FR2672934A1 - LAUNCHER RELEASE SYSTEM FOR CEMENT HEAD OR SUBSEA BOTTOM TOOL, FOR OIL WELLS. - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de libération d'un ou plusieurs lanceurs (12). Le système comporte des boisseaux rotatifs (7,8) et un annulaire (16,18). Lancement fiable. Possibilité de plus de deux lanceurs. Système compact, équilibré et léger.The invention relates to a system for releasing one or more launchers (12). The system comprises rotary valves (7,8) and an annulus (16,18). Reliable launch. Possibility of more than two launchers. Compact, balanced and light system.
Description
SYSTEME DE LIBERATION DE LANCEURS POUR TETE DE CIMENTATIONLAUNCHER RELEASE SYSTEM FOR CEMENT HEAD
OU OUTIL DE FOND SOUS MARIN POUR PUITS PETROLIERS SUBSEA SUBSEA TOOL FOR OIL WELLS
La présente invention est relative au domaine du forage de puits pétroliers ou analogues, à partir de fonds marins, depuis une structure de travail qui peut être une plate-forme flottante ou fixe, d'un type quelconque. Si la technique plus particulièrement intéressée est celle du forage off-shore, la définition de puits The present invention relates to the field of drilling oil wells or the like from the seabed from a working structure which may be a floating or fixed platform of any type. If the technique more particularly interested is that of off-shore drilling, the definition of well
de forage sous-marins doit être considérée comme en- submarine drilling should be considered as-
globant tous les cas d'application o un puits est foré à partir d'une surface recouverte d'une hauteur covering all the cases of application where a well is drilled from a surface covered with a height
d'eau, salée ou non, stagnante ou non. of water, salty or not, stagnant or not.
L'invention vise, plus particulièrement, le maté- The invention relates, more particularly, to the material
riel, l'installation ou l'équipement devant être mis riel, installation or equipment to be installed
en oeuvre pour assurer la cimentation du tubage inter- used to cement the inter- casing
ne d'un tel forage.do from such drilling.
Sans qu'il soit besoin de décrire très précisément Without the need to describe very precisely
la technique de cimentation du tubage interne ("inter- the internal casing cementing technique ("inter-
nal casing") d'un puits foré, en raison de la connais- nal casing ") of a drilled well, due to the knowledge-
sance qu'en a l'homme de l'art, il convient, néanmoins knowledgeable in those skilled in the art, it should, however
de rappeler que cette technique de cimentation consis- to remember that this cementing technique consists
te à lancer, à l'intérieur du tubage interne, un bou- te to launch, inside the internal casing, a plug
chon étanche, dit inférieur ("bottom plug"), destiné à nettoyer par râclage la surface interne du tubage 1 pour éliminer les traces de boue de forage et éviter tight plug, called bottom plug, intended to clean by scraping the internal surface of the casing 1 to eliminate traces of drilling mud and avoid
le contact boue/ciment.the mud / cement contact.
Le lancement du bouchon, dit inférieur, est assuré par l'intermédiaire d'un fluide sous pression tel, no- The launching of the so-called lower plug is ensured by means of a pressurized fluid such as,
tamment, que du ciment Après positionnement, de ma- as much as cement After positioning, ma-
nière connue, du bouchon inférieur sur le "float collar" ou clapet de pied ou manchon de retenue ou analogue, la surpression qui apparaît perfore la membrane de rupture du bouchon inférieur De manière également connue, un bouchon, dit supérieur ("top known method, of the lower plug on the "float collar" or foot valve or retaining sleeve or the like, the overpressure which appears punctures the rupture membrane of the lower plug In a manner also known, a plug, called the top ("top
plug"), est lancé dans le même tubage pour être pro- plug "), is launched in the same casing to be pro-
pulsé, également, par un fluide sous pression ("chas- also pulsed by a pressurized fluid ("chas-
se") au cours d'une opération séparée ultérieure, se ") in a subsequent separate transaction,
généralement après avoir pompé le laitier de ciment. usually after pumping the cement slag.
Le bouchon supérieur a pour fonction de refouler, à travers le bouchon inférieur, le ciment ou produit analogue préalablement pompé, de manière à le faire remonter dans l'espace annulaire ("annulus") entre le tubage interne et, soit les formations adjacentes, The function of the upper plug is to push back, through the lower plug, the cement or similar product previously pumped, so as to bring it up into the annular space ("annulus") between the internal casing and, or the adjacent formations,
soit un tubage externe.or an external casing.
On conçoit qu'un tel procédé est difficilement mis It is understandable that such a process is difficult to implement
en oeuvre dans le cas de forages sous-marins, en rai- used in the case of underwater drilling, because
son du fait que la tête de cimentation ordinaire ("cementing head") portant les bouchons se trouve 1 habituellement adaptée sur la structure de travail ("rig") Dans le cas de forages sous-marins, une telle approche conduirait à faire parcourir, aux différents bouchons, un long trajet de cheminement entre la structure de travail et le fond sous- marin, avec tous les inconvénients et problèmes qu'une telle sound due to the fact that the ordinary cementing head carrying the plugs is 1 usually adapted to the working structure ("rig") In the case of underwater drilling, such an approach would lead to traversing, at the various traffic jams, a long path of travel between the working structure and the seabed, with all the disadvantages and problems that such
technique induirait.technique would induce.
La demande de brevet français NO 90-03 129 déposée French patent application NO 90-03 129 filed
le 07 Mars 1990 décrit une tête de cimentation sous- March 07, 1990 describes an under-cementing head
marine (sub-sea cementing head) améliorée. improved marine (sub-sea cementing head).
La présente invention est destinée à coopérer avec ladite tête de cimentation et l'enseignement de la The present invention is intended to cooperate with said cementing head and the teaching of
demande FR 90 03 129 est donc incorporé ici par ré- request FR 90 03 129 is therefore incorporated here by re-
férence Notamment, le détail du fonctionnement de la tête de cimentation et du lancement des bouchons ne In particular, the details of the operation of the cementation head and the launching of the plugs do not
sera pas repris ici.will not be repeated here.
Néanmoins, la présente invention concerne un sys- However, the present invention relates to a system
tème de libération d'un ou plusieurs "lanceurs" ("darts") qui emploie des lanceurs classiques: il est donc évident que la présente invention peut également release of one or more "launchers" ("darts") which uses conventional launchers: it is therefore obvious that the present invention can also
être employée en coopération avec des têtes de cimen- be used in cooperation with concrete heads
tation sous-marines d'un type quelconque, activées par les lanceurs en question ou des lanceurs d'un type underwater tation of any type, activated by the launchers in question or launchers of a type
équivalent.equivalent.
1 Un système de libération de lanceur(s) de l'art 1 A release system for art launcher (s)
antérieur est décrit dans la demande de brevet FR - is described in the patent application FR -
03 129 (Fig 1 référence 10 et Fig 2) De tels sys- 03 129 (Fig 1 reference 10 and Fig 2) Such systems
tèmes sont bien connus de l'homme de métier, ainsi que leurs inconvénients: poids élevé, présence de tubulu- temes are well known to those skilled in the art, as well as their drawbacks: high weight, presence of tubing
res de distribution du fluide pompé sous haute pres- distribution of the fluid pumped under high pressure
sion ("manifold"), absence de flexibilité d'emploi, danger de manipulation, temps de mise en place assez long etc Un tel système de l'art antérieur est également décrit dans la demande de brevet européen EP-A-0167 sion ("manifold"), lack of flexibility of use, danger of handling, fairly long installation time etc. Such a system of the prior art is also described in European patent application EP-A-0167
285, Fig 1.285, Fig 1.
La présente invention concerne un système de libé- The present invention relates to a release system.
ration de lanceur(s) dont la conception est totalement launcher ration (s) whose design is totally
originale, au point qu'elle apporte des améliora- original, to the point that it brings improvements
tions extrêmement marquantes.extremely significant.
Ledit système de libération de lanceur(s) (ci-après le "système") comporte trois parties principales: Said launcher (s) release system (hereinafter the "system") has three main parts:
1 une partie inférieure ("bottom part"). 1 a bottom part.
2 une partie modulaire ("modular part") fixée au- 2 a modular part fixed to the
dessus de la partie inférieure.above the bottom.
3 un joint tournant comportant des arrivées latérales de fluide pompé ("side inlet swivel") Ce joint est 3 a rotary joint comprising side inlets of pumped fluid ("side inlet swivel") This joint is
lui-même fixé au-dessus de la partie modulaire cen- itself fixed above the modular part cen-
trale La partie supérieure de ce corps est adaptée pour former de manière connue une connexion pouvant 1 coopérer avec une pièce appropriée d'un outil de levage ou tige de forage de type classique La partie centrale est qualifiée de "modulaire" trale The upper part of this body is adapted to form in a known manner a connection which can 1 cooperate with an appropriate part of a lifting tool or drill rod of conventional type. The central part is described as "modular".
car, comme on le verra ci-dessous, elle peut com- because, as we will see below, it can include
porter un ou plusieurs, notamment deux, modules, ce qui permet de lancer soit deux, soit plus de deux, carry one or more, in particular two, modules, which makes it possible to launch either two or more than two,
soit notamment trois lanceurs.namely three launchers.
La partie inférieure peut être fixée directement au-dessous du raccord tournant, ce qui permet de The lower part can be fixed directly below the swivel fitting, allowing
lancer un seul lanceur.launch a single launcher.
Le grand intérêt de ce concept est de pouvoir lancer un, deux ou trois bouchons de cimentation The great interest of this concept is to be able to launch one, two or three cementing plugs
("cimenting plugs") avec une modification relative- ("cementing plugs") with a relative modification-
ment simple et rapide du système.quick and easy system.
Ceci n'était absolument pas concevable avec les systèmes tels que décrits par exemple à la Fig 2 de la This was absolutely unthinkable with systems as described for example in Fig 2 of the
demande FR -A-90 03 129 qui sont des systèmes massifs. application FR -A-90 03 129 which are massive systems.
L'ensemble du système est conçu pour que les flui- The whole system is designed so that the fluids
des à pomper dans le puits traversent le système de haut en bas et puissent circuler autour des lanceurs ou, alternativement, propulser le premier, puis le pumping in the well crosses the system from top to bottom and can circulate around the launchers or, alternatively, propel the first, then the
second etc lanceur.second launcher etc.
On évite ainsi l'obligation d'un "manifold" pesant et volumineux qui déséquilibre l'outil lors de son This avoids the obligation of a heavy and bulky "manifold" which unbalances the tool during its
installation.installation.
De plus, cette disposition permet au système d'être mis en rotation, ce qui est très important dans le 1 cadre des opérations modernes de cimentation, et le In addition, this arrangement allows the system to be rotated, which is very important in the context of modern cementing operations, and the
système peut de plus être animé d'un mouvement alter- system can also be animated by an alter-
natif de haut en bas et de bas en haut ("recipro- native from top to bottom and from bottom to top ("recipro-
cating") ce qui est également important dans de nom- cating ") which is also important in many
breuses opérations pour obtenir une bonne qualité de cimentation Les deux mouvements peuvent être effec- lengthy operations to obtain a good quality of cementing Both movements can be performed
tués simultanément ou séparément. killed simultaneously or separately.
D'autres éléments et avantages de l'invention sont Other elements and advantages of the invention are
décrits dans la description qui va suivre, ainsi que described in the description which follows, as well as
dans les dessins o:in the drawings where:
la Fig 1 représente une vue générale en coupe longi- Fig 1 shows a general view in section along
tudinale du système selon l'invention, dans la con- tudinal of the system according to the invention, in the con-
figuration à deux lanceurs;figuration with two launchers;
la Fig 2 représente une vue générale en coupe longi- Fig 2 shows a general view in long section
tudinale de la tête de cimentation sous-marine (ou "outil de fond") décrite dans la demande de brevet tudinal of the submarine cementing head (or "bottom tool") described in the patent application
français précitée (comme indiqué plus haut, les dé- aforementioned French (as indicated above, the
tails de réalisation et de fonctionnement de cette tête ne seront pas rappelés ici); details of the construction and operation of this head will not be recalled here);
la Fig 3 représente en coupe longitudinale le sys- Fig 3 shows in longitudinal section the system
tème selon l'invention, durant l'opération de libé- teme according to the invention, during the release operation
ration du premier lanceur ("bottom dart"); les Fig 4 et 5 représentent en coupe longitudinale ration of the first launcher ("bottom dart"); Figs 4 and 5 show in longitudinal section
1 l'action de ce premier lanceur sur la tête de cimen- 1 the action of this first launcher on the head of cimen-
tation (éjection du premier bouchon ou "bottom plug"). la Fig 6 représente en coupe longitudinale le sys- tation (ejection of the first plug or "bottom plug"). Fig 6 shows in longitudinal section the system
tème selon l'invention, durant l'opération de lance- teme according to the invention, during the launching operation
ment du second lanceur ("top dart"). ment of the second launcher ("top dart").
les Fig 7 et 8 représentent en coupe longitudinale Figs 7 and 8 show in longitudinal section
l'action de ce second lanceur sur la tête de cimen- the action of this second launcher on the head of cimen-
tation (éjection du second bouchon ou "top plug"). tation (ejection of the second plug or "top plug").
Sur toutes les figures, les mêmes références numéri- In all the figures, the same numerical references
ques désignent les mêmes éléments. that designate the same elements.
1 partie inférieure ("bottom part") 2 partie modulaire ("modular part") 3 joint tournant à arrivées latérales de fluide ("side inlet swivel") 4 deux arrivées latérales de fluide 5 connexion avec l'outil de levage (ou tige de forage) 6 connexion avec la tige de forage 7 boisseau pivotant 8 orifice du boisseau 9 positioneur ensemble du système selon l'invention 1 11 cablage ou tuyautage de commande à distance 12 lanceur 13 panier du système 14 cavité intérieure du joint tournant 15,17 zones voisines de la face supérieure des lan- ceurs 16,18 espaces annulaires 19 tube de sortie du fluide tige de forage 21 cuvelage ("casing") 22 corps de piston ("piston ram") 23 orifices radiaux du corps de piston 24 piston siège 26 panier de la tête sous-marine 27 premier bouchon de cimentation ("bottom plug") 28 second bouchon de cimentation ("top plug") 29 surface du boisseau fermant l'annulaire 16,18 surface supérieure du lanceur 31 moyen de rupture calibré Pl 32 moyen de rupture calibré P 2 (P 2 > P 1) 33 annulaire de l'outil de fond En référence à la Fig 1, le système est globalement désigné par ( 10) Il est composé de trois éléments principaux qui sont, de bas en haut, la partie 1 inférieure ("bottom part") ( 1), la partie modulaire 1 lower part ("bottom part") 2 modular part ("modular part") 3 rotating joint with lateral fluid inlets ("side inlet swivel") 4 two lateral fluid inlets 5 connection with the lifting tool (or rod 6 connection with the drilling rod 7 pivoting plug 8 plug opening 9 positioner assembly of the system according to the invention 1 11 wiring or remote control piping 12 launcher 13 system basket 14 interior cavity of the rotating joint 15.17 areas adjacent to the upper side of the launchers 16.18 annular spaces 19 fluid outlet tube drill rod 21 casing 22 piston body (ram ram) 23 radial holes in the piston body 24 piston seat 26 underwater head basket 27 first cement plug ("bottom plug") 28 second cement plug ("top plug") 29 plug surface closing the ring finger 16,18 upper surface of the launcher 31 rupture means calibrated Pl 32 medium breaking calib re P 2 (P 2> P 1) 33 annular of the bottom tool With reference to Fig 1, the system is generally designated by (10) It is composed of three main elements which are, from bottom to top, the lower part 1 ("bottom part") (1), the modular part
("modular part") ( 2) et le joint tournant ( 3) à arri- ("modular part") (2) and the rotating joint (3) at the rear
vées latérales ( 4) de fluide.sideways (4) of fluid.
On notera que les joints tournants sont naturelle- Note that the rotating joints are natural-
ment connus dans l'industrie. Ces trois éléments sont connectés ensemble de manière classique pour l'homme de métier, notamment well known in the industry. These three elements are connected together in a conventional manner for the skilled person, in particular
par des filetages appropriés, l'ensemble devant sup- by suitable threads, the assembly in front of
porter des pressions pouvant atteindre l'ordre de bear pressures of up to around
70 M Pa ( 10,000 psi).70 M Pa (10,000 psi).
La partie supérieure ( 5) du joint tournant ( 3) est conçue de façon à former de manière classique une connexion capable de coopérer mécaniquement avec un outil de levage ou tige de forage ou ("top drive"), tel qu'utilisé habituellement sur les plate-formes de forage et installations analogues telles que navires de forage etc La partie inférieure ( 6) de la partie inférieure ( 1) du système ( 10) est destinée à être fixée sur la The upper part (5) of the rotary joint (3) is designed so as to form in a conventional manner a connection capable of mechanically cooperating with a lifting tool or drill rod or ("top drive"), as usually used on drilling platforms and similar installations such as drilling vessels etc. The lower part (6) of the lower part (1) of the system (10) is intended to be fixed on the
tige de forage ("drill pipe").drill pipe.
Divers concepts de connexion sont envisageables de manière classique, mais un concept avantageux de Various connection concepts can be envisaged in a conventional manner, but an advantageous concept of
cette connexion ( 6) consiste à la rendre mécanique- this connection (6) consists in making it mechanical-
ment compatible avec un ("bottleneck lifting sub"). compatible with a (bottleneck lifting sub).
1 Cette version préférée est représentée sur la Fig 1 et permet au système de supporter une charge en traction pouvant atteindre environ 250 t ( 500,000 pounds). De préférence, les deux connexions ( 5) et ( 6) seront des filetages connus dans l'industrie pétrolière et capables de résister aux contraintes de pression et 1 This preferred version is shown in Fig 1 and allows the system to support a tensile load of up to about 250 t (500,000 pounds). Preferably, the two connections (5) and (6) will be threads known in the petroleum industry and capable of withstanding pressure constraints and
de charge précitées.aforementioned load.
De manière également préférée,le joint tournant ( 3) présente deux arrivées latérales ( 4) de fluide afin de permettre des débits importants Naturellement, des Also preferably, the rotary joint (3) has two lateral inlets (4) of fluid in order to allow high flow rates. Naturally,
réalisations équivalentes sont aisément réalisables. equivalent achievements are easily achievable.
Comme indiqué plus haut, l'un des grands avantages As mentioned above, one of the great advantages
du système est d'offrir une grande liberté aux opéra- of the system is to offer great freedom to the operators
teurs pour mettre le système, et l'ensemble des tiges de forage, cuvelages ("casing") etc en rotation et/ teurs to put the system, and all the drill rods, casings etc in rotation and /
ou en mouvement alternatif de haut en bas ("reciproca- or reciprocating up and down ("reciproca-
ting") On sait en effet que de tels mouvements sont ting ") We know indeed that such movements are
recommandés dans les techniques modernes de cimenta- recommended in modern cementing techniques
tion pour améliorer de manière très notable la quali- tion to significantly improve the quality
té de l'opération.operation.
Les lanceurs ( 12) sont d'un type classique qu'il The launchers (12) are of a conventional type which
est inutile de décrire en détail ici. needless to describe in detail here.
Toutefois, de manière tout à fait préférée, ils il 1 contiendront un insert magnétique produisant un champ magnétique suffisant pour être détecté positivement However, most preferably, they will contain a magnetic insert producing a magnetic field sufficient to be positively detected.
de l'extérieur de la tige de forage. from the outside of the drill pipe.
Les lanceurs sont maintenus en position, de manière positive, par des boisseaux ( 7) pivotants dont The launchers are held in position, positively, by pivoting plugs (7),
l'orifice central ( 8) est aligné avec l'axe longitu- the central hole (8) is aligned with the longitu-
dinal des lanceurs et dont le diamètre est suffisant dinal of the launchers and whose diameter is sufficient
pour laisser passer les lanceurs.to let the launchers pass.
En position de maintien en place des lanceurs, les When the launchers are in place, the
boisseaux ( 7) sont disposés verticalement, comme re- plugs (7) are arranged vertically, as shown
présenté sur la Fig 1.shown in Fig 1.
Lorsqu'il convient de libérer un lanceur, on fait pivoter le boisseau correspondant d'un quart de tour, autour de son axe de rotation qui est perpendiculaire When it is advisable to release a launcher, the corresponding plug is pivoted by a quarter of a turn, about its axis of rotation which is perpendicular
à l'axe longitudinal du système et des lanceurs. to the longitudinal axis of the system and launchers.
Ce pivotement est obtenu par un positioneur ( 9) qui consiste de préférence en un moteur électrique, hydraulique ou pneumatique qui peut être commandé à This pivoting is obtained by a positioner (9) which preferably consists of an electric, hydraulic or pneumatic motor which can be controlled by
distance par les cablages ou tuyautages ( 11). distance through wiring or piping (11).
Le résultat de ce pivotement est d'ouvrir au lanceur considéré un passage vers le bas au travers de The result of this pivoting is to open to the launcher considered a passage downward through
l'orifice du boisseau considéré Le lanceur est ensui- the bushel orifice considered The launcher is then
te propulsé vers le puits par le fluide pompé, comme propelled you to the well by the pumped fluid, as
cela sera indiqué ci-dessous.this will be indicated below.
1 S'il possède un insert magnétique, son lancement peut être décelé de manière positive par le détecteur 1 If it has a magnetic insert, its launch can be detected positively by the detector
magnétique précité.magnetic above.
On notera enfin que les lanceurs ( 12) sont logés dans le système ( 10) dans des paniers ( 13) Chaque lanceur Finally, note that the launchers (12) are housed in the system (10) in baskets (13) Each launcher
est contenu dans son panier.is contained in his basket.
Chaque panier est maintenu en place par des moyens mécaniques appropriés tels que représentés sur la Fig 1 Ces moyens mécaniques comportent des moyens de fixation dans la direction verticale et des moyens Each basket is held in place by appropriate mechanical means as shown in FIG. 1 These mechanical means include means for fixing in the vertical direction and means
de centralisation dans le corps du système ( 10). centralization in the body of the system (10).
Ainsi plusieurs voies de passage sont offertes au Several routes are available to the
fluide pompé en ( 4).fluid pumped in (4).
Le fluide qui est pompé en ( 4) s'écoule tout d'abord dans la cavité intérieure ( 14), de préférence The fluid which is pumped at (4) first flows into the interior cavity (14), preferably
cylindrique, du joint tournant ( 3). cylindrical, of the rotating joint (3).
Dans la zone ( 15) le fluide exerce une pression sur la face supérieure du lanceur supérieur ( 12) Ce lanceur assurant l'étanchéité par rapport à la paroi In the zone (15) the fluid exerts a pressure on the upper face of the upper launcher (12) This launcher ensuring the seal with respect to the wall
intérieure du panier ( 13), et le lanceur étant main- inside the basket (13), and the launcher being main-
tenu en position par la position verticale du bois- held in position by the vertical position of the wood-
seau ( 7), le fluide ne peut que s'écouler dans l'annu- bucket (7), the fluid can only flow into the annu-
laire ( 16) Le même phénomène se reproduit lorsque laire (16) The same phenomenon occurs when
ledit fluide parvient au niveau du lanceur inférieur. said fluid reaches the level of the lower launcher.
Finalement, le fluide, dans la configuration de la 1 Fig 1, s'écoule par les annulaires ( 16) et ( 18) puis par le tube de sortie ( 19) vers le puits, sans lancer Finally, the fluid, in the configuration of 1 Fig 1, flows through the annulars (16) and (18) then through the outlet tube (19) towards the well, without launching
les lanceurs ( 12).launchers (12).
La Fig 2 représente un exemple tout à fait préféré, Fig 2 shows an entirely preferred example,
mais non limitatif de l'outil de fond, dont les élé- but not limiting of the downhole tool, whose elements
ments essentiels sont connectés sous la tige de forage ( 20), et contenus dans le cuvelage ("casing") ( 21) à cimenter: un corps de piston ( 22) ("piston ram") comportant des orifices ( 23) radiaux, un piston ( 24) coulissant dans ledit corps et qui comporte à sa essential elements are connected under the drill rod (20), and contained in the casing (21) to be cemented: a piston body (22) ("ram piston") comprising radial orifices (23), a piston (24) sliding in said body and which comprises at its
partie supérieure un siège ( 25) de réception des lan- upper part a seat (25) for receiving the
ceurs ( 12), et un panier ( 26) contenant, par exemple, deux bouchons de cimentation: ( 27) premier bouchon cores (12), and a basket (26) containing, for example, two cement plugs: (27) first plug
("bottom plug") et ( 28) second bouchon ("top plug"). ("bottom plug") and (28) second plug ("top plug").
Ces éléments sont complétés par divers moyens de fixation, de maintien en position, d'égalisation de pression, et de libération dont, comme il a été dit plus haut, le détail est donné dans la demande de brevet français NO 90 03 129, à laquelle on pourra These elements are supplemented by various means of fixing, holding in position, pressure equalization, and release, of which, as was said above, the details are given in French patent application NO 90 03 129, to which we can
se reporter.report to.
La Fig 3 représente la libération du premier lan- Fig 3 shows the release of the first lan-
ceur ( 12) Pour ce faire, on fait pivoter le boisseau heart (12) To do this, rotate the plug
( 7) de la partie inférieure ( 1) d'un quart de tour. (7) from the lower part (1) of a quarter turn.
Ce mouvement produit deux effets simultanés, celui d'aligner l'orifice ( 8) avec le lanceur ( 12) et celui 1 de fermer vers le bas l'espace annulaire ( 18), au niveau de la surface ( 29) Le pompage du fluide en ( 4) lequel circule dans la partie modulaire ( 2) This movement produces two simultaneous effects, that of aligning the orifice (8) with the launcher (12) and that 1 of closing down the annular space (18), at the level of the surface (29) Pumping the fluid in (4) which circulates in the modular part (2)
autour du lanceur bloqué dans cette partie par la po- around the launcher blocked in this part by the po-
sition restée verticale du boisseau produit alors un effet de pression sur la face supérieure ( 30) du premier lanceur, ce qui propulse le lanceur dans le the vertical position of the plug then produces a pressure effect on the upper face (30) of the first launcher, which propels the launcher into the
tube de forage par le conduit ( 19). drill pipe through the conduit (19).
La Fig 4 représente l'arrivée du premier lanceur Fig 4 shows the arrival of the first launcher
( 12) sur le siège ( 25) du piston de l'outil de fond. (12) on the seat (25) of the piston of the downhole tool.
La pression du fluide continuant à s'exercer, la pression va conduire à la rupture d'un premier moyen de retenue à rupture en cisaillement calibrée pour The pressure of the fluid continuing to be exerted, the pressure will lead to the rupture of a first means of restraint to rupture in shear calibrated for
une pression Pl ( 31).a pressure Pl (31).
La Fig 5 représente le mouvement qui s'opère alors: le moyen ( 31) ayant été rompu, le lanceur ( 12) actionne le piston ( 24) jusqu'à dégager les FIG. 5 represents the movement which then takes place: the means (31) having been broken, the launcher (12) actuates the piston (24) until the
orifices radiaux ( 23) Le fluide peut alors circu- radial orifices (23) The fluid can then circulate
ler vers l'annulaire et la pression Pl chute jusqu'à une valeur P'l faible Le piston est freiné par la 1st towards the ring finger and the pressure Pl drops to a low P'l value The piston is braked by the
résistance au déplacement du bouchon ( 28) Rapide- resistance to movement of the plug (28)
ment les pressions autour du piston s'équilibrent the pressures around the piston are balanced
et n'exercent plus d'effort de poussée. and no longer exert pushing force.
Un second moyen de retenue à rupture en cisaille- A second means of restraint at break in shears-
ment calibrée pour une pression P 2 > PJ ( 32) limite calibrated for a pressure P 2> PJ (32) limit
de manière positive le déplacement axial du piston. positively the axial displacement of the piston.
(Back up).(Back up).
1 L'ampleur de ce mouvement est calculée, comme expliqué dans la demande de brevet français FR 90 03 129, pour produire deux effets: expulsion du bouchon ( 27) hors du panier ( 26) et dégagement par le lanceur ( 12) des orifices radiaux ( 23) Le fluide est alors forcé vers l'annulaire ( 33) et propulse le 1 The extent of this movement is calculated, as explained in French patent application FR 90 03 129, to produce two effects: expulsion of the plug (27) from the basket (26) and release by the launcher (12) of the orifices radial (23) The fluid is then forced towards the annular (33) and propels the
bouchon ( 27) vers le fond de puits. plug (27) towards the bottom of the well.
Lorsqu'il devient nécessaire de lancer le second When it becomes necessary to launch the second
bouchon ( 28), on procède de manière analogue. plug (28), the procedure is analogous.
Comme représenté sur la Fig 6, on fait pivoter le boisseau ( 7) de la partie modulaire ( 2), ce qui libère le deuxième lanceur ( 12), qui est alors propulsé par As shown in Fig 6, the plug (7) is pivoted from the modular part (2), which releases the second launcher (12), which is then propelled by
le fluide car les surfaces ( 29) empêchent toute diver- the fluid because the surfaces (29) prevent any
sion du fluide vers ou par les annulaires ( 16) ( 18). fluid flow to or through the annulars (16) (18).
A la sortie du tube ( 19), le passage du lanceur At the exit of the tube (19), the passage of the launcher
("dart") peut être détecté magnétiquement. ("dart") can be detected magnetically.
Les Fig 7 et 8 représentent l'action du second lanceur sur l'outil de fond: la pression accumulée derrière le lanceur ( 12) provoque la rupture du moyen ( 32) et donc un second mouvement vers le bas du piston ( 24), qui expulse le bouchon ( 28) et, en fin de course, les orifices radiaux ( 23)seront dégagés Le fluide pompé passe alors dans l'annulaire ( 33) et propulse le FIGS. 7 and 8 represent the action of the second launcher on the bottom tool: the pressure accumulated behind the launcher (12) causes the means (32) to rupture and therefore a second downward movement of the piston (24), which expels the plug (28) and, at the end of the race, the radial orifices (23) will be released The pumped fluid then passes into the annular (33) and propels
bouchon ( 28) vers le fond de puits. plug (28) towards the bottom of the well.
1 L'invention propose donc un système de libération de lanceurs pour tête de cimentation sous-marine qui, malgré la complexité des opérations, et les impératifs liés à l'obligation d'assurer à 100 % la libération d'un lanceur donné à un moment donné, et à l'obliga- tion d'éviter par exemple le lancement simultané des deux lanceurs, parvient à se présenter sous forme beaucoup plus maniable que dans l'art antérieur, avec de plus la commande à distance à partir du plancher de forage qui améliore la sécurité des opérateurs, et 1 The invention therefore provides a launcher release system for an underwater cementation head which, despite the complexity of the operations, and the requirements linked to the obligation to ensure 100% the release of a launcher given to a given moment, and with the obligation to avoid for example the simultaneous launching of the two launchers, manages to appear in a much more manageable form than in the prior art, with in addition the remote control from the floor of drilling which improves operator safety, and
de l'opération.of the operation.
D'autres avantages sont l'équilibrage par rapport à l'axe vertical, la compatibilité avec le système "top drive" et les possibilités de mouvements rotatifs et de haut en bas, ainsi que la capacité très haute Other advantages are the balancing with respect to the vertical axis, the compatibility with the "top drive" system and the possibilities of rotary and up and down movements, as well as the very high capacity.
pression et de poids soulevé (env 250 t; 500,000 lbs). pressure and lifted weight (approx 250 t; 500,000 lbs).
COMPATIBILITE AVEC "TOP DRIVE" / "ROTARY TABLE" (table de forage) Deux versions de la tête pourront être fabriquées 1 ère version: avec connections filetées, pas à droite 2 ème version: avec connections filetées, pas à gauche 1 La première version permet rotation et/ou réciprocation du système avec un COMPATIBILITY WITH "TOP DRIVE" / "ROTARY TABLE" (drilling table) Two versions of the head can be manufactured 1st version: with threaded connections, not on the right 2nd version: with threaded connections, not on the left 1 The first version allows rotation and / or reciprocation of the system with a
"top drive"."top drive".
réciprocation seulement avec un "rotary table" (la rotation aurait tendance à desserrer les fileta- ges). La deuxième version permet réciprocation seulement avec un "top drive" (la rotation aurait tendance à desserrer les filetages reciprocation only with a "rotary table" (rotation would tend to loosen the threads). The second version allows reciprocation only with a "top drive" (rotation would tend to loosen the threads
avec pas à gauche).with step to the left).
rotation et/ou réciprocation avec une "rotary rotation and / or reciprocation with a "rotary
table".table".
Enfin, son aspect modulaire et la possibilité qui Finally, its modular aspect and the possibility that
en découle de lancer plus de deux lanceurs est capi- as a result of launching more than two launchers is capi-
tale dans l'industrie considérée.tale in the industry considered.
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