FR3039425A1

FR3039425A1 - Accumulateur de particules et filtre centrifuges

Info

Publication number: FR3039425A1
Application number: FR1656027A
Authority: FR
Inventors: Bo Gao; Nicholas Budler; Linda Xin
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2017-02-03
Also published as: NO20171894A1; GB201719366D0; WO2017019007A1; GB2555288B; CA2989999A1; US10233730B2; CA2989999C; US10125579B2; US20190106966A1; AU2015403349B2; AU2015403349A1; CA3043432A1; US10815760B2; US20180363427A1; US20180363426A1; GB2555288A; US20170211358A1; US10233731B2

Abstract

Un appareil peut comprendre une première pale (202) incurvée pour une utilisation dans une centrifugeuse (200). La centrifugeuse (200) peut être destinée à collecter des particules de débris dans un fluide s'écoulant à travers la centrifugeuse (200). La première pale (202) incurvée peut comprendre une pluralité de fentes (204) excentriques. La première pale (202) incurvée peut comprendre une rainure (208) positionnée au niveau d'un bord extérieur (206) de la pale (202) incurvée. La première pale (202) incurvée peut également comprendre un premier élément d'accouplement (210) et un deuxième élément d'accouplement (212). Les premier et deuxième éléments d'accouplement (210, 212) peuvent être destinés à coupler la première pale (202) incurvée à une deuxième pale (202) incurvée autour d'un axe central.

Description

Domaine technique

La présente divulgation se rapporte de manière générale au forage et à la complétion de puits de forage. De manière plus spécifique, mais sans y être limitée, la présente divulgation se rapporte à des ensembles pour une utilisation dans la commande de l’entrée de débris et de matières particulaires dans un train de tubage.

Contexte

Au cours de la complétion du puits de forage, l’espace annulaire entre la paroi de puits de forage et un train de tubage (ou tubage) peut être rempli de ciment. Ce processus peut être appelé la « cimentation » du puits de forage. Le train de tubage peut comprendre un équipement flottant, par exemple un collier flottant et un sabot de guidage. Du fluide, comme du fluide ou de la boue de forage, peut être présent à l'intérieur du puits de forage. Le fluide peut comprendre des particules de débris. Le fluide, comprenant les particules de débris, peut entrer dans le train de tubage et peut entrer en contact avec l’équipement flottant. Les particules de débris peuvent partiellement ou totalement boucher les soupapes de l’équipement flottant et peuvent contaminer le ciment. L’équipement flottant peut ne pas fonctionner correctement lors de la cimentation du puits de forage lorsque les soupapes sont partiellement ou totalement bouchées. L’opération de cimentation peut être faible ou autrement ne pas fonctionner correctement lorsque l’équipement flottant ne fonctionne pas correctement, par exemple en raison de soupapes bouchées ou du ciment contaminé en découlant.

Brève description des dessins

La figure 1 est une vue schématique d’un système de puits comprenant un ensemble filtrant positionné à l’intérieur d’un train de tubage, selon un aspect de la présente divulgation.

La figure 2A est une vue en perspective d’un exemple d’une centrifugeuse pour une utilisation dans l’ensemble filtrant de la figure 1, selon un aspect de la présente divulgation.

La figure 2B est une vue en perspective d’une pale de la centrifugeuse de la figure 2, selon un aspect de la présente divulgation.

La figure 2C est une vue en perspective élargie d’une partie de la pale de la figure 2B, selon un aspect de la présente divulgation.

La figure 2D est une vue en perspective d'une partie de la centrifugeuse de la figure 2A, selon un aspect de la présente divulgation.

La figure 3 est une vue en perspective de la centrifugeuse de la figure 2A accouplée à une autre centrifugeuse, selon un aspect de la présente divulgation.

La figure 4 est une vue latérale en coupe transversale d’un ensemble filtrant qui comprend un accumulateur de particules et un élément de filtre, selon un aspect de la présente divulgation.

La figure 5 est une vue latérale en coupe transversale d’un autre ensemble filtrant qui comprend un accumulateur de particules et un élément de filtre, selon un autre aspect de la présente divulgation.

La figure 6A est une vue latérale en coupe transversale de l’élément de filtre de la figure 5.

La figure 6B est une vue en perspective élargie d’une partie de l’élément de filtre représenté dans les figures 5 et 6A.

Description détaillée

Certains aspects et caractéristiques de la présente divulgation concernent un ensemble filtrant qui comprend un accumulateur de particules et un élément de filtre. L’ensemble filtrant peut empêcher les particules de débris (ou les particules) d’entrer dans l’équipement flottant à l’intérieur d’un train de tubage. Dans certains aspects, l'accumulateur de particules et l’élément de filtre peuvent être utilisés dans des applications de filtration de sable. L’accumulateur de particules et l’élément de filtre peuvent être positionnés à l’intérieur du train de tubage. Dans certains aspects, l’accumulateur de particules et l’élément de filtre peuvent être positionnés à l’intérieur d’un sabot de tubage du train de tubage. L’accumulateur de particules et l’élément de filtre peuvent être couplés au train de tubage au niveau du site de puits, ou dans certains aspects, l’un parmi l’accumulateur de particules et l’élément de filtre ou les deux peuvent être couplés à une pièce de remplacement de tube fileté (« pièce de remplacement »). La pièce de remplacement peut être couplée à un tube de cuvelage du train de tubage au niveau du site de puits. Le train de tubage peut également comprendre un équipement flottant, par exemple mais sans s’y limiter un collier flottant ou un sabot de guidage.

Dans certains aspects, plusieurs ensembles de filtres peuvent être positionnés dans un train de tubage en série. L'utilisation de plusieurs ensembles de filtres en série peut améliorer la filtration du fluide et peut augmenter la quantité de temps de fonctionnement des ensembles de filtres.

Ces exemples illustratifs sont donnés pour présenter au lecteur l’objet général décrit ici et ne sont pas destinés à limiter la portée des concepts décrits. Les sections suivantes décrivent diverses caractéristiques et divers exemples supplémentaires en référence aux dessins dans lesquels des numéros similaires indiquent des éléments similaires, et des descriptions informatives sont utilisées pour décrire les exemples illustratifs mais, comme les exemples illustratifs, elles ne doivent pas être utilisées pour limiter la présente divulgation.

La figure 1 est une vue schématique d’un système de puits 100 qui comprend un ensemble filtrant 102 positionné à l’intérieur d’un tube de production, par exemple un train de tubage 104. L’ensemble filtrant 102 peut comprendre un accumulateur de particules et un élément de filtre. Le train de tubage 104 peut s’étendre depuis une surface 106 d’un puits de forage 108 dans une formation souterraine. Le train de tubage 104 peut fonctionner dans le puits de forage 108 pour protéger ou isoler des formations adjacentes au puits de forage 108. Le train de tubage 104 peut être constitué de plusieurs tubes de cuvelage 110 qui peuvent être accouplés au niveau de la surface 106 et positionnés à l’intérieur du puits de forage 108.

Le train de tubage 104 peut comprendre un sabot de tubage 112. Dans certains aspects, le sabot de tubage 112 peut être un sabot de guidage ou un sabot flottant. Le sabot de tubage 112 peut aider à guider le train de tubage 104 lorsqu’il est positionné à l’intérieur du puits de forage 108. L’ensemble filtrant 102 peut être positionné à l’intérieur du train de tubage 104, par exemple au-dessus du sabot de tubage 112. Dans certains aspects, l'ensemble filtrant 102 peut être positionné ailleurs dans le train de tubage 104, par exemple mais sans s’y limiter dans le sabot de tubage 112.

Le train de tubage 104 peut comprendre un équipement flottant 114, par exemple mais sans s’y limiter un collier flottant ou un sabot de guidage. L’équipement flottant 114 peut être utilisé lors de la cimentation du puits de forage 108. L’équipement flottant 114 peut comprendre des soupapes qui peuvent devenir totalement ou partiellement bouchées par des particules de débris qui entrent dans le train de tubage 104. L’équipement flottant 114 peut ne pas fonctionner correctement lorsque les soupapes sont totalement ou partiellement bouchées. La cimentation du puits de forage 108 peut être faible ou autrement ne pas fonctionner correctement lorsque l’équipement flottant 114 ne fonctionne pas correctement ou lorsque le ciment est contaminé par des débris. L’ensemble filtrant 102 peut filtrer des particules de débris du fluide qui entre dans le train de tubage 104. L’ensemble filtrant 102 peut empêcher les particules d’entrer dans le train de tubage 104 et bloquant partiellement ou totalement les soupapes de l’équipement flottant 114. Dans certains aspects, l’ensemble filtrant 102 peut également empêcher les particules de débris de passer à travers le sabot de tubage 112 et de bloquer une soupape du sabot de tubage 112, Dans certains aspects, l’ensemble filtrant 102 peut être utilisé pour filtrer du sable ou d’autres particules du fluide de production.

La figure 2A représente une centrifugeuse 200, une ou plusieurs centrifugeuses 200 peuvent former un accumulateur de particules de l’ensemble filtrant 102. L’accumulateur de particules peut être compris dans une plage d’environ 1 pied (soit environ 30,5 cm) à environ 6 pieds (soit environ 183 cm) et peut être constitué d’une ou de plusieurs centrifugeuses. L’ensemble filtrant 102 peut également comprendre un élément de filtre qui peut empêcher les particules accumulées par la centrifugeuse 200 de circuler à travers l’élément de filtre. Les figures 4 à 6 représentent deux exemples d’éléments de filtre qui peuvent être utilisés conjointement avec la centrifugeuse 200, même si d’autres éléments de filtre appropriés peuvent être utilisés. La centrifugeuse 200 peut avoir une largeur maximale qui peut être environ égale à un diamètre intérieur du train de tubage 104. Dans certains aspects, la centrifugeuse 200 peut être assemblée à partir de plusieurs pièces. Par exemple, la centrifugeuse 200 peut être assemblée à partir de plusieurs pales 202. Dans certains aspects, la centrifugeuse 200 peut être fabriquée comme une pièce unique. Les pales 202 peuvent être divisées en pièces par des fentes 204. Les fentes 204 peuvent être des fentes excentriques (par exemple, des fentes arquées qui ne se croisent pas). Les pièces des pales 202 peuvent être accouplées par tout mécanisme de fixation approprié. Par exemple, une barre peut s’étendre à l'intérieur de la pale 202, avec chaque partie de la pale 202 à laquelle elle est couplée. Dans certains aspects, une barre peut s’étendre le long d’une surface de la pale 202 qui n’est pas en contact avec le fluide, et les pièces qui constituent la pale 202 peuvent être couplées à la barre via des fixations, par exemple des vis. Dans certains aspects, les fentes 204 peuvent passer de fentes (par exemple, ouvertures) à des rainures (par exemple, un évidement qui ne divise pas complètement la pale 202 en pièces séparées) le long de la longueur de la fente 204, de sorte que les fentes 204 ne divisent pas la pale 202 en pièces séparées.

Les fentes 204 peuvent avoir une largeur. La largeur des fentes 204 peut être comprise dans une plage d’environ 0,1 mm à environ 0,5 mm, même si d’autres largeurs appropriées peuvent être utilisées dans certains aspects. La largeur des fentes 204 peut être déterminée sur la base de caractéristiques du puits dans lequel la centrifugeuse 200 sera utilisée, par exemple mais sans s’y limiter la plage de tailles des particules de débris trouvées dans le puits. Les fentes 204 peuvent toutes avoir la même largeur, ou dans certains aspects, la largeur des fentes 204 peut varier. Les pales 202 peuvent avoir un bord extérieur 206 qui comprend une rainure 208. Certaines des fentes 204 de chaque pale 202 peuvent se croiser avec la rainure 208 de la pale 202.

Les fentes 204 peuvent capturer des particules de débris suspendues dans un fluide passant à travers la centrifugeuse 200 qui ont une largeur supérieure à la largeur des fentes 204. Les particules arrêtées par les fentes 204 peuvent être poussées le long de la longueur des fentes 204 par le fluide passant sur la surface des pales 202 le long de la longueur des fentes 204. Les particules peuvent être poussées le long des fentes 204 jusqu’à ce que les fentes 204 se terminent au niveau de la rainure 208 où les particules sont déposées. Les particules capturées par les fentes 204 peuvent s'accumuler dans les rainures 208 dans les bords extérieurs 206 des pales 202. Plus la longueur des fentes 204 est longue (par exemple, plus la longueur de la centrifugeuse est longue), plus l’accumulation des particules dans les rainures 208 peut être efficace. La centrifugeuse peut être constituée d’un matériau forable, par exemple mais sans s’y limiter un composite, un phénolique, de l’aluminium ou un autre matériau forable approprié.

La figure 2B représente une pale 202 de la centrifugeuse 200. La pale 202 peut être couplée à des pales supplémentaires 202 pour former la centrifugeuse 200.

Les pales 202 peuvent être accouplées autour d’un axe central via des éléments d’accouplement. La figure 2C représente une vue élargie des éléments d’accouplement. Les éléments d’accouplement peuvent être une partie concave 210 et une partie convexe 212. La partie concave 210 peut être généralement verticale. La partie convexe 212 peut être généralement verticale, de sorte à s’accoupler avec la partie concave 210. Comme représenté dans les figures 2B à 2C, la partie concave 210 peut généralement avoir une forme de flèche et la partie convexe correspondante 212 peut avoir une forme de flèche généralement correspondante. Dans certains aspects, les éléments d’accouplement peuvent avoir d’autres formes appropriées, par exemple rectangulaires ou triangulaires. La partie convexe 212 d’une pale 202 peut s’adapter à l’intérieur de la partie concave 210 d’une autre pale 202. Plusieurs paies 202 peuvent être accouplées via ces éléments d’accouplement.

La pale 202 peut comprendre un élément ou une protubérance surélevée, par exemple une colonne 214, sur une première surface de la paie 202. La pale 202 peut également comprendre un évidement correspondant (non représenté) pour recevoir l’élément surélevé sur une deuxième surface de la pale 202. Dans certains aspects, la première surface peut être la surface supérieure de la pale 202 et la deuxième surface peut être la surface inférieure de la pale 202. La colonne 214 peut être de forme généralement circulaire, même si d’autres formes appropriées peuvent être utilisées, L’évidement peut être façonné pour recevoir ou s’accoupler à la colonne 214. La colonne 214 d’une pale 202 peut être positionnée à l’intérieur de l’évidement d’une autre pale 202, accouplant ainsi les deux pales 202 dans une direction linéaire (par exemple, verticalement ou horizontalement). Dans certains aspects, d’autres éléments d’accouplement appropriés peuvent être utilisés pour accoupler verticalement deux pales 202.

La figure 2D représente quatre pales 202 accouplées pour former la centrifugeuse 200 de la figure 2A via leurs éléments d’accouplement respectifs, les parties convexes 212 et les parties concaves 210. Dans certains aspects, les pales 202 peuvent être accouplées via d’autres éléments d’accouplement appropriés ou peuvent être accouplées par d'autres moyens appropriés, par exemple mais sans s’y limiter via des fixations, des adhésifs, ou d’autres moyens permanents ou semi-permanents appropriés. La longueur des paies 202 peut varier selon les caractéristiques du puits dans lequel la centrifugeuse 200 sera utilisée. Tandis que les figures 2A à 2D représentent quatre pales 202 étant accouplées pour former la centrifugeuse 200, dans certains aspects, plus ou moins de pales peuvent être utilisées pour former la centrifugeuse 200, Comme décrit en relation avec les figures 2C à 2D, une centrifugeuse supplémentaire peut être verticalement couplée à la centrifugeuse 200 en accouplant la colonne 214 sur chaque pale 202 à l’évidement sur chaque pale 202 de la centrifugeuse supplémentaire.

La figure 3 représente un aspect de la divulgation dans laquelle une centrifugeuse, par exemple la centrifugeuse 200, est couplée à une deuxième centrifugeuse, par exemple une centrifugeuse supplémentaire 200B. La centrifugeuse 200B peut être identique à la centrifugeuse 200. La centrifugeuse 200 et la centrifugeuse 200B peuvent être accouplées pour former un accumulateur de particules 300 pour une utilisation dans l’ensemble filtrant 102. Certaines des fentes 204 dans la centrifugeuse 200 peuvent se terminer au niveau de la rainure 208 au niveau du bord extérieur 206 des pales 202. D’autres fentes parmi les fentes 204 dans la centrifugeuse 200 peuvent se terminer au niveau d’un point qui s’aligne avec le début des fentes 204B de la centrifugeuse supplémentaire 200B, comme représenté dans la région de transition 218. Comme représenté, les fentes 204 de la centrifugeuse 200 peuvent s’aligner avec les fentes 204B de la centrifugeuse supplémentaire 200B. Les fentes 204, 204B peuvent continuer le long d’une longueur des pales 202, 202B jusqu’à ce que les fentes 204, 204B se terminent finalement au niveau d’une rainure 208B, comme représenté, par exemple, dans la région de terminaison 224.

Les particules arrêtées par les fentes 204 de la centrifugeuse 200 peuvent être poussées le long de la longueur des fentes 204 jusqu’à ce que les fentes 204 se terminent dans l’une des rainures 208 des pales 202. Les particules arrêtées par les fentes 204 peuvent également circuler le long des fentes 204 jusqu’à ce que les fentes 204 rejoignent les fentes 204B de la centrifugeuse supplémentaire 200B. Les particules peuvent ensuite circuler le long de la longueur des fentes 204B jusqu’à ce que les fentes 204B se terminent dans les rainures 208B au niveau des bords extérieurs 206B de la centrifugeuse supplémentaire 200B. Certaines particules peuvent être arrêtées par les fentes 204B et peuvent circuler le long de la longueur des fentes 204B jusqu’à ce qu’elles atteignent la rainure 208B.

Tandis que la figure 3 représente deux centrifugeuses 200, 200B accouplées, dans certains aspects, des centrifugeuses supplémentaires peuvent être accouplées pour une utilisation comme un accumulateur de particules dans l’ensemble filtrant 102. Un accumulateur de particules plus long peut accumuler plus efficacement des particules de débris dans ses rainures qu’un accumulateur de particules plus court.

La figure 4 représente un ensemble filtrant 400 qui comprend un accumulateur de particules 401 et un appareil de décharge 402. L’accumulateur de particules 401 peut être constitué de quatre centrifugeuses 200 accouplées. L’ensemble filtrant 400 peut être positionné à l’intérieur d’un train de tubage 404. Le train de tubage 404 peut être positionné à l'intérieur d'un puits de forage 405. Le train de tubage 404 peut être une pièce de remplacement. La pièce de remplacement peut être filetée sur un tube de cuvelage au niveau du site de puits. Dans certains aspects, une ou plusieurs parties de l’ensemble filtrant 400 peuvent être positionnées à l’intérieur du train de tubage 404 au niveau du site de puits. Le train de tubage 404 peut faire partie d’un sabot de tubage.

Tandis que l’accumulateur de particules 401 comprend quatre centrifugeuses 200 accouplées, dans certains aspects, plus ou moins de centrifugeuses 200 peuvent être utilisées. La largeur de l’accumulateur de particules 401 peut correspondre à un diamètre intérieur 408 du train de tubage 404. Le bord extérieur 206 de chacune des centrifugeuses 200 peut être espacé à proximité d’une surface intérieure 410 du train de tubage 404. Dans certains aspects, le bord extérieur 206 peut entrer en contact avec la surface intérieure 410 du train de tubage.

Un nez 412 peut être couplé à une extrémité du train de tubage 404. Le nez 412 peut avoir un diamètre extérieur maximal 414 qui peut être légèrement inférieur à un diamètre intérieur du puits de forage 405. Le nez 412 peut pousser le fluide dans le train de tubage 404 plutôt que dans un anneau 416 entre le train de tubage 404 et le puits de forage 405. Le diamètre extérieur maximal 414 du nez 412 peut être sélectionné sur la base du puits particulier dans lequel il sera utilisé. Dans certains aspects, le diamètre extérieur maximal 414 du nez 412 peut être environ égal à un diamètre extérieur du train de tubage 404. Dans certains aspects, le nez 412, l’accumulateur de particules 401, et l’appareil de décharge 402 peuvent être accouplés à l’intérieur d’une pièce de remplacement. Dans certains aspects, un ou plusieurs des éléments parmi le nez 412, l’accumulateur de particules 401, et l’appareil de décharge 402 peuvent être accouplés à l’intérieur de la pièce de remplacement. Dans certains aspects, un ou plusieurs des éléments parmi le nez 412, l’accumulateur de particules 401, et l’appareil de décharge 402 peuvent être couplés au train de tubage 404 au niveau du site de puits.

Tandis que le fluide entre dans le train de tubage 404, une partie du fluide peut passer à travers les fentes 204 de l’accumulateur de particules 401. Une partie du fluide peut s’écouler le long de la surface des pales 202 de l’accumulateur de particules 401. Le fluide peut comprendre des particules de débris (et d’autres particules). Les fentes 204 peuvent agir comme un filtre. Les fentes 204 peuvent arrêter les particules ayant une largeur supérieure à la largeur des fentes 204. Une partie du fluide s’écoulant le long de la longueur des fentes 204 et de la surface ou des pales 202 peut pousser les particules arrêtées au niveau des fentes 204 le long de la longueur des fentes 204. Les fentes 204 peuvent agir comme des rails et les particules peuvent être poussées le long de la longueur des fentes 204 par le fluide s’écoulant le long de la surface de la pale 202. Les particules peuvent être poussées le long de la longueur des fentes 204 jusqu'à ce que la fente respective se termine au niveau de la rainure 208. Les particules peuvent s'accumuler dans la rainure 208 au niveau du bord extérieur 206 de chacune des paies 202. Les particules peuvent être poussées le long de la longueur de la rainure 208 par l’écoulement du fluide.

Une extrémité 418 de l’accumulateur de particules 401 peut être positionnée à proximité de l’appareil de décharge 402. L’appareil de décharge 402 peut comprendre un déflecteur 420 et une soupape 422. L’appareil de décharge 402 peut être constitué d’un matériau forable, par exemple mais sans s’y limiter un composite, un phénolique, de l’aluminium ou un autre matériau forable approprié. Le déflecteur 420 peut s’étendre depuis le train de tubage 404 à l’intérieur du train de tubage 404. Le déflecteur 420 peut être en contact avec, ou positionné à proximité de l’extrémité 418 de l’accumulateur de particules 401. Le train de tubage 404, le déflecteur 420, et l’accumulateur de particules 401 peuvent créer ensemble une cavité 424. La cavité 424 peut avoir une largeur maximale 426 qui peut être comprise dans la plage d’environ 5 % à environ 15 % du diamètre intérieur 408 du train de tubage 404. La largeur maximale 426 de la cavité 424 peut être sélectionnée sur la base de diverses caractéristiques du puits, du train de tubage 404, de la taille de la soupape 422, et de l’accumulateur de particules 401. Par exemple, dans certains aspects, un accumulateur de particules ayant plusieurs centrifugeuses (et ainsi une longueur accrue) peut collecter plus efficacement des particules de débris à proximité de la surface intérieure 410 du train de tubage 404 qu’un accumulateur de particules ayant peu de centrifugeuses. Un accumulateur de particules plus long peut être utilisé avec un déflecteur qui a un diamètre maximal plus petit comparé à un accumulateur de particules plus court.

La soupape 422 peut s’étendre entre la surface intérieure 410 du train de tubage 404 et une surface extérieure du train de tubage 404. La soupape 422 peut permettre une communication fluidique entre la cavité 424 et l’anneau 416. La soupape 422 peut être une soupape antiretour qui permet au fluide et aux particules de débris de s'écouler depuis la cavité 424 dans l’anneau 416. La soupape 422 peut être une soupape unidirectionnelle qui ne permet pas au fluide et aux particules de s’écouler depuis l'anneau 416 dans la cavité 424.

La rainure 208 de l’accumulateur de particules 401 peut se terminer au niveau de, ou à proximité de la cavité 316. Les particules de débris et le fluide s’écoulant le long de la longueur de la rainure 208 peuvent être poussés dans la cavité 424 par l’écoulement de fluide. Le fluide et les particules peuvent s’accumuler dans la cavité 424. Le fluide et les particules peuvent être poussés à travers la soupape 422 dans l’anneau 416 lorsqu'il y a une contre-pression (ou une pression) suffisante à l’intérieur de la cavité 424. La contre-pression requise pour pousser le fluide et les particules à travers la soupape 422 dans l’anneau 416 peut être basée sur la largeur maximale 426 de la cavité 424.

Dans certains aspects, plusieurs ensembles de filtres 400 peuvent être positionnés à l’intérieur du train de tubage 404. Les ensembles de filtres 400 peuvent être positionnés en série à l’intérieur du train de tubage 404, Le diamètre intérieur du déflecteur de chaque ensemble filtrant 400 peut augmenter entre les ensembles de filtres 400 positionnés en fond de puits par rapport aux autres ensembles de filtres 400. Les différents diamètres intérieurs de chaque déflecteur peuvent permettre aux divers déflecteurs de collecter des particules de débris de tailles différentes et des pourcentages différents des particules de débris présentes dans le fluide s’écoulant à travers le train de tubage 404. De manière similaire, les accumulateurs de particules positionnés à proximité du nez du train de tubage 404 peuvent avoir des fentes qui ont une largeur supérieure comparé aux accumulateurs de particules positionnés en haut de puits. La filtration de particules de débris du fluide peut être plus efficace en positionnant des ensembles de filtres 400 en série. Le nombre d’ensembles de filtres 400 compris dans le train de tubage 404 peut être déterminé sur la base de caractéristiques du puits, des conditions de fond de puits, de l’efficacité du processus de filtration souhaité, et d’autres facteurs.

La figure 5 représente un ensemble filtrant 500 qui comprend l’accumulateur de particules 401 et un élément de filtre, par exemple un filtre à fentes 502. L’ensemble filtrant 500 peut être positionné à l’intérieur d’un train de tubage 504. Dans certains aspects, le train de tubage 504 peut être une pièce de remplacement qui peut être filetée sur un tube de cuvelage. Dans certains aspects, le train de tubage 504 peut faire partie d’un sabot de tubage. Le filtre à fentes 502 peut être positionné en haut de puits par rapport à l'accumulateur de particules 401. Le filtre à fentes 502 peut être constitué d’un matériau forable, par exemple mais sans s’y limiter un composite, un phénolique, de l’aluminium ou un autre matériau forable approprié.

Tandis que du fluide entre dans le train de tubage 504, une partie du fluide peut passer à travers les fentes 204 de l’accumulateur de particules 401. Comme décrit ci-dessus, par exemple en relation avec les figures 2A à 4, les fentes 204 peuvent arrêter les particules ayant une largeur supérieure à la largeur des fentes 204. Les particules peuvent être poussées le long de la longueur des fentes 204 et dans la rainure 208 au niveau du bord extérieur 206 de chacune des pales 202. Les particules peuvent être poussées le long de la longueur de la rainure 208 par l’écoulement du fluide. Les particules peuvent sortir de la rainure 208 au niveau d’une extrémité 418 de l'accumulateur de particules 401.

Le filtre à fentes 502 peut être de forme généralement circulaire et peut définir une ouverture 503. Le filtre à fentes 502 peut avoir un diamètre extérieur 506 qui peut être environ égal à un diamètre intérieur 508 du train de tubage 504. Le filtre à fentes 502 peut avoir une largeur 510 qui peut être comprise dans une plage d’environ 5 % à environ 15 % du diamètre intérieur 508 du train de tubage 504. Le filtre à fentes 502 peut comprendre plusieurs chambres de filtration définies par des pales inclinées 512, comme décrit plus en détail dans les figures 6A à 6B. Les pales inclinées 512 peuvent définir des fentes de filtration 514. Les fentes de filtration 514 peuvent avoir une largeur. La largeur des fentes de filtration 514 peut être comprise dans une plage d’environ 0,1 mm à environ 0,5 mm, même si des fentes de filtration de taille plus petite ou plus grande 514 peuvent être utilisées. Tandis que les particules et le fluide chargé de particules sortent de la rainure 208 de l’accumulateur de particules 401, ils peuvent entrer dans les chambres de filtration du filtre à fentes 502. Les particules qui ont une largeur supérieure à la largeur des fentes de filtration 514 peuvent être arrêtées par les fentes de filtration 514. Le fluide et les particules plus petites peuvent s’écouler à travers les fentes du filtre à fentes 502. Les particules de débris peuvent s’accumuler dans les coins des chambres de filtration. La région des fentes de filtration 514 à proximité du côté fond de puits du filtre à fentes 502 peut rester libre de particules. Le fluide peut continuer à s’écouler à travers la région non bouchée des fentes de filtration 514. Le filtre à fentes 502 peut être rincé des particules collectées en poussant le fluide dans le train de tubage 504 depuis la surface du puits de forage ou depuis une position de haut de puits vers le filtre à fentes 502. Les particules de débris accumulées dans le filtre à fentes 502 peuvent être expulsées du train de tubage 504 via le sabot de tubage. La durée de vie utile du filtre à fentes 502 peut être prolongée de cette manière.

Dans certains aspects, plusieurs ensembles de filtres 500 peuvent être positionnés à l’intérieur du train de tubage 504. La largeur des fentes de l’accumulateur de particules positionné le plus bas en fond de puits peut être inférieure à la largeur des fentes d’un accumulateur de particules supplémentaire positionné plus en haut de puits. Dans certains aspects, la largeur des fentes du filtre à fentes de l’ensemble filtrant positionné plus bas en fond de puits peut également être inférieure à la largeur des fentes du filtre à fentes de l’ensemble filtrant positionné plus en haut de puits. En d’autres termes, plusieurs ensembles de filtres peuvent être positionnés en série à l’intérieur du train de tubage 504. La taille de la fente (par exemple, la largeur de la fente) de l’accumulateur de particules le plus bas en fond de puits peut être inférieure aux fentes d’un accumulateur de particules positionné plus en haut de puits. De manière similaire, la largeur des fentes du filtre à fentes de l’ensemble filtrant plus bas en fond de puits peut être inférieure aux fentes d’un filtre à fentes d’un ensemble filtrant positionné plus en haut de puits. Le nombre d’ensembles de filtres 500 positionnés à l’intérieur du train de tubage 504 peut être déterminé sur la base de caractéristiques du puits, des conditions de fond de puits, de l'efficacité du processus de filtration souhaité, et d’autres facteurs.

La figure 6A représente une vue en perspective en coupe transversale du filtre à fentes 502 et du train de tubage 504. Le filtre à fentes 502 peut comprendre des parois latérales 516 et une paroi arrière 518. Les parois latérales 516 et la paroi arrière 518 peuvent comprendre les pales inclinées 512 qui définissent les fentes de filtration 514. La paroi arrière 518 peut s’étendre circonférentieilement autour du filtre à fentes 502. Comme représenté dans la figure 6B, qui représente une chambre de filtration unique 520, les parois latérales 516 et la paroi arrière 518, et une surface inférieure 519 définissent une chambre de filtration 520. Les fentes de filtration 514 des parois latérales 516 peuvent être inclinées vers la surface inférieure 519. Les parois latérales 516 peuvent être positionnées généralement perpendiculaires à la paroi arrière 518 pour définir des chambres de filtration de forme généralement rectangulaire 520. Dans certains aspects, les parois latérales 516 peuvent être positionnées au niveau d’autres angles par rapport à la paroi arrière 518. Dans certains aspects, les paies inclinées 512 peuvent être incurvées. Les parois latérales 516 et la paroi arrière 518 peuvent comprendre des fentes de filtration 514. La surface inférieure 519 peut être un matériau solide sans fentes de filtration 514. Dans certains aspects, la surface inférieure 519 peut comprendre des perforations ou des fentes de filtration 514.

Une extrémité ouverte des chambres de filtration 520 peut être positionnée en fond de puits, comme représenté dans la figure 6A. Dans certains aspects, l’extrémité ouverte peut être positionnée en haut de puits. Le fluide chargé de particules accumulé par l'accumulateur de particules 401 peut sortir de l’accumulateur de particules 401 et entrer dans les extrémités ouvertes des chambres de filtration 520 du filtre à fentes 502. Le fluide et les particules plus petites peuvent s’écouler à travers les fentes de filtration 514 des parois latérales 516 et de la paroi arrière 518. Les particules dans le fluide chargé de particules qui sont plus larges que la largeur des fentes de filtration 514 du filtre à fentes 502 sont arrêtées par les fentes de filtration 514 des parois latérales 516 et de la paroi arrière 518.

Une partie du fluide peut passer à travers les parois latérales 516 des chambres de filtration 520. Une partie du fluide peut passer à travers la paroi arrière 518 du filtre à fentes 502. Une partie du fluide peut circuler le long de la longueur des parois latérales 516 du filtre à fentes 502 vers la paroi arrière 518. Les particules arrêtées au niveau des parois latérales 516 du filtre à fentes 502 peuvent être poussées vers la paroi arrière 518 du filtre à fentes 502 par le fluide s’écoulant le long de la longueur des parois latérales 516. Les particules peuvent s’accumuler lorsque la paroi arrière 518 et les parois latérales 516 se croisent. La région des parois latérales 516 à proximité de l’extrémité ouverte du filtre à fentes 502 peut rester non bouchée par des particules. Le fluide peut continuer à s’écouler à travers les fentes de filtration 514 des parois latérales 516. Le fluide peut également continuer à s’écouler à travers les fentes de filtration 514 de la paroi arrière 518 qui n’est pas à proximité de l’endroit où la paroi arrière 518 et les parois latérales 516 se croisent. Le filtre à fentes 502 peut filtrer les particules du fluide pendant une période de temps plus longue en collectant les particules à proximité de la région où les parois latérales 516 croisent la paroi arrière 518. La région des fentes de filtration 514 de la paroi arrière 518 qui ne sont pas à proximité des parois latérales 516 peut rester non bouchée. En outre, du fluide peut s’écouler entre les chambres de filtration 520 à travers les fentes de filtration 514 des parois latérales 516. Du fluide peut s’écouler à travers les fentes de filtration 514 des parois latérales 516 d’une chambre de filtration 520 remplie de débris vers une chambre de filtration différente 520 qui ne peut pas être remplie de débris.

Exemple 1 : un appareil peut comprendre une première pale incurvée pour une utilisation dans une centrifugeuse pour collecter des particules de débris dans un fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse. La pale incurvée peut en outre comprendre une pluralité de fentes excentriques et une rainure. La rainure peut être positionnée au niveau d’un bord extérieur de la pale incurvée. La pale incurvée peut également comprendre un premier élément d’accouplement et un deuxième élément d'accouplement. Les premier et deuxième éléments d’accouplement peuvent être destinés à coupler la première pale incurvée à une deuxième pale incurvée autour d’un axe central.

Exemple 2 : l’appareil de l’exemple 1 peut en outre être tel que la deuxième pale incurvée comprend une pluralité de fentes excentriques et une rainure positionnées au niveau d’un bord extérieur de la deuxième pale incurvée.

Exemple 3 : l'appareil de l'exemple 1 ou 2 peut en outre être tel que la première pale incurvée est en outre couplabie à une troisième pale incurvée et à une quatrième pale incurvée autour de l’axe central pour former la centrifugeuse.

Exemple 4 : l’un quelconque des appareils des exemples 1 à 3 peut en outre comprendre une protubérance sur une surface de la première pale incurvée. L’appareil peut également en outre comprendre un évidement sur une deuxième surface de la pale incurvée pour coupler la première pale incurvée sur une pale incurvée supplémentaire. La première pale incurvée peut être couplée à la pale incurvée supplémentaire dans une direction linéaire.

Exemple 5 : l’appareil de l’exemple 4 peut être tel qu’une fente de la pluralité de fentes excentriques de la première pale incurvée croise une fente excentrique de la pale incurvée supplémentaire.

Exemple 6 : l’appareil selon l'un quelconque des exemples 1 à 5 peut être tel qu'une fente de la pluralité de fentes excentriques croise la rainure.

Exemple 7 : un ensemble peut comprendre un déflecteur qui s’étend vers l’intérieur depuis un train de tubage. Le déflecteur peut s’étendre le long d’une longueur du train de tubage. L’ensemble peut également comprendre une cavité définie par le déflecteur et le train de tubage. La cavité peut être destinée à recevoir des particules de débris accumulées par une centrifugeuse positionnée à proximité du déflecteur. L’ensemble peut comprendre une soupape s’étendant entre une surface intérieure du train de tubage et une surface extérieure du train de tubage. La soupape peut être en communication fluidique avec la cavité.

Exemple 8 : l’ensemble de l’exemple 7 peut être tel que le déflecteur est positionnable à proximité d’une extrémité de la centrifugeuse. La centrifugeuse peut comprendre une pluralité de pales. Chacune de la pluralité de pales peut avoir des fentes qui ne se croisent pas pour filtrer les particules de débris d’un fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse. La centrifugeuse peut également comprendre une rainure sur un bord extérieur de chacune de la pluralité de pales. La rainure peut être destinée à accumuler les particules de débris filtrées du fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse.

Exemple 9 : l’ensemble de l’exemple 8 peut être tel que les fentes qui ne se croisent pas ont une largeur comprise dans une plage d’environ 0,1 mm à environ 0,5 mm.

Exemple 10 : l’un quelconque des ensembles des exemples 7 à 9 peut être tel que la soupape est une soupape unidirectionnelle pour éjecter les particules de débris depuis la cavité dans un anneau entre le train de tubage et un puits de forage en réponse à une pression dans ia cavité dépassant un maximum prédéfini.

Exemple 11 : l’un quelconque des ensembles des exemples 7 à 10 peut être tel que la cavité a une largeur maximale qui est comprise dans une plage d’environ 5 % à environ 15 % d’un diamètre intérieur du train de tubage.

Exemple 12 : l'un quelconque des ensembles des exemples 7 à 11 peut être tel que la centrifugeuse a une longueur comprise dans une plage d’environ 1 pied (soit environ 30,5 cm) à environ 6 pieds (soit environ 183 cm).

Exemple 13 : l'un quelconque des ensembles des exemples 7 à 12 peut être tel que la centrifugeuse est constituée d’un matériau forable.

Exemple 14: un ensemble peut comprendre un filtre à fentes de forme généralement circulaire et positionnable à l'intérieur d’un train de tubage. Le filtre à fentes peut comprendre plusieurs chambres de filtration. Chacune des plusieurs chambres de filtration peut comprendre une paroi arrière, des parois latérales qui croisent la paroi arrière, des fentes dans la paroi arrière et les parois latérales, une surface inférieure, et une extrémité ouverte. L’extrémité ouverte peut être positionnable à proximité d’une centrifugeuse dans le train de tubage pour recevoir un fluide contenant des particules de débris collectées par la centrifugeuse.

Exemple 15 : l’ensemble de l’exemple 14 peut être tel que la surface inférieure est une surface solide sans aucune fente.

Exemple 16 : l’un quelconque des ensembles des exemples 14 à 15 peut être tel que les fentes ont une largeur comprise dans une plage d’environ 0,1 mm à environ 0,5 mm.

Exemple 17 : l’un quelconque des ensembles des exemples 14 à 16 peut être tel que le filtre à fentes comprend un matériau forable.

Exemple 18 : l’un quelconque des ensembles des exemples 14 à 17 peut être tel que la centrifugeuse comprend une pluralité de pales. Chaque pale de la pluralité de pales peut avoir des fentes qui ne se croisent pas pour filtrer les particules de débris d’un fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse. La centrifugeuse peut également comprendre une rainure sur un bord extérieur de chaque pale de la pluralité de pales pour collecter les particules de débris filtrées du fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse.

Exemple 19 : l’un quelconque des ensembles des exemples 14 à 18 peut être tel que les fentes des parois latérales sont inclinées vers la surface inférieure pour diriger les particules de débris vers la surface inférieure de la chambre de filtration.

Exemple 20 : l’un quelconque des ensembles des exemples 14 à 19 peut être tel que le filtre à fentes ont une largeur qui peut être comprise dans une plage d’environ 5 % à environ 15 % d’un diamètre intérieur du train de tubage.

Exemple 21 : une pale incurvée peut comprendre l’une quelconque ou plusieurs des caractéristiques de pale définies dans l’un quelconque des exemples 1 à 6, 8 et 18.

Exemple 22 : une centrifugeuse peut comprendre une pluralité de pales selon l’exemple 21.

Exemple 23 : l’un quelconque des ensembles des exemples 7 à 20 peut être tel que la centrifugeuse est une centrifugeuse selon l’exemple 22.

Les aspects précédents, comprenant les aspects illustrés, ont été présentés uniquement à des fins d’illustration et de description et ne sont pas destinés à être exhaustifs ou à limiter la divulgation aux formes précises décrites. De nombreuses modifications, adaptations, et utilisations de celle-ci seront évidentes pour les hommes du métier sans sortir du cadre de la divulgation.

Claims

Revendications

1. Appareil caractérisé en ce qu’il comprend : une première pale (202) incurvée pour une utilisation dans une centrifugeuse (200) pour collecter des particules de débris dans un fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse (200), la pale (202) incurvée comprenant : une pluralité de fentes (204) excentriques ; une rainure (208) positionnée au niveau d’un bord extérieur (206) de la pale (202) incurvée ; un premier élément d’accouplement (210) et un deuxième élément d’accouplement (212) pour coupler la première pale (202) incurvée à une deuxième pale (202) incurvée autour d’un axe central.
2. Appareil selon la revendication 1, dans lequel la deuxième pale incurvée comprend une pluralité de fentes (204) excentriques et une rainure (208) positionnée au niveau d'un bord extérieur (206) de la deuxième pale (202) incurvée.
3. Appareil selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la première pale (202) incurvée est en outre couplable à une troisième pale (202) incurvée et à une quatrième pale (202) incurvée autour de l’axe central pour former la centrifugeuse (200).
4. Appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre : une protubérance (214) sur une surface de la première pale (202) incurvée ; et un évidement sur une deuxième surface de la pale (202) incurvée pour coupler la première pale incurvée sur une pale (202) incurvée supplémentaire dans une direction linéaire.
5. Appareil selon la revendication 4, dans lequel une fente de la pluralité de fentes (204) excentriques de la première pale (202) incurvée croise une fente excentrique de la pale (202) incurvée supplémentaire.
6. Appareil selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel une fente de la pluralité de fentes (204) excentriques croise la rainure (208).
7. Ensemble caractérisé en ce qu’il comprend : un déflecteur (420) s’étendant vers l’intérieur depuis un train de tubage (104, 404) et s’étendant le long d’une longueur du train de tubage (104, 404) ; une cavité (424) définie par le déflecteur (420) et le train de tubage (104, 404), la cavité étant destinée à recevoir des particules de débris accumulées par une centrifugeuse (200) positionnée à proximité du déflecteur (420) ; et une soupape (422) s’étendant entre une surface intérieure (410) du train de tubage (104, 404) et une surface extérieure du train de tubage (104, 404), la soupape (422) étant en communication fluidique avec la cavité (424).
8. Ensemble selon la revendication 7, dans lequel le déflecteur (420) est positionnable à proximité d'une extrémité de la centrifugeuse (200), la centrifugeuse (200) comprenant : une pluralité de pales (202), chacune de la pluralité de pales (202) ayant des fentes (204) qui ne se croisent pas pour filtrer les particules de débris d’un fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse (200) ; et une rainure (208) sur un bord extérieur (206) de chacune de la pluralité de pales (202) pour accumuler les particules de débris filtrées du fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse (200).
9. Ensemble selon la revendication 8, dans lequel les fentes (204) qui ne se croisent pas ont une largeur comprise dans une plage d’environ 0,1 mm à environ 0,5 mm.
10. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 7 à 9, dans lequel la soupape (422) est une soupape unidirectionnelle pour éjecter les particules de débris depuis la cavité (424) dans un anneau (416) entre le train de tubage (104, 404) et un puits de forage (108, 405) en réponse à une pression dans la cavité (424) dépassant un maximum prédéfini.
11. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 7 à 10, dans lequel la cavité (424) a une largeur maximale (426) qui est comprise dans une plage d’environ 5 % à environ 15 % d’un diamètre intérieur (408) du train de tubage (104, 404).
12. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 7 à 11, dans lequel la centrifugeuse (200) a une longueur comprise dans une plage d’environ 30,5 cm à environ 183 cm.
13. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 7 à 12, dans lequel la centrifugeuse (200) est constituée d’un matériau forable.
14. Ensemble caractérisé en ce qu’il comprend : un filtre à fentes (502) de forme généralement circulaire et positionnable à l’intérieur d’un train de tubage (104, 504), le filtre à fentes (502) comprenant plusieurs chambres de filtration, chacune des plusieurs chambres de filtration (520) comprenant : une paroi arrière (518) ; des parois latérales (516) qui croisent la paroi arrière (518) ; des fentes (514) dans la paroi arrière (518) et les parois latérales (516) ; une surface inférieure (519) ; et une extrémité ouverte positionnable à proximité d’une centrifugeuse (200) dans le train de tubage (104, 504) pour recevoir un fluide contenant des particules de débris collectées par la centrifugeuse (200).
15. Ensemble selon la revendication 14, dans lequel la surface inférieure (519) est une surface solide sans aucune fente.
16. Ensemble selon la revendication 14 ou 15, dans lequel les fentes (514) ont une largeur comprise dans une plage d’environ 0,1 mm à environ 0,5 mm.
17. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 14 à 16, dans lequel le filtre à fentes (502) comprend un matériau forable.
18. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 14 à 17, dans lequel la centrifugeuse (200) comprend : une pluralité de pales (202), chacune de la pluralité de pales ayant des fentes (204) qui ne se croisent pas pour filtrer les particules de débris d’un fluide s’écoulant à travers la centrifugeuse ; et une rainure (208) sur un bord extérieur (206) de chacune de la pluralité de pales pour collecter les particules de débris filtrées du fluide s'écoulant à travers la centrifugeuse (200).
19. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 14 à 18, dans lequel les fentes (514) des parois latérales (516) sont inclinées vers la surface inférieure (519) pour diriger les particules de débris vers la surface inférieure de la chambre de filtration (520).
20. Ensemble selon l’une quelconque des revendications 14 à 19, dans lequel le filtre à fentes (502) a une largeur qui peut être comprise dans une plage d’environ 5 % à environ 15 % d’un diamètre intérieur (508) du train de tubage (104, 504).