FR2741907A1 - Oil drilling method - Google Patents

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FR2741907A1
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Abstract

A process for drilling and lining a shaft, particularly an oil exploration shaft, using an assembly of initially flexible preformed sections which are unfoldable radially in the shaft, under internal pressure to form a cylinder and to be rigidified in situ by polymerisation of the wall comprises: (a) using preforms which maximum cross section when folded is less than the internal diameter in their unfolded state, and having an end section with a slightly larger diameter after unfolding than that of the rest of the preform, allowing butt joints which cover this end section; (b) placing a first preform near the entrance to the shaft with its larger end turned downwards in the shaft; (c) passing a drill tool downwards through this section and drilling the area below to make a hole of a size and shape that will receive the next section; (d) removing the drill tool; (e) introducing a folded preform through the section already in place and positioning in the hole so its top edge is inside the enlarged part of the previous section; (e) pumping in a fluid cement and forcing the cement back upwards around the preform against the wall of the hole using a fluid under pressure with a density greater than that of the cement pumped into the preform to unfold it radially from bottom to top; (f) maintaining the pressure and heating the wall for polymerisation; (g) retrieving the tools used for the operation once the sections are well in place; and (h) repeating the above operation until the required length of shaft is obtained. Also claimed is an installation to carry out this process, comprising at the head of the shaft: a storage bobbin for the rolled preforms, a head above the shaft to guide and introduce both the preforms and the various tools into the shaft; bobbins for the flexible metal tubes which raise and lower the various tools; one of which carries an electricity supply; and an electrical generator.

Description

PROCEDE ET INSTALLATION DE FORAGE ET DE CHEMISAGE D'UN METHOD AND DRILLING AND INSTALLATION OF LINING
PUITS, NOTAMMENT D'UN PUITS DE FORAGE PETROLIER, AU WELL, ESPECIALLY WELL OIL DRILLING AT
MOYEN DE TRONÇONS TUBULAIRES ABOUTES INITIALEMENT USING TUBE SECTIONS butted INITIALLY
SOUPLES, ET DURCIS IN SITU FLEXIBLE, AND CURED IN SITU
La présente invention concerne un procédé pour forer et chemiser un puits, notamment un puits de forage pétrolier, au moyen d'un ensemble de tronçons tubulaires - ou préformes - similaires, initialement souples, aptes à être repliées longitudinalement sur elles-mêmes pour être introduites dans le puits, puis à être dépliées radialement sous l'effet d'une pression interne pour prendre une forme cylindrique, et enfin à être rigidifiées in situ par polymérisation de leur paroi, l'encombrement transversal d'une préforme repliée étant de dimension maximale sensiblement inférieure à son diamètre interne à l'état déplié, et lesdites préformes possédant une portion d'extrémité dont le diamètre - après dépliement - est légèrement supérieur à celui de la préforme, ce qui permet leur jonction bout-à-bout par emboîtement, avec recouvrement de ladite portion d'extrémité. The present invention relates to a method to drill and line a well, notably an oil well bore, by means of a set of tubular sections - or preforms - Similar initially flexible, capable of being folded longitudinally on itself to be introduced in the well, then to be folded out radially under the effect of an internal pressure to take a cylindrical shape, and finally to be stiffened in situ by polymerization of their wall, the transverse dimensions of a folded preform being maximum dimension substantially less than its internal diameter in the unfolded state, and said preforms having an end portion whose diameter - after unfolding - is slightly higher than that of the preform, allowing their joining end-to-end by interlocking, overlapping said end portion.

Ainsi, en recourant à ce type de préforme, qui est connue en soi - notamment par le document WO-A-94/21887 - il est possible d'obtenir un chemisage d'un diamètre constant sur toute la longueur du puits. Thus, using this type of preform, which is known per se - in particular from document WO-A-94/21887 - it is possible to obtain a lining of a constant diameter over the entire length of the well.

A cet égard, il convient de rappeler qu'avec des chemisages (ou tubages) traditionnels constitués par des tubes en acier, on est obligé d'utiliser des tronçons tubulaires télescopiques, à diamètre décroissant en direction du fond du puits, ce qui pose des problèmes d'installation et d'exploitation ultérieure du puits. In this regard, it should be noted that with liners (or casings) Traditional constituted by steel pipes, it is necessary to use telescoping tubular sections of decreasing diameter towards the bottom of the well, which poses higher installation and operational problems of the well.

L'objectif de 1 'invention est de proposer un procédé de forage et de chemisage du puits, à l'aide de préformes du type mentionné ci-dessus, qui puisse être mis en oeuvre de manière simple et rapide, à faible coût. The objective of one present invention is to provide a method of drilling and lining of the well, by using preforms of the type mentioned above, which can be implemented simply and quickly, at low cost.

Pour cela, et conformément à l'invention, on commence par mettre en place un premier tronçon, du côté de l'entrée du puits, la portion d'extrémité élargie de ce tronçon étant tournée vers le bas. For this, and in accordance with the invention, one begins by establishing a first segment of the inlet side of the well, the enlarged end portion of this section being directed downwards.

Le procédé selon l'invention comprend les étapes suivantes: The method according to the invention comprises the following steps:
a) on fait passer axialement, de haut en bas, à travers ledit tronçon, un outil de forage, et on fore au-dessous et dans le prolongement de ce tronçon un trou de forme et de profondeur adaptées pour recevoir le tronçon suivant; a) is made axially through, from top to bottom, through said section, a drilling tool, and is drilled below and in the extension of this section a hole shape and depth adapted to receive the next hop;
b) on retire l'outil de forage; b) removing the drilling tool;
c) on introduit une préforme, à l'état replié, à l'intérieur du puits en la faisant traverser le tronçon déjà en palace, et on la positionne convenablement à l'intérieur du trou, sa portion d'extrémité haute venant se placer à l'intérieur de la portion d'extrémité élargie du tronçon; c) introducing a preform in the folded state within the well by making the cross section already in palace, and is properly positioned inside the hole, its upper end portion being placed within the enlarged end portion of the section;
d) on introduit un ciment fluide au fond du trou, autour de la portion d'extrémité basse de la préforme;; d) introducing a fluid cement into the hole, around the lower end portion of the preform ;;
e) on introduit un fluide sous pression, de densité supérieure à la densité du ciment, à l'intérieur de la préforme afin de la déplier radialement, progressivement de bas en haut, en refoulant le ciment, également de bas en haut, autour de la préforme, contre la paroi du trou; e) introducing a fluid under pressure, a density greater than the density of the cement within the preform to unfold radially progressively from the bottom upwards, by pumping cement, also from bottom to top, around the preform against the borehole wall;
f) tout en maintenant la préforme sous pression interne, on en chauffe la paroi pour la polymériser; f) while maintaining the inner pressure preform is heated in the wall to polymerize;
g) le ciment ayant pris, et la préforme ayant durci pour constituer un tronçon tubulaire rigide de chemisage, on retire axialement les outillages ayant servi au gonflage et à la polymérisation de la préforme, ainsi qu'à la distribution du ciment; g) the cement having taken, and the preform having hardened to form a rigid tubular section of liner is removed axially tooling used for inflating and curing the preform, as well as the distribution of cement;
h) on réitère l'opération pour les tronçons suivants, jusqu'à obtenir la longueur de puits chemisé souhaitée. h) repeats the operation for the following sections, until the desired length of jacketed wells.

Lorsque, comme cela sera expliqué plus loin, la préforme présente des réserves de résine aptes à migrer vers l'extérieur pour former des verrous annulaires d'étanchéité, le positionnement de ces verrous est réalisé au début de l'étape f ci-dessus. When, as will be explained later, the present preform resin reserve adapted to migrate to the outside to form annular sealing bolts, the positioning of these bolts is formed at the beginning of step f above.

De manière particulièrement avantageuse, on utilise un outil de forage du genre trépan, apte à occuper sélectivement trois états de contraction radiale, à savoir un premier état d'encombrement minimal, lui permettant de passer à l'intérieur du tronçon déjà en place, un second état, d'encombrement intermédiaire, pour le forage de la partie principale du trou et un troisième état, d'encombrement maximal, pour le forage de la partie du trou destinée à recevoir la portion élargie de la préforme. Particularly advantageously is used a drill bit of the bit type, adapted to selectively take three states of radial contraction, namely a first minimum congestion state, allowing it to pass inside the section already in place, a second state, congestion intermediate, to drill the main hole portion and a third state, maximum dimensions for the drilling of the hole for receiving the widened portion of the preform.

Dans un mode de réalisation préférentiel, l'outillage servant au gonflage et à la polymérisation de la préforme, ainsi qu'à la distribution du ciment, comprend une tête à double valve placée en partie basse de la préforme, et apte à distribuer sélectivement un fluide de gonflage à l'intérieur de la préforme et un ciment fluide à l'extérieur de celleci. In a preferred embodiment, the tooling used for inflating and curing the preform, as well as the distribution of the cement, comprises a double valve head placed at the bottom of the preform and adapted to selectively distribute a inflation fluid inside the preform and a fluid cement outside thereof.

L'installation de forage et de chemisage, qui fait également partie de la présente invention, servant à la mise en oeuvre de ce procédé, est remarquable par le fait qu'elle comprend, en tête de puits: The installation of drilling and lining, which is also part of the present invention for the implementation of this method is remarkable in that it comprises, at the wellhead:
- une bobine de stockage et de réception, à l'état enroulé, de ladite préforme; - a storage and receiving coil, in the wound state, said preform;
- une tête surplombant l'entrée du puits, apte à permettre le guidage et l'introduction, dans le puits, de la préforme et des différents outillages servant au forage du puits ainsi qu'au gonflage et à la polymérisation de la préforme; - a head above the entrance of the well, capable of allowing the guide and the introduction into the well of the preform and the various tools used for drilling the well and the inflation and the polymerization of the preform;
- des bobines de stockage à l'état enroulé de tubes métalliques élastiquement déformables aptes à faire descendre et remonter lesdits outillages dans le puits, l'un de ces tubes contenant un câble servant à l'alimentation de la préforme en courant électrique; - of the storage reels in the wound state of elastically deformable metal tubes adapted to lower and raise said tools in the well, one of those tubes containing a cable for feeding the preform into electricity;
- un générateur de courant électrique. - an electric current generator.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en représentent, à simple titre d'exemples non limitatifs un mode de mise en oeuvre préféré, ainsi que l'installation correspondante. Other features and advantages of the invention will become apparent from the description and the accompanying drawings which show, simply by way of non-limiting example a preferred embodiment, and the corresponding installation.

Sur ces dessins: In these drawings:
- les figures 1 à 4 sont des vues schématiques, en coupe axiale, montrant les différentes étapes de l'opération de forage de la partie de puits qui doit recevoir la préforme; - Figures 1-4 are schematic views, in axial section, showing the various stages of the drilling operation of the well portion which is to receive the preform;
- la figure 5 est une vue schématique d'une préforme et de l'outillage dont elle est solidaire, avant mise en place, dans le puits; - Figure 5 is a schematic view of a preform and of the tooling which it is secured before introduction into the well;
- les figures 6 et 7 sont des vues partielles de l'extrémité basse de la préforme, destinées à illustrer le principe de la double valve dont est pourvue la tête d'outillage; - Figures 6 and 7 are partial views of the lower end of the preform intended to illustrate the principle of the double valve which is provided tooling head;
- les figures 8 à 15 illustrent les différentes étapes de mise en place d'une préforme au bout d'un tronçon déjà en place; - Figures 8 to 15 illustrate the various stages of implementation of a preform at the end of a section already in place;
- la figure 16 représente schématiquement, en coupe axiale, un puits chemisé par trois tronçons coaxiaux aboutés;; - Figure 16 shows diagrammatically, in axial section, a well lined by three abutting coaxial sections ;;
- la figure 17 est une vue schématique montrant les différents matériels constitutifs de l'installation, situés en surface (tête de puits) - Figure 17 is a schematic view showing the various constituent materials of the installation, located on the surface (wellhead)
- les figures 18 à 30 - à échelle plus petite - illustrent le fonctionnement de l'installation au cours des différentes étapes du chemisage. - Figures 18 to 30 - on a smaller scale - illustrate the operation of the installation during the various stages of the liner.

La figure 1 représente l'extrémité basse d'un puits vertical en cours de forage et de chemisage. 1 shows the lower end of a vertical shaft during drilling and lining. Ce puits, incomplètement foré, comporte un chemisage déjà en place sous forme d'un tube cylindrique rigide 2 présentant une portion d'extrémité basse 20 élargie. This well, incompletely drilled comprises a lining already in place in the form of a rigid cylindrical tube 2 having a bottom end portion 20 enlarged.

Le diamètre D de cette partie 20 est légèrement plus grand que le diamètre d de la partie principale 2, si bien qu'il est possible d'emboîter les uns dans les autres des tronçons 2, avec recouvrement des parties d'extrémité 20. The diameter D of this part 20 is slightly larger than the diameter d of the main part 2, so that it is possible to fit into each other of the sections 2, with overlap of the end portions 20.

Le tronçon de chemisage 2 est scellé dans le puits par un ciment périphérique 200. The liner portion 2 is sealed in the well by a peripheral cement 200.

Nous allons maintenant décrire de quelle manière va être mis en place, à l'aide du procédé de l'invention, le tronçon suivant, destiné à être abouté au tronçon 2. We will now describe how is going to be set up, using the method of the invention, the following section, to be jointed to the section 2.

Pour cela, comme illustré aux figures 1 à 4, on commence par forer un trou destiné à recevoir ce tronçon. For this, as illustrated in Figures 1 to 4, one begins by drilling a hole for receiving this portion.

A cet effet on utilise un outil de forage 1, du genre trépan, qui a la particularité de pouvoir être rétracté ou dilaté radialement, dans trois états d'encombrement différents. For this purpose is used a drill bit 1, bit type, which has the particularity that it can be retracted or expanded radially in three different states of congestion.

Dans un premier état, illustré à la figure 1, l'outil est rétracté au maximum de telle manière que sa plus grande dimension transversale autorise son libre passage à l'intérieur du tronçon 2, axialement à travers celui-ci. In a first state, shown in Figure 1, the tool is retracted at most such that its largest transverse dimension allows the free passage inside the section 2, axially therethrough.

Dans cet état, son encombrement est donc plus petit que d. In this state, its size is smaller than d.

De manière connue, l'outil de forage 1 est fixé à l'extrémité d'une tige tubulaire 10, qui porte le moteur d'entraînement (non représenté) de l'outil en rotation, et les organes assurant son déploiement ou sa contraction radiale. In known manner, the drilling tool 1 is attached to the end of a tubular rod 10, which carries the drive motor (not shown) of the rotating tool, and the bodies deployment or contraction radial.

Comme on le verra plus loin, la tige 10 est montée à l'extrémité d'un tube métallique apte à être enroulé sur un tambour récepteur disposé en surface, en tête de puits. As discussed below, the rod 10 is mounted at the end of a metal tube capable of being wound on a receiving drum disposed on the surface wellhead.

Dans un second état de déploiement radial, illustré à la figure 2, la partie coupante 12 de l'outil possède un diamètre de travail sensiblement égal à D. In a second radial deployment state, shown in Figure 2, the cutting portion 12 of the tool has a working diameter substantially equal to D.

L'outil ayant été descendu axialement dans le puits, à travers le tubage 2 déjà en place, on provoque ce déploiement radial au diamètre D lorsqu'il est arrivé à l'intérieur de la portion élargie 20. On actionne alors l'outil en rotation, tout en poursuivant sa descente comme illustré par la flèche F1 à la figure 1. The tool having been lowered axially in the shaft, through the casing 2 already in place, this causes radial expansion to diameter D when he arrived inside the widened portion 20. It then actuates the tool rotation, while continuing its descent as shown by the arrow F1 in Figure 1.

On réalise ainsi le forage d'un trou cylindrique au diamètre D, coaxial au tronçon 2, dans le prolongement de celui-ci, dans le sol S. This produces drilling a cylindrical hole to the diameter D, coaxial to the section 2, in the extension thereof, in the ground S.

La profondeur de forage correspond à la longueur du tronçon que l'on souhaite mettre en place. The drilling depth corresponding to the length of the section that is to be set up.

L'outil 1 possède des organes de coupe additionnels 11 qui peuvent être déployés radialement à un diamètre supérieur à D, afin de pouvoir recevoir la portion élargie du tronçon à mettre en place. The tool 1 has additional cutters 11 that can be deployed radially to a diameter greater than D, to receive the enlarged portion of the section to be implemented.

Comme illustré à la figure 3, par remontée de l'outil selon F2, on réalise ainsi un élargissement du trou 3 sur une certaine hauteur. As illustrated in Figure 3, by raising of the tool according to F2, is thus produced an expansion of the hole 3 of a certain height.

A la figure 4 on a désigné par la référence 30 la paroi de la partie principale du trou 3, par la référence 31 la paroi de sa portion élargie et par la référence 32 la portion basse du trou, dont le diamètre D est le même que celui de la partie 30. In Figure 4 are designated with the reference 30 the wall of the main portion of the hole 3 by the reference 31, the wall of the widened portion and the reference 32 the lower portion of the hole, whose diameter D is the same as that of the part 30.

La préforme 4 représentée schématiquement à la figure 5 est du même type général que celle décrite en détail dans le WO-A-94/21887 déjà cité. The preform 4 shown schematically in Figure 5 is the same general type as that described in detail in WO-A-94/21887 cited above.

Néanmoins, elle est dépourvue dans sa partie basse d'un organe obturateur gonflable, du fait qu'on a affaire à un trou borgne ; Nevertheless, it is free in its lower part with an air valve member, because we are dealing with a blind hole; de plus, la préforme 4 possède une portion d'extrémité basse 40 de section élargie. Moreover, the preform 4 has a bottom end portion 40 of enlarged section.

La préforme 4 est supportée par une tige tubulaire 5 en acier, enroulable sur un tambour de stockage situé en surface, et qui permet de la faire descendre à l'intérieur du puits, et de lui fournir les fluides de cimentation et de gonflage, ainsi que l'énergie électrique pour la polymérisation de la préforme, par l'intermédiaire d'un dispositif de raccordement 500 relié à un conduit central (axial) 50 disposé à l'intérieur de la préforme et se raccordant en partie basse de celle à une tête de distribution 51. The preform 4 is supported by a tubular rod 5 steel, rolled to a storage drum located on the surface, and which allows the lowering in the well, and to provide fluid cementing and inflation, and that the electrical energy for the polymerization of the preform, by means of a connecting device 500 connected to a central duct (axial) 50 disposed inside of the preform and connecting the bottom portion of the one a dispensing head 51.

Ce type de tige d'acier enroulable est couramment désignée dans le métier par le terme anglais "COILED TUBING" - en abrégé "CT" -. This type of roll steel rod is commonly designated in the art by the term "COILED TUBING" - abbreviated "CT." -

Comme cela est décrit dans le WO-A-94/21887 déjà cité, la préforme est obturée à ses extrémités haute et basse, de manière étanche, par des manchons arrachables et/ou découpables en fin d'opération. As described in WO-A-94/21887 cited above, the preform is closed at its top and bottom ends in a sealed manner, by peelable sleeves and / or cuttable end of the operation.

La tête distributrice 51 possède une double valve 52, 53, actionnable sélectivement (depuis la surface). The dispensing head 51 has a double valve 52, 53, selectively operable (from the surface).

Comme illustré aux figures 6 et 7, la valve 52 permet de distribuer un fluide de gonflage à l'intérieur de la préforme (flèches I), tandis que la valve 53 permet de distribuer un ciment fluide à la base de la préforme, à l'extérieur de celle-ci (flèches J). As illustrated in FIGS 6 and 7, the valve 52 makes it possible to distribute an inflation fluid to the interior of the preform (arrow I), while the valve 53 is used to distribute a fluid cement to the base of the preform to the outside thereof (arrows J).

Comme illustré à la figure 8, la préforme 4 - qui se trouve initialement à l'état radialement replié - est descendue dans le trou 3 axialement, du haut vers le bas, à travers le tronçon de chemisage 2 déjà en place. As illustrated in Figure 8, the preform 4 - which is initially in the radially collapsed condition - is lowered into the hole 3 axially from the top downward through the liner portion 2 already in place.

Bien entendu, pour que ceci soit possible, il est nécessaire que l'encombrement transversal de la préforme repliée soit inférieur au diamètre interne de la préforme dépliée, qui correspond à celui du tubage 2 déjà en place. Of course, for this to be possible, it is necessary that the transverse dimensions of the folded preform is smaller than the inner diameter of the expanded preform, which corresponds to that of the casing 2 in place.

Lorsque la préforme est repliée sur elle-même, elle présente une section en "U" ou en forme d'escargot - comme illustré par exemple aux figures 6A et 6B, respectivement du document WO-A-94125655; When the preform is folded back on itself, it has a "U-section" or snail-shaped - as shown for example in FIGS 6A and 6B, respectively of WO-A-94125655; ; ; lorsqu'elle est dépliée elle présente une section circulaire. when expanded it has a circular section.

La préforme 4 est positionnée dans le trou 3 de telle manière que sa portion d'extrémité plus large 40 se trouve en regard de l'élargissement de puits 31; 4 the preform is positioned in the hole 3 so that its wider end portion 40 is opposite the enlargement of wells 31; la longueur du trou 3 est déterminée pour que, dans cette position, la portion supérieure de la préforme se trouve en regard de l'élargissement 20 du tubage déjà en place. the length of the hole 3 is determined so that, in this position, the upper portion of the preform is located opposite the enlargement 20 of the casing in place.

On procède alors à l'injection d'une dose de ciment liquide 6 à la base de la préforme, via la valve 53 (flèches J, figure 9). This is followed by the injection of a dose of liquid cement 6 at the base of the preform, through the valve 53 (arrows J, Figure 9).

Le ciment est choisi pour avoir une densité voisine - voire légèrement supérieure - de celle de la boue liquide 7 se trouvant dans le puits. The cement is selected to have a density close to - or slightly greater than - that of the slurry 7 located in the well.

L'arrivée de ciment à la base de la préforme chasse donc cette boue vers le haut. The cement of arrival at the base of the preform so that hunting mud upwards.

Comme illustré à la figure 10, on procède ensuite au gonflage de la préforme, en injectant un fluide sous pression à l'intérieur de celle-ci, via la valve 52 (flèches I). As illustrated in Figure 10, is then carried to the inflation of the preform, by injecting a fluid under pressure within the latter, via the valve 52 (arrows I).

Il s'agit soit d'un liquide introduit de l'extérieur (depuis la tête de puits) par le conduit 5 dans la préforme, soit d'un liquide (eau, boue ou pétrole) présent dans le puits et pompé dans la préforme. It is either a liquid introduced from the outside (from the wellhead) through line 5 into the preform, or a liquid (water, oil or mud) in the well and pumped into the preform .

Le liquide de gonflage est avantageusement choisi pour avoir une densité légèrement supérieure à celle du ciment et de la boue entourant la préforme, si bien que le gonflage va se faire progressivement du bas vers le haut, comme symbolisé par les flèches G à la figure 10. The inflation fluid is preferably selected to have a slightly higher density than the cement and mud surrounding the preform, so that the inflator will be progressively from the bottom upwards, as symbolized by the arrows G in Figure 10 .

A défaut, la progression du gonflage du bas vers le haut peut être contrôlée en prévoyant, le long de la préforme, une série de bagues de contention frangibles, dont le seuil de rupture est adapté à ce sens de progression. Otherwise, the lower inflation of the progression up can be controlled by providing, along the preform, a series of breakable restraining rings, the breakdown threshold is adapted to the direction of advance.

Le ciment est par conséquent refoulé également de bas en haut contre la paroi du puits, comme symbolisé par la flèche H, tandis que la boue 7 se trouve chassée vers le haut. Cement is consequently also pushed upwards against the wall of the well, as symbolized by the arrow H, while the sludge 7 is driven upwardly.

De préférence le volume de ciment périphérique n'est pas suffisant pour atteindre la partie haute de la préforme, de manière à assurer une liaison sans ciment dans la zone de jonction entre les portions d'extrémité des deux tronçons 2 et 4 (voir figure 11). Preferably the device cement volume is not sufficient to reach the upper part of the preform, so as to provide a cement-free bond in the junction zone between the end portions of the two sections 2 and 4 (see Figure 11 ).

De préférence, la préforme 4 possède une paroi en résine polymérisable à chaud, prise en sandwich entre une peau intérieure et une peau extérieure élastiques, et munie, côté intérieur, d'une réserve contenant de la résine apte à migrer vers l'extérieur pour former des bourrelets annulaires favorisant l'ancrage et l'étanchéité du tubage contre la paroi du puits. Preferably, the preform has a wall 4 by hot-curing resin, sandwiched between an inner skin and an elastic outer skin and provided, on the inside, a reserve containing resin adapted to migrate outwardly to forming annular beads to the consolidation and sealing of the casing against the borehole wall.

Une préforme de ce genre est décrite dans la demande de brevet français 94 08691 déposée le 7 juillet 1994 par la demanderesse, et dans son extension internationale PCT/FR 95/00902. A preform of this type is described in French patent application 94 08691 filed on 7 July 1994 by the applicant, and in its international extension PCT / FR 95/00902.

Ces verrous annulaires, répartis tout le long de la préforme sont référencés 9 ; These annular bolts, distributed all along the preform are referenced 9; de préférence il est prévu une densité plus grande de verrous (c'est-à-dire un écartement plus faible entre les verrous) aux extrémités haute et basse de la préforme, de manière à assurer une bonne étanchéité dans la liaison bout-à-bout des différents tronçons. preferably there is provided a greater density locks (that is to say a lower spacing between the bolts) to the upper and lower ends of the preform, so as to ensure a good seal in the connecting end-to after the various sections.

Le chauffage et la polymérisation de la préforme sont réalisés une fois le gonflage terminé, la pression de gonflage étant maintenue à l'intérieur de la préforme. Heating and curing the preform are carried out after completion of inflation, the inflation pressure is maintained inside the preform.

A titre indicatif, la pression interne est de l'ordre de 15 bars. As an indication, the internal pressure is of the order of 15 bars.

Le chauffage de la préforme peut se faire soit en introduisant un fluide chaud à l'intérieur de la préforme, soit par réaction chimique exothermique, soit encore de préférence - par effet Joule, au moyen de résistances électriques (fils chauffants) disposées dans la paroi de la préforme ou à proximité de celle-ci, et alimentées en courant électrique depuis la tête de puits, via la tige - "Coiled Tubing" - 5. Heating the preform can be done either by introducing a hot fluid inside the preform or by exothermic chemical reaction, or even preferably - by the Joule effect, by means of electric resistors (heated son) arranged in the wall of the preform or in the vicinity thereof, and supplied with electric current from the wellhead, through the rod - "Coiled Tubing" - 5.

A titre indicatif, la température nécessaire à la polymérisation est de l'ordre de 110 à 140"C, et la durée de cette étape est de l'ordre de six à huit heures. As an indication, the temperature necessary for the polymerization is in the range of 110 to 140 "C, and the duration of this step is around six to eight hours.

Lorsque la polymérisation des verrous 9 et de la paroi de préforme est terminée, et que le ciment 6 a fait sa prise (figure 12), on retire l'outillage 500, 50, 51 (flèche K, figure 13). When the polymerization of the bolts 9 and the preform wall is complete, and that the cement 6 has its outlet (12) is removed tooling 500, 50, 51 (arrow K, Figure 13).

On installe alors un outil de coupe (501) à l'extrémité du tube 5, et on découpe le manchon d'étanchéité de l'extrémité haute de la préforme (polymérisée) 4' (figure 14), qu'on arrache ensuite. then installing a cutting tool (501) at the end of the tube 5, and cutting the sealing sleeve of the top end of the preform (polymerized) 4 '(Figure 14), which then tears. On opère de la même manière pour le manchon inféneur. Is carried out in the same manner for the inféneur sleeve.

On obtient alors un tronçon de chemisage rigide 4' qui prolonge coaxialement le tubage précédent 2 (voir figure 15). One then obtains a rigid liner section 4 ', which extends coaxially with the preceding casing 2 (see Figure 15).

L'opération qui vient d'être décrite est bien sûr réitérée, tronçon après tronçon, afin d'obtenir la profondeur de puits chemisé souhaitée. The operation which has just been described is of course repeated, section after section, to obtain the desired depth of jacketed wells.

Dans un mode de réalisation possible de la préforme, celle-ci a une âme composée à 30% de résine époxy et à 70% de fibres de verre, cette âme ayant une épaisseur de l'ordre de 14mm ; In a possible embodiment of the preform, the latter has a core comprised 30% epoxy resin and 70% glass fibers, the core having a thickness of about 14mm; les peaux intérieure et extérieure, en caoutchouc synthétique, ont respectivement une épaisseur de 2mm et de 6mm environ. the inner and outer skins, synthetic rubber, respectively have a thickness of 2mm and about 6mm.

A titre indicatif, la portion principale de la préforme 4 possède, à l'état déplié, un diamètre intérieur de l'ordre de 140mm et un diamètre extérieur de l'ordre de 184mm, tandis que la portion élargie 40 possède un diamètre intérieur de l'ordre de 188mm et un diamètre extérieur de l'ordre de 236mm. As an indication, the main portion 4 of the preform has, in the unfolded state, an inner diameter of about 140mm and an outside diameter of about 184mm, while the enlarged portion 40 has an inside diameter of the order of 188mm and an outside diameter of about 236mm.

Les portions 30-32 et 31 du puits ont des diamètres moyens de l'ordre de 197mm et de 244,5mm, respectivement. The portions 30-32 and 31 of the well have average diameters of the order of 197mm and 244,5mm respectively.

La longueur des différents tronçons peut naturellement être très variable ; The length of the various sections can naturally be highly variable; à simple titre indicatif, la longueur d'une préforme peut être de l'ordre de 500m. single indication, the length of a preform may be of the order of 500m.

La figure 16 représente un puits P chemisé par un ensemble de trois tronçons 2A, 2B et 2C aboutés et cimentés. Figure 16 shows a P well lined by a set of three sections 2A, 2B and 2C edge and cemented.

La figure 17 représente schématiquement une installation de tête de puits qui permet de mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. Figure 17 schematically shows a wellhead installation which allows to implement the method according to the invention.

Sur cette figure, la tête de puits, référencée 55, est équipée d'une structure métallique (châssis) 100 entourant la tête de puits. In this figure, the wellhead, referenced 55, is equipped with a metal frame (chassis) 100 surrounding the wellhead.

Cette structure 100 porte un injecteur 101 pourvu d'un sabot d'appui 102, et servant à supporter et à pousser les différents matériels lorsqu'ils sont descendus dans le puits ou retirés de celui-ci elle se trouve à l'aplomb de l'entrée du puits. This structure 100 carries an injector 101 provided with a bearing block 102, and for supporting and pushing the various materials when they are lowered into the well or withdrawn therefrom it is plumb with the entry of the well.

On a désigné par la référence 54 un tambour de stockage sur lequel est enroulée la préforme ; Was designated by the reference 54 a storage drum onto which is wound the preform; elle est supportée par un wagonnet it is supported by a trolley
La référence 540 désigne un sabot de support et de guidage de la préforme à l'entrée du puits. The reference 540 denotes a support shoe and guiding of the preform at the entrance of the well.

Les références 56 et 57 désignent des tambours sur lesquels sont enroulés et stockés respectivement les tubes "CT" (Coiled Tubing) 560 et 5. References 56 and 57 designate drums on which are wound and stored the tubes "CT" respectively (Coiled Tubing) and 560 5.

Le tube 560 sert à supporter et à déplacer l'outil de forage ; The tube 560 serves to support and to move the drilling tool; le tube 5 (comme déjà dit) sert à supporter la préforme, à amener les fluides de gonflage et de cimentation à la préforme, et à la connecter à une source de courant électrique (pour la polymérisation) . the tube 5 (as already said) serves to support the preform, to cause the inflation fluid and cementing to the preform and to connect it to a source of electrical current (for polymerisation).

L'électricité est fournie par un générateur électrique 58. Electricity is supplied by an electric generator 58.

La référence 59 désigne une cabine de contrôle de l'opération. The reference 59 designates an operation control room.

De manière classique, l'entrée du puits à forer est initialement gamie d'un cuvelage 550. Conventionally, the entry of wells to be drilled initially gamie a casing 550.

Le trépan 1 est adapté à l'extrémité du tube 560, lequel est déroulé du tambour récepteur 56, supporté et guidé par le sabot 102, puis poussé par l'injecteur 101 (voir figure 18). The bit 1 is fitted to the end of the tube 560, which is unwound from the receiving drum 56, supported and guided by the shoe 102, and then pushed by the injector 101 (see Figure 18).

On procède alors au forage du trou, de forme étagée 3, destiné à recevoir le premier tronçon (figure 19). One then proceeds to the drilling of the hole, stepped shape 3, for receiving the first section (Figure 19).

Après mise en place de la préforme, cimentation et mise au rond, et enfin polymérisation in situ de celle-ci, via un conducteur électrique 580 relié au générateur 58, on retire le conduit central (50), le tube 5 auquel il est attaché s'enroulant sur le tambour 54 (vide) sur laquelle était initialement stockée la préforme (figure 20). After placement of the preform, cementing and setting the round, and finally in situ polymerization thereof, via an electrical conductor 580 connected to the generator 58, the central duct is removed (50), the tube 5 to which it is attached winding on the drum 54 (empty) to which was initially stored the preform (figure 20).

La préforme se trouve aboutée, de manière étanche, au cuvelage 550. The preform is butt-sealed manner, the casing 550.

On défait ensuite les connexions hydraulique et électrique avec la préforme, on installe et on scelle de manière étanche autour de la tête du puits un appareillage de sécurité ad-hoc A, ceci par une technique conventionnelle (figure 21). then defeated the hydraulic and electrical connections with the preform, is installed and tightly sealed around the wellhead equipment an ad-hoc security A, this by a conventional technique (Figure 21).

A l'aide de l'outil de coupe 501, porté par le tube 5, on découpe les manchons d'étanchéité haut et bas (figure 22). With the help of the cutting tool 501 carried by the tube 5, are cut up and down sealing sleeves (FIG 22).

L'étape suivante consiste à forer la section suivante, pour obtenir un trou étagé 3 prolongeant le tronçon 2 (figure 23). The next step is to drill the next section to obtain a stepped bore 3 extending the section 2 (Figure 23).

Ensuite, on calibre les diamètres et on vérifie l'alignement du tronçon 2 et du trou 3, à l'aide d'un instrument approprié 1000 (figure 24). Then is calibrated diameters and checks the alignment of the section 2 and the hole 3, by means of a suitable instrument 1000 (Figure 24).

On met en place une nouvelle préforme (figure 25). Is put in place a new preform (figure 25).

On la fait descendre dans le puits, et on la positionne convenablement dans le trou 3. On la connecte au tube 5, et on procède au gonflage, à la cimentation, et à la polymérisation (figure 26). Is lowered into the well, and is properly positioned in the hole 3. It connects to the tube 5, and is performed during inflation, cementing, and polymerization (Figure 26).

On retire le conduit central 50, qu'on remonte et qu'on enroule sur le tambour récepteur 54 (figures 27 et 28). the central conduit 50 is removed, which rises and is wound onto the receiver drum 54 (Figures 27 and 28).

On suspend l'outil de coupe 501 au tube 5, et on le descend pour découper les manchons d'extrémité (figure 29). Suspending the cutting tool 501 to the tube 5, and descends to cut the end sleeves (FIG 29).

On obtient ainsi deux tronçons rigides aboutés 2A, 2B (figure 30). There is thus obtained two abutting rigid sections 2A, 2B (Figure 30).

Claims (4)

    REVENDICATIONS
  1. 1. Procédé pour forer et chemiser un puits, notamment un puits de forage pétrolier, au moyen d'un ensemble de tronçons tubulaires - ou préformes - similaires, initialement souples, aptes à être repliées longitudinalement sur elles-mêmes pour être introduites dans le puits, puis à être dépliées radialement sous l'effet d'une pression interne pour prendre une forme cylindrique, et enfin à être rigidifiées in situ par polymérisation de leur paroi, l'encombrement transversal d'une préforme repliée étant de dimension maximale sensiblement inférieure à son diamètre interne à l'état déplié, et lesdites préformes (4) possédant une portion d'extrémité (40) dont le diamètre - après dépliement - est légèrement supérieur à celui du reste de la préforme, ce qui permet leur jonction bout-à-bout par emboîtement avec recouvrement de ladite portion d'extrémité (40), caractérisé par le fait que, un premier tronçon (2) ayant été mis en place du côté de l 1. A method to drill and line a well, notably an oil well bore, by means of a set of tubular sections - or preforms - Similar initially flexible, capable of being folded longitudinally on itself to be introduced into the well and then to be folded out radially under the effect of an internal pressure to take a cylindrical shape, and finally to be stiffened in situ by polymerization of their wall, the transverse size of a folded preform being maximum dimension substantially less than its inner diameter in the unfolded state, and said preforms (4) having an end portion (40) whose diameter - after unfolding - is slightly higher than the remainder of the preform, allowing their joining end-to -bout by interlocking with covering said end portion (40), characterized in that a first section (2) having been set up on the side of 'entrée du puits, sa portion d'extrémité élargie (40) tournée vers le bas, Entrance of the well, its enlarged end portion (40) facing downwards,
    a) on fait passer axialement, de haut en bas à travers ledit tronçon (2), un outil de forage (1), et on fore au-dessous et dans le prolongement de ce tronçon (2) un trou (3) de forme et de profondeur adaptées pour recevoir le tronçon suivant; a) is made axially through, from top to bottom through said section (2), a drilling tool (1) and is drilled below and in the extension of this section (2) a hole (3) to form and depth adapted to receive the next section;
    b) on retire l'outil de forage (1); b) the drilling tool is removed (1);
    c) on introduit une préforme (4), à l'état replié, à l'intérieur du puits en la faisant traverser le tronçon (2) déjà en place, et on la positionne convenablement à l'intérieur du trou (3), sa portion d'extrémité haute venant se placer à l'intérieur de la portion d'extrémité élargie (40) du tronçon (2); c) introducing a preform (4) in the folded state within the well by making the cross section (2) already in place, and is properly positioned inside the hole (3), its upper end portion which is placed within the enlarged end portion (40) of the section (2);
    d) on introduit un ciment fluide (6) au fond du trou (3), autour de la portion d'extrémité basse de la préforme;; d) introducing a fluid cement (6) in the hole (3), around the lower end portion of the preform ;;
    e) on introduit un fluide sous pression (8), de densité supérieure à la densité du ciment (6), à l'intérieur de la préforme (4) afin de la déplier radialement, progressivement de bas en haut, en refoulant le ciment, également de bas en haut, autour de la préforme, contre la paroi du trou (3); e) introducing a pressurized fluid (8) greater than the density of the cement density (6) inside the preform (4) to unfold radially progressively from the bottom upwards, by pumping the cement , also from bottom to top, around the preform, against the wall of the hole (3);
    f) tout en maintenant la préforme sous pression interne, on en chauffe la paroi pour la polymériser; f) while maintaining the inner pressure preform is heated in the wall to polymerize;
    g) le ciment ayant pris, et la préforme ayant durci pour constituer un tronçon tubulaire rigide de chemisage (4'), on retire axialement les outillages ayant servi au gonflage et à la polymérisation de la préforme, ainsi qu'à la distribution du ciment; g) the cement having taken, and the preform having hardened to form a rigid tubular liner section (4 ') is removed axially tooling used for inflating and curing the preform, as well as the distribution of cement ;
    h) on réitère l'opération pour les tronçons suivants, jusqu'à obtenir la longueur de puits chemisé souhaitée. h) repeats the operation for the following sections, until the desired length of jacketed wells.
  2. 2. Procédé selon revendication 1, caractérisé par le fait qu'on utilise un outil de forage (1) du genre trépan, apte à occuper sélectivement trois états de contraction radiale, à savoir un premier état d'encombrement minimal, lui permettant de passer à l'intérieur du tronçon (2) déjà en place, un second état, d'encombrement intermédiaire, pour le forage de la partie principale (30) du trou (3) et un troisième état, d'encombrement maximal, pour le forage de la partie (31) du trou (3) destinée à recevoir la portion élargie de la préforme (4). 2. Method according to claim 1, characterized in that there is used a drilling tool (1) of the bit type, adapted to selectively take three states of radial contraction, namely a first minimum congestion state, allowing it to pass inside the section (2) in place, a second state, of intermediate size, to drill the main portion (30) of the hole (3) and a third state, maximum size, for drilling of part (31) of the hole (3) for receiving the widened portion of the preform (4).
  3. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que ledit outillage comprend une tête (51) à double valve (52, 53) placée en partie basse de la préforme (4), et apte à distribuer sélectivement un fluide de gonflage (8) à l'intérieur de la préforme (4) et un ciment fluide (7) à l'extérieur de celle-ci. 3. The method of claim 1 or 2, characterized in that said tooling comprises a head (51) double valve (52, 53) placed at the bottom of the preform (4) and adapted to selectively distribute a fluid inflation (8) inside the preform (4) and a fluid cement (7) on the outside thereof.
  4. 4. Installation de forage et de chemisage, destinée à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'elle comprend, en tête du puits: 4. Installation of drilling and lining, for carrying out the method according to one of claims 1 to 3, characterized in that it comprises wellhead:
    - une bobine (54) de stockage et de réception, à l'état enroulé, de ladite préforme (4); - a coil (54) for storing and receiving, in the wound state, said preform (4);
    - une tête (101) surplombant l'entrée (55) du puits, apte à permettre le guidage et l'introduction dans le puits de la préforme (4) et des différents outillages servant au forage du puits ainsi qu'au gonflage et à la polymérisation de la préforme; - a head (101) above the entrance (55) of the well, capable of allowing guiding and introduction into the well of the preform (4) and the various tools used for drilling the well and the inflation and curing the preform;
    - des bobines (56, 57) de stockage à l'état enroulé de tubes métalliques élastiquement déformables (560, 5) aptes à faire descendre et remonter lesdits outillages dans le puits, l'un (5) de ces tubes contenant un câble servant à l'alimentation de la préforme en courant électrique; - coils (56, 57) for storing in the wound state of elastically deformable metal tubes (560, 5) suitable to lower and raise said tools in the well, one (5) of said tubes containing a cable serving for feeding the preform into electricity;
    - un générateur de courant électrique (59). - an electric current generator (59).
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