FR2937076A1 - Procede de reparation d'une suspension de colonne perdue, dispositif et ebauche pour sa mise en oeuvre - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne notamment un procédé de réparation d'une suspension (D) d'une colonne perdue (B), en vue de la rendre étanche, cette colonne perdue (B) étant placée à l'intérieur et dans le prolongement du cuvelage (A) d'un puits. Il est caractérisé par le fait qu'il consiste, dans un premier temps, à positionner axialement dans le puits une ébauche tubulaire métallique (1), à paroi pleine radialement déformable au-delà de sa limite élastique, cette ébauche comprenant une portion supérieure cylindrique (10) dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre interne du cuvelage (A), une portion inférieure également cylindrique (13) dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre interne de la colonne perdue (B), et une portion intermédiaire (11, 12) de diamètre variable compris entre ces deux diamètres, ce positionnement étant réalisé de telle sorte que ladite portion inférieure (13) vient se loger dans l'embouchure de la colonne perdue (B) tandis que ladite portion supérieure (10) vient se placer en regard de la zone du cuvelage (A) située au-dessus de la suspension (D), puis, dans un second temps, à provoquer l'expansion radiale d'au moins l'une de ces deux portions cylindriques (10, 13) au-delà de sa limite élastique de manière à les appliquer intimement et fermement, de manière étanche, contre la face interne de la paroi en regard du cuvelage (A) ou de la colonne perdue (B), et de telle façon qu'à la suite de cette expansion la portion intermédiaire (11, 12) de l'ébauche (1), recouvre la suspension.

Description

i La présente invention est relative à un procédé et à un dispositif de réparation d'une suspension de colonne perdue en vue de la rendre étanche. Elle concerne également une ébauche qui sert à cette réparation. L'invention s'applique notamment aux puits de production 5 d'hydrocarbures (pétrole ou gaz) ou de captage d'eau. Sur les dessins annexés, l'échelle suivant la dimension radiale (c'est-à-dire perpendiculairement à l'axe du puits) a été notablement surdimensionnée à dessein par rapport à l'échelle suivant la dimension longitudinale, dans le seul but d'en améliorer la lisibilité. 10 La figure 1 annexée est une coupe axiale d'un puits (vertical), qui permet de situer le domaine de l'invention et le problème à résoudre. P désigne la paroi d'un trou foré dans le sol, dans lequel est installé un cuvelage, ou tubage en acier A (en anglais : " casing'), de diamètre interne (DA. B désigne une "colonne perdue", également en acier, (en anglais : 15 "liner"), de diamètre interne (DB plus petit que celui du cuvelage, et qui prolonge celui-ci (coaxialement) vers le fond du puits. La référence D désigne la "suspension de colonne perdue" (en anglais "liner hanger"). Il s'agit d'un dispositif plus ou moins sophistiqué, connu en soi, et 20 dont la structure particulière n'a pas d'importance. Il est schématisé ici simplement par une section approximativement trapézoïdale, coiffant le chant supérieur de la colonne perdue B, avec une paroi d'entrée conique PE. La fonction essentielle de la suspension est de supporter la colonne perdue en position centrée et de manière étanche. 25 La référence C désigne un ciment coulé entre A et B. Souvent la colonne perdue va au-delà de l'extrémité du cuvelage, vers le fond du puits. Avec le temps, on observe une dégradation de la suspension D, et l'apparition de fuites. Des fluides indésirables peuvent alors remonter et pénétrer 30 dans le cuvelage, comme symbolisé par les flèches R. Il faut alors remplacer la suspension D, ce qui est délicat et coûteux.

La présente invention a pour principal objectif de permettre de réparer la suspension D de manière simple et efficace, afin de la rendre parfaitement étanche, sans trop réduire le diamètre de passage (D B, utile au passage d'outils et composants divers pour l'exploitation du puits. A cette fin, elle propose un procédé et un dispositif de réparation, ainsi qu'une ébauche qui sert à cette réparation. Ce procédé de réparation d'une suspension d'une colonne perdue, en vue de la rendre étanche, cette colonne perdue étant placée à l'intérieur et dans le prolongement du cuvelage d'un puits, se caractérise par le fait qu'il consiste, dans un premier temps, à positionner axialement dans le puits une ébauche tubulaire métallique, à paroi pleine radialement déformable au-delà de sa limite élastique, cette ébauche comprenant une portion supérieure cylindrique dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre interne du cuvelage, une portion inférieure également cylindrique dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre interne de la colonne perdue, et une portion intermédiaire de diamètre variable compris entre ces deux diamètres, ce positionnement étant réalisé de telle sorte que ladite portion inférieure vient se loger dans l'embouchure de la colonne perdue tandis que ladite portion supérieure vient se placer en regard de la zone du cuvelage située au-dessus de la suspension, puis, dans un second temps, à provoquer l'expansion radiale d'au moins l'une de ces deux portions cylindriques au-delà de sa limite élastique de manière à l'appliquer intimement et fermement, de manière étanche, contre la face interne de la paroi en regard du cuvelage et de la colonne perdue, et de telle façon qu'à la suite de cette expansion, la zone intermédiaire de l'ébauche, recouvre la suspension. Dans un mode de réalisation préférentiel, l'on fait usage d'une ébauche dont la portion inférieure présente un diamètre extérieur très légèrement inférieur, pratiquement égal (au jeu d'emboîtement près) au diamètre interne de l'embouchure de la colonne perdue, préalablement usinée et lisse, et l'on positionne par glissement cette portion inférieure dans ladite embouchure, ceci avec interposition de joints d'étanchéité, tandis qu'on provoque uniquement l'expansion radiale de la portion cylindrique supérieure au-delà de sa limite élastique de manière l'appliquer intimement et fermement, de manière étanche, contre la face interne de la paroi du cuvelage.

Selon une autre variante l'on provoque l'expansion radiale de chacune des deux portions cylindriques au-delà de leur limite élastique de manière à les appliquer intimement et fermement, de manière étanche, contre les faces internes des parois en regard respectivement du cuvelage et de la colonne perdue, et de telle façon qu'à la suite de cette expansion la portion intermédiaire de l'ébauche , également déformée, recouvre la suspension. Selon d'autres caractéristiques avantageuses : - l'on provoque ladite expansion radiale au moyen d'un outil qui comporte au moins une vessie gonflable ainsi dimensionnée qu'elle est adaptée à 10 l'expansion desdites portions supérieure et/ou inférieure ; - l'on provoque ladite expansion radiale au moyen d'un outil qui porte une paire de vessies gonflables situées l'une au dessus de l'autre, et ainsi dimensionnées que la vessie supérieure est adaptée à l'expansion de la portion supérieure cylindrique de l'ébauche, tandis que sa vessie inférieure est adaptée à 15 l'expansion de la portion inférieure cylindrique ; - l'on provoque ladite expansion radiale de la partie supérieure de l'ébauche au moyen d'un premier outil comportant une vessie gonflable ainsi dimensionnée qu'elle est adaptée à l'expansion de ladite portion supérieure, et au moyen d'un second outil comportant une vessie gonflable ainsi dimensionnée 20 qu'elle est adaptée à l'expansion de ladite portion inférieure ; - l'on positionne axialement ladite ébauche dans le puits, au moyen dudit outil, celui-ci comportant un organe de support pourvu de doigts rétractables, adaptés pour servir d'appui au chant inférieur de l'ébauche au cours de sa descente et de sa mise en place dans le puits ; 25 - l'on positionne axialement ladite ébauche dans le puits au moyen dudit outil, en procédant au gonflage d'au moins une desdites vessies jusqu'à retenir ladite ébauche par friction ; - l'on procède d'abord à l'expansion radiale de la portion cylindrique inférieure, puis à celle de la portion cylindrique supérieure ; 30 - l'on procède d'abord à l'expansion radiale de la portion cylindrique supérieure, puis à celle de la portion cylindrique inférieure ; - ladite expansion est réalisée "pas à pas", par phases successives de gonflage/dégonflage de ladite vessie et avance d'un pas ; - l'on procède simultanément à l'expansion des portions cylindriques 35 supérieure et inférieure. - l'on fait usage d'une ébauche présentant des joints d'étanchéité annulaires sur la face externe de ses portions cylindriques et intermédiaire, de sorte que, suite à l'expansion radiale de la portion inférieure, la portion intermédiaire est plaquée, de manière étanche, contre ladite suspension.

L'outil de réparation d'une suspension d'une colonne perdue conforme à l'invention, en vue de la rendre étanche, cette colonne perdue étant placée à l'intérieur et dans le prolongement du cuvelage d'un puits, se caractérise par le fait qu'il consiste en un outil comprenant une tige de commande qui porte une paire de vessies gonflables situées l'une au-dessus de l'autre, et ainsi dimensionnées que la vessie supérieure est adaptée à l'expansion de la portion supérieure cylindrique de l'ébauche tandis que sa vessie supérieure est adaptée à l'expansion de la portion inférieure cylindrique. Selon des modes de réalisation particuliers : - l'une au moins desdites vessies est montée coulissante le long de 15 ladite tige ; - ledit outil comporte, en partie inférieure de la tige, un organe de support pourvu de doigts rétractables, adaptés pour servir d'appui au chant inférieur de l'ébauche au cours de sa descente et de sa mise en place dans le puits. Enfin, l'invention concerne une ébauche servant à la réparation 20 d'une suspension de colonne perdue, en vue de la rendre étanche, cette colonne perdue étant placée à l'intérieur et dans le prolongement du cuvelage d'un puits, caractérisé par le fait qu'elle consiste en un manchon tubulaire métallique, dont la paroi est radialement déformable au-delà de sa limite élastique, avec des portions cylindriques supérieure et inférieure coaxiales, le diamètre de la portion inférieure 25 étant plus petit que celui de la portion supérieure et une portion intermédiaire de diamètre variable, compris entre les diamètres des portions cylindriques. Selon des caractéristiques avantageuses : - ladite portion intermédiaire a la forme d'une virole tronconique ; - ladite portion intermédiaire comprend deux parties en forme de 30 viroles tronconiques, le demi-angle au sommet de la virole supérieure étant plus grand que celui de la virole inférieure ; - ladite portion intermédiaire a une forme progressivement variable, c'est-à-dire à profil courbe avec un point d'inflexion ; - la face extérieure d'au moins une des portions cylindriques, et 35 éventuellement de la portion intermédiaire, est pourvue d'une série de joints d'étanchéité annulaires, en matériau souple et élastique, éventuellement gonflant ; - lesdits joints sont collés à ladite face extérieure ; - lesdits joints sont des bagues logées dans des gorges réceptrices creusées dans la face extérieure des portions cylindriques. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation préféré de l'invention. Cette description est faite en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 2 est une vue de l'ébauche tubulaire, partiellement coupée ; - les figures 3 et 4 montrent l'ébauche, en coupe longitudinale, en position dans un puits, avant et après expansion ; - les figures 5 à 10 sont des schémas représentant le dispositif utilisé pour la mise en place de l'ébauche et illustrent les différentes étapes de l'opération. On notera que sur ces figures, la section de la colonne perdue B a été simplifiée pour lui donner une forme rectangulaire, avec des traits en croix dans un seul but de simplification des dessins ; - les figures 11 et 12 sont des vues en coupe de la partie du dispositif qui permet de supporter l'ébauche ; - la figure 13 est une vue similaire à la figure 4, mais dans une configuration dans laquelle on a recouvert le cuvelage et la colonne perdue sur des zones dont la longueur est sensiblement supérieure à la longueur utile des packers expanseurs, par exemple 3 fois supérieure, ce qui sera souvent le cas en pratique ; - la figure 14 représente un outil portant une ébauche, avant mise en place et expansion, et adapté pour travail au "pas à pas", du haut vers le bas, pour obtenir le résultat illustré à la figure 13 ; - la figure 15 représente un outil analogue à celui de la figure 14, également adapté pour travailler au "pas à pas", mais du bas vers le haut ; - la figure 16 montre, en coupe axiale, une ébauche dont la portion intermédiaire est également garnie de joints d'étanchéité ; - la figure 17 est une vue de l'ébauche de la figure 16, en place dans un puits, qui permet de comprendre comment la déformation radiale de la partie inférieure de l'ébauche engendre un déplacement axial vers le bas de cette portion intermédiaire, provoquant ainsi un serrage des joints d'étanchéité contre la suspension. ; - les figures 18 et 19 montrent, une ébauche, en coupe longitudinale, en position dans un puits, avant et après expansion, mais seulement de sa portion 35 cylindrique supérieure.

L'ébauche 1 de la figure 2 est une enveloppe annulaire à paroi pleine (non perforée ni poreuse), en métal choisi pour résister aux contraintes mécaniques et physico-chimiques (pression, température, corrosion...) auxquelles elle sera exposée, tout en étant assez ductile pour pouvoir être expansée radialement au-delà de sa limite élastique de la valeur souhaitée. Un métal approprié est l'acier inoxydable. Cette ébauche 1 comprend : - En partie supérieure, une portion 10 en forme de virole cylindrique, dont le diamètre extérieur (D1 est légèrement inférieur au diamètre interne (DA du 10 cuvelage ; - En partie inférieure, une portion 13 en forme de virole cylindrique, dont le diamètre extérieur 12 est inférieur à (D1, et légèrement inférieur aussi au diamètre interne (DB de la colonne perdue ; - Une portion intermédiaire "biconique" comprenant deux portions 15 11 - 12 en forme de viroles tronconiques : le demi angle au sommet al de la virole supérieure 11 est plus grand que celui a2 de la virole inférieure 12. Ces quatre éléments peuvent être reliés les uns aux autres par soudage. La portion intermédiaire "biconique" (en forme d'entonnoir ou de 20 trémie) assure une transition progressive entre les deux portions cylindriques, ce qui réduit les risques de rupture ou de fissuration à ce niveau, lors de l'expansion de l'ébauche. Les portions cylindriques 10 et 13 sont avantageusement entourées d'une série de joints d'étanchéité collés 100, 130, en matériau souple et élastique, 25 éventuellement gonflant (en anglais "swellable"). Il pourrait s'agir tout aussi bien de joints toriques (bagues) se logeant dans des gorges réceptrices (non représentées) creusées dans la paroi externe de ces portions cylindriques. Comme le montre la figure 3, l'ébauche est ainsi conformée et 30 dimensionnée que, lorsqu'elle est convenablement positionnée dans le puits, dans la zone à étancher, sa portion intermédiaire 12 de plus faible conicité vient en appui contre le chant supérieur de la colonne B qui entoure la suspension D, tandis que ses parois cylindriques haute 10 et basse 13 se trouvent en regard de la face interne du cuvelage A et, respectivement, de la face interne de la colonne perdue B.

Après expansion, l'ébauche 1' possède des portions cylindriques haute 10' et basse 13' qui sont intimement et fermement appliquées contre ces faces internes, avec interposition des joints d'étanchéité qui se sont écrasés. La portion intermédiaire 100', initialement biconique, a pris une 5 forme courbe et recouvre la suspension D, conformément à l'objectif recherché. Sur les figures 5 à 10, les bagues d'étanchéité 100 et 130 n'ont pas été représentées pour ne pas alourdir inutilement les dessins. L'outil de mise en place de l'ébauche, représenté sur la figure 5, comprend une tige de commande centrale tubulaire 4, rigide ou semi rigide, sur 10 laquelle sont montés deux "packers" de type usuel, l'un 2 situé au-dessus de l'autre 3. Ce sont des vessies gonflables à membrane annulaire souple et élastiquement déformable en direction radiale, pouvant être alimentées en liquide haute pression par des moyens connus appropriés, par exemple par pompage du liquide présent dans le puits, ou depuis la tête de puits via la tige creuse 4. 15 La membrane de chaque vessie 2, 3 est solidaire, par chacune de ses extrémités haute et basse, à une paire d'embouts 20-21, respectivement 30-31, dont l'un d'eux au moins peut coulisser librement sur la tige 4, afin de compenser la différence de longueur axiale résultant de la variation de diamètre de la vessie au gonflage/dégonflage. 20 Les diamètres des packers 2 et 3 non gonflés sont légèrement inférieurs aux diamètres internes des portions cylindriques 10, relativement 13, de l'ébauche 1. Leur longueur (dimension axiale) est suffisante pour coopérer avec chacune de ces portions, respectivement, afin de réaliser leur expansion sur toute leur longueur. 25 A son extrémité inférieure, la tige 4 porte un organe de support 6 pourvu d'une série de doigts 7 adaptés pour servir d'appui au chant inférieur de l'ébauche 1 au cours de sa descente et de sa mise en place dans le puits. Il y a par exemple quatre doigts 7 s'étendant radialement et horizontalement, et disposés à 90° par rapport à l'axe vertical de la tige 4. 30 Ils sont rétractables, l'organe 6 étant connecté à la tige 4 par l'intermédiaire d'un système de liaison 5 symbolisé par un carré à lignes diagonales. Ce système est conçu pour provoquer l'escamotage des doigts 7 par déplacement radial vers l'intérieur lorsque la tige 4 est soumise à un effort de traction vers le haut de valeur excessive, qui dépasse un seuil déterminé. 35 L'organe 6 possède une surface de paroi lisse et cylindrique, adaptée pour s'emmancher sans jeu notable dans l'ouverture inférieure de l'ébauche 1, et plus précisément dans sa portion basse 13 de petit diamètre. Cet organe 6 assure ainsi un bon centrage de l'ébauche par rapport à la tige de commande 4, selon l'axe du puits, lorsque l'ébauche est mise en place dans le puits, en reposant sur les doigts d'appui 7.

La flèche Fl sur la figure 5 illustre la descente de l'ensemble outil / ébauche au moyen de la tige 4 à l'intérieur du puits, les deux packers étant dégonflés. La descente de l'ébauche 1 se trouve stoppée lorsque sa portion tronconique 12 rencontre le bord supérieur de la colonne B, et l'outil continue sa descente à vide, jusqu'à ce que le packer 3 se positionne correctement en regard de la portion 13 de l'ébauche (Figure 6). On alimente alors le packer inférieur 3 en liquide haute pression, provoquant son gonflage - flèches i, Figure 7 - ce qui provoque l'expansion radiale de cette portion (maintenant référencée 13') et son application ferme contre la zone supérieure de la paroi interne de la colonne B. On dégonfle ensuite le packer 3 et on fait à nouveau descendre l'outil (Flèche F2, Figure 8), sur une course réduite, jusqu'à ce que le packer supérieur 2 se positionne correctement en regard de la portion 10 de l'ébauche. Puis on alimente ce packer 2 en liquide haute pression, provoquant son gonflage - flèches k, Figure 9 - ce qui provoque l'expansion radiale de cette portion (maintenant référencée 10') et son application ferme contre la zone de la paroi interne du cuvelage B qui est située au dessus de la suspension D. Enfin, après avoir dégonflé le packer supérieur 2, l'outil peut être retiré par traction axiale vers le haut (flèche G, Figure 10).

Au cours de ce retrait, l'organe de support 6 - y compris ses doigts de retenue en saillie 7 - passent normalement à travers l'ébauche expansée 1', dès lors que cette expansion s'est faite correctement, et suffisamment, notamment au niveau de la portion inférieure 13'. Si ce n'est pas le cas, ces doigts 7 viennent heurter le chant inférieur de cette portion 13', et leur remontée se trouve par conséquent stoppée. Dans cette hypothèse, le système de connexion 5 est soumis à un effort de traction important, qui provoque l'escamotage de ces doigts, de sorte que l'outil peut malgré tout être retiré. Les figures 11 et 12 représentent un agencement permettant de 35 parvenir à ce résultat.

L'organe 6 est un corps massif à paroi cylindrique 60 et à faces distale 60a et proximale 60b tronconiques (formant chanfreins aptes à faciliter le positionnement et à limiter les frottements). Il renferme une série de doigts radiaux 7 logés dans des trous récepteurs 62 ad hoc, formés dans le corps 6. Ce sont des tiges à tête bombée 71 (située vers l'intérieur du corps 6) et à extrémité tronconique 70, qui fait normalement saillie à l'extérieur du corps 6, afin de retenir le chant inférieur de l'ébauche, comme illustré sur la figure 11. C'est la paroi cylindrique de la tige 4, dont le diamètre est adapté à cela, qui maintient normalement et positivement l'ensemble des doigts 7 dans cette position saillante, ceci à l'encontre de petits ressorts de rappel 70 qui, agissant contre les têtes 71, tendent au contraire à les repousser à l'intérieur du corps 6 afin de les rétracter. On notera d'ores et déjà que la tige 4 possède une portion d'extrémité basse (distale) 9 de diamètre plus petit que celle de sa partie principale qui maintient les doigts dans leur position active de la figure 11. En position de repos (Figure 11), les têtes 71 sont en appui contre la portion de tige 4 de plus grand diamètre, mais juste au-dessus de la zone de transition avec cette portion 9 de diamètre réduit. La tige 4 possède une collerette annulaire 51 qui fait office d'épaulement pour la base de la face proximale (supérieure) tronconique 60b du corps 6. Les efforts de poussée axiale exercés sur la tige 4 sont ainsi transmis au corps 6 de haut en bas via cette zone d'appui. La tige 4 possède une autre collerette annulaire 53 située plus bas que la première (51) dans un logement cylindrique 61 ménagé axialement à l'intérieur du corps 6.

La portion de tige 4 située entre les collerettes 51 et 53 porte la référence 52. Cette collerette 53 est percée de petits alésages radiaux 63, par exemple au nombre de deux, diamétralement opposés (donc coaxiaux) û ou de quatre répartis à 90° -. Dans chaque alésage 43 est logé un pion métallique 8 sous forme de petite tige pourvue d'une tête, qui est enfoncée à fond dans un alésage situé en vis-à-vis, percé dans le corps 6. La tige de ces pions 8 a une section calibrée, de façon à résister à un effort de cisaillement donné, et à se rompre lorsque au-delà de cette valeur (pions frangibles).

Io Le logement 61 possède une certaine longueur axiale dans laquelle peut se déplacer la collerette 53, de bas en haut, lorsque lesdits pions sont sectionnés, jusqu'à venir en butée contre le fond supérieur 610 de ce logement 61. En position normale de repos (Figure 11), la collerette 43 se trouve en appui, au contraire, contre le fond inférieur 611 du logement 61. Il est à noter que la longueur de la portion d'extrémité 9 de la tige 4 est un peu plus grande que la longueur de course axiale de la collerette 53 dans le logement 61. Ce dispositif fonctionne comme suit.

En cours d'opération, le dispositif se trouve dans l'état de la figure 3 (doigts 7 actifs), adapté pour supporter l'ébauche au cours de sa descente à l'intérieur du puits ou de la canalisation. Les efforts de poussée de haut en bas sur la tige de manoeuvre 4 sont directement transmis à l'organe de support 6 par la collerette 51.

Les pions frangibles possèdent une résistance suffisante pour ne pas se rompre s'il se développe en cours de travail des efforts de traction intempestifs, pouvant être liés par exemple à des phénomènes vibratoires ou à la poussée d'Archimède susceptible de s'exercer sur l'organe 6 (si le puits ou la canalisation contient du liquide).

En cas de difficulté telle que mentionnée plus haut, alors que l'ébauche n'est que partiellement expansé, le retrait du dispositif se fait par fraction de bas en haut sur la tige 4, fraction symbolisée par la flèche g sur la figure 12. Le corps 6 remonte donc, jusqu'à ce que ses doigts 7, qui sont en position saillante, viennent en contact avec le chant inférieur de la portion non expansée 11 de l'ébauche. La remontée est donc bloquée, induisant au niveau des pions 8 des efforts suffisants pour les cisailler à la base de leur tête 8' - qui reste dans le corps 6 -. La tige de manoeuvre 4 se trouve ainsi désolidarisée de ce corps 6, et 30 peut remonter tandis que le corps 6 demeure immobilisé, par suite de la venue en butée des doigts 7 contre le bord inférieur de l'ébauche. La collerette 53, qui contient les tiges 8" des pions sectionnés, se meut ainsi axialement de bas en haut à l'intérieur du logement 61, jusqu'à venir en butée contre la face 610. 35 Au cours de ce mouvement, la portion d'extrémité de faible diamètre 9 est venue en regard des doigts 7 qui ont ainsi été repoussés vers l'intérieur (flèches j) sous la sollicitation des ressorts 70, et se sont rétractés dans une position escamotée qui s'inscrit dans une section circulaire de diamètre inférieur au diamètre interne de la portion non expansée 11 de l'ébauche. Ainsi, le passage devient possible, et l'ensemble peut être retiré.

Comme cela va être expliqué en référence aux figures 13 et 14, il peut être souhaitable de recouvrir le cuvelage A et la colonne perdue B sur des zones dont la longueur LA, respectivement LB (voir figure 13) est bien supérieure à la longueur utile des packers expanseurs, par exemple trois fois supérieure. Dans ce cas, l'expansion doit se faire au pas-à-pas, avec des phases successives de gonflage/dégonflage et avance d'un pas. Des éléments de contrôle peuvent être prévus, afin de bloquer la progression de l'outil dans l'hypothèse où l'expansion ne se fait pas correctement. La figure 14 représente un outil adapté pour travailler dans ces conditions, au pas à pas.

L'ébauche 1 y est représentée non expansée, supportée par les doigts d'appui 7 de l'organe de support 6. Les deux packers 2,3 sont portés par la tige de commande 4 sur laquelle sont également montés les éléments de contrôle 22, 32. L'élément de contrôle 22 est situé juste au-dessus du packer 20 supérieur 2. Il a la forme d'un disque dont le diamètre est un peu supérieur au diamètre intérieur de la portion d'ébauche cylindrique supérieure 10. Ce diamètre est néanmoins un peu plus petit que le diamètre intérieur de cette portion 10' après expansion. De même, l'élément de contrôle 32 est situé juste au-dessus du 25 packer inférieur 3. Il a la forme d'un disque dont le diamètre est un peu supérieur au diamètre intérieur de la portion d'ébauche cylindrique inférieure 13. Ce diamètre est néanmoins un peu plus petit que le diamètre intérieur de cette portion 13' après expansion. L'outil opère au pas à pas, du haut vers le bas (Flèche F). 30 Les deux packers peuvent travailler en synchronisme, et être gonflés/dégonflés simultanément. Les packers 2 et 3 provoquent ainsi en même temps les expansions progressives des parties 10 et 13 de l'ébauche. L'un au moins des deux packers est avantageusement monté 35 flottant sur la tige 4. Il s'agit, dans l'exemple illustré, du packer inférieur 3, dont les embouts d'extrémité 30, 31 sont sollicités par des organes de rappel élastiques (ressorts de compression) 300, 301 qui prennent appui, respectivement, contre l'élément de contrôle 32 et contre une bague 33 solidaire de la tige 4. Ceci permet de compenser automatiquement les différences d'expansion radiale (et, corrélativement, de contraction axiale) des deux packers 2 et 3, qui tendent à les éloigner ou rapprocher naturellement l'un de l'autre, au cours de chaque phase de travail, évitant ainsi l'apparition de contraintes mécaniques néfastes sur la tige 4 et/ou sur l'ébauche 1. Si l'une des portions 10 ou 13 est expansée de manière incorrecte ou insuffisante, le disque de contrôle correspondant 22 ou 32 se trouve bloqué dans sa descente, de sorte que les opérateurs sont avertis, et que l'opération d'expansion doit être reprise pour aboutir au diamètre de pose souhaité. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 15, l'outil opère également au pas à pas, mais cette fois du bas vers le haut (Flèche G). Un élément de contrôle 32 associé au packer inférieur 3 est fixé à 15 l'extrémité inférieure de la tige 4 ; il fait ici également office de support pour l'ébauche 1 lors de sa mise en place dans le puits. En cas d'expansion incorrecte et/ou insuffisante de la portion inférieure 13, cet élément 32 ne peut pas traverser cette portion, ce qui bloque la remontée de l'outil. 20 En revanche, il n'existe pas, dans ce mode de réalisation, d'élément de contrôle similaire associé au packer supérieur 2, qui permettrait de s'assurer de la bonne expansion de la portion 10 de l'ébauche. Selon la figure 16, il est prévu - outre les joints d'étanchéité 100, 130 qui garnissent les portions supérieure 10 et, respectivement, inférieure 13 de 25 l'ébauche -, des joints similaires 15 qui entourent sa portion intermédiaire 11-12. En référence à la figure 17, l'expansion radiale de l'ébauche se fait de bas en haut (comme dans la situation de la figure 13). Sur cette figure, les joints 100 et 130 ne sont pas reproduits par souci de simplification. 30 Dans une première phase, illustrée à la moitié gauche de la figure 17, le packer inférieur provoque l'expansion radiale de la zone inférieure 13A de la portion 13 de l'ébauche (flèches pl), qui vient s'appliquer intimement et fermement contre la paroi de la colonne perdue B. L'ébauche 1 se trouve alors immobilisée à ce niveau, retenue en 35 translation.

Au cours de la suite de l'expansion radiale, du bas vers le haut, illustrée à la moitié droite de la figure 15, et symbolisée par les flèches p2, l'augmentation de diamètre de la portion tubulaire 13 induit une diminution de sa dimension axiale, dans un rapport qui correspond au coefficient de Poisson (de l'ordre de 0,5 pour l'acier). Comme la zone inférieure 13A est immobilisée, on observe donc une traction vers le bas du reste de l'ébauche (Flèche Z), ce qui a pour effet d'appliquer les joints 15 de la portion intermédiaire 11-12 contre la paroi d'entrée conique PE de la suspension D.

La configuration et les dimensions de l'ébauche sont naturellement déterminées de telle façon qu'en fin d'expansion de la portion inférieure 13, ces joints 15 soient convenablement comprimés pour assurer une étanchéité optimale à ce niveau. On procède alors à l'expansion de la portion supérieure 10.

On peut également envisager d'expanser la zone intermédiaire 11-12 de l'ébauche au moyen d'un packer pour assurer ou conforter encore cette bonne étanchéité. Il convient de noter que le même packer pourrait être utilisé pour chacune des deux opérations (expansions des portions supérieure 10 et inférieure 20 13), dès lors que sa capacité de dilatation radiale est suffisante. Au contraire, deux outils distincts (avec chacun un packer) pourraient en principe être utilisés tour à tour, même si cela semble a priori moins intéressant. La zone intermédiaire entre les deux portions cylindriques de 25 l'ébauche n'est pas forcément biconique. Elle pourrait être "mono conique" - comme sur la figure 16 - ou de forme progressivement variable, grâce à un élément intermédiaire à profil courbe avec un point d'inflexion. Dans ce cas, l'élément central pourrait être formé par emboutissage 30 d'un flan cylindrique (à la presse entre poinçon et matrice) et soudé ensuite aux deux éléments cylindriques. En ce qui concerne l'outil, un prégonflage de l'un au moins des deux packers devrait permettre de retenir l'ébauche simplement par friction lors de sa mise en place dans le puits (car le poids de l'ébauche n'est pas très élevé), ce qui 35 permettrait de s'affranchir de l'organe de support 6-7.

En référence aux figures 18 et 19, on a ici affaire à une colonne perdue B dont l'embouchure, au niveau de sa suspension D a été préalablement usinée, de manière à avoir une section circulaire de diamètre interne constant (DB et un état de surface lisse.

On y introduit une ébauche 1 dont la portion cylindrique inférieure 13 présente un diamètre extérieur (1)2, qui est très légèrement inférieur, pratiquement égal, au jeu d'emboîtement près, au diamètre (DB. La paroi extérieure de la portion 13 est pourvue de joints toriques d'étanchéité 130.

On positionne par glissement cette portion inférieure dans l'embouchure, comme cela est visible à la figure 19. On réalise ainsi un assemblage 130 étanche, grâce aux joints 130. La portion cylindrique supérieure 10 de l'ébauche 1 occupe alors la position illustrée dans la partie gauche de la figure 19.

On procède alors uniquement à l'expansion radiale de la portion supérieure 10 au-delà de sa limite élastique, de la manière exposée plus haut, de façon à l'appliquer intimement et fermement, de manière étanche, contre la face interne de la paroi du cuvelage A. Une fois cette opération réalisée, l'ébauche occupe la position 20 représentée sur la partie droite de la figure 19 (les éléments 1, 10 et 130 portant alors l'indice prime ).

On donne ci-après, à simple titre d'exemple, des valeurs possibles de certains paramètres de l'invention

Diamètres (DA et (DA : respectivement 226 et 166 mm ; Epaisseurs de paroi du cuvelage A et de la colonne perdue B : respectivement 9 et 6 mm ; Diamètres (D1 et (D2 : respectivement 205 et 150 mm. Epaisseur de paroi de l'ébauche 1 : 5 mm ; Dimensions axiales (= longueurs) des portions 10, 11, 12 et 13 de cette ébauche : respectivement 3, 0.3, 0.3 et 3 mètres ; Valeur des angles al et a2 : respectivement 30° et 10° ; Longueur de chaque packer 2-3 dégonflé : 1.5 métres ; Pression développée dans ces packers pour expanser l'ébauche : 400 25 30 35 bars.

Valeur de la force de traction axiale provoquant la rupture des pions frangibles au sein du système de connexion 5 : 1.5 tonnes.

Claims (23)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de réparation d'une suspension (D) d'une colonne perdue (B), en vue de la rendre étanche, cette colonne perdue (B) étant placée à l'intérieur et dans le prolongement du cuvelage (A) d'un puits, caractérisé par le fait qu'il consiste, dans un premier temps, à positionner axialement dans le puits une ébauche tubulaire métallique (1), à paroi pleine radialement déformable au-delà de sa limite élastique, cette ébauche comprenant une portion supérieure cylindrique (10) dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre interne du cuvelage (A), une portion inférieure également cylindrique (13) dont le diamètre extérieur est légèrement inférieur au diamètre interne de la colonne perdue (B), et une portion intermédiaire (11, 12) de diamètre variable compris entre ces deux diamètres, ce positionnement étant réalisé de telle sorte que ladite portion inférieure (13) vient se loger dans l'embouchure de la colonne perdue (B) tandis que ladite portion supérieure (10) vient se placer en regard de la zone du cuvelage (A) située au-dessus de la suspension (D), puis, dans un second temps, à provoquer l'expansion radiale d'au moins l'une de ces deux portions cylindriques (10, 13) au-delà de sa limite élastique de manière à l'appliquer intimement et fermement, de manière étanche, contre la face interne de la paroi en regard du cuvelage (A) ou de la colonne perdue (B), et de telle façon qu'à la suite de cette expansion la portion intermédiaire (1l, 12) de l'ébauche (1), recouvre la suspension.
2. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on fait usage d'une ébauche (1) dont la portion inférieure (13) présente un diamètre extérieur très légèrement inférieur, pratiquement égal (au jeu d'emboîtement près) au diamètre interne de l'embouchure de la colonne perdue (B), préalablement usinée et lisse, et que l'on positionne par glissement cette portion inférieure (13) dans ladite embouchure, ceci avec interposition de joints d'étanchéité (130), tandis qu'on provoque uniquement l'expansion radiale de la portion cylindrique supérieure (10) au-delà de sa limite élastique de manière l'appliquer intimement et fermement, de manière étanche, contre la face interne de la paroi du cuvelage (A).
3. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'on provoque l'expansion radiale de chacune des deux portions cylindriques (10, 13) au-delà de leur limite élastique de manière à les appliquer intimement et fermement, de manière étanche, contre les faces internes des parois en regard respectivement du cuvelage (A) et de la colonne perdue (B), et de telle façon qu'à la suite de cetteexpansion, la portion intermédiaire (1l, 12) de l'ébauche (1), également déformée, recouvre la suspension.
4. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'on provoque ladite expansion radiale au moyen d'un outil qui comporte au moins une vessie gonflable (2 ; 3) ainsi dimensionnée qu'elle est adaptée à l'expansion desdites portions supérieure (10) et/ou inférieure (13).
5. 5. Procédé selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisé par le fait que l'on provoque ladite expansion radiale au moyen d'un outil qui porte une paire de vessies gonflables (2, 3) situées l'une au dessus de l'autre, et ainsi dimensionnées que la vessie supérieure (2) est adaptée à l'expansion de la portion supérieure cylindrique (10) de l'ébauche (1), tandis que sa vessie inférieure (3) est adaptée à l'expansion de la portion inférieure cylindrique (13).
6. 6. Procédé selon la revendication 3, caractérisé par le fait que l'on provoque ladite expansion radiale de la portion supérieure de l'ébauche au moyen d'un premier outil comportant une vessie gonflable (2) ainsi dimensionnée qu'elle est adaptée à l'expansion de ladite portion supérieure (10), et au moyen d'un second outil comportant une vessie gonflable (3) ainsi dimensionnée qu'elle est adaptée à l'expansion de ladite portion inférieure (13).
7. 7. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'on positionne axialement ladite ébauche dans le puits, au moyen dudit outil, celui-ci comportant un organe de support (6) pourvu de doigts rétractables (7), adaptés pour servir d'appui au chant inférieur de l'ébauche (1) au cours de sa descente et de sa mise en place dans le puits.
8. 8. Procédé selon l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'on positionne axialement ladite ébauche (1) dans le puits au moyen dudit outil, en procédant au gonflage d'au moins une desdites vessies (2 ; 3) jusqu'à retenir ladite ébauche (1) par friction.
9. 9. Procédé selon la revendication 3, prise en combinaison avec l'une des revendications 4 à 6,, caractérisé par le fait que l'on procède d'abord à l'expansion radiale de la portion cylindrique inférieure (13), puis à celle de la portion cylindrique supérieure (10).
10. 10. Procédé selon la revendication 3, prise en combinaison avec l'une des revendications 4 à 6, caractérisé par le fait que l'on procède d'abord à l'expansion radiale de la portion cylindrique (10) supérieure, puis à celle de la portion cylindrique inférieure (13).
11. 11. Procédé selon l'une des revendications 9 ou 10, caractérisé par le fait que ladite expansion est réalisée "pas à pas", par phases successives de gonflage/dégonflage de ladite vessie (2 ; 3) et avance d'un pas.
12. 12. Procédé selon la revendication 6, caractérisé par le fait que l'on 5 procède simultanément à l'expansion des portions cylindriques supérieure (10) et inférieure (13).
13. 13. Procédé selon la revendication 9, caractérisé par le fait que l'on fait usage d'une ébauche (1) présentant des joints d'étanchéité annulaires (100, 15, 130) sur la face externe de ses portions cylindriques (10, 13) et intermédiaire 10 (11,12), de sorte que, par suite de l'expansion radiale de la portion inférieure (13), la portion intermédiaire (11, 12) est plaquée, de manière étanche, contre ladite suspension (D).
14. 14. Dispositif de réparation d'une suspension (D) d'une colonne perdue (B), en vue de la rendre étanche, cette colonne perdue (B) étant placée à 15 l'intérieur et dans le prolongement du cuvelage (A) d'un puits, pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait qu'il consiste en un outil comprenant une tige de commande (4) qui porte une paire de vessies gonflables (2, 3) situées l'une au-dessus de l'autre, et ainsi dimensionnées que la vessie supérieure (2) est adaptée à l'expansion de la portion supérieure 20 cylindrique de l'ébauche tandis que sa vessie supérieure est adaptée à l'expansion de la portion inférieure cylindrique.
15. 15. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait que l'une au moins desdites vessies (2, 3) est montée coulissante le long de ladite tige (4). 25
16. 16. Dispositif selon la revendication 14 ou 15, caractérisé par le fait que ledit outil comporte, en partie inférieure de la tige (4), un organe de support (6) pourvu de doigts rétractables (7), adaptés pour servir d'appui au chant inférieur de l'ébauche (1) au cours de sa descente et de sa mise en place dans le puits.
17. 17. Ebauche (1) servant à la réparation d'une suspension (D) de 30 colonne perdue (B), en vue de la rendre étanche, cette colonne perdue (B) étant placée à l'intérieur et dans le prolongement du cuvelage (A) d'un puits, caractérisée par le fait qu'elle consiste en un manchon tubulaire métallique, dont la paroi est radialement déformable au-delà de sa limite élastique, avec des portions cylindriques supérieure (10) et inférieure (13) coaxiales, le diamètre de la portion 35 inférieure (13) étant plus petit que celui de la portion supérieure (10) et une portionintermédiaire (11, 12) de diamètre variable, compris entre les diamètres des portions cylindriques (10, 13).
18. 18. Ebauche selon la revendication 17, caractérisée par le fait que ladite portion intermédiaire (11, 12) a la forme d'une virole tronconique.
19. 19. Ebauche selon la revendication 17, caractérisée par le fait que ladite portion intermédiaire (11, 12) comprend deux parties en forme de viroles tronconiques, le demi-angle au sommet de la virole supérieure étant plus grand que celui de la virole inférieure.
20. 20. Ebauche selon la revendication 17, caractérisée par le fait que 10 ladite portion intermédiaire (1l, 12) a une forme progressivement variable, c'est-à-dire à profil courbe avec un point d'inflexion.
21. 21. Ebauche selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisée par le fait que la face extérieure d'au moins une des portions cylindriques (10, 13), et éventuellement de la portion intermédiaire (11, 12) est pourvue d'une série de joints 15 d'étanchéité annulaires (100, 130, 15), en matériau souple et élastique, éventuellement gonflant.
22. 22. Ebauche selon la revendication 21, caractérisée par le fait que lesdits joints (100, 130, 15) sont collés à ladite face extérieure.
23. 23. Ebauche selon la revendication 21, caractérisée par le fait que 20 lesdits joints (100, 130, 15) sont des bagues logées dans des gorges réceptrices creusées dans la face extérieure des portions cylindriques (10, 13).