FR3073549A1 - Metal gonflable pour joints toriques, piles d'etancheite et bagues non elastomeres - Google Patents
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Abstract
La présente divulgation concerne des éléments d'étanchéité métalliques gonflables (200) et des procédés pour former un joint dans un puits de forage en utilisant lesdits éléments d'étanchéité métalliques gonflables (200). Un exemple de procédé comprend la fourniture d'un élément d'étanchéité métallique gonflable (200) choisi dans le groupe constitué d'un joint torique (5), d'une bague (25) ou d'une pile d'étanchéité (35, 105) ; dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200) est disposé dans ou autour d'un outil de fond de trou (45) disposé dans le puits de forage. Le procédé comprend en outre l'exposition de l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200) à une saumure et le fait de permettre ou de provoquer le gonflement de l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200).
Description
DOMAINE TECHNIQUE
La présente description concerne l'utilisation de métaux gonflables en tant que joints toriques, piles d’étanchéité et bagues non élastomères, et plus particulièrement l'utilisation de métaux gonflables en tant que joints toriques, piles d’étanchéité et bagues non élastomères dans des outils de fond de trou pour former des joints après exposition à des saumures.
ARRIÈRE-PLAN
Des éléments d'étanchéité tels que des joints toriques, des piles d’étanchéité et des bagues peuvent être utilisés, entre autres, pour former des joints dans et autour d'outils de fond de trou. Ces éléments d'étanchéité peuvent limiter la communication de fluide et/ou de pression à l'interface du joint. La formation de joints peut constituer une partie importante des opérations de forage de puits à toutes les étapes du forage, de complétion et de la production.
Les joints toriques, les piles d’étanchéité et les bagues sont des types d'éléments d'étanchéité. Les bagues sont généralement des joints mécaniques qui remplissent l'espace entre deux surfaces d'accouplement ou plus. Les bagues peuvent être fabriquées à partir de nombreux types de matériaux, mais sont généralement produits à partir de matériaux permettant une déformation lorsqu'ils sont comprimés, tels que les élastomères.
Les joints toriques sont une espèce de bague mécanique qui ont une forme circulaire et des sections transversales rondes. Généralement, un joint torique est logé dans une rainure ou une découpe entre deux composants adjacents ou plus. Lorsqu'il est comprimé, le joint torique se dilate dans tout espace vide environnant pour former un joint à l'interface du joint torique.
Les piles d’étanchéité (ou piles de joints respectivement) sont des piles ou des éléments d'étanchéité façonnés pour être appariés aux éléments d'étanchéité adjacents de la pile d’étanchéité. Les piles d’étanchéité peuvent être utilisées pour former des joints dynamiques ou pour réaliser des agencements d'étanchéité impossibles avec l'utilisation d'éléments d'étanchéité individuels. Les éléments d'étanchéité individuels à l'intérieur de la pile d’étanchéité peuvent être utilisés pour activer les éléments d'étanchéité adjacents à l'intérieur de la pile d’étanchéité.
De nombreuses espèces d'éléments d'étanchéité comprennent des matériaux élastomères pour former des joints. Les matériaux élastomères, tels que le caoutchouc, peuvent se dégrader dans des environnements à forte salinité et/ou à haute température. En outre, les éléments d'étanchéité élastomères peuvent perdre de leur résilience au fil du temps, entraînant une défaillance ou nécessitant un remplacement répété. Certains matériaux utilisés comme éléments d'étanchéité peuvent également nécessiter un usinage de précision pour garantir que le contact de surface à l'interface de l'élément d'étanchéité est optimisé. A cet égard, les matériaux qui n'ont pas un bon fini superficiel, par exemple des surfaces rugueuses ou irrégulières ayant des coupures, des espaces et analogues, peuvent ne pas être suffisamment scellés par ces matériaux.
Si les éléments d'étanchéité se rompent, par exemple, en raison d'une dégradation due à des environnements à forte salinité et/ou à haute température, les opérations de puits de forage peuvent être interrompues, entraînant une perte de temps de production et la nécessité d'une dépense supplémentaire pour compenser les dégâts et corriger l'élément d'étanchéité défaillant.
PRÉSENTATION
La présente divulgation comprend chacun des Aspects 1 à 23 suivants :
Aspect 1 : Procédé de formation d'un joint dans un puits de forage comprenant : la fourniture d'un élément d'étanchéité métallique gonflable choisi dans le groupe constitué d'un joint torique, d'une bague ou d'une pile d’étanchéité (ou d’une pile de joints respectivement) ; dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable est disposé dans ou autour d'un outil de fond de trou disposé dans le puits de forage ; l'exposition de l'élément d'étanchéité métallique gonflable à une saumure ; et le fait de permettre ou de provoquer le gonflement de l'élément d'étanchéité métallique gonflable.
Aspect 2 : Procédé selon l’Aspect 1, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable comprend un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
Aspect 3 : Procédé selon l’Aspect 1 ou 2, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable comprend un alliage métallique comprenant un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
Aspect 4 : Procédé selon l’un quelconque des Aspects précédents, dans lequel l'outil de fond de trou comprend une surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable
Aspect 5 : Procédé selon l’Aspect 4, dans lequel la surface d'étanchéité comprend une indentation ou une saillie au niveau de la zone de la surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable.
Aspect 6 : Procédé selon l’Aspect 4 ou 5, dans lequel la surface d'étanchéité comprend des segments, des joints en biseau, des joints bout à bout, des joints de recouvrement (ou joints d’épissure respectivement) ou des combinaisons de ceux-ci.
Aspect 7 : Procédé selon l’un quelconque des Aspects 4 à 6, dans lequel la surface d'étanchéité a été produite par une fabrication additive.
Aspect 8 : Procédé selon l’un quelconque des Aspects précédents, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable comprend un liant.
Aspect 9 : Procédé selon l’un quelconque des Aspects précédents, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable comprend un oxyde métallique.
Aspect 10 : Procédé selon l’un quelconque des Aspects précédents, dans lequel l'outil de fond de trou est disposé dans une zone de puits de forage ayant une température supérieure à 350 °F (176,7 °C).
Aspect 11 : Procédé selon l’un quelconque des Aspects précédents, dans lequel la saumure présente une salinité supérieure à 10 %.
Aspect 12 : Procédé selon l’un quelconque des Aspects précédents, dans lequel l'outil de fond de trou est un dispositif de commande de flux entrant.
Aspect 13 : Pile d’étanchéité métallique gonflable (ou pile de joints métallique gonflable respectivement), comprenant : un élément d'étanchéité ; dans lequel l'élément d'étanchéité n'est pas un élément d'étanchéité métallique gonflable, et un élément d'étanchéité métallique gonflable adjacent à l'élément d'étanchéité.
Aspect 14 : Pile d’étanchéité métallique gonflable (ou pile de joints métallique gonflable respectivement) selon l’Aspect 13, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable comprend un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
Aspect 15 : Pile d’étanchéité métallique gonflable (ou pile de joints métallique gonflable respectivement) selon l’Aspect 13 ou 14, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable comprend un alliage métallique comprenant un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
Aspect 16 : Pile d’étanchéité métallique gonflable (ou pile de joints métallique gonflable respectivement) selon l’un quelconque des Aspects 13 à 15, dans lequel l'élément d'étanchéité est un joint d'étanchéité en chevron élastomère configuré pour être activé par l'élément d'étanchéité métallique gonflable.
Aspect 17 : Pile d’étanchéité métallique gonflable (ou pile de joints métallique gonflable respectivement) selon l’un quelconque des Aspects 13 à 15, dans lequel l'élément d'étanchéité est un élément d’étanchéité métallique configuré pour être activé par l’élément d’étanchéité métallique gonflable pour former un joint métal sur métal.
Aspect 18 : Procédé selon l’un quelconque des Aspects 1 à 12, dans lequel l’élément d'étanchéité métallique gonflable est une pile d’étanchéité métallique gonflable (ou une pile de joints métallique gonflable respectivement) selon l’un quelconque des Aspects 13 à 17.
Aspect 19 : Système de réduction de la communication fluidique dans un tubulaire comprenant : un dispositif de commande de flux entrant comprenant un trajet d'écoulement entre un anneau et l'intérieur du tubulaire ; le tubulaire couplé au dispositif de commande de flux entrant ; et un élément d'étanchéité métallique gonflable au moins partiellement disposé dans le trajet d'écoulement.
Aspect 20 : Système selon l’Aspect 19, dans lequel l’élément d’étanchéité métallique gonflable comprend un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l’aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
Aspect 21 : Système selon l’Aspect 19 ou 20, dans lequel l’élément d’étanchéité métallique gonflable comprend un alliage métallique comprenant un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l’aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
Aspect 22 : Système selon l’un quelconque des Aspects 19 à 21, dans lequel le dispositif de commande de flux entrant est disposé dans une zone de puits de forage ayant une température supérieure à 350 °F (176,7 °C).
Aspect 23 : Système selon l’un quelconque des Aspects 19 à 22, dans lequel l’élément d'étanchéité métallique gonflable est une pile d’étanchéité métallique gonflable (ou une pile de joints métallique gonflable respectivement) selon l’un quelconque des Aspects 13 à 17.
BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
Des exemples illustratifs de la présente divulgation sont décrits en détail ci-dessous en référence aux dessins annexés, qui sont incorporés ici à titre de référence, et dans lesquels :
La figure 1 est une illustration isométrique d'un exemple de deux éléments d'étanchéité, d'un joint torique et d'une bague de support, selon les exemples décrits ici ;
La figure 2 est une illustration isométrique d'une multitude d'éléments d'étanchéité de bague selon les exemples décrits ici ;
La figure 3 est une illustration en coupe transversale d'une bague disposée autour d'un dispositif de commande de flux entrant selon les exemples décrits ici ;
La figure 4 est une illustration isométrique d'une pile d’étanchéité disposée dans un espace entre deux outils de fond de trou adjacents selon les exemples décrits ici ;
La figure 5 illustre une illustration en coupe transversale d'un mécanisme de fermeture comprenant une pile d’étanchéité et disposé dans un outil de fond de trou selon les exemples décrits ici ;
La figure 6 est une illustration en coupe transversale d'une partie d'un élément d'étanchéité comprenant un liant dans lequel est dispersé un métal gonflable selon les exemples décrits ici ;
La figure 7 est une photographie illustrant une vue de dessus de deux échantillons de tiges métalliques gonflables et d'un morceau de tubulure selon les exemples décrits ici ;
La figure 8 est une photographie illustrant une vue latérale de l’échantillon de tige métallique gonflable de la figure 7 insérée dans le morceau de tubulure et illustrant davantage l'espace d'extrusion entre l’échantillon de tige métallique gonflable et le morceau de tubulure selon les exemples décrits ici ;
La figure 9 est une photographie illustrant une vue latérale de l’échantillon de tige métallique gonflable gonflée des figures 7 et 8 après avoir scellé le morceau de tubulure selon les exemples décrits ici ;
La figure 10 est une représentation graphique de la pression en fonction du temps pour la partie d'une expérience où la pression a été augmentée dans la tubulure de la figure 9 à une pression suffisante pour déloger la tige métallique gonflée de la tubulure selon les exemples décrits ici ;
La figure 11 est une photographie illustrant une vue isométrique de plusieurs échantillons de tiges métalliques disposés dans des sections d'une tubulure en plastique avant le gonflement selon les exemples décrits ici ; et
La figure 12 est une photographie illustrant une vue isométrique d'un échantillon de tige métallique gonflé qui a gonflé jusqu'à un degré suffisant pour rompre la section de la tubulure en plastique de la figure 11 selon les exemples décrits ici.
Les figures illustrées ne sont que des exemples et ne sont pas destinées à affirmer ou impliquer une quelconque limitation en ce qui concerne l'environnement, l'architecture, la conception ou le procédé dans lesquels différents exemples peuvent être mis en œuvre.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La présente divulgation concerne l'utilisation de métaux gonflables en tant que joints toriques, piles d’étanchéité (ou piles de joints respectivement) et bagues non élastomères, plus particulièrement l'utilisation de métaux gonflables en tant que joints toriques, piles d’étanchéité et bagues non élastomères dans des outils de fond de trou pour former des joints après exposition à des saumures.
Sauf indication contraire, tous les nombres exprimant des quantités d'ingrédients, des propriétés telles que la masse moléculaire, les conditions réactionnelles, etc. utilisés dans la présente description et dans les revendications annexées, doivent être compris comme étant modifiés dans tous les cas par le terme « environ ». En conséquence, sauf indication contraire, les paramètres numériques présentés dans la description suivante et dans les revendications annexées sont des approximations qui peuvent varier en fonction des propriétés souhaitées recherchées par les exemples de la présente invention. A tout le moins, et sans que cela constitue une tentative de limiter l'application de la doctrine des équivalents du cadre de la revendication, chaque paramètre numérique doit au moins être interprété à la lumière du nombre de chiffres significatifs indiqués et en appliquant des techniques d'arrondi habituelles. Il convient de noter que lorsque « environ » est au début d'une liste numérique, « environ » modifie chaque nombre de la liste numérique. De plus, dans certaines listes numériques de plages, certaines limites inférieures énumérées peuvent être supérieures à certaines des limites supérieures indiquées. L'homme du métier reconnaîtra que le sousensemble sélectionné nécessitera la sélection d'une limite supérieure dépassant la limite inférieure sélectionnée.
Des exemples de procédés et de systèmes décrits ici concernent l'utilisation d'éléments d'étanchéité non élastomères comprenant des métaux gonflables. Tel qu'utilisé ici, les « éléments d'étanchéité » désignent des joints toriques, des piles d’étanchéité (ou piles de joints respectivement), des bagues ou une combinaison de ceux-ci. Les métaux gonflables peuvent gonfler dans des saumures et créer un joint à l'interface de l'élément d'étanchéité et des surfaces adjacentes. Par «gonfler», «gonflant» ou «gonflable», on entend que le métal gonflable augmente son volume. Avantageusement, les éléments d'étanchéité non élastomères peuvent être utilisés sur des surfaces grossièrement finies, des surfaces corrodées ou des pièces imprimées en 3D. Un autre avantage encore est que les métaux gonflables peuvent gonfler dans des environnements à forte salinité et/ou à haute température où l'utilisation de matériaux élastomères, tels que le caoutchouc, peut s’avérer médiocre. Les métaux gonflables comprennent une grande diversité de métaux et d'alliages métalliques et peuvent gonfler par la formation d'hydroxydes métalliques. Les éléments d'étanchéité métalliques gonflables peuvent être utilisés pour remplacer d'autres types d'éléments d'étanchéité (éléments d'étanchéité métalliques non gonflables, éléments d'étanchéité élastomères, etc.) dans les outils de fond de trou ou pour seconder d'autres types d'éléments d'étanchéité dans les outils de fond de trou.
Les métaux gonflables gonflent en subissant des réactions d'hydratation métallique en présence de saumures pour former des hydroxydes métalliques. L'hydroxyde métallique occupe plus d'espace que le réactif métallique de base. Cette expansion du volume permet au métal gonflable de former un joint à l’interface du métal gonflable et de toutes les surfaces adjacentes. Par exemple, une mole de magnésium a une masse molaire de 24 g/mol et une masse volumique de 1,74 g/cm3, ce qui donne un volume de 13,8 cm3/mol. L'hydroxyde de magnésium a une masse molaire de 60 g/mol et une masse volumique de 2,34 g/cm3, ce qui donne un volume de 25,6 cm3/mol. 25,6 cm3/mol représentent 85 % de volume supplémentaire que 13,8 cm3/mol. À titre d'autre exemple, une mole de calcium a une masse molaire de 40 g/mol et une masse volumique de 1,54 g/cm3, ce qui donne un volume de 26,0 cm3/mol. L'hydroxyde de calcium a une masse molaire de 76 g/mol et une masse volumique de 2,21 g/cm3, ce qui donne un volume de 34,4 cm3/mol. 34,4 cm3/mol représentent 32 % de volume supplémentaire que 26,0 cm3/mol. À titre d'autre exemple encore, une mole d'aluminium a une masse molaire de 27 g/mol et une masse volumique de 2,7 g/cm3, ce qui donne un volume de 10,0 cm3/mol. L'hydroxyde d'aluminium a une masse molaire de 63 g/mol et une masse volumique de 2,42 g/cm3, ce qui donne un volume de 26 cm3/mol. 26 cm3/mol représentent 160 % de volume supplémentaire que 10 cm3/mol. Le métal gonflable comprend tout métal ou alliage métallique pouvant subir une réaction d'hydratation pour former un hydroxyde métallique d'un volume supérieur à celui du métal ou de l’alliage métallique réactif de base.
Des exemples de métaux appropriés pour le métal gonflable englobent, mais sans s'y limiter, le magnésium, le calcium, l'aluminium, le fer, le nickel, le cuivre, le chrome, l'étain, le zinc, le plomb, le béryllium, l'or, l'argent, le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, le strontium, le baryum, le gallium, l'indium, le thallium, le bismuth, le scandium, le titane, le vanadium, le manganèse, le cobalt, l'yttrium, le zirconium, le niobium, le molybdène, le ruthénium, le rhodium, le palladium, le praséodyme, le lanthane, l'hafnium, le tantale, le tungstène, le terbium, le rhénium, l'osmium, l'iridium, le platine, le néodyme, le gadolinium, l'erbium ou toute combinaison de ceux-ci. Les métaux préférés englobent le magnésium, le calcium et l'aluminium.
Des exemples d'alliages métalliques appropriés pour le métal gonflable englobent, mais sans s'y limiter, tous les alliages de magnésium, calcium, aluminium, fer, nickel, cuivre, chrome, étain, zinc, plomb, béryllium, or, argent, lithium, sodium, potassium, rubidium, césium, strontium, baryum, gallium, indium, thallium, bismuth, scandium, titane, vanadium, manganèse, cobalt, yttrium, zirconium, niobium, molybdène, ruthénium, rhodium, palladium, praséodyme, lanthane, hafnium, tantale, tungstène, terbium, rhénium, osmium, iridium, platine, néodyme, gadolinium et erbium. Les alliages métalliques préférés englobent des alliages de magnésium-zinc-zirconium ou d'aluminium-nickel. Dans certains exemples, les alliages métalliques peuvent comprendre des éléments alliés non métalliques. Des exemples de ces éléments non métalliques englobent, mais sans s'y limiter, le graphite, le carbone, le silicium, le nitrure de bore et analogues. Dans certains exemples, le métal est allié pour augmenter la réactivité ou pour contrôler la formation d'oxydes.
Dans certains exemples, l'alliage métallique est également allié à un métal dopant qui favorise la corrosion ou inhibe la passivation et augmente ainsi la formation d'hydroxyde. Des exemples de métaux dopants englobent, mais sans s'y limiter, le nickel, le fer, le cuivre, le carbone, le titane, le gallium, le mercure, le cobalt, l'iridium, l'or, le palladium ou toute combinaison de ceux-ci.
Dans des exemples où le métal gonflable comprend un alliage métallique, l'alliage métallique peut être produit à partir d'un procédé en solution solide ou d'un procédé métallurgique des poudres. L'élément d'étanchéité comprenant l'alliage métallique peut être formé soit par le procédé de production d'alliage métallique, soit par un traitement ultérieur de l'alliage métallique.
Tel qu'utilisé ici, le terme « solution solide » se réfère à un alliage qui est formé à partir d'une seule masse fondue où tous les composants de l'alliage (par exemple un alliage de magnésium) sont fondus ensemble en un moulage. Le moulage peut ensuite être extradé, façonné, épointé ou travaillé pour former la forme souhaitée pour l'élément d'étanchéité du métal gonflable. De préférence, les composants d'alliage sont répartis uniformément dans tout l'alliage métallique, bien que des inclusions intra-granulaires puissent être présentes, sans sortir du cadre de la présente divulgation. Il faut comprendre que certaines variations mineures dans la répartition des particules d'alliage peuvent se produire, mais qu'il est préférable que la répartition soit telle qu'une solution solide homogène de l'alliage métallique est produite. Une solution solide est une solution à l'état solide d'un ou de plusieurs solutés dans un solvant. Un tel mélange est considéré comme une solution plutôt qu'un composé lorsque la structure cristalline du solvant reste inchangée par addition des solutés et lorsque le mélange reste dans une seule phase homogène.
Un procédé de métallurgie des poudres comprend généralement l'obtention ou la production d'une matrice d'alliage fusible sous forme de poudre. La matrice d'alliage fusible en poudre est ensuite placée dans un moule ou mélangée avec au moins un autre type de particule, puis placée dans un moule. Une pression est appliquée au moule pour compacter les particules de poudre ensemble, les fusionnant pour former un matériau solide qui peut être utilisé comme métal gonflable.
Dans certains exemples alternatifs, le métal gonflable comprend un oxyde. A titre d'exemple, l'oxyde de calcium réagit avec l'eau dans une réaction énergétique pour produire de l'hydroxyde de calcium. 1 mole d'oxyde de calcium occupe 9,5 cm3 tandis que 1 mole d'hydroxyde de calcium occupe 34,4 cm3, ce qui représente une expansion volumétrique de 260 %. Des exemples d'oxydes métalliques englobent les oxydes de tous les métaux divulgués ici, y compris mais sans s'y limiter, le magnésium, le calcium, l'aluminium, le fer, le nickel, le cuivre, le chrome, l'étain, le zinc, le plomb, le béryllium, l'or, l'argent, le lithium, le sodium, le potassium, le rubidium, le césium, le strontium, le baryum, le gallium, l'indium, le thallium, le bismuth, le scandium, le titane, le vanadium, le manganèse, le cobalt, l'yttrium, le zirconium, le niobium, le molybdène, le ruthénium, le rhodium, le palladium, le praséodyme, le lanthane, l'hafnium, le tantale, le tungstène, le terbium, le rhénium, l'osmium, l'iridium, le platine, le néodyme, le gadolinium, l'erbium ou toute combinaison de ceux-ci.
Il faut comprendre que le métal gonflable choisi doit être choisi de telle sorte que l'élément d'étanchéité formé ne se dégrade pas dans la saumure. A cet égard, l'utilisation de métaux ou d'alliages métalliques pour le métal gonflable qui forme des produits d'hydratation relativement insolubles dans l'eau peut être préférée. Par exemple, l'hydroxyde de magnésium et l'hydroxyde de calcium ont une faible solubilité dans l'eau. En variante ou en plus, l'élément d'étanchéité peut être positionné dans l'outil de fond de trou de sorte que la dégradation dans la saumure est limitée en raison de la géométrie de la zone dans laquelle l'élément d'étanchéité est disposé et donc de l'exposition réduite de l'élément d'étanchéité. Par exemple, le volume de la zone dans laquelle l'élément d'étanchéité est disposé est inférieur au volume d'expansion du métal gonflable. Dans certains exemples, le volume de la zone est inférieur à autant que 50 % du volume d'expansion. En variante, le volume de la zone dans laquelle l'élément d'étanchéité peut être disposé peut être inférieur à % du volume d'expansion, inférieur à 80 % du volume d'expansion, inférieur à 70 % du volume d'expansion ou inférieur à 60 % du volume d'expansion.
Dans certains exemples, la réaction d'hydratation du métal peut comprendre une étape intermédiaire dans laquelle les hydroxydes métalliques sont de petites particules. Lorsqu'elles sont confinées, ces petites particules peuvent se rassembler pour créer le joint. Ainsi, il peut y avoir une étape intermédiaire où le métal gonflable forme une série de fines particules entre les étapes consistant à être un métal solide et à former un joint.
Dans certains exemples alternatifs, le métal gonflable est dispersé dans un matériau liant. Le liant peut être dégradable ou non dégradable. Dans certains exemples, le liant peut être dégradable par hydrolyse. Le liant peut être gonflable ou non gonflable. Si le liant est gonflable, le liant peut être gonflable dans une huile, gonflable dans l’eau ou gonflable dans une huile et l’eau. Dans certains exemples, le liant peut être poreux. Dans des exemples alternatifs, le liant peut ne pas être poreux. Des exemples généraux du liant englobent, mais sans s'y limiter, les caoutchoucs, les plastiques et les élastomères. Des exemples spécifiques du liant peuvent englober, mais sans s'y limiter, le poly(alcool vinylique), le poly(acide lactique), le polyuréthane, le poly(acide glycolique), le caoutchouc de nitrile, le caoutchouc d'isoprène, le PTFE, le silicone, les fluoroélastomères, le caoutchouc à base d'éthylène et le PEEK. Dans certains modes de réalisation, le métal gonflable dispersé peut être des débris obtenus à partir d'un procédé d'usinage.
Dans certains exemples, l'hydroxyde métallique formé à partir du métal gonflable peut être déshydraté sous une pression de gonflement suffisante. Par exemple, si l'hydroxyde métallique résiste au mouvement résultant d'une formation supplémentaire d'hydroxyde, une pression élevée peut être créée, laquelle peut déshydrater l'hydroxyde métallique dans certains exemples. Cette déshydratation peut entraîner la formation de l'oxyde métallique à partir du métal gonflable. A titre d'exemple, l'hydroxyde de magnésium peut être déshydraté sous une pression suffisante pour former de l'oxyde de magnésium et de l'eau. A titre d'autre exemple, l'hydroxyde de calcium peut être déshydraté sous une pression suffisante pour former de l'oxyde de calcium et de l'eau. A titre d'autre exemple encore, l'hydroxyde d'aluminium peut être déshydraté sous une pression suffisante pour former de l'oxyde d'aluminium et de l'eau. La déshydratation des formes hydroxyde du métal gonflable peut permettre au métal gonflable de former un hydroxyde métallique supplémentaire et de continuer à gonfler.
Les éléments d'étanchéité peuvent être utilisés pour former un joint à l'interface de l'élément d'étanchéité et d'un composant de fini superficiel rugueux adjacent.
Un « fini superficiel rugueux » tel qu'utilisé ici est un fini superficiel qui n'est pas uniforme ou constant dans la zone où l'étanchéité doit se produire. Un fini superficiel rugueux comprend une surface présentant un quelconque type d'indentation ou de projection, par exemple des surfaces comprenant des entailles, des espaces, des poches, des trous, des fentes et analogues. De plus, des composants produits par la fabrication additive, par exemple des composants imprimés en 3D, peuvent être utilisés avec les éléments d'étanchéité pour former des joints. Les composants fabriqués additifs peuvent ne pas nécessiter un usinage de précision et peuvent, dans certains exemples, comporter un fini superficiel rugueux. Les éléments d'étanchéité peuvent se dilater pour remplir et sceller les zones imparfaites du fini superficiel rugueux, ce qui permet de former un joint entre des surfaces qui ne peuvent généralement pas être scellées avec des éléments d'étanchéité élastomères. De plus, les composants de fini superficiel rugueux peuvent également être moins coûteux que des composants comparables ayant des finis usinés avec précision. Avantageusement, les éléments d'étanchéité peuvent également être utilisés pour former un joint à l'interface de l'élément d'étanchéité et d'un composant superficiel irrégulier. Par exemple, des composants fabriqués en segments ou fendus avec des joints en biseau, des joints bout à bout, des joints de recouvrement, etc. peuvent être scellés et le procédé d'hydratation des métaux gonflables peut être utilisé pour fermer les espaces dans la surface irrégulière. A cet égard, les éléments d'étanchéité métalliques gonflables peuvent constituer des options d'étanchéité viables pour les surfaces difficiles à sceller.
Comme décrit ci-dessus, les éléments d'étanchéité sont produits à partir de métaux gonflables et, à cet égard, sont des matériaux non élastomères à l'exception des exemples spécifiques qui comprennent en outre un liant élastomère pour les métaux gonflables. En tant que matériaux non élastomères, les éléments d'étanchéité ne possèdent pas d'élasticité et, par conséquent, les éléments d'étanchéité gonflent de manière irréversible lorsqu'ils sont en contact avec une saumure. Les éléments d'étanchéité ne reprennent pas leur taille ou leur forme d'origine même après que la saumure a été retirée du contact. Dans les exemples comprenant un liant élastomère, le liant élastomère peut revenir à sa taille ou forme d'origine ; cependant, aucun métal gonflable dispersé dans celui-ci ne le ferait.
La saumure peut être de l'eau salée (par exemple de l'eau contenant un ou plusieurs sels dissous dans celle-ci), de l'eau salée saturée (par exemple de l'eau salée produite à partir d'une formation souterraine), de l'eau de mer, de l'eau fraîche ou toute combinaison de celles-ci. En général, la saumure peut provenir de n'importe quelle source. La saumure peut être une saumure monovalente ou une saumure divalente. Des saumures monovalentes appropriées peuvent englober, par exemple, des saumures de chlorure de sodium, des saumures de bromure de sodium, des saumures de chlorure de potassium, des saumures de bromure de potassium et analogues. Des saumures divalentes appropriées peuvent englober, par exemple, des saumures de chlorure de magnésium, des saumures de chlorure de calcium, des saumures de bromure de calcium et analogues. Dans certains exemples, la salinité de la saumure peut dépasser 10%. Dans lesdits exemples, l'utilisation d'éléments d'étanchéité élastomères peut être impactée. De manière avantageuse, les éléments d'étanchéité métalliques gonflables de la présente divulgation ne sont pas impactés par le contact avec des saumures à forte salinité. L'homme du métier bénéficiant de cette divulgation devrait pouvoir facilement sélectionner une saumure pour une application choisie.
Les éléments d'étanchéité peuvent être utilisés dans des formations à haute température, par exemple dans des formations avec des zones ayant des températures égales ou supérieures à 350 °F (176,7 °C). Dans ces formations à haute température, l'utilisation d'éléments d'étanchéité élastomères peut être impactée. Avantageusement, les éléments d'étanchéité métalliques gonflables de la présente divulgation ne sont pas impactés par une utilisation dans des formations à haute température. Dans certains exemples, les éléments d'étanchéité de la présente divulgation peuvent être utilisés dans des formations à haute température et avec des saumures à haute salinité. Dans un exemple spécifique, un élément d'étanchéité métallique gonflable peut être utilisé pour former un joint pour un outil de fond de trou en gonflant après contact avec une saumure ayant une salinité de 10 % ou plus et en étant disposé dans une zone de puits de forage ayant une température égale ou supérieure à 350 °F (176,7 °C).
La figure 1 est une illustration isométrique d'un exemple de deux éléments d'étanchéité, un joint torique 5 et un anneau d'appui 10. Le joint torique 5 comprend un métal gonflable tel que discuté et décrit ici. L'anneau d'appui 10 comprend un métal gonflable tel que discuté et décrit ici. Dans certains exemples alternatifs, l'anneau d'appui 10 peut être un anneau d'appui pour un élément d'étanchéité qui ne comprend pas de métal gonflable. Le joint torique 5 et l'anneau d'appui 10 peuvent être placés dans des rainures 15 à l'extérieur d'un conduit 20. Le conduit 20 peut être un quelconque type de conduit utilisé dans un puits de forage, y compris un tube de forage, un tube à manche, une tubulure, une tubulure enroulée, etc. Le joint torique 5 et l'anneau d'appui 10 peuvent également être utilisés sur un quelconque outil de fond de trou ou équipement de puits de forage et peuvent remplacer tout joint torique ou anneau d'appui élastomère utilisé dans un outil de fond de trou ou dans un morceau d'équipement de puits de forage. Lorsqu'ils sont exposés à une saumure, le joint torique 5 et l'anneau d'appui 10 peuvent gonfler et former un joint à l'interface du joint torique 5 ou de l'anneau d'appui 10 et de toute surface adjacente, y compris des surfaces adjacentes qui comportent des finis superficiels rugueux et/ou qui sont irrégulières. Dans des exemples alternatifs, le joint torique 5 et l'anneau d'appui 10 peuvent comprendre un liant avec un métal gonflable dispersé dans celui-ci. Le liant peut être un quelconque liant décrit ici.
La figure 2 est une illustration isométrique d'une multitude d'éléments d'étanchéité appelés bagues, généralement 25. Les bagues 25 peuvent comprendre une multitude de formes y compris des cercles, des rectangles, des carrés, des ovales, etc. Les bagues 25 peuvent comprendre une multitude de formes en coupe transversale y compris des cercles, des rectangles, des carrés, des ovales, etc. En outre, les bagues 25 peuvent comprendre des sections découpées qui peuvent permettre à une bague 25 d'être placée sur des boulons ou d'autres éléments de connexion qui peuvent être disposés dans le profil de composants adjacents. Dans certains exemples, les bagues 25 peuvent comprendre des espaces, des découpes, des joints et/ou des parties segmentées. Les bagues 25 comprennent un métal gonflable tel que discuté et décrit ici. Les bagues 25 peuvent être utilisées sur un quelconque outil de fond de trou ou morceau d'équipement de puits de forage et peuvent remplacer toute bague élastomère utilisée dans un outil de fond de trou ou un équipement de puits de forage. Lorsqu'elle est exposée à une saumure, la bague 25 peut gonfler et former un joint à l'interface de la bague 25 et de toute surface adjacente, y compris des surfaces adjacentes qui comportent des finis superficiels rugueux et/ou qui sont irrégulières. Dans des exemples alternatifs, une bague 25 peut comprendre un liant avec un métal gonflable dispersé dans celui-ci. Le liant peut être un quelconque liant décrit ici.
La figure 3 est une illustration en coupe transversale d'une bague 25 disposée autour d'un dispositif de commande de flux entrant 30. Lorsqu'elle est exposée à une saumure, une bague 25 peut gonfler et former un joint dans un trajet d'écoulement 31 du dispositif de commande de flux entrant 30. Le joint peut empêcher ou réduire le flux entrant de fluides de puits de forage à l'intérieur 32 d'un conduit de puits de forage 33. Le dispositif de commande de flux entrant 30 peut être tout dispositif de commande de flux entrant, dispositif de commande de flux entrant autonome, ou toute autre restriction d'écoulement connue dans la technique. A cet égard, une bague 25 peut empêcher l'écoulement d'un fluide de puits de forage à l'intérieur 32 du conduit de puits de forage 33 sans s'écouler d'abord à l'intérieur du dispositif de commande de flux entrant 30.
La figure 4 est une illustration isométrique d'une pile d’étanchéité (ou pile de joints respectivement), généralement 35, disposée dans un espace 40 entre deux outils de fond de trou adjacents 45. La pile d’étanchéité 35 comprend un élément d'étanchéité façonné 50 et plusieurs joints d'étanchéité en chevrons 55. L'élément d'étanchéité façonné 50 comprend un métal gonflable tel que discuté et décrit ici. L'élément d'étanchéité façonné 50 est façonné de manière à interagir avec et à activer les joints d'étanchéité en chevrons 55. Les joints d'étanchéité en chevron 55 peuvent comprendre des matériaux élastomères. La pile d’étanchéité 35 peut être utilisée avec un quelconque outil de fond de trou 45 ou morceau d'équipement de puits de forage ayant une pile d’étanchéité, et peut remplacer toute pile d’étanchéité traditionnelle utilisée dans ledit outil de fond de trou 45 ou équipement de puits de forage. Lorsqu'il est exposé à une saumure, l'élément d'étanchéité façonné 50 peut gonfler et entrer en contact avec les joints d'étanchéité en chevron 55, les activant pour former des joints à leurs interfaces respectives. Dans des exemples alternatifs, l'élément d'étanchéité façonné 50 peut comprendre un liant dans lequel le métal gonflable est dispersé. Le liant peut être un quelconque liant décrit ici.
La figure 5 est une illustration en coupe transversale d'un mécanisme de fermeture, généralement 100, disposé dans un outil de fond de trou. Le mécanisme de fermeture 100 comprend une pile d’étanchéité (ou pile de joints respectivement), généralement 105. La pile d’étanchéité 105 comprend un élément d'étanchéité façonné 110, qui peut être utilisé pour activer des joints métal sur métal au niveau d'une première surface d'étanchéité cylindrique 115 et d'une seconde surface d'étanchéité cylindrique 120. En outre, l'élément d'étanchéité façonné 110 peut sceller une première surface d'étanchéité métallique gonflable 125 et une seconde surface d'étanchéité métallique gonflable 130. En plus de l'élément d'étanchéité façonné 110, la pile d’étanchéité 105 comprend en outre un élément d'étanchéité métal sur métal 140. L'élément d'étanchéité façonné 110 comprend un métal gonflable tel que discuté et décrit ici. L'élément d'étanchéité façonné 110 est façonné de manière à interagir avec et à activer les joints d'étanchéité métal sur métal 140. L'élément d'étanchéité métal sur métal 140 peut comprendre des métaux gonflables tels que décrits ici ou peut ne pas comprendre de métaux gonflables et, à cet égard, peut ne pas gonfler s'il est exposé à une saumure. L'élément d'étanchéité métal sur métal 140 comprend des bras métalliques 145 et 150. Lorsqu'il est exposé à une saumure, l'élément d'étanchéité façonné 110 peut gonfler et appliquer une pression sur l'élément d'étanchéité métal sur métal 140, activant l'élément d'étanchéité métal sur métal 140 en sollicitant les bras métalliques 145 et 150 radialement vers l'extérieur pour former des joints métal sur métal aux interfaces respectives de la première surface d'étanchéité cylindrique 115 et de la seconde surface d'étanchéité cylindrique 120. En outre, l'élément d'étanchéité façonné 110 peut former des joints métal sur métal au niveau de la première surface d'étanchéité métallique gonflable 125 et de la seconde surface d'étanchéité métallique gonflable 130. Dans des exemples alternatifs, l'élément d'étanchéité façonné 110 peut comprendre un liant avec un métal gonflable dispersé dans celui-ci. Le liant peut être un quelconque liant décrit ici.
La figure 6 est une illustration en coupe transversale d'une partie d'un élément d'étanchéité, généralement 200, comprenant un liant 205 et dans lequel est dispersé un métal gonflable 210. Comme illustré, le métal gonflable 210 peut être réparti dans le liant 205. La répartition peut être homogène ou non homogène. Le métal gonflable 210 peut être réparti dans le liant 205 en utilisant un quelconque procédé approprié. Le liant 205 peut être un quelconque matériau liant tel que décrit ici. Le liant 205 peut être non gonflable, gonflable dans une huile, gonflable dans l'eau ou gonflable dans une l'huile et l'eau. Le liant 205 peut être dégradable. Le liant 205 peut être poreux ou non poreux. L'élément d'étanchéité 200 comprenant le liant 205 et un métal gonflable 210 dispersé dans celui-ci peut être utilisé à la place de tout élément d'étanchéité décrit ici et représenté sur l'une quelconque des figures. Dans un mode de réalisation, le métal gonflable 210 peut être comprimé mécaniquement et le liant 205 peut être coulé autour du métal gonflable comprimé 210 en une forme souhaitée.
Il faut bien comprendre que les exemples illustrés par les figures 1 à 6 ne sont que des applications générales des principes de la présente dans la pratique, et une grande multitude d'autres exemples sont possibles. Par conséquent, le cadre de la présente divulgation n'est limité en aucune manière aux détails d'aucune des figures décrites ici.
Il faut également reconnaître que les éléments d'étanchéité décrits peuvent également affecter directement ou indirectement les divers équipements et outils de fond de trou qui peuvent entrer en contact avec les éléments d'étanchéité pendant une opération. Ces équipements et outils peuvent englober, mais sans s'y limiter, un tubage de puits de forage, une chemise de puits de forage, un train de tiges de complétion, un train de tiges d'insert, un train de tiges de forage, une tubulure enroulée, un câble lisse, une tige de forage, des colliers de forage, des moteurs de boue, les moteurs et/ou les pompes de fond de trou, les moteurs et/ou les pompes montés en surface, des centralisateurs, des turbolisateurs, des grattoirs, des flotteurs (par exemple les patins, les collets, les vannes, etc.), des outils de diagraphie et l'équipement de télémétrie associé, des actionneurs (par exemple des dispositifs électromécaniques, les dispositifs hydromécaniques, etc.), des manchons coulissants, des manchons de production, des bouchons, des écrans, des filtres, des dispositifs de commande de l'écoulement (par exemple des dispositifs de commande de flux entrant, des dispositifs de commande de flux entrant autonomes, des dispositifs de commande de flux sortant, etc.), des coupleurs (par exemple une connexion humide électro-électrique, une connexion sèche, un coupleur inducteur, etc.), des lignes de commande (par exemple électriques, à fibres optiques, hydrauliques, etc.), des lignes de surveillance, des mèches et les alésoirs, des capteurs ou les capteurs répartis, des échangeurs de chaleur de fond de trou, des vannes et les dispositifs d'actionnement correspondants, des joints d'outils, des machines à remblayer, des bouchons de ciment, des bouchons de pont et autres dispositifs ou composants d'isolation de puits de forage, et analogues. Un quelconque de ces composants peut être inclus dans les systèmes généralement décrits ci-dessus et représentés sur l'une quelconque des figures.
Il est prévu des procédés de formation d'un joint dans un puits de forage selon la présente divulgation et les figures illustrées. Un exemple de procédé comprend la fourniture d'un élément d'étanchéité métallique gonflable choisi dans le groupe constitué d'un joint torique, d'une bague ou d'une pile d’étanchéité (ou pile de joints respectivement) ; dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable est disposé dans ou autour d'un outil de fond de trou disposé dans le puits de forage. Le procédé comprend en outre l’exposition de l'élément d'étanchéité métallique gonflable à une saumure et le fait de permettre ou de provoquer le gonflement de l'élément d'étanchéité métallique gonflable.
En outre ou en variante, le procédé peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, individuellement ou en combinaison. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un alliage métallique comprenant un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci. L'outil de fond de trou peut comprendre une surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable ; dans lequel la surface d'étanchéité comprend une indentation ou une saillie au niveau de la zone de la surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable. L'outil de fond de trou peut comprendre une surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable ; dans lequel la surface d'étanchéité comprend des segments, des joints en biseau, des joints bout à bout, des joints de recouvrement ou une combinaison de ceux-ci. L'outil de fond de trou peut comprendre une surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable ; dans lequel la surface d'étanchéité a été produite par fabrication additive. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un liant. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un oxyde métallique. L'outil de fond de trou peut être disposé dans une zone de puits de forage ayant une température supérieure à 350 °F (176,7 °C). La saumure peut présenter une salinité supérieure à 10 %. L'outil de fond peut être un dispositif de commande de flux entrant.
Il est prévu des éléments d'étanchéité métalliques gonflables destinés à former un joint dans un puits de forage selon la présente divulgation et les figures illustrées. Un élément d'étanchéité métallique gonflable comprend une pile d’étanchéité métallique gonflable comprenant : un élément d'étanchéité ; dans lequel l'élément d'étanchéité n'est pas un élément d'étanchéité métallique gonflable et un élément d'étanchéité métallique gonflable adjacent à l'élément d'étanchéité.
En outre ou en variante, les éléments d'étanchéité métalliques gonflables peuvent comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, individuellement ou en combinaison. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un alliage métallique comprenant un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci. L'élément d'étanchéité peut être un joint d'étanchéité en chevron élastomère configuré pour être activé par l'élément d'étanchéité métallique gonflable. L'élément d'étanchéité peut être un élément d'étanchéité métallique configuré pour être activé par l'élément d'étanchéité métallique gonflable pour former un joint métal sur métal. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un liant. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un oxyde métallique.
Il est prévu des systèmes de réduction de la communication fluidique dans un tubulaire selon la présente divulgation et les figures illustrées. Un exemple de système comprend un dispositif de commande de flux entrant comprenant un trajet d'écoulement entre un anneau et l'intérieur du tubulaire ; le tubulaire couplé au dispositif de commande de flux entrant ; et un élément d'étanchéité métallique gonflable au moins partiellement disposé dans le trajet d'écoulement.
En outre ou en variante, le système peut comprendre une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, individuellement ou en combinaison. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un alliage métallique comprenant un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un liant. L'élément d'étanchéité métallique gonflable peut comprendre un oxyde métallique. Le dispositif de commande de flux entrant peut être disposé dans une zone de puits de forage ayant une température supérieure à 350 °F (176,7 °C). L'outil de dispositif de commande de flux entrant peut comprendre une surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable ; dans lequel la surface d'étanchéité comprend une indentation ou une saillie au niveau de la zone de la surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable. Le dispositif de commande de flux entrant peut comprendre une surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable ; dans lequel la surface d'étanchéité comprend des segments, des joints en biseau, des joints bout à bout, des joints de recouvrement ou une combinaison de ceux-ci. Le dispositif de commande de flux entrant peut comprendre une surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable ; dans lequel la surface d'étanchéité a été produite par fabrication additive.
EXEMPLES
La présente divulgation peut être mieux comprise en référence aux exemples suivants, présentés à titre d'illustration. La présente divulgation n'est pas limitée aux exemples fournis ici.
EXEMPLE 1
L'exemple 1 illustre une expérience de validation de principe pour tester le gonflement du métal gonflable en présence d'une saumure. Un exemple de métal gonflable comprenant un alliage de magnésium créé par un procédé de fabrication en solution solide a été préparé sous la forme d'une paire de tiges métalliques de 1 (25,4 mm) de long ayant des diamètres de 0,5 (12,7 mm). Les tiges ont été placées dans un morceau de tubulure ayant un diamètre intérieur de 0,625 (15,9 mm). Les tiges ont été exposées à une saumure de chlorure de potassium à 20 % et ont pu gonfler. La figure 7 est une photographie illustrant une vue de dessus des deux échantillons de tiges métalliques gonflables et du morceau de tubulure. La figure 8 est une photographie illustrant une vue latérale de l'échantillon de tige métallique gonflable de la figure 7 inséré dans le morceau de tubulure et illustrant davantage l'espace d'extrusion entre l'échantillon de tige métallique gonflable et le morceau de tubulure.
Après gonflement, l'échantillon de tubulure a supporté 300 psi (20,7 bar) de pression sans fuite. Une pression de 600 psi (41,4 bar) était nécessaire pour forcer le métal gonflable à se déplacer dans la tubulure. A cet égard, sans aucun support, il a été montré que le métal gonflable formait un joint dans la tubulure et supportait 300 psi (20,7 bar) avec un espace d'extrusion de 1/8 (3,17 mm). La figure 9 est une photographie illustrant une vue latérale de l’échantillon de tige métallique gonflable gonflée des figures 7 et 8 après avoir scellé le morceau de tubulure. La figure 10 est une représentation graphique de la pression en fonction du temps pour la partie de l'expérience où la pression a été augmentée dans la tubulure de la figure 9 à une pression suffisante pour déloger la tige métallique gonflée de la tubulure.
A titre de démonstration visuelle, les mêmes tiges métalliques ont été placées dans des tubes en PVC, exposées à une saumure de chlorure de potassium à 20 % et on les a laissé se gonfler. Le métal gonflable a fracturé les tubes en PVC. La figure 11 est une photographie illustrant une vue isométrique de plusieurs échantillons de tiges métalliques disposés dans des sections de tubulure en plastique avant le gonflement. La figure 12 est une photographie illustrant une vue isométrique d'un échantillon de tige métallique gonflée qui a gonflé à un degré suffisant pour fracturer la section de tubulure en plastique de la figure 11.
Un ou plusieurs exemples illustratifs incorporant les exemples décrits ici sont présentés. Toutes les caractéristiques d'une mise en œuvre physique ne sont pas décrites ou présentées dans cette application par souci de clarté. Par conséquent, les systèmes et les procédés décrits sont bien adaptés pour atteindre les objectifs et les avantages mentionnés, ainsi que ceux qui y sont inhérents. Les exemples particuliers décrits ci-dessus ne sont donnés qu'à titre illustratif, étant donné que les enseignements de la présente divulgation peuvent être modifiés et mis en pratique de manières différentes mais équivalentes, évidentes pour l'homme du métier bénéficiant des enseignements de celle-ci. En outre, aucune limitation ne se rapporte aux détails de construction ou de conception présentés ici, autre que celles décrites dans les revendications ci-dessous. Il est donc évident que les exemples illustratifs particuliers décrits ci-dessus peuvent être changés, combinés ou modifiés, et toutes ces variations sont considérées comme entrant dans le cadre de la présente divulgation. Les systèmes et procédés décrits ici de manière illustrative peuvent être mis en pratique de manière appropriée en l'absence de tout élément qui n'est pas spécifiquement décrit ici et/ou tout élément optionnel décrit ici.
Bien que la présente divulgation et ses avantages aient été décrits en détail, il faut comprendre que divers changements, substitutions et modifications peuvent être apportés ici sans s'écarter du cadre de la divulgation telle que définie par les revendications suivantes.
Claims (15)
- REVENDICATIONS1. Procédé de formation d'un joint dans un puits de forage, caractérisé en ce que le procédé comprend :la fourniture d'un élément d'étanchéité métallique gonflable (200) choisi dans le groupe constitué d'un joint torique (5), d'une bague (25) ou d'une pile d’étanchéité (35, 105) ; dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200) est disposé dans ou autour d'un outil de fond de trou (45) disposé dans le puits de forage ;l'exposition de l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200) à une saumure ; et le fait de permettre ou de provoquer le gonflement de l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200).
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200) comprend un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200) comprend un alliage métallique comprenant un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
- 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'outil de fond de trou (45) comprend une surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200).
- 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel la surface d'étanchéité comprend une indentation ou une saillie au niveau de la zone de la surface d'étanchéité adjacente à l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200).
- 6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la surface d'étanchéité comprend des segments, des joints en biseau, des joints bout à bout, des joints de recouvrement ou des combinaisons de ceux-ci.
- 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel la surface d'étanchéité a été produite par une fabrication additive.
- 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable (200) comprend un liant (205) et/ou un oxyde métallique.
- 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'outil de fond de trou (45) est disposé dans une zone de puits de forage ayant une température supérieure à 176,7 °C.
- 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la saumure présente une salinité supérieure à 10 %.
- 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'outil de fond de trou est un dispositif de commande de flux entrant (30).
- 12. Pile d’étanchéité métallique gonflable (35, 105), caractérisée en ce qu’elle comprend :un élément d'étanchéité (55, 140); dans lequel l'élément d'étanchéité (55, 140) n'est pas un élément d'étanchéité métallique gonflable, et un élément d'étanchéité métallique gonflable (50, 110) adjacent à l'élément d'étanchéité (55, 140).
- 13. Pile d’étanchéité métallique gonflable (35, 105) selon la revendication 12, dans lequel l'élément d'étanchéité métallique gonflable (50, 110) comprend un métal et/ou un alliage métallique comprenant un métal choisi dans le groupe constitué du magnésium, du calcium, de l'aluminium et de toute combinaison de ceux-ci.
- 14. Pile d’étanchéité métallique gonflable (35) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel l'élément d'étanchéité (55) est un joint d'étanchéité en chevron élastomère configuré pour être activé par l'élément d'étanchéité métallique gonflable (50).
- 15. Pile d’étanchéité métallique gonflable (105) selon la revendication 12 ou 13, dans lequel l'élément d'étanchéité (140) est un élément d’étanchéité métallique configuré pour être activé par l’élément d’étanchéité métallique gonflable (110) pour former un joint métal sur métal.
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