FR2762356A1 - Ecran de puits de forage a circuits de substitution - Google Patents
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- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
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- E21B43/02—Subsoil filtering
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Abstract
Il comprend des joints d'écran supérieur et inférieur présentant un tronçon perméable apte à permettre l'écoulement du fluide le traversant tout en bloquant l'écoulement des particules.Un passage d'écoulement de substitution s'étendant sur toute la longueur du joint comprend : un tube de dérivation (14) présentant une pluralité d'ouvertures (15) , ledit tube de dérivation étant ouvert à ses deux extrémités supérieure et inférieure ; des moyens (16) relient l'extrémité inférieure dudit écran supérieur (11a) à l'extrémité supérieure dudit écran inférieur (11b) ; et une tubulure collectrice (30) s'étend entre lesdits joints d'écran supérieur et inférieur (11a, 11b) pour former un passage (31) d'écoulement de fluide entre lesdits joints d'écran.Application aux puits de forage tendant à former des ponts de graviers.
Description
ECRAN DE PUITS DE FORAGE A CIRCUITS DE SUBSTITUTION
La présente invention se rapporte à un écran de puits de forage à circuits de substitution et, selon l'un de ses aspects, à un écran de puits de forage à circuits de substitution du type utilisé pour les conditionnements des filtres à gravier des puits de forage, dans lesquels les liaisons de fluide entre les circuits de substitution (par exemple des tubes de dérivation) sur les joints adjacents de l'écran sont protégés de l'endommagement pendant l'installation et le fonctionnement.
La présente invention se rapporte à un écran de puits de forage à circuits de substitution et, selon l'un de ses aspects, à un écran de puits de forage à circuits de substitution du type utilisé pour les conditionnements des filtres à gravier des puits de forage, dans lesquels les liaisons de fluide entre les circuits de substitution (par exemple des tubes de dérivation) sur les joints adjacents de l'écran sont protégés de l'endommagement pendant l'installation et le fonctionnement.
Au cours de la production des hydrocarbures ou similaires dans des formations faiblement ou pas du tout consolidées et/ou fracturées, il n'est pas inhabituel de produire des volumes importants de matériaux particulaires en même temps que les fluides de la formation. Comme cela est bien connu dans l'art antérieur, ces particules provoquent de façon habituelle un grand nombre de problèmes et doivent être contrôlées afin d'obtenir une production économique. La technique probablement la plus populaire qui soit utilisée pour contrôler la production des particules (par exemple du sable) d'un puits est celle qui est habituellement connue sous la dénomination de "filtre à graviers".
Dans un conditionnement typique de filtre à graviers. un écran est descendu dans le puits de forage sur un câble de travail et est positionné adjacent à la formation souterraine à conditionner, par exemple une formation de production. Le matériau particulaire, auquel on se référera collectivement sous le terme de "graviers" et un fluide porteur sont ensuite refoulés sous forme de boue en dessous du câble de travail, et sortent par une "traversée" dans le passage annulaire du puits formé entre l'écran et le tubage du puits ou le trou ouvert, selon le cas.
Le liquide porteur dans la boue s'écoule normalement dans la formation et/ou à travers l'écran lui-même qui, de son côté, présente une perméabilité empêchant la traversée d'écoulement des graviers. Il en résulte que les graviers sont déposés ou "tamisés" dans le passage annulaire du puits. où ils se rassemblent pour former un filtre à graviers autour de l'écran. Le gravier, de son côté, présente une granulométrie telle qu'il forme une masse perméable qui permet l'écoulement des fluides produits à travers cette masse et dans l'écran tout en bloquant l'écoulement des particules produites avec les fluides de production.
L'un des problèmes majeurs associé aux filtres à graviers en particulier lâ oì des intervalles longs inclinés ou horizontaux doivent être conditionnés, vient de la difficulté à distribuer le gravier sur tout l'intervalle de conditionnement, c'est-à-dire à garnir de gravier de filtrage la totalité de la longueur du passage annulaire autour de
I'écran. Cette mauvaise distribution du gravier (c'est-à-dire le garnissage de gravier incomplet de l'intervalle) est souvent provoquée par le fait que le liquide porteur dans la boue de graviers est perdu dans les parties les plus perméables de l'intervalle de la formation ce qui, à son tour, conduit le gravier à former des "ponts de sable dans le passage annulaire avant que la totalité du gravier ait été mise en place. l)e tels ponts bloquent la poursuite de l'écoulement de la boue à travers le passage annulaire, en empêchant ainsi la mise en place d'une quantité suffisante de gravier a) en dessous du pont dans les opérations de mise en place du filtre du haut vers
le bas, ou b) au-dessus du pont, dans les opérations de mise en place du filtre du bas vers le
haut.
I'écran. Cette mauvaise distribution du gravier (c'est-à-dire le garnissage de gravier incomplet de l'intervalle) est souvent provoquée par le fait que le liquide porteur dans la boue de graviers est perdu dans les parties les plus perméables de l'intervalle de la formation ce qui, à son tour, conduit le gravier à former des "ponts de sable dans le passage annulaire avant que la totalité du gravier ait été mise en place. l)e tels ponts bloquent la poursuite de l'écoulement de la boue à travers le passage annulaire, en empêchant ainsi la mise en place d'une quantité suffisante de gravier a) en dessous du pont dans les opérations de mise en place du filtre du haut vers
le bas, ou b) au-dessus du pont, dans les opérations de mise en place du filtre du bas vers le
haut.
Pour réduire ou soulager ce problème, on a récemment développé des écrans de puits de forage "à circuits de substitution" qui assurent une bonne distribution du gravier sur tout l'intervalle de conditionnement, même si des ponts de sable se forment avant que la totalité du gravier ait été mise en place. Pour trouver des exemples de tels écrans, on se reportera à US-A-4 945 991, 5 082 052, 5 113 935.
5 417 284, et 5 419 394. Dans tous ces écrans de puits de forage, les circuits oli passages de substitution (par exemple des passages de dérivation perforés ou des conduits de dérivation) s'étendent sur toute la longueur de l'écran et sont en communication de fluide avec la boue de gravier, lorsque la boue pénètre dal1s l'espace annulaire autour de l'écran. Si un pont de sable se forme dans le passage annulaire, la boue est encore libre de s'écouler à travers les conduits et de sortir dans le passage annulaire, à travers les perforations dans les tubes de dérivation, pour compléter le remplissage du passage annulaire au-dessus et/ou en dessous du pont de sable.
Il existe au moins deux facteurs principaux à prendre en compte au cours de l'assemblage et de l'utilisation des écrans de puits de forage à circuits de substitution.
L'un est la protection des tubes de dérivation pendant l'installation et l'autre concerne la réalisation des liaisons de fluide nécessaires entre les tubes de dérivation sur des longueurs ou des joints adjacents de l'écran lorsque l'écran de puits de forage est réalisé et est descendu dans le puits de forage. Tout d'abord, du fait de la relative petite taille des passages de substitution (c'est-à-dire des tubes de dérivation), il est très important qu'ils ne soient pas pincés ou autrement endommagés au cours de
I'installation de l'écran. Une proposition pour protéger ces dérivations consiste à les placer à l'intérieur de la surface extérieure de l'écran ; on se reportera pour cela à US
A-5 476 143 et 5 51 5 915. Cependant, ceci augmente normalement le coût de ce type d'écran, en le rendant sensiblement plus onéreux que d'autres types d'écrans disponibles dans le commerce et actuellement utilisés dans le même but. En conséquence, il apparaît plus souhaitable, au moins d'un point de vue économique, de simplement positionner et fixer les conduites de dérivation ou les tubes de dérivation sur la surface extérieure d'un écran de puits approprié disponible dans le commerce, afin d'être compétitif. Malheureusement, cependant, ceci expose les tubes de dérivation positionnés à l'extérieur à l'endommagement au cours de l'installation de l'écran.
I'installation de l'écran. Une proposition pour protéger ces dérivations consiste à les placer à l'intérieur de la surface extérieure de l'écran ; on se reportera pour cela à US
A-5 476 143 et 5 51 5 915. Cependant, ceci augmente normalement le coût de ce type d'écran, en le rendant sensiblement plus onéreux que d'autres types d'écrans disponibles dans le commerce et actuellement utilisés dans le même but. En conséquence, il apparaît plus souhaitable, au moins d'un point de vue économique, de simplement positionner et fixer les conduites de dérivation ou les tubes de dérivation sur la surface extérieure d'un écran de puits approprié disponible dans le commerce, afin d'être compétitif. Malheureusement, cependant, ceci expose les tubes de dérivation positionnés à l'extérieur à l'endommagement au cours de l'installation de l'écran.
Une autre technique proposée pour protéger des tubes de dérivation positionnés à l'extérieur, consiste à monter concentriquement une enveloppe de protection perforée, sur l'écran et sur les tubes de dérivation associés. Cette enveloppe protège les tubes de dérivation de tous les impacts d'endommagement ou similaire au cours de l'installation et/ou des fonctionnements de l'écran. Alors qu'une telle enveloppe assure une bonne protection pour les tubes de dérivation pénétrant le long de l'écran, elle n'offre pas de protection pour les liaisons entre les tubes de dérivation sur des joints adjacents, qui sont nécessaires pour que les tubes de dérivation respectifs offrent un passage d'écoulement continu sur toute la longueur de l'écran de puits de forage.
En outre, actuellement, il est à la fois difficile et fastidieux de réaliser toutes les connexions de fluide entre les tubes de dérivation respectifs et qui sont requis pour réaliser un écran de puits de forage à circuits de substitution typique. En effet, la longueur d'un écran de puits de forage typique à circuits de substitution est normalement importante (par exemple 330 mètres, c'est-à-dire 1000 pieds ou plus) et est constituée d'une pluralité de joints de 6,00 mètres (20 pieds) ou plus. Chaque joint est à la base similaire aux autres, en ce sens que tous les joints sont constitués d'un tronçon perméable (c'est-à-dire une longueur de matériau d'écran) présentant une pluralité de tubes de dérivation individuels, s'étendant axialement, et positionnés sur ce tronçon, pour former un "joint" d'écran monobloc.
En réalisant ou en assemblant la plupart de ces écrans de puits de forage à circuits de substitution de l'art antérieur, les joints en nombre souhaité sont fixés ensemble en couplant d'abord les "tubes de base" des joints d'écran ensemble, et ensuite individuellement, en réalisant la liaison de fluide pour chacun des tubes de dérivation sur un joint vers son tube de dérivation respectif sur le joint adjacent. I)u fait qu'un joint typique comporte normalement une pluralité de tubes de dérivation parallèles s'étendant axialement (c'est-à-dire au moins quatre pour des écrans longs).
quatre connexions individuelles sont nécessaires pour réaliser les connexions de fluide nécessaires entre les tubes de dérivation de l'un quelconque parmi deux joints adjacents ce qui nécessite huit manipulations physiques différentes pour chaque joint (c'est-à-dire une à chaque extrémité de chaque connecteur individuel). Pal conséquent. pour un écran de puits de 330 mètres (1000 pieds) constitué de 50 joints de 6,00 mètres (20 pieds), 200 connecteurs (c'est-à-dire 400 liaisons actuelles) sont nécessaires pour assembler l'écran de puits. Comme on pourra s'en rendre compte.
cette procédure d'assemblage fastidieuse augmente sensiblement la durée ct l'ensemble des coûts concernés lorsque l'on utilise des écrans de puits à circuits dc substitution selon l'art antérieur.
Une technique proposée pour réduire à la fois le nombre de connecteurs et le temps nécessaire pour assembler un écran à circuits de substitution, est décrit dans US-A-5 386 966, délivré le 21 Février 1995, où un connecteur unique est utilisé pour réaliser une connexion de fluide entre quatre jeux de tubes de dérivation respectifs.
Le connecteur est positionné coulissant sur le tube de base à une extrémité d'un joint d'écran, de telle façon que les extrémités respectives des tubes de dérivation soient reçues dans des passages dans le connecteur après que les tubes de base sur les joints adjacents aient été vissés ensemble. Alors que ceci élimine la manipulation dc plusieurs connecteurs individuels à chaque joint, cela nécessite encore que chaque tube de dérivation soit sensiblement aligné avec son tube de dérivation respectif stlr un joint adjacent, cela exige encore que chaque tube de dérivation soit sensiblement aligné avec son tube de dérivation respectif, sur un joint adjacent avant que le connecteur unique ne fonctionne. Malheureusement, ceci n'est pas toujours facile à réaliser.
En conséquence, il est souhaitable que les liaisons de fluide entre des tubes de dérivation adjacents puissent être réalisées facilement et rapidement, ou bien si elles sont réalisées individuellement comme dans les écrans à circuits de substitution. que ces connexions soient protégées de l'endommagement au cours de leur installation et de leur utilisation.
La présente invention propose un écran de puits de forage à circuits de substitution, qui est constitué de joints d'écran et qui comporte des moyens pour réaliser la liaison de fluide reliant les trajets de substitution (c'est-à-dire les tubes de dérivation) sur des joints adjacents de l'écran, sans nécessiter un alignement axial des dérivations. Ceci est réalisé en positionnant une tubulure collectrice (par exemple un manchon) entre les joints adjacents tubulure qui sert de passage de fluide entre les extrémités intérieures ouvertes des passages de dérivation supérieurs et les extrémités supérieures ouvertes des passages de dérivation inférieurs. Ceci permet aux joints d'être réalisés sans avoir à prendre en compte l'alignement axial des passages de dérivation, ce qui, à son tour, accélère l'assemblage et l'installation de l'écran de puits de forage à circuits de substitution.
La présente invention a pour objet un écran de puits de forage à circuits de substitution comprenant - au moins un joint d'écran supérieur et inférieur dont chacun présente
sensiblement la même structure et comprend
- un tronçon perméable apte à permettre l'écoulement du fluide le
traversant, tout en bloquant l'écoulement des particules à travers ce
tronçon;
- au moins un passage d'écoulement de substitution s'étendant sur la
longueur dudit joint et comprenant un tube de dérivation présentant une
pluralité d'ouvertures sur sa longueur, ledit tube étant ouvert à ses deux
extrémités supérieure et inférieure; - des moyens pour relier l'extrémité inférieure dudit joint d'écran supérieur à
l'extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur; et - une tubulure collectrice s'étendant entre ladite extrémité inférieure dudit joint
d'écran supérieur et l'extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur et
entourant ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube de dérivation sur
ledit joint d'écran supérieur et l'extrémité supérieure dudit au moins un tube de
dérivation sur ledit joint d'écran inférieur, de manière à offrir un passage pour
l'écoulement du fluide entre lesdits tubes de dérivation.
sensiblement la même structure et comprend
- un tronçon perméable apte à permettre l'écoulement du fluide le
traversant, tout en bloquant l'écoulement des particules à travers ce
tronçon;
- au moins un passage d'écoulement de substitution s'étendant sur la
longueur dudit joint et comprenant un tube de dérivation présentant une
pluralité d'ouvertures sur sa longueur, ledit tube étant ouvert à ses deux
extrémités supérieure et inférieure; - des moyens pour relier l'extrémité inférieure dudit joint d'écran supérieur à
l'extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur; et - une tubulure collectrice s'étendant entre ladite extrémité inférieure dudit joint
d'écran supérieur et l'extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur et
entourant ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube de dérivation sur
ledit joint d'écran supérieur et l'extrémité supérieure dudit au moins un tube de
dérivation sur ledit joint d'écran inférieur, de manière à offrir un passage pour
l'écoulement du fluide entre lesdits tubes de dérivation.
Selon un mode de réalisation de l'invention, ladite tubulure comporte un manchon présentant au moins une sortie entre lesdits joints d'écran supérieur et inférieur
Selon un autre mode de réalisation, L'écran comporte un insert résistant à l'érosion monté dans ladite au moins une sortie sur ledit manchon
Selon un autre mode encore de réalisation, chacun desdits joints d'écran comporte - une enveloppe entourant ledit tronçon perméable et recouvrant ledit au moins
un circuit d'écoulement de substitution afin de protéger ledit au moins un
passage d'écoulement de substitution pendant l'installation dudit écran de puits,
ladite enveloppe présentant une pluralité d'ouvertures dans sa paroi.
Selon un autre mode de réalisation, L'écran comporte un insert résistant à l'érosion monté dans ladite au moins une sortie sur ledit manchon
Selon un autre mode encore de réalisation, chacun desdits joints d'écran comporte - une enveloppe entourant ledit tronçon perméable et recouvrant ledit au moins
un circuit d'écoulement de substitution afin de protéger ledit au moins un
passage d'écoulement de substitution pendant l'installation dudit écran de puits,
ladite enveloppe présentant une pluralité d'ouvertures dans sa paroi.
Selon un autre mode encore de réalisation, ledit tronçon perméable comprend - un tube de base présentant une pluralité d'ouvertures à l'intérieur ; et - du matériau d'écran positionné autour dudit tube de base.
La présente invention a également pour objet un écran de forage à circuits de substitution, comprenant: - au moins un joint d'écran supérieur et inférieur, chacun desdits joints
présentant sensiblement la même structure et chacun comprenant - un tronçon perméable apte à permettre l'écoulement du fluide à travers ce
tronçon tout en bloquant l'écoulement des particules - au moins un trajet d'écoulement à circuits de substitution s'étendant sur la lon
gueur dudit joint, ledit trajet d'écoulement comprenant un tube de dérivation
présentant une pluralité d'ouvertures sur sa longueur, ledit tube de dérivation
étant ouvert à la fois à ses extrémités supérieure et inférieure et une
enveloppe entourant ledit tronçon perméable et recouvrant ledit au moins un
trajet d'écoulement de substitution pour protéger ledit au moins un trajet
d'écoulement de substitution pendant l'installation dudit écran de puits, ladite
enveloppe présentant une pluralité d'ouvertures dans sa paroi - des moyens pour relier l'extrémité inférieure dudit joint d'écran supérieur à
l'extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur; - des moyens pour relier ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube de
dérivation sur ledit joint d'écran supérieur, à ladite extrémité supérieure dudit
au moins un tube de dérivation sur ledit joint d'écran inférieur, de manière à
offrir un passage de fluide entre lesdits tubes de dérivation ; et - des moyens pour protéger lesdits moyens pour relier lesdits tubes de dériva-
tion.
présentant sensiblement la même structure et chacun comprenant - un tronçon perméable apte à permettre l'écoulement du fluide à travers ce
tronçon tout en bloquant l'écoulement des particules - au moins un trajet d'écoulement à circuits de substitution s'étendant sur la lon
gueur dudit joint, ledit trajet d'écoulement comprenant un tube de dérivation
présentant une pluralité d'ouvertures sur sa longueur, ledit tube de dérivation
étant ouvert à la fois à ses extrémités supérieure et inférieure et une
enveloppe entourant ledit tronçon perméable et recouvrant ledit au moins un
trajet d'écoulement de substitution pour protéger ledit au moins un trajet
d'écoulement de substitution pendant l'installation dudit écran de puits, ladite
enveloppe présentant une pluralité d'ouvertures dans sa paroi - des moyens pour relier l'extrémité inférieure dudit joint d'écran supérieur à
l'extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur; - des moyens pour relier ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube de
dérivation sur ledit joint d'écran supérieur, à ladite extrémité supérieure dudit
au moins un tube de dérivation sur ledit joint d'écran inférieur, de manière à
offrir un passage de fluide entre lesdits tubes de dérivation ; et - des moyens pour protéger lesdits moyens pour relier lesdits tubes de dériva-
tion.
Selon un autre mode de réalisation de l'invention, lesdits moyens pour relier lesdits tubes de dérivation comportent - une longueur de tube de pompage présentant une première extrémité et une
deuxième extrémité ; et - des moyens pour relier ladite première extrémité de ladite longueur de tube de
pompage à ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube de dérivation sur
ledit joint d'écran supérieur, et pour relier ladite deuxième extrémité de ladite
longueur de tube de pompage, à ladite extrémité supérieure dudit au moins un
tube de dérivation sur ledit joint d'écran inférieur, de manière à offrir un
passage de fluide entre lesdits tubes de dérivation.
deuxième extrémité ; et - des moyens pour relier ladite première extrémité de ladite longueur de tube de
pompage à ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube de dérivation sur
ledit joint d'écran supérieur, et pour relier ladite deuxième extrémité de ladite
longueur de tube de pompage, à ladite extrémité supérieure dudit au moins un
tube de dérivation sur ledit joint d'écran inférieur, de manière à offrir un
passage de fluide entre lesdits tubes de dérivation.
Selon encore un autre mode de réalisation de l'invention, ladite longueur de tube de pompage présente au moins une ouverture.
Selon un autre mode encore de réalisation de l'invention, lesdits moyens pour protéger lesdits moyens pour relier lesdits tubes de dérivation comprennent - un manchon s'étendant entre ladite extrémité inférieure dudit joint d'écran
supérieur et ladite extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur et
entourant ladite longueur de tube de pompage.
supérieur et ladite extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur et
entourant ladite longueur de tube de pompage.
Selon un mode particulier de réalisation, ledit manchon présente au moins une sortie positionnée sur le manchon entre lesdits joints d'écran supérieur et inférieur.
Plus spécialement, la présente invention propose un écran de puits de forage à circuits de substitution, qui comprend une pluralité de joints d'écran (par exemple des longueurs de 6 mètres, c'est-à-dire 20 pieds). Chacun des joints d'écran présente à la base la même structure et chacun est constitué d'un tronçon perméable qui est apte à permettre l'écoulement de fluide à travers lui, tout en bloquant le réseau de particules à travers lui. A la base, ce tronçon perméable est constitué d'un tube de base présentant des ouvertures, et autour duquel est positionné un matériau d'écran (par exemple des fils métalliques entrelacés).
Au moins un trajet d'écoulement à circuits de substitution (par exemple un tube de déviation), présentant une pluralité d'ouvertures espacées sur sa longueur, s'étend sur la longueur dudit joint et est ouvert à ses deux extrémités. Une tubulure collectrice (par exemple un manchon) s'étend entre l'extrémité inférieure d'un joint d'écran supérieur et l'extrémité supérieure d'un joint d'écran inférieur, de telle façon qu'elle entoure les extrémités inférieures des tubes de dérivation sur le joint d'écran supérieur, et les extrémités supérieures des tubes de dérivation sur le joint d'écran inférieur, de manière à assurer un passage pour l'écoulement du fluide entre les tubes de dérivation.
Le manchon présente de préférence au moins une sortie entre lesdits joints d'écran supérieur et inférieur, de telle façon que le fluide (par exemple de la boue de graviers) puisse s'écouler dans l'intervalle annulaire de puits adjacent à la tubulure collectrice pour assurer une bonne distribution du gravier sur tout l'intervalle de conditionnement, pendant un opération de mise en place d'un filtre à graviers. Du fait que cette ouverture peut être soumise à l'érosion au cours du fonctionnement du filtre à graviers, un insert résistant à l'abrasion ou à l'érosion est de préférence monté dans la sortie.
Une enveloppe de protection est positionnée concentriquement sur le tronçon perméable du joint d'écran et sur les trajets d'écoulement de substitution (par exemple les tubes de dérivation) pour protéger les trajets d'écoulement de substitution pendant l'installation dudit écran de puits de forage. L'enveloppe de protection présente une pluralité d'ouvertures dans sa paroi pour permettre au fluide en provenance des ouvertures dans les tubes de dérivation. de s'écouler à travers l'enveloppe et dans le passage annulaire de puits pendant une opération de mise en place d'écran à graviers, et aux fluides de s'écouler dans l'enveloppe et à travers le tronçon perméable, pendant la production.
Dans un autre mode de réalisation, le trajet de substitution, L'écran de puits de forage selon la présente invention comportent des moyens pour relier individuellement les extrémités inférieures des tubes de dérivation sur un joint d'écran supérieur.
aux extrémités supérieures des tubes de dérivation sur un joint d'écran inférieur.
chacun de ces moyens de liaison de fluide est constitué de longueurs individuelles dc tube de pompage présentant des accouplements à chacune de ses extrémités pour relier la longueur du tube de pompage entre ses tubes de dérivation respectifs. Un manchon est fixé entre les joints d'écran adjacents autour des moyens de liaison de fluide, pour protéger ces derniers lorsque l'écran de puits est installé. En outre, à la fois les longueurs du tube de pompage de connexion et du manchon présentent de préférence au moins une sortie, de telle façon qu'une partie du fluide (boue de graviers) s'écoulant à travers les moyens de connexion puisse passer dans le passage annulaire de puits et constituer l'écran pour l'intervalle de puits adjacent au manchon au cours de l'opération de mise en place de l'écran à graviers.
D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description d'un mode de réalisation de la présente invention. faite à titre non limitatif et en regard du dessin annexé qui n'est pas nécessairement nécessairement réalisé à l'échelle, où les numéros de référence identiques désignent des pièces identiques, et dans lequel - la figure 1 est une vue fragmentaire en élévation et partiellement en coupe, de
l'écran de puits de forage à circuits de substitution, présentant une tubulure ou
conduite collectrice, ainsi qu'une liaison de fluide entre les tubes de dérivation
sur des joints adjacents, selon la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle de la
liaison de fluide entre des joints adjacents de l'écran de puits de forage de la
figure 1, prise à l'intérieur de la ligne circulaire 2-2 à la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3 à la figure 2 et - la figure 4 est une vue fragmentaire en élévation, partiellement en coupe, d'un
autre mode de réalisation d'un écran de puits de forage. à circuits de substitu
tion, présentant des liaisons de fluide protégées entre les tubes de dérivation,
sur des joints adjacents, selon la présente invention.
l'écran de puits de forage à circuits de substitution, présentant une tubulure ou
conduite collectrice, ainsi qu'une liaison de fluide entre les tubes de dérivation
sur des joints adjacents, selon la présente invention - la figure 2 est une vue en coupe longitudinale à plus grande échelle de la
liaison de fluide entre des joints adjacents de l'écran de puits de forage de la
figure 1, prise à l'intérieur de la ligne circulaire 2-2 à la figure 1 - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon la ligne 3-3 à la figure 2 et - la figure 4 est une vue fragmentaire en élévation, partiellement en coupe, d'un
autre mode de réalisation d'un écran de puits de forage. à circuits de substitu
tion, présentant des liaisons de fluide protégées entre les tubes de dérivation,
sur des joints adjacents, selon la présente invention.
En se référant plus particulièrement au dessin, la figure 1 illustre un écran de puits de forage 10 à circuits de substitution qui est assemblé selon la présente invention et qui est spécialement utile pour la réalisation d'écrans de graviers sur de longs intervalles de puits de forage verticaux, inclinés et/ou horizontaux. L'écran 10 de puits de forage est constitué d'une pluralité de "joints" d'écran 1 1 (par exemple de 6 mètres (20 pieds) de longueur) qui sont reliés ensemble (par exemple par un accouplement vissé 16) à l'avance ou lorsque l'écran de puits est descendu dans un puits de forage. On a représenté seulement deux joints, c'est-à-dire le joint d'écran "supérieur"
1 la et le joint d'écran "inférieur" 1 lob. On doit comprendre que les termes "supérieur" et "inférieur" tels qu'utilisés ici sont à considérer comme des termes relatifs et s'appliqueraient à des positions équivalentes lorsque l'écran 10 est utilisé dans un puits de forage incliné et/ou horizontal.
1 la et le joint d'écran "inférieur" 1 lob. On doit comprendre que les termes "supérieur" et "inférieur" tels qu'utilisés ici sont à considérer comme des termes relatifs et s'appliqueraient à des positions équivalentes lorsque l'écran 10 est utilisé dans un puits de forage incliné et/ou horizontal.
Chaque joint présente fondamentalement la même structure et est illustré comme étant constitué d'un tronçon perméable qui, à son tour, est constitué respectivement d'un tube de base 12 muni de perforations ou de fentes (tubes 12a, 12b), présentant une pluralité d'ouvertures 1 2c traversantes (voir la figure 2). Un matériau "d'écran" (par exemple une longueur enroulée continue de fils entrecroisés 13) est positionné sur le tube de base 12. Comme on le comprendra à partir de l'art antérieur, chaque tour de fils métalliques entrecroisés est légèrement espacé par rapport au tour ou à la spire adjacente pour former des passages de fluide (non représentés) entre les spires de fils métalliques entrecroisés 13. Cette technique est habituellement utilisée pour fabriquer des écrans de puits bien connus et disponibles dans le comrnerce, par exemple des SUPERWELD SCREENS par US Filter/Johnson
Screens, Minneapolis, USA.
Screens, Minneapolis, USA.
Alors qu'un type particulier d'écran bien connu est utilisé dans la description de la présente invention, on comprendra que le terme générique "écran" tel qu'utilisé ici est destiné à inclure et à couvrir tous les types de structures similaires qui sont habituellement utilisées dans le conditionnement des puits par des filtres à graviers qui permettent l'écoulement des fluides à travers "l'écran" tout en bloquant l'écoulement des particules (par exemple d'autres écrans disponibles dans le commerce, des chemises ou des tubes munis de fentes ou de perforations; des écrans en métal fritté; des écrans en mailles de la taille des écrans frittés; des tubes formant écran ; des écrans et/ou des chemises conditionnés; ou leurs combinaisons) et peut même inclure des ébauches pour quelques applications.
Des circuits de substitution sont positionnés autour de la surface extérieure du joint d'écran 11, et comme représenté sur les figures 1 à 3, sont constitués d'au moins un (on en a représenté quatre) tubes perforés ou tubes de dérivation qui s'étendent longitudinalement le long de la surface extérieure en fils métalliques entrecroisés 13.
Chaque tube de dérivation 14 présente une pluralité d'ouvertures 15 espacées sur sa longueur et est ouvert à ses deux extrémités. Les deux extrémités d'un tube de dérivation respectif 14 traversent une ouverture dans des bagues respectives 18 qui aident à positionner et à maintenir en position les tubes de dérivation sur le joint d'écran 11.
Les ouvertures 15 prévues dans les tubes 14 peuvent être à l'avant des tubes 14 (15a à la figure 3) ou, de préférence, s'ouvrir sur leurs faces latérales (15b à la figure 3). Du fait de l'érosion possible de ces ouvertures pendant les opérations de mise en place du filtre à graviers, des inserts résistant à l'érosion (en carbure de tungstène et non représentés) peuvent être prévus dans chacune des ouvertures 15.
Pour protéger les tubes de dérivation 14 de l'endommagement au cours dc l'installation de l'écran 10, une enveloppe de protection 17 est positionnée concentriquement autour du joint d'écran 11. L'enveloppe 17 est constituée d'un cylindre réalisé en un matériau résistant et durable, par exemple en acier, qui est fixé à ses extrémités supérieure et inférieure à des bagues respectives 18 ou similaires qui. à leur tour, sont fixées au tube de base 12 par soudure ou similaire. L'enveloppe 17 présente une pluralité d'ouvertures 19 (seulement quelques unes d'entre elles sont indiquées sur les figures) à travers sa paroi pour offrir une sortie pour le fluide (par exemple de la boue de graviers) pour traverser l'enveloppe lorsqu'il s'écoule hors des ouvertures 15 dans les tubes de dérivation 14 et une entrée pour les fluides dans l'enveloppe et à travers le tronçon perméable de l'écran pendant la production.
En positionnant l'enveloppe rigide sur les tubes de dérivation 14, les tubes sont protégés contre toute éruption accidentelle ou similaire pendant l'assemblage et l'installation de l'écran qui, autrement, pourrait sévèrement endommager ou détruire les tubes de dérivation en les empêchant de réaliser la fonction à laquelle ils sont destinés.
Dans les écrans de puits à circuits de substitution qui sont constitués de plusieurs joints d'écran, les tubes de dérivation 14 sur les joints respectifs doivent être reliés les uns aux autres par une liaison de fluide lorsque les joints sont reliés ensemble. Ceci est nécessaire pour que chacun des tubes de dérivation assure un trajet d'écoulement continu pour la boue de graviers sur toute la longueur de l'écran O pendant les opérations de mise en place du filtre à graviers.
Dans la plupart des écrans de puits à circuits de substitution de l'art antérieur de ce type, les tubes de base respectifs sont tout d'abord vissés ensemble et ensuite l'extrémité de chaque tube de dérivation sur un joint est connectée individuellement à l'extrémité d'un tube de dérivation respectif sur un joint adjacent par un connecteur individuel. Un connecteur typique 20 (voir la figure 4) est constitué par une relativement courte longueur de tube de pompage 21 (qui peut être par exemple le même tube que celui qui est utilisé pour les tubes de dérivation 14) qui comporte des moyens (par exemple des accouplements 22 à chaque extrémité) pour relier le tube de pompage au tube de dérivation. Typiquement, l'un des accouplements 22 ou les deux accouplements 22 sont susceptibles de coulisser sur le tube de pompage 21, de telle façon que le connecteur puisse être assemblé sur des tubes de liaison alignés 14 après que les joints 1 la, Il b aient été reliés ensemble. Pour une discussion plus complète sur ces connecteurs de l'art antérieur, on pourra se reporter au brevet US
A-5 390 966, délivré le 21 Février 1995, et qui est incorporé à la présente à titre de
O ro référence.
A-5 390 966, délivré le 21 Février 1995, et qui est incorporé à la présente à titre de
O ro référence.
Lorsque l'on utilise des connecteurs 20, comme décrit ci-dessus, les tubes de dérivation respectifs sur les joints adjacents doivent être sensib les tubes de base aient été reliés et maintenus ensuite en position sur les joints 1 a et
1 lob, par des vis, des soudures, etc.
1 lob, par des vis, des soudures, etc.
Une autre technique encore qui peut être utilisée pour assembler le manchon 30 entre les joints nécessite la fabrication du manchon en au moins deux parties (manchon fendu) et ensuite d'assembler les parties autour des tubes de base reliés. et de fixer les parties ensemble par tous moyens appropriés (par exemple des vis, dc la soudure, des bandes, etc.). Bien entendu, on peut prévoir des moyens d'étancléitè (par exemple des joints toriques ou similaires non représentés) aux emplacements appropriés entre le manchon 30 et les joints 1 la, 1 lob, pour empêcher toute foite excessive à la liaison des joints ensemble. Cependant, on peut noter qu'une petite fuite ne pose pas de problème, car le but ultime de l'écran de puits à circuits dc substitution 10 est d'assurer un écran de graviers ou un filtre à graviers sensiblement uniforme sur toute la longueur de l'écran 10.
En conséquence, si le manchon 30 présente une longueur importante. par exemple 3 mètres (10 pieds), il est préférable de prévoir au moins une sortie 33 sur sa longueur, pour permettre à une partie des boues s'écoulant à travers le passage annulaire 31, de sortir délibérément dans le puits de forage pour être sûr que le manchon 30 adjacent à l'anneau de puits sera bien rempli d'un filtre à graviers avec le reste de l'intervalle de conditionnement. En d'autres termes, la sortie 33 agit de la même façon que les ouvertures 15 dans les tubes de dérivation 14. Comme la sortie 33 peut présenter également une tendance à s'éroder au cours de l'opération d'établissement du filtre à graviers, il est préférable de prévoir un insert 34 résistant à l'érosion (par exemple en carbure de tungstène) à l'intérieur de l'ouverture 33.
En utilisant le manchon 30 pour former une tubulure de fluide entre les tubes de dérivation adjacents, on peut voir qu'il n'est pas nécessaire que les tubes dc dérivation soient en alignement les uns par rapport aux autres lorsque les tubes de base sont vissés ensemble. Ceci permet aux joints d'écran d'être réalisés rapidement, ce qui, à son tour, permet d'obtenir des économies sensibles de durée et de travail, et donc des économies de coût, en utilisant un écran à circuits de substitution.
Selon un autre aspect de l'invention (figure 4), l'écran 10a à circuits de substitution est réalisée en utilisant des connecteurs 20 de l'art antérieur pour réaliser la liaison de fluide individuelle entre les tubes de dérivation respectifs 14. Le manchon 30a est positionné concentriquement autour des connecteurs et s'étend entre les joints d'écran 1 la, 1 lob et est fixé à ces joints de la même façon qu'exposé ci-dessus. Le manchon 30a forme effectivement un prolongement de l'enveloppe 17 et assure la protection des connexions 20 au cours de l'installation et du fonctionnement. A nouveau, si la longueur de la connexion entre les joints est importante, par exemple environ 3 mètres (10 pieds) ou plus, il est préférable qu'au moins une ouverture 23 soit prévue sur chaque longueur de tube de pompage 21 de connecteur et qu'au moins une ouverture 33a soit prévue dans le manchon 30a de telle façon que la boue de graviers s 'écoulant à travers les tubes de dérivation 14 puisse pénétrer dans le
passage annulaire de puits adjacent à la liaison pendant l'établissement du filtre à
graviers.
passage annulaire de puits adjacent à la liaison pendant l'établissement du filtre à
graviers.
Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation
décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à
l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.
décrits et représentés et elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à
l'homme de l'art sans que l'on ne s'écarte de l'esprit de l'invention.
Claims (10)
1.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution comprenant - au moins un joint d'écran supérieur et inférieur (1 la, llb) dont chacun
présente sensiblement la même structure et comprend
- un tronçon perméable (12a, 12b) apte à permettre l'écoulement du fluide
le traversant, tout en bloquant l'écoulement des particules à travers cc
tronçon;
- au moins un passage d'écoulement de substitution s'étendant sur la
longueur dudit joint (11) et comprenant un tube de dérivation (14)
présentant une pluralité d'ouvertures (1 Sa, 15b) sur sa longueur, ledit
tube étant ouvert à ses deux extrémités supérieure et inférieure - des moyens (26) pour relier l'extrémité inférieure dudit joint d'écran supérieur
(1 la) à l'extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur (1 lb) ; et - une tubulure collectrice (30) s'étendant entre ladite extrémité inférieure dudit
joint d'écran supérieur (1 la) et l'extrémité supérieure dudit joint d'écran
inférieur (11 b) et entourant ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube
de dérivation (14) sur ledit joint d'écran supérieur (1 la) et l'extrémité
supérieure dudit au moins un tube de dérivation (14) sur ledit joint d'écran
inférieur (1 lb), de manière à offrir un passage (31) pour l'écoulement du fluide
entre lesdits tubes de dérivation (14).
2.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution, selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite tubulure (30) comporte un manchon (34) présentant au moins une sortie (33) entre lesdits joints d'écran supérieur et inférieur (1 la, 1 lob).
3.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution, selon la revendication 2. caractérisé en ce qu'il comporte - un insert (34) résistant à l'érosion monté dans ladite au moins une sortie (33)
sur ledit manchon (30).
4.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution, selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chacun desdits joints d'écran (1 la, 1 1 b) comporte - une enveloppe (17) entourant ledit tronçon perméable (12a, 12b) et recouvrant
ledit au moins un circuit d'écoulement de substitution afin de protéger ledit au
moins un passage d'écoulement de substitution pendant l'installation dudit
écran de puits, ladite enveloppe (17) présentant une pluralité d'ouvertures (1C))
dans sa paroi.
5.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution, selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit tronçon perméable (12a, 12b) comprend - un tube de base (12) présentant une pluralité d'ouvertures (12c) à l'intérieur ; et - du matériau d'écran (13) positionné autour dudit tube de base (12).
6.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution, comprenant - au moins un joint d'écran supérieur (1 la) et inférieur (1 lob), chacun desdits
joints présentant sensiblement la même structure et chacun comprenant - un tronçon perméable (12a, 12b) apte à permettre l'écoulement du fluide à
travers ce tronçon tout en bloquant l'écoulement des particules - au moins un trajet d'écoulement à circuits de substitution s'étendant sur la lon
gueur dudit joint, ledit trajet d'écoulement comprenant un tube de dérivation
(14) présentant une pluralité d'ouvertures (15) sur sa longueur, ledit tube de
dérivation étant ouvert à la fois à ses extrémités supérieure et inférieure ; et
une enveloppe (17) entourant ledit tronçon perméable (12a, 12b) et recouvrant
ledit au moins un trajet d'écoulement de substitution (14) pour protéger ledit au
moins un trajet d'écoulement de substitution pendant l'installation dudit écran
de puits (10), ladite enveloppe (17) présentant une pluralité d'ouvertures (19)
dans sa paroi - des moyens pour relier l'extrémité inférieure dudit joint d'écran supérieur (1 la)
à l'extrémité supérieure dudit joint d'écran inférieur (1 lob); - des moyens pour relier ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube de
dérivation (14) sur ledit joint d'écran supérieur (1 la), à ladite extrémité
supérieure dudit au moins un tube de dérivation (14) sur ledit joint d'écran
inférieur (11 b), de manière à offrir un passage de fluide (31) entre lesdits tubes
de dérivation; et - des moyens (30) pour protéger lesdits moyens pour relier lesdits tubes de
dérivation (14).
7.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution selon la revendication 6. dans lequel lesdits moyens pour relier lesdits tubes de dérivation (14) comportent - une longueur de tube de pompage (21) présentant une première extrémité et
une deuxième extrémité ; et - des moyens (22) pour relier ladite première extrémité de ladite longueur de
tube de pompage (21) à ladite extrémité inférieure dudit au moins un tube de
dérivation (14) sur ledit joint d'écran supérieur, et pour relier ladite deuxième
extrémité de ladite longueur de tube de pompage (21), à ladite extrémité
supérieure dudit au moins un tube de dérivation (14) sur ledit joint d'écran
inférieur, de manière à offrir un passage de fluide entre lesdits tubes de déri
vation (14).
8.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution, selon la revendication 7, caractérisé en ce que ladite longueur de tube de pompage (21) présente au moins une ouverture (23).
9.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution, selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que lesdits moyens pour protéger lesdits moyens pour relier lesdits tubes de dérivation (14) comprennent - un manchon (30a) s'étendant entre ladite extrémité inférieure dudit joint
d'écran supérieur (1 la) et ladite extrémité supérieure dudit joint d'écran infc-
rieur (11 b) et entourant ladite longueur de tube de pompage (21).
10.- Ecran de puits de forage à circuits de substitution, selon la revendication 9, caractérisé en ce que ledit manchon (30a) présente au moins une sortie (33a) positionnée sur le manchon entre lesdits joints d'écran supérieur et inférieur (1 la, 1 lob).
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Family
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| US (1) | US5868200A (fr) |
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| FR (1) | FR2762356B1 (fr) |
| GB (1) | GB2327960B (fr) |
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