OA10433A - Suspension de la colonne de production d'un puits pétrolier - Google Patents
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Description
1 010433
ORIGINE DE L'INVENTION ET ETAT DE LA TECHNIQUE
La présente invention a pour objet une suspension de 5 la colonne de production d'un puits pétrolier.
Un puits pétrolier comprend une colonne deproduction, ou tubage, dans laquelle s'écoulent leshydrocarbures, de la roche réservoir jusqu'à la surface, et 10 un cuvelage qui soutient la paroi du puits. Entre les deux,se trouve un espace annulaire utilisé pour le contrôle dupuits.
La suspension du tubage est fixée en haut du puits, 15 au niveau du sol ou sur plate-forme s'il s'agit d'un puitsaérien, ou bien au fond de l'eau s'il s'agit d'un puitssous-marin. Elle a pour fonctions d'assurer l'ancrage dutubage au niveau du sol, d'assurer l'étanchéité avec la têtede puits située au dessus, et de permettre le bouchage du 20 tubage et de l'espace annulaire lors du retrait de la têtede puits, la tête de puits étant équipée de toutes lesvannes nécessaires pour la sécurité, l'ouverture et lafermeture du puits. 25 La suspension possède généralement deux passages permettant de communiquer respectivement avec le tubage etavec l'espace annulaire. Elle comprend aussi, en particulierpour le puits sous-marins, des passages pour des fluideshydrauliques et des câbles électriques de commande des 30 équipements de fond de puits (vannes, capteurs) .
La suspension est logée sous la tête de puits de production (ou bien dans la tête de puits de forage utiliséependant la phase forage précédant la phase production).
Lorsqu'on veut remplacer la tête de puits de 35 production (ou retirer la tête de puits de forage à la findu forage) , il est impératif, pour des raisons de sécurité,de fermer au préalable le tubage et l'espace annulaire pardes bouchons et rétablir ainsi l'étanchéité qui était 010433 assurée auparavant par les vannes de sécurité dans la têtede puits.
Il existe actuellement deux types de suspension : le 5 type orienté par rapport à l’axe du puits, et le typeconcentrique par rapport à ce même axe. Chacun possède deuxpassages permettant de communiquer respectivement avec letubage et avec l'espace annulaire. Ils diffèrentessentiellement par la méthode utilisée pour assurer 10 l'étanchéité de l'espace annulaire.
Pour le type orienté, l'étanchéité est assurée par un bouchon descendu au câble. C'est un système fiable quipermet aussi bien de mettre en place que de retirer lebouchon, mais il nécessite l’utilisation d’une colonne 15 d'intervention sous-marine double, dans le cas d'un puitssous-marin : une pour l'espace annulaire et une pour letubage, ce qui augmente la durée de l'opération et le coûtdes équipements (suspension, tête de puits, et colonnes sontplus complexes donc plus chères). 20
Pour le type de suspension concentrique, ledispositif d'étanchéité de l'espace annulaire est installéen même temps que la suspension, et ensuite activé par unsystème automatique lors du retrait de la tête de 25 production. C'est un système simple et rapide qui nécessiteune seule colonne sous-marine d'intervention. Mais ilentraîne la nécessité de déposer la tête de puits et deremonter tout le tubage pour remplacer le bouchond'étanchéité qui ne peut pas être récupéré au câble. 30 En raison des ces inconvénients la suspension concentriqueest très peu utilisée.
La présente invention a pour objet une suspension dela colonne de production d'un puits pétrolier qui possède un 35 seul passage permettant le double accès au tubage et àl'espace annulaire afin d'autoriser l'obturation de l'espaceannulaire par descente d'un bouchon au câble assurant uneétanchéité fiable avec possibilité de remplacer le bouchon 010433 sans intervention lourde, tout en conservant le concept dela suspension concentrique et de la colonne d'interventionunique. 5 La présente invention propose donc une suspension de la colonne de production (ou tubage) d'un puits pétrolier,colonne dans laquelle s'écoulent les hydrocarbures vers lasurface du puits, le puits comprenant un cuvelage pour tenirles parois du puits et un espace annulaire entre la colonne 10 et le cuvelage, la suspension étant équipée d'un passageunique de communication avec la colonne de production, etétant munie de deux logements destinés à recevoir des moyensd'étanchéité, caractérisée en ce que le passage unique(41)donne accès à la fois au moyen d'étanchéité de la colonne de 15 production et au moyen d'étanchéité de l'espace annulaire.
DESCRIPTION DE L1INVENTION
Les caractéristiques et avantages de la présente 20 invention apparaîtront plus clairement à la lecture de ladescription ci-après faite en référence aux dessins annexéssur lesquels:
Les figures IA et IB sont chacune une coupe d'unpuits pétrolier sous-marin. 25 Les figures 2A et2B présentent le schéma d'une suspension classique du type orientée.
Les figures 3A et 3B présentent le schéma d'unesuspension classique du type concentrique.
Les figures 4A et 4B présentent le schéma d'une 30 suspension, objet de l'invention, du type concentrique avecaccès à l'espace annulaire.
Les figures 5A et 5B sont chacune une vue en couperéelles d'une suspension objet de l'invention. 35
La figure IA est la coupe d'un puits pétrolier sous- marin et présente une plate-forme (1) flottante de forage ou d'intervention sur puits, un tube prolongateur(2) qui relie 010433 la plate-forme à une tête de puits sous-marine(3), munie devannes de sécurité(4).
Une suspension(5) de type classique est située sousla tête de puits de production et soutien une colonne de 5 production(6) (ou tubage) et un cuvelage(7)qui sont séparéspar un espace annulaire(8) . La fermeture de l'espaceannulaire en fond de puits est assurée par des jointsd'étanchéité(9) appelés « packers ». L'installation de la suspension se fait pendant la 10 phase de forage/complétion. A l'issue de cette phase lasuspension reste en place et la tête de puits de forage estremplacée par une tête de puits de production.
Dans le cas d’une suspension du type orienté, quisera décrit plus en détail ci-après, il existe un deuxième 15 tube prolongateur (11) reliant la plate-forme à l'espaceannulaire du puits. Dans le cas d'une suspension du typeconcentrique ce deuxième tube n'existe pas, ainsi qu'il seraprécisé dans les explications qui suivent.
La figure IB est la coupe d'un puits sous-marin en 20 production normale, l'appareil de forage ou d'interventionayant été retiré. Le conduit de production (17) permetd'évacuer la production d'hydrocarbures, et le conduit(18)permet de communiquer avec 11 espace annulaire. 25 La figure 2A représente une suspension de tubage orientée, classique en configuration de production. Ondistingue les deux passages verticaux distincts(21),(22), unpour 1 ' écoulement des hydrocarbures et un pour 1 ' accès àl'espace annulaire, séparés par l'axe du puits(24). 30 Ce type de suspension a besoin d'une orientation, pour faire coïncider les passages de la suspension et ceuxde la tête de puits ; (orientation forcée créée par un doigtavec une rampe hélicoïdale de guidage) .
Lorsque le puits est à l'arrêt, figure 2B, les deux 35 passages sont obturés par des moyens d'étanchéité, parexemple des bouchons(25), installés à l'aide d'un câble(nonreprésenté) descendu dans le puits. Après obturation, onpeut alors réparer ou remplacer la tête de puits située au 01 0433 dessus et retirer ensuite les bouchons par le même procédé.Les deux tubes prolongateurs(2),(11) permettent l'accès auxpassages (21),(22)et aux moyens d'étanchéité. 5 La figure 3A représente une suspension de tubage classique du type concentrique en configuration de production . L'axe(24) du puits est confondu avec l'axe dutubage(6). Un clapet(33) est pré-installé dans lepassage(32) qui reste ouvert et en communication avec le 10 conduit(18); ce clapet ne peut plus être remplacé sauf aprèsdémontage de la suspension et de tout le tubage.
Dans la configuration d'intervention sur puits, ) figure 3B, le puits étant à l'arrêt, seul le passage 15 vertical (31) du tubage est surmonté d'un tube prolongateur(2) permettant la mise en place du bouchon(35).Le passage vertical(32) de l'espace annulaire n'est passurmonté d'un tube prolongateur. La fermeture du clapet(33)se fait automatiquement sous l'action d'un ressort (non 20 représenté) lors du retrait de la tête de puits. Malgré lasimplicité de la suspension concentrique, le fait de ne paspouvoir remplacer le clapet(33) de l'espace annulaireconstitue un inconvénient majeur pour la sécurité du puits àcause de l'usure provoquée par le milieu corrosif dans 25 lequel se trouve le bouchon. ) L'invention proposée est présentée sur les figures4A et 4B. La suspension, objet de l'invention, ne comprendqu'un seul passage(41), entre la tête de puits située au 30 dessus et le puits situé au dessous, formé par uneprolongation du tubage. Selon l'invention, ce passage(41)comprend une dérivation(42), qui prend naissance sur lepassage unique(41),et permet d'accéder au systèmed'étanchéité de l'espace annulaire. 35 La figure 4A présente le schéma de la suspension en mode production, c'est-à-dire lorsque le puits est en débit.Aucun bouchon ne ferme le passage(41). Un bouchond'étanchéité(44) de la dérivation(42), pré-installé dans un 010433 logement 147) prévu à cet effet, empêche la communication entre le tubage(6) et l'espace annulaire(8) mais autorise la communication entre le conduit(18) et l'espace annulaire, via l'orifice(43) . 5 En mode de travaux sur puits c'est-à-dire lorsque le puits est à l'arrêt, comme représenté sur la figure 4B, deuxbouchons(46),(48) obturent, respectivement le tubage etl'espace annulaire. Le bouchon du tubage(46) se trouve dansun logement(45) aménagé dans le tubage. Le bouchon de la 10 dérivation(44) a été remplacé, dans le logement (47), par lebouchon de l'espace annulaire(48); ce dernier est plus longque le bouchon(44) car il assure l'étanchéité, d'une partentre l'espace annulaire(8) et le tubage(6) et, d'autrepart, entre l'espace annulaire(8) et le conduit(18). 15
Les figures 5A et 5B présentent des vues en coupe, nonplus schématisées mais réelles, des suspensions dans lesconfigurations de production (fig 5A) et de travaux sur puits 20 (fig 5B), dans lesquelles on retrouve les éléments de lasuspension déjà décrits sur les schémas.
La mise en place du bouchon de l'espace annulaire(48) 25 comprend les phases suivantes: * • le bouchon de la dérivation(44) est pré-installé,avant la descente de la colonne de production,dans le logement (47) aménagé dans ladérivation(42) 30 «en cas de décision de boucher l'espace annulaire, le bouchon(44) est retiré au moyen du câble, et lenouveau bouchon (48) est mis en place dans lelogement(47) par la dérivation et toujours aumoyen du câble. 35 · les bouchons(44) et(48) ainsi que le bouchon(46) peuvent être retirés et remis en place par lecâble, manoeuvré depuis la plate-formed'intervention sur le puits sous-marin. 010433
Les moyens d'étanchéité, constitués par lesbouchons(44),(46),(48), sont agencés afin de pouvoir êtredéplacés ou remplacés à l'aide d'un câble manoeuvré depuis 5 une plate-forme d'intervention, si le puits est sous-marin.Ils possèdent des crochets de fixation du câble.
Il existe d'autres possibilités pour assurerl'étanchéité de l'espace annulaire permettant de simplifier 10 le dispositif avec les deux bouchons. On pourrait utiliser,par exemple, un seul bouchon de même dimension que lebouchon (48) qui serait simplement déplacé à l'aide du câblepour venir fermer 1'orifice(43). On éviterait ainsi lesopérations de remontage du bouchon(44) et de descente du 15 bouchon(48)
La suspension du tubage avec passage unique est uneinvention permettant l'obturation de l'espace annulaire parune méthode simple, économique, fiable et réversible.
Claims (6)
- REVENDICATIONS 0104331 - Suspension de la colonne de production d'un 5 puits pétrolier, colonne(6) dans laquelle s'écoulent les hydrocarbures vers la surface du puits, le puits comprenantun cuvelage(7) pour tenir les parois du puits et un espaceannulaire(8) défini entre la colonne et le cuvelage, lasuspension étant équipée d'un passage unique(41) de 10 communication avec la colonne de production, et étant muniede deux logements(45),(47) destinés à recevoir des moyensd'étanchéité, caractérisée en ce que le passage unique(41)donne accès à la fois au moyen d'étanchéité(46) de la ) colonne de production et au moyen d'étanchéité (48) de 15 1'espace annulaire.
- 2 - Suspension de la colonne de production d'unpuits pétrolier selon la revendication 1, caractérisée en ce 20 que l'accès au moyen d'étanchéité(48) de l'espace annulairese fait par une dérivation (42) qui prend naissance sur lepassage unique(41) .
- 3 - Suspension de la colonne de production d'un y puits pétrolier sous-marin selon la revendication 2, caractérisée en ce que le logement(47), destiné à recevoirle moyen d'étanchéité (48) est aménagé dans la dérivation(42). 30
- 4 - Suspension de la colonne de production d'un puits pétrolier selon la revendication 2 ou 3 caractériséeen ce que le logement (47) peut recevoir un bouchon 35 d'étanchéité(44) de la dérivation empêchant toutecommunication entre la colonne de production(6) et l'espaceannulaire(8) lorsque le puits est en production. 9 0 1 0433
- 5 - Suspension de la colonne de production d'unpuits pétrolier sous-marin selon la revendication 2 ou 3,caractérisée en ce que, lors des interventions sur puits, lemoyen d'étanchéité(48) de l'espace annulaire, installé dans 5 le logement (47), obture à la fois l'orifice(43) decommunication entre l'espace annulaire(8), et le conduitannulaire(18) mais également la dérivâtion(42) de communication entre l'espace annulaire(8) et la colonne deproduction(6). 10
- 6 - Suspension de la colonne de production d'unpuits pétrolier selon les revendications 1,4 et 5 ) caractérisée en ce que les moyens d'étanchéité(44),(46),(48) 15 sont agencés afin de pouvoir être déplacés ou remplacés àl'aide d'un câble manoeuvré depuis une plate-formed'intervention, si le puits est sous-marin. 1
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