FR3085178A1

FR3085178A1 - Soupape de securite pour insertion dans un puits, systeme de puits et procede de fonctionnement

Info

Publication number: FR3085178A1
Application number: FR1909226A
Authority: FR
Inventors: James Dan Vick Jr; Bruce Edward Scott
Original assignee: Halliburton Energy Services Inc
Current assignee: Halliburton Energy Services Inc
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2019-08-15
Publication date: 2020-02-28
Also published as: MY207136A; NO20201408A1; DE112019004209T5; AU2019326312B2; BR112020025055A2; SG11202012195VA; AU2019326312A1; GB2589261B; GB202020336D0; DK202170005A1; WO2020041056A1; DK181508B1; MX2020013339A; GB2589261A

Abstract

La présente invention porte sur une vanne de sécurité (120). Dans un aspect, la vanne de sécurité (120) comprend un corps de vanne (224) définissant un alésage central s’étendant axialement à travers le corps de vanne (224), un manchon coulissant (222) disposé dans l’alésage central et un tuyau d’écoulement (208) disposé par rapport au manchon coulissant (222). La vanne de sécurité (120), dans cet aspect, comprend en outre un piston (220) pouvant être actionné pour transmettre une force à l’un ou l’autre du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208), un mécanisme de fermeture de vanne (204) disposé sur une extrémité distale du corps de vanne (224) et un canal d’activation (228) couplant le piston (220) et une pression en fond de puits du mécanisme de fermeture de vanne (204) pour appliquer la force à l’un ou l’autre du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208).

Description

Titre de l’invention : SOUPAPE DE SECURITE POUR INSERTION DANS UN PUITS, SYSTEME DE PUITS ET PROCEDE DE FONCTIONNEMENT

CONTEXTE [0001] Les opérations effectuées et l’équipement utilisé avec un puits de production souterrain nécessitent généralement la mise en place d’une vanne de sécurité relativement en profondeur dans le puits de production afin d’éviter des problèmes de production potentiels qui peuvent survenir avec le puits de production. Par exemple, une vanne de sécurité peut être mise en place à une profondeur de 1 000 pieds ou plus.

[0002] La loi oblige la plupart des puits de production d’hydrocarbures offshore à inclure une vanne de sécurité souterraine contrôlée depuis la surface (SCSSV) située en fond de puits dans le train de production afin d’arrêter le flux d’hydrocarbures en cas d’urgence. Ces SCSSV sont généralement placées sous la ligne de boue dans les puits offshore. Souvent, il est souhaitable d’utiliser une vanne de sécurité insérée (par exemple, une vanne de sécurité récupérable par ligne câblée) en conjonction avec les SCSSV. Ce qu’il faut dans la technique, c’est une vanne de sécurité améliorée et, dans un mode de réalisation, une vanne de sécurité insérée améliorée, qui ne rencontre pas les problèmes des vannes de sécurité insérées existantes, ainsi que leur utilisation avec les SCSSV existantes.

BRÈVE DESCRIPTION [0003] On se référera maintenant aux descriptions suivantes prises conjointement avec les dessins annexés, dans lesquels :

[0004] La figure 1 illustre un système de puits comprenant un exemple d’environnement d’exploitation dans lequel les appareils, systèmes et procédés décrits ici peuvent être employés ;

[0005] Les figures 2A à 2C illustrent un mode de réalisation d’une vanne de sécurité fabriquée selon l’invention en une pluralité de positions de fonctionnement différentes ;

[0006] Les figures 3A à 3B illustrent une variante de mode de réalisation d’une vanne de sécurité fabriquée selon l’invention en plusieurs positions de fonctionnement différentes ; et [0007] Les figures 4A à 4B illustrent une variante de mode de réalisation d’une vanne de sécurité fabriquée selon l’invention en une pluralité de positions de fonctionnement différentes.

Description des modes de réalisation [0008] Dans les dessins et les descriptions qui suivent, des parties identiques sont généralement marquées dans toute la description et tous les dessins avec les mêmes références numériques, respectivement. Les figures dessinées ne sont pas nécessairement, mais peuvent être, à l’échelle. Certaines caractéristiques de l’invention peuvent être présentées avec une échelle exagérée ou une forme quelque peu schématique et certains détails de certains éléments peuvent ne pas être présentés dans un souci de clarté et de concision.

[0009] La présente description peut être mise en œuvre dans des modes de réalisation sous différentes formes. Des modes de réalisation spécifiques sont décrits en détail et sont représentés sur les dessins, étant entendu que la présente description doit être considérée comme un exemple des principes de l’invention, et n’est pas destinée à limiter l’invention à celle illustrée et décrite dans la présente. Il doit être parfaitement admis que les différents enseignements des modes de réalisation décrits ici peuvent être utilisés séparément ou dans n’importe quelle combinaison appropriée pour produire les résultats désirés. En outre, toutes les déclarations énumérant ici des principes et des aspects de l’invention, ainsi que leurs exemples spécifiques, sont censés en englober les équivalents. De plus, le terme « ou » tel qu’utilisé ici, signifie non exclusif ou sauf indication contraire.

[0010] Sauf indication contraire, I’utilisation des termes « connecter », « mettre en prise », « coupler », « fixer » ou de tout autre terme similaire décrivant une interaction entre des éléments ne vise pas à limiter l’interaction à une interaction directe entre les éléments et peut également inclure une interaction indirecte entre les éléments décrits.

[0011] Sauf indication contraire, l’utilisation des termes « haut », « supérieur », « vers le haut », « en haut de puits », « en amont » ou de tout autre terme similaire doit être interprétée comme désignant généralement vers la surface du puits ; de même, Γutilisation des termes « bas », « inférieur », « vers le bas », « en fond de puits » ou de tout autre terme similaire doit être interprétée comme désignant généralement vers l’extrémité inférieure de fond d’un puits, peu importe l’orientation du puits de forage. L’utilisation de l’un quelconque ou de plusieurs des termes précédents ne doit pas être interprétée comme désignant des positions le long d’un axe parfaitement vertical ou horizontal. Sauf indication contraire, Γ utilisation du terme « formation souterraine » doit être interprétée comme englobant à la fois les zones situées sous la terre exposée et les zones situées sous la terre recouvertes d’eau, telles que les océans ou les eaux douces.

[0012] En se référant à la figure 1, il est décrit une vue en perspective d’un système de puits 100 comprenant un exemple d’environnement d’exploitation dans lequel les appareils, systèmes et procédés décrits ici peuvent être utilisés. Le système de puits 100 comprend une plate-forme offshore 110 connectée à une vanne de sécurité 120 (par exemple, une vanne de sécurité, une vanne de sécurité insérée, une vanne de sécurité récupérable par ligne câblée, ou une combinaison de celles-ci) via une connexion électrique 130. Un anneau 140 peut être défini entre le puits de forage 150 et un conduit 160 (par exemple, un tube de production). Une tête de puits 170 peut fournir un moyen de transférer et sceller le conduit 160 contre le puits de forage 150 et fournir un profil pour verrouiller un obturateur anti-éruption sous-marin. Un conduit 160 peut être couplé à la tête de puits 170. Un conduit 160 peut être n’importe quel conduit tel qu’un tubage, une chemise, un tube de production ou tout autre élément tubulaire disposé dans un puits de forage.

[0013] Bien que le système de puits 100 soit décrit à la figure 1 en tant que puits offshore, l’homme du métier devrait être en mesure d’adopter les enseignements de la présente pour tout type de système de puits, y compris à terre ou offshore. La connexion électrique 130 peut s’étendre dans le puits de forage 150 et peut être connectée à la vanne de sécurité 120. La connexion électrique 130 peut alimenter un électroaimant disposé dans la vanne de sécurité 120. Comme cela sera décrit plus en détail cidessous, l’alimentation fournie à Γélectroaimant peut alimenter Γélectroaimant afin de maintenir en place les composants de la vanne de sécurité 120.

[0014] En se référant à la figure 2A, un exemple de vanne de sécurité 200 est illustré dans une première position fermée. Dans le mode de réalisation particulier de la figure 2A, la vanne de sécurité 200 est couplée à un mandrin de verrouillage 280 et est positionnée dans un train de production 290. Par exemple, des filetages 282 peuvent coupler la vanne de sécurité au mandrin de verrouillage 280. Le train de production 290, dans un mode de réalisation, peut former une partie d’une SCSSV, parmi d’autres caractéristiques possibles en fond de puits (par exemple, électriques ou autres). Dans le mode de réalisation de la figure 2A, le train de production 290 comprend un sousraccord 295 (par exemple, un raccord à portée intérieure). Dans la première position fermée, le manchon coulissant 222 et le tuyau d’écoulement 208 de la vanne de sécurité 200 sont positionnés de telle sorte que l’épaulement du manchon coulissant 218 et l’épaulement du tuyau d’écoulement 232 soient en contact, et le ressort de force 210 et le ressort avant 212 sont complètement étendus. Dans la première position fermée, le manchon coulissant 222 peut être désigné comme étant dans une première position et le tuyau d’écoulement 208 peut être désigné comme étant dans une première position.

[0015] Des composants de la vanne de sécurité 200 peuvent être disposés à l’intérieur du corps de vanne 224. La vanne de sécurité 200 peut être disposée dans un puits de forage en tant que partie d’un train de complétion de puits de forage. Le puits de forage peut pénétrer dans une formation souterraine contenant du pétrole et du gaz, ce qui permet de produire du pétrole et du gaz dans la formation souterraine. La section in férieure 202 peut être directement exposée à des fluides de formation et à une pression dans la mesure où elle est en communication fluidique avec les fluides présents dans le puits de forage. Selon un mode de réalisation, la vanne de sécurité actionnée 200 peut être utilisée après coup dans un élément tubulaire de la SCSSV, pratiquement de la même manière qu’un outil de service peut être utilisé (par exemple, une ligne câblée déployée).

[0016] Un mécanisme de fermeture de vanne 204 peut isoler la section inférieure 202 du tuyau d’écoulement 208, ce qui peut empêcher à des fluides de formation et à une pression de s’écouler dans le tuyau d’écoulement 208 lorsque le mécanisme de fermeture de vanne 204 est dans une position fermée. Le mécanisme de fermeture de vanne 204 peut être n’importe quel type de vanne, tel qu’une vanne de type à clapet ou une vanne de type à bille. La figure 2A illustre le mécanisme de fermeture de vanne 204 en tant que vanne de type à clapet. Comme cela sera illustré plus en détail cidessous, le mécanisme de fermeture de vanne 204 peut être actionné dans une position ouverte pour permettre aux fluides de formation de s’écouler de la section inférieure 202 à travers un trajet d’écoulement 214, défini par la section inférieure 202, un intérieur d’un tuyau d’écoulement 208 et un intérieur d’un conduit 206 (par exemple, dans ce mode de réalisation, faisant partie du train de production 290).

[0017] Lorsque la vanne de sécurité 200 est dans la première position fermée, aucune quantité de pression différentielle à travers le mécanisme de fermeture de vanne 204 ne permettra à des fluides de forage de s’écouler de la section inférieure 202 dans le trajet d’écoulement 214. Dans le cas où une pression est augmentée dans le conduit 206 audessus de la pression dans la section inférieure 202, le mécanisme de fermeture de vanne 204 peut s’ouvrir lorsque la pression dans le conduit 206 est suffisamment élevée pour vaincre une force de ressort du ressort de type à clapet 205. L’orientation du mécanisme de fermeture de vanne 204 peut permettre à des fluides de traitement de puits d’être pompés d’une surface, telle qu’une tête de puits, dans la section inférieure 202 et dans la formation souterraine. Une fois que la pression dans le conduit 206 a diminué, le ressort de type à clapet 205 peut faire en sorte que le mécanisme de fermeture de vanne 204 retourne en position fermée et que l’écoulement depuis la section inférieure 202 dans le trajet d’écoulement 214 puisse être empêché. Si un différentiel de pression à travers le mécanisme de fermeture de vanne 204 est inversé de telle sorte que la pression dans la section inférieure 202 soit supérieure à une pression dans le conduit 206, le mécanisme de fermeture de vanne 204 peut rester en position fermée et ne pas permettre aux fluides dans la section inférieure 202 de s’écouler dans le conduit 206.

[0018] Le ressort de force 210 peut être disposé entre l’ensemble de vanne 216 et l’épaulement du manchon coulissant 218. Comme illustré à la figure 2A, l’épaulement du manchon coulissant 218 et l’épaulement du tuyau d’écoulement 232 peuvent être en contact lorsque la vanne de sécurité 200 est dans la première position fermée. Le ressort de force 210 peut exercer une force de ressort positive contre l’épaulement du manchon coulissant 218 qui peut maintenir le tuyau d’écoulement 208 dans la première position. Le ressort de force 210 peut également exercer une force de ressort positive pour ramener le tuyau d’écoulement 208 et le manchon coulissant 222 vers la première position à partir d’une seconde position, comme cela sera expliqué ci-dessous.

[0019] Un ressort avant 212 peut être disposé entre l’ensemble de manchon coulissant 230 et l’épaulement du tuyau d’écoulement 232. Le manchon coulissant 222 et l’ensemble de manchon coulissant 230 peuvent être fixés de manière fixe pour permettre au manchon coulissant 222 de se déplacer lorsqu’une force est appliquée à l’ensemble de manchon coulissant 230 à partir du ressort avant 212 ou d’un piston 220. Le ressort avant 212 peut exercer une force de ressort positive contre l’ensemble de manchon coulissant 230 et l’épaulement de tuyau d’écoulement 232 qui peut déplacer le tuyau d’écoulement 208 d’une première position à une seconde position. Le ressort avant 212 peut également exercer une force de ressort positive, qui peut déplacer le manchon coulissant 222 de la seconde position à la première position. Les composants décrits cidessus peuvent être disposés dans la tubulure 226 qui peut être fixée de manière fixe à l’ensemble de vanne 216.

[0020] En référence à la figure 2B, la vanne de sécurité 200 est illustrée dans une seconde position fermée. Dans la seconde position fermée, le manchon coulissant 222 peut être déplacé de la première position à une seconde position relativement plus proche du mécanisme de fermeture de vanne 204. Le tuyau d’écoulement 208 peut se translater vers le bas jusqu’à ce qu’il entre en contact avec le mécanisme de fermeture de vanne 204. Lorsque la vanne de sécurité 200 est dans la seconde position fermée, à la fois le ressort de force 210 et le ressort avant 212 peuvent être dans un état comprimé.

[0021] Pour déplacer le manchon coulissant 222 dans la seconde position, la pression différentielle sur le mécanisme de fermeture de vanne 204 peut être augmentée en abaissant la pression dans le conduit 206. L’abaissement de la pression dans le conduit 206 peut provoquer l’écoulement du fluide de la section inférieure 202 à travers le canal d’activation 228 défini entre la tubulure 226 et le corps de vanne 224. Il peut y avoir une communication fluidique entre le canal d’activation 228 et le piston 220, par exemple à l’aide d’un filtre 229. Le canal d’activation 228 peut permettre au fluide de la section inférieure 202 d’exercer une force de pression sur le piston 220. Le piston 220 peut transférer la force à travers l’ensemble de manchon coulissant 230, lequel peut ensuite transférer la force dans l’épaulement du manchon coulissant 218. Lorsque la pression différentielle à travers le mécanisme de fermeture de vanne 204 est augmentée, la force de pression exercée sur le piston 220 peut être augmentée. Lorsque la pression différentielle à travers le mécanisme de fermeture de vanne 204 est augmentée au-delà de la force de ressort fournie par le ressort avant 212 et le ressort de force 210, le ressort avant 212 et le ressort de force 210 peuvent se comprimer et permettre au manchon coulissant 222 de passer dans la seconde position et au tuyau d’écoulement 208 d’entrer en contact avec le mécanisme de fermeture de vanne 204. Dans le cas où la section inférieure 202 est une section de tuyau non perforée ou s’il existe un bouchon dans la section inférieure 202 empêchant la transmission de pression de la section inférieure 202 au piston 220, un différentiel de pression à travers le mécanisme de fermeture de vanne 204 peut être induit à travers le gonflement du tuyau.

[0022] Dans la seconde position fermée, la vanne de sécurité 200 reste sûre car aucun fluide provenant de la section inférieure 202 ne peut s’écouler dans le tuyau d’écoulement 208. Dans la seconde position fermée, aucune quantité de pression différentielle à travers le mécanisme de fermeture de vanne 204 ne devrait provoquer l’ouverture du mécanisme de fermeture de vanne 204 pour permettre aux fluides de la section inférieure 202 de s’écouler dans le trajet d’écoulement 214. Si la pression augmente dans le conduit 206, le manchon coulissant 222 peut revenir à la première position illustrée à la figure 2A. Contrairement aux vannes de sécurité classiques, qui nécessitent généralement une conduite de commande pour fournir de la pression afin d’actionner un piston pour déplacer un manchon coulissant, la vanne de sécurité 200 nécessite dans certains modes de réalisation uniquement que la pression fournie par les fluides de puits de forage dans la section inférieure 202 déplace le manchon coulissant 222.

[0023] En référence continue à la figure 2B, la tige de connexion 236 peut être fixée de manière fixe à l’ensemble de manchon coulissant 230 et à l’ensemble magnétique 238. L’ensemble magnétique 238 peut comprendre une variété d’aimants différents et rester dans le champ de la description. Cependant, dans un mode de réalisation, l’ensemble magnétique 238 est un aimant permanent et, dans encore un autre mode de réalisation, l’ensemble magnétique 238 comprend un aimant permanent comprenant SmCo. Dans un autre mode de réalisation, l’ensemble magnétique 238 comprend un matériau ferromagnétique. Dans encore un autre mode de réalisation, l’ensemble magnétique 238 ne comporte aucune pièce électrique. Comme illustré, lorsque le manchon coulissant 222 est déplacé de la première position à la seconde position, la tige de connexion 236 et l’ensemble magnétique 238 peuvent également être déplacés. A un moment avant que le manchon coulissant 222 n’ait atteint sa seconde position, entre ce moment et après que le manchon coulissant a atteint sa seconde position, un ensemble électromagnétique 240 du train de production 290 peut être mis sous tension. La mise sous tension de l’ensemble électromagnétique 240 peut amener l’ensemble magnétique 238 ou une autre pièce magnétique de la vanne de sécurité 200 à se fixer en place avec l’ensemble électromagnétique 240. L’ensemble magnétique 238 peut être fixé à l’ensemble de manchon coulissant 230 par l’intermédiaire de la tige de connexion 236, ainsi, lorsque l’ensemble magnétique 238 est fixé en place, l’ensemble de manchon coulissant 230 et le manchon coulissant 222 peuvent également devenir fixés en place. La mise sous tension de l’ensemble électromagnétique 240 peut provoquer la fixation du manchon coulissant 222 dans la seconde position. Des électroaimants peuvent fournir un moyen de maintenir le manchon coulissant 222 à n’importe quelle profondeur de puits. Des systèmes hydrauliques utilisés dans des vannes de sécurité de puits de forage antérieures nécessitent des lignes de commande et d’équilibrage pour actionner et maintenir une vanne ouverte. La profondeur de fonctionnement des systèmes hydrauliques peut être limitée, alors que les électroaimants ne sont pas nécessairement confrontés aux mêmes défis.

[0024] Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2B, l’ensemble électromagnétique 240 peut former une partie du train de production 290 ou, en variante, une partie d’une SCSSV. Par exemple, dans le mode de réalisation des figures 2A à 2C, l’ensemble électromagnétique 240 est situé dans le sous-raccord 295. Selon ce mode de réalisation, l’ensemble électromagnétique 240 est permanent, et donc fixé en place. De plus, dans un mode de réalisation, l’ensemble électromagnétique 240 ne comprend aucune pièce mobile. En conséquence, c’est l’ensemble magnétique 238 qui forme une partie de la vanne de sécurité 200 qui se déplace. Dans un tel exemple où l’ensemble électromagnétique 240 forme une partie d’une SCSSV, la vanne de sécurité 200 pourrait agir en tant que vanne de sécurité secondaire ou de secours. Dans une telle configuration, la vanne de sécurité 200 pourrait être abaissée en fond de puits en utilisant une ligne câblée, un tube de bobine ou un autre procédé semi-permanent. Dans le mode de réalisation représenté, la vanne de sécurité 200, et plus spécialement le mandrin de verrouillage 280, est logé dans un profilé 298 du sous-raccord 295.

[0025] Alors qu’un ensemble électromagnétique 240 et un ensemble magnétique associé 238 ont été illustrés et décrits par rapport à la figure 2B, d’autres modes de réalisation peuvent exister dans lesquels un autre type d’ensemble électrique pourrait être utilisé. Par exemple, dans un autre mode de réalisation, un solénoïde électrique et une broche pourraient être utilisés pour fixer électriquement les caractéristiques de la vanne de sécurité 200 aux caractéristiques du train de production 290. En conséquence, la présente invention ne doit pas être limitée à un quelconque type spécifique de mécanisme de couplage.

[0026] En référence à la figure 2C, la vanne de sécurité 200 est illustrée dans une position ouverte. Lorsque la vanne de sécurité 200 est en position ouverte, le manchon coulissant 222 peut être fixé en place dans la seconde position, comme sur la figure 2B à travers la force fournie par l’ensemble électromagnétique 240 et l’ensemble ma8 gnétique 238, la force étant transférée à travers la tige de connexion 236 à l’ensemble de manchon coulissant 230. Un tuyau d’écoulement 208 est illustré comme étant décalé axialement par rapport à la première position illustrée sur les figures 2A et 2B à une seconde position sur la figure 2C. Lorsque le tuyau d’écoulement 208 est dans la seconde position, l’épaulement du tuyau d’écoulement 232 et l’épaulement du manchon coulissant 218 peuvent être en contact et le tuyau d’écoulement 208 peut avoir déplacé le mécanisme de fermeture de vanne 204 dans une position ouverte. Le ressort avant 212 peut être dans un état non comprimé tandis que le ressort de force 210 peut être dans un état comprimé.

[0027] Le tuyau d’écoulement 208 peut être déplacé de la première position à la seconde position lorsque le manchon coulissant 222 est fixé en place dans la seconde position. Lorsque le manchon coulissant 222 est fixé dans la seconde position, le ressort avant 212 peut fournir une force de ressort positive contre l’épaulement du tuyau d’écoulement 232 et l’ensemble de manchon coulissant 230. La force de ressort positive du ressort avant 212 peut être transférée à travers le tuyau d’écoulement 208 dans le mécanisme de fermeture de vanne 204. Dans le cas où la force de ressort positive exercée par le ressort avant 212 est supérieure à la pression différentielle exercée sur le mécanisme de fermeture de vanne 204, le ressort avant 212 peut s’étendre et déplacer le tuyau d’écoulement 208 dans la seconde position. En variante, si la force de ressort positive du ressort avant 212 n’est pas supérieure à la pression différentielle à travers le mécanisme de fermeture de vanne 204, la pression dans le conduit 206 peut être augmentée jusqu’à ce que la pression dans le conduit 206 et la force de ressort positive du ressort avant 212 surmontent la pression différentielle à travers le mécanisme de fermeture de vanne 204. La force de ressort positive du ressort avant 212 peut alors déplacer le tuyau d’écoulement 208 dans la seconde position. Lorsque le tuyau d’écoulement 208 est dans la seconde position, des fluides tels que le pétrole et le gaz dans la section inférieure 202 peuvent être capables de s’écouler dans le trajet d’écoulement 214 et vers une surface du puits de forage telle qu’une tête de puits. La vanne de sécurité 200 peut rester en position ouverte avec le manchon coulissant 222 dans la seconde position et le tuyau d’écoulement 208 dans la seconde position tant que l’ensemble électromagnétique 240 reste alimenté.

[0028] La vanne de sécurité 200 peut être déplacée vers la première position fermée, comme illustré sur la figure 2A en éteignant l’ensemble électromagnétique 240. Comme indiqué précédemment, l’ensemble électromagnétique 240 et l’ensemble magnétique 238 peuvent fixer l’ensemble de manchon coulissant 230 en place dans la seconde position lorsque l’ensemble électromagnétique 240 reste sous tension. Lorsque l’ensemble électromagnétique 240 est mis hors tension, l’ensemble de manchon coulissant 230 ne peut plus être fixé en place. Le ressort de force 210 peut exercer une force de ressort positive contre l’ensemble de vanne 216, l’épaulement du manchon coulissant 218 et l’épaulement du tuyau d’écoulement 232 par contact entre l’épaulement de manchon coulissant 218 et l’épaulement du tuyau d’écoulement 232. Une force de ressort positive du ressort de force 210 peut déplacer axialement le manchon coulissant 222 dans la première position et le tuyau d’écoulement 208 dans la première position, ramenant ainsi la vanne de sécurité 200 dans la première position fermée illustrée à la figure 2A. Une force de ressort positive du ressort de force 210 peut déplacer axialement l’ensemble magnétique 238 vers la position illustrée à la figure 2A en transmettant la force de ressort positive à travers la tige de connexion 236.

[0029] En passant brièvement aux figures 3A et 3B, est illustrée une variante de mode de réalisation d’une vanne de sécurité 300 placée dans un train de production 390 selon la description. La vanne de sécurité 300 est analogue à bien des égards à la vanne de sécurité 200 des figures 2A à 2C. En conséquence, des références numériques identiques peuvent être utilisées pour indiquer des caractéristiques similaires, sinon identiques. La vue de la figure 3A peut être analogue à la vue de la figure 2A, alors que la vue de la figure 3B peut être analogue à la vue de la figure 2B.

[0030] Le mode de réalisation illustré aux figures 2A à 2C implique un ensemble électromagnétique 240 avec une ligne de commande électrique dédiée depuis la surface ; par exemple de la tête de puits (WH)/arbre de Noël (XT). Cela implique en outre que des caractéristiques électriques de fond de puits supplémentaires, telles qu’une SCSSV électrique (par exemple, si elle est utilisée), ont leurs propres lignes de commande électriques dédiées, par exemple une ou plusieurs, mais généralement deux, qui n’interagissent pas avec la ligne de commande électrique dédiée couplée à l’ensemble électromagnétique 240. Cela implique trois lignes de commande électriques (par exemple, ou plus) allant du WH/XT à l’ensemble électromagnétique 240 et aux caractéristiques électriques de fond de puits supplémentaires, avec leurs pénétrations respectives du matériel et de l’olive de suspension de la colonne de production.

[0031] Afin de réduire le nombre de lignes de commande électriques, de pénétrations de l’olive de suspension de la colonne de production, etc., une ou plusieurs des lignes de commande de vanne de sécurité électrique peuvent être utilisées pour alimenter l’ensemble électromagnétique 240 et les caractéristiques électriques de fond de puits supplémentaires. Ceci peut être accompli en incluant un module de commande 310 adjacent à l’ensemble électromagnétique 240, soit en haut ou en fond de puits de l’ensemble électromagnétique 240. Dans cette configuration, une première ligne de commande électrique 320 entrerait dans le module de commande 310 depuis le haut de puits, puis une seconde ligne de commande électrique 330 quitterait ensuite le module de commande 310 et s’étendrait en fond de puits jusqu’aux caractéristiques électriques en fond de puits supplémentaires, telles que la SCSSV électrique. Dans ce mode de réalisation, le module de commande 310 achemine de l’énergie à l’ensemble électromagnétique 240 et/ou aux caractéristiques électriques de fond de puits supplémentaires. Le module de commande 310 fournit également un moyen de déconnecter l’électricité des caractéristiques électriques de fond de puits supplémentaires en cas de défaillance des caractéristiques électriques de fond de puits supplémentaires. Par exemple, si la caractéristique électrique de fond de puits supplémentaire était une SCSSV électrique, si la SCSSV électrique devait tomber en panne, le module de commande 310 pourrait être utilisé pour déconnecter son alimentation, de sorte que toute la puissance puisse être concentrée avec l’ensemble électromagnétique 240, le cas échéant.

[0032] En référence aux figures 3A et 3B, le module de commande 310 est situé en haut de puits de l’ensemble électromagnétique 240, et l’alimentation entre ainsi en premier dans le module de commande 310. Dans cette configuration, lorsque la caractéristique électrique de fond de puits supplémentaire fonctionne normalement, l’électricité est dirigée vers la caractéristique électrique de fond de puits supplémentaire et non vers l’ensemble électromagnétique 240. En cas de défaillance de la caractéristique électrique de fond de puits supplémentaire, le module de commande 310 dirige l’électricité vers l’ensemble électromagnétique 240 et non vers la caractéristique électrique de fond de puits supplémentaire.

[0033] En passant brièvement aux figures 4A et 4B, est illustrée une variante de mode de réalisation d’une vanne de sécurité 400 selon la description. Dans ce mode de réalisation, le module de commande 410 est situé au fond de puits de l’ensemble électromagnétique 240, et ainsi l’alimentation entre en premier dans l’ensemble électromagnétique 240. Dans cette configuration, une première ligne de commande électrique 420 entrerait dans l’ensemble électromagnétique 240, l’énergie passerait à travers l’ensemble électromagnétique 240 jusqu’au module de commande 410, puis une seconde ligne de commande électrique 430 sortirait ensuite du module de commande 410 et s’étendrait en fond de puits jusqu’aux caractéristiques électrique de fond de puits supplémentaires, telles que la SCSSV électrique. Selon ce mode de réalisation et pour des raisons de simplicité de conception, le système peut être configuré de sorte que l’électricité circule toujours à travers l’ensemble électromagnétique 240.

[0034] Un système de commande de procédé peut être utilisé pour surveiller et commander la production de fluides de formation à partir d’un puits dans lequel la vanne de sécurité est disposée. Un système de commande de procédé peut comprendre des composants tels que des débitmètres, des transducteurs de pression, des pompes, des systèmes d’alimentation et des systèmes de commande associés pour chacun. Le système de commande de procédé peut alimenter la vanne de sécurité afin d’y activer et désactiver l’ensemble électromagnétique. L’ensemble électromagnétique peut être conçu pour fonctionner avec n’importe quelle source d’alimentation telle qu’un courant alternatif (« A/C ») ou un courant continu (« D/C »). Le système de commande de procédé peut permettre à un opérateur d’ouvrir la vanne de sécurité selon les procédés décrits ci-dessus en utilisant la pompe pour réduire la pression, en alimentant l’ensemble électromagnétique et en utilisant la pompe pour augmenter la pression. Le système de commande de procédé peut surveiller les pressions et les débits des fluides de puits de forage afin de garantir des conditions de fonctionnement sûres et que le procédé de production ne dépasse pas les limites de sécurité. En cas de problème, tel qu’une surpression, le système de commande de procédé peut détecter le problème et couper automatiquement l’alimentation de la vanne de sécurité. Comme indiqué cidessus, couper l’alimentation de la vanne de sécurité peut entraîner sa fermeture automatique, contenant ainsi les pressions et les fluides.

[0035] Les aspects décrits ici englobent :

A. Une vanne de sécurité, comprenant : un corps de vanne définissant un alésage central s’étendant axialement à travers le corps de vanne ; un manchon coulissant disposé dans l’alésage central ; un tuyau d’écoulement disposé par rapport au manchon coulissant ; un piston pouvant transmettre une force à l’un ou l’autre du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement ; un mécanisme de fermeture de vanne disposé sur une extrémité distale du corps de vanne ; et un canal d’activation couplant le piston et une pression en fond de puits du mécanisme de fermeture de vanne pour appliquer la force à l’un ou l’autre du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement.

B. Un système de puits, comprenant : un train de production ayant un alésage central de train de production situé dans un puits de forage ; une vanne de sécurité positionnée dans l’alésage central de train de production, la vanne de sécurité comprenant 1) un corps de vanne définissant un alésage central s’étendant axialement à travers le corps de vanne, 2) un manchon coulissant disposé dans l’alésage central, 3) un tuyau d’écoulement disposé par rapport au manchon coulissant, 4) un piston pouvant transmettre une force à l’un ou l’autre du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement, 5) un mécanisme de fermeture de vanne disposé sur une extrémité distale du corps de vanne, et 6) un canal d’activation couplant le piston et une pression dans le train de production en fond de puits du mécanisme de fermeture de vanne pour appliquer la force à l’un ou l’autre du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement.

C. Un procédé pour faire fonctionner un système de puits, comprenant : le positionnement d’un train de production ayant un alésage central de train de production dans un puits de forage ; le positionnement d’une vanne de sécurité dans l’alésage central de train de production, la vanne de sécurité comprenant 1) un corps de vanne définissant un alésage central s’étendant axialement à travers le corps de vanne, 2) un manchon coulissant disposé dans l’alésage central, 3) un tuyau d’écoulement disposé par rapport au manchon coulissant, 4) un piston pouvant transmettre une force à l’un ou l’autre du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement, 5) un mécanisme de fermeture de vanne disposé sur une extrémité distale du corps de vanne, et 6) un canal d’activation couplant le piston et une pression dans le train de production en fond de puits du mécanisme de fermeture de vanne pour appliquer la force à l’un ou l’autre du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement ; l’application d’une pression en fond de puits depuis le train de production au-dessous du mécanisme de fermeture de vanne jusqu’au piston via le canal d’activation pour déplacer le piston et faciliter l’ouverture de la vanne de sécurité.

[0036] Les aspects A, B et C peuvent comporter une combinaison d’un ou de plusieurs des éléments supplémentaires suivants : Elément 1 : dans lequel le canal d’activation couple le piston et la pression en fond de puits du mécanisme de fermeture de vanne à travers le corps de vanne. Elément 2 : dans lequel au moins une partie du canal d’activation comprend un anneau entre le corps de vanne et la tubulure disposée autour de celui-ci. Elément 3 : dans lequel la tubulure est une tubulure de production. Elément 4 : dans lequel la tubulure est une partie d’une vanne de sécurité souterraine contrôlée depuis la surface. Elément 5 : comprenant en outre un ensemble magnétique déplaçable avec le manchon coulissant ou le tuyau d’écoulement, l’ensemble magnétique pouvant être couplé à un ensemble électromagnétique fixe dans une tubulure disposée autour de celui-ci afin d’empêcher le déplacement du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement. Elément 6 : dans lequel l’ensemble magnétique comprend un matériau ferromagnétique. Elément 7 : dans lequel le corps de vanne définit une partie d’une vanne de sécurité insérée, et en outre dans lequel aucune énergie n’est acheminée vers la vanne de sécurité insérée. Elément 8 : dans lequel le train de production comprend une vanne de sécurité souterraine contrôlée depuis la surface, et dans lequel l’au moins une partie du canal d’activation comprend un anneau entre le corps de vanne et la vanne de sécurité souterraine contrôlée depuis la surface. Elément 9 : dans lequel le train de production est couplé à un ensemble électromagnétique fixe et dans lequel la vanne de sécurité comprend en outre un ensemble magnétique pouvant être déplacé avec le manchon coulissant ou le tuyau d’écoulement, l’ensemble magnétique pouvant être couplé à l’ensemble électromagnétique fixe afin d’empêcher le déplacement du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement. Elément 10 : dans lequel l’alimentation est acheminée vers l’ensemble électromagnétique fixe, mais pas vers la vanne de sécurité. Elément 11 : dans lequel le train de production comprend de plus un ensemble électromagnétique fixe couplé à celui-ci, et en outre dans lequel la vanne de sécurité comprend un ensemble magnétique déplaçable avec le manchon coulissant ou le tuyau d’écoulement, l’ensemble magnétique pouvant être couplé à l’ensemble électroma gnétique fixe pour empêcher le déplacement du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement vers le haut de puits. Elément 12 : comprenant en outre la mise sous tension de l’ensemble électromagnétique fixe pour fixer l’ensemble magnétique à l’ensemble électromagnétique fixe afin d’empêcher le déplacement du manchon coulissant ou du tuyau d’écoulement vers le haut de puits. Elément 13 : comprenant en outre l’égalisation d’une pression à travers le mécanisme de fermeture de vanne après avoir alimenté l’ensemble électromagnétique fixe, permettant ainsi au tuyau d’écoulement de s’ouvrir et de s’étendre au-delà du mécanisme de fermeture de vanne. Elément 14 : comprenant en outre la coupure de l’alimentation de l’ensemble électromagnétique fixe sous tension, amenant ainsi le tuyau d’écoulement à se déplacer vers le haut de puits au-delà du mécanisme de fermeture de vanne et à fermer la vanne de sécurité.

[0037] L’homme du métier concerné par cette demande comprendra que d’autres, additions, suppressions, substitutions et modifications supplémentaires peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits.

Claims

Revendications [Revendication 1] Vanne de sécurité (120), comprenant : un corps de vanne (224) définissant un alésage central s’étendant axialement à travers le corps de vanne (224); un manchon coulissant (222) disposé dans l’alésage central ; un tuyau d’écoulement (208) disposé par rapport au manchon coulissant (222); un piston (220) pouvant fonctionner pour transmettre une force à l’un ou l’autre du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208); un mécanisme de fermeture de valve (204) disposé sur une extrémité distale du corps de vanne (224); et un canal d’activation (228) couplant le piston (220) et une pression en fond de trou du mécanisme de fermeture de vanne (204) pour appliquer la force à l’un ou l’autre du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208). [Revendication 2] Vanne de sécurité (120) selon la revendication 1, dans laquelle le canal d’activation (228) couple le piston (220) et la pression en fond de trou du mécanisme de fermeture de vanne (204) à travers le corps de vanne (224). [Revendication 3] Vanne de sécurité (120) selon la revendication 1, dans laquelle au moins une partie du canal d’activation (228) comprend un anneau entre le corps de vanne (224) et la tubulure (226) disposée autour de celui-ci, ou en variante dans laquelle la tubulure (226) est une tubulure de production, ou une variante, dans laquelle la tubulure (226) est une partie d’une vanne de sûreté souterraine contrôlée depuis la surface. [Revendication 4] Vanne de sécurité (120) selon la revendication 1, comprenant en outre un ensemble magnétique (238) déplaçable avec le manchon coulissant (222) ou le tuyau d’écoulement (208), l’ensemble magnétique (238) pouvant être couplé à un ensemble électromagnétique fixe dans une tubulure disposée autour de celui-ci afin d’empêcher le déplacement du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208) ou en variante, dans laquelle l’ensemble magnétique (238) comprend un matériau ferromagnétique. [Revendication 5] Vanne de sécurité (120) selon la revendication 1, dans laquelle le corps de vanne (224) définit une partie d’une vanne de sécurité insérée, et en outre dans laquelle aucune énergie n’est acheminée vers la vanne de sécurité insérée.

[Revendication 6] Système de puits (100), comprenant : un train de production (290) ayant un alésage central de train de production situé dans un puits de forage ; et une vanne de sécurité (120) placée dans l’alésage central de train de production, la vanne de sécurité (120) comprenant ; un corps de vanne (224) définissant un alésage central s’étendant axialement à travers le corps de vanne (224); un manchon coulissant (222) disposé dans l’alésage central ; un tuyau d’écoulement (208) disposé par rapport au manchon coulissant (222); un piston (220) pouvant fonctionner pour transmettre une force à l’un ou l’autre du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208); un mécanisme de fermeture de valve (204) disposé sur une extrémité distale du corps de vanne (224); et un canal d’activation (228) couplant le piston (220) et une pression dans le train de production (290) en fond de trou du mécanisme de fermeture de vanne (204) pour appliquer la force à l’un ou l’autre du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208). [Revendication 7] Système de puits (100) selon la revendication 6, dans lequel au moins une partie du canal d’activation (228) comprend un anneau entre le corps de vanne (224) et train de production (290). [Revendication 8] Système de puits (100) selon la revendication 7, dans lequel le train de production (290) comprend une vanne de sécurité souterraine contrôlée depuis la surface, et dans lequel au moins une partie du canal d’activation (228) comprend un anneau entre le corps de vanne (224) et la vanne de sécurité souterraine contrôlée depuis la surface. [Revendication 9] Système de puits (100) selon la revendication 8, dans lequel le train de production (290) est couplée à un ensemble électromagnétique fixe, et dans lequel la vanne de sécurité (120) comprend en outre un ensemble magnétique (238) pouvant être déplacé avec le manchon coulissant (222) ou le tuyau d’écoulement (208), l’ensemble magnétique (238) pouvant être couplé à l’ensemble électromagnétique fixe afin d’empêcher le déplacement du manchon coulissant (222) ou du tuyau (208) d’écoulement. [Revendication 10] Système de puits (100) selon la revendication 9, dans lequel l’ensemble magnétique (238) comprend un matériau ferromagnétique. [Revendication 11] Système de puits (100) selon la revendication 6, dans lequel l’alimentation est acheminée vers l’ensemble électromagnétique fixe,

[Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] mais pas vers la vanne de sécurité (120).

Procédé d’exploitation d’un système de puits (100), comprenant : le positionnement d’un train de production (290) ayant un alésage central de train de production dans un puits de forage ;

le positionnement d’une vanne de sécurité (120) dans l’alésage central de train de production, la vanne de sécurité (120) comprenant ; un corps de vanne (224) définissant un alésage central s’étendant axialement à travers le corps de vanne (224);

un manchon coulissant (222) disposé dans l’alésage central ; un tuyau d’écoulement (208) disposé par rapport au manchon coulissant (222);

un piston (220) pouvant fonctionner pour transmettre une force à l’un ou l’autre du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208); un mécanisme de fermeture de valve (204) disposé sur une extrémité distale du corps de vanne (224); et un canal d’activation (228) couplant le piston (220) et une pression dans le train de production en fond de trou du mécanisme de fermeture de vanne (204) pour appliquer la force à l’un ou l’autre du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208);

l’application d’une pression en fond de trou depuis le train de production (290) au-dessous du mécanisme de fermeture de vanne (204) jusqu’au piston (220) via le canal d’activation (228) pour déplacer le piston (220) et faciliter l’ouverture de la vanne de sécurité (120). Procédé selon la revendication 12, dans lequel le train de production (290) comprend de plus un ensemble électromagnétique fixe couplé à celui-ci, et en outre dans lequel la vanne de sécurité (120) comprend un ensemble magnétique (238) déplaçable avec le manchon coulissant (222) ou le tuyau d’écoulement (208), l’ensemble magnétique (238) pouvant être couplé à l’ensemble électromagnétique fixe pour empêcher le déplacement du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208) vers le haut de trou.

Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre la mise sous tension de l’ensemble électromagnétique fixe pour fixer l’ensemble magnétique (238) à l’ensemble électromagnétique fixe afin d’empêcher le déplacement du manchon coulissant (222) ou du tuyau d’écoulement (208) vers le haut de trou ou en variante, comprenant en outre l’égalisation d’une pression à travers le mécanisme de fermeture (204) de vanne après avoir alimenté l’ensemble électromagnétique fixe, permettant ainsi au tuyau d’écoulement (208) de s’ouvrir et de s’étendre au-delà du mécanisme de fermeture de vanne (204), ou en variante comprenant en outre la coupure de l’alimentation de l’ensemble électromagnétique fixe sous tension, amenant ainsi le tuyau d’écoulement (208) à se déplacer vers le haut de trou au-delà du mécanisme de fermeture de vanne (204) et à fermer la vanne de sécurité (120).

[Revendication 15] Procédé selon la revendication 12, dans lequel la vanne de sécurité (120) est une vanne de sécurité insérée qui n’est pas alimentée en énergie.