Procédé et dispositif pour commander hydrauliquement et sélectivement, au moins deux outils ou instruments d'un dispositif, vanne permettant la mise en oeuvre de la méthode ou utilisant ledit dispositif

Abstract

 - L'invention concerne un procédé et un dispositif pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation, au moins deux outils ou instruments (81, 82, 83) du dispositif relié à un tubage (90) placé à l'intérieur d'un puits (1), le dispositif comportant en outre une première ligne hydraulique (91) ayant des branchements (93) avec un premier et un deuxième des deux outils ou instruments, des moyens de distribution (51) adaptés à modifier la circulation de fluide dans chacun des branchements (93) et commandés indépendamment les uns des autres, et un générateur d'énergie hydraulique relié à ladite première ligne hydraulique. Ce procédé est notamment caractérisé en ce que pour mettre en action sélectivement le premier outil ou instruments (81, 82, 83) :
- on ferme les moyens de distribution (51) du deuxième outil ou instrument de manière à réduire la circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
- on ouvre les moyens de distribution (51) du premier outil ou instrument de manière à accroître la circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument, et
- on met une pression dans la première ligne hydraulique (91) de manière à créer dans le branchement (93) du premier outil ou instrument un écoulement du fluide allant dans un premier sens. L'invention concerne aussi une vanne permettant la mise en oeuvre de la méthode ou utilisant ledit dispositif.
- L'invention s'applique notamment à l'alimentation hydraulique d'outils ou instruments utilisés lors de l'exploitation des fluides de formation géologique, telles des formations pétrolières ou gazières.

Description

[0001] La présente invention concerne une méthode et un dispositif pour commander hydrauliquement et sélectivement un ensemble d'instruments ou outils reliés à un tubage placé à l'intérieur d'un puits foré dans le sol, notamment un puits horizontal.

[0002] L'invention fournit en outre une vanne permettant la mise oeuvre de la méthode, cette vanne pouvant utiliser le dispositif selon l'invention.

[0003] Plus particulièrement, l'invention s'applique à l'exploitation évolutive de formations géologiques ou de zones de production, telles des zones de production pétrolières ou gazières. Pour cet usage les outils que l'on peut utiliser peuvent être des vannes disposées dans chacune des formations ou chacunes des zones de production et commandées à distance en utilisant la méthode ou le dispositif selon l'invention.

[0004] Un avantage notable de l'invention est de réduire le nombre de lignes hydrauliques qui devraient être utilisées selon l'enseignement de l'art antérieur. Cet avantage est plus particulièrement sensible au niveau de la traversée des joints d'étanchéité (lorsqu'il y en a), par les lignes hydrauliques, ces joints étant par exemple du type packer ; du point de vue de l'encombrement des lignes le long du tubage notamment à sa périphérie ; pour la réduction du coût des lignes hydrauliques et de leur mise en place que l'invention permet.

[0005] L'invention s'applique avantageusement à la production de puits horizontaux. En effet, particulièrement en forage pétrolier, la production d'un puits provoque un déplacement des différentes nappes de liquides de la zone de production, appelé effet de cône (en anglais "coning"). En production dans des puits horizontaux, la venue de liquides indésirables, tels de l'eau, s'effectue en général irrégulièrement le long du puits, tant et si bien qu'une grosse partie du liquide recherché, tel que l'huile, n'est pas extraite des formations.

[0006] Pour pallier cet inconvénient, d'une part on réalise plusieurs zones de production que l'on équipe de moyens, tels des vannes, permettant d'en régler le débit et d'autre part, on contrôle, notamment la qualité et la quantité, des fluides provenant de chacune des zones de production. Ce contrôle peut être effectué par des instruments, tels des débimètres et des instruments de mesure physique et/ou chimique des fluides, disposés par exemple le long du puits ou du tubage suivant chacune des zones de production.

[0007] L'invention fournit un dispositif pour commander hydrauliquement et sélectivement un ensemble d'au moins deux instruments ou outils relié à un tubage placé à l'intérieur d'un puits, le puits comportant au moins deux zones de production distinctes, lesdits deux instruments ou outils étant disposés suivant chacune desdites zones de production. Ce dispositif est notamment caractérisé en ce qu'il comporte une première ligne hydraulique ayant des branchements avec les instruments ou outils et en ce qu'il comporte des moyens de distribution, tels des électrovannes, placés sur chacun des branchements et commandés indépendamment les uns des autres par un organe de commande des moyens de distribution, la première ligne hydraulique étant reliée à un générateur d'énergie hydraulique.

[0008] L'organe de commande des moyens de distribution pourra comporter une ligne électrique.

[0009] La ligne électrique pourra être reliée à un premier organe de connexion électrique placé à l'intérieur du tubage et adapté à coopérer avec un deuxième organe électrique complémentaire relié à la surface du sol par un câble de transmission.

[0010] Les deux zones de production pourront être séparées l'une de l'autre dans le puits par un élément d'étanchéité, tel un joint annulaire.

[0011] La première ligne hydraulique pourra être reliée à la surface du sol par l'extérieur du tubage.

[0012] La première ligne hydraulique pourra être reliée à un premier organe de connexion hydraulique placé à l'intérieur du tubage et être adapté à coopérer avec un deuxième organe hydraulique complémentaire relié à la surface du sol par une conduite.

[0013] Le dispositif pourra comporter une deuxième ligne hydraulique ayant au moins un branchement alimentant un desdits instruments ou outils

[0014] L'un au moins desdits outils ou instruments pourra comporter un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide hydraulique, le réservoir étant relié par un branchement à la première ligne hydraulique.

[0015] La première ligne hydraulique ou la deuxième ligne hydraulique pourra être reliée audit tubage par une communication hydraulique comportant au moins un élét d'obturation. L'élément d'obturation pourra être escamotable. La première ou la deuxième ligne pourra servir de conduit pour réaliser une circulation de fluide dans le tubage.

[0016] L'invention fournit en outre un procédé pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation, au moins deux outils ou instruments d'un dispositif relié à un tubage placé à l'intérieur d'un puits, le dispositif comportant en outre une première ligne hydraulique ayant des branchements avec un premier et un deuxième des deux outils ou instruments, des moyens de distributions adaptés à modifier la circulation de fluide dans chacun des branchements et commandés indépendamment les uns des autres, et un générateur d'énergie hydraulique relié à ladite première ligne hydraulique. Ce procédé se caractérise notamment en ce que pour mettre en action sélectivement le premier outil ou instruments :
- on ferme les moyens de distribution du deuxième outil ou instrument de manière à réduire la circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
- on ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument de manière à accroître la circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument, et
- on met une pression dans la première ligne hydraulique de manière à créer dans le branchement du premier outil ou instrument un écoulement du fluide allant dans un premier sens.

[0017] Le premier outil ou instrument pourra admettre une circulation de fluide hydraulique suivant les deux sens opposés et pourra comporter un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide, ce réservoir étant relié par un premier desdits branchements à la première ligne hydraulique, et pour produire dans le branchement du premier outil ou instrument un écoulement dans un deuxième sens opposé au premier sens, on pourra ouvrir les moyens de distribution du premier outil ou instrument et on pourra relâcher la pression dans la première ligne hydraulique.

[0018] On pourra en outre utiliser une deuxième ligne hydraulique ayant au moins un branchement avec un au moins des outils ou instruments, et pour produire, dans le branchement avec la première ligne hydraulique de l'outil ou instrument branché à la deuxième ligne hydraulique, une circulation de fluide dans un premier sens ou dans un deuxième sens opposé au premier sens, on pourra ouvrir les moyens de distribution de l'outil ou instrument branché aux deux lignes, et on pourra établir, dans la première ou deuxième ligne), des pressions adaptées à créer une circulation de fluide, dans le branchement avec la première ligne, suivant le premier ou le deuxième sens.

[0019] Le deuxième outil ou instrument pourra admettre une circulation de fluide hydraulique suivant les deux sens opposés et pourra comporter un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide. Ce réservoir étant relié par un deuxième des branchements à la ligne hydraulique, des moyens de rappel permettant de remettre le deuxième outil ou instrument dans une position initiale, pour mettre en action sélectivement le deuxième outil ou instrument :
- on pourra fermer les moyens de distribution du premier outil ou instrument de manière à empêcher une circulation de fluide dans le branchement de premier outil ou instrument,
- on pourra ouvrir les moyens de distribution du deuxième outil ou instrument de manière à permettre une circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
- on pourra mettre en pression la première ligne hydraulique, de manière à créer dans le branchement du deuxième outil ou instrument, un écoulement de fluide allant dans ledit premier sens,
- et pour produire, dans le branchement du deuxième outil ou instrument, un écoulement dans ledit deuxième sens opposé au premier sens, on pourra relâcher la pression dans ladite première ligne hydraulique.

[0020] Une fois que l'on a produit, dans le premier ou le duexième outil ou instrument, une circulation de fluide allant dans le premier ou le deuxième sens, on pourra fermer les moyens de distribution du premier ou du deuxième outil ou instrument de manière à empêcher une circulation de fluide dans le branchement du premier ou du deuxième outil ou instrument.

[0021] Lorsque le procédé selon l'invention est appliqué à la production sélective d'un gisement, les premier et deuxième outils ou instruments pourront être placés sur le tubage et pourront être adaptés à modifier le débit de transfert de fluide de production entre l'intérieur et l'extérieur du tubage.

[0022] Les moyens de distribution pourront être commandés électriquement par un câble relié à un premier organe de connexion électrique placé à l'intérieur du tubage, on pourra introduire et déplacer dans le tubage un deuxième organe de connexion électrique complémentaire et relié à la surface du sol par un câble de transmison et on pourra faire coopérer le premier et le deuxième organes de connexion électrique, de manière à commander les moyens de distribution depuis la surface du sol.

[0023] On pourra disposer dans le puits le générateur d'énergie hydraulique au voisinage des outils ou instruments.

[0024] On pourra relier la ligne hydraulique à un premier organe de connexion hydraulique placé à l'intérieur du tubage, on pourra introduire et déplacer dans le tubage un deuxième organe de connexion hydraulique complémentaire et relié à la surface du sol par une conduite, on pourra faire coopérer le premier et le deuxième organes de connexion hydraulique et on pourra disposer le générateur d'énergie hydraulique à l'extrémité de la conduite voisine de la surface du sol.

[0025] On pourra placer dans le puits un conduit 2 relié par une communication hydraulique audit tubage, disposer sur la communication un élément adapté à obturer celle-ci, relier le conduit au générateur hydraulique et utiliser le conduit comme la première ou la deuxième ligne hydraulique.

[0026] L'invention fournit aussi une vanne à chemise coulissante utilisable pour équiper les tubages de puits forés dans le sol.

[0027] Cette vanne permet notamment d'effectuer d'une manière simple la production sélective de formations géologiques traversées par le tubage à l'aide d'un nombre très réduit de lignes de commande. Cette réduction du nombre de lignes est particulièrement avantageuse au niveau de la traversée des joints d'étanchéité, par les lignes ces joints peuvent être du type "packer" ; du point de vue de l'encombrement des lignes le long du tubage, notamment à sa périphérie et aussi de la réduction des coûts de mise en place de ces lignes.

[0028] Cette vanne à chemise coulissante pour la production de puits forés dans le sol, comporte un corps extérieur cylindrique adapté à s'intercaler dans un tubage, une allonge intérieure à ce corps, une chemise coulissant entre le corps et l'allonge, et permettant la modification de l'ouverture d'orifices mettant en communication l'intérieur et l'extérieur de la vanne, une chambre de poussé délimitée par le corps, l'allonge et une extrémité de la chemise, la chambre étant reliée à des moyens de commande hydraulique, tels qu'une ligne reliée à un générateur hydraulique.

[0029] Cette vanne est notamment caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens de rappel, tels qu'un ressort, agissant sur la chemise, les moyens de commande hydraulique tendant à déplacer la chemise à partir d'une position initiale, contre l'action des moyens de rappel, de manière à modifier l'ouverture des orifices, les moyens de rappel étant adaptés à ramener la chemise dans la position initiale en l'absence d'une action suffisante des moyens de commande hydraulique.

[0030] La vanne pourra comporter une chemise de sécurité commandée mécaniquement par l'intérieur du tubage et adaptée à modifier l'ouverture des orifices.

[0031] L'invention pourra être bien comprise et tous ses avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit dont un exemple de réalisation est illustré par les figures annexées parmi lesquelles :

- la figure 1 représente en coupe un puits équipé du dispositif selon l'invention, au cours de l'étape précédant la connexion,

- la figure 2 montre en détail une vanne hydraulique sélective, à chemise coulissante utilisée dans un dispositif selon l'invention, et

- la figure 3 montre schématiquement un dispositif selon l'invention comportant des outils ou instruments hydrauliques.

[0032] Sur la figure 1 le puits, comportant une partie fortement inclinée sur la verticale, voire horizontale, et équipé d'un dispositif selon l'invention, est exploité à partir de la surface du sol. Ce puits 1 comporte sur une certaine longueur un cuvelage 2 à l'intérieur duquel se trouve un tubage 3 et un conduit 4, qui traverse des formations géologiques dont on veut produire des fluides.

[0033] De manière à produire sélectivement des fluides des formations géologiques, suivant des zones dites de production 30, 31, 32, 33, on dispose, d'une part, entre le cuvelage 2 et les formations des moyens d'étanchéité 7, 8, 9 du type packer et, d'autre part, entre le cuvelage 2 et le premier tubage 3 et le conduit 4 des moyens d'étanchéité internes au cuvelage. Ces moyens internes 6a, 7a, 8a, 9a sont situés respectivement sensiblement au droit des joints les 7, 8, 9 et sont par exemple du type packer double.

[0034] Chacune des zones de production 30, 31, 32 communique avec des zones intérieures au cuvelage 2 par des orifices 13, 15, 17 respectivement. On peut faire communiquer cette zone à volonté avec l'intérieur du premier tubage 3 par des vannes de circulation, telles des vannes à chemises coulissantes 14, 16, 18 respectivement.

[0035] En production, les vannes 14, 16, 18 sont normalement dotées de clapets anti-retour empêchant la circulation de fluide du tubage vers les formations, mais on pourra très bien supprimer ces clapets, lorsque, par exemple, on voudra procéder à la fracturation d'une zone.

[0036] L'extrémité inférieure du conduit 4, comportent une vanne 11 pouvant être commandée à distance, telle qu'une vanne à chemise coulissante semblable aux vannes 14, 16, 18 et permettant de mettre en communication la partie inférieure 33 du puits 1 avec le tubage 3 et le conduit 4, soit pour produire les fluides du fond du puits (par le conduit 4), soit pour les besoins de l'exploitation normale du puits.

[0037] Le conduit 4 relié au tubage 3 par l'élément de liaison hydraulique 12 comporte, si besoin est, disposée à la profondeur requise, une pompe 19 de circulation qui aspire le fluide des formations et le refoule à la surface du sol par la bouche 20. La pompe 19 peut être une pompe hydraulique, électrique ou mécanique, telle le plongeur d'une pompe à tige et balancier. La position de la pompe 19 dans le puits pourra être située sensiblement au dessous du niveau dynamique d'une formation en production. Selon l'invention le sens de circulation du fluide de la pompe peut être unique et ascendant.

[0038] L'extrémité intérieure et inférieure du tubage 3 comporte un premier organe de connexion 10 relié par des lignes électriques 40 à des instruments ou outils 34, 35, 36, 37 disposés dans chacunes des zones de production 30, 31, 32, 33.

[0039] Ce premier organe de connexion 10 est adapté à coopérer avec un deuxième organe de connexion 21 relié à la surface du sol par un câble de transmission 22. Ce deuxième organe de connexion 21 est introduit dans le tubage 3 à sa partie supérieure, puis est déplacé jusqu'au deuxième organe de connexion 10 pour établir la coopération de ces derniers.

[0040] Le deuxième organe de connexion 21 peut comporter une barre de charge 21a qui permet la descente par gravité de ce deuxième organe 21, notamment pour les puits verticaux ou faiblement déviés de la verticale. Cet organe 21 peut aussi comporter des garnitures adaptées à coopérer avec l'intérieur du tubage 3, notamment pour les puits fortement déviés de la verticale voire horizontaux ou encore remontant, afin de réaliser une étanchéité et ainsi mouvoir cet organe 21 par un pompage hydraulique produit, soit par la station 29 qui est reliée au tubage 3 par une canalisation 28, soit par la pompe de circulation 19 située dans le conduit 4.

[0041] L'extrémité du tubage comporte un canal 12a, situé en dessous de la liaison hydraulique 12 et qui permet une circulation de fluide, cette liaison hydraulique étant adaptée à permettre l'évacuation des boues ou autres sédiments et étant également adaptée à permettre l'élimination du fluide présent entre les premier 10 et deuxième 21 organes, notamment lors de leur connexion, et grâce à une section convenable. La liaison hydraulique 12 est aussi adaptée à permettre l'amortissement de l'inertie du deuxième organe 21 au cours de sa connexion avec le premier organe 10.

[0042] Pour réaliser la descente du deuxième organe 21 de connexion par un pompage hydraulique d'un fluide, tel une huile dégazée, l'extrêmité supérieure du tubage 3 comporte un presse-étoupe 23 au travers duquel passe le câble de transmission 22 avant d'être renvoyé par deux poulies 24, 25 vers le treuil 26 commandé par le poste 27.

[0043] Lorsque l'on effectue la production d'un puits 1, tel celui foré dans des formations géologiques comportant des hydrocarbures, le puits 1 est équipé d'au moins un tubage 3 et un conduit 4 pour des raisons de sécurité, de manière à éviter une circulation de fluide entre le cuvelage 2 et le tubage 3. Ainsi, lorsque l'on déplace le deuxième organe 21 de connexion, le fluide présent sous celui-ci remonte par le conduit 4. On ne sortira pas du cadre de l'invention, notamment lors de la production à partir d'un puits, en reliant la liaison hydraulique 12 à l'espace annulaire situé entre le tubage 3 et le cuvelage 2 et en supprimant le conduit 4.

[0044] Le deuxième organe 10 de connexion est relié aux instruments de mesures 34, 35, 36, 37 respectivement, disposés dans les zones de complétion 30, 31, 32, 33, au moyen des lignes électriques 38, 39, 40, 41. Ces instruments 34, 35, 36, 37 sont adaptés à mesurer le débit de fluide traversant les vannes 14, 16, 18, 11 respectivement, la température et la pression des fluides dans chacunes des zones de complétion 30, 31, 32, 33 respectivement. On pourra, de la même manière que l'on effectue les mesures de pression, de débit et de température, effectuer toutes autres sortes de mesures physiques et/ou chimique et/ou physico-chimique, telles que la résistivité des fluides des zones de production. En réalisant la liaison électrique entre les appareils de mesures et la surface, il est possible d'obtenir à tout moment et en temps réel les caractéristiques des fluides de chacune des zones et ainsi établir au mieux un programme de production en intervenant sur les vannes 14, 16, 18, 11 de chacune des zones. Par exemple, lorsque le câble de transmission ne comporte qu'un seul conducteur, on pourra utiliser un dispositif multiplex pour regrouper les informations provenant des instruments de mesure.

[0045] Les vannes 14, 16, 18 sont sélectivement commandées depuis la surface du sol, soit par des outils à clés (21, 21a), soit par une commande hydraulique. Ces outils à clés sont maniés au câble pour les puits verticaux ou faiblement déviés, ou avec des moteurs hydrauliques pour les puits admettant une circulation hydraulique, telle qu'on le pratique avec la technique dite T.F.L. (de l'anglais "Through Flow Line"), ou tout autre moyen, tel celui de la demande de brevet français EN - 87/11 749.

[0046] La figure 2 montre en détail une vanne 45 hydraulique à chemise coulissante 46, 47 adaptée à la production sélective d'un puits selon l'invention. Cette vanne 45 permet de mettre en communication ou non l'extérieur et l'intérieur du tubage.

[0047] Une ligne hydraulique 49, assurant la source d'énergie des éléments de puissance, tels de éléments similaires à la vanne 45, communique par un branchement 50 avec la vanne 45. Sur ce branchement 50 sont disposés des moyens de distribution, tels une électrovanne 51, reliés par un câble électrique 48 à la prise 10 placée à l'extrémité inférieure du tubage 3 (figure 1).

[0048] Cette électrovanne 45 assure l'ouverture et la fermeture de la communication entre la ligne hydraulique 45 et la chambre 52 de poussée hydraulique de la chemise coulissante hydraulique 46.

[0049] La vanne 45 comporte un corps 53 extérieur cylindrique intercalé dans le tubage 3 grâce à un raccord conique femelle 54 et un raccord conique mâle 55 respectivement disposés en haut et en bas de la vanne

[0050] Dans ce corps 53 réalisant l'enveloppe extérieure de la vanne sont disposés, sensiblement dans le même plan perpendiculaire à l'axe du tubage, quatre orifices 56 obturables modifiant la communication entre l'intérieur et l'extérieur du tubage.

[0051] L'obturation des orifices 56 est réalisée au moyen du coulissement de la chemise hydraulique 46 ou de la chemise de sécurité 47.

[0052] Une allonge 57, séparant les chemises 46 et 47, définit avec la chemise hydraulique 46 et le corps 53 la chambre 52 hydraulique de poussée, et assure le guidage des chemises 46 et 47.

[0053] La chemise hydraulique 46 coulisse entre deux positions extrêmes définies d'une part par la coopération d'une butée d'ouverture 58 avec l'embout supérieur 59 de la chemise hydraulique 46, et d'autre part par la coopération d'un talon 60 d'un rainure 61 pratiquée à la partie inférieure de la chemise hydraulique 46 avec le talon 62 de la clavette 63. La clavette 63 est solidaire de l'allonge 57 et en coopérant avec la rainure 61 positionne en rotation la chemise hydraulique 46 par rapport au corps 53 de la vanne.

[0054] Un ressort de rappel 64, coopérant avec l'embout inférieur 65 de la chemise hydraulique 46 et un épaulement 66 de l'allonge 57, assure le retour à la position repos de la chemise hydraulique 46 lorsque la pression à l'intérieur de la chambre de poussée 52 devient inférieure à une valeur prédéterminée.

[0055] L'espace cylindrique 67 défini par l'épaulement 66, l'embout inférieur 65, le corps 53 et l'allonge 57, et dans lequel est placé le ressort 64, débouche à l'intérieur du tubage par un orifice 68 inférieur de circulation et par un orifice 69 supérieur de circulation, une gorge 70 et des ajourages pratiqués dans la chemise 47 de sécurité, de manière à permettre une circulation de fluide et à éviter le colmatage du ressort 64. Au lieu de faire déboucher cet espace cylindrique 67 dans l'intérieur du tubage, on pourra connecter cet espace 67 avec une chambre de compensation remplie avec un fluide restant propre, tel de l'huile.

[0056] A l'intérieur de l'allonge cylindrique 57, coulisse la chemise 47 de sécurité, entre deux positions définies par la coopération d'une lame élastique 71 comportant un ergot avec deux rainures annulaires intérieures 72, 73 usinées dans l'allonge 57 et assignant à la chemise 47 une position haute et une position basse correspondant respectivement à l'ouverture et la fermeture des orifices 56.

[0057] La chemise 47 de sécurité est commandée par un siège de clé 74 adapté à coopérer avec la pène d'un outil circulant dans le tubage. La partie supérieure 75 du corps 53 de vanne, comporte au niveau de la chemise 47 de sécurité un chanfrein 76 adapté au dégagement du pène. La chemise 47 est positionnée en rotation par rapport au corps 53 au moyen d'un ergot 77 solidaire de l'allonge 57 et coopérant avec une rainure 78 pratiquée dans la chemise 47.

[0058] L'extrémité inférieure de la vanne 45 comporte un embout 79 fixé au corps 53 par un filetage 80, l'embout étant muni du raccord conique mâle 55.

[0059] Sur le figure 2, la vanne 45 est représentée "normalement ouverte", c'est-à-dire que lorsque la pression du fluide agissant sur la chemise 46 hydraulique est inférieure à une valeur déterminée, les orifices disposés dans le corps de vanne ne sont pas obstrués par la chemise 46 du fait de la force de rappel du ressort 64 qui fait coopérer la butée d'ouverture 58 avec l'embout supérieur 59 de la chemise hydraulique 46.

[0060] On ne sortira pas du cadre de l'invention en réalisant et en utilisant une vanne "normalement fermée". Pour cela, il suffit par exemple de relever les orifices pratiqués dans la chemise hydraulique 46 d'une manière telle que, lorsque la butée d'ouverture 58 coopère avec l'embout supérieur 59, les orifices 56 sont obstrués au niveau de la chemise hydraulique 46 et de manière que lorsque le talon 60 de la rainure 61 coopère avec le talon 62 de la clavette 63, les orifice 56 sont libres au niveau de la chemise hydraulique 46.

[0061] La chambre de poussée 52 correspond à un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide hydraulique.

[0062] La fermeture des orifices de la vanne 45 s'effectue en commandant par la ligne électrique 48 l'ouverture des moyens de distribution 51, en mettant une pression adaptée dans la ligne 49, de manière à créer un écoulement de fluide dans un premier sens et faire ainsi descendre la chemise 46.

[0063] Pour immobiliser la chemise 46 dans les positions où les orifices sont ouverts ou fermés, quelle que soit la pression dans la ligne 49, on ferme les moyens de distribution 51.

[0064] L'ouverture des orifices de la vannes 45 s'effectue en ouvrant les moyens de distribution 51, de manière à mettre en communication la chambre de poussée 52 avec la ligne hydraulique et en mettant une pression adaptée dans la ligne 49, de manière à créer un écoulement de fluide dans un deuxième sens opposé au premier sens et faire ainsi remonter la chemise 46, cette pression étant inférieure à la pression de fermeture des orifices.

[0065] La figure 3 montre shématiquement un dispositif comportant des outils ou instruments hydrauliques 81, 82, 83 disposés sur un tubage 90 placé dans le puits 1, le dispositif étant notamment adapté à la production sélective de différentes zones, telles les zones 30, 31,k 32, 33 de la figure 1 ou 84, 85, 86 de la figure 3. Ces outils ou instruments peuvent être, par exemple des vannes illustrées par la figure 2. Les zones 84, 85, 86 sont respectivement délimitées par des éléments d'étanchéités 87-88, 88-89, 89 et le fond du puits.

[0066] Le dispositif comporte une première ligne 91 et éventuellement une deuxième ligne hydraulique 92, ces lignes étant reliées aux outils ou instruments par des branchements 93, 94 respectivement. Sur les branchements 93 de la première ligne hydraulique 91 sont disposés des moyens de distribution.

[0067] Des moyens de distribution des branchements 93 sont commandés par une ligne électrique 95 reliée à un premier organe 96 de connexion électrique disposé à la partie inférieure et intérieure du tubage et adapté à coopérer avec un deuxième organe de connexion électrique complémentaire relié à la surface du sol par un câble de transmission 22 (figure 1). Tout comme les moyens de distribution sont commandés par une ligne électrique 95, on pourra commander ces moyens par des lignes de commande hydraulique reliées, par exemple, à un organe de connexion de commande hydraulique.

[0068] La première ligne 91 et éventuellement la deuxième ligne hydraulique 92 sont reliées à générateur d'énergie hydraulique disposé soit à la surface du sol, soit au voisinage des outils ou instruments.

[0069] Le câble de transmission pourra comporter une ligne électrique de puissance permettant d'alimenter un générateur d'énergie hydraulique disposé au voisinage des outils ou instruments.

[0070] Le première ligne 91 et éventuellement la deuxième ligne hydraulique 92 pourront être reliées à un organe de connexion hydraulique disposé à l'intérieur du tubage à sa partie inférieure, de la même manière que la ligne électrique 95 est reliée à l'organe de connexion électrique, cet organe de connexion hydraulique coopérant avec un organe complémentaire relié à la surface du sol par une canalisation hydraulique.

[0071] Ces organes de connexion hydrauliques et électriques pourront être associés dans une même organe de connexion, et de même ces lignes hydrauliques et électriques pourront être associées dans une même ligne.

[0072] Pour commander hydrauliquement et sélectivement, par deux sens de circulation de fluide, au moins deux outils ou instruments 81, 82, 83 à l'aide seulement d'une ligne hydraulique, on utilise des outils ou instruments pourvus de moyens de rappel permettant de revenir dans une position initiale lorsque la pression a décru et on utilise des moyens de distribution disposés sur des branchements 93 de la première ligne 91 hydraulique avec les outils ou instruments.

[0073] Pour mettre en action un premier outil ou instrument :
- on ferme les moyens de distribution du deuxième desdits deux outils ou instruments ou des autres outils ou intruments de manière à réduire, voire stopper, une circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
- on ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument de manière à accroitre, la circulation de fluide dans le branchment du premier outil ou instrument, et
- on met une pression dans la première ligne 91 hydraulique de manière à créer, dans le branchement du premier outil ou instrument, un écoulement du fluide allant dans un premier sens.

[0074] Lorsque l'on veut stopper l'écoulement de fluide, comme cela peut-être le cas pour verrouiller une vanne, on ferme les moyens de distribution du premier outil ou instrument.

[0075] Pour produire un écoulement dans le branchement du premier outil ou instrument suivant un deuxième sens, opposé au premier sens, et de cette manière manoeuvrer le premier outil ou instrument, ou ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument, on relâche la pression dans la première ligne hydraulique.

[0076] En produisant sélectivement un écoulement dans le branchement d'un outil ou instrument, suivant deux sens, il est ainsi possible de manoeuvrer indépendamment toutes sortes d'outil ou d'instrument et notamment des vannes.

[0077] De la même manière que l'on a manoeuvré le premier outil ou instrument, on peut manoeuvrer autant d'outils ou instruments que l'on voudra.

[0078] Pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation de fluide, au moins deux outils ou instruments 81, 82, 83, à l'aide de deux lignes hydraulique seulement, on utilise une première ligne hydraulique 91 comportant des branchements 93 avec les outils ou instruments, la circulation dans ces branchements étant contrôlée par des moyens de distribution placés sur chacun de ces branchements, et une deuxième ligne hydraulique 92 comportant des branchements avec les outils ou instruments.

[0079] Pour mettre en action un premier outil ou instrument, on ferme les moyens de distribution du deuxième desdits deux outils ou instruments, de manière à réduire voire à stopper, une circulation de fluide dans les branchements du deuxième outil ou instrument :
- on ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument de manière à accroître, la circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument, et
- on met, dans ladite première ou deuxième ligne, des pressions adaptées à créer une circulation du fluide dans le branchement avec la première ligne, suivant le premier ou le deuxième sens.

[0080] Pour permettre la circulation de fluide suivant le premier ou le deuxième sens de circulation, comme cela peut être le cas pour ouvrir ou fermer la vanne 45, on réalise une différence de pression positive ou négative entre la première et la deuxième lignes.

[0081] De la même manière que l'on a commandé le premier outil ou instrument indépendamment du deuxième, on pourra commander indépendamment les uns des autres toutes sortes d'outils ou instruments.

[0082] Suivant un mode particulier de réalisation du dispositif ou de mise en oeuvre de l'invention, le conduit 4 pourra servir de première ou de deuxième ligne hydraulique. A cette fin, la liaison hydraulique 12 et le canal 12a, qui réalise la communication hydraulique entre le tubage 3 et le conduit 4 devra être obturer par un ou plusieurs éléments d'obturation permettant alors d'établir, grâce au générateur d'énergie hydraulique, une pression et un débit permettant de manoeuvrer l'outil ou l'instrument. Cet élément d'obturation sera avantageusement escamotable de manière à permettre lorsqu'on le désire, la circulation de fluide dans le tubage 3 et le conduit 4, par exemple pour déplacer dans le tubage ou le conduit tout outils ou instruments, tels le deuxième organe de connexion 21, ou tels encore des outils de perçage ou de râclage.

Revendications

1. Dispositif (fig. 3) pour commander hydrauliquement et sélectivement un ensemble d'au moins deux instruments ou outils (81, 82, 83) relié à un tubage (90) placé à l'intérieur d'un puits (1) comportant au moins deux zones de production (84, 85, 86) distinctes, lesdits deux instruments ou outils étant disposés suivant chacune desdites zones de production, caractérisé en ce qu'il comporte une première ligne hydraulique (91) ayant des branchements (93) avec lesdits instruments ou outils (81, 82, 83) et en ce qu'il comporte des moyens de distribution (51, fig. 2), tels des électrovannes, placés sur chacun des branchements, et commandés indépendamment les uns des autres par un organe, ladite première ligne hydraulique (91) étant reliée à un générateur d'énergie hydraulique.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe de commande des moyens de distribution comporte une ligne électrique (95).

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que ladite ligne électrique (95) est reliée à un premier organe de connexion électrique (96) placé à l'intérieur dudit tubage (90, 10) et adapté à coopérer avec un deuxième organe électrique (21, fig. 1) complémentaire relié à la surface du sol par un câble de transmission (22).

4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que lesdites deux zones sont séparées l'une de l'autre dans le puits par un élément d'étanchéité (87, 88, 89), tel un joint annulaire.

5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite première ligne hydraulique (91) est reliée à la surface du sol par l'extérieur dudit tubage (90).

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite première ligne hydraulique (91) est reliée à un premier organe de connexion hydraulique placé à l'intérieur dudit tubage (90, 3) et est adapté à coopérer avec un deuxième organe hydraulique complémentaire relié à la surface du sol par une conduite.

7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comporte une deuxième ligne hydraulique (92) ayant au moins un branchement (94) alimentant un desdits instruments ou outils.

8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'un au moins desdits outils ou instruments comporte un réservoir adapté à contenir une masse variable de fluide hydraulique, le réservoir (52, fig. 2) étant relié par un branchement (93) à la première ligne hydraulique (91).

9. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que ladite première ligne hydraulique est reliée audit tubage par une communication hydraulique comportant au moins un élément d'obturation.

10. Procédé pour commander hydrauliquement et sélectivement, suivant deux sens de circulation, au moins deux outils ou instruments (81, 82, 83) d'un dispositif relié à un tubage (90) placé à l'intérieur d'un puits (1), ledit dispositif comportant en outre une première ligne hydraulique (91) ayant des branchements (93) avec un premier et un deuxième desdits deux outils ou instruments, des moyens de distribution (51) adaptés à modifier la circulation de fluide dans chacun des branchements (93) et commandés indépendamment les uns des autres, et un générateur d'énergie hydraulique relié à ladite première ligne hydraulique, caractérisé en ce que pour mettre en action sélectivement ledit premier outil ou instruments (81, 82, 83) :
- on ferme les moyens de distribution (51) du deuxième outil ou instrument de manière à réduire la circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
- on ouvre les moyens de distribution (51) du premier outil ou instrument de manière à accroître la circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument, et
- on met une pression dans ladite première ligne hydraulique (91) de manière à créer dans le branchement (93) du premier outil ou instrument un écoulement du fluide allant dans un premier sens.

11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que le premier outil ou instrument admet une circulation de fluide hydraulique suivant lesdits deux sens opposés et comporte un réservoir (52) adapté à contenir une masse variable de fluide, ce réservoir étant relié par un premier desdits branchements à ladite première ligne hydraulique, et en ce que pour produire dans le branchement du premier outil ou instrument un écoulement dans un deuxième sens opposé au premier sens, on ouvre les moyens de distribution du premier outil ou instrument et on relâche la pression dans ladite première ligne hydraulique (91).

12. Procédé selon l'une de revendications 10 et 11, caractérisé en ce qu'on utilise en outre une deuxième ligne hydraulique (92) ayant au moins un branchement (94) avec un au moins desdits outils ou instruments (81, 82, 83), et en ce que pour produire, dans le branchement avec la première ligne hydraulique (91) de l'outil ou instrument branché à la deuxième ligne hydraulique (92), une circulation de fluide dans un premier sens ou dans un deuxième sens opposé au premier sens, on ouvre les moyens de distribution (51) de l'outil ou instrument branché aux deux lignes, et on établit, dans ladite première (91) et/ou deuxième ligne (92), des pressions adaptées à créer une circulation de fluide, dans le branchement avec la première ligne, suivant le premier et/ou le deuxième sens.

13. Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que le deuxième outil ou instrument admet une circulation de fluide hydraulique suivant lesdits deux sens opposés et comporte un réservoir (52) adapté à contenir une masse variable de fluide et relié par un deuxième desdits branchement à ladite ligne hydraulique, des moyens de rappel (64) permettant de remettre le deuxième outil ou instrument dans une position initiale, en ce que pour mettre en action sélectivement ledit deuxième outil ou instrument :
- on ferme les moyens de distribution (51) du premier outil ou instrument de manière à empêcher une circulation de fluide dans le branchement du premier outil ou instrument,
- on ouvre les moyens de distribution (51) du deuxième outil ou instrument de manière à permettre une circulation de fluide dans le branchement du deuxième outil ou instrument,
- on met en pression ladite première ligne hydraulique (91), de manière à créer dans le branchement du deuxième outil ou instrument, un écoulement de fluide allant dans ledit premier sens,
- et en ce que pour produire, dans le branchement du deuxième outil ou instrument, un écoulement dans ledit deuxième sens opposé au premier sens,
- on relâche la pression dans ladite ligne hydraulique (91).

14. Procédé selon l'une des revendications 10 et 13, caractérisé en ce que une fois que l'on a produit, dans le premier et/ou le deuxième outil ou instrument, une circulation de fluide allant dans le premier et/ou le deuxième sens, ou ferme les moyens de distribution (51) du premier et/ou du deuxième outil ou instrument de manière à empêcher une circulation de fluide dans le branchement du premier et/ou du deuxième outil ou instrument.

15. Procédé selon l'une des revendications 10 à 14, appliqué à la production sélective d'un gisement, caractérisé en ce que les premier et deuxième outils ou instruments sont placés sur le tubage et sont adaptés à modifier le débit de transfert de fluide de production entre l'intérieur et l'extérieur du tubage.

16. Procédé selon l'une des revendications 10 à 15, caractérisé en ce que les moyens de distribution sont commandés électriquement par un câble (95) relié à un premier organe de connexion électrique (96, 10) placé à l'intérieur du tubage, en ce qu'on introduit et on déplace dans le tubage un deuxième organe de connexion électrique (21) complémentaire et relié à la surface du sol par un câble de transmison (22) et en ce qu'on fait coopérer le premier et le deuxième organes de connexion électrique, de manière à commander les moyens de distribution depuis la surface du sol.

17. Procédé selon l'une des revendications 10 à 16, caractérisé en ce qu'on dispose dans le puits le générateur d'énergie hydraulique au voisinage desdits outils ou instruments.

18. Procédé selon l'une des revendications 10 à 17, caractérisé en ce qu'on relie ladite ligne hydraulique à un premier organe de connexion hydraulique placé à l'intérieur du tubage, en ce qu'on introduit et on déplace dans le tubage un deuxième organe de connexion hydraulique complémentaire et relié à la surface du sol par une conduite, en ce qu'on fait coopérer le premier et le deuxième organes de connexion hydraulique et en ce qu'on dispose le générateur d'énergie hydraulique à l'extrémité de la conduite voisine de la surface du sol.

19. Procédé selon l'une des revendications 10 à 18, caractérisé en ce qu'on place dans le puits un conduit (4) relié par une communication hydraulique (12, 12a) audit tubage, on dispose sur ladite communication hydraulique un élément adapté à obturer ladite communication, on relie ledit conduit dudit générateur d'énergie hydraulique, et on utilise ledit conduit comme ladite première ou une deuxième ligne hydraulique.

20. Vanne (45) à chemise coulissante pour la production de puits forés dans le sol, comportant un corps extérieur cylindrique (53) adapté à s'intercaler dans un tubage, une allonge (57) intérieure à ce corps, une chemise (46) coulissant entre le corps (53) et l'allonge (57), et permettant la modification de l'ouverture d'orifices (56) mettant en communication l'intérieur et l'extérieur de la vanne, une chambre (52) de poussée délimitée par le corps (53), l'allonge (57) et une extrémité de la chemise (46), ladite chambre (52) étant reliée à des moyens de commande hydraulique, tels qu'une ligne (49) reliée à un générateur hydraulique, caractérisée en ce que ladite vanne (45) comporte en outre des moyens de rappel, tels qu'un ressort (64), agissant sur ladite chemise (46), lesdits moyens de commande hydraulique tendant à déplacer ladite chemise (46) à partir d'une position initiale, contre l'action des moyens de rappel (64), de manière à modifier l'ouverture des orifices (56), lesdits moyens de rappel (64) étant adaptés à ramener ladite chemise (46) dans ladite position initiale en l'absence d'une action suffisante desdits moyens de commande hydraulique.

21. - Vanne selon la revendication 20, caractérisée en ce qu'elle comporte une chemise (47) de sécurité commandée mécaniquement par l'intérieur du tubage et adaptée à modifier l'ouverture desdits orifices (56).

22. Vanne selon l'une des revendications 20 et 21, utilisée avec le dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, ou permettant la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 10 à 19.

Dessins