FR3070054A1 - Derivation de dispositif de regulation d'ecoulement entrant et systeme d'isolation de derivation pour le gravillonnage avec tamis de regulation de sables deplaces - Google Patents
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Abstract
Les modules de dérivation peuvent être utilisés dans une opération de gravillonnage pour faciliter une déshydratation suffisamment rapide d'une boue de gravier dans un puits de forage. Les modules de dérivation incluent un matériau qui gonfle en réponse au contact entre le matériau et le fluide dans un puits, de sorte que l'écoulement à travers le module de dérivation peut être interdit une fois que l'opération de gravillonnage est terminée, de sorte que les fluides de production peuvent s'écouler à travers des tamis et des ICD associés pour entrer dans un diamètre intérieur d'une colonne de complétion. Les modules de dérivation peuvent être disposés au niveau d'une jonction en T dans un conduit de fuite, au niveau d'une partie d'extrémité du conduit de fuite et/ou indépendamment d'un conduit de fuite.
Description
Cette demande revendique la priorité de la Demande Provisoire US n°62/542628, déposée le 8 août 2017, intitulée «Dérivation de dispositif de régulation d'écoulement entrant et système d'isolation de dérivation pour le gravillonnage avec tamis de régulation de sable déplacés », dont l'invention est incorporée ici en guise de référence dans son intégralité.
CONTEXTE
La présente invention concerne de manière générale un équipement et des opérations à utiliser dans un puits de forage souterrain. Des exemples de modes de réalisation décrits ici incluent un équipement et des opérations pour le gravillonnage d'un puits de forage en lien avec la production d'hydrocarbures ou d'autres fluides à partir de formations géologiques.
Souvent, les puits sont complétés par des tamis de régulation de sable pour inhiber la production de sable dans un tuyau de base d'une colonne de complétion, par exemple, une colonne de tubes de production s'étendant à la surface. De nombreux puits sont avantagés en ayant en plus un gravillonnage placé autour des tamis de régulation de sable. De plus, certains complétions de puits sont avantagées en ayant des restricteurs d'écoulement, tels que des dispositifs de régulation d'écoulement entrant (ICD), intégrés aux tamis ou couplés fluidiquement aux tamis pour limiter l'écoulement du fluide produit à travers les tamis. Dans certains cas, les dispositifs de régulation d'écoulement entrant peuvent limiter de manière variable l'écoulement de fluide et peuvent avoir la capacité de répondre aux conditions de fond changées et/ou être commandés à distance (par exemple, dispositifs de régulation d'écoulement entrant « autonomes » et/ou « intelligents »). Les complétions à découvert horizontales très longues peuvent également bénéficier considérablement de l'utilisation de dispositifs de régulation d'écoulement entrant couplés fluidiquement dans les tamis.
Les techniques de pompage de boue conventionnelles utilisées dans les opérations de gravillonnage peuvent impliquer l'écoulement de gravier dans un puits de forage avec un fluide porteur. Le gravillonnage peut ensuite être déshydraté en écoulant le fluide le fluide porteur à travers les tamis afin de ramener le fluide porteur à la surface pendant que le gravier reste en place. Généralement, de plus grands débits à travers le tamis à certains points de l'opération de gravillonnage peuvent faciliter une opération réussie de gravillonnage. Cependant, les ICD de présence associés aux tamis peuvent restreindre considérablement le débit disponible à travers le tamis pendant l’opération de gravillonnage.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
L'invention est décrite en détail ci-après, à titre d'exemple uniquement, sur la base d'exemples représentés sur les figures jointes en annexe parmi lesquelles :
La figure 1 est une vue latérale en coupe transversale partielle d'un gravillonnage installé d&ns un puits de forage qui peut utiliser un système de puits de forage mettant en œuvre les principes de la présente description ;
La figure 2 est une vue schématique partielle d'un système de puits de forage illustrant une pluralité de modules de dérivation de la présente invention avec une pluralité de tamis installés sur une colonne de tubes ;
La figure 3A une vue en perspective de l'un des modules de dérivation de la figure 2 illustrant le module de dérivation installé entre deux sections d'un conduit de fuite ;
La figure 3B est une vue en perspective partiellement éclatée du module de dérivation de la figure 3A avec un couvercle retiré pour illustrer un T gonflable installé dans le module de dérivation ;
La figure 3C est une vue en perspective partiellement éclatée du module de dérivation de la figure 3B avec le T gonflable retiré illustrant les orifices tamisés s'étendant vers un passage interne d'un tuyau de base d'une colonne de tubes ;
La figure 4A est une vue en perspective partiellement éclatée d'un autre des modules de dérivation de la figure 2 illustrant le module de dérivation installé sur une extrémité du conduit de fuite ;
La figure 4B est une vue partiellement schématique d'un système de puits de forage illustrant un module de dérivation installé dans un espace annulaire entre un tamis de puits et un tuyau de base ;
La figure 4C est une vue partiellement schématique d'un système de puits de forage illustrant un module de dérivation couplé fluidiquement à l’espace annulaire entre un tamis de puits et un tuyau de base à travers un passage de fluide ;
Les figures 5A et 5B sont des vues en perspective du T gonflable de la figure 3 B illustrant une configuration non gonflée du T gonflable ; et
Les figures 6A et 6B sont des vues en perspective du T gonflable des figures 5A et 5B illustrant une seconde configuration gonflée du T gonflable.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La présente invention concerne des modules de dérivation qui peuvent être utilisés dans une opération de gravillonnage pour faciliter une déshydratation suffisamment rapide d'une boue de gravier. Les modules de dérivation fournissent un trajet d'écoulement relativement non restreint pour un fluide porteur afin d'entrer dans un tuyau de base d'une colonne de tubes de production durant une opération de gravillonnage, et se ferment une fois que l'opération de gravillonnage est terminée, de sorte que les fluides de production peuvent s'écouler à travers des tamis de puits et des ICD associés pour entrer dans le tuyau de base de la colonne de tubes de production. Les modules de dérivation peuvent comprendre un élément gonflable qui gonfle pour ainsi fermer le module de dérivation en réponse au contact avec un fluide de déclenchement présent ou fourni dans un puits de forage. Au moins quelques uns des modules de dérivation peuvent être disposés au niveau d'une jonction en T dans un conduit de fuite s'étendant longitudinalement le long d'un tuyau de base, au niveau d'une partie d'extrémité du conduit de fuite et/ou indépendamment d'un quelconque conduit de fuite ou tamis de puits.
La figure 1 illustre de manière générale un système de puits 10 défini dans une formation géologique souterraine (« G »), dans lequel une opération de gravillonnage est en cours. Une boue de gravier 12 s'écoule dans un anneau 18 défini entre une colonne de complétion 20 et une colonne de tubage 21 défini dans un puits de forage 22. De cette manière, un paquet de gravier 16 est installé autour d'un tamis de puits 14 interconnecté dans la colonne de complétion 20. Le tamis de puits 14 peut être muni d'un dispositif de restriction d'écoulement tel qu'un ICD 36 (voir la figure 2) pour restreindre l'écoulement entrant à travers le tamis de puits 14 pendant la production.
La colonne de complétion 20 comprend un tuyau de base 30 définissant un axe longitudinal Xq. Le tuyau de base 30 peut s'étendre jusqu'à la surface et peut servir de conduit à la fois pour la boue de gravier 12 pour se déplacer vers le bas, dans le puits de forage 22 et pour que les fluides porteurs et/ou les fluides de production s'écoulent vers le haut. Un module de dérivation 100 (voir la figure 2) indépendant du tamis de puits 14 peut également être interconnecté dans la colonne de complétion 20 pour permettre un écoulement entrant peu restreint dans le tuyau de base 30 de la colonne de complétion 20 jusqu'à ce que l'opération de gravillonnage soit terminée. Cette combinaison de l'ICD 36 et du module de dérivation 100 permet des débits plus élevés dans la colonne de complétion 20 avant et pendant l'opération de gravillonnage, et fournit également les avantages des débits réduits à travers le tamis de puits 14 pendant la production.
Bien que le dispositif informatique 22 soit représenté sur la figure 1 comme étant tubé avec la colonne de tubage 21, il doit être compris que le puits de forage 22 pourrait être complété d'un trou ouvert conformément aux principes de la présente invention. De plus, bien que le tamis de puits 14 soit représenté comme étant positionné dans une partie généralement verticale du puits de forage 22, de tels tamis de puits et autres équipements décrits ici peuvent en variante ou en outre être positionnés dans des parties horizontales ou autrement déviées d'un puits de forage.
La figure 2 est une vue latérale en coupe transversale partielle d'une plus grande partie de la colonne de complétion 20 illustrée sur la figure 1. La partie de la colonne de complétion 20 illustrée sur la figure 2, peut être couplé en-dessous de la partie illustrée sur la figure 1, par exemple. La partie de la colonne de complétion 20 illustrée sur la figure 2 inclut trois tamis de puits 14 (14a, 14b et 14c) interconnectés à l'intérieur, et trois modules de dérivation 100 (100a, 100b et 100c), qui sont espacés axialement le long de la colonne de complétion et indépendants des tamis de puits 14. Les tamis de puits 14 incluent une partie de filtre 26, qui peut être constituée d'une enveloppe de fil telle qu'illustrée, ou d'autres types de matériau de filtre (tels qu’un treillis, un matériau fritté, etc.) dans d'autres modes de réalisation. Après avoir traversé la partie de filtre 26 du tamis de puits 14, les fluides peuvent pénétrer dans un espace annulaire 28 disposé radialement entre la partie de filtre 26 et un tuyau de base 30 tubulaire de la colonne de complétion ou du tamis de puits 14. A partir de l'espace annulaire 28, le fluide peut pénétrer dans le tuyau de base 30 à travers des ouvertures ou des orifices 32, et depuis le tuyau de base 30, les fluides peuvent s'écouler vers la surface.
Le tamis de puits 14a défini au niveau d'une partie la plus basse de la colonne de complétion 20 peut être un « tamis sacrificiel », qui peut être employé pour un apport relativement non restreint d'un fluide porteur durant une opération de gravillonnage, et fermé ou isolé de la colonne de complétion 20 par un bouchon 34 ou un autre dispositif une fois qu'une opération de gravillonnage est terminée et/ou avant de commencer la production à travers la colonne de complétion 20. Les orifices 32 dans le tamis de puits sacrificiel 14a peuvent s'étendre directement à travers le tuyau de base 30 de sorte que le fluide peut s'écouler de manière relativement non restreinte à l'intérieur de la colonne de complétion 20. Une fois que le gravillonnage 16 (figure 1) est suffisamment déshydraté, le bouchon 34 peut être positionné en manipulant un tuyau de lavage (non représenté) ou un autre outil de la surface, ou peut être commandé à distance depuis la surface de sorte que le bouchon 34 peut être positionné sans intervention physique. Dans d'autres modes de réalisation, le tamis de puits sacrificiel 14a peut être éliminé ou remplacé par un tamis de puits 14b, 14c ayant un ICD 36 ou un autre Iimiteur d'écoulement y étant couplé fluidiquement.
Dans les tamis de puits 14b et 14c, un Iimiteur d'écoulement tel que des ICD peut être prévu pour limiter l'écoulement dans le tuyau de base 30 de la colonne de complétion 20. Généralement, les ICD 36 peuvent être couplés fluidiquement n'importe où entre l'espace annulaire 28 et l'intérieur du tuyau de base 30. Comme représenté dans la figure 2, les orifices 32 s’étendent depuis l'espace annulaire 28 jusqu'à un passage d'écoulement longitudinal qui est couplé fluidiquement aux ICD 36. Souvent, dans d'autres modes de réalisation, des ICD (non représentés) sont joints, par exemple, à une extrémité longitudinale d'une chemise tamis 39, et reçoivent du fluide directement à partir de l'espace annulaire 28 à travers la chemise tamis 39. Comme représenté dans la figure 2, les ICD 36 sont des dispositifs de commande d'écoulement autonomes qui incluent une pluralité de voies entre les orifices 32 et un orifice de sortie 38 s'étendant radialement vers le tuyau de base 30. La voie empruntée par le fluide s'écoulant à travers l'ICD 36 peut dépendre de ou changer en fonction d'une caractéristique du fluide qui la traverse, et la résistance à l'écoulement peut dépendre du trajet particulier emprunté par l'ICD 36. Un trajet d'écoulement à travers l'ICD 36 est décrit ci-dessous en référence à la figure 4B. Dans d'autres modes de réalisation, les limiteurs d'écoulement peuvent être « intelligents » en ce qu'ils peuvent être commandés à distance et/ou sont capables de répondre aux conditions de fond de trou détectées afin de restreindre de manière variable l'écoulement entrant à travers ceux-ci. A cet égard, des limiteurs d'écoulement intelligents peuvent inclure un dispositif de commande de fond de trou et/ou un dispositif de télémétrie pour communiquer avec la surface ou un autre emplacement distant. Dans d’autres modes de réalisation encore, le Iimiteur d'écoulement peut simplement être une constriction, une voie tortueuse ou un autre mécanisme pour résister à l'écoulement de fluide à travers celui-ci.
Un conduit de fuite 40 est prévu à l’extérieur des tamis 14 et peut être constitué d'une pluralité de sections 40a, 40b. Le conduit de fuite 40 inclut une voie longitudinale intérieure pour le transport de fluides tels que des fluides de production et les fluides porteurs dans la boue de gravier longitudinalement le long de la colonne de complétion 20. Le conduit de fuite 40 s'étend à travers une pluralité des tamis de puits 14. De manière spécifique, dans le mode de réalisation illustré, le conduit de fuite 40 s'étend à travers le tamis de puits 14b et le tamis sacrificiel 14a. De cette manière, le tube de fuite 40 peut fournir un chemin de déshydratation au tamis sacrificiel 14a à partir des positions d'autres tamis de puits 14. Dans d'autres modes de réalisation, un ou plusieurs conduits de fuite peuvent être fournis, chacun s'étendant sur une longueur plus ou moins grande le long de la colonne de complétion 20. Une paroi circonférentielle extérieure du conduit de fuite 40 peut être perforée ou autrement perméable aux fluides pour permettre l'entrée ou la sortie de fluides vers ou depuis l'intérieur du conduit de fuite 40. La paroi circonférentielle peut présenter une section transversale rectangulaire comme illustré, ou toute autre géométrie appropriée. Une extrémité inférieure 42 du conduit de fuite peut également être ouverte ou perméable aux fluides pour permettre l'entrée de fluides à travers celle-ci.
Les modules de dérivation 100a et 100b sont couplés fluidiquement au conduit de fuite 40 et fournissent un trajet de fluide peu restreint entre le conduit de fuite 40 et l'intérieur du tuyau de base 30. Le module de dérivation 100a est agencé le long du conduit de fuite 40 pour interrompre le trajet d'écoulement vers le tamis sacrificiel 14a fourni par le conduit de fuite 40. Par exemple, au moins une partie du fluide s'écoulant à travers le conduit de fuite 40 vers le tamis sacrificiel peut entrer dans le tuyau de base 30 à travers le module de dérivation 100a. Une partie du fluide peut également continuer à travers le module de dérivation 100a, et continuer à travers le conduit de fuite 40 vers le tamis sacrificiel 14a. Le module de dérivation 100b est agencé au niveau d'une conduite de fuite 40 d'extrémité supérieure 44, et peut évacuer le fluide reçu de la formation environnante « G » dans le tuyau de base 30 et/ou dans le conduit de fuite 40. Le module de dérivation 100c est positionné à distance du conduit de fuite 40 et peut fournir une voie à partir d'une formation « G » entourant le puits de forage 22 (figure 1 ) à l'intérieur du tuyau de base 30. D'autres positions et agencements de modules de dérivation peuvent être prévus dans le cadre de la présente invention.
Les modules de dérivation 100 sont agencés pour fournir une entrée peu restreinte au tuyau de base 30 pendant une opération de gravillonnage, mais comme décrit plus en détail ci-dessous, ils peuvent être scellés pour empêcher tout écoulement à travers ceux-ci pendant une phase de production, de sorte que les fluides de production peuvent pénétrer dans le tuyau de base 30 principalement à travers les ICD 36 associés aux tamis de puits 14b et 14c. Comme décrit ci-dessus, le tamis de puits sacrificiel 14a peut également être isolé de l'intérieur du tuyau de base 30 pendant la phase de production. Ainsi, pendant la phase de production, les ICD 36 peuvent fournir la voie la moins restrictive pour que les fluides de production pénètrent dans le tuyau de base 30.
La figure 3 A est une vue en perspective du module de dérivation 100a agencé entre les deux sections 40a, 40b du conduit de fuite 40. Le module de dérivation 100a définit un chemin de fluide longitudinal entre les deux sections 40a, 40b du conduit de fuite 40 et inclut un logement 102. Le logement 102 comporte des ouvertures 104, 106 définies à l'intérieur pour recevoir ou autrement se coupler à une extrémité longitudinale des sections 40a, 40b du conduit de fuite 40. Le logement 102 inclut un support structurel 108 qui peut circonscrire le tuyau de base 30 et faciliter le couplage du module de dérivation 100a au tuyau de base 30 par soudage, des moyens de fixation ou d'autres mécanismes de connexion. Le module de dérivation 100a inclut également un couvercle amovible 110 couplé au logement 102 par des moyens de fixation
111. Le couvercle 110 s'étend généralement sur le chemin de fluide entre les sections 40a, 40b du conduit de fuite 40. Comme illustré, le logement 102 et le couvercle 110 peuvent être constitués d’acier ou en un autre matériau généralement imperméable aux fluides de sorte que les fluides entrant dans le module de dérivation 100a pénètrent généralement à travers le conduit de fuite 40 ou les ouvertures 104, 106-Dans d'autres modes de réalisation, (voir figure 4A) des ouvertures peuvent être ménagées à travers le couvercle, le logement, le support structurel ou d'autres composants pour permettre au fluide d'entrer dans le module de dérivation 100a.
La figure 3 B est une vue en perspective partiellement éclatée du module de dérivation 100a avec le couvercle 110 retiré du logement 102. Un élément gonflable 112 est disposé à l'intérieur du logement 102 sous le couvercle 110, et réagit au contact avec un fluide de déclenchement particulier présent dans le puits de forage 22 (figure 1) ou à injecter dans le puits de forage 22. L'amovibilité du couvercle 110 permet de changer l'élément gonflable 112, par exemple, à la surface pour avoir un matériau réagissant à un fluide de déclenchement souhaité avant le déploiement. L'élément gonflable 112 peut être maintenu dans une première configuration non gonflée (voir figure 5A) avant le contact avec le fluide de déclenchement et peut être amené à augmenter en volume pour ainsi passer à une configuration gonflée (voir figure 6A) lorsqu'il est exposé au fluide de déclenchement. Lorsque l'élément gonflable 112 est dans la première configuration ou dans la configuration non gonflée, l'élément gonflable 112 est constitué comme un « T » de sorte qu'un fluide peut s'écouler longitudinalement à travers l'élément gonflable 112 entre les deux sections 40a, 40b du conduit de fuite 40 et/ou dans le tuyau de base 30. Lorsque l'élément gonflable 112 est dans la seconde configuration ou dans la configuration gonflée (voir les figures 6A et 6B), l'écoulement à travers le module de dérivation 100a est interdit.
Le gonflement de l'élément gonflable 112 peut être amorcé pendant ou après l'opération de gravillonnage, par exemple, en faisant s’écouler le fluide de déclenchement vers le bas à travers la colonne de complétion 20 avec ou après la boue 12 (figure 1). En variante, le fluide de déclenchement peut être un fluide de production, par exemple, du pétrole, du gaz naturel ou d'autres hydrocarbures, de l'eau, etc., produit à partir de la formation géologique « G ». L'élément gonflable 112 peut être constitué d'un matériau en caoutchouc tel que les EPDM, le caoutchouc naturel ou le caoutchouc brombutyle. Ces matériaux, lorsqu'ils sont exposés à un fluide de déclenchement à base d'hydrocarbure, gonflent et retiennent le fluide de déclenchement pour maintenir la configuration gonflée. Dans d'autres modes de réalisation, l'élément gonflable 112 peut être constitué d'une argile gonflante telle qu'une bentonite qui se dilate en présence d'eau. L'homme du métier reconnaîtra que divers autres matériaux peuvent être utilisés en fonction de l'application particulière.
La figure 3C est une vue en perspective partiellement éclatée du module de dérivation 110a avec l'élément gonflable 112 retiré du logement 102. Une chambre 116 est définie dans le logement 102 entre les ouvertures 104, 106 pour recevoir l'élément gonflable 112. Une surface radialement intérieure de la chambre 116 comprend des orifices blindés 118 s'étendant à l'intérieur du tuyau de base 30. Les orifices tamisés 118 peuvent être recouverts d'un élément de tamis d’orifice 118a tel qu'un treillis ou l’un quelconque des matériaux décrits cidessus pour une utilisation dans la partie de filtre 26 des tamis de puits 14 (figure 2). L'élément de tamis d'orifice 118a peut être disposé à l'intérieur de la chambre 116 dans certains modes de réalisation, ou couplé à un extérieur du module de dérivation 110a par-dessus les orifices tamisés 118. Les orifices tamisés 118 permettent au sable ou à d'autres particules dans les fluides porteurs qui n'ont pas traversé une partie de filtre 26 d'un quelconque tamis (voir figure 2) d'être séparés du fluide porteur entrant dans le tuyau de base 30.
Dans la configuration non gonflée illustrée, l'élément gonflable 112 définit un passage intérieur en forme de T 114. Le passage en forme de T 114 s'étend entre les ouvertures 124, 126 sur les extrémités longitudinales de l'élément gonflable 112 et une ouverture radiale 128 sur une extrémité inférieure de celui-ci. Les ouvertures 124, 126 sont positionnées pour communiquer avec les ouvertures correspondantes 104, 106 définies dans le logement 102, et l'ouverture 128 est positionnée pour communiquer avec les orifices tamisés 118. .
Lorsque l'élément gonflable 112 est amené à gonfler, l'ouverture 128 est fermée et un joint de pression est établi sur les orifices tamisés 118 pour interdire l'entrée de fluides dans le tuyau de base 30 à travers le module de dérivation 100a. Le gonflement peut également fermer, ou fermer partiellement les ouvertures 124, 126 de sorte que la migration des fluides entre les sections 40a, 40b du tube de fuite 40 soit entravée ou interdite.
La figure 4A est une vue en perspective partiellement éclatée du module de dérivation 100b disposé au niveau de l'extrémité supérieure 44 du conduit de fuite 40. Le module de dérivation 100b inclut également un logement 102 avec des ouvertures 104, 106 définies dans celui-ci. L'ouverture 106 reçoit la section 40a du conduit de fuite 40, qui s’étend depuis l'ouverture 106 du module de dérivation 100b jusqu'à l'ouverture 104 du module de dérivation 100a (figure 3A). L'ouverture 104 du module de dérivation 100b ne se raccorde cependant pas au conduit de fuite 40, et ainsi, peut être recouverte d'une plaque 150. La plaque 150 peut inclure des ouvertures tamisées 152 définies dans celle-ci, qui peuvent permettre l'entrée de fluides à partir du puits de forage 22 pour entrer dans le module de dérivation 100b. Un couvercle 154 couplé au logement 102 peut également être pourvu d'ouvertures tamisées 156 définies à l'intérieur pour permettre le passage de fluides dans le module de dérivation 100b à partir du gravillonnage environnant 16 ou de la formation géologique « G » (figure 1). Les ouvertures tamisées 152, 156 peuvent être fermées par l'opération de gonflement de l'élément gonflable 112. Bien que non illustré spécifiquement, le module de dérivation 102c (figure 2) peut inclure deux plaques 150 recouvrant chacune des deux ouvertures 104, 106 dans le logement 102 puisque le module de dérivation 102c est entièrement distant du conduit de fuite 40.
La figure 4B est une vue partiellement schématique d'un système de puits de forage 155 illustrant un module de dérivation lOOd dans un tamis de puits 14d. Le tamis de puits 14d inclut une partie de filtre 26 et la dérivation lOOd disposée dans l'espace annulaire 28 entre la partie de filtre 26 et le tuyau de base 30 tubulaire. Le module de dérivation lOOd peut être construit sensiblement comme le module de dérivation 100b (figure 4A) discuté ci-dessus, sauf que la plaque 150 peut être retirée et que le couvercle 154 peut être retiré ou remplacé par un couvercle 110 sans ouvertures tamisées 156 définies à l’intérieur. Un trajet d'écoulement 160a peut être défini à travers la partie de filtre 26, à travers l'espace annulaire 28, à travers le module de dérivation lOOd et dans le tuyau de base 30. Le trajet d'écoulement 160a peut être disponible pour des fluides porteurs de la boue de gravier 12 (figure 1) jusqu'à ce qu'un fluide de déclenchement gonfle l'élément gonflable 112, interdisant ainsi l'écoulement à travers le module de dérivation lOOd et le tamis de puits 14d.
Un trajet d'écoulement supplémentaire 160b à travers le tamis de puits 14c est disponible pour les fluides de production une fois que l'écoulement à travers le module de dérivation lOOd est interdit. Par exemple, le trajet d’écoulement 160b s'étend à travers la partie de filtre 26 du tamis de puits 14c, à travers l'espace annulaire 28, à travers les orifices 32 de l'ICD 36 et dans le tuyau de base 30 à travers l'orifice de sortie 38. A l'intérieur de l'ICD 36 autonome, par exemple, entre les orifices 32 et l'orifice de sortie 38, se trouvent différents passages d'écoulement que prend un fluide en fonction de ses caractéristiques (par exemple, la viscosité). Par exemple, l'écoulement peut être divisé entre les passages d’écoulement 162a, 162b en fonction de la viscosité du fluide de production, et le fluide de production peut ensuite être amené à s'écouler directement vers l'orifice de sortie ou entraîné en spirale vers l'orifice de sortie 38. De cette manière, la résistance à travers l'ICD 36 autonome diffère avec le chemin d'écoulement pris, qui dépend de la viscosité ou d'une autre caractéristique du fluide de production.
Bien que dans la figure 4B, le tamis de puits 14d est illustré sans ICD 36 et le tamis de puits 14c est illustré sans module de dérivation 100 à l'intérieur, dans d'autres modes de réalisation, un seul tamis peut incorporer à la fois un ICD 36 et un module de dérivation 100 sans sortir du cadre de la divulgation. Généralement, les modules de dérivation 100 sont agencés avec des passages plus grands, par exemple, un passage en forme de T 114 (figure 3C), que les passages, par exemple des passages d'écoulement 162a, 162b dans les ICD 36 de sorte que les modules de dérivation peuvent permettre un écoulement relativement rapide des fluides dans le tuyau de base 30.
La figure 4C est une vue partiellement schématique d'un système de puits 164 de forage illustrant un module de dérivation 100e ayant une ouverture longitudinale 104 couplée fluidiquement à l'espace annulaire 28 entre la partie de filtre 26 et le tuyau de base tubulaire 30 d'un tamis de puits 14e. Comme illustré, le module de dérivation 100e est fixé au tuyau de base 30 adjacent à un capuchon d'extrémité 170 du tamis de puits 14e. Un passage de fluide 172 s'étend à travers le capuchon d'extrémité 170 de sorte que les fluides filtrés par la partie de filtre 26 du tamis de puits 14e peuvent entrer dans le module de dérivation 110e à travers l'ouverture 104. Le module de dérivation 100e peut comprendre un couvercle 110 qui ne comprend pas d'ouvertures filtrées 156 (figure 4A), et une plaque solide 174 assurant l'étanchéité de l'ouverture longitudinale 106. De cette manière, les fluides peuvent être empêchés d'entrer dans le module de dérivation 100e à l'exception des fluides préfiltrés par le tamis de puits 14e. Un trajet d'écoulement 180 dans le tuyau de base 30 s'étend à travers la partie de filtre 26, l'espace annulaire 28, le passage de fluide 172, à travers l’ouverture 104 et l'élément gonflable 112 dans le tuyau de base 30 à travers les orifices tamisés 118 (figure 3C). Une fois exposé à un fluide de déclenchement, cependant, l'élément gonflable 112 gonfle pour empêcher l'écoulement le long du trajet d'écoulement 180, en fermant effectivement le tamis de puits 14e.
Les figures 5A et 5B sont des vues en perspective de l'élément gonflable 112 dans la configuration non gonflée. L'élément gonflable 112 fournit généralement un trajet d'écoulement longitudinal à travers le passage en forme de T 114 pour que les fluides contournent les ICD 36 (figure 2). Les fluides s'écoulant à travers le passage en forme de T peuvent se déplacer vers le tamis sacrificiel 14a, et peuvent également se déplacer radialement pour pénétrer dans le tuyau de base 30 directement.L'élément gonflable 112 inclut une traverse principale 112a s'étendant entre les ouvertures 124 et 126 et une extension radiale 126b faisant saillie à partir de la traverse principale 112a. L'extension radiale peut faciliter le placement de l'élément gonflable dans la chambre 116 d'un module de dérivation 100. et peut faciliter la formation d'un joint de pression sur les orifices tamisés 118 (figure 3C).
Les figures 6A et 6B sont des vues en perspective de l'élément gonflable 112 dans la configuration gonflée. Les ouvertures 124, 126 et 128 sont fermées de sorte que l'écoulement à travers l'élément gonflable, et donc le module de dérivation 100 dans lequel l'élément gonflable est disposé, est restreint ou interdit.
Dans un exemple de procédure opérationnelle, en référence généralement aux figures 1, 2 et 3C, la colonne de complétion 20 peut d'abord être installée dans le puits de forage 22 avec les éléments gonflables 112 dans la configuration non gonflée et le tamis sacrificiel 14a ouvert. Ensuite, la boue de gravier 12 peut être pompée à travers la colonne de travail de la surface à l'anneau 18 pour former le gravillonnage 16. Un fluide porteur dans la boue de gravier 12 peut soit entrer dans les modules de dérivation 100 directement à partir de l'anneau 18, soit traverser le conduit de fuite 40 vers un module de dérivation 100, où le fluide porteur peut pénétrer dans le tuyau de base 30. Les fluides porteurs peuvent également s'écouler dans les tamis 14, bien qu'une plus grande quantité du fluide porteur peut s'écouler dans le tamis sacrificiel 14a que par les tamis 14b et 14c puisque le tamis sacrificiel 14a ne comporte pas l'ICD 36. Puisque le fluide porteur peut s'écouler dans le tuyau de base 30 de manière peu restreinte à travers les modules de dérivation 100 et le tamis sacrificiel 14a, le gravillonnage 16 peut être rapidement déshydraté pour faciliter la formation d'un gravillonnage 16 solide et constant. Une fois que le gravillonnage 16 est complet et suffisamment déshydraté, la colonne de complétion 20 peut être agencée pour une phase de production.
Le tamis sacrificiel 14a peut être fermé en agençant le bouchon 34 de manière appropriée par rapport au tuyau de base 30 pour interdire l'entrée de fluides dans le tuyau de base 30 à travers le tamis sacrificiel 14a. De même, les éléments gonflables 112 peuvent être exposés à un fluide de déclenchement tel que l'eau pompée à partir de la surface ou un fluide de production à base d'hydrocarbure entrant dans le puits de forage 22 à partir de la formation environnante « G ». Les éléments gonflables 112 vont alors se déplacer vers une configuration gonflée pour interdire ou entraver l'écoulement de fluide à travers les modules de dérivation 100. Avec les modules de dérivation 100 et le tamis sacrificiel 14a fermé, le fluide de production peut principalement ou seulement pénétrer dans le tuyau de base 30 à travers les ICD 36 associés aux tamis 14b, 14c. Ainsi, l'écoulement du fluide de production peut être restreint comme prévu pendant la phase de production.
Il convient de rappeler que, bien que les tamis 14 et les modules de dérivation 100 aient été décrits ci-dessus comme étant utilisés dans une opération de gravillonnage et dans le système de puits 10 dans lequel les filtres de puits sont gravillonnés, il n'est pas nécessaire que les tamis 14 soit utilisés dans de telles opérations de gravillonnage ou de systèmes de puits. Par exemple, le tamis 14 (ou tout tamis incorporant les principes de l'invention) pourrait être utilisé dans des systèmes de puits où le tamis 14 n'est pas gravillonné ou dans des opérations où une restriction d’écoulement à travers le tamis 14 n'est pas augmentée en rapport à une quelconque opération de gravillonnage.
Les aspects de l'invention décrits ci-dessous sont fournis pour décrire une sélection de concepts sous une forme simplifiée qui sont décrits plus en détail ci-dessus. Cette section n'a pas pour but d'identifier les caractéristiques clés ou les caractéristiques essentielles de l'objet revendiqué, ni d’être utilisée pour aider à déterminer la portée de l'objet revendiqué. Selon un aspect, l'invention concerne un module de dérivation destiné à être utilisé dans un système de gravillonnage. Le module de dérivation inclut un logement destiné à être couplé à un tuyau de base du système de gravillonnage. Le logement définit une chambre à l'intérieur s'étendant à une ou plusieurs des ouvertures longitudinales pour recevoir des fluides provenant d'un anneau autour du tuyau de base et au moins un orifice s'étendant dans un intérieur du tuyau de base. Un élément de tamis d'orifice est couplé au logement et s'étend à travers l'au moins un orifice. Un élément gonflable disposé dans la chambre, et est sensible à l’exposition à un fluide de déclenchement pour se déplacer entre une configuration non gonflée dans laquelle le fluide s'écoule entre les plusieurs ouvertures longitudinales et l'au moins un orifice est autorisé, et une configuration gonflée dans laquelle un joint de pression est établi au-dessus de l'au moins un orifice pour interdire le fluide de passer à travers l'au moins un orifice.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, les une ou plusieurs ouvertures longitudinales incluent une paire d'ouvertures longitudinales opposées et l'élément gonflable est constitué comme un T ayant un élément transversal principal s'étendant entre la paire d'ouvertures longitudinales et une extension radiale faisant saillie à partir de l'élément transversal principal vers l'au moins un orifice. L'élément gonflable peut être constitué d'un matériau en caoutchouc sensible à un fluide de déclenchement à base d'hydrocarbure pour passer de la configuration non gonflée à la configuration gonflée. L'élément gonflable peut remplir sensiblement la chambre lorsqu'il est dans la configuration gonflée.
Dans certains modes de réalisation, le module de dérivation inclut en outre un couvercle couplé de manière amovible sur la chambre. Dans certains modes de réalisation, le couvercle inclut au moins une ouverture tamisée définie à l'intérieur pour recevoir des fluides dans la chambre. Dans certains modes de réalisation, le module de dérivation inclut en outre au moins une plaque disposée dans au moins l'une des ouvertures longitudinales, l'au moins une plaque incluant au moins une ouverture tamisée à l'intérieur pour le passage du fluide dans la chambre.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un système de gravillonnage incluant un tuyau de base définissant un axe longitudinal. Au moins un tamis de puits inclut une partie de filtre disposée radialement autour du tuyau de base et au moins un orifice défini entre un intérieur du tuyau de base et un espace annulaire entre la partie de filtre et le tuyau de base. Un logement de module de dérivation est couplé au tuyau de base à distance de l'au moins un tamis de puits. Le logement définit une chambre à l'intérieur s'étendant à une ou plusieurs des ouvertures longitudinales et au moins un orifice s'étendant dans un intérieur du tuyau de base. Un élément de tamis d'orifice est couplé au logement et s'étend à travers l'au moins un orifice. Un élément gonflable est disposé dans la chambre. L'élément gonflable est sensible à l'exposition à un fluide de déclenchement pour se déplacer entre une configuration non gonflée dans laquelle le fluide s'écoule entre les plusieurs ouvertures longitudinales et l'au moins un orifice est autorisé, et une configuration gonflée dans laquelle un joint de pression est établi au-dessus de l'au moins un orifice pour interdire le fluide de passer à travers l'au moins un orifice.
Selon un ou plusieurs modes de réalisation en guise d'exemple, l'au moins un tamis de puits inclut un tamis de puits sacrificiel où l’écoulement de fluide à travers le tamis de puits de puits sacrificiel dans le tuyau de base est sensiblement non restreint et au moins un autre tamis de puits ayant un dispositif de restriction d'écoulement de fluide à travers l'au moins un orifice. Dans certains modes de réalisation, le tamis de puits sacrificiel inclut en outre un bouchon sélectivement actionnable pour interdire l'écoulement de fluide à travers le tamis de puits sacrificiel.
Dans certains modes de réalisation, le système de gravillonnage peut inclure en outre un conduit de fuite disposé à l'extérieur du tuyau de base et comportant au moins une section couplée fluidiquement à au moins une ouverture longitudinale dans le logement du module de dérivation. Le conduit de fuite peut s'étendre le long du tuyau de base à travers une pluralité de tamis de puits jusqu'au tamis de puits sacrificiel. Dans certains modes de réalisation, l'au moins un module de dérivation inclut en outre un module de dérivation disposé indépendamment du conduit de fuite. Dans certains modes de réalisation, le conduit de fuite inclut une paroi circonférentielle extérieure constituée d'un matériau perforé ou perméable aux fluides. Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le dispositif de restriction d'écoulement inclut un ICD autonome ou intelligent.
Dans un autre aspect, l'invention concerne un procédé de formation d'un gravillonnage dans un puits de forage. Le procédé inclut (a) l'installation d'une chaîne d'achèvement incluant le tuyau de base dans un puits de forage, (b) le pompage d'une boue de gravier de la surface à travers la colonne de complétion pour former un gravillonnage dans un anneau autour de la chaîne d'achèvement et (c) la déshydratation du gravillonnage en faisant s'écouler un fluide porteur à partir de l'espace annulaire à travers à la fois au moins un tamis de puits couplé dans la colonne de complétion et l’au moins un module de dérivation dans un tuyau de base de la colonne de complétion.
Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé inclut en outre l'exposition d'un l'élément gonflable à un fluide de déclenchement dans le puits de forage pour déplacer l'élément gonflable dans une configuration gonflée et ainsi interdire l'écoulement de fluide dans le tuyau de base à travers le module de dérivation. Le procédé peut en outre inclure la fermeture d'un tamis sacrificiel couplé dans la colonne de complétion. Le procédé peut en outre inclure l'écoulement du fluide porteur à travers un conduit de fuite et entre une paire de plusieurs d'ouvertures longitudinales opposées définies dans un logement de l’au moins un module de dérivation. Dans un ou plusieurs modes de réalisation, le procédé peut en outre inclure la restriction de l’écoulement de fluide entre les plusieurs ouvertures longitudinales en déplaçant un élément gonflable dans l'au moins un module de dérivation vers une configuration gonflée.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un tamis de puits destiné à être utilisé dans un système de gravillonnage. Le tamis de puits inclut un tuyau de base, une partie de filtre disposée autour du tuyau de base et définissant un espace annulaire autour du tuyau de base, et un module de dérivation disposé dans l'espace annulaire de sorte qu'un trajet de fluide est défini entre l'espace annulaire dans l'intérieur du tuyau de base à travers le module de dérivation.
Selon un autre aspect, l'invention concerne un tamis de puits destiné à être utilisé dans un système de gravillonnage. Le tamis de puits inclut un tuyau de base, une partie de filtre disposée autour du tuyau de base et définissant un espace annulaire autour du tuyau de base, et un module de dérivation couplé autour du tuyau de base adjacent à la partie de filtre et ayant une ouverture longitudinale couplée fluidiquement à l'espace annulaire.Le tamis de puits peut en outre inclure un capuchon d'extrémité ayant un passage de fluide s'étendant à travers celui-ci entre l'espace annulaire et l'ouverture longitudinale du module de dérivation.
L'abrégé de l'invention vise uniquement à fournir à l'Office des brevets et des marques des États-Unis et au grand public un moyen de déterminer rapidement, à partir d'une lecture superficielle, la nature et l'essentiel de la divulgation technique, et cela représente seulement un ou plusieurs exemples.
Bien que divers exemples aient été illustrés en détail, la description n'est pas limitée aux exemples présentés. Des modifications et des adaptations des exemples ci-dessus peuvent apparaître à l'homme du métier. De telles modifications et de telles adaptations entrent dans le cadre de la divulgation.
Claims (15)
1. Module de dérivation destiné à être utilisé dans un système de gravillonnage, le module de dérivation comprenant :
un logement destiné à être couplé à un tube de base du système de gravillonnage, le logement définissant une chambre à l'intérieur s'étendant à une ou à plusieurs des ouvertures longitudinales pour recevoir des fluides provenant d’un anneau autour du tuyau de base et au moins un orifice s'étendant à l’intérieur du tuyau de base ;
un élément de tamis d’orifice couplé au logement et s’étendant à travers l’au moins un orifice ; et un élément gonflable disposé dans la chambre, l'élément gonflable étant sensible à l'exposition à un fluide de déclenchement pour se déplacer entre une configuration non gonflée dans laquelle l'écoulement de fluide entre les plusieurs ouvertures longitudinales et l’au moins un orifice est autorisé et une configuration gonflée dans laquelle un joint de pression est établi au-dessus de l’au moins un orifice pour interdire au fluide de passer à travers l’au moins un orifice.
2. Module de dérivation selon la revendication 1, dans lequel les unes ou plusieurs ouvertures longitudinales incluent une paire d’ouvertures longitudinales opposées et l’élément gonflable est construit en forme de T ayant un élément transversal principal s’étendant entre la paire d’ouvertures longitudinales et une extension radiale faisant saillie à partir de l’élément transversal vers l’au moins un orifice.
3. Module de dérivation selon la revendication 2, dans lequel l'élément gonflable est constitué d'un matériau en caoutchouc sensible à un fluide de déclenchement à base d'hydrocarbure pour passer de la configuration non gonflée à la configuration gonflée, et éventuellement dans lequel l'élément gonflable remplit sensiblement la chambre lorsqu'il est dans la configuration gonflée.
4. Module de dérivation selon Tune quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre un couvercle couplé de manière amovible sur la chambre, et éventuellement dans lequel le couvercle inclut au moins une ouverture tamisée définie à l'intérieur pour recevoir des fluides dans la chambre.
5. Module de dérivation selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre au moins une plaque disposée dans au moins l'une des ouvertures longitudinales, l’au moins une plaque incluant au moins une ouverture tamisée pour le passage du fluide dans la chambre.
6. Système de gravillonnage comprenant :
un tuyau de base définissant un axe longitudinal ;
au moins un tamis de puits ayant une partie de filtre disposée radialement autour du tuyau de base et au moins un orifice défini entre un intérieur du tuyau de base et un espace annulaire entre la partie de filtre et le tuyau de base ;
un logement de module de dérivation couplé au tuyau de base, à distance à partir de l’au moins un tamis de puits, le logement définissant une chambre à l’intérieur s’étendant à une ou plusieurs ouvertures longitudinales et au moins un orifice s’étendant vers un intérieur du tuyau de base ;
un élément de tamis d’orifice couplé au logement et s’étendant à travers l’au moins un port, un élément gonflable disposé dans la chambre, l'élément gonflable étant sensible à l'exposition à un fluide de déclenchement pour se déplacer entre une configuration non gonflée dans laquelle l'écoulement de fluide entre les plus d'une ouverture longitudinale et l'au moins un orifice est autorisé et une configuration gonflée dans laquelle un joint de pression est établi au-dessus de l'au moins un orifice pour interdire au fluide de passer à travers l’au moins un orifice.
7. Système de gravillonnage selon la revendication 6, dans lequel l'au moins un tamis de puits inclut un tamis de puits sacrificiel où l'écoulement de fluide à travers l'au moins un orifice est sensiblement non restreint et au moins un autre tamis de puits ayant un dispositif limitant l'écoulement de fluide à travers l'au moins un orifice, et éventuellement dans lequel le tamis de puits sacrificiel comprend un bouchon sélectivement actionnable pour empêcher tout écoulement de fluide à travers le tamis de puits sacrificiel.
8. Système de gravier selon la revendication 7, comprenant en outre un conduit de fuite disposé à l'extérieur du tuyau de base et comportant au moins une section
18 couplée fluidiquement à au moins une ouverture longitudinale dans le logement de l'au moins un module de dérivation, et éventuellement dans lequel le conduit de fuite s'étend le long du tuyau de base à travers une pluralité de tamis de puits jusqu'au tamis de puits sacrificiel.
9. Système de gravillonnage selon la revendication 8, dans lequel l’au moins un module de dérivation inclut en outre au moins un module de dérivation supplémentaire disposé indépendamment du conduit de fuite.
10. Système de gravillonnage selon l’une des revendications 8 à 9, dans lequel le conduit de fuite inclut une paroi circonférentielle extérieure constituée d'un matériau perforé ou perméable aux fluides.
11. Système de gravillonnage selon l’une quelconque des revendications 6 à 10, dans lequel le dispositif de restriction d’écoulement inclut un ICD autonome ou intelligent.
12. Procédé de gravillonnage dans un puits de forage, le procédé comprenant :
l’installation d'une colonne de complétion incluant le tuyau de base dans un puits de forage ;
le pompage d'une boue de gravier de la surface à travers la colonne de complétion pour former un gravillonnage dans un anneau autour de la colonne de complétion ;
la déshydratation du gravillonnage en faisant s'écouler un fluide porteur depuis l'anneau à travers à la fois au moins un tamis de puits couplé dans la colonne de complétion et l’au moins un module de dérivation dans un tuyau de base de la colonne de complétion.
13. Procédé selon la revendication 12, comprenant en outre l'exposition de l'élément gonflable à un fluide de déclenchement dans le puits de forage pour déplacer l'élément gonflable dans une configuration gonflée et ainsi empêcher tout écoulement de fluide dans le tuyau de base à travers le module de dérivation.
14. Procédé selon la revendication 12 ou la revendication 13, comprenant en outre la fermeture d'un tamis sacrificiel couplé dans la colonne de complétion, et éventuellement comprenant en outre l'écoulement du fluide porteur à travers un conduit de fuite et entre une paire de plusieurs ouvertures longitudinales opposées définies dans le logement de l’au moins un module de dérivation.
15. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre la restriction de l'écoulement de fluide entre les plusieurs ouvertures longitudinales en déplaçant un élément gonflable dans l’au moins un module de dérivation vers une configuration gonflée.
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