FR2893973A1 - Procede et dispositif de cimentation d'un puits ou d'une canalisation - Google Patents

Abstract

Ce procédé consiste à introduire à l'intérieur du puits ou de la canalisation (C) un mandrin (1) équipé d'une membrane gonflable (2), radialement expansible sous l'effet d'une pression interne, à le positionner en regard de la portion à traiter, à introduire à l'intérieur de la membrane (2) un fluide sous pression (L1), de telle façon que ses zones d'extrémité forment des bourrelets annulaires s'appliquant fermement contre la paroi, tandis que sa zone médiane se dilate avec une plus faible amplitude, ménageant un espace annulaire périphérique (Sigma) dans lequel on injecte ensuite un ciment (L2) liquide, mais durcissable, à laisser le ciment faire sa prise, de manière à former un manchon solide, à dégonfler la membrane tubulaire (2), puis à retirer le mandrin (1) avec la membrane (2) dégonflée.Domaine pétrolier, notamment pour la réparation et/ou le bouchage d'une portion de cuvelage.

Description

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de cimentation

d'un puits ou d'une canalisation, par exemple d'un cuvelage, présentant une portion à traiter afm de la rendre étanche, notamment à réparer et/ou à boucher. Elle s'applique plus particulièrement, mais non obligatoirement, au domaine de la production pétrolière. Le cuvelage est un tube métallique, désigné couramment par le terme anglais casing , qui garnit l'intérieur du puits de pétrole, sur une grande longueur. A titre indicatif, cette longueur est par exemple comprise entre 2000 10 et 4500 mètres, tandis que son diamètre intérieur est compris entre 120 et 200 millimètres. En partie inférieure, le cuvelage est perforé au niveau du (ou des) gisement(s) qu'il traverse pour laisser passer le pétrole ou un hydrocarbure gazeux. En partie supérieure du puits se trouve la tête de puits, équipée de 15 divers systèmes, notamment de protection, de suspension, et d'étanchéité. Sur une longueur importante de la partie supérieure du puits, par exemple entre 1500 et 4000 mètres, le cuvelage est pourvu intérieurement d'un équipement de complétion, comprenant un tube et divers dispositifs servant à l'exploitation du puits, tels qu'obturateurs temporaires et vannes de sécurité par 20 exemple. Au fil du temps il arrive qu'une portion de la paroi du cuvelage doive être étanchéifiée, notamment lorsqu'elle a été dégradée, par exemple par usure prématurée et/ou fissuration, ou lorsque les perforations destinées au passage du pétrole doivent être bouchées, en particulier parce que le gisement est épuisé en 25 cette zone et que des produits fluides indésirables (eau ou gaz notamment) risquent de traverser la paroi du cuvelage et pénétrer à l'intérieur de celui-ci. Pour cela, on traite ladite portion en la revêtant intérieurement d'un matériau protecteur, notamment un ciment, un gel ou un matériau composite à base de résine polymérisable. 30 Afin de procéder à ce traitement, deux techniques différentes peuvent être mises en oeuvre : - soit on retire préalablement l'équipement de complétion, et on a ainsi un accès direct à la portion du cuvelage à traiter. - soit on fait passer les outils et le matériau servant à la cimentation à 35 travers l'équipement de complétion.

La première technique est fastidieuse et coûteuse et peut causer des troubles d'exploitation, notamment du fait qu'il est nécessaire de neutraliser complètement le puits avant toute intervention. La seconde est complexe, coûteuse et utilisable uniquement dans un 5 certain nombre de configurations limité, du fait que l'équipement de complétion possède généralement un diamètre notablement plus faible que celui de la zone inférieure du cuvelage dans laquelle se trouve la portion à traiter. En particulier la mise en place d'un revêtement en ciment n'est généralement pas possible par cette technique. 10 L'invention vise à pallier ces difficultés en proposant une méthode et un dispositif qui permette de cimenter la zone inférieure du cuvelage tout en passant à travers l'équipement de complétion, de diamètre plus faible. L'invention peut s'appliquer non seulement à un cuvelage tel que décrit plus haut, mais aussi à tout puits creusé dans le sol ou à toute canalisation, 15 enterrée ou non, et c'est pourquoi il est fait état, dans la description et les revendications à suivre, de la cimentation d'un puits ou d'une canalisation, cette dernière pouvant être un cuvelage ou un autre conduit, vertical, horizontal ou oblique. L'invention a donc pour objet un procédé de cimentation d'un puits 20 ou d'une canalisation, par exemple d'un cuvelage, présentant une portion à traiter, notamment à réparer et/ou à boucher. Conformément à ce procédé : a) on introduit à l'intérieur du puits ou de la canalisation un mandrin tubulaire autour duquel est montée une membrane gonflable, également 25 tubulaire, en matériau souple et élastique, radialement expansible sous l'effet d'une pression interne, et on positionne cet ensemble en regard de la portion à cimenter ; b) on introduit à l'intérieur de la membrane un fluide sous pression, et on la gonfle de telle façon que, d'une part, ses zones d'extrémité se dilatent radialement et fortement, formant des bourrelets annulaires venant s'appliquer 30 fermement contre la paroi du puits ou de la canalisation, de part et d'autre de la portion à cimenter, et que, d'autre part, sa zone -dite zone médiane- située entre ses zones d'extrémité se dilate aussi radialement, mais avec une plus faible amplitude, de sorte qu'un espace annulaire demeure ménagé entre cette zone médiane et la portion de paroi à cimenter ; 35 c) la membrane étant maintenue gonflée, on injecte à l'intérieur de cet espace annulaire un ciment liquide, mais durcissable ; d) on laisse le ciment faire sa prise, de sorte qu'il forme un manchon solide qui revêt intérieurement ladite portion de paroi du puits ou de la canalisation ; e) on dégonfle la membrane tubulaire ; f) on retire du puits ou de la canalisation l'ensemble composé du mandrin et de la membrane dégonflée. Le dispositif de cimentation d'un puits ou d'une canalisation, par exemple d'un cuvelage, présentant une portion à traiter, notamment à réparer et/ou à boucher, qui fait également l'objet de l'invention, est caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble destiné à être introduit à l'intérieur du puits ou de la canalisation, et à être positionné en regard de la portion à cimenter, cet ensemble étant composé d'un mandrin tubulaire et d'une membrane gonflable, également tubulaire, entourant ce dernier, dont la paroi est en matériau souple et élastique, radialement expansible sous l'effet d'une pression interne des moyens étant prévus pour introduire à l'intérieur de ladite membrane un fluide sous pression, afin de la gonfler, et que les zones d'extrémité de ladite membrane sont susceptibles de se dilater radialement et fortement de manière à former des bourrelets annulaires aptes à s'appliquer fermement contre la paroi du puits ou de la canalisation, de part et d'autre de la portion à cimenter, et que, d'autre part, sa zone -dite zone médiane- située entre ses zones d'extrémité se dilate aussi radialement, mais avec une plus faible amplitude, de sorte qu'un espace annulaire demeure ménagé entre cette zone médiane et la portion de paroi à cimenter, ce dispositif comportant en outre des moyens pour injecter à l'intérieur de cet espace annulaire un ciment liquide, mais durcissable, alors que la membrane étant maintenue gonflée, et des moyens pour dégonfler cette dernière une fois que le ciment a fait sa prise. Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéristiques avantageuses, mais non limitatives, de ce dispositif : - ladite membrane tubulaire est solidaire dudit mandrin par une partie annulaire -dite d'ancrage- qui est radialement inextensible et est située à l'intérieur de ladite zone médiane, tandis que ses zones d'extrémité sont fixées à des bagues mobiles, guidées en translation de manière étanche sur le mandrin et aptes à coulisser axialement par sur celui-ci suite du gonflage ou du dégonflage de ladite membrane; - la zone médiane de ladite membrane est pourvue de moyens aptes 35 à limiter son expansion radiale, à un diamètre maximal prédéterminé ; - ladite membrane est renforcée par une armature comprenant au moins une nappe de câbles, de fils ou de fibres enroulé(e)s hélicoïdalement par rapport à son axe central longitudinal ; - dans ladite zone médiane, l'angle initial que forment tangentiellement lesdit(e)s câbles, fils ou fibres par rapport à l'axe central longitudinal de la membrane est tel qu'après gonflage le diamètre de la membrane atteint une valeur donnée, prédéterminée, lorsque cet angle atteint une valeur de l'ordre de 54 ; - la transition entre la partie d'ancrage de la membrane et les portions de sa zone médiane à expansion radiale limitée se fait par des portions, dites adjacentes à la partie d'ancrage , aptes à se déformer sous l'effet du gonflage de façon à se placer dans des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe central longitudinal de la membrane ; - les angles d'inclinaison initiaux (avant gonflage de la membrane) 15 des câbles, des fils ou des fibres par rapport à l'axe central longitudinal de la membrane ont approximativement les valeurs suivantes : de l'ordre de 18 à 25 dans les zones d'extrémité de la membrane ; de l'ordre de 35 à 45 dans sa zone médiane, excepté dans les portions adjacentes à la partie d'ancrage ; 20 de 0 dans les portions adjacentes à la partie d'ancrage ; - ladite membrane est renforcée par une armature comprenant plusieurs nappes de fils ou de fibres enroulé(e)s hélicoïdalement par rapport à son axe central longitudinal, les sens d'enroulement de deux nappes superposées étant inversés ; 25 - les portions adjacentes à la partie d'ancrage sont rainurées, chacune de ces portions possédant au moins une rainure située dans le prolongement axial d'une rainure similaire ménagée dans l'autre portion, de sorte qu'après gonflage de la membrane elles constituent un canal d'injection du ciment, cette injection se faisant par au moins des orifices d'alimentation traversant le 30 mandrin tubulaire et la partie d'ancrage, via une valve appropriée ; - la paroi du mandrin est traversée par des orifices d'amenée d'un fluide de gonflage qui débouchent à l'intérieur de la membrane, entre lesdites bagues mobiles et ladite partie d'ancrage ; - la paroi de la membrane est rainurée extérieurement au niveau de 35 se zones d'extrémité, de manière à permettre l'évacuation du fluide présent dans le puits ou dans la canalisation au cours du gonflage ; - ladite membrane est recouverte d'un fourreau à paroi mince, en matériau souple et élastique, apte à se plaquer contre la portion de paroi à cimenter, lorsque le ciment est injecté dans l'espace annulaire ménagé entre la zone médiane de la membrane et la portion de paroi à cimenter ; -ce fourreau est apte à se gonfler, en augmentant de volume dans le sens de son épaisseur, lorsqu'il est en contact avec le liquide présent dans le puits ou dans la canalisation, de façon à assurer une bonne étanchéité avec la zone du puits à étancher ; - le dispositif comporte des moyens pour que l'un des deux 10 bourrelets annulaires d'extrémité s'applique contre la paroi du puits ou de la canalisation avant l'autre bourrelet d'extrémité. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va maintenant en être faite, en référence aux dessins annexés, sur lesquels: 15 Les figures 1 et 2 montrent très schématiquement, et en coupe axiale, une partie d'un puits de pétrole, respectivement avant et après cimentation d'une portion endommagée. Les figures 3 et 4 sont des vues schématiques d'un dispositif conforme à l'invention, non gonflé, respectivement en coupe axiale et de face. 20 La figure 5 montre le même dispositif après gonflage, la partie supérieure étant une demi-coupe axiale et la partie inférieure une demi-vue de face. La figure 6 est un schéma du même dispositif, destiné à montrer les orientations de fils ou fibres de l'armature de la membrane, avant (demi-vue supérieure) et après (demi-vue inférieure) le gonflage. 25 La figure 7 est une coupe transversale du dispositif au niveau du plan VII-VII de la figure 5. Les figures 8A et 8B sont des schémas qui montrent la variation de l'orientation des fils ou des fibres de deux nappes adjacentes par suite du gonflage. Les figures 9 à 14 illustrent différentes étapes du procédé. Sur ces 30 figures l'axe longitudinal du puits ou de la canalisation (et, corrélativement, du dispositif) a été représenté horizontalement pour faciliter la mise en page des dessins ; cet axe pourrait naturellement être vertical, comme sur les figures 1 et 2. La figure 1 représente une partie de puits de forage pétrolier, garni d'un cuvelage C à paroi cylindrique d'axe vertical X-X'. Un tronçon Z de ce 35 cuvelage présente par exemple des perforations p, produisant de l'eau, que l'on souhaite boucher par cimentation.

La référence EC désigne un équipement de complétion, maintenu en place par un organe de centrage annulaire A, et dont le diamètre intérieur d est notablement plus faible que le diamètre Do du cuvelage. A titre d'exemple le diamètre d est de l'ordre de 69 mm tandis que le 5 diamètre Do est de l'ordre de 155 mm. La figure 2 représente la même partie de puits après mise en place d'un revêtement de cimentation GC dans la portion Z. Pour ne pas perturber l'exploitation du puits, il est important que le diamètre intérieur D de ce revêtement soit supérieur à d. 10 On comprend que cette mise en place pose normalement des difficultés dès lors qu'elle se fait à travers l'équipement de complétion EC. Comme cela va maintenant être expliqué, l'invention permet cependant d'y procéder aisément. Le dispositif de l'invention représenté sur les figures 3 à 7 comprend 15 essentiellement un mandrin tubulaire cylindrique 1, d'axe X-X', par exemple en acier, recouvert d'une membrane également cylindrique 2, en forme de manchon, en matériau souple et élastique, résistant à la pression et à la corrosion, par exemple en caoutchouc ou en élastomère. Au repos (Figures 3 et 4) la membrane entoure le mandrin sans jeu, 20 voire avec un léger serrage. Le mandrin possède une extrémité libre fermée 100. Seule la portion d'extrémité du mandrin portant la membrane est représenté. Ce mandrin est monté à l'extrémité d'une tige de grande longueur (située vers la droite sur les figures 3 et 4), qui passe dans le tube de l'équipement 25 de complétion EC, et rejoint la tête de puits. Le diamètre hors tout de l'ensemble composé du mandrin et de la membrane est légèrement inférieur au diamètre intérieur d de l'équipement de complétion EC, de sorte qu'il peut traverser axialement ce dernier. Sa longueur est choisie en fonction de celle de la zone Z à traiter ; 30 elle est de quelques mètres par exemple. Dans ses zones d'extrémité 20a, 20b, la membrane 2 est fixée, par exemple par collage, à des bagues 4a, respectivement 4b, guidées en translation axiale sur le mandrin 1. Comprise entre les zones d'extrémité 20a, 20b, et notablement plus 35 près de la zone 20b que de la zone 20a dans le mode de réalisation illustré, une zone 21 de la membrane est directement fixée autour du mandrin, par une partie annulaire mince, de faible longueur, dite d'ancrage. Cette fixation est réalisée par exemple au moyen d'une petite bague de serrage noyée dans la membrane (et non représentée), complétée par un collage. La zone 21 est rainurée longitudinalement ; dans l'exemple illustré il 5 est prévu quatre rainures 6 identiques réparties à 90 par rapport à l'axe X-X', de section droite semi-circulaire. Leur centre se situe au niveau de la partie d'ancrage sus mentionnée, d'où partent par conséquent des demi-rainures , référencées 6a et 6b. Au niveau de la partie d'ancrage, le mandrin est percé de quatre 10 orifices radiaux 10 qui débouchent, via des perforations correspondantes 60 prévues dans la paroi de la membrane, chacune au centre d'une rainure 6. Sur une certaine longueur, désignée Pa, Pb sur la figure 4, du côté de chaque zone de liaison 20a, respectivement 20b, de la membrane avec les bagues 4a et 4b, la membrane tubulaire est apte, comme on le verra plus loin, à se dilater 15 radialement avec une amplitude relativement grande, sous l'effet d'une pression interne. D'un côté (sur la droite de la figure), cette partie -que l'on désignera globalement zone d'extrémité - relie la zone 20b à la zone 21, dont la longueur est référencée R. 20 De l'autre côté, une partie intermédiaire -dite zone médiane -, est intercalée entre la zone 20a et la zone 21. Cette zone médiane possède une longueur Q sensiblement égale, ou légèrement plus grande, que celle de la portion à cimenter. Les zones d'extrémité sont pourvues d'un rainurage périphérique 25 22a, 22b. De chaque côté de la partie d'ancrage de la membrane, le mandrin 1 est percé d'un certain nombre d'orifices 11 a et 11 b similaires aux orifices 10 précités. L'ouverture et la fermeture des orifices 10 et Il a, l lb est contrôlée 30 par des valves appropriées W, respectivement Va, Vb. La membrane 2 est partiellement recouverte d'un fourreau 5 en matière souple et mince, par exemple en caoutchouc, qui relie les zones d'extrémité, s'arrêtant à peu près au milieu des nervures 22a et 22b (voir figure 3). Ce fourreau est supposé enlevé sur les figures 4 à 6 pour ne pas nuire à leur lisibilité. 35 La paroi de la membrane 2 est renforcée par une armature interne 3, noyée au sein de sa paroi.

8 Comme cela est connu en soi (voir par exemple le document US 5 695 008), cette armature est composée de plusieurs nappes (ou couches) concentriques composées de fils ou de fibres souples à haute résistance mécanique à la traction, enroulées en hélice.

Les sens d'enroulement de deux nappes superposées sont inversés pour que la membrane se déforme de manière homogène, évitant notamment le vrillage. Au cours de l'expansion radiale de la membrane, l'angle d'inclinaison de la tangente à chaque fibre par rapport à l'axe longitudinal X-X' augmente progressivement, pouvant atteindre -comme cela est également bien connu-une valeur d'équilibre de 54 au-delà de laquelle l'expansion n'est plus possible. Selon une caractéristique de l'invention, l'angle d'enroulement des fibres ou des fils n'est pas le même sur toute la longueur de la membrane, comme 15 cela est illustré sur la figure 6. Dans les zones d'extrémité de longueur Pa et Pb, les fils ou fibres, sont référencées 90a, respectivement, 90b avant gonflage et 90'a, respectivement, 90'b après gonflage. Ils forment, par rapport à l'axe X-X', un angle initial, référencé respectivement ao et yo, de valeur relativement faible. Cette valeur est 20 déterminée en tenant compte du diamètre initial de la membrane et du diamètre intérieur de la paroi du cuvelage, contre laquelle ces zones doivent venir se plaquer après gonflage. Il est donc nécessaire que l'angle a et, respectivement y, après gonflage soient inférieurs à l'angle limite de 54 . 25 Dans la zone médiane intermédiaire de longueur Q, où les fils ou fibres sont référencées 91 avant gonflage et 91' après gonflage, l'angle Po doit avoir une valeur plus grande que les angles ao et yo. Sa valeur est déterminée en tenant compte du diamètre initial de la membrane et du diamètre intérieur que devra présenter la gaine du revêtement 30 cimentaire après l'opération. En effet, l'expansion radiale de cette zone médiane doit être limitée au gonflage, et l'angle de 54 doit être atteint avant que cette zone ne vienne porter contre la paroi du cuvelage, après une amplitude d'expansion donnée, qui va calibrer l'espace périphérique destiné à recevoir le ciment. 35 En pratique, la valeur des angles ao et yo est par exemple de l'ordre de 18 à 25 et celle de l'angle Po est de l'ordre de 35 à 45 .

Après gonflage, les angles a et y ont une valeur de l'ordre de 45 et l'angle est proche de 54 . Dans la zone rainurée 21 de longueur R qui s'étend de part et d'autre de la partie d'ancrage, les fibres ou fils de l'armature, référencés 91a et 91b, sont dirigées axialement, formant par conséquent un angle nul par rapport à l'axe X-X'. Grâce à cet arrangement, la déformation au gonflage de cette portion adjacente à la partie d'ancrage n'est pas contrariée par la présence de l'armature fibreuse ou filamentaire, si bien que les zones de la membrane situées de part et d'autre de la partie d'ancrage se placent dans des plans perpendiculaires à l'axe X-X' par suite du gonflage, venant s'accoler l'une contre l'autre, comme cela est visible sur les figures 5 et 6. Les demi-rainures 6a et 6b viennent ainsi en vis-à-vis l'une de l'autre, constituant un canal radial 6. Les orifices 10 sont connectés au moyen d'un conduit approprié 80 à une source 8 de distribution d'une matière L2, liquide mais durcissable, telle qu'un ciment chargé de fibres courtes, cette distribution pouvant se faire via une pompe située dans la tête de puits ou directement dans le puits à partir d'un réservoir approprié. De façon similaire, les orifices 11 a et 1l b sont connectés au moyen d'un conduit approprié 70 à une source 7 de distribution, à pression élevée, d'un fluide Li, par exemple de l'eau, cette distribution pouvant également se faire via une pompe située dans la tête de puits, ou directement dans le puits en utilisant le fluide qui y est présent. Les orifices 1l a et 1 lb sont également connectés à une source d'aspiration du fluide Li, permettant de dégonfler la membrane en fin d'opération. En nous référant aux figures 9 à 14, nous allons maintenant expliquer comment le dispositif qui vient d'être décrit est utilisé pour cimenter un cuvelage, conformément au procédé de l'invention. En référence à la figure 9, le dispositif est amené à l'état dégonflé en 30 regard de la portion Z à traiter du cuvelage C. On gonfle alors la membrane 2, après avoir commandé l'ouverture des valves Va et Vb (la valve W étant fermée), en introduisant le fluide sous pression L1 entre celleci et la paroi extérieure du mandrin 1 par les orifices 1l a et 11 b, comme symbolisé par les flèches fl sur la figure 10. Durant le gonflage les 35 bagues d'extrémité coulissent axialement en se rapprochant (flèches dl) car l'expansion radiale de la membrane implique son raccourcissement axial.

Des moyens de contention appropriés, non représentés, sont avantageusement prévus pour que l'une des zones formatrice de bourrelet, par exemple Pb, se gonfle complètement avant l'autre zone (par exemple Pa) afin d'éviter tout coincement du dispositif en direction longitudinale au cours du gonflage. Ces moyens sont par exemple des fils frangibles enroulés autour de ces zones et sécables à pression donnée, ceux entourant la zone Pb étant conçus pour se rompre avant ceux qui entourent la zone Pa. Une autre solution, par exemple, est de décaler légèrement dans le 10 temps l'alimentation des espaces intérieurs à ces zones, en différant l'ouverture de la vanne Va par rapport à celle de la vanne Vb. Les zones d'extrémité forment des bourrelets se plaquant fermement contre la paroi du cuvelage. En revanche, la zone médiane ayant une expansion limitée, à cause de l'inclinaison plus forte des fils ou fibres d'armature, il subsiste à 15 ce niveau un espace annulaire périphérique E. En référence au schéma de la figure 8A, on y voit avant gonflage deux séries croisées de fibres ou de fils 9.1 et, respectivement, 9.2 appartenant à deux nappes adjacentes (superposées) de l'armature 3 dont est pourvue la zone médiane.

20 En fin de gonflage, illustrée à la figure 8B, cette armature -désignée 3'- s'est déformée, les fibres ou les fils 9.1' et 9.2' de chacune des deux nappes ayant une inclinaison qui s'est modifiée, de manière à former un angle de l'ordre de 54 par rapport à X-X'. Les deux portions adjacentes à la partie d'ancrage, quant à elles, se 25 sont placées dans des plans transversaux et se trouvent plaquées l'une contre l'autre. Bien entendu les raccordements entre les différentes zones se font progressivement, grâce à la souplesse et à l'élasticité de la membrane, ainsi qu'à une variation progressive des angles des fibres, et non pas par des angles vifs. La membrane ayant été gonflée, on ferme les valves Va et Vb afin de 30 la maintenir dans cet état. Elle constitue alors une sorte de contre-forme, ou de coffrage, pour le moulage du ciment. On ouvre ensuite les valves W et le ciment liquide L2 est introduit via les orifices 10 et les canaux 6 dans l'espace périphérique E, à l'intérieur du 35 fourreau 5. Celui-ci est ainsi gonflé à son tour, chassant le liquide présent dans le puits, par exemple de la boue, qui se trouve dans l'espace E. Ce liquide peut s'échapper par les rainures 22a, 22b prévues à cet effet dans les zones d'extrémité de la paroi, qui forment des bourrelets. Cet échappement est symbolisé par les flèches e sur la figure 11. Ainsi, comme illustré sur la figure 12, le ciment liquide L2 vient 5 finalement combler l'ensemble de l'espace E, le fourreau 5 se trouvant plaqué contre le cuvelage. On ferme alors les valves W et on laisse le ciment faire sa prise. Lorsqu'il a suffisamment durci, on dégonfle la membrane en aspirant le fluide de gonflage L1 (flèches f2) ; la membrane se rétracte radialement et 10 s'allonge axialement (flèches d2). Elle retrouve sa configuration initiale. Le ciment forme une chemise annulaire GC qui revêt la zone Z et la rend étanche grâce à la présence du fourreau 5. Les carottes d'injection de ciment s, qui correspondent aux canaux 6, restant adhérer à cette gaine peuvent être sectionnées soit simplement lors du retrait 15 du dispositif, soit à l'aide d'un outil spécial (flèches J, figure 14). Le même dispositif peut être éventuellement réutilisé pour traiter d'autres portions du cuvelage, voire d'autres cuvelages. Dans ce cas, la cimentation est réalisée sans le fourreau 5. A titre indicatif, l'épaisseur de paroi de la chemise GC est par 20 exemple comprise entre 35 et 40 millimètres tandis que son diamètre intérieur est de l'ordre de 80 mm. Sa longueur peut être de plusieurs mètres. Par le vocable fils ou fibres on comprendra également dans la présente description des éléments similaires filiformes tels que des câbles ou des cordes.

25 Ces éléments peuvent être réalisés en tout matériau à résistance mécanique élevée, par exemple en acier, carbone ou aramide. D'autres moyens que ceux décrits ci-dessus pourraient être mis en oeuvre, bien entendu, pour limiter l'amplitude d'expansion radiale de la zone médiane de la préforme. On pourrait la doter par exemple d'une armature souple et 30 inextensible, lâche initialement, et susceptible de se déformer radialement en même temps que la membrane sur une course limitée, à partir de laquelle elle est tendue.

Claims (15)

REVENDICATIONS

1. Procédé de cimentation d'un puits ou d'une canalisation, par exemple d'un cuvelage (C), présentant une portion à traiter, notamment à réparer et/ou à boucher, selon lequel : g) on introduit à l'intérieur du puits ou de la canalisation un mandrin tubulaire (1) autour duquel est montée une membrane gonflable (2), également tubulaire, en matériau souple et élastique, radialement expansible sous l'effet d'une pression interne, et on positionne cet ensemble en regard de la portion à cimenter ; h) on introduit à l'intérieur de la membrane (2) un fluide sous pression (Ll), et on la gonfle de telle façon que, d'une part, ses zones d'extrémité se dilatent radialement et fortement, formant des bourrelets annulaires venant s'appliquer fermement contre la paroi du puits ou de la canalisation, de part et d'autre de la portion à cimenter, et que, d'autre part, sa zone -dite zone médiane- située entre ses zones d'extrémité se dilate aussi radialement, mais avec une plus faible amplitude, de sorte qu'un espace annulaire (E) demeure ménagé entre cette zone médiane et la portion de paroi à cimenter ; i) la membrane (2) étant maintenue gonflée, on injecte à l'intérieur de cet espace annulaire un ciment (L2) liquide, mais durcissable ; j) on laisse le ciment faire sa prise, de sorte qu'il forme un manchon solide (GC) qui revêt intérieurement ladite portion de paroi du puits ou de la 20 canalisation; k) on dégonfle la membrane tubulaire (2) ; 1) on retire du puits ou de la canalisation l'ensemble composé du mandrin (1) et de la membrane (2) dégonflée.

2. Dispositif de cimentation d'un puits ou d'une canalisation, par 25 exemple d'un cuvelage (C), présentant une portion (Z) à traiter, notamment à réparer et/ou à boucher, caractérisé par le fait qu'il comporte un ensemble destiné à être introduit à l'intérieur du puits ou de la canalisation, et à être positionné en regard de la portion (Z) à cimenter, cet ensemble étant composé d'un mandrin tubulaire (1) et d'une membrane gonflable (2), également tubulaire, entourant ce 30 dernier, dont la paroi est en matériau souple et élastique, radialement expansible sous l'effet d'une pression interne, des moyens étant prévus pour introduire à l'intérieur de ladite membrane un fluide sous pression (L1), afin de la gonfler, et que les zones d'extrémité de ladite membrane sont susceptibles de se dilaterradialement et fortement de manière à former des bourrelets annulaires aptes à s'appliquer fermement contre la paroi du puits ou de la canalisation, de part et d'autre de la portion (Z) à cimenter, et que, d'autre part, sa zone -dite zone médiane- située entre ses zones d'extrémité se dilate aussi radialement, mais avec une plus faible amplitude, de sorte qu'un espace annulaire (E) demeure ménagé entre cette zone médiane et la portion de paroi à cimenter, ce dispositif comportant en outre des moyens pour injecter à l'intérieur de cet espace annulaire un ciment (L2) liquide, mais durcissable, alors que la membrane (2) étant maintenue gonflée, et des moyens pour dégonfler cette dernière une fois que le ciment a fait sa prise.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que ladite membrane tubulaire (2) est solidaire dudit mandrin (1) par une partie annulaire -dite d'ancrage- qui est radialement inextensible et est située à l'intérieur de ladite zone médiane, tandis que ses zones d'extrémité sont fixées à des bagues mobiles (4a, 4b), guidées en translation de manière étanche sur le mandrin (1) et aptes à coulisser axialement sur celui-ci par suite du gonflage ou du dégonflage de ladite membrane (2).

4. Dispositif selon la revendication 2 ou 3, caractérisé par le fait que la zone médiane de ladite membrane (2) est pourvue de moyens aptes à limiter son expansion radiale, à un diamètre maximal prédéterminé.

5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé par le fait que ladite membrane est renforcée par une armature (3) comprenant au moins une nappe de câbles, de fils ou de fibres enroulé(e)s hélicoïdalement par rapport à son axe central longitudinal (X-X').

6. Dispositif selon les revendications 4 et 5, prises en combinaison, caractérisé par le fait que, dans ladite zone médiane, l'angle initial (Po) que forment tangentiellement lesdit(e)s câbles, fils ou fibres (91) par rapport à l'axe central longitudinal (X-X') de la membrane est tel qu'après gonflage le diamètre de la membrane atteint une valeur donnée, prédéterminée, lorsque cet angle atteint une valeur de l'ordre de 54 .

7. Dispositif selon les revendications 3 et 4, prises en combinaison, caractérisé par le fait que la transition entre la partie d'ancrage de la membrane et les portions de sa zone médiane à expansion radiale limitée se fait par des portions, dites adjacentes à la partie d'ancrage , aptes à se déformer sous l'effet du gonflage de façon à se placer dans des plans sensiblement perpendiculaires à l'axe central longitudinal (X-X') de la membrane.

8. Dispositif selon les revendications 6 et 7, prises en combinaison, caractérisé par le fait que les angles d'inclinaison initiaux (avant gonflage de la membrane) des câbles, des fils ou des fibres par rapport à l'axe central longitudinal de la membrane ont approximativement les valeurs suivantes : - de l'ordre de 18 à 25 dans les zones d'extrémité de la membrane ; - de l'ordre de 35 à 45 dans sa zone médiane, excepté dans les portions adjacentes à la partie d'ancrage ; - de 0 dans les portions adjacentes à la partie d'ancrage.

9. Dispositif selon la revendication 6 ou 8, caractérisé par le fait que ladite membrane est renforcée par une armature comprenant plusieurs nappes de fils ou de fibres enroulé(e)s hélicoïdalement par rapport à son axe central longitudinal, les sens d'enroulement de deux nappes superposées étant inversés.

10. Dispositif selon la revendication 7 ou 8, caractérisé par le fait que les portions adjacentes à la partie d'ancrage sont rainurées, chacune de ces portions possédant au moins une rainure (6a, 6b) située dans le prolongement axial d'une rainure similaire (6b, 6a) ménagée dans l'autre portion, de sorte qu'après gonflage de la membrane elles constituent un canal (6) d'injection du ciment (L2), cette injection se faisant par au moins des orifices d'alimentation (10, 60) traversant le mandrin tubulaire et la partie d'ancrage, via une valve (W).

11. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait que la paroi du mandrin est traversée par des orifices (Il a, 1 lb) d'amenée d'un fluide de gonflage (L1) qui débouchent à l'intérieur de la membrane (2), entre lesdites bagues mobiles (4a, 4b) et ladite partie d'ancrage.

12. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 11, caractérisé par le fait que la paroi de la membrane est rainurée extérieurement au niveau de ses zones d'extrémité, de manière à permettre l'évacuation du fluide présent dans le puits ou dans la canalisation au cours du gonflage.

13. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 12, caractérisé par le fait que ladite membrane est recouverte d'un fourreau (5) à paroi mince, en matériau souple et élastique, apte à se plaquer contre la portion de paroi à cimenter, lorsque le ciment (L2) est injecté dans l'espace annulaire ménagé entre la zone médiane de la membrane et la portion de paroi à cimenter.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que ledit fourreau (5) est apte à se gonfler, en augmentant de volume dans le sens de son 35 épaisseur, lorsqu'il est en contact avec le liquide présent dans le puits ou dans lacanalisation, de façon à assurer une bonne étanchéité avec la zone du puits à étancher.

15. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 14, caractérisé par le fait qu'il comporte des moyens pour que l'un des deux bourrelets annulaires d'extrémité s'applique contre la paroi du puits ou de la canalisation avant l'autre bourrelet d'extrémité.