FR2575793A1 - Dispositif d'actionnement a distance d'un equipement associe a un conduit dans lequel circule un fluide incompressible - Google Patents

Abstract

LE DISPOSITIF COMPORTE, A L'INTERIEUR D'UN CONDUIT 11 PARCOURU PAR UN FLUIDE INCOMPRESSIBLE, UN PREMIER ELEMENT PROFILE D'ETRANGLEMENT 17, UN PISTON DIFFERENTIEL 10 SOUMIS D'UN COTE A LA PRESSION EN AMONT DE L'ELEMENT PROFILE 17 ET DE L'AUTRE A LA PRESSION REDUITE PAR L'ELEMENT 17, UNE SURFACE PROFILEE 18 SUR LE PISTON DU COTE SOUMIS A LA PRESSION REDUITE ET UN SECOND ELEMENT PROFILE 16 DESTINES A COOPERER POUR REDUIRE LE PASSAGE DU FLUIDE PAR DEPLACEMENT DU PISTON DANS UN PREMIER SENS ET POUR AUGMENTER LA PERTE DE CHARGE DE FACON IMPORTANTE ET UN RESSORT DE RAPPEL 15 DU PISTON 10 DANS SON SECOND SENS DE DEPLACEMENT. LE MOUVEMENT DU PISTON DANS LE PREMIER SENS COMMENCE POUR UN DEBIT PREDETERMINE Q DU FLUIDE DANS LE CONDUIT. LES PHASES DE FONCTIONNEMENT DU DISPOSITIF SONT REPEREES PAR MESURE DE PRESSION A L'EXTREMITE D'ENTREE DU CONDUIT. ON UTILISE LE DEPLACEMENT DU PISTON OU LA PERTE DE CHARGE DE PART ET D'AUTRE DU PISTON POUR AGIR SUR UN ORGANE 24 SITUE SUR UN EQUIPEMENT DONT ON REALISE L'ACTIONNEMENT GRACE AU DISPOSITIF.

Description

L'invention concerne un dispositif d'actionnement a distance d'un équipement associé a un conduit dans lequel circule un fluide incompressible.

Dans le domaine de la recherche et de l'exploitation des hydrocarbures, on utilise des outilla es qui doivent développer de fortes puissances pour realiser des opérations telles que le forage et qui sont situés en fond de trou a une très grande distance de 1 endroit situé e n surface où sont disposés les moyens de commande et de production de 1 energle ne c e ss aire pour la mise en oeuvre des outillages.Ces utillages en fond de trou sont généralement alimentés en fluide incompressible tel qu'une boue de forage par l'intermédiaire d'un conduit de trés grande longueur dont une extrémité se trouve en surface et dont 1 au- tre extrémité est en fond de trou et permet l'alimentation de l'outil en- boue de forage. L'extrémité du conduit située en surface est reliée à une installation de pompage qui permet d'envoyer dans le conduit de la boue de forage sous pression avec un certain débit pratiquement constant pendant le fonctionnement de l'outillage.

Certains équipements associés au conduit ou à la tige de forage et situés à une très grande distance de la surface doivent être télécommandés. et controlés par des dispositifs de télémesure. I1 en est ainsi par exemple des dispositifs permettant 1 orientation de L'outil de forage et son contrôle de trajec toire. dans le cas de forages inclinés.

De même, dans le cas où il est nécessaire de perforer le cuvelage d'un forage en exploitation, au niveau d'une couche souterraine renfermant des hydrocarbures on doit disposer d'un équipement permettant de réaliser ces perforations à des endroits détermi nés, avec une commande et un contrôle de ces équipements depuis la surface.

Plus généralement. on ne connaissait pas jusqu'ici de dispositif simple et de fonctionnement parfaitement sur permettant d'actionner à distance un équipement associé à un conduit dans lequel circule un fluide sous pression et de contrôler la mise en oeuvre de cet équipement, tout en restant compatible avec les dispositifs de télémesure associés et placés à proximité de 1 équipement.

Le but de 1 invention est de proposer un dispositif d'actionnement à distance d'un équipement associé à un conduit ayant une premiére extrémité par laquelle on envoie un fluide incompressible grace à des moyens de pompage. avec un débit de service déterminé eAt une seconde extrémité éloignée de la première où le fluide incompressible est utilisé. par exemple.

comme fluide moteur. dispositif d'actionnement qui soit d'une structure simple et d'un fonctionnement sur qui puisse être mis en oeuvre sans utiliser de source d'énergie autre que celle fournie par le fluide incompressible et d'éléments d'actionnement extérieurs au conduit et dont le fonctionnement puisse âtre contr- lé.

Dans ce but, le dispositif d'actionnement suivant l'invention comporte, à l'intérieur du conduit, dans une zone éloignée de la première extrémité - un premier elément profilé d'étranglement limitant la section de passage du fluide et créant une perte de charge variable en fonction du débit du fluide, - un piston différentiel monté mobile dans la direction axiale à l'intérieur du conduit. soumis d'un coté à la pression du fluide en amont du premier élément d'étranglement et de 1 autre côté, à la pression du fluide réduite par le premier élément d'étranglement profilé, - une surface profilée prévue sur le piston, du côté soumis à la pression réduite et un second élément profilé d'étranglement solidaire du conduit, destinés à coopérer entre eux pour limiter le passage de fluide et augmenter la perte de charge de façon très importante de part et d'autre du piston, lors du déplace ment de celui-ci dans un premier sens de déplacement, - un moyen de rappel du piston dans son second sens de déplacement opposé au premier, - un moyen de détermination des phases d'actionnement par mesure de pression au niveau de la première extrémité du conduit, - et un organe récepteur sur l'équipement actionné par le piston ou la difference de pression de part et d'autre du piston, la force du moyen de rappel et le premier élément d'étranglement étant prévus pour que le piston commence à se déplacer dans le premier sens de déplacement pour un débit d'actionnement supérieur au débit de service du fluide dans le conduit.

Afin de bien faire comprendre l'invention, on va maintenant décrire, à titre d'exemples non limitatifs, en se référant aux figures jainte-s en annexe, plusieurs modes de réalisation d'un dispositif d'actionnement suivant l'invention utilisé dans le domaine du forage et de l'exploitation pétrolière.

Dans ces figures
- La Fig. 1 est une vue schématique d'une installation de forage comportant un équipement qui peut être actionné par un dispositif selon l'invention.

- les Fig. la, lb, 1c et ld sont es vues en coupe longitudinale d'un dispositif d'actionnement suivant l'invention et suivant quatre modes de réali- sation différents.

- la Fig. 2 est un diagramme de fonctionnement du dispositif représenté à la Fig. la, montrant les variations au cours du temps, pendant un cycle de fonctionnement du dispositif, de divers paramètres ca racteristiques.

- la Fig. 3 est une vue en coupe longitudinale d'un dispositif d'actionnement permettant la perforation d'un cuvelage d'un puits en exploitation,
- la Fig. 3a est une vue en coupe suivant AA de la Fig. 3.

- la Fig. 3b est une vue suivant B de la
Fig. 3.

- la Fig. 4 est un diagramme de fonctionnement du dispositif de perforation représente aux Fig.

3, 3a et 3b.

Sur la Fig. 1, on voit-une installation de forage qui comporte un train de tiges 1 portant à son extrémité inférieure l'outil de forage 2. L'outil 2 a été représenté en position de travail au fond du trou 3. Le train de tiges creuses 1 constitue un conduit de grande longueur dont une extrémité est reliée à l'outil 2-en fond de trou et dont l'autre extrémité qui se trouve en surface est reliée à un conduit 4 permettant l'injection de boue de forage à haute pression et à débit constant dans l'espace interieur des tiges 1.

Pour cela, le conduit 4 est relié à une installation de pompage 5 sur laquelle un dispositif de mesure 6 permet de déterminer de façon précise la pression de pompage. La boue de forage descend dans le train de tiges, alimente l'outil 2 en fond de trou et remonte à- la surface par le trou 3, a l'extérieur du train de tiges 1. Un équipement 7 d'orientation de l'outil 2 et un ensemble de télémesure 8 sont associés au train de tiges 1, au-dessus de la partie de jonction de l'outil 2 au train de tiges. La boue de forage sous pression est utilisée comme fluide moteur de l'outil de forage 2.

Sur la Fig. la, on voit un mode de réali.sa- tion d'un dispositif d'actionnement suivant l inven- tion permettant de mettre en oeuvre un équipement tel que l'équipement 7 d'orientation d'un outil de forage, à distance, en lui fournissant la puissance motrice nécessaire. Ce dispositif est placé dans une partie 11 du conduit de grande longueur constitué par le train de tiges. Cette partie 11 peut elle-même être constituée par une pièce de raccord entre les tiges, une partie d'extrémité d'une tige ou encore une partie de l'équipement 7 raccordable au train de tiges. Cette partie 11 creuse reçoit dans son alésage central 12, le flux de boue de forage qui circule suivant la direction des flèches 13 pour parvenir à l'outil 2 en fond de trou.L'alésage 12 de la partie 11 du train de tiges comporte une partie élargie 12a à l'intérieur de laquelle est monté le dispositif d'actionnement. Ce dispositif comporte un piston différentiel 10 de forme tubulaire et profilée, un ressort de rappel 15 et un élément profilé 16 disposé axialement dans le conduit 11.

L'alésage intérieur du piston 10 comporte deux parties successives dans le sens 13 de circulation de la boue de forage, une première partie profi lée 17 constituant un diaphragme introduisant une perte de charge dans le conduit et une seconde partie profilée 18 de forme tronconique comportant une partie d étranglement 18a à son extrémité et reliée au dia -phragme 17 par l intermédiaire d'une surface torique.

Cette surface profilée 18 peut âtre également de forme cylindrique. L'élément profilé 16 ou aiguille comporte une partie antérieure 16a en forme d'ogive et une partie postérieure 16b permettant sa fixation à l'inté- rieur du conduit 11 par l'intermédiaire d'entretoises 20. L'aiguille est percée d'un alésage central 19.

Dans d'autres variantes de réalisation du dispositif, cette aiguille 16 peut âtre réalisée sans perçage cen tram,
Le piston 10 est monté étanche par l inter- médiaire d'un jeu de joints segments 22 dans la partie 12a de l'alésage du conduit constituant la chambre du piston 10. A sa partie antérieure, le piston 10 est prolongé par une partie de-guidage 23 montée glissante et de façon parfaitement guidée à l'intérieur d'ouvertures usinées dans la partie il du conduit. D'autres liaisons mécaniques peuvent etre réalisées entre la partie 11 du conduit et le piston 10.Le piston 10 est rappelé dans sa position avant, comme représenté sur la Fig. la, par un ressort 15 dont la force est prévue pour maintenir le piston dans cette position avant lorsque la boue de forage circule dans le conduit à son débit normal ou débit de service inférieur au débit de commande du dispositif d'actionnement.

La forme de la partie antérieure profilée 16a de l'élément 16- est prévue pour coopérer avec le profil 18 du piston pour créer une perte de charge importante sur la circulation de la boue de forage, lorsque le piston se déplace vers l'arrière c'est-àdire de la gauche vers la droite sur la Fig. la. Cette perte de charge due à la coopération des éléments profilés t6 et 18 augmente, de façon importante et très rapidement, la perte de charge totale du dispositif.

Sur la Fig. 2, on voit un diagramme de fonctionnement du dispositif représen-té sur la Fig.

la, le temps étant porté en abscisse, le débit Q de la boue de forage, la perte de charge t P à travers le dispositif d'actionnement et la course du piston différentiel 10 en ordonnée. La variation au cours du temps du débit Q, lors d'un cycle de fonctionnement du dispositif d'actionnement, a été représentée par la courbe 25 en pointillési la variation de la perte de charge t P par la courbe 26 en traits pleins et la variation de la course C du piston 10 par la courbe en traits mixtes 27.

L'origine du diagramme représente le point de fonctionnement au débit de service QS de la boue de forage et à déplacement nul du piston 10.

Pour mettre en oeuvre le dispositif d'actionnement, on augmente progressivement le débit de la boue de forage pendant la première période TA du cycle d'actionnement, pour amener ce débit de la valeur O ou
OS à une valeur QACT ou débit d'actionnement. A la fin de cette partie du cycle, la perte de charge dans la partie anterieure profilée 17 du piston 10 atteint une valeur n Pa telle que la surpression sur la face antérieure du piston crée une force qui commence à dépasser la force de rappel du ressort.Le piston se déplace alors vers l'arrière, pour effectuer une course C1, le débit étant maintenu à la valeur QACT' La perte de charge augmente lentement de la valeur ss Pa à la valeur A Pb, par diminution lente de la section de sortie du piston 10 pendant la seconde phase B du cycle de fonctionnement. La course Cl du piston 10 a alors amené son profil 18 en vis-å-vis du profil 16a de l'aiguille 16. La perte de charge t P augmente très rapidement et le piston se déplace vers l'arrière à vitesse accrue pendant la phase C du cycle de fonctionnement.Le débit est maintenu à la valeur QACT grâce à l'installation de pompage 5, le déplacement du piston est auto-entretenu par l'augmentation de la perte .de charge et le piston 10 se déplace jusqu'à venir en butée sur la partie arrière de sa chambre 12a en effectuant la course C2. La perte de charge passe alors de la valeurAPb à sa valeur maximale #Pm. Cette augmentation de la perte de charge est considerablement plus forte que celle qui pourrait être obtenue par une augmentation du débit dans un diaphragme dont 1 ouverture est constante.

La partie antérieure 23 du piston est reliée à un organe mobile de l'équipement 7 pour donner un angle d'orientation à l'outil 2.

Simultanément ou indépendamment, on peut également utiliser la surpression # P de la boue de forage prélevée par des conduits 24 à l'avant du piston 10, pour actionner un organe récepteur hydraulique de l'équipement 7. Si, au cours de la manoeuvre de l'équipement 7, au débit constant TACT; la force exercée par le piston 10 devient insuffisante pour continuer à effectuer la manoeuvre, la perte de charge n'augmente plus. On enregistre un palier à une valeur
# Pi < # Pm. il suffit alors de porter le débit à une valeur Q ACT supérieure à QACT pour terminer la manoeuvre de l'équipement 7. La perte de charge maximale s'établit à une valeur a Pm > a Pm. On peut ensuite ramener et maintenir le débit à la valeur QACT qui est suffisante pour assurer le maintien du piston 10 en position arrière.

Tant que le débit est maintenu à la valeur QACT' le piston différentiel 10 reste dans sa position arrière et la perte de charge 6 P à sa valeur maximale.

On obtient le retour du piston à sa position avant représentée sur la Fig. la, en diminuant progressivement le débit pour le ramener à la valeur 0, (phase E). On peut faire fonctionner ensuite l'outil 2 en augmentant le débit à la valeur du débit de service QS et avec la nouvelle position de l'équipement associé au dispositif d'actionnement.

Pendant tout le cycle de fonctionnement, l'augmentation puis le maintien du débit à OACT sont obtenus par l'installation de pompage 5 et les variations de pression de pompage ss P sont repérées et enregistrées grâce à l'appareil de mesure 6. Aussi bien la commande que le contrôle du cycle de fonctionnement sont donc effectués sans difficultés depuis la surface sans utiliser de dispositif de télécommande. En particulier, on peut enregistrer facilement et repérer un arrêt du piston avant la fin de la manoeuvre qui se traduit par un palier de pression. On obtient alors la poursuite de la manoeuvre en augmentant le débit jusqu'à une valeur suffisante pour assurer le déblocage de l'équipement. Les moyens de pompage 5 doivent donc permettre de monter le débit à des valeurs supérieures à QAcT en cas de besoin.De façon générale, pendant tout le cycle de fonctionnement du dispositif, l enre- gistrement de la surpression correspondant à la perte de charge A P, en fonction du temps, permet de connai- tre la position du piston 10 et donc de contrôler l'actionnement du dispositif. On associe donc au dispositif de mesure 6 un enregistreur de la pression en fonction du temps.

Pour obtenir un retour du piston dans sa position initiale, après actionnement de l'équipement, il peut être seulement nécessaire de diminuer le débit de pompage jusqu'à une valeur non nulle, inférieure à On On peut ensuite faire fonctionner l'outil 2 en augmentant à nouveau ce débit jusqu'à la valeur
Sur les Fig. lb, 1c et id, on a représenté des variantes de realisation du dispositif d'actionnement. Les éléments correspondants sur les Fig. la à ld portent les memes repères.

Sur la Fig. lb, on voit que le piston 10 est cette fois constitué par une pièce pleine comportant une partie profilée 31 destinée à coopérer avec un élément profilé 30 usiné sur la surface intérieure du conduit 11. Cet élément 30 joue à la fois le rôle du diaphragme 17 et de l'aiguille 16 du mode de réalisation représenté sur la Fig. la. Le piston 10 comporte une partie cylindrique 10a munie d'un joint segment monté mobile à l'intérieur d'une chambre prévue dans un cylindre 35 monté suivant l'axe du conduit 11. La chambre du piston 10 reçoit à l'une de ses extrémites un fluide hydraulique par l'intermédiaire de canalisations 34 communiquant à leur autre extrémité avec une chambre annulaire 33 coaxiale au conduit et fermée par une membrane cylindrique souple 32.Le fluide hydraulique agissant dans la chambre du piston et en contact avec sa face avant est en équilibre de pression avec la boue de forage en amont du dispositif d'actionnement. La face arrière du piston est en revanche en contact avec la boue de forage à une pression diminuée de la perte de charge introduite par l'élément profilé 30.

L'ensemble piston 10 et ressort 15 est monté étanche à l'intérieur de la chambre du cylindre 35 recevant un fluide hydraulique non pollué par la boue de forage.

Le fonctionnement du dispositif est pratiquement identique au fonctionnement du dispositif représenté sur la Fig. la, la perte de charge ss P introduite par l'élément 30 devenant suffisante dés que le débit atteint la valeur QACT' pour que le piston se déplace dans le sens d'écoulement (flèche 13). La coo pération de la partie 31 du piston et de l'élément 30 augmente alors la perte de charge de façon que le piston se déplace jusqu'à sa position extrême.

Comme précédemment. la boue de forage en surpression est récupérée par des conduits 24 pour l'actionnement de l'équipement 7 associé au conduit.

Sur la Fig. lc, on voit un mode de realisa- tion du dispositif associant des éléments identiques à ceux du dispositif de la Fig. lb, mais dans une disposition différente. Le cylindre 35 et la chambre du piston 10 sont orientés en sens inverse, par rapport à la circulation de la boue de forage (flèche 13). Un circuit fermé comportant la chambre annulaire 33, les conduits 34 et la chambre du piston 10 renferme un fluide hydraulique totalement isolé de la boue de forage et l'élément profilé 30 du conduit introduit une perte de charge qui permet l'amorçage du mouvement du piston lorsque le débit atteint la valeur TACT. La partie profilée 31 du piston coopere alors avec l'élément 30 qui joue le rôle à la fois du diaphragme 17 et de l'aiguille 16 du mode de réalisation de la Fig. la.

Comme précédemment, la surpression 6 P est récupérée par des conduits 24 pour l'actionnement de l'équipement 7.

Dans le mode de réalisation représenté à la
Fig. d, le piston 10 a une forme tubulaire et un double pro-fil 17, 18 comme le piston représenté sur la
Fig la.

Le profil tronconique 18 coopère avec un organe 38 de fermeture progressive d'un conduit 37 fixé de façon coaxiale à l'intérieur du conduit 11 gràce à des entretoises 38 permettant la fixation du conduit 37 et de l'èlémentd'obturatîon 36.

Dès que le débit atteint la valeur TACT' le piston se déplace vers l'arrière et'le profil 18 referme l'élément déformable 36 en augmentant la perte de charge, Si bien que le piston 10 se déplace jusqu'à sa position extrême en butée ariére.

Dans les dispositifs représentés aux Fig.

lb, îc et 1d, la remise en position initiale du piston peut être effectuée en ramenant le débit à une valeur faible qui peut être la valeur nulle.

Sur la Fig. 3. on a représenté comme exemple d un équipement 7 associé à un conduit de grande longueur, un outil de perforation de cuvelage introduit par un train de tiges dans un puits mis en exploitation, Cet outil permet d'effectuer des perforations au niveau de couches souterraines pour la récupération d'hydrocarbures contenus dans ces couches. Le cuvelage 43 recouvre la paroi du puits sur toute sa longueur.

On introduit à l'intérieur du cuvelage. un train de tubes comportant comme pièce de raccord intermédiaire l'équipement de perforation 47 qui présente à chacune de ses extrémités des filetages 48 pour son raccordement au train de tubes. L'outillage 47 comporte deux pièces d'extrémité 44 et 46 et une partie centrale 45 formant une chambre de direction axiale dans laquelle est monté un piston 50.

Ainsi qu'il est visible sur les Fig. 3 et 3a, des poinçons 51 sont montés dans la paroi de la partie centrale 45, dans des directions radiales à 90 . Ces poinçons 51 comportent une partie postérieure 51a de forme hémisphérique venant en contact avec une surface d'actionnement tronconique 59 du piston 50.

Les poinçons 51 sont rappelés en position rétractée par des ressorts 52, leur partie sphérique arrière étant en contact avec la surface tronconique 59, comme il est représenté sur les Fig. 3 et 3a.

Le piston 50 est réalisé sous forme tubulaire, son alésage interne et de direction axiale étant dans le prolongement de l'alésage des parties 44, 1,5 et 46 de l'équipement de perforation 47.

La surface intérieure du piston 50 est usinée de façon à constituer une partie profilée 60 réalisant un certain étranglement du conduit de circulation d'un fluide suivant les flèches 53 dans la direction axiale de l'équipement 47.

Sur le coté arrière du piston, c'est-à-dire du côté opposé à l'arrivée du fluide (flèche 53), la partie profilée 60 constitue une surface pouvant coopérer avec une aiguille 56 fixée dans l'équipement 47 par des entretoises 61 comme il est visible sur les
Fig. 3 et 3b.

Comme il est visible sur la Fig. 3, le piston 50 est maintenu en position par un ressort 55 de façon que les poinçons restent en position rétractée, leur surface arrière 51a étant en contact avec la partie à faible diamètre de la surface tronconique 59 du piston 50.

Le piston 50 garde cette position tant que le débit d'un fluide circulant dans la direction axiale dans le train de tubes et l'outillage 47 reste inférieur à une certaine valeur QACT pour laquelle la perte de charge créée par l'élément profilé 60 du piston reste suffisamment faible pour que la force exercée sur le piston 50 par le fluide reste inférieure à la force du ressort 55. Dès que le débit atteint la valeur QACT' le piston se déplace vers l'aiguille 56 et l'élément profilé 60 coopère avec cette aiguille 56 pour augmenter la perte de charge. Le mouvement du piston est auto-entretenu jusqu'au moment ou ce piston arrive en butée sur la face avant ou supérieure de la pièce 46.Pendant ce mouvement du piston, la coopération entre les surfaces 59 et les parties arrières 51a des poinçons permet de mettre ceux-ci en oeuvre pour le perçage du cuvelage 43. La surface extérieure du piston 50 comportant les surfaces d'actionnement tronconiques 59 est mise en équipression avec le conduit intérieur de l'outillage et du train de tubes en amont du piston par l'intermédiaire d'un manchon 63 percé dans sa surface latérale et monté étanche par rapport aux pièces 44 et 45. Ce manchon 63 porte autour de sa surface latérale percee d'ouvertures 64 un diaphragme tubulaire 65 limitant une chambre annulaire 66 en communication par des canalisations 68 avec le volume in térieur de la pièce 45 autour du piston 50.

L'action mécanique et hydraulique du piston 50, lorsqu'on envoie un fluide avec un débit supérieur a une certaine limite dans le train de tubes. permet donc de réaliser le perçage du cuvelage à un endroit parfaitement déterminé à l'intérieur du puits.

On a représenté sur la Fig. 4. le diagramme de fonctionnement de l'équipement représenté aux Fig.

3, 3a et 3b. Les courbes 70, 71 et 72 montrent les variations du débit, de la perte de charge et de la course du piston, respectivement. Tant que le débit du fluide dans le train de tubes est inférieur à la valeur QAcT le piston reste immobile (phase A). Quant le débit atteint la valeur QACT' le piston commence à se déplacer à vitesse lente (phase B) puis de façon rapide et auto-entretenue (phase C), les éléments 60 et 56 coopérant alors pour augmenter la perte de charge jusqu'à la valeur A Pm. C'est pendant cette phase qu'a lieu la perforation du cuvelage (partie hachurée
Z sur la Fig. 4).Le début du mouvement du piston 50 p provoque par coopération des rainures inclinées 59 et de la partie arrière 51a des poinçons, une avancée de ceux-ci jusqu'au moment où leur pointe vient en contact avec le cuvelage. La perforation a lieu ensuite pendant le déplacement à grande vitesse du piston, la perte de charge augmentant jusqu'à la valeur A Pm et se poursuit pendant le début de la phase D par maintien de la pression sur les poinçons 50.

Pour obtenir le recul des poinçons et la remise de l'outillage à l'état initial, il suffit d'annuler le débit Q dans le conduit et l'outillage 47 intercalé sur ce conduit, la perte de charge s'annulant alors et le ressort 55 ramenant le piston dans sa position représentée sur la Fig. 3. Pendant ce retour du piston, les ressorts 52 des poinçons ramènent ceux-ci en position rétractée, comme représenté sur la Fig. 3.

Comme dans les exemples précédents, il est possible de suivre le cycle de fonctionnement de l'équipement 47 en mesurant et en enregistrant la pres sion de pompage depuis la surface. Les surpressions P enregistrées en fonction du débit permettent de déterminer les phases d'actionnement de l'équipement 47.

Il est a remarquer que toute opération pourra être réalisée avec le train de tubes sur lequel est intercalé le dispositif perforateur 47, en utilisant un débit de fluide inférieur au débit de déclenchément du perforateur TACT. Le train de tubes peut ainsi servir à toute opération d'injection ou de récupération de liquide, la perforation étant obtenue en augmentant le débit jusqu à un niveau DACT supérieur au niveau du débit dans le tube en service.

Dans le cas ou l'on veut effectuer des perforations dans le cuvelage, on peut soit déplacer le train de tubes soit utiliser plusieurs-outillages intercalés a' des niveaux correspondant aux niveaux souhaités pour les perforations dans le cuvelage. Si on veut effectuer les perçages par les différents perforateurs. de façon sélective, on adoptera une conception de ces dispositifs perforateurs telle que leurs débits d'actionnement QAcT soient différents. On mettra donc en oeuvre ces perforateurs successivement enportant le débit dans le train de tubes à chacune des valeurs d'actionnement successivement.

Les principaux avantages du dispositif d actionnement suivant l invention sont apparents dans la description qui vient d'être faite ; ce dispositif d'actionnement ne nécessite pas de moyen de télécommande, sa mise en oeuvre et son contrôle étant réali sés en utilisant les moyens de pompage et de mesure normalement associés au conduit de grande longueur ce dispositif d'actionnement est particulièrement sim ple et d'une grande sûreté de fonctionnement ; sa ma- noeuvre est realisée par des operations très simples et facilement contrôlables ; il ne nécessite 1 utili- sation d'aucun élément en plus de ceux qui se trouvent dans le conduit au moment de sa mise en place.

L'invention ne se limite pas aux modes de réalisations qui ont été decrits ; elle en comporte au contraire toutes les variantes.

C'est ainsi que le piston et les éléments profilés qui lui sont associés peuvent avoir une forme différente de celles qui ont été décrites. Le premier élément profilé peut âtre associé au piston ou, au contraire, indépendant de ce piston. Ce premier élément profilé peut être distinct ou confondu avec le second élément profilé. La forme de ces éléments profilés peut être différente des formes qui ont été décrites. Ces formes sont prévues pour que le diagramme
Pression/Temps et la perte de charge maximale d Pm correspondent aux conditions opératoires de l'équipement auquel est associé le dispositif d'actionnement.

Le moyen de rappel du piston peut être dif férent d'un ressort mécanique.

L organe récepteur de la force motrice du piston ou de la différence de pression prévu sur l é- quipement peut avoir toute forme permettant de transmettre cette force motrice aux éléments actifs de l'é- quipement.

Le cycle de fonctionnement de l'outillage peut être différent de celui qui a été décrit, en particulier la phase précédant le déplacement rapide du piston correspondant à une forte augmentation de la perte de charge peut s accompagner d une perte de charge extrâment faible, ce qui permet de bien séparer la phase inactive de la phase active de l'équipement.

L'équipement peut être constitué non seulement par des dispositifs d'orientation d'un outil de forage ou des dispositifs de perforation d'un cuvelage, mais encore par des dispositifs de gonflement de membranes d'étanchéité dans un puits ou un forage en utilisant la surpression due à la perte de charge. Le dispositif d'actionnement suivant l'invention peut s'appliquer à tout équipement utilisé dans le domaine du forage ou de l'exploitation pétroliére ou encore dans d'autres domaines où l'on utilise des conduits de grande longueur peu ou pas accessibles, pour la distribution d'un fluide incompressible.L'invention s applique en particulier dans le cas de la distribution d'eau ou dans le cas de l'irrigation, l'équipe- ment associé au conduit étant alors une vanne à plusieurs voies permettant de faire passer l'eau distri- buée d'un conduit à un autre Cette manoeuvre s' ef- fectue très simplement en augmentant le débit de l'eau à un niveau supérieur au débit de service puis en diminuant ce débit jusqu'à un niveau très faible ou nul pour le remonter ensuite au niveau correspondant au débit de service. La manoeuvre inverse peut évidemment être réalisée ensuite en augmentant à nouveau le débit au-delà du débit de service jusqu'à la valeur d'ac t ion nement .

L'invention s'applique de façon tres générale dans tous les cas où l'on utilise un fluide comme fluide moteur dans des conduites de grande longueur et au moins partiellement inaccessibles et également dans tous les cas de la distribution de fluide par des conduits de grande longueur ayant des parties inaccessibles.

Claims (1)

REVENDICATIONS 1.- Dispositif d'actionnement à distance d'un équipement associé à un conduit (1, 11) dans lequel circule un fluide incompressible, ayant une pre mièvre extrémité par laquelle on envoie un fluide incompressible grâce à des moyens de pompage (5), avec un débit de service déterminé, et une seconde extrémité éloignée de la première où le fluide incompressible est utilisé, par exemple comme fluide moteur, caractérisé par le fait qu'il comporte, à l'intérieur du conduit (1, 11), dans une zone éloignée de la premiere extrémité - un premier élément profilé d'étranglement (17, 30, 60)'limitant la section de passage du fluide et creant une perte de charge variable en fonction du débit de fluide, - un piston différentiel (10, 50) monté mobile dans la direction axiale à l'intérieur du conduit soumis d'un côté à la pression du fluide en amont du premier élément d'étrangelement 117, 30, 60) et de 1 autre côté à la pression du fluide réduite par le premier élément d'étranglement profilé (17, 30, 60), - une surface profilée (18, 26, 31, 60) prévue sur le piston du côté soumis à la pression réduite et un second élément profilé (16, 30, 56) solidaire du conduit (1, 11, 46), destinés à coopér-erentre eux pour limiter le passage du fluide et augmenter la perte de charge de part et d'autre du piston de fa-çon tres importante lors du déplacement de celui-ci dans un premier sens de déplacement, - un moyen de rappel (15, 55) du piston dans son second sens de déplacement opposé au premier, - un moyen (5) de détermination des phases d'actionnement par mesure de pression au niveau de la première extrémité du conduit (1 11), - et un organe récepteur (24, 51) sur l'équipement actionné par le piston ou la différence de pression de part et d autre du piston (10, 50), la force du moyen de rappel (15, 55) et le premier élément profilé (17, 30,
1. 60) étant prévus pour que le piston (10, 50) commence à se déplacer dans le premier sens de déplacement pour un débit d'actionnement QACT supérieur au débit de service du fluide dans le conduit (1, 11),

   2.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la forme de la surface profilée (18, 26, 31, 60) et la forme du second élément profilé (16, 30, 56) sont prévues en fonction du mode opératoire de l'équipement (7), pour l'obtention d'un diagramme Pression de pompage en fonction du temps et d'une perte de charge maximale

   t Pm adaptés à ce mode opératoire, par déplacement du piston (10, 50).

   3.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 1, caractérisé par le, fait que la forme de la surface profilée (18, 26, 31, 60) et la forme du second élément profilé (10, 50) sont telles que la perte de charge maximale 6 Pm au débit QACT est très nettement supérieure à celle qu'on obtiendrait avec un diaphragme à orifice constant donnant la meme perte de charge que les éléments profilés (16, 17, 18, 26, 30, 31) au débit de service.

   4.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le piston (10) a une forme tubulaire, son alésage central comportant successivement dans le sens de circulation du fluide incompressible, un diaphragme (17) constituant le premier élément profilé et une surface (18) desti nee à coopérer avec un second élément profilé (16) solidaire du conduit (1 (11).

   5.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 4. caractérisé par le fait que la surface (18) comporte une partie profilée d'étranglement (18a).

   6.- Dispositif d'actionnement suivant l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé par le fait que le second élément profilé (16) comporte un alésage central (19) dans la direction d'écoulement du fluide incompressible.

   7.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le conduit (11) comporte un élément d'étranglement profilé (30) sur sa surface intérieure et que le piston (10) monté dans un cylindre (35) à la partie centrale du conduit comporte une surface profilée (31) destinée à coopérer avec la surface profilée (30) qui constitue à la fois le premier et le second éléments profilés.

   8.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 7, caractérisé par le fait que la pression du fluide incompressible en amont du piston est transmise au premier côté (10a) de ce piston opposé à la surface profilée (31) par l'intermédiaire d'une membrane (32) et d'au moins un conduit (34) limitant avec la chambre du cylindre (35) dans lequel est monté le piston (10) un espace rempli de fluide hydraulique totalement isolé du fluide incompressible circulant dans le conduit (i (11).

   9.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que l'élément profilé (30) est disposé en amont de l'ensemble constitué par le cylindre (35) et le piston (10).

   10.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 1. caractérisé par le fait que le piston (10) a une forme tubulaire et que son alésage comporte successivement dans le sens d'écoulement du fluide incompressible, un premier élément profilé 17) constituant un diaphragme pour le fluide incompressible en écoulement et une surface évasée (18) coopérant avec un second élément profilé (36) déformable pour modifier la section de passage du fluide incompressible dans le conduit (11) lors du déplacement du piston (10), cet élément déformable (36) étant porté par le conduit (11) dans sa partie centrale,

   11.- Dispositif d'actionnement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'équipement (7) est un dispositif d'orientation d'un outil de forage (2) fixé à l'extrémité d'un train de tiges (1) de grande longueur.

   12.- Dispositif d'actionnement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'équipement associé au conduit (11) est constitué par un ensemble de membranes gonflables sous l'effet de la surpression de pompage due à la perte de charge lors d'une augmentation du débit du fluide incompressible jusqu'à la valeur du débit d'actionnement, transmise par l'intermédiaire de conduites (24) situées en amont du piston (10) du dispositif d'actionnement.

   13.- Dispositif d'actionnement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé par le fait que l'équipement (47) est un dispositif de perforation d'un cuvelage (43) constitué par des poin çons (51) montés radialement dans les parois d'une partie (45) du conduit et associés à des moyens de rappel (42), en appui par leur partie arrière (51a) sur la surface extérieure du piston (50) comportant des surfaces d'actionnement inclinées (59) permettant de déplacer radialement vers l'extérieur les poinçons perforateurs (51), lors du déplacement du piston dans son premier sens de déplacement.

   14.- Dispositif d'actionnement suivant la revendication 13, caractérisé par le fait que plusieurs équipements (47) de perforation sont associés aux conduits (44, 45, 46), les éléments profilés (60, 56) et les moyens de rappel (55) de ces dispositifs d'actionnement étant prévus pour avoir des débits d'actionnement différents.

   15.- Dispositif d'actionnement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 14, caractérisé par le fait que le moyen (6) de détermination des phases d'actionnement par mesure de pression comporte un enregistreur de la pression du fluide incompressible en fonction du temps permettant de connaitre la position du piston différentiel, à chaque instant.

   16.- Dispositif d actionnement suivant l'une quelconque des revendications 1 à 15, caractérisé par le fait que les moyens de pompage (5) permettent de faire circuler le fluide à un débit supérieur au débit d'actionnement QACT' en cas d'arrêt du piston (10) avant la fin de l'actionnement de l'équipement (7).