FR2500048A1 - Appareil de commande de debit pour colonne de tubage - Google Patents

Abstract

UNE COLONNE DE TUBAGE 10 SUSPENDUE DANS UN TROU DE FORAGE COMPREND UNE SUSPENSION DE TUBAGE 12 MUNIE D'UNE GARNITURE D'ETANCHEITE P. LES PASSAGES ANNULAIRES 15 ET 16 FONT COMMUNIQUER LES PARTIES DE LA COURONNE ENTOURANT LA COLONNE DE TUBAGE SITUEES AU-DESSUS ET EN-DESSOUS DE LA GARNITURE D'ETANCHEITE P, SOUS LE CONTROLE D'UNE SOUPAPE DE SECURITE COMMANDEE PAR UN OUTIL SITUE DANS LA POCHE 18.

Description

Appareil de commande de débit pour colonne de tubage.

La présente invention se rapporte, de façon générale, à des appareils du type dans lequel un ensemble de corps traversé par un conduit, monté comme partie intégrante de la colonne de tubage, est enfermé dans le trou de forage, et le débit passant par un passage de l'ensemble de corps qui contourne la garniture étanche pour assurer la liaison des parties de la couronne entourant la colonne de tubage situées au-dessus et au-dessous de la garniture est commandé par une soupape de sûreté susceptible de passer d'une position normalement fermée à une position ouverte grâce à un fluide de commande envoyé à la soupape par une canalisation provenant

d'une surface éloignée. Selon l'un de ses aspects, l'inven-

tion concerne des perfectionnements apportés à la disposition et au fonctionnement de la soupape de sûreté et, selon un autre de ses aspects, elle concerne des perfectionnements

apportés à la façon de positionner la garniture.

Sur le dessin annexe o des références semblables sont utilisées partout pour désigner des éléments semblables La figure lA est une coupe longitudinale interrompue verticalement de l'appareil selon l'invention, comprenant un ensemble de corps monté en tant que partie de colonne de

tubage suspendue à l'intérieur d'un trou de forage et suscep-

tible d'y être enfermé hermétiquement, et oL la couronne en-

tourant la colonne au-dessus et au-dessous de la garniture est reliée par des moyens comprenant un passage de l'ensemble de corps qui contourne la garniture lorsqu'elle est montée,un outil étant installé à l'intérieur d'une poche de l'ensemble de corps d'un côté du conduit qui le traverse pour relier une canalisation de commande au passage de façon que le fluide

de commande puisse être envoyé à un moyen susceptible de libé-

rer un mécanisme de blocage bloquant la garniture dans sa posi-

tion non réglée; La figure 1B est une vue analogue à la figure lA,

mais l'outil de la figure lA étant retiré de la poche et rempla-

cé par un autre outil comportant une soupape de sûreté suscep-

tible de commander le débit traversant le passage et passant de la partie de la couronne située au-dessus à celle située au-dessous de la garniture, du fait qu'elle peut passer d'une

position normalement fermée à une position ouverte en réac-

tion à l'envoi de fluide de commande aux moyens de manoeuvre de la soupape par la canalisation de commande; Les figures 2A, 28 et 2C sont des coupes verticales à échelle agrandie des portions supérieure intermédiaire et inférieure, respectivement, de la poche formée dans une paroi épaissie du mandrin, comme indiqué par des lignes en tirets 2B-2C de la figure 7, l'outil de liaison représenté sur la figure lA y étant installé; Les figures 3, 4, 5, 6 et 7 sont des coupes à échelle réduite du mandrin, l'outil de liaison en étant retire, et suivant les lignes en traits mixtes 3-3, 4-4, 5-5, 6-6 et 7-7 des figures 2A, 2B et 2C; Les figures 8A, 8B et 8C sont des coupes verticales du mandrin, analogues aux figures 2A, 2B et 2C. mais l'outil de liaison en étant retiré et remipiacé par l'outil représenté sur la figure lB qui supporte la soupape de sareté devant commander la circulation dans le passage; Les figures 9A, 9B,9C et 9D sont des coupes verticales à échelle agrandie de la partie inférieure d'un côté de l'ensemble de corps représenté sur les figures 1A et lB, comprenant la suspension de 'tubage autour de laquelle l'elëment de garniture est supporté, l'élément de garniture étant représenté dans la position contractée de la figure lB; La figure 10 est une coupe verticale d'une portion intermédiaire du côté de l'ensemble de corps représenté sur les figures 9B et 9C, mais lors de l'abaissement d'un piston à l'intérieur du passage en réaction à l'envoi à celui-ci de fluide de commande, de façon a déplacer le manchon qui descend de la garniture de la position de retenue des moyens de blocage des figures 8B et 8C à une position dans laquelle ces moyens de blocage sont relâchés; La figure 11 est une coupe verticale d'une partie de i'ensemble de corps, analogue 6 la figure 10, mais lors de la détente de l'élément de garniture pour positionner la garniture et de la sortie du piston du passage pour l'ouvrir et établir la circulation entre les régions de la couronne

situées au-dessus et au-dessous de l'élément de garniture.

En se référant à présent aux détails des figures décrites ci-dessus, les figures lA et 1B montrent une colonne de tubage 10 suspendue dans un trou de forage WB qui pénètre dans une zone de production Z à son extrémité inférieure. Un ensemble de corps Il qui est monté comme partie intégrante de la colonne de tubage comprend une

suspension de tubage 12 a laquelle est suspendue une por-

tion inférieure de la colonne de tubage, et un mandrin 13 suspendu à l'extrémité inférieure d'une portion supérieure de la colonne de tubage et relié de façon amovible à la

suspension de tubage, des conduits 12A et 13A de la sus-

pension de tubage et du mandrins respectivement, étant

alignés axialement entre eux et avec la colonne de tubage.

Un élément d'étanchéité ou de garniture P est sup-

porté par la suspension de tubage 12 de façon à être en contact étanche avec le trou de forage, et un ensemble de

joints glissants S est également supporté par la sus-

pension au-dessous de l'élément d'étanchéité de façon à

avoir prise avec le trou de forage. Comme on l'a repré-

senté, le tubage est placé hermétiquement à l'intérieur d'un trou ouvert, bien qu'il soit clair qu'au lieu de cela, le trou de forage peut être gainé. Dans tous les cas, la production de la zone Z monte en traversant l'extrémité' inférieure de la colonne de tubage 10 jusqu'à la tête du puits (non représentée). Les parties de la couronne

entourant la colonne de tubage situées au-dessus et au-

dessous de la garniture P sont reliées par des moyens com-

prenant un passage annulaire formé dans le corps, comprenant des ouvertures annulaires ou passages 15 et 16 alignées

traversant la suspension 12 et le mandrin 13, respectivement.

Le mandrin comprend une portion 17 au-dessus de la garniture P comportant une surface cylindrique extérieure décentrée par rapport à l'axe du conduit du mandrin, et donc de la colonne de tubage, pour constituer une paroi épaissie d'un côté de son conduit 13A. Une poche 18 est formée dans la paroi épaissie et comporte une extrémité supérieure ouverte en liaison avec le trou de forage, et un tube 19 relie l'extrémité supérieure de l'ouverture annulaire 16 formée dans le mandrin à la poche 18 du mandrin, d'une façon qui sera décrite plus loin. On peut monter de façon amovible l'un ou l'autre d'un-outil de liaison T-1 et d'un outil de commande T-2 portant une soupape de sûreté annulaire dans la poche 18, en en retirant l'autre, gràce à un outil

mobile approprié (non représenté) qui le fait monter et des-

cendre à travers la colonne de tubage en l'amenant en posi-

tion déposée à l'intérieur de la poche et en lui faisant quitter cette position, Une canalisation 20 s'étend à l'intérieur de la couronne en reliant une source de fluide de commande se trouvant à la tête du puits ou à un autre emplacement éloigné à la poche 18 et, comme-on le décrira en détail dans la suite,

la poche est également reliée à la couronne entourant le man-

drin au-dessus de la garniture. Comme on l'a décrit précé-

demment, lorsque l'outil T-1 est monté dans la poche, comme

indiqué sur la figure 1A, il relie la canalisation de com-

mande à la canalisation 19 aboutissant au passage annulaire à l'intérieur de l'ensemble de corps. Lorsque l'outil T-1 est retiré de la poche, on peut y installer l'outil T-2,

comme indiqué sur la figure 1B, en déconnectant la canali-

sation de commande du passage annulaire et en reliant, par contre, la couronne située au-dessus de la garniture à la

canalisation 19 de façon à établir la circulation à l'in-

térieur de la couronne au-dessus et au-dessous de la garni-

ture. Plus particulièrement, l'outil T-2 comporte un ensem-

ble de soupape de sûreté qui ferme normalement la liaison avec le passage, mais est susceptible de l'ouvrir pour y autoriser la circulation en réaction au fluide de commande envoyé par la canalisation de commande 20 à un dispositif de manoeuvre de la soupape se trouvant à l'intérieur de

l'outil T-2.

Comme on l'a mentionné précédemment, et comme on le décrira dans la suite, un clapet anti-retour est disposé dans l'outil T-2, pour régler encore la circulation d'un volume additionnel de fluide entre les parties de la couronne situées au-dessus et au-dessous de la garniture P, de façon à empêcher le passage de fluide de la partie située au-dessous de la garniture à celle située au-dessus, mais à empêcher

la circulation dans le sens opposé, indépendamment de l'ali-

mentation ou de la non-alimentation en fluide de commande.

Dans ce but, lorsqu'il est installé dans la poche, l'outil T-2 relie également le clapet anti-retour au tube 19 et à la partie de la couronne située au-dessus de la garniture, et il peut donc conmander le débit qui y circule, selon la

description.

Dans l'installation de puits représentée sur les

figures IA et 1B, on peut utiliser l'appareil selon l'in-

vention pour injecter du gaz vers le bas à travers la cou-

ronne dans la colonne de tubage au-dessous de la garniture étanche P pour stimuler la production de la zone Z, Dans ce but, la partie inférieure de la colonne de tubage est

isolée hermétiquement par une garniture inférieure P' inter-

médiaire entre la garniture P et la zone Z, et des soupapes de levage à gaz, telles que la soupape de levage à gaz GLV,

sont installées dans la portion inférieure du tubage au-

dessus de la garniture P'. En conséquence, l'outil T-2 étant installé dans la poche 18, du fluide de commande peut être amené par la canalisation 20 pour ouvrir la soupape de sûreté supportée dans l'outil T- 2 pour permettre au gaz de descendre à travers la couronne, l'ensemble de corps 11, pénétrer dans la partie de la couronne comprise entre les garnitures P et P' et passer de là dans la colonne de tubage par les soupapes de levage à gaz GLV. Lorsque le gaz ne circule pas ainsi, la soupape de sûreté de la couronne se ferme en empêchant la circulation entre la partie de la couronne située au-dessus de la garniture P et celle située au-dessous et, du fait qu'elle est à l'épreuve de toute défaillance, comme on l'expliquera plus loin, elle reste fermée en empêchant le reflux, même en cas de perte du fluide de commande devant manoeuvrer la soupape de sécurité, par exemple par destruction de la canalisation de commande. Le clapet anti-retour est, bien entendu, complémentaire de cette fonction de la soupape de sûreté, du fait qu'il s'ouvre pour augmenter la quantité de gaz pénétrant dans la couronne au- dessous de la garniture P, mais se ferme pour empêcher le reflux, lorsque l'injection

de gaz est interrompue.

Comme on l'a mentionné précédemment et comme on le décrira en détail plus loin, la suspension de tubage 12 comprend des moyens pour bloquer les moyens permettant à l'élément détanchéité P et à l'ensemble de joints glissants S de se détendre en venant au contact du tuyau en position inactive, lorsqu'on fait descendre la colonne de tugage dans le trou de forage, puis d'être comprimés, ainsi qu'un moyen pour relâcher les moyens de blocage, de façon que l'élément d'étanchéité et l'ensemble de joints glissants puissent se détendre pour parvenir dans la position représentée sur la figure 1B. Plus particulièrement, selon les nouveaux aspects de la présente invention, bien qu'on provoque l'expansion de l'élément d'étanchéité et de l'ensemble de joints glissants en réaction à la pression du tubage, le moyen par lequel les moyens de blocage sont relâchés est sensible à la pression de la canalisation de commande, de

sorte qu'on peut mettre le tubage sous pression sans posi-

tionner la garniture étanche.

Sauf en ce qui concerne le moyen de relâchement des moyens de blocage et le passage de dérivation qui s'y trouve, la suspension de tubage 12 et la garniture qu'elle supporte sont très semblables à ceux décrits dans la demande de brevet français en cours du même Demandeur, du même

jour,intitulée "'Appareil destiné à descendre dans un puits'.

Ainsi, comme on l'a représenté schématiquement sur les figures 1A et lB, la suspension de tubage comprend un élément tubulaire 21 formant la partie inférieure du conduit 12A traversant l'ensemble de corps, et deux manchons 22 et 23 qui entourent l'élément tubulaire de façon à se déplacer axialement par rapport à lui ainsi que l'un par rapport à l'autre entre la position axialement déployée de la figure

lA et la position axialement rétractée de la figure 1B.

L'élément d'étanchéité P ainsi que l'ensemble de joints glissants S sont supportés autour du manchon 22 et verticalement entre

un épaulement tourné vers le bas du manchon 22 et un épau-

lement tourne vers le haut du manchon 23. Ainsi, d'une façon décrite 'ans la demande précitée et que l'on décrira en détail dans la suite, le déplacement axial relatif des manchons de la position de la figure lA à la position de la figure 1B obligera l'élément d'étanchéité et l'ensemble de joints glissants normalement contracté à venir radialement vers l'extérieur au contact du puits de forage WB, Dans leur position expansée, le manchon 23 est maintenu vers le bas en étant empêché de monter par rapport à l'élément tubulaire liA, et le manchon 22 est bloqué de façon amovible à l'élément tubulaire au moyen d'éléments de blocage 24 portés par l'extrémité supérieure du manchon de façon à s'accoupler avec blocage à une rainure entourant l'élément tubulaire et à quitter cette position. Un autre manchon 25 qui est supporté autour de l'élément tubulaire de façon à se déplacer axialement par rapport à lui, ainsi

que par rapport au manchon 22, comporte une extrémité infé-

rieure qui, dans la position supérieure du manchon 25, entoure les éléments de blocage 24 en les maintenant en accouplement de blocage. Cependant, lorsque le manchon 25 est abaissé de la position de la figure 1A à la position de la figure 1B, une portion intermédiaire en creux de la surface latérale intérieure du manchon 25 permet aux éléments de blocage 24 de quitter leur position d'accouplement de blocage avec l'élément tubulaire, de sorte que le manchon 22 peut *descendre par rapport au manchon 23 afin d'expanser l'élément d'étanchéité et l'ensemble de joints glissants, comme on

l'a décrit précédemment.

Un piston 26 situé sur le manchon 22 peut coulisser dans un espace annulaire compris entre l'élément tubulaire

et le manchon 23 en formant une chambre atmosphérique AC au-

dessous. Plus particulièrement, la portion du manchon 22

située au-dessus du piston 26 peut coulisser de façon étan-

che par rapport à l'élément tubulaire et au manchon 23 à

la fois de façon à former une chambre de commande CC au-

dessus du piston 26, reliée au conduit du tubage au moyen d'un orifice 27 formé dans l'élément de tubage. Comme cela

ressortira mieux de la description qui va suivre et comme

il est bien connu dans la technique, la chambre atmosphé-

rique AC permet au fluide ambiant du puits de repousser le manchon 22 vers le bas dans la position rétractée de la figure lB, lorsqu'il est dégagé de l'élément tubulaire. De plus, bien entendu, la pression du tubage peut être envoyée par l'orifice 27 à la chambre de commande CC pour faire

passer le manchon 22 dans sa position complètement rétractée.

Tandis que les manchons effectuent un mouvement relatif vers leur position rétractée, ils sont empêchés d'effectuer un mouvement de retour dans leurs positions sorties par des moyens de blocage tels que des dents d'arrêt situées

sur leurs surfaces adjacentes, comme l'indiquent schémati-

quement les figures 1A et 1B, et comme on le décrira en détail

plus loin.

Comme le montre la figure 1A, lorsque le manchon est dans sa position supérieure pour maintenir les moyens de blocage 24 en position de blocage, un piston annulaire

situé à son extrémité supérieure est disposé dans la por-

tion de l'ouverture annulaire 15 formée dans le prolongement supérieur de l'élément tubulaire de façon a former le passage de l'ensemble de corps. L'outil T-1 étant installé dans la

poche 18, comme le montre la figure 1A, du fluide sous pres-

sion peut être envoyé vers le bas à travers le passage de façon à agir par l'intermédiaire du piston et, par suite,

faire descendre le manchon 25 dans la position de relâche-

ment de la figure lB. Il est clair cependant qu'avant que cette pression soit transmise par la canalisation de commande,

le tubage a pu être testé ou pressurisé à d'autres fins.

Dans tous les cas, le manchon 22 étant débloqué, le fluide du puits peut agir en le faisant descendre en position rétractée. Lorsque le manchon 25 est abaissé pour relâcher les moyens de blocage 24, le piston est toujours, à son extrémité supérieure, à l' intérieur de l'ouverture annulaire du prolongement supérieur de l'élément tubulaire, Cependant,

le piston quitte cette ouverture lorsque le manchon 22 des-

cend dans la position d'expansion de la garniture. Cela peut avoir lieu en réaction à la force du fluide de commande agissant sur le piston, et/ou en raison de l'accouplement du manchon 22 et du manchon 25. A ce propos, le manchon descend pour s'accoupler à l'extrémité inférieure d'un creux annulaire du manchon 22 et il peut s'avérer que la force

due au fluide de commande contribue à l'abaissement du man-

chon, Un orifice 28 est formé dans le manchon 22 pour faire communiquer l'espace annulaire avec le passage compris entre l'élément tubulaire 11A et le manchon 22 et empêcher ainsi un blocage du fluide. De grandes ouvertures 19 sont formées dans le manchon 22 en face de l'ensemble de joints glissants S pour relier l'extrémité inférieure de l'ouverture 15 entre le manchon 22 et l'élément tubulaire à l'extérieur

de la suspension de tubage au-dessous de l'élément d'étan-

chéité P. Les moyens par lesquels l'extrémité inférieure du

mandrin 13 est bloquée de façon amovible à l'extrémité su-

périeure de la suspension de tubage 12 sont analogues à ceux décrits dans la demande de brevet français en cours, déposée le 15 janvier 1982 par le même Demandeur, numéro 82.00572 et intitulée"Dispositif de verrouillage pouvant être déverrouillé", sauf bien entendu en ce qui concerne la formation de l'ouverture annulaire qui relie l'extrémité supérieure de l'ouverture annulaire de la suspension de tubage pour former le passage de l'ensemble de corps. Ainsi, on peut se référer à cette demande pour trouver les détails du mécanisme de blocage et, pour cette question, à d'autres mécanismes de blocage plus classiques comme ceux cités dans cette demande. Dans tous les cas, et comme le montrent schématiquement les figures 1A et 1B, et la figure 9A en détail, le mandrin comprend des éléments tubulaires intérieur et extérieur 30 et 31 qui

sont écartés l'un de l'autre pour former l'ouverture annu-

laire 16 qui est en liaison à son extrémité supérieure avec un orifice 32 aboutissant à l'extrémité inférieure du tube

19 et à son extrémité inférieure avec des orifices 33 abou-

tissant à l'extérieur du mandrin, et ainsi à des orifices 34 débouchant dans l'extrémité supérieure de l'ouverture annulaire 15 formée dans le prolongement de la suspension de tubage, Plus particulièrement, des moyens d'étanchéité sont supportés autour de l'extrémité inférieure agrandie de l'élément tubulaire 30 pour assurer l'étanchait vis-à-vis de la surface latérale intérieure agrandie de l'extrémité supérieure de la suspension de tubage au-dessus des orifices 33 et 34, et des moyens d'étanchéité 36 sont supportés par l'élément tubulaire extérieur 31 du mandrin pour réaliser

un contact étanche avec la surface latérale intérieure quel-

que peu réduite d'une portion inférieure de la suspension de tubage audessous de ces orifices,. Comme on l'a décrit entièrement dans la demande préc&tée, des éléments de blocage 37 sont supportés par le mandrin à l'extérieur du passage de manière à s'emboîter de façon amovible dans une rainure

de blocage 37A faisant le tour de la surface latérale in-

térieure du prolongement de la suspension de tubage.

En général, une soupape de sûreté de tubage doit être installée dans la colonne de tubage 10 au-dessus de sa portion supérieure. De préférence, cette soupape de sûreté doit présenter la structure et le fonctionnement décrits dans le brevet francais nQ 81.13622. Dans ce cas, la canalisation de commande '0 doit être le prolongement descendant de la canalisation de commande indiquée dans

cette demande devant être utilisée pour commander la sou-

pape de sûreté du tubage, Comme dans le cas de la soupape de sûretê de tubage - de la demande qui vient d'être citée, et comme indiqué sur les figures 3 à 7, la portion de mandrin excentrique 17 est, de préférence constituée par des corps intérieur et extérieur 17A et 17B, le corps extérieur étant tubulaire et le corps intérieur étant traversé par un conduit et comportant la poche 18 formée dans sa paroi épaissie. Comme il a été expliqué avec davantage de détails dans la demande citée en dernier lieu, cette structure du mandrin évite d'avoir à souder deux corps formant le conduit et la

poche.

Comme le montrent schématiquement les figures lA et 1B, des éléments de guidage 38 sont montés à l'intérieur

du corps de mandrin extérieur au-dessus de l'extrémité supé-

rieure ouverte de la poche 18 de façon à guider les outils

T-1 et T-2 en let amenant dans la position posée à l'inté-

rieur de la poche et en leur faisant quitter cette posi-

tion. L'outil comporte un col 39 autour de son extrémité supérieure pour recevoir un outil mobile approprié, ainsi qu'un épaulement 40 au-dessous du col pour se placer sur un siège 41 de l'extrémité supérieure de la poche de façon à placer l'outil en l'empêchant de continuer à descendre (voir figures 2A et 8A). Bien que, comme on le décrira, l'outil soit équilibré en pression par rapport à la pres- sion du tubage agissant sur ses extrémités supérieure et inférieure, il comporte des agrandissements radiaux en forme de griffes de blocage 42 au-dessus de l'épaulement de

pose qui, dans le cas o il est entrainé vers le haut acci-

dentellement, sont retenues au moyen d'un épaulement 43 tourné vers le bas dans une rainure faisant le tour d'un embout approprié (voir tirets) au-dessus de la poche du mandrin. L'extrémité inférieure de la poche de mandrin 18 est reliée au conduit 12A traversant le mandrin au moyen d'un ou plusieurs orifices 44. Non seulement cela empêche un blocage de fluide, du fait que les joints entourant l'outil T descendent dans la poche en glissant, mais de plus cela équilibre l'outil en pression, du fait que la pression du tubage agit sur des aires d'étanchéité efficaces égales sur les extrémités opposées de l'outil, lorsqu'il

est posé, comme cela ressortira de la suite de la descrip-

tion.

Comme le montrent les figures 2A et 8A, la canalisa-

tion de commande 20 est en liaison avec un passage 45 qui

descend à travers l'extrémité supérieure de la paroi épais-

sie du mandrin d'un côté de la poche 18, comme le montre au mieux la figure 3. Le tube 19 qui est en liaison avec le passage annulaire traversant l'extrémité inférieure du mandrin et la suspension de tubage est relié à l'extrémité Inférieure d'un autre passage 46 de la paroi épaissie du mandrin qui, comme le montrent les figures 5, 6 et 7, est d'un côté de la poche 18 opposé au passage 45. Un autre passage 47 comportant une extrémité inférieure ouverte sur la couronne A au-dessus de la garniture P monte à l'intérieur de la paroi épaissie du mandrin du même côté de

la poche 18 que le passage 45 et, par suite, comme il res-

sort des figures 6 et 7, du côté de la poche opposé au passage

46 aboutissant à la couronne au-dessous de la garniture.

L'extrémité inférieure du passage 45 s'étend laté-

ralement et rencontre la poche 18 à un niveau supérieur à l'intersection de l'extension latérale de l'extrémité supérieure du passage 46 rencontrant la poche. Ainsi, il n'y a pas de chevauchement vertical des passages 45 et 46 qui pourrait affaiblir le métal les séparant. L'extension latérale du passage 47 rencontre la poche 18 au-dessous de l'intersection de l'extension latérale supérieure du passage 46 avec elle, mais au-dessus de l'intersection d'une extension latérale inférieure du passage 46 avec la poche, Comme le montrent les figures 2A, 2B et 2C, le corps de l'outil T-1 supporte des moyens d'étanchéité 50 devant

entrer en contact étanche avec la poche 18 entre son ex-

trémité supérieure et l'intersection avec elle du passage 45, ainsi que des moyens d'étanchéité 51 devant entrer en contact étanche avec la poche au-dessous de l'intersection avec elle du passage 45. Le corps de l'outil T-1 comporte enfoutre des moyens d'étanchéité 52 qui sont en contact étanche avec la poche au-dessous de l'intersection de l'extrémité supérieure du passage 46 et de l'intersection de l'extrémité supérieure du passage 47 avec elle, D'autres moyens d'étanchéité 53 sont supportés au-dessous du corps de l'outil T-i de façon à entrer en contact étanche avec

la poche entre l'intersection du passage 47 et de l'intersec-

tion intermédiaire du passage 46 avec elle, et un moyen d'étanchéité inférieur 54 est supporté tout autour de façon

à entrer en contact étanche avec la poche entre l'intersec-

tion intermédiaire du passage 46 avec elle et l'orifice 44.

La portion principale du corps de l'outil est creuse pour former un passage longitudinal 55 qui est fermé à son extrémité supérieure et relié par des orifices 56 à l'espace annulaire compris entre le corps de l'outil et la

poche au-dessus des moyens d'étanchéité 51,- et ainsi à l'in-

tersection du passage 45 avec la poche. Le corps de l'outil

comporte également des orifices 57 au-dessus de son extré-

mité inférieure fermée devant assurer la-liaison avec l'espace annulaire compris entre le corps de l'outil et la poche entre les moyens d'étanchéité 52 et 53 et ainsi avec l'intersection avec la poche du passage 47. Ainsi, il est clair que, l'outil T-1 étant posé à l'intérieur de la poche 18, la canalisation de commande est reliée par les passages 45 et 47 du mandrin et le passage 55 du corps de l'outil, au passage annulaire de l'ensemble de corps aboutissant au mécanisme de relâchement sensible à la

pression de la garniture.

Dans la mesure o la garniture 12 peut être d'une structure analogue à celle de la demande du 17 février 1982 précitée, sauf en ce qui concerne le mécanisme de libération ou, pour cette question, peut être réalisée conformément à d'autres garnitures de ce type générale, il ne semble pas nécessaire de donner une description très détaillée de la

garniture, en plus de sa description générale antérieure en

regard des figures lA et 1B. Ainsi, en résumé, le manchon 23 de la garniture est disposé autour de l'extrémité

inférieure du manchon 22, ainsi qu'autour de l'élément tubu-

laire, de façon à former un espace annulaire entre lui et

l'élément tubulaire situé au-dessous de l'extrémité infé-

rieure du manchon 22. En outre, la garniture P et l'ensemble de glissement S sont supportés autour du manchon 22 entre

un épaulement du manchon 22 tourné vers le bas et un épau-

lement du manchon 23 tourné vers le haut. Plus particuliè-

rement, comme le montre la figure 3C, le manchon 23 est

constitué par des parties supérieure et inférieure sépa-

rées comportant chacune des surfaces expansibles sur les-

quelles des surfaces expansibles des joints de l'ensemble

de joints glissants S sont montées de façon à se rappro-

cher et s'éloigner du puits de forage, Le manchon 23 est empêché de monter par rapport à l'élément tubulaire grâce à une bague 60 pouvant contacter une portion intérieure agrandie 61 située à l'extrémité inférieure du manchon 23, de sorte que, le manchon 22 étant

empêché de se déplacer verticalement par rapport à l'élé-

ment tubulaire, les manchons sont maintenus dans une posi-

tion sortie lorsqu'on fait descendre la colonne de tubage dans le puits de forage. Lorsque le manchon 22 est libéré de son accouplement de blocage avec l'élément tubulaire et qu'il est abaissé dans une position rétractée par rapport au manchon 23, les manchons sont empêchés de revenir dans des positions sorties par des moyens appropriés 62 comme les dents d'arrêt formées à la surface extérieure des doigts de serrage de l'extrémité inférieure du manchon 22 pouvant engrener avec les dents de blocage de la surface latérale

intérieure de la portion opposée du manchon 23. La struc-

ture détaillée des moyens de blocage représenté est sans importance pour la nouveauté de la présente invention et peut, de toute façon être tirée de la demande précitée

traitant d'une garniture de ce type.

Comme on l'a décrit à propos des figures lA et lB,

et comme le montrent les figures 9C et 9D, l'extrémité in-

férieure 61-du manchon 23 est étanchéisée vis-à-vis de l'élément tubulaire, et un piston 26 situé sur le manchon

22 peut coulisser dans l'espace annulaire au-dessus de l'ex-

trémité inférieure du manchon 23, de façon à former le chambre atmosphérique AC dans laquelle se trouvent les moyens de blocage 62. Comme on l'a mentionné précédemment et comme il est connu dans la techniqwe, lorsqu'on libère le manchon 22 de l'élément tubulaire, du fluide du puits peut ainsi

agir en repoussant les manchons vers leur position rétrac-

tée. Comme on 1 a également décrit précédemment et repré-

senté -avec davantage de détails sur la figure 9D, les man-

chons étant libres de passer en position rétractée, la pression de tubage peut être envoyée par les orifices 27 à travers la chambre de commande CC au-dessus du piston 26 de façon à engendrer la force nécessaire pour faire passer

les manchons en position entièrement rétractée.

En ce qui concerne la figure 9C, l'extrémité infé-

rieure du manchon 25 est ajustée étroitement dans un espace annulaire 65 du manchon 22 de façon à maintenir les moyens de blocage qui comprennent des broches 24 portées par le manchon 22 à l'intérieur de-l'espace 65 dans une rainure

66 formée autour de l'élément tubulaire. Une portion inter-

médiaire du manchon au-dessus de son extrémité inférieure agrandie comporte un creux en 67, de sorte que, lorsque le manchon est abaissé dans la position de la figure 10, les chevilles 24 sont libres de quitter la rainure 66 et ainsi de supprimer l'accouplement de blocage entre le manchon 22 et l'élément tubulaire. Les bords supérieur et inférieur de la rainure, ainsi que les bords supérieur et inférieur des

broches de blocage 24 sont amincies de façon qu'elles puis-

sent' se désaccoupler lorsque le manchon 22 descend par rapport

à l'élément tubulaire.

Comme le montre la figure 9B, le manchon 25 est

relié de façon amovible dans sa position supérieure au prolon-

gement supérieur de l'élément tubulaire 11A au moyen d'une vis de cisaillement 67A. Le manchon étant ainsi retenu, sa

surface intérieure glisse dans un joint d'étanchéité annu-

laire 68 avec l'ouverture annulaire dans l'élément tubulaire, et sa surface extérieure glisse dans un joint d'étanchéité annulaire 69 porté par l'élément tubulaire au-dessous de cette ouverture. Ainsi, comme on l'a décrit, l'extrémité supérieure du manchon à l'intérieur du passage joue le rôle d'un piston, tant qu'elle est en contact étanche avec le joint d'étanchéité annulaire supérieur 68, et par suite

dans les positions des figures 9B et 10.

Après que le tubage ait été pressurisé, et lors-

qu'on désire positionner la garniture, l'outil T-1 étant installé dans la poche 18,on peut fournir la pression de

commande par le passage de façon à agir sur l'extrémité su-

périeure du piston du manchon 25. De ce fait, les vis 67A sont cisaillées et le manchon descend de la position de la figure 9B à la position de la figure 10, de façon à permettre aux broches 24 de sortir dans la position de déblocage par rapport à l'élément tubulaire. A ce moment, le manchon 22 est libre de descendre par rapport au manchon 23 et,par suite, de déployer l'élément d'étanchéité et l'ensemble de joints glissants jusqu'au contact avec le puits de forage. Comme on l'a mentionné précédemment, la pression de commande peut continuer à solliciter le manchon 25 vers le

bas, cette force étant transmise au manchon 22 par accou-

plement de l'extrémité inférieure du manchon 25 avec l'espace annulaire du manchon 22 dans lequel elle est reçue, Dans tous les cas, le manchon 25 continuera à descendre jusqu'à la position de la figure 11, ce qui le retirera du passage et ouvrira ainsi le passage à la couronne située audessous

de l'élément d'étanchéité expansé, Comme on l'a repré-

senté? l'extrémité supérieure du manchon 22 comporte un épaulement intérieur qui contacte un épaulement extérieur près de l'extrémité inférieure du manchon 25 de façon à l'entraIner vers le bas, si nécessaire,

A ce moment, la garniture étant bloquée en posi-

tion de réglage, on peut interrompre l'envoi de fluide de commande au passage, retirer l'outil T-1 de la poche 18 et le remplacer par l'outil T2 de façon à établir le contrôle de la soupape de sûreté sur la circulation entre les parties de la couronne situées au-dessus et audessous de la garniture. Comme le montrent les figures 8A, 8B et 8C, le corps de l'outil T-2 est entouré par des moyens d'étanchéité 70 qui, l'outil étant déposé dans la poche 18, sont en contact étanche avec la poche entre l'extrémité supérieure de la poche et l'intersection de l'extension latérale du passage 45 avec la poche.L'ensemble d'étanchéité 71 immédiatement inférieur porté par le corps de l'outil est en contact étanche avec la poche entre l'intersection de l'extension latérale du passage 45 et l'intersection

de l'extension latérale du passage 46, tandis que l'ensem-

ble d'étanchéité immédiatement inférieur 72 porté par le corps de l'outil est en contact-avec la poche entre

l'intersection de l'extension latérale supérieure du pas-

sage 46 et l'intersection avec elle de l'extension laté-

rale du passage 47. L'ensemble d'étanchéité immédiatement

inférieur 73 porté par le corps de l'outil est en contact-

-étanche avec la poche entre l'intersection de l'extension latérale du passage 47 et l'intersection de l'extension latérale du passage 46, tandis que l'ensemble de garniture 74 situé le plus bas porté par le corps de l'outil est en contact avec la poche entre l'intersection avec elle de l'extension latérale inférieure du passage 46 et l'orifice

latéral 44 assurant la liaisonavec le conduit du mandrin.

Une portion intermédiaire creuse du corps de l'outil

constitue un passage longitudinal 75 dont l'extrémité in-

férieure est en liaison par des orifices 76 du corps de l'outil avec un passage annulaire 77 entourant le corps de l'outil auquel est reliée l'extrémité supérieure du passage 47 du mandrin, ce dernier passage aboutissant au passage traversant le mandrin et la suspension de tubage assurant la liaison avec la couronne au-dessous de la garniture P. L'extrémité supérieure du passage 75 comporte un siège de soupape 78 sur sa périphérie, normalement fermé par une soupape de sûreté comportant un obturateur 79 à l'extrémité inférieure de la tige 80 montée à l'intérieur du corps de l'outil de façon à se déplacer dans la direction de l'axe de l'outil. Lorsque l'obturateur 79 est soulevé du siège 78, comme il est indiqué en tirets, il ouvre le passage 75 à des orifices 81 du corps de l'outil aboutissant à un passage annulaire 82 entre le corps de l'outil et la poche du mandrin à laquelle l'extrémité supérieure du passage 46 du mandrin est reliée, ce dernier passage venant de l'anneau A au-dessus de la garniture P. Ainsi, dans cette position ouverte de la soupape de sûreté, du fluide du puits est libre de circuler entre les parties de la couronne faisant

le tour de la colonne de tubage situées au-dessus et au-

dessous de la garniture P. L'extrémité inférieure du passage annulaire 77 est en liaison par des orifices 82 du corps de l'outil avec un

boisseau 83 situé au-dessus d'un clapet anti-retour com-

portant un obturateur 84 pouvant effectuer des mouvements de va-et-vient guidés à l'intérieur du boisseau. Lorsque l'obturateur 84 est abaissé, il repose sur un siège 85 formé autour de l'extrémité supérieure d'un passage 86 formé par une portion creuse inférieure du corps de l'outil et traversant l'ensemble d'étanchéité 73 pour relier des orifices 87 du corps de l'outil à un passage annulaire 88

situé entre l'outil et la poche auquel est reliée l'exten-

sion latérale inférieure du passage 46. Ainsi, lorsque l'ob-

turateur 84 est soulevé de son siège, comme indiqué en tirets,

il permet également au fluide situé dans la couronne au-

dessus de la garniture P de passer dans le passage 47 et par suite, par le passage du mandrin et de la suspension de tubage, dans la partie de la couronne située au-dessous de

la garniture.

Ainsi, comme on l'a décrit précédemment, le

clapet anti-retour empêche l'écoulement vers le bas, c'est-

à-dire de la partie de la couronne située'au-dessous de la garniture à la partie de la couronne située au-dessus de la garniture, mais permet le retour vers le haut, c'est-à-dire de la partie de la couronne située audessus de la garniture à la partie de la couronne située au-dessous, lorsque la pression régnant au-dessus de la garniture est supérieure

à celle qui règne au-dessous, Comme on l'a mentionné précé-

demment, le clapet anti-retour joue ainsi le rôle de sou-

pape de sûreté, du fait qu'il augmente considérablement la capacité de la soupape de sûreté de faire circuler du fluide

de la partie de la couronne située au-dessus de la garni-

ture à la partie située au-dessous, tout en empêchant le

reflux de ce fluide en sens opposé.

Comme le montre la figure 8B, la tige 80 devant soulever et abaisser l'obturateur 79 entre sa position fermée et sa position ouverte monte à l'intérieur d'une chambre cylindrique 90 formée dans le corps de l'outil vers son extrémité supérieure. La tige est rappelée vers

le bas pour fermer normalement le soupape au moyen de res-

sorts hélicoldaux 91 et 92 disposés dans la chambre et agissant entre son extrémité supérieure et un piston 93 relié à l'extrémité supérieure de la tige, de manière à

coulisser à l'intérieur de la chambre avec contact étanche.

* La tige supporte un joint annulaire 98 qui glisse de façon

étanche à l'intérieur d'une ouverture 99 du corps de l'ou-

til reliant son espace situé au-dessus de l'obturateur 79 à la chambre de pression 94, et un conduit 100 est formé à travers l'obturateur et la tige pour relier son extrémité inférieure à la chambre à ressorts située au-dessus du piston. L'aire de section droite du siège 78 est inférieure

à celle de l'aire d'étanchéité efficace du piston 93.

Ainsi,en position fermée, la soupape de sûreté reste fermée, indépendamment du fait que la pression de la couronne soit passée de dessous. la garniture dans la chambre de commande et dans cet autre sens, la soupape est à l'épreuve de toute défaillance. Il est clair également que la soupape restera

fermée, même si un ou plusieurs joints fuient en égali-

sant la pression régnant dans le couronne au-dessous de

la garniture avec la pression de commande.

Claims (19)

REVENDICATIONS.

1. Appareil destiné à commander le débit à l'intérieur de la couronne entourant une colonne de tubage suspendue à l'intérieur dtun puits de forage, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de corps traverse par un conduit susceptible d'être monté comme partie de la colonne de tubage et une poche d'un côté du conduit comportant une extrémité débouchant sur ledit conduit, une garniture d'étanchéité destinée à assurer l'étanchéisation entre

l'ensemble de corps et le puits de forage, des moyens com-

prenant un passage dans l'ensemble de corps qui contournent la garniture pour relier la partie de la couronne située au-dessus de la garniture et celle située au-dessous, un ensemble de soupape destiné à ouvrir et à fermer ces moyens de liaison, des moyens réagissant au fluide pour

faire passer l'ensemble de soupape de la position normale-

ment fermée à la position ouverte, ces moyens de manoeuvre - étant supportés à l'intérieur d'un outil qui est susceptible d'être déplacé verticalement dans la colonne de tubage pour être amené dans une position posée à l'intérieur de la poche et d'en être retire, et des moyens par lesquels

du fluide de commande peut être amené Par une canalisa-

tion allant d'une source éloiqnée aux moyens sensibles au fluide, lorsque l'outil est ainsi placé pour ouvrir ledit

ensemble de soupape.

2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre de la soupape comprennent des moyens pour maintenir l'ensemble de soupape fermé, lorsque la pression de fluide est prédominante dans la couronne au-desus ou au-dessous de la garniture, jusqu'à ce qu'elle soit amenée en position ouverte par ledit

fluide de commande.

3. Appareil selon la revendication 1 ou 2,

caractérisé en ce que l'ensemble de corps comprend une sus-

pension de tubage autour de laquelle la garniture est disposée, et un mandrin dans lequel la poche est formée, ledit mandrin étant relié de façon amovible à la suspension de tubage, et en ce que ledit mandrin et la suspension de tubage comportent des ouvertures qui sont en liaison pour former ledit conduit et ledit passage lorsque le mandrin

et la suspension de tubage sont reliés de façon amovible.

4. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un clapet anti-retour qui ferme les moyens de liaison, lorsque la pression de fluide régnant dans la couronne au-dessous de

la garniture dépasse celle qui règne dans la couronne au-

dessus de cette garniture, mais qui s'ouvre lorsque la pres-

sion régnant au-dessus dépasse celle qui règne au-dessous d'une valeur prédéterminée, de façon à augmenter le débit passant par les moyens de liaison, lorsque l'ensemble de

soupape est ouvert.

5. Appareil selon la revendication 1 ou 4, carac-

térisé en ce que l'ensemble de soupape est supporté à

l'intérieur de l'outil.

6. Appareil selon la revendication 1 ou 5, caracté-

risé en ce que le clapet anti-retour est supporté à l'in-

térieur de l'outil.

7. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 1, 4 et 5, caractérisé en ce que l'ensemble de corps comporte une portion au-dessus de la garniture dont la surface cylindrique extérieure est décentrée par rapport à l'axe de son conduit pour constituer une paroi radialement épaissie d'un côté de son conduit, et en ce que ladite

poche est formée dans la paroi radialement épaissie.

8. Appareil destiné à commander le débit à l'in-

térieur de la couronne entourant une colonne de tubage sus-

pendue à l'intérieur d'un puits de forage, caractérisé en

ce qu'il comprend un ensemble de corps traversé par un con-

duit susceptible d'être monté comme partie de la colonne de tubage, une garniture d'étanchéité devant assurer l'étanchéisation entre l'ensemble de corps et le puits de forage, et des moyens comprenant un passage dans l'ensemble de corps qui contourne la garniture pour relier la partie de la couronne située au-dessus de la garniture et celle située au-dessous, un ensemble de soupape fermant normalement lesdits moyens de liaison, des moyens réagissant au fluide

pour faire passer l'ensemble de soupape en position ouver-

te, des moyens par lesquels du fluide de commande peut

être amené par une canalisation a.llent d'une source éloi-

gnée auxdits moyens pour ouvrir l'ensemble de soupape, et un clapet antiretour qui ferme les fwyens de liaison,

lorsque la pression de fluide régnant dans la couronne au-

dessous de la garniture dépasse celle régnant dans la cou-

ronne au-dessus de la garniture, mais qui les ouvre lorsque

la pression régnant au-dessus dépasse celle qui règne au-

dessous d'une valeur prédéterminëe, de façon à augmenter

le débit passant par les moyens de liaison lorsque l'en-

semble de soupape est ouvert.

9. Ensemble devant être utilisé dans un appareil qui comprend un ensemble de corps traversé par un conduit monté comme partie d'une colonne de tubage suspendue

à l'intérieur d'un puits de forage, une garniture d'étan-

chéité devant assurer l'étanchéIsation entre l'ensemble de

corps et le puits de forage, des moyens comprenant un pas-

sage dans l'ensemble de corps qui contourne la garniture pour relier la partie de l'anneau située au-dessus de la garniture et la partie située au-dessous, et une poche dans l'ensemble de corps d'un côté du conduit comportant une extrémité qui débouche dans le conduit, ledit ensemble étant caractérisé en ce qu'il comprend un outil susceptible d'être amené par déplacement vertical dans la colonne de tubage dans une position posee a l'intérieur de la poche et d'en être retiré, ledit outil comportant un ensemble de soupape-normalement fermé pour commander le débit passant par le passage, et des moyens réagissant au fluide de commande qui leur est envoyé par une canalisation provenant d'une source éloignée, lorsque ledit outil est ainsi posé, pour faire passer ledit ensemble de soupape en position ouverte.

10. Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'outil comporte un passage susceptible de former un prolongement du passage de l'ensemble de corps, et en ce que 1'ensemble de soupape comprend un obturateur qui peut se déplacer dans l'outil entre une position ouvrant et une

position fermant le passage de l'outil,.

11. Ensemble selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que les moyens de manoeuvre de la soupape comprennent des moyens pour maintenir l'ensemble de soupape fermé, que ce soit la pression de fluide qui règne dans la couronne au-dessus de la garniture ou celle qui règne au-dessous qui soit prédominante, jusqu'à ce qu'elle soit amenée en position ouverte par le fluide de commande,

12. Ensemble selon l'une quelconque des revendica-

tions 9 à 11, caractérisé en ce qu'il comprend un clapet anti-retour qui ferme les moyens de liaison lorsque la pression de fluide régnant dans la couronne au-dessous de

la garniture dépasse celle qui règne dans la couronne au-

dessus de la garniture, mais qui les ouvre lorsque la

pression qui règne au-dessus dépasse celle qui règne au-

dessous d'une valeur prédéterminée, de façon à augmenter le débit passant par les moyens de liaison lorsque l'ensemble

de soupape est ouvert.

13. Appareil destiné à commander le débit à l'intérieur d'une couronne entourant une colonne de tubage à l'intérieur d'un puits de forage, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de corps traversé par un conduit susceptible d'être monté comme partie de la colonne de tubage, un élément d'étanchéisation entourant ledit ensemble de

corps, ledit ensemble de corps comprenant des moyens.pou-

vant être actionnés en réaction à la pression du tubage

pour dilater l'élément d'étanchéisation en l'amenant au con-

tact du puits de forage, un passage qui contourne l'élément d'étanchéisation pour assurer la liaison avec la partie de la couronne située au-dessous de la garniture d'étanchéité, des moyens pour bloquer de façon amovible le fonctionnement

des moyens de dilatation de l'élément d'étanchéisation vi-

sant à dilater l'élément d'étanchéisation, des moyens pour maintenir les moyens de blocage en position de blocage, ces moyens de maintien ou retenue comprenant un piston pouvant être disposé dans le passage pour le fermer, de façon que la pression de fluide envoyée au passage fermé sollicite les moyens de retenue vers une position de libération des moyens de blocage, de sorte que l'élément d'étanchéisation peut être dilaté et le piston quitter le passage pour l'ouvrir, des moyens par lesquels du fluide de commande peut être envoyé à l'ensemble de corps par une canalisation provenant d'une source éloignée, et des

moyens pour alternativement relier la canalisation de com-

mande au passage fermé pour que les moyens de retenue puis-

sent être libérés, et déconnecter la canalisation de comman-

de de la couronne ou du passage pour que le fluide de commande

puisse être envoyé à un ou plusieurs autres mécanismes sen-

sibles à la pression à l'intérieur du puits de forage.

14. Appareil selon la revendication 13, caractérisé

en ce que les moyens de liaison et de déconnexion compren-

nent une poche dans l'ensemble de corps d'un coté de son conduit, des orifices dans l'ensemble de corps reliant la poche à la fois au passage, à le canalisation de commande et à la couronne située au-dessus de la garniture, et deux outils susceptibles d'être amenés chacun par déplacement vertical dans la colonne de tubage dans la poche, lorsque l'autre en est retiré, et d'en être retirés, l'un de ces outils reliant l'orifice de la canalisation de commande à

l'orifice de passage, et l'autre outil déconnectant l'ori-

fice de la canalisation de commande de l'orifice de la couronne ou de l'orifice du passage,

15.Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que les moyens pour déconnecter la canalisation de commande du passage comprennent des moyens pour relier la

couronne au-dessus de la garniture d'étanchéité au passage.

16. Appareil selon l'une quelconque des revendica-

tions 13 à 15, caractérisé en ce que l'ensemble de soupape est disposé à l'intérieur des moyens de liaison pour commander

la circulation dans le passage.

17. Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'ensemble de soupape est normalement fermé et comprend des moyens pour l'ouvrir en réaction à l'envoi

à ceux-ci-du fluide de commande, -

18. Appareil selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce que l'ensemble de soupape est supporté

à l'intérieur de l'autre outil pour commander la circula-

tion dans ledit passage.

19, Appareil selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'ensemble de soupape est normalement fermé et comprend des moyens pour l'ouvrir en réaction à l'envoi

dudit fluide de commande à ceux-ci.