FR2790510A1 - Procede et dispositif de controle de debit en fond de puits, a commande decouplee - Google Patents
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Abstract
Un dispositif (18) de contrôle de débit, placé au fond d'un puits pétrolier en production, comprend des trous (24) formés dans le tube de production (16), une chemise obturatrice (26) apte à coulisser en face des trous (24), un actionneur (31) excentré par rapport au tube (16), et une pièce intermédiaire (29). La pièce intermédiaire (29) est guidée sur le tube (16) de façon à supporter le couple de basculement dû au caractère excentré de l'actionneur (31). Une liaison (46), souple sauf dans le sens du déplacement, relie la pièce (29) à la chemise obturatrice (26), de façon symétrique par rapport à l'axe du tube (16). Le découplage ainsi obtenu assure un auto-centrage de la chemise (26), ce qui améliore sensiblement la durée de vie du dispositif (18).
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE CONTROLE DE DEBIT EN FOND DE
PUITS, A COMMANDE DECOUPLEE
DESCRIPTION
Domaine technique L'invention concerne un procédé et un dispositif conçus pour contrôler le débit d'un fluide pétrolier s'écoulant au fond d'un puits par un tube de
production.
Un tel -dispositif peut notamment être utilisé dans un puits pétrolier en production, pour optimiser la production de ce puits en fonction du temps. Elle s'applique en particulier au cas o du fluide pétrolier pénètre en au moins deux emplacements différents dans
un puits vertical, horizontal ou oblique.
Etat de la technique Il est connu de placer des vannes à débit réglable au fond d'un puits en production, afin d'optimiser celle-ci notamment dans le cas o du fluide pétrolier débouche dans le puits en au moins deux emplacements espacés les uns des autres. Les documents GB-A-2 314 866 et WO-A-97/37102 concernent de telles
vannes à débit réglable.
Les vannes à débit réglable sont implantées sur le tube de production, de façon à définir une section de passage réglable entre l'intérieur du tube et l'espace annulaire qui l'entoure. Elles comprennent habituellement une chemise obturatrice coulissante placée à l'intérieur du tube de production, ainsi que des trous formés dans ce dernier, au niveau de la chemise. Elles comprennent également des actionneurs, commandés à distance depuis la surface de façon à déplacer la chemise obturatrice parallèlement à l'axe
du tube de production.
Le plus souvent, l'actionneur d'une vanne à débit réglable comprend un vérin électrique ou hydraulique agencé à l'extérieur du tube de production, parallèlement à l'axe de celui-ci. La tige de commande de l'actionneur est alors fixée à un téton solidaire de
la chemise obturatrice.
Dans cet agencement classique, du fait que l'actionneur est placé à l'extérieur du tube de production alors que la chemise obturatrice est coaxiale à celui-ci, le mécanisme présente un caractère dissymétrique. L'effort de poussée ou de traction exercé sur la chemise obturatrice crée donc un couple qui tend à faire basculer celle-ci. Ce couple de basculement entraîne un frottement entre la chemise et le tube de production. Par conséquent, deux forces de réaction, orientées radialement en sens inverse, sont
appliquées sur chacune des extrémités de la chemise.
Ces forces de réaction compensent le couple de basculement (composantes radiales) mais tendent également à s'opposer à la translation de la chemise (composantes axiales). Ces efforts axiaux sont proportionnels au coefficient de frottement entre les deux matériaux constituant la chemise et le tube de production. Cet effet purement mécanique est accentué par les conditions particulièrement défavorables régnant en fond de puits, qui ont généralement pour conséquence la formation d'un dépôt sur le tube de production. En présence d'un tel dépôt, l'extrémité avant de la chemise obturatrice (pour un sens de déplacement donné de celle-ci) est soumise à un effet de coin dû au dépôt, en un emplacement diamétralement opposé à l'effort exercé par l'actionneur. Au contraire, l'extrémité avant de la chemise doit décoller le dépôt formé sur le tube, dans sa partie située du côté de l'actionneur. Cet effet dû au dépôt se combine à l'effet de basculement dû au caractère dissymétrique du mécanisme, pour rendre particulièrement difficile la commande du déplacement de la chemise obturatrice. Il est donc nécessaire d'avoir recours à un actionneur très puissant dès qu'un dépôt tend à se former sur le tube de production, ce qui est très fréquent dans un puits pétrolier. Très rapidement, l'actionneur peut devenir trop faible pour assurer la commande de la chemise et le mécanisme est grippé. La fiabilité des dispositifs
de contrôle de débit ainsi conçue est donc faible.
Un autre problème posé par les vannes à débit réglable de ce type concerne leur étanchéité lorsqu'ils se trouvent dans un état fermé. Cette étanchéité est généralement obtenue au moyen de deux joints d'étanchéité dynamiques montés sur le tube de production, de part et d'autre des trous traversant celui-ci. Dans l'état fermé de la vanne, la chemise obturatrice chevauche les trous et coopère normalement
de façon étanche avec les deux joints d'étanchéité.
Du fait du caractère dissymétrique du mécanisme, la concentricité de la chemise obturatrice sur le tube de production n'est pas parfaitement assurée. En particulier, chacun des déplacements de la chemise se traduit, comme on l'a déjà observé, par un léger basculement de celle-ci dans un sens ou dans l'autre, selon le sens du déplacement. Ainsi, lorsqu'on commande l'ouverture de la vanne à partir de son état fermé, le joint situé vers l'avant par rapport au sens du déplacement de la chemise est comprimé exagérément du côté de l'actionneur, alors qu'il est, au contraire, insuffisamment comprimé du côté opposé. Le phénomène est inverse pour le joint situé vers l'arrière, qui subit une compression excessive à l'opposé de l'actionneur, tout en étant insuffisamment comprimé du côté de celui- ci. Les parties de chacun des joints respectivement trop comprimées et insuffisamment comprimées sont inversées lorsque la chemise
obturatrice revient vers l'état fermé du dispositif.
Les joints sont donc soumis à des cycles de compression excessive et de compression insuffisante qui en accélèrent le vieillissement. Des risques de fuites apparaissent donc rapidement dans les régions des joints insuffisamment comprimées lors du déplacement de
la chemise obturatrice.
Cette analyse montre que la conception actuelle des vannes à débit réglable placées en fond de puits n'est pas satisfaisante du point de vue de la fiabilité. Cela va à l'encontre de la mission que sont censées remplir de telles vannes, qui est précisément
d'assurer une gestion optimisée des puits pétroliers.
En effet, toute intervention sur ces vannes à débit réglable est coûteuse (dépose et remise en place du tube de production) et se traduit par une interruption de la production, qui fait chuter le rendement du puits. Exposé de l'invention L'invention a précisément pour objet un dispositif de contrôle de débit en fond de puits, dont la conception originale lui permet de supprimer tous les inconvénients des dispositifs existants liés au caractère dissymétrique de l'effort habituellement
appliqué sur la chemise obturatrice.
Conformément à l'invention, ce résultat est obtenu au moyen d'un dispositif de contrôle de débit, au travers d'un tube de production placé dans un puits pétrolier, comprenant au moins un trou traversant le tube de production, une chemise obturatrice mobile montée en face dudit trou, et des moyens de commande, montés en un -emplacement excentré sur le tube de production et aptes à déplacer la chemise selon une trajectoire donnée, caractérisé en ce que les moyens de commande agissent sur la chemise au travers d'au moins une pièce intermédiaire, celle-ci coopérant avec le tube de production par des moyens de guidage définissant ladite trajectoire, et coopérant avec la chemise par des moyens de liaison souples sauf selon ladite trajectoire, agencés symétriquement par rapport
à l'axe du tube de production.
Dans un tel dispositif, la pièce intermédiaire ainsi que les moyens de liaison souples interposés entre cette pièce et la chemise assurent un découplage de la liaison entre les moyens de commande et la chemise. Cette dernière se centre donc d'elle-même sur l'axe du tube de production et n'est soumise à aucun couple de basculement. Pour un même effort exercé par les moyens de commande, on obtient ainsi une fiabilité beaucoup plus grande. De plus, les moyens d'étanchéité portés par le tube de production sont soumis à des efforts de compression constants et uniformes qui en
augmentent très sensiblement la longévité.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, la trajectoire de la chemise est parallèle
à l'axe du tube de production.
Par ailleurs, les moyens de commande agissent avantageusement sur la pièce intermédiaire par une tige de commande orientée parallèlement à l'axe du tube de production. Dans ce cas, les moyens de liaison sont implantés de préférence en deux emplacements disposés symétriquement par rapport à l'axe du tube de production, dans un premier plan contenant cet axe et perpendiculaire à un deuxième plan passant par ledit
axe et par l'axe de la tige de commande.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, les moyens de commande, la pièce intermédiaire et la chemise obturatrice sont montés à
l'extérieur du tube de production.
La pièce intermédiaire est alors reliée avantageusement au tube de production par les moyens de guidage, de façon telle qu'un jeu circonférentiel soit ménagé entre le tube et la pièce intermédiaire. Cette caractéristique permet d'éviter qu'un éventuel dépôt présent sur le tube s'oppose au déplacement de la pièce intermédiaire. Ainsi, on augmente le rendement du système, ce qui permet de limiter les efforts de l'actionneur. Par ailleurs, les moyens de guidage comprennent de préférence deux paires d'organes de guidage espacés selon l'axe du tube de production, lesdites paires étant disposées dans le premier plan, en des
emplacements diamétralement opposés sur le tube.
Chaque organe de guidage comprend alors, avantageusement, une tige cylindrique qui fait saillie radialement vers l'extérieur sur le tube de production, au travers d'une fente droite formée dans la pièce intermédiaire, ainsi qu'une embase de relativement plus grand diamètre, dont la hauteur détermine le jeu circonférentiel précité. En variante, les moyens de guidage comprennent deux pièces de guidage espacées, fixées au tube de production et dans lesquelles sont formées des rainures, la pièce intermédiaire comprenant des bras, qui traversent lesdites rainures, et chaque pièce de guidage supportant au moins une broche qui traverse ladite rainure ainsi qu'une fente droite formée dans le
bras reçu dans cette rainure.
Selon le cas, la pièce intermédiaire peut être constituée soit d'une pièce unique, à section en forme de C, soit de deux pièces symétriques par rapport au
deuxième plan, montées sur le tube de production.
Avantageusement, une chemise de protection est montée dans le prolongement de la chemise obturatrice, et sollicitée vers celle-ci par des moyens élastiques, de façon à amener automatiquement la chemise de protection dans une position de recouvrement d'un moyen d'étanchéité monté sur le tube de production, d'un côté du trou opposé aux moyens de commande, lorsque ledit moyen d'étanchéité n'est pas recouvert par la chemise obturatrice. L'invention concerne également un procédé de contrôle de débit, au travers d'un tube de production placé dans un puits pétrolier, dans lequel on déplace une chemise obturatrice mobile selon une trajectoire donnée, en face d'au moins un trou traversant le tube de production? sous l'action de moyens de commande excentrés sur ledit tube, caractérisé en ce qu'on agit sur la chemise au travers d'au moins une pièce intermédiaire guidée sur le tube selon ladite trajectoire et reliée 0 la chemise de façon souple, sauf selon ladite trajectoire, et symétriquement par rapport à l'axe du tube de production.
Brève description des dessins
On décrira à présent, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation préféré de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans
lesquels: -
- la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un dispositif de contrôle de débit conforme à l'invention, implanté dans le fond d'un puits pétrolier; - la figure 2 est une vue en perspective éclatée, illustrant notamment les moyens de guidage de la pièce intermédiaire sur le tube de production; - la figure 3 est une section transversale selon la ligne III-III; - la figure 4 est une perspective éclatée illustrant une variante de réalisation du dispositif de contrôle de débit conforme à l'invention; - la figure 5 est une vue de côté montrant une variante des moyens de liaison souples interposés entre la pièce intermédiaire et la chemise; - la figure 6 est une vue de côté qui représente une autre variante de réalisation du dispositif de contrôle de débit conforme à l'invention; et - la figure 7 est une coupe selon la ligne
VII-VII de la figure 6.
Description détaillée d'un mode de réalisation préféré
de l'invention Sur la figure 1, la référence 10 désigne un puits pétrolier en production, dont seule une région de fond est représentée. Il est à noter que cette région de fond peut être orientée verticalement, comme représenté, ou encore horizontalement ou en oblique, sans sortir du cadre de l'invention. Dans le cas o le dispositif de contrôle de débit est placé dans une région horizontale ou oblique d'un puits, les expressions telles que "vers le bas" et "vers le haut"
utilisées dans la description qui suit signifient alors
respectivement "en s'éloignant de la surface" et "vers
la surface".
Les parois du puits pétrolier 10 sont renforcées par un cuvelage 12. Dans la région du puits illustrée sur la figure 1, ce cuvelage 12 a été perforé en 14, afin de faire communiquer le puits avec un
gisement naturel de fluide pétrolier (non représenté).
Pour permettre l'acheminement du fluide pétrolier jusqu'à la surface, un tube de production 16 est logé coaxialement dans le puits 10, sur toute sa hauteur. Le tube de production 16 est formé d'un
certain nombre de tronçons de tube reliés bout à bout.
L'un de ces tronçons, illustré sur la figure 1, forme le corps du dispositif de contrôle de débit 18 conforme à l'invention. Pour simplifier, l'expression "tube de production" sera utilisée par la suite pour désigner indifféremment le tube dans son ensemble et le tronçon
formant le corps du dispositif 18.
Le tube de production 16 délimite intérieurement un canal 20 par lequel le fluide pétrolier remonte vers la surface. L'espace annulaire 22 délimité entre le tube de production 16 et le cuvelage 12 du puits 10 est fermé, de part et d'autre du dispositif de contrôle de débit 18, par des systèmes d'étanchéité annulaire (non représentéS). Par conséquent, le fluide pétrolier en provenance du gisement naturel (non représenté) et admis dans le puits par les perforations 14, ne peut remonter vers la surface par le canal central 20 qu'en traversant le
dispositif de contrôle de débit 18.
Pour l'essentiel, le dispositif de contrôle de débit 18 comprend au moins un trou 24 formé dans le tube de production 16 une chemise obturatrice 26, des
moyens de commande 28 et une pièce intermédiaire 29.
Dans la pratique, le dispositif de contrôle de débit 18 comprend plusieurs trous 24 régulièrement répartis sur toute la circonférence du tube de production 16. Chacun de ces trous 24 présente, par exemple, une forme allongée dans le sens de l'axe du tube. Le nombre et la forme des trous 24 peuvent toutefois être quelconques, sans sortir du cadre de l'invention. La chemise obturatrice 26 est montée sur le tube de production 16, de façon à pouvoir se déplacer parallèlement à son axe. Plus précisément, la chemise obturatrice 26 est apte à se déplacer entre une position basse ou avant, correspondant à la fermeture du dispositif de contrôle de débit 18, et une position haute ou arrière correspondant à la pleine ouverture du dispositif 18. Entre ces deux positions extrêmes, la chemise obturatrice 26 peut se déplacer en continu, pour faire varier à volonté la section de passage du dispositif de contrôle de débit 18 et, par conséquent, l1 le débit du fluide pétrolier s'écoulant au travers de
ce dispositif.
Les moyens de commande 28 comprennent un actionneur 31 monté de façon excentrée à l'extérieur du tube de production 16. Cet actionneur 31, par exemple de type électromécanique ou hydraulique, est apte à déplacer en continu et de manière contrôlée la chemise obturatrice 26 parallèlement à l'axe du tube de
production 16, au travers de la pièce intermédiaire 29.
Ce déplacement est illustré schématiquement par la
flèche F sur la-figure 1.
Plus précisément, l'actionneur 31 agit sur la pièce intermédiaire 29 par une tige de commande 31a dont l'axe est orienté parallèlement à l'axe du tube de
production 16.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, illustré sur les figures, la chemise obturatrice 26 est montée à l'extérieur du tube de production 16. Cet agencement est préféré parce qu'il permet de simplifier le dispositif. En effet, l'actionneur 31 peut agir sur la chemise obturatrice 26 sans qu'il soit nécessaire de traverser le tube de production 16. Ceci permet de supprimer un moyen d'étanchéité et ne limite pas l'épaisseur de la chemise obturatrice 26. De plus, le montage des différentes pièces est simplifié puisqu'il peut être assuré par emmanchement axial, en réalisant la chemise obturatrice 26 en une seule pièce, ainsi que le tronçon correspondant du tube de production 16. Toutefois, le dispositif de contrôle de débit 18 conforme à l'invention n'est pas limité à ce montage et couvre également le cas o la chemise obturatrice 26 est
placée à l'intérieur du tube de production.
Des moyens d'étanchéité sont prévus sur le tube de production 16, de part et d'autre des trous 24, pour coopérer de façon étanche avec la chemise obturatrice
26, notamment lorsque celle-ci occupe son état fermé.
Plus précisément, des moyens d'étanchéité supérieurs 30 sont montés sur le tube 16 au-dessus des trous 24 et des moyens d'étanchéité inférieurs 32 sont montés sur
le tube 16 en dessous des trous 24.
Dans le mode de réalisation représenté o la chemise obturatrice 26 est placée à l'extérieur du tube de production 16, les moyens d'étanchéité 30 et 32 sont placés dans des gorges annulaires formées sur la surface extérieure du tube 16, de façon à coopérer de manière étanche avec la surface intérieure cylindrique
de la chemise obturatrice 26.
Les moyens d'étanchéité 30 et 32 sont habituellement constitués par des joints d'étanchéité dynamiques de forme annulaire, réalisés en un matériau
souple tel qu'un élastomère.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 1, le dispositif de contrôle de débit 18 comprend également, en dessous de la chemise obturatrice 26 et dans le prolongement de celle-ci, une chemise de protection 34. Cette chemise de protection 34 a essentiellement pour fonction d'assurer en continuité le recouvrement des moyens d'étanchéité inférieurs 32 lorsque la chemise obturatrice 26 se déplace vers le haut, c'est-à-dire lorsque les moyens de commande 28 sont actionnés dans le sens de
l'ouverture du dispositif de contrôle de débit 18.
Le dispositif de contrôle de débit 18 comporte également des moyens de rappel 36, conçus et agencés de façon à amener automatiquement la chemise de protection 34 dans une position de recouvrement des moyens d'étanchéité inférieurs 32 lorsque ces derniers ne coopèrent pas avec la chemise obturatrice 26. Dans l'exemple représenté, ces moyens de rappel 36 sont matérialisés par un ressort de compression. Les moyens de rappel 36 maintiennent la chemise de protection 34 en appui contre l'extrémité de la chemise obturatrice 26, jusqu'à l'ouverture du dispositif 18. Ensuite, la chemise de protection 34 vient en appui contre une butée (non représentée) du tube de production 16, de façon à recouvrir les moyens
d'étanchéité inférieurs 32.
Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, et comme l'illustrent plus en détail les figures 2 et 3, les moyens de commande 28 agissent sur la chemise 26 au travers d'une pièce intermédiaire unique 29, qui présente en section la forme d'un C encerclant le tube de production 16 sur la majeure partie de sa circonférence. La pièce intermédiaire 29 est guidée sur le tube de production 16 par des moyens de guidage autorisant seulement un déplacement de cette
pièce parallèlement à l'axe du tube de production.
Ces moyens de guidage comprennent quatre organes de guidage 38, disposés par paires de part et d'autre du tube de production 16. Chacun de ces organes de guidage 38 comprend une tige cylindrique de guidage 38a, démontable, qui fait saillie radialement vers l'extérieur sur le tube de production 16. Plus précisément (figure 3), les axes des quatre tiges 38a sont situés dans un même premier plan P1, appelé "plan de guidage", passant par l'axe du tube de production 16. Ce plan de guidage est orienté perpendiculairement à un deuxième plan P2, appelé "plan de commande" passant par l'axe du tube de production et par l'axe de la tige de commande 31a. Les tiges cylindriques 38a sont alignées deux à deux et largement espacées les uns des autres selon l'axe du tube de production, de façon à assurer un guidage précis de la pièce intermédiaire 29. Chacune des tiges de guidage 38a traverse une fente droite 40 correspondante formée dans la pièce
intermédiaire 29, parallèlement à son axe.
Comme l'illustrent en particulier les figures 2 et 3, chacun des organes de guidage 38 comprend de plus, entre la tige de guidage 38a et le tube de production 16, une embase cylindrique 38b constituant une entretoise ou un espaceur entre la pièce intermédiaire 29 et le tube de production 16. Plus précisément, chaque embase 38b est coaxiale à la tige 38a de l'organe de guidage 38 correspondant, et présente un relativement plus grand diamètre. La face extérieure de chacune des embases 38b est ainsi en appui contre la surface intérieure de la pièce intermédiaire 29, de telle sorte qu'un jeu circonférentiel 42 est formé entre la pièce 29 et le tube de production 16. L'épaisseur de ce jeu circonférentiel 42 est déterminée par la hauteur de chacune des embases 38b. Cette épaisseur est égale, par exemple, à quelques millimètres. Ainsi, un éventuel dépôt présent sur le tube de production 16 est sans conséquence sur le déplacement de la pièce
intermédiaire 29 autour de ce tube.
Comme l'illustre également la figure 3, la liaison entre la pièce intermédiaire 29 et la tige de commande 31a de l'actionneur 31 est assurée par une broche 44. Plus précisément, la broche 44 traverse la tige de commande 31a ainsi que les extrémités en vis-à-vis du C formé en section par la pièce 29, selon une direction parallèle aux axes des tiges de guidage 38a. Grâce à cet agencement, le couple de basculement engendré lors de la mise en oeuvre des moyens de commande 28, du fait de leur implantation excentrée sur le tube de production 16, est absorbé en totalité par la pièce intermédiaire 29. Etant donné que les tiges de guidage 38a sont très espacées selon l'axe du tube de production 16 et disposées dans un plan de guidage P1 perpendiculaire au plan P2 dans lequel agit la tige de commande 31a, le basculement engendré par le
caractère excentré de l'actionneur reste très faible.
De plus, l'existence du jeu circonférentiel 42 permet d'éviter que l'effet de basculement soit amplifié par la présence éventuelle d'un dépôt sur le tube de production 16. Tout risque de non fonctionnement du dispositif sous l'effet d'un blocage mécanique de la
pièce intermédiaire 29 est donc pratiquement éliminé.
Par ailleurs, et comme l'illustre notamment la figure 1, la transmission du mouvement entre la pièce intermédiaire 29 et la chemise obturatrice 26 est assurée par des moyens de liaison 46 qui sont conçus de façon à être souples dans toutes les directions, sauf selon la trajectoire suivie par la chemise 26 lors de son déplacement, parallèlement à l'axe du tube de production 16. En outre, afin que cette transmission de mouvement soit parfaitement centrée sur l'axe du tube de production, les moyens de liaison 46 sont agencés
symétriquement par rapport à cet axe.
Plus précisément, dans le mode de réalisation représenté sur les figures 1 à 3, les moyens de liaison 46 sont implantés en deux emplacements disposés symétriquement par rapport à l'axe du tube de
production 16, dans le plan de guidage Pi.
Grâce à cet agencement, les efforts appliqués sur la chemise obturatrice 26 sont parfaitement centrés sur l'axe du tube de production, quel que soit le sens
du déplacement.
Dans le mode de réalisation illustré plus précisément sur les figures 1 et 2, les moyens de liaison 46 comprennent deux bras 48 en forme de T, qui font saillie vers le bas, parallèlement à l'axe du tube 16, à l'extrémité inférieure de la pièce intermédiaire 29. Les bras 48 sont situés en deux emplacements
diamétralement opposés, dans le plan de guidage P2.
Chacun des bras 48 en forme de T est reçu dans une encoche complémentaire 50 en forme de T, usinée dans l'extrémité haute de la chemise obturatrice 26. Plus précisément, la coopération entre les bras 48 et les encoches 50 ménage entre la pièce 29 et la chemise 26 un jeu suffisant pour que de légers débattements relatifs soient possibles dans toutes les directions, à l'exception de la direction d'actionnement,
parallèlement à l'axe du tube de production.
La liaison souple ainsi formée entre la pièce intermédiaire 29 et la chemise obturatrice 26 permet de découpler mécaniquement ces deux pièces. Par conséquent, un léger basculement de la pièce intermédiaire 29, dû au caractère excentré de l'effort qui lui est appliqué, n'est pas transmis à la chemise obturatrice 26. De ce fait, la chemise obturatrice se centre d'elle-même sur l'axe du tube de production et ne soumet à aucun moment les moyens d'étanchéité 30 et 32 à des efforts de compression excessifs ou insuffisants. Au contraire, ces efforts de compression restent en permanence sensiblement constants et uniformément répartis sur toute la circonférence du dispositif. Sur la figure 4, on a représenté schématiquement une première variante du mode de réalisation qui vient d'être décrit en se référant aux figures 1 à 3. L'originalité de cette variante réside essentiellement dans le fait que la transmission des efforts entre les moyens de commande 28 et la chemise obturatrice 26n'est plus assurée par une pièce intermédiaire unique, mais par deux pièces intermédiaires 29', disposées de façon symétrique par
rapport au plan de commande P2.
Dans ce cas, chacune des deux pièces 29' est guidée sur le tube de production 16 par des moyens de guidage (non représentés) analogues à ceux qui ont été
décrits précédemment en se référant aux figures 2 et 3.
Plus précisément, chacune des pièces 29' présente deux fentes droites alignées 40 et chacune de ces fentes est traversée par une tige de guidage faisant saillie radialement vers l'extérieur à partir du tube de production 16. De plus, une embase de plus grand diamètre formée à la base de chacune des tiges de guidage permet de délimiter un jeu circonférentiel relativement important entre chaque pièce 29' et le
tube de production.
Par ailleurs, des moyens de liaison souples 46 sont interposés comme précédemment entre chacune des
pièces intermédiaires 29' et la chemise obturatrice 26.
En outre, chacune des pièces 29' est reliée séparément à la tige de commande 31a par une goupille
vissée 44'.
Dans cette variante de réalisation, le fonctionnement du dispositif de contrôle de débit reste inchangé. En particulier, les avantages defiabilité découlant notamment de l'utilisation des pièces intermédiaires et des moyens de liaison souple sont préservés. Comme on l'a illustré schématiquement sur la figure 5, les moyens de liaison souple peuvent être réalisés de différentes manières, sans sortir du cadre
de l'invention.
Ainsi, -ces moyens de liaison souples 46' peuvent comprendre deux chaînons 52 disposés symétriquement par rapport à l'axe du tube de production 16, dans le plan de guidage P1. Chacun de ces chaînons 52 est articulé sur la pièce 29 ou sur la pièce 29' correspondante par un premier axe 54. De même, chaque chaînon 52 est articulé sur la chemise obturatrice 26 par un deuxième axe 56. Les axes 54 et 56 sont orientés radialement par rapport à l'axe longitudinal du tube de production et ils sont situés
l'un et l'autre dans le plan de guidage P2.
Les moyens de liaison souples 46' ainsi formés remplissent les mêmes fonctions et présentent les mêmes avantages que ceux qui ont été décrits précédemment en se référant à la figure 1. Ils peuvent être utilisés indifféremment dans le cas o une seule pièce intermédiaire 29 est utilisée (figures 1 à 3), comme dans le cas o les moyens de commande 28 agissent sur la chemise 26 par deux pièces intermédiaires 29'
(figure 4).
Sur les figures 6 et 7, on a représenté une
autre variante de réalisation de l'invention.
L'originalité de cette variante réside essentiellement dans la configuration donnée aux moyens de guidage interposés entre la ou les pièces intermédiaires et le
tube de production.
Ainsi, dans ce cas, la pièce intermédiaire 29 présente une partie centrale 29a, à section en forme de C, sur laquelle la tige de commande 31a de l'actionneur agit par l'intermédiaire d'une broche 44, comme précédemment. Au-dessus et en dessous de cette partie centrale 29a, la pièce 29 comporte respectivement deux bras supérieurs 29b et deux bras inférieurs 29c qui s'étendent parallèlement à l'axe du tube de production 16. Chacun des bras supérieurs 29b traverse une rainure en arc de cercle (non représentée), centrée sur l'axe du tube 16, formée dans une pièce de guidage supérieure 59. De façon comparable, chacun des bras inférieurs 29c traverse une rainure en arc de cercle 58 (figure 7), centrée sur l'axe du tube 16, usinée dans une pièce de guidage inférieure 60. Les rainures 58 et les bras 29b, 29c présentent la même épaisseur, de telle sorte que la pièce intermédiaire 29 peut coulisser, pratiquement sans jeu, selon l'axe du tube
de production 16.
Les pièces de guidage 59 et 60 sont fixées au tube de production 16. Dans la pratique, pour assurer le montage de l'ensemble, au moins l'une des pièces 59 et 60 est réalisée en deux parties, fixées l'une à l'autre et bloquées sur le tube 16 par exemple au moyen de boulons (non représentés). Sur la figure 7, la pièce 60 est réalisée en deux parties, qui sont désignées par
les références 60a et 60b.
La coopération entre les bras 29b et 29c et les pièces 59 et 60 permet d'assurer, comme précédemment, la présence d'un jeu circonférentiel (non représenté) de quelques millimètres entre la pièce intermédiaire 29
et le tube de production 16.
De plus, et comme l'illustre plus précisément la figure 7, deux broches cylindriques alignées 38' sont montées respectivement dans la pièce de guidage supérieure 58 et dans la pièce de guidage inférieure 60. Les broches 38' sont orientées radialement par rapport à l'axe du tube de production 16 et chacune d'entre elles traverse les rainures en arc de cercle 58, ainsi qu'une fente droite 40', usinée respectivement dans chacun des bras 29b et dans chacun
des bras 29c.
La coopération entre les broches 38' et les fentes 40' assure le guidage de la pièce intermédiaire 29 lors de son déplacement consécutif à l'actionnement
des moyens de commande 28.
Par ailleurs, dans le mode de réalisation illustré sur les figures 6 et 7, les moyens de liaison souples 46 sont comparables à ceux qui ont été décrits précédemment en se référant à la figure 1. Des moyens de liaison différents, tels que les moyens 46' décrits précédemment en référence à la figure 5, peuvent aussi
être utilisés.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemple. Ainsi, en plus du fait que le dispositif peut comprendre une ou plusieurs pièces de liaison 29 ou 29', et des différentes réalisations possibles des moyens de guidage 38, 40 et des moyens de liaison 46, l'invention peut également s'appliquer à un dispositif dans lequel la chemise obturatrice est
placée à l'intérieur du tube de production.
Par ailleurs, la trajectoire suivie par la chemise obturatrice n'est pas nécessairement une trajectoire rigoureusement parallèle à l'axe du tube de production. Ainsi, cette trajectoire peut notamment être une trajectoire en hélice centrée sur cet axe. Dans ce cas, les moyens de guidage interposés entre la pièce intermédiaire et le tube de production assurent un déplacement de la pièce selon cette trajectoire particulière lorsque les moyens de commande sont
actionnés.
Enfin, l'agencement du dispositif de contrôle de débit peut être totalement inversé, sans sortir du cadre de l'invention. Dans ce cas, la chemise obturatrice se déplace vers le bas dans le sens de l'ouverture, et elle est placée au-dessus de la pièce intermédiaire, qui surplombe elle-même les moyens de commande.
Claims (13)
1. Dispositif de contrôle de débit, au travers d'un tube de production (16) placé dans un puits pétrolier (10), comprenant au moins un trou (24) traversant le tube de production (16), une chemise obturatrice mobile (26) montée en face dudit trou (24), et des moyens de commande (28), montés en un emplacement excentré sur le tube de production et aptes à déplacer la chemise (26) selon une trajectoire donnée, caractérisé en ce que les moyens de commande (28) agissent sur la chemise (26) au travers d'au moins une pièce intermédiaire (29), celle-ci coopérant avec le tube de production (16) par des moyens de guidage (38,40) définissant ladite trajectoire, et coopérant avec la chemise (26) par des moyens de liaison (46) souples sauf selon ladite trajectoire, agencés symétriquement par rapport à l'axe du tube de production.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite trajectoire est parallèle à l'axe du tube
de production (16).
3. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 1 et 2, dans lequel les moyens de
commande (28) agissent sur la pièce intermédiaire (29) par une tige de commande (31a) orientée parallèlement à
l'axe du tube de production (16).
4. Dispositif selon la revendication 3, dans lequel les moyens de liaison (46) sont implantés en deux emplacements disposés symétriquement par rapport à l'axe du tube de production (16), dans un premier plan contenant cet axe et perpendiculaire à un deuxième plan passant par ledit axe et par l'axe de la tige de
commande (31a).
5. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications précédentes, dans lequel les moyens de
commande (28), la pièce intermédiaire (29) et la chemise obturatrice (26) sont montés à l'extérieur du
tube de production (16).
6. Dispositif selon la revendication 5, dans lequel la pièce intermédiaire (29) est reliée au tube de production (16) par les moyens de guidage (38,40), de façon telle- qu'un jeu circonférentiel (42) soit
ménagé entre le tube et la pièce intermédiaire.
7. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 5 et 6, combinée avec la revendication
4, dans lequel les moyens de guidage comprennent deux paires d'organes de guidage (38) espacés selon l'axe du tube de production (16), disposées dans le premier plan en des emplacements diamétralement opposés sur ledit tube.
8. Dispositif selon les revendications 6 et 7
combinées, dans lequel chaque organe de guidage (38) comprend une tige cylindrique (38a) qui fait saillie radialement vers l'extérieur sur le tube de production (16), au travers d'une fente droite (40) formée dans la pièce intermédiaire (29), et une embase (38b) de relativement plus grand diamètre, dont la hauteur
détermine le jeu circonférentiel (42).
9. Dispositif selon les revendications 6 et 7
combinées, dans lequel- les moyens de guidage comprennent deux pièces de guidage (59,60) espacées, fixées au tube de production (16) et dans lesquelles sont formées des rainures (58), la pièce intermédiaire (29) comprenant des bras (29b,29c), qui traversent lesdites rainures (58), et chaque pièce de guidage (59,60) supportant au moins une broche (38') qui traverse ladite rainure (58) ainsi qu'une fente droite (40') formée dans le bras (29b,29c) reçu dans cette rainure.
10. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications 7 à 9, dans lequel une pièce
intermédiaire unique (29), à section en forme de C, est
montée sur le tube de production (16).
11. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications -7 à 9, dans lequel deux pièces
intermédiaires (29'), symétriques par rapport au deuxième plan, sont montées sur le tube de production (16).
12. Dispositif selon l'une quelconque des
revendications précédentes, dans lequel une chemise de
protection (34) est montée dans le prolongement de la chemise obturatrice, et sollicitée vers celle-ci par des moyens élastiques (36), de façon à amener automatiquement la chemise de protection (34) dans une position de recouvrement d'un moyen d'étanchéité (32) monté sur le tube de production (16), d'un côté du trou (24) opposé aux moyens de commande (28), lorsque ledit moyen d'étanchéité (32) n'est pas recouvert par la
chemise obturatrice.
13. Procédé de contrôle de débit, au travers d'un tube de production (16) placé dans un puits pétrolier (10), dans lequel on déplace une chemise obturatrice mobile (26) selon une trajectoire donnée, en face d'au moins un trou (24) traversant le tube de production (16), sous l'action de moyens de commande (28) excentrés sur ledit tube (16), caractérisé en ce qu'on agit sur la chemise (26) au travers d'au moins une pièce intermédiaire (29) guidée sur le tube (16)
selon ladite trajectoire et reliée à la chemise (26) de façon souple, sauf selon ladite trajectoire, et symétriquement par rapport à l'axe du tube de5 production.
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- 2001-09-04 NO NO20014280A patent/NO316815B1/no not_active IP Right Cessation
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