WO1996021083A1 - Procede et dispositif pour tuber un puits, notamment un puits de forage petrolier, ou une canalisation, au moyen d'une preforme tubulaire souple, durcissable in situ - Google Patents

Procede et dispositif pour tuber un puits, notamment un puits de forage petrolier, ou une canalisation, au moyen d'une preforme tubulaire souple, durcissable in situ Download PDF

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WO1996021083A1
WO1996021083A1 PCT/FR1995/001651 FR9501651W WO9621083A1 WO 1996021083 A1 WO1996021083 A1 WO 1996021083A1 FR 9501651 W FR9501651 W FR 9501651W WO 9621083 A1 WO9621083 A1 WO 9621083A1
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preform
well
pipe
sheath
sleeve
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James Leighton
Jean-Louis Saltel
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Drillflex
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    • F16L55/1652—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section the flexible liner being pulled into the damaged section
    • F16L55/1654—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from inside the pipe a pipe or flexible liner being inserted in the damaged section the flexible liner being pulled into the damaged section and being inflated

Definitions

  • the present invention relates to a method for tubing a well, in particular an oil well, or a pipeline, such as a gas pipeline or an oil pipeline, for example by means of a flexible tubular preform, curable in situ, for example thermosetting.
  • the invention also relates to a device making it possible to implement this method.
  • tubing will be understood to mean the action of consolidating a well, or a pipeline, in particular in repairing it, by coating the wall with a ngide tube, again called casing or jacketing.
  • preform is meant a tubular structure which is initially flexible and deformable and which, once placed in the area of the well to be consolidated, is formed into a cylindrical shape, applied against the wall of the well or the canalisa ⁇ tion, then hardened to bind intimately and permanently to this wall, thus constituting the casing or liner.
  • preform which is in particular the subject of international patent application WO 94/25655, in the name of the applicant, has a tubular structure which includes a braiding of flexible wicks, composed of fibers, which intersect with a certain play, so that the structure can expand radially while restricting itself in the axial direction under the effect of the application of an overpressure inside the preform.
  • the expansion of the preform can be done in two successive stages, first by unfolding, then by radial expansion; one thus obtains a degree of ex ⁇ expansion markedly higher than those obtained with the flexible preforms mentioned above, which makes it possible to introduce the preform into the well to tube, and bring it into the zone desired, by making it pass through small openings, for example ⁇ gide conduits already in place in the well, having a smaller internal diameter
  • the preform when the well is vertical, or substantially vertical, the preform is naturally rectilinear (under the effect of gravity) and it descends regularly in the well during its installation. However, it ⁇ sque to be damaged as a result of friction against the walls of the well or the various rest ⁇ ctions lying in its path.
  • the preform is deformed due to its flexibility, and is positioned incorrectly in the axis of the well, which causes friction, or even blocking nsques during its sinking
  • the invention aims to solve this problem, by proposing a method of casing a well or a pipe by means of a flexible tubular preform, curable in situ, which can also be applied without problems to wells or pipelines that are not vertical or have an interior surface that could damage the preform.
  • the preform is introduced into the well or the pipe in the longitudinally folded state, then - when it has been correctly positioned there - it is unfolded by hydraulic inflation to give it a substantially cylindrical shape. , it is applied against the wall of the well or the pipe, and the wall is hardened.
  • the process which is the subject of the invention is remarkable by the fact that before introducing the preform into the well or the pipe, it is inserted (provisionally) in a removable sheath, which is ngide or semi- ⁇ gide in the longitudinal direction, but is radially deformable, and the preform contained in its sheath is placed in the well or the pipe, the latter then being - during operation - separated from the preform then - at the end of the operation -, removed from the well or the pipeline
  • the preform is therefore trapped in the sheath, and supported by it, during the entire phase of its descent into the well or the pipeline
  • this descent is done without difficulty, even if the well or the pipe is strongly deviated, or even ho ⁇ zontal, or has a wall surface ⁇ squant to damage the preform.
  • the sheath has a certain flexibility, which does not require curved or bent paths
  • the preform is partially inserted into the sheath, so that its free end emerges from the latter over a certain length.
  • the separation of the preform from the sheath operates advantageously as a result of the radial unfolding of the portion of the preform contained in the sheath, after which the sheath is withdrawn and the radial expansion of this same portion.
  • the invention also relates to a device for tubing a well, in particular an oil well, or a pipe, by means of a flexible tubular preform, the wall of which is thermosetting in situ, this preform being radially deformable under the effect of '' an internal hydraulic pressure between a longitudinally folded state and a substantially cylindrical unfolded state
  • This device includes equipment for laying the preform, mounted at the end of a tubular control rod intended to be introduced into the well or the pipe from a well head, this equipment comprising • a) a fitting and control tool carrying the preform, capable of supplying it with the hydraulic fluid under pressure necessary for its unfolding, and, if necessary, for its radial expansion, as well as the thermal energy necessary for hardening of its wall; b) a removable sheath secured to the end of the rod, inside of which the preform is at least partially enclosed, and which is rigid or semi-rigid in the longitudinal direction, but is radially deformable so that it can be removed from the preform when it is in the unfolded state.
  • the removable sheath is a split tube, capable of opening to release the preform during its unfolding;
  • the preform is integral with a removable inner sleeve, radially expandable by hydraulic inflation, inside which is introduced the hydraulic fluid supplied by the installation and control tool and used to unfold the preform, this sleeve being deflated and separated from the preform, at the end of the operation, then withdrawn from the well or the pipe at the same time as the tools and the sheath,
  • the preform is thermosetting and its heating is effected by the Joule effect, by means of a deformable electrical cable, the latter being stored in a small space in a socket which is interposed between the end of the control rod and the tool and is integral with said removable sheath, - this cable has a length substantially equal to that of the preform put in place,
  • the preform includes a braiding of flexible wicks intersecting with a certain play, so that it can expand radially while being restricted in the axial direction, the material of the preform being a poly formulate ⁇ sa- resin ble ble hot, in which is embedded said braiding;
  • the radially expandable tear-off inner sleeve also includes (like the preform) a braiding of interwoven flexible locks capable of expanding radially while being restricted in the axial direction, and which are sandwiched between flexible inner and outer skins, some of said wicks being replaced by conductive wires of elctctity, capable of heating the preform by the Joule effect, which are electrically connected to said cable
  • FIG. 1 is a general schematic view of a casing installation implementing the method of the invention
  • - Figure 2 is a general view, partially cut, of the equipment for laying the preform
  • - Figure 3 shows a braiding of interwoven flexible wicks, constitutiv es of the structure of the preform and the sleeve which serves to expansion of the preform
  • FIG. 4 is a schematic cross-section of the sleeve and the preform in the longitudinally folded state
  • Figure 4A is a view similar to Figure 4, showing the assembly in the unfolded state
  • - Figure 4B is a view similar to Figures 4 and 4A, showing the assembly in the unfolded and radially expanded state;
  • FIG. 5 is a schematic view, in longitudinal section, of the assembly formed by the preform and its removable inté ⁇ eur sleeve;
  • - Figure 6 is a detail on a larger scale of the area of the wall of the preform and the sleeve which is referenced VI in Figure 5;
  • Figures 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14 and 15 are schematic views similar to Figure 2, intended to illustrate the different successive stages of the establishment of casing in an oil well according to the invention, using the installation of Figure 1;
  • FIG. 11 are cross sections respectively corresponding to the section plane XI of Figure 7 and XI A of Figure 10, these views being intended to illustrate how the preform is detached from its sheath when it passes from the state folded back to the cy ndnque state.
  • the wall of an oil drilling well has been designated by the reference P, an area C of which must be cased; the wall C is for example a perforated pipe. To access it, you must pass in a restriction R.
  • the casing installation comprises, in known manner, a well head 12, a flexible and tubular control rod 13 comprising an internal electrical cable, a guide sleeve 1 1 of this rod - commonly called “airlock” - and a device 10 for pushing the rod 13 in the airlock 1 1 and in the well P.
  • the free end of the control rod 13 is provided with a device for placing the preform, referenced 2.
  • This equipment essentially consists of a cylindrical sleeve 4 fixed to the free end of the rod 13, an ⁇ gidifier ⁇ sleeve, coaxial with the sleeve 4 and integral with the latter, a fitting and control tool 3 housed in the sleeve, and attached to the sleeve 4, and a flexible preform 8 intended to be put in place in the well to consolidate it.
  • the preform 8 is carried by an extractable inner expander sleeve 9, which it surrounds, as is already known from WO-94/25655 already cited and, as will be dec ⁇ t later with reference in particular to FIGS. 5 and 6.
  • L preform assembly 8 / inner sleeve 9, initially coherent, is referenced 7
  • the assembly 7 is enclosed in the sheath 6, and retained by f ⁇ ction inside of it. This f ⁇ ction also maintains the tool 3 applied, by its ar ⁇ ère face, against the socket 4.
  • This assembly 7 is closed at its ends by plugs 92.
  • the plug 92 turned towards the rear, that is to say towards the outlet of the well, is traversed by a conduit 30 which connects it to tool 3
  • the latter comprises means capable of discharging inside the sleeve, via conduit 30, a pressurized fluid supplied to the device from the surface, that is to say from the well head 12 by means of the tubular control rod 13, or by pumping the liquid from the well by means of a pumping device contained in the tool 3.
  • the installation comprises an electric cable 5, which passes through the tubular rod 13, and is electrically connected to the tool 3, by means of a flexible cable 50.
  • the latter is wound or folded over itself- even, to have a small footprint, and it is housed in a cavity forming a receptacle provided in the socket 4
  • the cables 5 and 50 are used to supply electricity, via the tool 3, the preform assembly - internal expander sleeve, so to generate there by the Joule effect the heat necessary for the hardening of the wall of the preform, as will be explained below, as well as to supply the pumping energy of the tool 3 and to supply all the control systems necessary for this tool.
  • the electric current is supplied from the surface, from a generator located outside the well, connected to the cable 5 after it leaves the device 10
  • the assembly 7 constituted by the sleeve 9 and the preform 8 is not completely inserted inside the sheath 6
  • the portion of this assembly which is located has been designated by the reference 71 inside the sheath, and by reference 70 the protruding portion, outside the sheath
  • the external part has a length Lo appreciably smaller than the length ⁇ of the internal part 71.
  • this part 71 has been artificially shortened in the drawing (FIG. 2), so as not to affect it. readability
  • the length Lo is of the order of lm, the length Lj of the order of 10 to 30m, and the length L 2 , which corresponds to the rest of the equipment (socket 4 and tool 3), the order of 4m
  • the sleeve 6 is a cylindrical split cylindrical env env, that is to say, partially closed
  • This eloppe made for example of metal or plastic, has a certain longitudinal ⁇ gidity, but is easily deformable radially in the direction of its opening, as can be easily understood from a simple comparison of Figures 11 and 11 A
  • the envelope is relatively flexible which allows it, while suitably ⁇ gidifier assembly 7 in the axial direction, to follow non-rectilinear trajectories (elbows and curves), by lateral deformation
  • the preform 8 and the inner sleeve 9 both have a similar structure, composed of a braiding of interlaced flexible fibers such as that described in the aforementioned document WO-94/25655
  • the structure can be folded longitudinally, then - under the effect of internal pressure - can be "round", that is to say shaped into a cylinder by unfolding. If it is then subjected to a higher internal pressure, we observe a relative displacement of the two series of wicks, which simultaneously causes a radial expansion and a longitudinal shortening of the structure
  • the flexible wicks are formed from fibers having good mechanical tensile strength, for example carbon or glass fibers, and play the role of deformable reinforcement for the preform and / or for the expanding sleeve of the preform
  • Figures 4, 4A and 4B respectively represent the set 7 in the longitudinally folded state, to present a small transverse dimension, this same set - referenced 7 '- round, of diameter Dj, and finally this same set - referenced 7 "- in the radially expanded state, of diameter D 2 substantially greater than D]
  • the diameter and the radial expandability of the preform are chosen so that
  • D corresponds to the diameter of the area to be tubed
  • the flexible tubular preform 8 has a wall 82, of initially fluid material, in which are concentric braided tubular structures 700
  • the fluid material is a synthetic resin, thermosetting by hot polymerization
  • the preform is provided with an outer skin 80 having an outer face provided with depressions 801 and reliefs 802 which favor its anchoring against the wall of the well and improve sealing
  • the preform 8 intimately surrounds the feeder sleeve 9 which, as already said, is closed at its two ends, in leaktight manner, by plugs 92.
  • the sleeve 9 is fixed to the preform 8 by means of end sleeves 93, which have weakened areas 94 that can easily rupture.
  • the introduction of a hydraulic fluid into the interior of the sleeve, with a view to its inflation and - correlatively the inflation of the preform - is done, as already said, by a tube 30 which opens into the sleeve and one or several openings 300 for passage of the fluid.
  • the tool 3 comprises one or more appropriate valves, which can be controlled from the surface, making it possible to inflate and deflate the sleeve, by controlling the pressure during the operation, or a pumping device performing the same function by means liquid from the well.
  • wicks 700 of the sleeve are replaced by electrical conductors (heating wires) electrically connected to the cable 50
  • the heating of the inner sleeve and, correspondingly, of the preform can also be controlled from the surface, by electrical supply of the cables 5 and 50.
  • the assembly 7 formed by the preform and the sleeve is in the longitudinally folded state, such as that shown in Figures 4 and 11. In this state, it fits into a cylinder of diameter Do corresponding substantially to the inside diameter of split eloppe 6 (see Figure 11).
  • This diameter Do is smaller than the diameter of the various conduits or other restrictions R situated in the well, at the rear of the zone to be tubed
  • part 70 of the assembly 7 protrudes from the sheath 6. Consequently, the preform is supported over most of its length and has (with its sheath) sufficient rigidity to auto ⁇ ser its regular progression inside the well, even if it is fully or partially dev ⁇ é
  • the laying head 2, and the preform will therefore be pushed by the control rod 13 into the well, and gradually sink into it, as is symbolized by the arrow F in FIGS. 7 and 8.
  • the hollow rod 13 preferably made of steel, has good axial rigidity, which allows it to push the head 2 without problem into the well. However, it is flexible enough to follow the bends or other curvatures of the well.
  • the wall of the well or of the pipe C has, in a certain zone, perforations, or other openings O, which it is proposed to recover by the casing, that is to say by the polymé ⁇ sée preform.
  • the head 2 is no longer inserted into the well, when the protruding part 70 arrives just beyond the openings O, a position which corresponds to that illustrated in FIG. 8.
  • the projecting part 70 By internal hydraulic inflation, the projecting part 70, and this part only, is first of all round, then expanded radially, to take the diameter D 2 , which corresponds to the inside diameter of the well.
  • the split sheath 6 opens and takes a generally U-shaped configuration, referenced 6 ′ in FIG. 11 A
  • the sheath is easily extractable, and can slide on the preform put in the round, by traction towards the ar ⁇ ère.
  • This traction, sy bolised by the arrow G in FIG. 12, is accompanied by a setting under traction of the cable part 50
  • the complete tensioning of the cable 50 corresponds to the complete withdrawal of the sheath, the length of the cable being chosen to correspond to the length of the casing. Removal is easy because the preform is anchored in the well
  • the inflation pressure is increased, to cause the complete radial expansion of the assembly 7, which takes the diameter D (FIG. 13), while shortening axially All the preform then comes to be applied intimately against the wall of the well C, by covering the perforations O.
  • the sleeve 9 is deflated, which separates from the hardened preform - which has become casing 8 '- by breaking the sleeves 93 (FIG. 14).
  • a new traction G ′ is then carried out on the rod 13, which is always integral with the sleeve 4 and the open sheath 6 ′ as well as, via the tensioned cable 50, on the tool 3 and the deflated sleeve 9 ( see figure 15).
  • the assembly can thus be removed from the well.
  • this sheath must be of good longitudinal rigidity while having the flexibility necessary for its passage through a non-straight airlock. It must open easily to release the preform and its thickness must be small to limit its radial size.
  • the diameter and the aptitude for radial expansion of the preform and, correlatively, of the sheath will be chosen according to the conditions actually encountered, and in particular the diameter of the wellbore area.
  • the diametral dimension Do of the preform in the folded state may be of the order of 60 to 100mm
  • its diameter D t "put in the round" will be of the order of 90 to 150mm
  • its diameter D 2 in the expanded state will be of the order of 170 to 220mm.
  • the polymerization of the preform is not necessarily done by the Joule effect. It could be obtained by other heating means, in particular by introducing a hot liquid into the preform, this liquid being able to be the same as that which serves to inflate it.
  • the free end portion of the preform, intended to carry out its initial anchoring could have greater deformability than the rest of its wall, for example by adopting a smaller wall thickness or the choice of a different material . This would make it possible to overcome the contention links mentioned above.

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif pour tuber un puits, notamment un puits de forage pétrolier, ou une canalisation, au moyen d'une préforme tubulaire souple, durcissable in situ, avec introduction de la préforme dans le puits ou dans la canalisation à l'état longitudinalement replié, puis dépliement par gonflage hydraulique de la préforme et application de sa paroi contre celle du puits ou de la canalisation, et enfin durcissement de la préforme. Conformément à l'invention, la préforme (8) est insérée dans un fourreau amovible (6), qui est rigide ou semi-rigide en direction longitudinale, mais est déformable radialement, et la mise en place de la préforme dans le puits ou la canalisation se fait alors qu'elle est contenue dans son fourreau (6), ce dernier étant séparé de la préforme et retiré du puits ou de la canalisation en fin d'opération. Tubage des puits et des canalisations, même fortement déviés, notamment dans l'industrie pétrolière.

Description

PROCEDE ET DISPOSITIF POUR TUBER UN PUITS, NOTAMMENT
UN PUITS DE FORAGE PETROLIER, OU UNE CANALISATION,
AU MOYEN D'UNE PREFORME TUBULAIRE SOUPLE,
DURCISSABLE IN SITU
La présente invention concerne un procédé pour tuber un puits, notamment un puits de forage pétrolier, ou une canalisation, telle qu'un gazoduc ou un oléoduc par exemple, au moyen d'une préforme tubulaire souple, durcissable in situ, par exemple thermodurcissable. L'invention concerne également un dispositif permettant de mettre en oeuvre ce procédé.
Dans la présente descπption, et dans les revendications, on entendra par le terme "tuber" l 'action de consolider un puits, ou une canalisation, notamment en \ ue de la réparer, en en revêtant la paroi d'un tube ngide, encore appelé tubage ou chemisage. Par le terme "préforme" on entendra une structure tubulaire qui est initialement souple et déformable et qui, une fois placée dans la zone du puits à consoli¬ der, est mise en forme cylindrique, appliquée contre la paroi du puits ou de la canalisa¬ tion, puis durcie pour se lier intimement et à demeure à cette paroi, constituant ainsi le tubage ou chemisage. Pour le tubage d'un puits de forage pétrolier, ainsi que pour des applica¬ tions similaires, il a déjà été proposé des préformes tubulaires souples et durcissables, destinées à être mises en place à l'état replié longitudinalement - état dans lequel elles possèdent un encombrement radial faible - puis à être dépliées radialement, par applica¬ tion d'un gonflage hydraulique interne. Selon cette technique, qui est notamment décπte dans les documents FR-A-2 662 207 et FR-A-2 668 241 , la préforme possède, après dépliement (ou déploiement) radial, une forme stπctement cylindrique, de diamètre bien déterminé.
Un autre type de préforme connu, qui fait notamment l 'objet de la demande de brevet internationale W0-94/25655, au nom de la demanderesse, possède une structure tubulaire qui comprend un tressage de mèches souples, composées de fibres, qui s'entrecroisent avec un certain jeu, de sorte que la structure peut s'expanser radialement tout en se restreignant en direction axiale sous l'effet de l'application d'une surpression à l'intérieur de la préforme.
Ainsi, l'expansion de la préforme peut se faire en deux étapes successnes, d'abord par dépliement, puis par expansion radiale ; on obtient ainsi un degré d'ex¬ pansion nettement supérieur à ceux obtenus ec les préformes souples mentionnées plus haut, ce qui permet d'introduire la préforme dans le puits à tuber, et l 'amener en la zone souhaitée, en la faisant traverser des ouvertures de faible dimension, par exemple des conduits πgides déjà en place dans le puits, ayant un plus petit diamètre intéπeur
Cette technique connue est très intéressante, dans la mesure où elle permet de boucher des perforations apparaissant dans un puits de production, sans qu'il faille retirer le tubage déjà en place, et par conséquent sans "tuer le puits".
Il est apparu néanmoins des difficultés pour mettre en oeuvre cette technique lorsque le puits est fortement dévié, c'est-à-dire possède un axe formant un angle élevé par rapport à la verticale, voire est horizontal.
En effet, lorsque le puits est vertical, ou sensiblement vertical, la préforme est naturellement rectiligne (sous l'effet de la gravité) et elle descend régulièrement dans le puits au cours de sa mise en place. Toutefois, elle πsque d'être endommagée par suite des frottements contre les parois du puits ou les différentes restπctions se trouvant sur son passage.
En outre, si le puits est dévié, ou présente des coudes, la préforme se déforme en raison de sa souplesse, et se positionne incorrectement dans l'axe du puits, ce qui provoque des frottements, voire des nsques de blocage au cours de son enfoncement
La mise en place de la préforme dans un puits fortement dév ié ou honzontal est donc délicate, et même impossible dans certaines configurations.
L'invention vise à résoudre ce problème, en proposant un procédé de tubage d'un puits ou d'une canalisation au moyen d'une préforme tubulaire souple, durcissable in situ, qui puisse également s'appliquer sans problèmes à des puits ou des canalisations non verticaux ou ayant une surface intérieure risquant d'endommager la préforme.
Comme dans les procédés connus, on introduit la préforme dans le puits ou la canalisation à l'état longitudinalement replié, puis - lorsqu'elle y a été correctement positionnée - on la déplie par gonflage hydraulique pour lui donner une forme sensible¬ ment cy lindrique, on l'applique contre la paroi du puits ou de la canalisation, et on provoque le durcissement de sa paroi.
Le procédé qui fait l 'objet de l 'invention est remarquable par le fait qu'avant d'introduire la préforme dans le puits ou la canalisation, on l'insère (prov îsoire- ment) dans un fourreau amov îble, qui est ngide ou semi-πgide en direction longitudinale, mais est déformable radialement, et qu'on met en place dans le puits ou la canalisation la préforme contenue dans son fourreau, ce dernier étant ensuite - en cours d'opération - séparé de la préforme puis - en fin d'opération -, retiré du puits ou de la canalisation La préforme se trouve donc prisonnière du fourreau, et soutenue par lui, durant toute la phase de sa descente dans le puits ou la canalisation Ainsi cette descente se fait sans difficultés, même si le puits ou la canalisation est fortement dév ié, voire hoπzontal, ou présente une surface de paroi πsquant d'abîmer la préforme. De préférence le fourreau présente une certaine flexibilité, qui autonse des parcours courbes ou coudés
Dans un mode préférentiel du procédé, on insère la préforme partiellement dans le fourreau, de telle sorte que son extrémité libre ressorte de celui-ci sur une certaine longueur.
Dans ce cas, dans un premier temps on déplie radialement uniquement la portion de préforme qui dépasse du fourreau, et on l'applique contre la paroi du puits ou de la canalisation pour obtenir une zone d'ancrage, après quoi on extrait le fourreau par traction vers l'arrière (c'est-à-dire vers la sortie du puits). Ce procédé s'applique particulièrement bien à une préforme qui, après dépliement radial, et mise en forme cylindrique, est expansible radialement par gonflage hydraulique
Dans ce cas, la désolidaπsation de la préforme par rapport au fourreau s'opère avantageusement par suite du dépliement radial de la portion de la préforme contenue dans le fourreau, après quoi s'opèrent successivement le retrait du fourreau et l 'expansion radiale de cette même portion.
L'invention concerne également un dispositif pour tuber un puits, notamment un puits de forage pétrolier, ou une canalisation, au moyen d'une préforme tubulaire souple, dont la paroi est thermodurcissable in situ, cette préforme étant radialement déformable sous l 'effet d'une pression hydraulique interne entre un état replié longitudinalement et un état déplié sensiblement cylindrique
Ce dispositif est remarquable par le fait qu'il comporte un équipement de pose de la préforme, monté à l'extrémité d'une tige de commande tubulaire destinée à être introduite dans le puits ou la canalisation depuis une tête de puits, cet équipement comprenant • a) un outillage de pose et de contrôle portant la préforme, apte à fournir à celle-ci le fluide hydraulique sous pression nécessaire à son dépliement, et, le cas échéant, à son expansion radiale, ainsi que l'énergie thermique nécessaire au durcisse¬ ment de sa paroi ; b) un fourreau amovible solidaire de l'extrémité de la tige, à l'intérieur duquel est enserrée au moins partiellement la préforme, et qui est rigide ou semi-πgide en direction longitudinale, mais est déformable radialement de sorte qu'il peut être retiré de la préforme lorsque celle-ci se trouve à l'état déplié.
Par ailleurs, selon un certain nombre de caractéπstiques additionnelles avantageuses, non limitatives de l'invention :
- le fourreau amovible est un tube fendu, apte à s'ouvrir pour libérer la préforme au cours de son dépliement ; - la préforme est solidaire d'un manchon inténeur arrachable, radialement expansible par gonflage hydraulique, à l'intérieur duquel est introduit le liquide hydrauli¬ que fourni par l'outillage de pose et de contrôle et servant à déplier la préforme, ce manchon étant dégonflé et séparé de la préforme, en fin d'opération, puis retiré du puits ou de la canalisation en même temps que l'outillage et le fourreau ,
- la préforme est thermodurcissable et, son chauffage est réalisé par effet Joule, par l'intermédiaire d'un câble électnque déformable, ce dernier étant stocké sous un faible encombrement dans une douille qui est interposée entre l'extrémité de la tige de commande et l 'outillage et est solidaire dudit fourreau amovible , - ce câble a une longueur sensiblement égale à celle de la préforme mise en place ,
- la préforme est dépliable et radialement extensible ,
- la préforme comprend un tressage de mèches souples s'entrecroisant avec un certain jeu, de telle sorte qu'elle peut s'expanser radialement tout en se restrei- gnant en direction axiale, le maténau constitutif de la préforme étant une résine poly méπsa- ble à chaud, dans laquelle est noyé ledit tressage ;
- le manchon intérieur arrachable, radialement expansible, comprend également (comme la préforme) un tressage de mèches souples entrecroisées aptes à s'expanser radialement tout en se restreignant en direction axiale, et qui sont empπson- nées entre des peaux intérieure et extérieure souples, certaines desdites mèches étant remplacées par des fils conducteurs d'élcctπcité, aptes à chauffer la préforme par effet Joule, qui sont connectés électnquement audit câble
D'autres caractéπstiques et a antages de l'invention apparaîtront de la description et des dessins annexés qui en représentent un mode de réalisation préférentiel Sur les figures
- la figure 1 est une v ue générale schématique d'une installation de tubage mettant en oeuv re le procédé de l 'inv ention ,
- la figure 2 est une v ue générale, partiellement coupée, de l'équipement de pose de la préforme , - la figure 3 représente un tressage de mèches souples entrecroisées, constitutiv es de la structure de la préforme et du manchon qui sert à l 'expansion de la préforme ,
- la figure 4 est une coupe transversale schématique du manchon et de la préforme à l 'état longitudinalement repliés - la figure 4A est une v ue analogue à la figure 4, représentant l'ensemble à l'état déplié , - la figure 4B est une vue analogue aux figures 4 et 4A, représentant l 'ensemble à l'état déplié et radialement expansé ;
- la figure 5 est une vue schématique, en coupe longitudinale, de l 'ensemble constitué par la préforme et son manchon intéπeur arrachable ; - la figure 6 est un détail à plus grande échelle de la zone de la paroi de la préforme et du manchon qui est référencée VI à la figure 5 ;
- les figures 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14 et 15 sont des vues schématiques similaires à la figure 2, destinées à illustrer les différentes étapes successives de la mise en place d'un tubage dans un puits de forage pétrolier conformément à l'invention, à l'aide de l'installation de la figure 1 ;
- les figures 11 et 11A sont des coupes transversales correspondant respectivement au plan de coupe X I de la figure 7 et XI A de la figure 10, ces vues étant destinées à illustrer la façon dont la préforme se désolidarise de son fourreau lorsqu'elle passe de l'état replié à l'état cy ndnque. A la figure 1, on a désigné par la référence P la paroi d'un puits de forage pétrolier, dont une zone C doit être tubée ; la paroi C est par exemple une canalisation perforée. Pour y accéder il faut passer dans une restriction R.
L'installation de tubage, généralement désignée par la référence 1 , comprend, de manière connue, une tête de puits 12, une tige de commande flexible et tubulaire 13 comportant un câble électrique intéπeur, un manchon de guidage 1 1 de cette tige - couramment appelé "sas" - et un dispositif 10 servant à pousser la tige 13 dans le sas 1 1 et dans le puits P.
L'extrémité libre de la tige de commande 13 est pourv ue d'un équipement de pose de la préforme, référencé 2. Cet équipement est constitué essentiellement d'une douille cylindrique 4 fixée à l'extrémité libre de la tige 13, d'un fourreau πgidificateur ό, coaxial à la douille 4 et solidaire de cette dernière, d'un outillage de pose et de contrôle 3 logé dans le fourreau, et accolé à la douille 4, et d'une préforme souple 8 destinée à être mise en place dans le puits pour le consolider.
La préforme 8 est portée par un manchon expanseur intéπeur arrachable 9, qu'elle entoure, comme cela est déjà connu par le WO-94/25655 déjà cité et, comme cela sera décπt plus loin en référence notamment aux figures 5 et 6. L'ensemble préforme 8 / manchon intéπeur 9, initialement cohérent, est référencé 7
L'ensemble 7 est enserré dans le fourreau 6, et retenu par fπction à l 'intéπeur de celui-ci. Cette fπction maintient également l'outillage 3 appliqué, par sa face arπère, contre la douille 4.
Cet ensemble 7 est obturé à ses extrémités par des bouchons 92. Le bouchon 92 tourné vers l 'arrière, c'est-à-dire vers la sortie du puits, est trav ersé par un conduit 30 qui le relie à l'outillage 3 Ce dernier comprend des moyens aptes à refouler à l'intérieur du manchon, via le conduit 30, un fluide sous-pression fourni au dispositif depuis la surface, c'est-à-dire depuis la tête de puits 12 au moyen de la tige de commande tubulaire 13, ou par pompage du liquide du puits grâce à un dispositif de pompage contenu dans l'outillage 3.
Par ailleurs, l'installation comprend un câble électπque 5, qui passe dans la tige tubulaire 13, et est connectée électπquement à l'outillage 3, par l'intermédiaire d'un câble souple 50. Ce dernier est enroulé ou replié sur lui-même, pour présenter un faible encombrement, et il est logé dans une cavité formant réceptacle prév ue dans la douille 4 Les câbles 5 et 50 servent à alimenter en électricité, via l'outillage 3, l'ensemble préforme - manchon expanseur intéπeur, afin d'y générer par effet Joule la chaleur nécessaire au durcissement de la paroi de la préforme, comme cela sera expliqué plus loin, ainsi qu'à fournir l'énergie de pompage de l'outillage 3 et d'alimenter tous les systèmes de contrôle nécessaires équipant cet outillage. Bien entendu, le courant électπque est fourni depuis la surface, à partir d'un générateur situé à l'extéπeur du puits, relié au câble 5 après sa sortie du dispositif 10
Comme on le voit sur la figure 2, l'ensemble 7 constitué par le manchon 9 et la préforme 8 n'est pas complètement inséré à l'intérieur du fourreau 6 On a désigné par la référence 71 la portion de cet ensemble qui se trouve à l 'intérieur du fourreau, et par la référence 70 la portion dépassante, extérieure au fourreau
La partie extéπeure a une longueur Lo sensiblement plus petite que la longueur \ de la partie intéπeure 71. A cet égard, il conv ient de remarquer que cette partie 71 a été raccourcie artificiellement sur le dessin (figure 2), pour ne pas en affecter la lisibilité
A titre indicatif, la longueur Lo est de l'ordre de lm, la longueur Lj de l'ordre de 10 à 30m, et la longueur L2, qui correspond au reste de l'équipement (douille 4 et outillage 3), de l'ordre de 4m Comme on le voit sur la figure 1 1, le fourreau 6 est une env eloppe tubulaire cylindrique fendue, c'est-à-dire incomplètement fermée Cette en eloppe, réalisée par exemple en métal ou en matière plastique, possède une certaine πgidité longitudinale, mais est facilement déformable radialement dans le sens de son ouv erture, comme on le comprend aisément à la simple comparaison des figures 11 et 11 A Dans une variante, on pourrait relier les bords en regard de la fente de l'enveloppe par des attaches pouvant se rompre facilement au-delà d'un certain seuil de pression interne De préférence, l 'enveloppe est relativement flexible ce qui lui permet, tout en πgidifiant convenablement l'ensemble 7 en direction axiale, de suivre des trajectoires non rectilignes (coudes et courbes), par déformation latérale
Dans l 'exemple illustré aux figures 3 à 6, la préforme 8 et le manchon intéπeur 9 possèdent tous deux une structure similaire, composée d'un tressage de fibres souples entrecroisées tel que celui décπt dans le document WO-94/25655 précité
Au besoin on pourra se reporter à cette publication, dont on considérera qu'elle fait partie de la présente descπption pour l'interprétation de l'Article L 612-5, 1er alinéa, du Code de la Propπété Intellectuelle On rappelera, en référence à la figure 3, que les mèches souples sont réparties en deux séries 700a et 700b entrelacées, formant une structure tubulaire déformable
La structure peut être repliée longitudinalement, puis - sous l'effet d'une pression interne - être "mise au rond", c'est-à-dire conformée en cylindre par dépliement Si elle est ensuite soumise à une pression interne plus élevée, on observ e un déplacement relatif des deux séries de mèches, ce qui entraîne simultanément une expansion radiale et un raccourcissement longitudinal de la structure
Les mèches souples sont formées de fibres ayant une bonne résistance mécanique à la traction, par exemple de fibres de carbone ou de verre, et jouent le rôle d'armature déformable pour la préforme et/ou pour le manchon expanseur de la préforme
Les figures 4, 4A et 4B représentent respectiv ement l'ensemble 7 à l'état replié longitudinalement, pour présenter une dimension transv ersale faible, ce même ensemble - référencé 7' - mis au rond, de diamètre Dj , et enfin ce même ensemble - référencé 7" - à l'état radialement expansé, de diamètre D2 sensiblement supeπeur à D] Le diamètre et l 'expansibilité radiale de la préforme sont choisis pour que
D corresponde au diamètre de la zone à tuber
Comme le montrent les figures 5 et 6, la préforme tubulaire souple 8 possède une paroi 82, en matière initialement fluide, dans laquelle sont noyées des structures tubulaires concentriques tressées 700 La matière fluide est une résine synthétique, thermodurcissable par polyméπsation à chaud La préforme est pourv ue d'une peau extérieure 80 présentant une face externe munie de dépressions 801 et de reliefs 802 qui favoπsent son ancrage contre la paroi du puits et améliorent l'étanchéite
Le manchon intérieur arrachable 9, qui est appelé "matπce" dans le WO-
94/25655 déjà cité, possède une peau intéπeure 91 et une peau extéπeure 90, toutes deux en maténau souple et élastique, entre lesquels se trouvent la structure déformable tressée
700 L'interface entre la peau externe du manchon et la paroi intéπeure 91 de la préforme 8 est traité, par exemple par enduction de si cone, pour qu'il y ait peu d'adhérence entre ces deux parties.
La préforme 8 entoure intimement le manchon mténeur 9 qui, comme déjà dit, est obturé à ses deux extrémités, de manière étanche, par des bouchons 92. Le manchon 9 est fixé à la préforme 8 au moyen de manchettes d'extrémité 93, qui possèdent des zones affaiblies 94, susceptibles de se rompre facilement. L'introduction d'un fluide hydraulique à l'intéπeur du manchon, en vue de son gonflage et - corrélative¬ ment du gonflage de la préforme - se fait, comme déjà dit, par une tubulure 30 qui débouche dans le manchon et une ou plusieurs ouvertures 300 de passage du fluide. L'outillage 3 comporte une ou plusieurs vannes appropnées, pouvant être commandées depuis la surface, permettant d'effectuer le gonflage et le dégonflage du manchon, en contrôlant la pression durant l'opération, ou un dispositif de pompage réalisant la même fonction au moyen du liquide du puits.
Certaines des mèches 700 du manchon sont remplacées par des conduc- teurs électriques (fils chauffants) reliés électriquement au câble 50 Ainsi, le chauffage du manchon intéπeur et, corrélativement, de la préforme peut être commandé aussi depuis la surface, par alimentation électrique des câbles 5 et 50.
Nous allons maintenant décπre une opération de mise en place de la préforme 8 dans une zone C du puits. L'ensemble 7 formé par la préforme et le manchon se trouv e à l 'état replié longitudinalement, tel que celui représenté aux figures 4 et 11. Dans cet état, il s'inscπt dans un cylindre de diamètre Do correspondant sensiblement au diamètre intéπeur de l 'en eloppe fendue 6 (voir figure 11).
Ce diamètre Do est plus petit que le diamètre des différents conduits ou autres restrictions R situés dans le puits, en arπère de la zone à tuber
Comme déjà dit, seule une partie de longueur réduite, en l'occurrence la partie 70, de l'ensemble 7 dépasse du fourreau 6. Par conséquent, la préforme est soutenue sur la plus grande partie de sa longueur et possède (av ec son fourreau) une rigidité suffisante pour autoπser sa progression régulière à l'intéπeur du puits, même si celui-ci est totalement ou en partie dév ιé
La tête de pose 2, et la préforme, vont donc être poussées par la tige de commande 13 dans le puits, et s'y enfoncer progressivement, comme cela est sy mbolisé par la flèche F aux figures 7 et 8. La tige creuse 13, de préférence en acier, possède une bonne rigidité axiale, qui lui permet de pousser sans problème la tête 2 dans le puits Néanmoins elle est suffisamment flexible pour suivre les coudes ou autres courbures du puits. La paroi du puits ou de la canalisation C présente en une certaine zone des perforations, ou autres ouvertures O, qu'on se propose de recouvπr par le tubage, c'est- à-dire par la préforme polyméπsée.
On cesse d'enfoncer la tête 2 dans le puits, lorsque la partie dépassante 70 arrive juste au-delà des ouvertures O, position qui correspond à celle illustrée à la figure 8.
Des moyens de contrôle appropriés, connus en soi, sont prévus, qui permettent de réaliser ce bon positionnement.
Par gonflage hydraulique interne, la partie dépassante 70, et cette partie seulement, est tout d'abord mise au rond, puis dilatée radialement, pour prendre le diamètre D2, qui correspond au diamètre intéπeur du puits.
Différents moyens peuvent être prévus pour que le dépliement et l 'expansion radiale se fassent pπoπtairement sur la portion 70.
Ainsi, par exemple, il est possible d'entourer la partie 71 par des liens annulaires dont la résistance mécanique est suffisante pour empêcher le dépliement de cette portion sous l'action d'une pression interne modérée, mais toutefois suffisante pour provoquer la déformation de la portion libre 70.
On obtient ainsi un ancrage de la portion 70 contre la paroi du puits, en avant des perforations O (voir figure 9). L'augmentation de la pression de gonflage provoque la rupture des liens annulaires assurant la contention de la portion 71. Ainsi, on obtient un dépliement radial et une mise au rond de la portion de préforme 71, laquelle prend un diamètre Dj (v oir figure 10)
Par suite de ce dépliement, le fourreau fendu 6 s'ouv re et prend une configuration en forme générale de U , référencée 6' à la figure 11 A
Il reste solidaire, par son extrémité arπère, de la douille 4
Dans cette configuration, le fourreau est facilement extractible, et peut glisser sur la préforme mise au rond, par traction vers l'arπère. Cette traction, sy bolisée par la flèche G à la figure 12 s'accompagne d'une mise sous traction de la partie de câble 50
La mise sous tension complète du câble 50 correspond au retrait complet du fourreau, la longueur du câble étant choisie pour correspondre à la longueur du tubage. Le retrait se fait facilement, car la préforme est ancrée dans le puits
Une fois que le fourreau déformé 6' a été complètement retiré de la préforme, on augmente la pression de gonflage, pour provoquer l'expansion radiale complète de l'ensemble 7, qui prend le diamètre D (figure 13), tout en se raccourcissant axialement Toute la préforme vient alors s'appliquer intimement contre la paroi du puits C, en recouvrant les perforations O.
De manière connue, tout en maintenant le manchon sous gonflage hydraulique, on provoque alors la polymérisation par effet Joule de la résine constituant la préforme, par alimentation électrique des fils chauffants prévus dans le manchon.
A l'issue de la polymérisation, on dégonfle le manchon 9, qui se sépare de la préforme durcie - devenue tubage 8' - par rupture des manchettes 93 (figure 14).
On effectue ensuite une nouvelle traction G ' sur la tige 13, laquelle est toujours solidaire de la douille 4 et du fourreau ouvert 6' ainsi que, par l 'intermédiaire du câble tendu 50, sur l 'outillage 3 et le manchon dégonflé 9 (voir figure 15).
L'ensemble peut être ainsi retiré du puits.
Différentes formes de fourreaux rigidificateurs amovibles pourraient être prévues ; ce fourreau doit être d'une bonne rigidité longitudinale tout en possédant la souplesse nécessaire à son passage dans un sas non rectiligne. Il doit s'ouvrir facilement pour libérer la préforme et son épaisseur doit être faible pour limiter son encombrement radial.
Par ailleurs il doit pouvoir se refermer lors de son passage à trav ers les restrictions R en vue de son enlèvement, grâce à une forme appropriée, par exemple légèrement conique. Le diamètre et l 'aptitude à la dilatation radiale de la préforme et, corrélative¬ ment, du fourreau seront choisis en fonction des conditions réellement rencontrées, et en particulier du diamètre de la zone de puits à tuber. A titre indicatif, et non limitatif, la dimension diamétrale Do de la préforme à l'état replié pourra être de l'ordre de 60 à 100mm, son diamètre Dt "mis au rond" sera de l'ordre de 90 à 150mm, et son diamètre D2 à l 'état expansé sera de l'ordre de 170 à 220mm.
La technique qui fait l 'objet de la présente invention s'applique av antageu- sement à une préforme souple à la fois dépliable et radialement expansible ; on ne sortirait toutefois pas du cadre de l'invention en l'appliquant à des préformes simplement dépliables, mais non extensibles telles que celles décrites par exemple dans les documents FR-A-2 662 207 et FR-A-2 668 241 déjà cités.
La polymérisation de la préforme n'est pas obligatoirement faite par effet Joule. Elle pourrait être obtenue par d'autres moyens de chauffage, en particulier par introduction d'un liquide chaud dans la préforme, ce liquide pouv ant du reste être le même que celui qui sert à la gonfler. La portion d'extrémité libre de la préforme, destinée à réaliser son ancrage initial, pourrait avoir une déformabilité plus grande que le reste de sa paroi, par exemple par adoption d'une épaisseur de paroi plus faible ou du choix d'une matière différente. Ceci permettrait de s'affranchir des liens de contention dont il a été fait état plus haut.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé pour tuber un puits, notamment un puits de forage pétrolier, ou une canalisation, au moyen d'une préforme tubulaire souple, durcissable m situ, selon lequel on introduit la préforme dans le puits ou la canalisation à l'état longitudinalement replié, puis - lorsqu'elle y a été correctement positionnée - on la déplie par gonflage hydraulique pour lui donner une forme sensiblement cy ndπque, on l'applique contre la paroi du puits ou de la canalisation et on provoque le durcissement de sa paroi, caractéπsé par le fait qu'av ant d'introduire la préforme (8) dans le puits ou la canalisation, on l'insère dans un fourreau amovible (6), qui est rigide ou semi-rigide en direction longitudinale, mais est déformable radialement, et qu'on met en place dans le puits ou la canalisation la préforme (8) contenue dans son fourreau (6), ce dernier étant ensuite séparé de la préforme (8) et retiré du puits ou de la canalisation
2. Procédé selon la revendication 1 , caractéπsé par le fait que la préforme (8) est insérée partiellement dans le fourreau (6) de telle sorte que son extrémité libre ressorte de celui-ci sur une certaine longueur (Lo).
3 . Procédé selon la revendication 2, caractéπsé par le fait que dans un premier temps on déplie radialement uniquement la portion de préforme qui dépasse du fourreau (6), et on l'applique contre la paroi du puits ou de la canalisation, pour obtenir une zone d'ancrage, après quoi on extrait le fourreau (6) par traction (G) vers l'arπère
4 . Procédé selon l 'une des revendications 1 à 3, caractéπsé par le fait qu'on utilise une préforme (8) qui, après dépliement radial, et mise en forme cylindπque, est expansible radialement par gonflage hydraulique
5 . Procédé selon la revendication 4, caractéπsé par le fait que la désolidaπ- sation de la préforme (8) par rapport au fourreau (6) s'opère par suite du dépliement radial de la portion de la préforme contenue dans le fourreau (6), après quoi s'opèrent successivement l'arrachement du fourreau (6) et l'expansion radiale de ladite portion de préforme
6 . Dispositif pour tuber un puits, notamment un puits de forage pétrolier, ou une canalisation au moyen d'une préforme tubulaire souple, dont la paroi est thermodurcissable in situ, cette préforme étant radialement déformable sous l'effet d'une pression hydraulique interne entre un état replié longitudinalement et un état déplié sensiblement cylindrique, caractéπsé par le fait qu'il comporte un équipement (2) de pose de la préforme (8), monté à l'extrémité d'une tige de commande tubulaire ( 13) destinée à être introduite dans le puits (P) ou dans la canalisation depuis une tête de puits (12), cet équipement comprenant : a) un outillage de pose et de contrôle (3) portant la préforme (8), apte à fournir à celle-ci le fluide hydraulique sous pression nécessaire à son dépliement, et l 'énergie thermique nécessaire au durcissement de sa paroi ; b) un fourreau amovible (6) solidaire de l'extrémité de la tige ( 13), à l'intérieur duquel est enserrée au moins partiellement la préforme (8), et qui est πgide ou semi-rigide en direction longitudinale, mais est déformable radialement de sorte qu'il peut être retiré de la préforme (8) lorsque celle-ci se trouve à l'état déplié.
7 . Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que ledit fourreau amovible (6) est un tube fendu, apte à s'ouvπr pour libérer la préforme (8) au cours de son dépliement.
8 . Dispositif selon l'une des revendications 6 ou 7, caractéπsé par le fait que la préforme (8) est solidaire d'un manchon intérieur arrachable, radialement expansible, (9), à l'intérieur duquel est introduit le liquide hydraulique fourni par l'outillage de tubage (3) et servant à déplier la préforme (8), ce manchon (9) étant dégonflé et séparé de la préforme (8) en fin d'opération, puis retiré du puits ou de la canalisation en même temps que l'outillage (3) et le fourreau (6).
9 . Dispositif selon l'une des revendications 6 à 8, caractérisé par le fait que la préforme (8) est thermodurcissable, son chauffage étant réalisé par effet Joule par l'intermédiaire d'un câble électrique déformable (50), ce dernier étant stocké sous un faible encombrement dans une douille (4) qui est interposée entre l'extrémité de la tige de commande ( 13) et l'outillage (3) et est solidaire dudit fourreau amov îble (6)
10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé par le fait que ledit câble (50) a une longueur sensiblement égale à celle de la préforme (8') mise en place
1 1 . Dispositif selon la rev endication 10, caractéπsé par le fait que la préforme (8) est déphable et radialement extensible.
1 2. Dispositif selon la revendication 1 1, caractéπsé par le fait que la préforme (8) comprend un tressage de mèches souples (700) s'entrecroisant av ec un certain jeu, de telle sorte qu'elle peut s'expanser radialement tout en se restreignant en direction axiale, le maténau constitutif de la préforme étant une résine (82) poly meπsable à chaud, dans laquelle est noyé ledit tressage (700).
1 3. Dispositif selon les revendications 8 à 12 prises en combinaison, caractérisé par le fait que ledit manchon (9) comprend également un tressage de mèches souples entrecroisées (700) aptes à s'expanser radialement tout en se restreignant en direction axiale, et qui sont empπsonnées entre des peaux intéπeure (90) et extéπeure (91) souples, certaines desdites mèches étant remplacées par des fils conducteurs d'électπcité aptes à chauffer la préforme par effet Joule, qui sont connectés électπquement audit câble (50)
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