FR3016389A1 - Dispositif d'isolation pour puits - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif d'isolation pour puits par alimentation contrôlée du volume interne d'une chemise expansible placée sur un cuvelage, comprenant un clapet anti-retour placé dans un passage qui relie les volumes internes du cuvelage et de la chemise et une vanne trois voies qui commute une seule fois entre un état initial dans lequel une liaison relie les volumes internes du cuvelage et de la chemise pour expanser la chemise et un état final dans lequel la liaison entre les volumes internes du cuvelage et de la chemise est interrompue, tandis qu'une liaison est établie entre le volume interne de la chemise et un volume annulaire du puits, la vanne trois voies et le clapet anti-retour formant, après commutation, deux clapets anti-retour montés en série et de sens opposés sur le passage reliant les volumes internes du cuvelage et de la chemise.

Description

DOMAINE DE L'INVENTION La présente invention concerne un dispositif de commande et d'isolation d'un outil en forme de chemise expansible pour le traitement d'un puits ou d'une canalisation, cet outil étant relié à un cuvelage d'alimentation d'un fluide sous pression et est intercalé entre ledit cuvelage et la paroi dudit puits ou de la canalisation. Exprimé différemment, elle est relative à un dispositif de fond de puits permettant d'isoler l'espace amont de l'espace aval d'une région annulaire compris entre un cuvelage (traduit par "casing" en anglais) et la formation (c'est-à-dire la roche du sous-sol) ou bien entre ce même cuvelage et le diamètre intérieur d'un autre cuvelage déjà présent dans le puits. Cette isolation doit être réalisée tout en préservant l'intégrité de l'ensemble du cuvelage du puits ("casing string" en anglais), c'est-à-dire la colonne en acier comprise entre la formation et la tête de puits.

On notera qu'il faut distinguer l'intégrité de l'espace annulaire et l'intégrité du cuvelage, les deux étant essentiels à l'intégrité du puits. L'espace annulaire précédemment cité est généralement rendu étanche en utilisant un ciment qui est pompé sous forme liquide dans le cuvelage à partir de la surface, puis injecté dans l'espace annulaire. Après injection, le ciment durcit et l'espace annulaire est étanché. La qualité de cimentation de cet espace annulaire revêt une très grande importance pour l'intégrité des puits. En effet, cette étanchéité protège le cuvelage des zones d'eaux salées que renferme le sous-sol, qui peuvent les corroder et les 25 endommager, en entrainant la perte possible du puits. Par ailleurs, cette cimentation protège les aquifères de la pollution qui pourrait être occasionnée par des formations proches contenant des hydrocarbures. Cette cimentation constitue une barrière protégeant les risques 30 d'éruption causée par des gaz sous haute pression pouvant migrer dans l'espace annulaire entre la formation et le cuvelage. Dans la pratique, il existe de nombreuses raisons qui peuvent aboutir à un processus de cimentation imparfait, telles que la grande taille de puits, les zones horizontales de celui-ci, une circulation difficile 35 ou des zones à perte. Il en résulte une mauvaise étanchéité.

On notera également que les puits sont de plus en plus profonds, qu'une bonne partie d'entre eux sont forés "offshore" à la verticale de hauteurs d'eau pouvant atteindre plus de 2000 m, et que les dernières technologies de fracturation hydraulique dans lesquelles les pressions peuvent atteindre plus de 15 000 psi (1000 bars), soumettent ces zones annulaires étanches à des contraintes très élevées. De ce qui précède, il est clair que la cimentation du (ou des) espace(s) annulaire(s) est particulièrement importante et toute faiblesse dans leur réalisation, alors que les pressions en jeu sont très importantes (plusieurs centaines de bars), peuvent causer des dégâts pouvant conduire à la perte du puits et/ou causer des dégâts écologiques très importants. Les pressions en cause peuvent provenir : - de l'intérieur du cuvelage vers l'extérieur, c'est-à-dire de l'intérieur du puits vers l'espace annulaire ; - de l'espace annulaire vers l'intérieur du cuvelage. Le cuvelage (ou "casing string"), dont la longueur peut atteindre plusieurs milliers de mètres, est constitué de tubes de cuvelage, de longueur unitaire comprise entre 10 et 12 m, et assemblés les uns aux autres par des filetages étanches.

La nature et l'épaisseur du matériau constituant le cuvelage est calculé pour supporter des pressions intérieures d'éclatement ("burst" en anglais) ou des pressions extérieures d'écrasement ("collapse" en anglais) très importantes. De plus, le cuvelage doit être étanche pendant toute la durée de vie du puits, c'est-à-dire pendant plusieurs dizaines d'années. Toute détection de fuite conduit systématiquement à une réparation ou à l'abandon du puits. Des solutions techniques sont actuellement disponibles pour parvenir à rendre étanche ledit espace annulaire.

ETAT DE LA TECHNIQUE De nombreux dispositifs d'isolation ont déjà été proposés et sont actuellement utilisés à cet effet. Le document US 7 571 765 décrit un dispositif comprenant un anneau de caoutchouc comprimé et expansé radialement par une pression hydraulique via un piston, pour venir en contact avec la paroi du puits. A l'usage cependant ces dispositifs ne permettent pas d'étanchéifier correctement un puits présentant une section non cylindrique de révolution et sont très sensibles aux variations de température. On a proposé des dispositifs mécaniques d'isolation à base d'élastomère gonflable composés d'un polymère du genre caoutchouc activé au gonflage au contact d'un fluide (huile, eau, ou autre selon les formulations). Pour éviter le blocage du tube lors de la descente dans le puits, le gonflement doit être relativement lent et peut parfois demander plusieurs semaines pour que l'isolation de la zone soit effective. D'autres types de dispositifs d'isolation sont composés d'une chemise métallique expansible déformée par application de liquide sous pression (voir l'article SPE 22 858 "Analytical and Expérimental Evaluation of Expanded Metal Packers For Well Completion Services (D.S. Dreesen et al - 1991), US 6 640 893, US 7 306 033, US 7591 321, EP 2 206 879, EP 2 435 656).

On a schématisé la structure générale d'un système connu de ce type sur les figures 1 et 2 annexées. Comme on le voit sur la figure 1, pour créer un dispositif d'isolation annulaire destiné à isoler de manière étanche deux espaces adjacents annulaires, référencés EA1 et EA2, d'un puits ou formation dont la paroi est référencée P, une technique connue consiste à positionner une membrane ductile deformable 10 de géométrie cylindrique, autour d'un cuvelage 20, à l'emplacement désiré. La membrane 10 est attachée et scellée à ses extrémités sur la surface du cuvelage 20. Il est ainsi défini une chemise en forme d'anneau entre la surface extérieure du cuvelage 20 et la surface intérieure de la membrane 20. L'intérieur du cuvelage 20 et le volume interne de la chemise formée par la membrane 20 communiquent l'un avec l'autre par un passage 22 qui traverse la paroi du cuvelage 20. La membrane 10 est ensuite expansée radialement vers l'extérieur 30 jusqu'à ce qu'elle soit en contact avec la paroi P du puits, comme on le voit sur la figure 2, en augmentant la pression P1 dans le cuvelage 20. La membrane 10 fait étanchéité sur cette paroi P et les deux espaces annulaires EA1 et EA2 définis entre la paroi P de la formation et la paroi du cuvelage 20 sont alors isolés. La membrane 10 peut être métallique ou en élastomère, renforcée 5 ou non de fibres. Bien qu'ayant déjà donné lieu à de nombreuses recherches les dispositifs du type illustré sur les figures 1 et 2 annexées présentent plusieurs inconvénients. Si la membrane 10 est en élastomère et que la circulation du 10 fluide de gonflage se fait sans valve dans le passage 22, la membrane reprend une forme proche de son état initial, si la pression est relâchée à l'intérieur du cuvelage, après l'avoir gonflée. La membrane 10 ne fait alors plus office d'isolation de l'espace annulaire. Si la membrane 10 est métallique et que la circulation du fluide de 15 gonflage entre l'intérieur de la membrane 10 et l'intérieur du cuvelage 20 se fait directement, une fois déformée de façon permanente, la membrane 10 conserve en principe sa forme et sa fonction de barrière dans l'espace annulaire est également conservée lorsque la pression dans le cuvelage 20 est relâchée. Cependant si la pression augmente dans 20 l'espace annulaire, par exemple, du côté EA1, le différentiel de pression entre EA1 et l'intérieur de la membrane 10 peut être suffisant pour effondrer la membrane métallique 10. Celle-ci ne tient alors plus son rôle d'isolation de l'espace annulaire. Pour éviter cela, dans le cas d'une membrane 10 métallique ou en 25 élastomère, l'orifice 22 permettant la circulation du fluide de gonflage entre l'intérieur du cuvelage 20 et l'intérieur de la membrane 10 peut être pourvu d'une valve anti-retour. Cette valve emprisonne le volume de gonflage sous pression à l'intérieur de la membrane 10 en fin de gonflage. Néanmoins si la température et/ou la pression dans l'espace annulaire 30 évoluent, le volume à l'intérieur de la membrane peut également évoluer. Si la pression diminue, la membrane 10 peut s'effondrer ou perdre son contact étanche avec la paroi P du puits. La fonction d'isolation de l'espace annulaire n'est alors plus assurée. Si au contraire la pression augmente, la membrane 10 peut se déformer jusqu'à la rupture. Si la membrane 10 ne rompt pas, il y un risque que la pression augmente suffisamment à l'intérieur de la membrane 10 pour effondrer la paroi du cuvelage 20. Pour éviter ce risque il a été proposé, par exemple dans les documents WO 2010/136806 et U520120125619, en plus du premier orifice 22 muni d'une valve anti retour, un deuxième orifice prévu entre la membrane 10 et la zone EA1 à haute pression qui intègre un disque de rupture. Ce dernier permet de créer une ouverture entre l'intérieur de la membrane 10 et la zone EA1 à haute pression à la fin du gonflage. De cette manière, les évolutions de la température du puits ou de la pression côté EA1 n'ont plus d'effet sur la pression à l'intérieur de la membrane 10 puisque la membrane 10 est en communication avec l'espace annulaire. Cependant si la pression augmente par la suite dans le cuvelage 20, la valve anti retour prévue dans le passage 22 laisse passer le fluide du cuvelage 20 vers la membrane 10 et de la membrane 10 directement dans l'espace annulaire.

Le document WO 2010/136806 prévoit également en remplacement du disque précité de rupture, un deuxième orifice entre la membrane 10 et le cuvelage 20 avec une valve type soupape qui permet d'évacuer la surpression de la membrane métallique 10. Cette solution convient lorsque le volume et la pression augmentent à l'intérieur de la membrane 10. Mais si le volume emprisonné dans la membrane 10 diminue, le risque d'effondrer la membrane 10 ou de perdre le contact entre la membrane 10 et la paroi P du puits persiste. OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer un dispositif qui permet de résoudre les problèmes précités.

Ce but est atteint selon l'invention grâce à un dispositif d'isolation pour le traitement d'un puits, comprenant une chemise expansible placée sur un cuvelage et un ensemble adapté pour contrôler l'alimentation du volume interne de la chemise à l'aide d'un fluide sous pression provenant du cuvelage, par un passage traversant la paroi du cuvelage, pour expanser la chemise radialement vers l'extérieur, caractérisé par le fait que ledit ensemble comprend un clapet anti-retour placé dans un passage qui relie le volume interne du cuvelage au volume interne de la chemise et des moyens formant une vanne trois voies adaptée pour être commutée une seule fois entre un état initial dans lequel une liaison est établie entre le volume interne du cuvelage et le volume interne de la chemise pour expanser ladite chemise et un état final dans lequel la liaison entre le volume interne du cuvelage et le volume interne de la chemise est interrompue et une liaison est établie entre le volume interne de la chemise et un volume annulaire du puits extérieur à la chemise et au cuvelage, la dite vanne trois voies et le dit clapet anti-retour formant, après commutation, deux clapets montés en série et de sens opposés sur le passage reliant les volumes internes du cuvelage et de la chemise. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les moyens formant une vanne trois voies définissent un état intermédiaire temporaire qui intervient entre l'état initial et l'état final et dans lequel la liaison entre le volume interne du cuvelage et le volume interne de la chemise est interrompue, mais la liaison entre le volume interne de la chemise et le volume annulaire du puits extérieur à la chemise et au cuvelage n'est pas encore établie. Selon une première variante de réalisation, le clapet anti-retour placé dans le passage qui relie le volume interne du cuvelage au volume interne de la chemise est un clapet sollicité élastiquement à la fermeture, qui s'ouvre sous une pression de fluide qui s'exerce dans le sens allant du volume interne du cuvelage vers le volume interne de la chemise.

Selon une deuxième variante de réalisation, le clapet anti-retour placé dans le passage qui relie le volume interne du cuvelage au volume interne de la chemise est un clapet sollicité élastiquement à la fermeture, qui s'ouvre sous une pression de fluide qui s'exerce dans le sens allant du volume interne de la chemise vers le volume interne du cuvelage, ledit clapet étant maintenu initialement en position ouverte par un moyen temporaire, par exemple un élément de retenue susceptible de rupture et/ou de dégradation. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les clapets sont des clapets anti-retour dans lesquels un obturateur métallique repose sur un siège métallique de préférence conique. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le clapet anti-retour placé dans le passage qui relie le volume interne du cuvelage au volume interne de la chemise et la vanne trois voies sont formés de deux sous-ensembles distincts, par exemple placés dans des canaux longitudinaux parallèles distincts formés dans le corps de l'ensemble. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, les moyens qui contrôlent la fermeture de la communication entre le volume interne du cuvelage et le volume interne de la chemise comprennent un élément de retenue susceptible de rupture ou un élément de retenue susceptible de dégradation ou une combinaison d'un premier élément de retenue qui doit rompre avec un deuxième élément de retenue qui doit se dégrader. Selon un mode de réalisation avantageux la vanne trois voies comprend un corps qui définit une chambre dans laquelle débouchent des conduites de communication respectivement avec l'intérieur du cuvelage, l'intérieur de la chemise expansible et l'espace annulaire situé à l'extérieur du cuvelage, un piston monté à translation dans ladite chambre et des moyens d'immobilisation libérables, frangibles et/ou dégradables, qui immobilisent initialement le piston dans une position initiale telle que le piston autorise uniquement une communication entre les conduites associées à l'intérieur du cuvelage et à l'intérieur de la chemise expansible, puis libèrent le piston de sorte que le piston occupe une position finale dans laquelle il autorise une communication entre les conduites associées à l'intérieur de la chemise expansible et à l'espace annulaire situé à l'extérieur du cuvelage tout en interdisant toute nouvelle commutation vers la position initiale lorsque le piston a atteint la position finale.

Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le piston et les moyens d'immobilisation libérables définissent une position intermédiaire temporaire entre la position initiale et la position finale, dans laquelle les trois conduites de communication associées respectivement avec l'intérieur du cuvelage, l'intérieur de la chemise expansible et l'espace annulaire situé à l'extérieur du cuvelage sont isolées entre elles. L'invention concerne également en tant que tels les ensembles précités comprenant en combinaison un clapet anti-retour et une vanne trois voies formant, après commutation, deux clapets montés en série et 20 de sens opposés. L'invention concerne de plus un procédé d'isolation de deux zones annulaires d'un puits, mettant en oeuvre une étape d'alimentation d'une chemise expansible placée sur un cuvelage à l'aide d'un fluide sous pression provenant du cuvelage, pour expanser la chemise radialement 25 vers l'extérieur, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à alimenter le volume interne de la chemise expansible par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour placé dans un passage qui relie le volume interne du cuvelage au volume interne de la chemise puis opérer la commutation d'une vanne trois voies entre un état initial dans lequel 30 une liaison est établie entre le volume interne du cuvelage et le volume interne de la chemise pour expanser ladite chemise et un état final dans lequel la liaison entre le volume interne du cuvelage et le volume interne de la chemise est interrompue et une liaison est établie entre le volume interne de la chemise et un volume annulaire du puits extérieur à la chemise et au cuvelage, la dite vanne trois voies et le dit clapet anti- retour formant, après commutation, deux clapets montés en série et de sens opposés sur le passage reliant les volumes internes du cuvelage et de la chemise. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels : - les figures 1 et 2 précédemment décrites représentent un dispositif d'isolation annulaire conforme à l'état de la technique, respectivement 15 avant et après expansion de la chemise expansible, - les figures 3, 4 et 5 représentent un dispositif conforme à la présente invention respectivement à l'état initial, en phase d'expansion de la chemise expansible par communication entre le volume interne du cuvelage et le volume interne de la chemise, puis dans l'état final 20 d'étanchéité après commutation de la vanne trois voies assurant la liaison entre le volume interne de la chemise et le volume annulaire du puits extérieur à la chemise et au cuvelage, - les figures 6 et 7 représentent schématiquement un ensemble conforme à une première variante de réalisation de la présente invention 25 comprenant en combinaison une vanne trois voies et un clapet anti-retour en entrée, respectivement en position initiale et en position commutée finale, - la figure 8 représente le schéma équivalent de l'ensemble commuté illustré sur la figure 7, 30 - les figures 9 et 10 représentent schématiquement un ensemble conforme à une deuxième variante de réalisation de la présente invention comprenant en combinaison une vanne trois voies et un clapet anti-retour en entrée, respectivement en position initiale et en position commutée finale, - la figure 11 représente le schéma équivalent de l'ensemble commuté illustré sur la figure 10, - les figures 12 à 16 représentent un premier exemple de réalisation d'un ensemble conforme à la présente invention comprenant une vanne maintenue initialement par un pion dégradable et comprenant à l'état commuté deux clapets opposés dos à dos, la figure 12 représentant une vue en coupe axiale passant par un canal qui loge un clapet d'entrée, la figure 13 représentant une vanne trois voies à l'état initial de liaison du cuvelage et de la chemise, selon une vue en coupe axiale passant par un deuxième plan radial et un canal qui loge la vanne trois voies, la figure 14 illustrant une vue agrandie de la figure 13 et un piston partiellement arraché pour montrer la localisation des conduits venant du volume interne du cuvelage et respectivement allant vers le volume interne de la chemise, la figure 15 représentant la vanne trois voies dans son état intermédiaire selon lequel les trois voies de la vanne sont isolées et la figure 16 illustrant la vanne trois voies dans son état final commuté dans lequel le volume interne de la chemise est relié au volume annulaire du puits, - les figures 17 et 18 représentent des vues correspondant respectivement aux figures 13 et 16 d'un deuxième exemple de réalisation d'un ensemble conforme à la présente invention comprenant une vanne maintenue initialement par un pion de rupture et comprenant à l'état commuté deux clapets opposés dos à dos, - les figures 19, 20 et 21 représentent un troisième exemple de réalisation d'un ensemble conforme à la présente invention comprenant une vanne maintenue initialement par la combinaison d'un pion dégradable et d'un pion de rupture et comprenant à l'état commuté deux clapets opposés dos à dos, plus précisément la figure 19 représente la vanne à l'état initial, la 3016 3 89 11 figure 20 représente la vanne après rupture du pion de rupture et la figure 21 représente la vanne après dégradation du pion dégradable en cas de déficience du pion de rupture, - les figures 22 à 30 représentent un quatrième exemple de réalisation 5 d'un ensemble conforme à la présente invention comprenant un clapet d'entrée sollicité à la fermeture mais maintenu initialement en position ouverte par un pion dégradable et/ou de rupture et une vanne maintenue initialement par un pion dégradable et/ou de rupture et formant à l'état commuté deux clapets opposés face à face, la figure 22 représentant une 10 vue en coupe axiale passant par un premier canal longitudinal d'entrée, la figure 23 représentant une vue en coupe axiale dans un deuxième plan radial qui passe par un deuxième canal longitudinal qui loge un clapet d'entrée dans son état initial ouvert, la figure 24 représentant une vanne trois voies à l'état initial de liaison du cuvelage et de la chemise, selon 15 une vue en coupe axiale passant par un troisième plan radial et un canal qui loge la vanne trois voies, la figure 25 illustrant une vue agrandie de la figure 24, la figure 26 représentant une vue en coupe axiale d'un canal de sortie dans un quatrième plan radial, la figure 27 représentant la vanne trois voies dans son état intermédiaire de transition selon lequel les trois 20 voies de la vanne sont isolées, selon un plan de coupe identique à la figure 25, la figure 28 représentant la vanne trois voies dans son état commuté final, la figure 29 représentant le clapet d'entrée en position fermée selon un plan de coupe identique à la figure 23 et la figure 30 illustrant la fonction d'étanchéité assurée par un joint additionnel en cas de fuite 25 accidentelle du clapet d'entrée, - la figure 31 illustre un montage tête-bêche de deux dispositifs d'isolation conformes à l'invention, sur un cuvelage, pour garantir l'isolation entre deux zones annulaires adjacentes d'un puits, quelles que soient les évolutions relatives de pression dans ces deux zones annulaires, 30 - les figures 32 à 34 représentent une variante de clapet intégrant des moyens d'étanchéité additionnels, formés d'un joint, en complément d'un obturateur coopérant avec un siège conique complémentaire, la figure 32 illustrant ce clapet en position de repos ouverte, la figure 33 illustrant ce clapet en position fermée et la figure 34 illustrant le clapet en position légèrement décollée de l'obturateur par rapport à son siège complémentaire, l'étanchéité étant alors assurée par le joint précité, et - les figures 35, 36 et 37 représentent trois variantes de réalisation d'un tel clapet équipé d'un joint additionnel d'étanchéité. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION On aperçoit sur la figure 3 annexée un dispositif d'isolation conforme à la présente invention comprenant une chemise expansible 100 placée sur un cuvelage 200, en regard d'un passage 222 traversant la paroi du cuvelage 200 et un ensemble 300 adapté pour piloter l'expansion de la chemise 100. L'ensemble 300 comprend un clapet anti-retour d'entrée 400 et une vanne trois voies 500 adaptée pour être commutée une seule fois et formée, après commutation, en combinaison avec le clapet d'entrée 400, deux clapets anti-retour montés en série et de sens opposés sur un passage reliant le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100. La chemise 100 est avantageusement formée d'une enveloppe métallique cylindrique de révolution engagée sur l'extérieur du cuvelage 200 et dont les deux extrémités axiales 110, 112 sont reliées de manière étanche à la surface extérieure du cuvelage 200 au niveau de ces deux extrémités axiales 110 et 112. Une fois le dispositif d'isolation ainsi formé introduit dans un puits P de sorte que la chemise 100 soit placée entre deux zones EA1 et EA2 à isoler, l'ensemble 300 est adapté pour assurer initialement l'alimentation du volume interne 102 de la chemise 100 à l'aide d'un fluide sous pression provenant du cuvelage 200, par le passage 222 traversant la paroi du cuvelage 200, pour expanser la chemise 100 radialement vers l'extérieur comme on le voit sur la figure 4.

Plus précisément selon l'invention, ledit ensemble 300 comprend un clapet anti-retour 400 placé dans le passage 222 qui relie le volume interne 202 du cuvelage 200 au volume interne 102 de la chemise 100 et des moyens 500 formant une vanne trois voies adaptée pour être commutée une seule fois entre un état initial correspondant à la figure 4, dans lequel une liaison est établie entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100 pour expanser ladite chemise 100 et un état final correspondant à la figure 5, dans lequel la liaison entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100 est interrompue, tandis qu'une liaison est établie entre le volume interne 102 de la chemise 100 et un volume annulaire EA1 du puits P extérieur à la chemise 100 et au cuvelage 200, afin d'éviter que la membrane composant la chemise 100 ne s'effondre, notamment sous la pression du volume annulaire EA1. En effet le volume interne 102 de la chemise 100 étant soumis ainsi à la même pression que le volume annulaire EA1, la chemise 100 n'est pas tributaire d'éventuelles évolutions de pression dans le volume annulaire EA1. De préférence comme indiqué précédemment la vanne 500 définit un état intermédiaire temporaire entre l'état initial et l'état final, dans lequel aucune liaison n'est établie entre le volume interne 202 du cuvelage 200, le volume interne 102 de la chemise 100 et le volume annulaire EA1. On aperçoit sur la figure 6 un ensemble 300 conforme à une première variante de réalisation de la présente invention comprenant en 25 combinaison une vanne 500 trois voies deux positions et un clapet antiretour 400 en entrée. Le clapet anti-retour 400 est placé dans un conduit provenant du volume interne 202 du cuvelage 200 et conduisant à une première voie 502 de la vanne 500. Il comprend un corps qui définit un siège conique 410 30 évasé en éloignement de l'entrée provenant du volume interne 202 du cuvelage 200, un obturateur 420 placé en aval du siège 410 par rapport à un sens d'alimentation de fluide allant du volume interne 202 du cuvelage 200 vers le volume interne 102 de la chemise 100 et un ressort 430 qui sollicite l'obturateur 420 en appui étanche contre le siège 410 et ce faisant qui sollicite le clapet 400 à la fermeture.

Le siège 410 et l'obturateur 420 sont avantageusement en métal définissant un clapet 400 métal/métal. Au repos le clapet 400 est fermé sous la sollicitation du ressort 430. Lorsque la pression exercée de l'amont vers l'aval par un fluide appliqué à partir du volume interne 202 du cuvelage 200 dépasse l'effort de tarage exercé par le ressort 430, cette pression repousse l'obturateur 420 et ouvre le clapet 400. En revanche toute pression exercée de l'aval vers l'amont, c'est-à-dire à partir du volume interne 102 de la chemise 100, tend à renforcer la sollicitation de l'obturateur 420 contre son siège et donc le clapet 300 à la fermeture.

Les deux autres voies 504 et 506 de la vanne 500 sont reliées respectivement avec le volume interne 102 de la chemise 100 et avec le volume annulaire EA1 du puits P. A l'état initial représenté sur la figure 6, la vanne 500 assure une liaison entre les voies 502 et 504 et par conséquent entre la sortie du 20 clapet 400, soit le volume interne 202 du cuvelage 200, lorsque le clapet 400 est ouvert, et le volume interne 102 de la chemise 100. A l'état commuté final représenté sur la figure 7, la vanne 500 assure une liaison entre les voies 504 et 506. La liaison entre la sortie du clapet 400 et le volume interne 102 de la chemise 100 est interrompue et 25 une liaison est établie entre le volume interne 102 de la chemise 100 et le volume annulaire EA1 du puits. Comme on le décrira plus en détail par la suite, l'état final représenté sur la figure 7 est obtenu après rupture ou dégradation d'un pion 590 associé au piston du tiroir 500. L'on observera que la pression 30 appliquée à partir du clapet anti retour 400 reste dans le volume interne 102 de la chemise 100 jusqu'à rupture ou dégradation du pion 590.

Comme indiqué précédemment la vanne 500 comprend un piston adapté pour définir à l'état commuté final un deuxième clapet 510 de sens opposé au clapet 400, sur le passage conduisant du volume interne 202 du cuvelage 200 au volume interne 102 de la chemise 100. Le schéma 5 équivalent de l'ensemble 300 ainsi obtenu à l'état commuté final est représenté sur la figure 8. Sur cette figure 8 on a schématisé le clapet 510 comprenant un corps qui définit un siège conique 512 évasé en rapprochement de l'entrée provenant du volume interne 202 du cuvelage 200, un obturateur 514 placé en amont du siège 512 par rapport à un sens 10 d'alimentation de fluide allant du volume interne 202 du cuvelage 200 vers le volume interne 102 de la chemise 100 et un ressort 516 qui sollicite l'obturateur 514 en appui étanche contre le siège 512 et ce faisant qui sollicite le clapet 510 à la fermeture. Le siège 512 et l'obturateur 514 sont avantageusement en métal 15 définissant un clapet 500 métal/métal. Dans l'état initial de la vanne 500, le clapet 510 est ouvert. Lors de la commutation de la vanne 500 après rupture ou dégradation du pion 590, le clapet 510 se ferme sous la sollicitation du ressort 516. L'ensemble comprend alors deux clapets 400 et 510 de sens opposé, dos à dos, qui 20 interdisent toute circulation de fluide dans un sens quelconque entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100. On va maintenant décrire la structure et le fonctionnement de l'ensemble 300 conforme à une deuxième variante de réalisation de la 25 présente invention, illustré sur les figures 9 à 11 et comprenant également en combinaison une vanne 500 trois voies deux positions et un clapet antiretour 400 en entrée. L'ensemble illustré sur les figures 9 à 11 annexées se distingue essentiellement du premier mode de réalisation illustré sur les figures 6 à 30 8, par le fait que les sens des clapets 400 et 510 sont inversés et le clapet d'entrée 400 initialement maintenu ouvert, est fermé après rupture ou dégradation d'un pion 490. Le clapet anti-retour 400 est placé dans le conduit provenant du volume interne 202 du cuvelage 200 et conduisant à la première voie 502 de la vanne 500. Il comprend un corps qui définit un siège conique 410 évasé en rapprochement de l'entrée provenant du volume interne 202 du cuvelage 200, un obturateur 420 placé en amont du siège 410 par rapport à un sens d'alimentation de fluide allant du volume interne 202 du cuvelage 200 vers le volume interne 102 de la chemise 100 et un ressort 430 qui sollicite l'obturateur 420 en appui étanche contre le siège 410 et ce faisant qui sollicite le clapet 400 à la fermeture. Là encore le siège 410 et l'obturateur 420 sont avantageusement en métal définissant un clapet 400 métal/métal. En l'état initial l'obturateur 420 est cependant maintenu éloigné 15 du siège 410 par un pion 490 susceptible de rupture ou de dégradation comme illustré sur la figure 9. Le clapet 400 est alors ouvert. Le clapet 400 commute à l'état fermé lors de la rupture ou dégradation du pion 490 sous la sollicitation du ressort 430. Comme pour le premier mode de réalisation, les deux autres voies 20 504 et 506 de la vanne 500 sont reliées respectivement avec le volume interne 102 de la chemise 100 et avec le volume annulaire EA1 du puits P et à l'état initial représenté sur la figure 9, la vanne 500 assure une liaison entre les voies 502 et 504 et par conséquent entre la sortie du clapet 400, soit le volume interne 202 du cuvelage 200, tant que le clapet 400 est 25 ouvert, et le volume interne 102 de la chemise 100. A l'état commuté final représenté sur la figure 10, la vanne 500 assure une liaison entre les voies 504 et 506. La liaison entre la sortie du clapet 400 et le volume interne 102 de la chemise 100 est interrompue et une liaison est établie entre le volume interne 102 de la chemise 100 et le volume annulaire EA1 30 du puits. L'état final représenté sur la figure 10 est également obtenu après rupture ou dégradation d'un pion 590 associé au piston du tiroir 500.

Le schéma équivalent de l'ensemble 300 ainsi obtenu à l'état commuté final du deuxième mode de réalisation est représenté sur la figure 11. Sur cette figure 11 on a schématisé le clapet 510 formé par le piston de la vanne 500, comprenant un corps qui définit un siège conique 512 évasé en éloignement de l'entrée provenant du volume interne 202 du cuvelage 200, un obturateur 514 placé en aval du siège 512 par rapport à un sens d'alimentation de fluide allant du volume interne 202 du cuvelage 200 vers le volume interne 102 de la chemise 100 et un ressort 516 qui sollicite l'obturateur 514 en appui étanche contre le siège 512 et ce faisant qui sollicite le clapet 510 à la fermeture. Dans l'état initial de la vanne 500, le clapet 510 est ouvert. Lors de la commutation de la vanne 500 après rupture ou dégradation du pion 590, le clapet 510 se ferme sous la sollicitation du ressort 516. L'ensemble comprend alors deux clapets 400 et 510 de sens opposé, face à face, qui interdisent toute circulation de fluide dans un sens quelconque entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100. La vanne trois voies 500 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Elle comprend de préférence un piston 550 équipé d'un et/ou 20 associé à un obturateur 514 en métal monté à translation dans un corps 310 en métal de l'ensemble. Plus précisément le piston 550 est monté à translation dans une chambre 320 de ce corps 310 dans laquelle débouchent des conduits qui correspondent aux voies 502, 504 et 506 et sont reliés respectivement au volume interne 202 du cuvelage 200, au 25 volume interne 102 de la chemise 100 et au volume interne EA1 du puits P. Dans la suite de la description le concept de « corps 310 » doit être compris sans limitation aucune, le corps 310 comprenant l'ensemble du boitier qui loge les éléments fonctionnels de la vanne trois voies 500 et le 30 cas échéant du clapet d'entrée 400, et pouvant être composé de plusieurs pièces.

La chambre 320 et le piston 550 sont étagés et les conduits 502, 504 et 506 débouchent en des lieux répartis longitudinalement dans la chambre interne 320, de sorte que en fonction de la position axiale du piston 550 dans la chambre 320, deux des conduits 502 et 504 ou 504 et 506 sont successivement reliés. Selon une autre caractéristique avantageuse de la présente invention, le clapet d'entrée 400 et la vanne 500 sont formés de préférence dans des canaux distincts parallèles longitudinaux formés dans le corps 310 de l'ensemble 300 parallèlement à l'axe longitudinal du cuvelage 200, les canaux longitudinaux précités étant reliés par des passages transversaux. On va maintenant décrire l'exemple de réalisation illustré sur les figures 12 à 16 qui correspond à un premier exemple de réalisation d'un ensemble 300 conforme à la présente invention comprenant une vanne 500 trois voies maintenue initialement par un pion dégradable 590 et comprenant à l'état commuté deux clapets opposés dos à dos 400 et 510. Dans la suite de la description on utilisera les termes «amont» et «aval» en référence au sens de déplacement d'un fluide à partir du volume interne 202 du cuvelage 200, vers le volume interne 102 de la 20 chemise 100. Selon ce premier exemple, l'ensemble 300 comprend dans le corps 310, deux canaux longitudinaux 330 et 340 parallèles entre eux et parallèles à l'axe 0-0 du cuvelage 200. Les canaux 330 et 340 sont situés dans des plans radiaux différents. Le canal 330 loge le clapet d'entrée 25 400. Le canal 340 loge la vanne trois voies 500. Le canal longitudinal 330 communique avec le volume interne 202 du cuvelage 200, sur une première extrémité axiale, par un canal radial 312 obturé à son extrémité radialement extérieure par un bouchon 314. A proximité de sa deuxième extrémité axiale qui reçoit le clapet 30 400 anti-retour, le canal longitudinal 330 communique avec le deuxième canal longitudinal 340 par un passage transversal 316.

Le canal longitudinal 340 possède un deuxième passage transversal 318 qui communique avec le volume interne 102 de la chemise et un orifice 350 qui débouche radialement vers l'extérieur dans le volume annulaire EA1 du puits.

Le passage 316, le passage 318 et l'orifice 350 forment les trois voies 502, 504 et 506 de la vanne 500. On aperçoit sur la figure 12 un clapet parachute 360 monté sur l'extrémité d'entrée radialement interne du canal radial 312. Le clapet 360 comporte un obturateur 362 en forme de champignon dont la tête évasée est dirigée vers le volume interne 202 du cuvelage 200. L'obturateur 362 est sollicité à l'ouverture par un ressort en appui sur le bouchon 314 pour maintenir le clapet 360 à l'ouverture, au repos, et autoriser ainsi l'alimentation du volume interne 102 de la chemise expansible 100.

Le rôle du clapet 360 est de fermer le canal 312 si le débit de fluide dépasse un seuil, par exemple en cas de rupture de la chemise expansible 100. Cette fermeture du clapet 360 intervient lorsque la perte de charge à l'entrée de ce dernier crée sur la tête évasée de l'obturateur 362 une force supérieure au tarage du ressort associé.

Comme on le voit sur la figure 22 un tel clapet parachute 360 d'entrée peut équiper tous les modes de réalisation conformes à l'invention. Le premier canal longitudinal 330 possède une zone 410 conique divergente en éloignement de la première extrémité liée au canal radial 25 d'entrée 312 et qui forme le siège précité du clapet 400. Cette zone conique 410 est située en amont du canal 316. Comme on le voit sur la figure 12 le canal 330 loge, en regard de ce siège 410, un obturateur 420 comportant une extrémité conique complémentaire sollicitée en appui contre le siège 410 par un ressort 430. 30 Comme décrit précédemment en regard des figures 6 à 8, un tel clapet 400 est fermé au repos et s'ouvre lorsque la vanne 500 étant passante entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100, la pression exercée sur l'obturateur 420 par le fluide présent dans le cuvelage 200 dépasse l'effort du ressort 430. Le deuxième canal longitudinal 340 possède une zone 512 conique 5 située axialement entre les deux conduits 316 et 318. La zone 512 est divergente en rapprochement du premier conduit 316 et forme le siège précité du clapet 510. Comme on le voit sur les figures 13 à 16 le canal 340 loge un piston 550 et un obturateur 514 susceptibles de translation. 10 L'obturateur 514 est placé en amont du piston 550 et repose sur l'extrémité amont 556 du piston 550. Il possède en regard du siège 512, une zone conique complémentaire du siège 512. L'obturateur 514, est sollicité en appui contre le siège 512 par un ressort 516. Cependant au repos en position initiale, l'obturateur conique 514 15 est maintenu éloigné du siège 512 par le piston 550 et un pion dégradable 590 placé dans le fond du canal 340 en regard d'une queue 552 de piston prolongeant axialement le piston 550 en aval de l'obturateur 514. L'on observera à l'examen des figures 13 à 16 que le canal 340 loge également un joint torique 370 ou tout autre moyen équivalent (joint 20 torique associé à une bague par exemple) en contact avec une portion intermédiaire 554 du piston 550. Le joint 370 est placé axialement entre le conduit 318 et l'orifice 350, lesquels conduit 318 et orifice 350 sont situés tous les deux en aval du siège 512. Comme on le voit sur la figure 15 le joint 370 assure l'étanchéité avec la surface extérieure du piston 550 25 en position initiale de la vanne trois voies 500 et jusqu'au déplacement de l'obturateur 514 contre le siège 512. Le joint 370 permet donc d'isoler l'orifice aval 350, en position initiale illustrée sur les figures 13 et 14 dans laquelle une communication est autorisée entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100 par 30 l'intermédiaire des conduits 316 et 318 et en position intermédiaire illustrée sur la figure 15 dans laquelle la communication entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100 est interrompue par le contact de l'obturateur 514 contre le siège 512. Ce ressort 560 est intercalé entre un décrochement formé dans le canal 340 et une tête évasée 553 formée sur l'extrémité avale de la queue de piston 552. L'on observera que le corps 310 possède de préférence un orifice radial 352 débouchant au niveau de la chambre qui loge le pion dégradable 590 et reçoit la tête évasée 553 pour permettre l'évacuation du matériau constituant le pion 590 et un libre déplacement de la tête 553. Après dégradation du pion 590, le piston 550 est déplacé à translation dans le canal 340 sous l'effet du ressort 560. La portion 554 du piston 550 échappe alors au joint 370 et une communication est autorisée entre le conduit 318 lié au volume interne 102 de la chemise 100 et l'orifice 350 qui débouche dans le volume annulaire EA1 du puits. Dans la position ainsi illustrée sur la figure 16, la vanne 500 a atteint sa position commutée finale irréversible, l'obturateur 514 restant en appui contre son siège 512 pour isoler le conduit 316 du conduit 318. On a illustré sur les figures 17 et 18 un deuxième exemple de réalisation d'une vanne 500 conforme à la présente invention destinée à former à l'état commuté, en combinaison avec le clapet d'entrée 400, deux clapets opposés dos à dos, qui se distingue essentiellement du premier exemple de réalisation illustré sur les figures 12 à 16 par le fait que le pion dégradable 590 précité est remplacé par un pion de rupture 592. Ce pion de rupture 592 est porté par le corps 310. Il est orienté radialement par rapport à la direction de translation du piston 550 dans le canal longitudinal 340 et interfère initialement avec le piston 550 ou une butée 593 sur laquelle repose le piston 550 comme on le voit sur la figure 17 pour interdire un déplacement du piston 550 et par conséquent un rapprochement de l'obturateur 514 contre le siège 512. Les conduits 316 et 318 sont alors en communication. Après rupture sous l'effet conjugué du différentiel de pression entre la pression interne à la chemise 100 et la pression de l'annulaire EA1 et du ressort 560, le pion 592 libère le piston 550 de sorte que dans un état intermédiaire l'obturateur 514 vient en appui contre le siège 512, les conduits 316 et 318 et l'orifice 350 sont alors isolés, puis dans l'état final commuté illustré sur la figure 18, le piston 550 achève sa course sous l'effet du ressort 560 de sorte qu'une liaison est établie entre le conduit 318 et l'orifice 350. On a illustré sur les figures 19, 20 et 21 un troisième exemple de réalisation d'une vanne conforme à la présente invention destinée à former à l'état commuté, en combinaison avec le clapet d'entrée 400, deux clapets opposés dos à dos, qui se distingue essentiellement du premier exemple de réalisation illustré sur les figures 12 à 16 et du deuxième exemple de réalisation illustré sur les figures 17 et 18, par le fait que piston 550 est maintenu initialement par la combinaison d'un pion dégradable 590 et d'un pion de rupture 592. Le pion dégradable 590 est intercalé entre la queue 552 du piston 20 550 et une butée 593 associée au pion de rupture 592. Le pion de rupture 592 interdit initialement un déplacement du piston 550 et par conséquent un rapprochement de l'obturateur 514 contre le siège 512. Les conduits 316 et 318 sont alors en communication comme illustré sur la figure 19. 25 Après rupture sous l'effet conjugué du différentiel de pression entre la pression interne à la chemise 100 et la pression de l'annulaire EA1 et du ressort 560, le pion 592 libère le piston 550 de sorte que dans un état intermédiaire l'obturateur 514 vient en appui contre le siège 512, les conduits 316 et 318 et l'orifice 350 sont alors isolés, puis dans l'état final 30 commuté illustré sur la figure 20, le piston 550 achève sa course sous l'effet du ressort 560 de sorte qu'une liaison est établie entre le conduit 318 et l'orifice 350, la portion 554 du piston 550 échappant au joint 370. En cas de déficience du pion 592, si celui-ci ne se rompt pas, le pion dégradable 590 finit par se dégrader au bout d'un certain temps, après gonflage de la chemise 100, comme illustré sur la figure 21, pour autoriser également la commutation dans l'état final de la vanne 500 dans lequel le conduit 318 et l'orifice 350 communiquent entre eux, mais le conduit d'entrée 316 reste obturé par le clapet 510. On va maintenant décrire le quatrième exemple de réalisation d'un ensemble 300 conforme à la présente invention illustré sur les figures 22 à 30 annexées, comprenant un clapet d'entrée 400 sollicité à la fermeture mais maintenu initialement en position ouverte par un pion 490 dégradable et/ou de rupture et une vanne 500 maintenue initialement par un pion 590 dégradable et/ou de rupture et formant à l'état commuté deux clapets 400 et 510 opposés face à face. Selon ce quatrième exemple, l'ensemble 300 comprend dans le corps 310, quatre canaux longitudinaux 332, 330, 340 et 442 parallèles entre eux et parallèles à l'axe 0-0 du cuvelage 200, visibles respectivement sur les figures 22, 23, 24 et 26. Les canaux 332, 330, 340 et 442 sont situés dans des plans radiaux différents. Le canal longitudinal 332 visible sur la figure 22 est un canal d'entrée qui communique avec le volume interne 202 du cuvelage 200, sur une première extrémité axiale, par un canal radial 312 obturé à son extrémité radialement extérieure par un bouchon 314 et équipé d'un clapet parachute 360. A proximité de sa deuxième extrémité axiale obturée par un bouchon 315, le canal 332 communique par un canal transversal 317 avec le canal longitudinal 330. Le canal longitudinal 330 visible sur la figure 23 reçoit le clapet 400 30 anti-retour. Ce canal longitudinal 330 communique avec le troisième canal longitudinal 340 visible sur les figures 24 et 25 par un passage transversal 316. Sur la figure 23 on a esquissé le lieu où le canal transversal 317 d'entrée débouche dans le canal longitudinal 330, derrière un piston 450 de clapet illustré sur la figure 23. Le canal longitudinal 340 loge la vanne trois voies 500.

Le canal transversal d'entrée 316 débouche sur une extrémité axiale borgne du canal longitudinal 340. Le canal longitudinal 340 possède un deuxième passage transversal 318 qui communique avec le quatrième canal longitudinal 342 visible sur la figure 26, lequel débouche dans le volume interne 102 de la chemise 100, et un orifice 350 qui débouche radialement vers l'extérieur dans le volume annulaire EA1 du puits. Le passage 316, le passage 318 et l'orifice 350 forment les trois voies 502, 504 et 506 de la vanne 500. Le canal longitudinal 330 possède une zone 410 conique divergente 15 en rapprochement du canal d'entrée 332 et qui forme le siège précité du clapet 400. Cette zone conique 410 est située en aval du canal 317 et en amont du canal 316. Comme on le voit sur la figure 23 le canal 330 loge, en regard de ce siège 410, un obturateur 420 formé sur le piston 450 et comportant une 20 extrémité conique complémentaire sollicitée en appui contre le siège 410 par un ressort 430. Comme décrit précédemment en regard des figures 9 à 11, un tel clapet 400 est maintenu ouvert initialement par un pion 490 dégradable ou susceptible de rupture et se ferme lorsque le pion 490 est rompu ou 25 dégradé. Selon le mode de réalisation particulier et non limitatif illustré sur la figure 23, le pion 490 est un pion dégradable placé en regard de l'extrémité aval du piston 450, au-delà du conduit 316, dans le fond du canal longitudinal 330. 30 Le canal longitudinal 340 possède une zone 512 conique située axialement entre les deux conduits 316 et 318. La zone 512 est divergente en éloignement du premier conduit 316 et forme le siège précité du clapet 510. Comme on le voit sur les figures 24, 25, 27, 28 et 30 le canal 340 loge un piston 550 susceptible de translation.

Le piston 550 possède, en regard du siège 512, une zone conique 514 complémentaire du siège 512, formant obturateur. Le piston 550, plus particulièrement l'obturateur 514, est sollicité en appui contre le siège 512 par un ressort 516. Cependant au repos en position initiale comme illustrée sur les figures 24 et 25, l'obturateur conique 514 est maintenu éloigné du siège 512 par un pion dégradable, un pion de rupture ou la combinaison d'un pion dégradable et d'un pion de rupture. De tels pions dégradable ou de rupture n'ont pas été représenté sur les figures 24 à 30 pour simplifier l'illustration. Ils peuvent être conformes 15 aux dispositions précédemment décrites en regard des figures 13 à 21. L'on observera à l'examen des figures 24, 25, 27, 28 et 30 que le canal 340 loge également deux joints toriques 370 et 372 ou tout autre moyen équivalent (joint torique associé à une bague par exemple) en contact avec une portion 554 du piston 550 adjacente à l'obturateur 20 conique 514. Le joint 370 est placé axialement entre le conduit 318 et l'orifice 350, lesquels conduit 318 et orifice 350 sont situés tous les deux en aval du siège 512. Comme on le voit sur les figures 24 et 25, le joint 370 assure l'étanchéité avec la surface extérieure du piston 550 en position initiale 25 de la vanne trois voies 500 et jusqu'au déplacement de l'obturateur 514 contre le siège 512. Le joint 370 permet donc d'isoler l'orifice aval 350, en position initiale illustrée sur les figures 24 et 25 dans laquelle une communication est autorisée entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100 par l'intermédiaire des 30 conduits 316 et 318 et en position intermédiaire transitoire illustrée sur la figure 27 dans laquelle la communication entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100 est interrompue par le piston 550. Le joint 372 est placé axialement entre le conduit 316 et le conduit 318, en aval du siège 512, les conduits 316 et 318 étant situés respectivement de part et d'autre du siège 512. Le joint 372 permet d'assurer l'étanchéité sur le piston 550 et ainsi d'isoler les deux conduits 316 et 318 en cas de fuite du clapet 510, notamment dans la phase transitoire de déplacement du piston vers sa position commutée finale comme illustré sur la figure 27.

Cette position commutée finale dans laquelle l'obturateur 514 formé sur le piston 550 repose contre le siège 512 est illustrée sur la figure 28. Dans cette position commutée finale, le piston 550 présente une portion 555 de section réduite en regard du joint 370 de sorte que le joint 370 n'assure plus l'étanchéité sur le piston 550. Une communication est alors autorisée entre le conduit 318 et la sortie 350. En revanche comme on le voit sur les figures 27, 28 et 30, une fois que le piston 550 a atteint le joint 372, celui-ci reste en contact étanche avec la surface extérieure du piston pour isoler la voie d'entrée 316. La figure 29 représente le clapet d'entrée 400 en position 20 commutée fermée, l'obturateur 420 reposant contre le siège 410 après dégradation du pion 490. L'on observera que selon le quatrième exemple de réalisation illustré sur les figures 22 à 30 le piston 550 de la vanne 500 est associé à un mécanisme anti-retour 580 qui interdit un déplacement arrière du 25 piston tel que le piston 550 échapperait au joint 372, une fois la commutation initiée. Un tel mécanisme 580 peut faire l'objet de nombreux modes de réalisation. Selon le mode de réalisation particulier et non limitatif illustré sur les figures 24, 25, 28 et 30 ce mécanisme 580 est formé d'une pièce 582 intercalée entre le piston 550 et le ressort 516, qui 30 possède deux faces d'appui 584 et 586 dirigées respectivement vers le piston 550 et vers le ressort 516, non parallèles entre elles.

La section droite de la pièce 582 est inférieure à la section droite de la zone locale du canal 340 pour permettre l'engagement et le coulissement de cette pièce 582. Lors de la commutation la pièce 582 est cependant déplacée en oblique dans le canal 340 et se présente alors selon une diagonale de plus grande longueur en regard d'un décrochement 348 formé dans le canal 340. La coopération de la pièce 582 et du décrochement 348 illustrée sur la figure 30 interdit le retour du piston 550 vers sa position d'origine. Un tel mécanisme 580 est cependant optionnel et non obligatoire.

L'utilisation de deux clapets anti-retours 400 et 510 en série et de sens opposés entre le volume interne 202 du cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise expansible 100 permet de garantir une bonne étanchéité. Et l'utilisation de clapets métal/métal grâce à des obturateurs en métal 420 et 514 reposant sur des sièges coniques en métal 410 et 512 permet de garantir une étanchéité fiable dans les conditions d'environnement sévères des puits de forage. L'homme de l'art comprendra que selon tous les modes de réalisation précités conformes à l'invention, le dispositif d'isolation intègre une vanne 500 trois voies comportant un seul piston 550 de 20 commutation tel que : - Lors d'une phase de mise en place du dispositif d'isolation annulaire dans un puits, le dispositif est en communication avec l'intérieur du cuvelage 200 de telle façon que les pressions entre l'intérieur de la chemise 100 et l'intérieur du cuvelage 200 sont équilibrées. D'autre part, 25 il n'y a pas de communication possible entre le volume interne 102 de la chemise 100 et l'espace annulaire EA1 ou EA2 ou entre le cuvelage 200 et l'espace annulaire EA1 ou EA2. - Lors d'une phase de gonflage, le volume interne 102 de la chemise 100 est en communication avec l'intérieur du cuvelage 200. Ainsi lorsque la 30 pression augmente dans le cuvelage 200, la pression augmente de la même façon dans la chemise 100. D'autre part, il n'y a pas de communication possible entre le volume interne 102 de la chemise 100 et l'espace annulaire EA1 ou entre le cuvelage 200 et l'espace annulaire EA1 . - A la fin du gonflage, le mouvement du piston 550 est libéré par la rupture d'un pion 590 constitué d'un matériau qui se dégrade avec le 5 temps et/ou par la rupture d'un pion 592 sous l'augmentation du différentiel de pression qui permet de gonfler le dispositif. Qu'il soit dégradable ou non, la rupture du pion 590 ou 592 libère, de façon définitive, le mouvement du piston 550 qui ferme la communication entre le cuvelage 200 et le volume interne 102 de la chemise 100 et qui ouvre 10 dans le même temps la communication entre le volume interne 102 de la chemise 100 et le volume annulaire EA1 . Après rupture du pion 590 ou 592, il n'est plus possible de gonfler le dispositif d'isolation annulaire à partir du cuvelage. La vanne 500 est constituée de telle façon que le mouvement 15 inverse du piston 550 est impossible même si un différentiel de pression, positif ou négatif, existe entre l'espace annulaire EA1 et l'intérieur du cuvelage 200. Lorsqu'une pression différentielle est appliquée de EA1 à EA2 telle que PEA1>PEA2, le fluide, et donc la pression, communique à l'intérieur de 20 la chemise expansible 100 par les conduits 318 et 350 de la vanne 500. La pression interne à la membrane expansible 100 est identique à la pression de la zone annulaire EA1 ce qui lui confère d'excellentes propriétés d'isolation de zone. L'invention permet de résoudre les problèmes posés selon l'état de 25 la technique. Si la pression annulaire varie au cours du temps et peut être alternativement : pression de EA1 > pression de EA2 ou pression de EA2 > pression de EA1, il est envisageable de monter deux dispositifs d'isolation de zone conformes à l'invention tête bêche comme illustré sur la figure 30 31.

Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisations particuliers qui viennent d'être d'écrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit. On a décrit précédemment des clapets 400 et 510 dont le siège 5 410, 512 et l'obturateur 420, 514 sont avantageusement en métal définissant ainsi des clapets 400, 510 métal/métal. Le cas échéant, pour pallier tout risque de défaut d'étanchéité entre un tel obturateur métal et son siège métal associé, l'on peut prévoir des moyens d'étanchéité additionnels formés d'un joint torique (ou tout 10 moyen équivalent, par exemple un joint torique associé à une bague) adapté pour prendre appui sur une portée complémentaire lorsque le clapet est dans sa position de fermeture ou proche de sa position de fermeture. Ainsi le clapet 400 et/ou 510 est et reste étanche quand bien même l'obturateur 420 ou 514 ne reposerait pas parfaitement contre son 15 siège associé 410 ou 512, par exemple dans le cas où le fluide véhiculé n'est pas correctement filtré. Un tel joint additionnel peut être prévu sur l'obturateur et être adapté pour venir en appui contre une portée complémentaire formée sur le corps logeant le clapet et formant le siège, lorsque le clapet est dans sa 20 position de fermeture ou proche de sa position de fermeture. Le joint peut en variante être prévu sur le corps logeant le clapet et formant le siège, et être alors adapté pour venir en appui contre une portée complémentaire formée sur l'obturateur, lorsque le clapet est dans sa position de fermeture ou proche de sa position de fermeture. 25 On a ainsi représenté à titre d'exemple non limitatif sur les figures 32 à 34, qui illustrent une alternative du mode de réalisation représenté sur les figures 13 à 16, un mode de réalisation dans lequel un joint additionnel 570 est monté dans une gorge formée sur l'obturateur 514. Ce joint 570 est adapté pour venir en appui contre une portée 30 complémentaire 511 formée au niveau d'un décrochement sur le corps 310 logeant le clapet 510, dans le prolongement et en amont du siège 512. Le diamètre du tronçon de la chambre 320 qui reçoit l'obturateur 514 et qui loge le joint 370 en position initiale telle qu'illustrée sur la figure 32, est de préférence supérieur au diamètre du joint 370. Le diamètre du décrochement qui forme la portée 511 est en revanche au moins légèrement inférieur au diamètre externe au repos du joint 570 pour assurer l'étanchéité précitée. L'on notera que de préférence la course de l'obturateur 514 est telle que en position initiale comme illustrée sur la figure 32, le joint 570 est placé au-delà du conduit d'entrée 316 pour ne pas perturber le flux de fluide assurant le gonflage de la chemise 100. En d'autres termes le conduit 316 est situé, en position initiale, entre le joint 570 et la portée 511. La figure 33 montre le clapet 510 en position fermée similaire à la figure 16, l'obturateur 514 reposant contre le siège 512.

La figure 34 montre l'étanchéité assurée par le joint 570 reposant contre la portée 511 dans le cas où l'obturateur 514 est légèrement décollé du siège conique complémentaire 512. Comme indiqué précédemment la disposition d'un joint additionnel garantissant l'étanchéité du clapet en cas de décollement de l'obturateur, peut s'appliquer aussi bien à tous les modes de réalisation du clapet 510 qu'à l'ensemble des modes de réalisation du clapet 400, et ce soit en version joint monté sur l'obturateur coopérant avec une portée complémentaire formée côté siège ou en version joint monté côté siège et coopérant avec une portée complémentaire formée sur l'obturateur.

On a ainsi représenté sur la figure 35, en position ouverte, une variante de réalisation du clapet 510 selon laquelle le joint 570 est placé dans une gorge 311 formée dans le corps 310 intégrant le siège 512 pour coopérer avec une portée complémentaire 515 formée sur l'obturateur 514.

On a représenté sur la figure 36, en position fermée, une variante de réalisation d'un clapet 400 selon laquelle un joint 470 est placé dans une gorge 422 formée dans le corps de l'obturateur 420 pour coopérer avec une portée complémentaire 412 formée sur le corps 310 intégrant le siège 410. On a représenté sur la figure 37, en position fermée, une autre variante de réalisation d'un clapet 400 selon laquelle un joint 470 est placé dans une gorge 313 formée dans le corps 310 intégrant le siège 410 pour coopérer avec une portée complémentaire 424 formée sur l'obturateur 420.10

Claims (16)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif d'isolation pour le traitement d'un puits, comprenant une chemise expansible (100) placée sur un cuvelage (200) et un ensemble (300) adapté pour contrôler l'alimentation du volume interne (102) de la chemise (100) à l'aide d'un fluide sous pression provenant du cuvelage (200), par un passage (222) traversant la paroi du cuvelage (200), pour expanser la chemise (100) radialement vers l'extérieur, caractérisé par le fait que ledit ensemble (300) comprend un clapet anti-retour (400) placé dans un passage qui relie le volume interne (202) du cuvelage (200) au volume interne (102) de la chemise (100) et des moyens (500) formant une vanne trois voies adaptée pour être commutée une seule fois entre un état initial dans lequel une liaison est établie entre le volume interne (202) du cuvelage (200) et le volume interne (102) de la chemise (100) pour expanser ladite chemise (100) et un état final dans lequel la liaison entre le volume interne (202) du cuvelage (200) et le volume interne (102) de la chemise (100) est interrompue et une liaison est établie entre le volume interne (102) de la chemise (100) et un volume annulaire (EA1) du puits extérieur à la chemise (100) et au cuvelage (200), la dite vanne trois voies (500) et le dit clapet anti-retour (400) formant, après commutation, deux clapets (400, 510) montés en série et de sens opposés sur le passage reliant les volumes internes du cuvelage (200) et de la chemise (100).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (500) formant une vanne trois voies définissent un état intermédiaire temporaire qui intervient entre l'état initial et l'état final et dans lequel la liaison entre le volume interne (202) du cuvelage (200) et le volume interne (102) de la chemise (100) est interrompue, mais la liaison entre le volume interne (102) de la chemise (100) et le volume annulaire (EA1) du puits extérieur à la chemise (100) et au cuvelage (200) n'est pas encore établie.
3. 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (400) placé dans le passage qui relie le volume interne (202) du cuvelage (200) au volume interne (102) de la chemise (100) est un clapet sollicité élastiquement à la fermeture, qui s'ouvre sous une pression de fluide qui s'exerce dans le sens allant du volume interne (202) du cuvelage (200) vers le volume interne (102) de la chemise (100).
4. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (400) placé dans le passage qui relie le volume interne (202) du cuvelage (200) au volume interne (102) de la chemise (100) est un clapet sollicité élastiquement à la fermeture, qui s'ouvre sous une pression de fluide qui s'exerce dans le sens allant du volume interne (102) de la chemise (100) vers le volume interne (202) du cuvelage (200), ledit clapet (400) étant maintenu initialement en position ouverte par un moyen temporaire (490), par exemple un élément de retenue susceptible de rupture et/ou de dégradation.
5. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les clapets (400, 510) sont des clapets anti-retour dans lesquels un obturateur métallique (420, 514) repose sur un siège métallique (410, 512).
6. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les clapets (400, 510) sont des clapets anti-retour à siège (410, 512) conique.
7. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les clapets (400, 510) comprennent un joint (470, 570) adapté pour reposer contre une portée complémentaire (412, 424, 511, 515) lorsque le clapet (400, 510) est dans sa position de fermeture ou proche de sa position de fermeture.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le joint (470, 570) est prévu sur l'obturateur (420, 514) et est adapté pour venir 30 en appui contre une portée complémentaire (412, 511)formée sur le corps logeant le clapet et formant le siège (410, 512), ou est prévu sur le corps(310) logeant le clapet et formant le siège (410, 512), et est adapté pour venir en appui contre une portée complémentaire (424, 515) formée sur l'obturateur (420, 514).
9. 9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (400) placé dans le passage qui relie le volume interne (202) du cuvelage (200) au volume interne (102) de la chemise (100) et la vanne trois voies (500) sont formés de deux sous-ensembles distincts.
10. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le clapet anti-retour (400) placé dans le passage qui relie le volume interne (202) du cuvelage (200) au volume interne (102) de la chemise (100) et la vanne trois voies (500) sont placés dans des canaux longitudinaux parallèles distincts (330, 340) formés dans le corps (310) de l'ensemble.
11. 11. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les moyens (590, 592) qui contrôlent la fermeture de la communication entre le volume interne (202) du cuvelage (200) et le volume interne (102) de la chemise (100) comprennent un élément de retenue (592) susceptible de rupture ou un élément de retenue (590) susceptible de dégradation ou une combinaison d'un premier élément de retenue (592) qui doit rompre avec un deuxième élément de retenue (590) qui doit se dégrader.
12. 12. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la vanne trois voies (500) comprend un corps (310) qui définit une chambre (320) dans laquelle débouchent des conduites (316, 318, 350) de communication respectivement avec l'intérieur (202) du cuvelage (200), l'intérieur (102) de la chemise expansible (100) et l'espace annulaire (EA1) situé à l'extérieur du cuvelage, un piston (550) monté à translation dans ladite chambre (320) et des moyens d'immobilisation libérables (590, 592), frangibles et/ou dégradables, qui immobilisent initialement le piston (550) dans une position initiale telle que le piston (550) autoriseuniquement une communication entre les conduites (316, 318) associées à l'intérieur (202) du cuvelage (200) et à l'intérieur (102) de la chemise (100) expansible, puis libèrent le piston (550) de sorte que le piston occupe une position finale dans laquelle il autorise une communication entre les conduites (318, 350) associées à l'intérieur (102) de la chemise expansible (100) et à l'espace annulaire (EA1) situé à l'extérieur du cuvelage (200) tout en interdisant toute nouvelle commutation vers la position initiale lorsque le piston (550) a atteint la position finale.
13. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le piston (550) et les moyens d'immobilisation libérables (590, 592) définissent une position intermédiaire entre la position initiale et la position finale, dans laquelle les trois conduites de communication (316, 318, 350) associées respectivement avec l'intérieur (202) du cuvelage (200), l'intérieur (102) de la chemise expansible (100) et l'espace annulaire (EA1) situé à l'extérieur du cuvelage (200) sont isolées entre elles.
14. 14. Ensemble comprenant en combinaison un clapet anti-retour (400) et une vanne trois voies (500) conformes à l'une des revendications 1 à 13, formant, après commutation, deux clapets (400, 510) montés en série et de sens opposés, dos à dos ou face à face, sur le passage reliant les volumes internes d'un cuvelage (200) et d'une chemise (100) d'un dispositif d'isolation de puits.
15. 15. Ensemble selon la revendication 14, caractérisé en ce que les clapets (400, 510) sont des clapets anti-retour dans lesquels un obturateur métallique (420, 514) repose sur un siège métallique (410, 512) conique.
16. 16. Procédé d'isolation de deux zones annulaires (EA1, E12) d'un puits, mettant en oeuvre une étape d'alimentation d'une chemise expansible (100) placée sur un cuvelage (200) à l'aide d'un fluide sous pression provenant du cuvelage (200), pour expanser la chemise (100) radialement vers l'extérieur, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes consistant à alimenter le volume interne (102) de la chemiseexpansible (100) par l'intermédiaire d'un clapet anti-retour (400) placé dans un passage qui relie le volume interne (202) du cuvelage (200) au volume interne (102) de la chemise (100) puis opérer la commutation d'une vanne trois voies (500) entre un état initial dans lequel une liaison est établie entre le volume interne (202) du cuvelage (200) et le volume interne (102) de la chemise (100) pour expanser ladite chemise (100) et un état final dans lequel la liaison entre le volume interne (202) du cuvelage (200) et le volume interne (102) de la chemise (100) est interrompue et une liaison est établie entre le volume interne (102) de la chemise (100) et un volume annulaire (EA1) du puits extérieur à la chemise (100) et au cuvelage (200), la dite vanne trois voies (500) et le dit clapet anti-retour (400) formant, après commutation, deux clapets (400, 510) montés en série et de sens opposés sur le passage reliant les volumes internes du cuvelage (200) et de la chemise (100).15