tête réductrice.
L'extrémité inférieure de l'élément 204 à soupape et mandrin est vissée dans un accouplement 210 fixé dans la section
extrême supérieure 130 de la sonde 43.
Comme représenté sur la figure 17, la tête réductrice 200 présente un trou borgne 211 ouvert vers le haut qui débouche dans l'alésage 60 de l'accouplement 42 afin de transmettre des mesures de température et de pression du fluide aux instruments montés dans le chapelet d'outils, comme décrit précédemment. Un orifice latéral 212 débouche de l'extrémité inférieure de l'alésage 211 dans une ouverture longitudinale 213 qui est réalisée par fraisage sensiblement sur toute la longueur de la tête réductrice et qui est fermée
par une plaque longitudinale 214 soudée à là tête.
L'ouverture longitudinale 213 est une ouverture épaulée ou étagée, s'étendant le long de la paroi extérieure de la tête réductrice et configurée de manière à recevoir la plaque 201 de fermeture afin que la partie extérieure de l'ouverture soit fermée en laissant une partie longitudinale intérieure ouverte qui permet une communication le long de la tête réductrice, de la soupape 204 d'égalisation dans l'alésage 211. La tête réductrice présente un trou borgne 215 ouvert - vers le bas et dans lequel la partie extrême supérieure de la soupape 204 d'égalisation s'engage télescopiquement. Le trou 215 est élargi le long d'une section centrale 220 qui
délimite un-espace annulaire d'écoulement situé à l'inté-
rieur de la tête réductrice, autour de la partie supérieure de la soupape d'égalisation. Trois fenêtres 221, espacées
circonférentiellement, sont réalisées dans la tête réduc-
trice de manière à déboucher dans l'espace 220 d'écoulement et de permettre un écoulement important de l'alésage de la tête réductrice vers l'extérieur, autour de cette tête, pour une égalisation rapide de la pression dans le forage lorsque la soupape est ouverte. Le trou 215 de la tête réductrice présente un tronçon de diamètre réduit situé au-dessous de l'espace 220 d'écoulement et définissant une bride annulaire intérieure 222 qui présente une gorge annulaire dans laquelle une bague 223 est disposée afin d'établir un contact étanche
avec la surface extérieure de la soupape 204 d'égalisation.
La tête réductrice présente un orifice latéral 224 qui débouche entre le canal longitudinal 213 d'écoulement et le trou 215 de la tête, au-dessous de la bride intérieure 222
et de la bague 223 d'étanchéité, afin de permettre un écou-
lement du trou 215 de la.tête autour de la soupape 204, le long du canal 213 et vers le trou 211 de la tête. Comme représenté sur les figures 17 et 18, la tête réductrice 200
présente trois faces latérales extérieures planes et longi-
tudinales 225 espacées sur la circonférence de cette tête, au-dessus des fenêtres 221 d'écoulement. La partie extrême
supérieure de la tête présente trois pans ou plats 230,espacés cir-
* conférentiellement, alternant avec les pans ou plats 225 situés au-dessus des fenêtres 221, afin de pouvoir être engages par un outil utilisé pour le montage et le démontage du dispositif à soupape d'égalisation et amortisseur. La réduction de la section droite de la tête, résultant des plats 225 et 230, minimise toute tendance à des débits d'écoulement ascendants élevés par les fenêtres 221, pouvant soulever le dispositif et risquant ainsi de faire monter le
chapelet d'outils et de dégager la sonde du raccord de ver-
rouillage. A tous les débits d'écoulement essayés avec les outils prototypes, les plats de la tête réductrice éliminent
le soulèvement du chapelet d'outils sous l'effet d'un écou-
lement ascendant de fluide.
Comme représenté sur les figures 17 et 18, l'ac-
couplement 202 de l'enveloppe est soudé à l'extrémité in-
férieure de la tête réductrice 200. Cet accouplement comporte une partie extrême supérieure réduite 231 qui s'ajuste dans une partie extrême inférieure et élargie du trou.215 de la tête, autour de la soupape 204 d'égalisation. La partie inférieure de l'écoulement 202 comporte une bride annulaire intérieure qui présente une gorge annulaire intérieure dans laquelle une bague 232 est logée afin d'assurer l'étanchéité
avec la surface extérieure de la soupape 204 d'égalisation.
Le trou de l'accouplement 202, situé au-dessus de la bride
intérieure de cet accouplement, et la partie extrâme supé-
rieure du trou 215 de la tête réductrice sont de dimensions supérieures à celles de la soupape 204 d'égalisation afin
qu'un espace annulaire d'écoulement soit ménagé à l'inté-
rieur de l'accouplement, au-dessus de la bague 232 d'étan-
chéité et à l'intérieur de la tête, autour de la soupape d'égalisation. L'espace d'écoulement ménagé dans le trou 215 de la tête réductrice, autour de la partie extrême supérieure de la soupape d'égalisation, empêche toute retenue de fluide qui risquerait de gêner les mouvements de montée
et de descente de la soupape d'égalisation dans la tête.
L'espace d'écoulement entourant la soupape d'égalisation à l'intérieur de l'accouplement 202 permet une communication
continue qui débouche dans l'orifice latéral 224, à l'extré-
mité inférieure de la tête, cet orifice conduisant au canal longitudinal 213 d'écoulement pour permettre au fluide de
s'écouler de façon continue du trou de la soupape d'égali-
sation dans l'extrémité de tête du dispositif à soupape
d'égalisation et amortisseur.
L'élément 204 à soupape d'égalisation et mandrin
présente un trou borgne 233 ouvert vers le bas et se termi-
nant à une extrémité supérieure située dans la partie extrême supérieure de l'élément à soupape et mandrin. Cet élément à
soupape et mandrin présente plusieurs ouvertures longitudi-
nales 234, espacées circonférentiellement et faisant commu-
niquer l'alésage de l'élément à soupape et mandrin avec l'espace 220 d'écoulement lorsque la soupape est ouverte, comme montré sur la figure 17, pour égaliser les pressions entre l'alésage de la soupape et l'espace entourant le
dispositif, par l'intermédiaire des fenêtres 221. Les ouver-
tures 234 d'écoulement sont situées entre la bague supérieure 223 d'étanchéité et la bague inférieure 232 d'étanchéité, à l'intérieur de la tête réductrice 200 et de l'accouplement 202, lorsque la soupape est fermée comme montré sur la figure 18, afin d'empêcher toute communication de fluide de l'alésage de la soupape par les fenêtres 221 de la tête
réductrice.
Comme représenté sur les figures 17 et 18, l'élément 204 à soupape et mandrin est de dimension réduite
le long d'une partie centrale, afin de délimiter un évide-
ment annulaire extérieur 235 destiné à recevoir une butée 240 de ressort constituée d'un anneau fendu et contre laquelle porte l'extrémité supérieure du ressort 205 du dispositif à soupape et amortisseur. L'évidement 235 de l'élément à soupape
est plus long que les brides de l'anneau fendu, ce qui per-
met un mouvement longitudinal limité de cet anneau sur l'élément à soupape et mandrin. Le bord extrême supérieur de l'anneau fendu porte contre le bord extrême inférieur de l'accouplement 202 d'enveloppe. L'extrémité inférieure du ressort 205 porte contre le bord extrême supérieur d'une butée ou d'un butoir 241 de ressort qui comprend une partie extrême supérieure à bride extérieure, maintenue dans la jupe 203 du ressort par une partie extrême inférieure 242, à bride intérieure, de la jupe. La butée 241 de ressort est suffisamment longue pour dépasser l'extrémité inférieure de la jupe 203 de manière que le bord extrême inférieur de ce butoir 241 puisse porter contre le bord extrême supérieur de l'accouplement 210, ce qui maintient le bord extrême inférieur de la jupe 203 du ressort espacé du bord extrême
supérieur de l'accouplement, comme montré sur la figure 17.
L'élément 204 à soupape et mandrin comporte un épaulement annulaire et extérieur 243 de butée, tourné vers le haut, situé à l'extrémité inférieure de l'évidement annulaire extérieur 235 et destiné à limiter le mouvement de descente
de la butée 240 de ressort sur l'élément à soupape fat mandrin.
De même, l'élément à soupape et mandrin comporte un épau-
lement annulaire et extérieur 244 de butée, tourné vers le bas et limitant le mouvement de montée de la butée ou du butoir 241 de ressort. Le ressort 205 est comprimé entre l'anneau fendu 240 et la butée 241 de manière que, lorsque l'anneau fendu 240 et la butée 241 occupent des positions
extrêmes opposées, le ressort exerce encore une force suf-
fisante pour maintenir l'élément 204 à soupape et mandrin en position supérieure d'ouverture, même lorsque les parties du chapelet d'outils montrées sur la figure 1 et situées au-dessous du dispositif 41B sont reliées au dispositif de manière que, lorsque le chapelet d'outils est descendu dans un forage, la soupape d'égalisation reste ouverte. L'élément 204 à soupape et mandrin présente des surfaces planes 245 situées sur ses côtés opposés et destinées à être engagées par une clé utilisée pour l'assemblage et le démontage du dispositif. Lors de l'utilisation, le dispositif 41B à soupape d'égalisation et amortisseur est monté dans un chapelet d'outils, comme montré sur la figure 1, afin de permettre une égalisation des pressions le long du puits de forage pendant la pose et la récupération du chapelet d'outils, et afin également d'assumer une fonction d'absorption de chocs destinée à la protection des instruments pendant la manoeuvre du chapelet d'outils. Le dispositif étant monté dans le chapelet d'outils et ce dernier étant descendu dans
le forage, la force du ressort 205 est suffisante pour main-
tenir l'élément 204 à soupape et mandrin dans la position supérieure d'ouverture de la figure 17 pendant la descente du chapelet d'outils dans le forage. Le ressort 205 est maintenu entre l'anneau.fendu 240, situé à son extrémité
supérieure, et la butée 241 située à son extrémité inférieure.
L'extrémité supérieure du ressort supporte l'anneau fendu 240 qui est ajusté autour de l'élément 204 à soupape et mandrin afin de maintenir cet élément dans la position extrême supérieure montrée sur la figure 17, position dans laquelle l'élément supporte la sonde réglable 43 qui est suspendue au dispositif 41B. Lorsque le chapelet d'outils,
comprenant le dispositif à soupape d'égalisation et amor-
tisseur, est descendu dans le forage, le fluide s'élevant dans l'alésage 233 de l'élément à soupape et mandrin
s'écoule vers l'extérieur par les ouvertures 234 d'écoule-
ment de manière à passer dans l'espace 220 d'écoulement à l'intérieur de la tête réductrice 200. Le fluide sort de la tête par les fenêtres radiales 221 de manière à revenir dans le forage, ce qui empêche l'apparition d'une pression différentielle entre le forage et l'alésage du chapelet d'outils, une telle pression risquant de gêner la descente du chapelet d'outils. Lorsque la sonde de verrouillage est guidée dans le raccord 33 de verrouillage, la force de réaction exercée vers le haut par le raccord de verrouillage sur la sonde applique, à l'élément 204 à soupape et mandrin! une force ascendante qui, avec la force du ressort 205, assure le maintien de la soupape d'égalisation en position d'ouverture. Cette caractéristique est importante à ce stade de la manoeuvre du chapelet d'outils car, dans un
forage rempli de liquide, le guidage de la sonde de ver-
rouillage dans le passage réduit traversant le raccord de
verrouillage peut faire apparaître une pression différen-
tielle risquant de gêner l'introduction de la sonde de verrouillage en l'absence de la fonction assumée par la
soupape d'égalisation.
Lorsque la sonde de verrouillage est guidée dans le raccord de verrouillage, les forces des chocs sont absorbées par le ressort 205 de commande de la soupape et d'absorption de chocs qui protège les instruments placés dans le chapelet d'outils, au-dessus du dispositif 41B. Une telle force de choc peut résulter d'un arrêt brusque du mouvement de descente de la sonde, ce qui signifie que
l'élément 204 à soupape et mandrin, qui est relié directe-
ment à l'accouplement 210, cesse de descendre, tandis que la tête réductrice 200, ainsi que l'enveloppe formée par l'accouplement 202 et la jupe 203 du ressort, descendent télescopiquement sur l'élément à soupape et mandrin jusqu'à
ce que le bord extrême inférieur de la partie extrême infé-
rieure 242 de la jupe 203 porte contre le bord extrême supérieur de l'accouplement 210. Le bras extrême inférieur de l'accouplement 202 fait descendre à force l'anneau fendu
240 sur l'élément 204 de manière à comprimer le ressort 205.
L'extrémité inférieure du ressort 205 ne peut descendre en raison de son contact avec l'extrémité supérieure de la butée 241 de ressort qui repose sur l'accouplement -210. La
compression du ressort absorbe la force du choc.
Après que le chapelet d'outils, comprenant le dispositif 41B à soupape d'égalisation et amortisseur, a été convenablement posé et verrouillé dans le puits de forage, les mesures souhaitées, décrites précédemment,
peuvent être prises par fermeture de la soupape de dériva-
tion de manière que les diverses conditions de fonctionne-
ment soient transmises par l'intermédiaire de ladite soupape aux instruments. Il convient de noter que la pression
s'exerçant au-dessous de la soupape d'égalisation est cons-
tamment transmise aux outils situés au-dessus de cette
soupape, que cette dernière soit ouverte ou fermée. Lors-
que la soupape d'égalisation est ouverte de manière à délimiter les orifices de sortie importants débouchant dans le forage, autour de l'outil, les mesures souhaitées de l'outil ne sont pas réfléchies avec précision. Comme montré sur la figure 17 qui représente la soupape d'égalisation en
position d'ouverture, une communication existe avec l'ex-
trémité supérieure du dispositif 41B, à partir de l'alésage 233 traversant l'élément 204 à soupape et mandrin, puis vers l'extérieur par l'orifice latéral 224, au-dessous de la bague 223 d'étanchéité, jusqué dans le canal longitudinal 213. La pression régnant dans le canal 213-est transmise à l'extrémité inférieure de l'alésage 211 du dispositif, puis
aux outils et aux instruments situés au-dessus du dispositif.
La soupape d'égalisation est fermée, comme montré sur la figure 18, par élévation du chapelet d'outils au-dessus du dispositif 41B, de manière à faire monter la tête réductrice 200, l'accouplement 202 et la jupe 203 du ressort. Ainsi, l'enveloppe du dispositif s'élève télescopiquement par rapport à l'élément 204 à soupape d'égalisation et mandrin, cet élément 204 étant retenu de manière à ne pas pouvoir
s'élever, car il est relié à l'accouplement 210 qui, lui-
même, est relié à la sonde de verrouillage qui a été précé-
demment verrouillée dans le raccord de verrouillage, comme décrit précédemment. Le mouvement de montée du dispositif positionne les bagues espacées 223 et 232 d'étanchéité au- dessus et au-dessous des ouvertures 234 d'écoulement de l'élément 204 à soupape de manière qu'aucun écoulement de fluide ne puisse se produire vers l'extérieur, dans les fenêtres 221 de la tête réductrice. L'écoulement est donc limité vers l'espace annulaire entourant l'élément 204 à soupape et mandrin, à l'intérieur de l'accouplement 202, de manière que la transmission du fluide soit limitée à
l'orifice latéral 224, vers le haut par le canal 213 d'écou-
lement et dans l'extrémité inférieure de l'alésage 211 de la tête réductrice le long de laquelle la pression du fluide est transmise aux instruments situés au-dessus du dispositif
41B à soupape d'égalisation et amortisseur.
Le dispositif à soupape d'égalisation et amor-
tisseur peut être ramené de la position de fermeture de la soupape de la figure 18 vers la position d'ouverture de la figure 17 pour égaliser les pressions et pour réaliser les essais de débits d'écoulement qui peuvent être conduits dans la colonne, au-dessus du chapelet d'outils. La soupape d'égalisation est de nouveau ouverte par relâchement de la tension appliquée au chapelet d'outils de manière que le
poids de ce chapelet d'outils, s'exerçant au-dessus du dis-
positif 41B et associé à la force du ressort comprimé 205, fasse redescendre la tête réductrice et le corps vers la position de la figure 17. Les forces dues aux chocs pouvant
se produire pendant la réouverture de la soupape d'égalisa-
tion sont absorbées par le ressort 205. Le mouvement descen-
dant de la tête réductrice et du corps se traduit par un mouvement télescopique de ces deux éléments sur l'élément 204 à soupape et mandrin de manière que l'anneau fendu 240 descende contre le ressort extrême supérieur et que la butée
241 du ressort reste en position fixe, maintenant l'extré-
mité inférieure du ressort pendant que ce dernier est abaissé, la jupe 203 descendant télescopiquement jusqu'à ce que son extrémité inférieure porte contre l'extrémité supérieure de l'accouplement 210. Après que le choc a été absorbé par le ressort 205, il est évident que ce dernier se détend
normalement de manière à ramener la soupape dans la posi-
tion d'ouverture de la figure 17. Le chapelet d'outils comprenant le dispositif
41B est récupéré d'un forage de la manière décrite ci-
dessus. Les forces dues aux chocs apparaissant dans le chapelet d'outils, par suite d'une réaction de la traction de la sonde par rapport au raccord de verrouillage, sont absorbées par le ressort 205.lorsque la partie inférieure du chapelet d'outils, comprenant la sonde de verrouillage, s'élève brusquement en provoquant un mouvement télescopique ascendant de l'élément 204 à soupape et mandrin par rapport à la tête réductrice et au corps, ce qui comprime le ressort 205 afin qu'il absorbe le choc de réaction et protège ainsi
les instruments.
Dans le cas o des débris situés à l'intérieur
d'un forage tendent à encrasser le dispositif 41B en péné-
trant dans la jupe 203 du ressort, il est possible de donner à l'extrémité inférieure du dispositif la forme modifiée montrée sur la figure 21. Comme représenté sur la figure 21, l'extrémité inférieure de la jupe 203 est filetée en 250 afin de pouvoir être reliée à un prolongement 251 de la jupe,
situé à l'extrémité inférieure de cette jupe. Le prolonge-
ment 251 de la jupe descend télescopiquement sur l'accou-
plement 210 et il est suffisamment long pour recouvrir la
connexion de l'élément 204 à soupape et mandrin dans l'ac-
couplement 210 lorsque la soupape est fermée comme montré sur la figure 18. Ainsi, le prolongement 251 de la jupe réalise un ajustement glissant étroit sur l'accouplement 210 et sur la partie 130 de la sonde lorsque la soupape est ouverte et lorsqu'elle est fermée, ce qui minimise le risque d'introduction de débris à l'intérieur de la jupe 203, autour du ressort 205. La figure 21 représente la
soupape dans la position d'ouverture de la figure 17. Lors-
que la soupape est fermée comme montré sur la figure 18, la jupe,51 recouvre l'extrémité supérieure de l'accouplement 210.
Les outils de puits décrits ci-dessus et repré-
sentés sont donc perfectionnés. Le système d'outils comprend
un dispositif perfectionné à soupape d'égalisation et amor-
tisseur, mis en oeuvre uniquement par un mouvement téles-
copique longitudinal afin d'égaliser les pressions s'exer-
çant de part et d'autre d'un joint établi par le chapelet d'outils dans le puits de forage et d'absorber les chocs se produisant pendant la pose. et la récupération du chapelet d'outils afin de protéger l'équipement de mesure incorporé au chapelet. L'outil utilise un seul ressort de commande de
la soupape et d'absorption de chocs.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent-être apportées au dispositif décrit et représenté
sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (11)
1. Dispositif à soupape d'égalisation et amor-
tisseur destiné à être utilisé dans un chapelet d'outils introduit dans un puits de forage, caractérisé en ce qu'il comporte un corps tubulaire extérieur (70, 71) dont une extrémité de tête présente des canaux (75) d'écoulement de fluide destinés à communiquer avec un outil de puits monté dans le corps, un élément (104A) à soupape et mandrin mobile longitudinalement. dans le corps et présentant un alésage longitudinal (111) ouvert à une extrémité opposée à ladite extrémité de tête du corps et des orifices radiaux (112) qui communiquent avec l'autre extrémité de l'alésage à travers l'élément à soupape et mandrin, cet élément à soupape et
mandrin étant mobile entre une première position de ferme-
ture et une seconde position d'ouverture, des joints espacés (102, 115) étant disposés entre le corps et l'élément à soupape et mandrin, de part et d'autre des orifices radiaux
de l'élément lorsque ce dernier est dans sa première posi-
tion de fermeture, le corps présentant un orifice latéral (123) qui communique avec les orifices radiaux de l'élément à soupape et mandrin lorsque ce dernier est dans sa seconde position d'ouverture, le corps présentant également un canal (81) d'écoulement qui communique avec les canaux (75) de l'extrémité de tête du corps afin de permettre au fluide de s'écouler de l'alésage dans l'élément à soupape et mandrin et dans les canaux de l'extrémité de tête lorsque l'élément à soupape est dans sa première position, un ressort unique (120A) de commande de la soupape et d'absorption de chocs
étant engagé entre le corps et l'élément à soupape et man-
drin de manière à tendre à les déplacer longitudinalement dans des sens opposés, l'élément à soupape et mandrin et le corps étant reliés pour se déplacer télescopiquement l'un par rapport à l'autre de manière que des forces de sens opposés, appliquées au corps et à l'élément à soupape et
mandrin, déplacent ce dernier élément entre lesdites pre-
mière et seconde positions de fermeture et d'ouverture.
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant un amortisseur qui comporte une première butée (121) de ressort placée entre le corps et l'élément à soupape et mandrin et pouvant entrer en contact avec une première extrémité du ressort, cette première butée étant mobile longitudinalement par rapport à l'élément à soupape et mandrin et par rapport au corps et pouvant porter contre un épaulement (104e) de butée porté par l'élément à soupape et mandrin et contre un épaulement de butée situé dans le corps, une seconde butée (122) de ressort étant disposée entre l'élément à soupape et mandrin et lé corps et pouvant porter contre la seconde extrémité opposée du ressort, cette seconde butée étant mobile longitudinalement par rapport à l'élément à soupape et mandrin dans le corps et pouvant entrer en contact avec des épaulements de butée (104g, 71A) situés sur l'élément à soupape et dans le corps, le ressort pouvant être comprimé en réponse à un mouvement relatif de l'élément à soupape et mandrin par rapport au corps ou du corps par rapport à cet élément, afin d'absorber les forces des chocs pour minimiser l'effet de ces forces
sur le dispositif.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et
2, caractérisé en ce que le ressort tend à déplacer le corps et l'élément à soupape et mandrin vers la seconde position d'ouverture.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1
et 2, caractérisé en ce que le ressort tend à déplacer le corps et l'élément à soupape et mandrin vers la première
position de fermeture.
5. Dispositif selon la revendication 4 prise avec la revendication 2, caractérisé en ce que la seconde butée de ressort comprend un butoir tubulaire (122A) qui présente des fenêtres longitudinales et opposées (122B), une fourrure - (122C) logée dans chaque fenêtre et de longueur inférieure à celle de la fenêtre ménagée dans le butoir, cette fourrure présentant elle-même une fenêtre (122E), et un taquet (122D) de verrouillage disposé dans la fenêtre de chaque fourrure afin de pouvoir se déplacer radialement entre des positions intérieures de verrouillage et des positions extérieures de libération, l'élément à soupape et mandrin présentant un évidement annulaire extérieur (104B) de verrouillage' qui peut être aligné avec les taquets de verrouillage dans une
position de descente et d'ouverture de la soupape dans la-
quelle les taquets de verrouillage sont déplacés vers l'in-
térieur et engagés dans l'évidement de verrouillage pour maintenir de manière amovible le dispositif en position de 10. descente, l'évidement de verrouillage de l'élément à soupape et mandrin présentant une première surface extrême de came destinée à déployer les taquets de verrouillage vers des positions de libération lors d'un mouvement relatif entre le
corps et l'élément à soupape et mandrin.
6. Dispositif à soupape d'égalisation et amor-
tisseur destiné à être utilisé dans un chapelet d'outils dans un puits de forage, caractérisé en ce qu'il comporte
un corps tubulaire extérieur (70, 71) comprenant une extré-
mité de tête qui présente des canaux (75) d'écoulement de fluide pouvant communiquer avec un outil de puits relié au
corps, un élément (104A) à soupape et mandrin mobile longi-
tudinalement dans le corps et présentant un alésage longi-
tudinal (111) qui s'ouvre par une extrémité opposée à l'ex-
trémité de tête du corps, et des orifices radiaux (112) qui communiquent avec l'autre extrémité de l'alésage, à travers ledit élément à soupape et mandrin, ce dernier pouvant être déplacé longitudinalement et télescopiquement par rapport au corps, entre une première position de fermeture et une seconde position d'ouverture, des joints espacés (102, 115)
étant disposés entre le corps et l'élément à soupape et man-
drin, de part et d'autre des orifices radiaux ménagés dans l'élément à soupape et mandrin, lorsque ce dernier est dans ladite première position de fermeture, le corps présentant un orifice latéral (123) qui communique avec les orifices radiaux de l'élément à soupape et mandrin lorsque ce dernier
est dans sa seconde position d'ouverture, le corps présen-
tant un canal d'écoulement (81) qui communique avec les canaux (75) ménagés dans ladite extrémité de tête du corps
afin d'établir une communication entre l'alésage de l'élé-
ment à soupape et mandrin et les canaux de l'extrémité de tête lorsque l'élément à soupape et mandrin est dans sa première position de fermeture, un ressort (120A) de soupape et d'amortisseur étant engagé entre le corps et l'élément
à soupape et mandrin afin de tendre à les déplacer longitu-
dinalement en sens opposés, une première butée (121) de ressort étant disposée entre le corps et l'élément à soupape et mandrin et pouvant porter contre une première extrémité du ressort et se déplacer longitudinalement par rapport à l'élément à soupape et mandrin et par rapport au corps, cette première butée pouvant porter contre un épaulement (104e) de butée situé sur l'élément à soupape-et mandrin et sur un épaulement de butée situé dans le corps, une seconde butée (122) de ressort étant disposée entre l'élément à soupape et mandrin et le corps et pouvant entrer en contact avec la seconde extrémité, opposée à la précédente, du ressort, la seconde butée étant mobile longitudinalement par rapport à l'élément à soupape et mandrin, à l'intérieur du corps, et -pouvant porter contre les épaulements de butée situés sur l'élément à soupape et mandrin et dans le corps, le ressort pouvant être comprimé en réponse à un mouvement relatif de l'élément à soupape et mandrin par rapport au corps ou du corps par rapport à l'élément à soupape et mandrin, afin d'absorber les forces des chocs pour minimiser l'effet de
ces forces sur le dispositif.
7. Dispositif à soupape d'égalisation et amor-
tisseur destiné à être utilisé dans un chapelet d'outils
placé dans un puits de forage, caractérisé en ce qu'il com-
porte un corps tubulaire extérieur (70, 71) comprenant une extrémité de tête qui présente des canaux (75) d'écoulement de fluide destinés à communiquer avec un outil de puits relié à l'extrémité de tête du corps, un élément (104A) à soupape et mandrin mobile longitudinalement dans le corps et présentant un alésage longitudinal (111) qui s'ouvre à une extrémité opposée à ladite extrémité de tête du corps et des orifices radiaux (112) qui communiquent avec l'autre extrémité de l'alésage, à travers l'élément à soupape et mandrin, ce dernier pouvant être déplacé télescopiquement dans le corps, entre une première position rétractée de fermeture et une seconde position avancée d'ouverture, des joints espacés (102, 115) étant disposés entre le corps et l'élément à soupape et mandrin, de part et d'autre des orifices radiaux ménagés dans cet élément, lorsque ce dernier est dans sa première position rétractée de fermeture, le corps présentant un orifice latéral (123) qui communique avec les orifices radiaux de l'élément à soupape et mandrin lorsque celui-ci est dans sa seconde position avancée d'ouverture, le corps
présentant un canal (81) d'écoulement de fluide qui commu-
nique avec les canaux (75) de l'extrémité de tête du corps afin d'établir une communication entre l'alésage de l'élément à soupape et mandrin et les canaux de l'extrémité de tête lorsque l'élément à soupape et-mandrin est dans sa première position de fermeture, un ressort (120A) de soupape'et d'absorption de chocs étant disposé entre le corps et l'élément à soupape et mandrin afin de tendre à les déplacer
longitudinalement vers ladite position rétractée de ferme-
ture, une première butée (121) de ressort étant disposée entre l'élément à soupape et mandrin et le corps et étant engagée par une première extrémité du ressort, vers les orifices radiaux de l'élément à soupape et mandrin, cette première butée étant mobile longitudinalement entre des épaulements espacés de butée situés sur l'élément à soupape et mandrin, ladite première butée pouvant porter contre un épaulement intérieur de butée situé dans le corps, un butoir
tubulaire (122A), qui entoure l'élément à soupape et man-
drin à l'intérieur du corps, pouvant porter, par une première
extrémité, contre l'extrémité opposée du ressort et compor-
tant un épaulement annulaire et extérieur de butée qui peut entrer en contact avec un épaulement annulaire intérieur de butée situé dans le corps, le butoir présentant des fenêtres longitudinales et opposées (122B) , une fourrure (122C) étant disposée dans chaque fenêtre du butoir, entre l'élément à soupape et mandrin et le corps, chaque fourrure présentant une fenêtre (122E) qui loge un taquet (122D) de verrouillage mobile radialement entre une position intérieure dans
laquelle il s'engage dans un évidement (104B) de verrouil-
lage ménagé autour de l'élément à soupape et mandrin afin de verrouiller de manière amovible cet élément dans une position de descente et d'ouverture partielle à l'intérieur du corps, et une position de déploiement dans laquelle le
taquet est dégagé de l'évidement de verrouillage de l'élé-
ment à soupape et mandrin afin que ce dernier soit libéré
pour qu'il puisse se déplacer entre ladite première posi-
tion de fermeture et la seconde position d'ouverture, une première extrémité du butoir dépassant d'une extrémité du corps et les fenêtres longitudinales du butoir étant plus longues que les fourrures des taquets afin de permettre un mouvement longitudinal du butoir par rapport auxdits taquets de verrouillage, aux fourrures, à l'élément à soupape et
mandrin et au corps pour que la force d'un choc soit trans-
mise par le butoir au ressort afin que ce dernier absorbe cette force, engendrée dans le chapelet d'outils, lorsque l'élément à soupape et mandrin et le corps sont rétractés
télescopiquement sous l'effet de chocs appliqués au dispo-
sitif.
8. Dispositif selon la revendication 4 prise avec la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrémité
de tête présente des fenêtres latérales (221) espacées cir-
conférentiellement et communiquant avec les orifices radiaux de l'élément à soupape et mandrin lorsque ce dernier est
dans sa seconde position d'ouverture.
9. Dispositif selon la revendication 8,caracté-
risé en ce que l'extrémité de tête présente des surfaces
planes et longitudinales (225), espacées circonférentielle-
ment, situées au-dessus des fenêtres latérales afin que l'aire de la section droite considérée au-dessus des fenêtres soit inférieure à celle considérée au-dessous des fenêtres pour minimiser l'effet d'élévation produit par le fluide, s'écoulant par les fenêtres, sur le dispositif,
10. Dispositif à soupape d'égalisation et amor-
tisseur destiné à être utilisé dans un chapelet d'outils placé dans un puits de forage, caractérisé en ce qu'il comporte une tête réductrice (200) qui comprend un organe de liaison, à une première extrémité, permettant de fixer
cette extrémité à un élément tubulaire de support, un pre-
mier trou borgne (211) débouchant à ladite première extré-
mité, un second trou borgne (215) débouchant à une seconde extrémité de la tête réductrice, les premier et second trous borgnes étant alignés sur un axe longitudinal commun
de la tête, un canal longitudinal (213) d'écoulement s'éten-
dant le long des premier et second trous borgnes, à une
certaine distance de- ces derniers, un premier orifice laté-
ral (212) s'ouvrant entre le premier trou borgne (211) et le canal d'écoulement, un second orifice latéral (224) espacé longitudinalement du premier orifice, débouchant dans le second trou borgne, à une certaine distance de l'extrémité intérieure de ce dernier, des fenêtres latérales (221) d'écoulement, espacées circonférentiellement, débouchant
dans le second trou borgne (215) entre son extrémité inté-
rieure et le second orifice latéral, une bague (223) d'étan-
chéité entourant le second trou borgne, entre le second orifice latéral et les fenêtres, une section (202) de corps étant fixée à la seconde extrémité de la tête réductrice et présentant un alésage longitudinal dont l'axe coïncide avec l'axe des trous borgnes de la tête réductrice, une bague (232) d'étanchéité entourant l'alésage de la section 25.de corps, à une certaine distance de la bague d'étanchéité logée dans la tête réductrice, l'alésage de la section de corps comportant une partie centrale de plus grand diamètre que les trous de la tête réductrice et que les parties de l'alésage de. ladite section de corps, situées de part et
d'autre de la bague d'étanchéité logée dans la tête réduc-
trice et de la bague d'étanchéité logée dans la section de corps, une jupe (203) d'amortisseur étant fixée à la section de corps, sur l'extrémité de cette dernière opposée à ladite tête réductrice, suivant un axe qui coïncide avec l'axe longitudinal de la tête réductrice et de la section de corps, cette jupe comportant une bride annulaire intérieure (242) de butée située à une seconde extrémité de la jupe opposée à l'extrémité reliée à la section de corps, un élément allongé (204) à soupape d'égalisation et mandrin pouvant se déplacer longitudinalement et télescopiquement dans la tête réductrice, dans la section de corps et dans la jupe, cet élément présentant un trou borgne (233) qui aboutit à une première extrémité pénétrant dans la-tête réductrice,
et qui déboucha à la seconde extrémité, opposée à la pré-
cédente, dudit élément à soupape d'égalisation et mandrin, plusieurs ouvertures longitudinales (234) d'écoulement, espacées circonférentiellement, traversant l'élément à soupape et mandrin de manière à déboucher dans le trou de cet élément, à l'extrémité intérieure dudit trou, lesdites ouvertures étant alignées avec les fenêtres de la tête réductrice lorsque l'élément à soupape et mandrin occupe
une première position d'ouverture de la soupape, les ouver-
tures étant placées entre les bagues d'étanchéité de la tête réductrice et de la section de corps lorsque l'élément à soupape et mandrin est disposé dans une seconde position de fermeture de la soupape, une partie supérieure de
l'élément à soupape et mandrin, qui présente lesdites ou-
vertures d'écoulement, ayant un diamètre inférieur à celui
des trous ménagés dans la tête réductrice et dans la sec-
tion de corps afin de permettre au fluide de s'écouler du
trou de l'élément à soupape et mandrin, le long de ce der-
nier, vers l'intérieur de la tête réductrice et de la section de corps, en direction du second orifice latéral ménagé dans la tête, réductrice, dans toutes les positions
longitudinales de l'élément à soupape et mandrin à l'inté-
rieur de la tête réductrice et de la section de corps, une partie centrale de l'élément à soupape et mandrin présentant un évidement annulaire extérieur <235) de verrouillage,
l'élément à soupape et mandrin portant un épaulement annu-
laire et extérieur (243) de butée, espacé de l'évidement de verrouillage vers ladite seconde extrémité dudit élément à soupape et mandrin, une butée (240) de ressort, constituée d'un anneau fendu, étant logée dans l'évidement annulaire
extérieur de l'élément à soupape et mandrin et pouvant por-
ter, par une première extrémité, contre un bord extrême de la section de corps, cette butée comportant, à sa seconde extrémité, un épaulement de butée de ressort, ledit annneau fendu étant mobile longitudinalement sur l'élément à soupape et mandrin, dans l'évidement de verrouillage, une seconde butée (241) de ressort entourant l'élément à soupape et mandrin, à une certaine distance de la première butée, à l'intérieur de la jupe, cette seconde butée comportant une
bride annulaire extérieure de butée qui peut entrer en con-
tact avec la bride (242) de butée située dans la jupe afin que la seconde butée de ressort soit retenue dans ladite jupe, la seconde butée dépassant de la bride de butée de la jupe lorsque la bride extérieure de ladite seconde butée est en contact avec la bride intérieure de la jupe, un ressort (205) d'absorption de chocs et de rappel de la soupape d'égalisation, disposé dans la jupe, autour de l'élément à soupape et mandrin, pouvant porter, par une première extrémité, contre la butée constituée d'un anneau fendu et, par sa seconde extrémité, opposée à la précédente, contre la seconde butée, ce ressort étant comprimé entre les butées de manière à tendre à déplacer l'élément à soupape et mandrin vers la première position extrême dans laquelle les ouvertures d'écoulement de cet élément sont alignées avec lesdites fenêtres ménagées dans la tête réductrice,
le ressort pouvant être comprimé afin de permettre à l'élé-
ment à soupape et mandrin de se déplacer vers une seconde position extrême, opposée à la précédente et dans laquelle les ouvertures d'écoulement ménagées dans ledit élément
sont alignées entre la bague d'étanchéité de la tête réduc-
trice et la bague d'étanchéité de la section de corps afin d'empêcher tout écoulement desdites ouvertures de l'élément vers lesdites fenêtres de la tête, la seconde butée de ressort pouvant entrer en contact avec l'épaulement de butée
de l'élément à soupape et mandrin afin de limiter le mouve-
ment de cet élément vers ladite seconde position extrême, les première et seconde butées étant mobiles le long de l'élément à soupape et mandrin afin de permettre au ressort
d'assumer une fonction d'absorption de chocs lorsque l'élé-
ment à soupape et mandrin est déplacé longitudinalement dans
un sens ou dans l'autre, cet élément se prolongeant jus-
qu'à une seconde extrémité, à partir de ladite seconde butée, et ladite seconde extrémité comportant un organe
permettant de relier l'élément à un élément tubulaire adja-
cent.
11. Dispositif selon la revendication 10, carac-
térisé en ce que la tête réductrice présente plusieurs
surfaces planes et longitudinales (235) espacées circonfé-
rentiellement, s'étendant desdites-fenêtres de la tête jusqu'à la première extrémité de cette tête afin de réduire la section droite de ladite tête entre les fenêtres et la première extrémité pour minimiser l'effet de l'écoulement d'un fluide des fenêtres sur le dispositif à soupape et amortisseur.
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