FR2666116A1 - Vanne de securite de l'espace annulaire et procede pour commander l'ecoulement de fluides entre des conduits tubulaires exterieur et interieur. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une vanne de sécurité sensible à la pression régnant dans l'espace annulaire d'un puits souterrain. La vanne est à pleine ouverture pour permettre un accès complet, à travers elle, de câbles et d'autres outils d'intervention. Elle contient des éléments de vanne qui sont totalement décalés du corps central cylindrique. Les éléments de la vanne peuvent être manoeuvrés sous l'effet d'une élévation progressive de la pression qui leur est appliquée. Domaine d'application: dispositifs de sécurité pour puits de pétrole et de gaz, etc.

Description

L'invention concerne une vanne de sécurité de l'espace annulaire à

utiliser dans un puits souterrain de pétrole et/ou de gaz, ainsi qu'un procédé pour commander la pression à l'intérieur d'une zone annulaire en utilisant la vanne de sécurité. Après le forage d'un puits souterrain de pétrole et/ou de gaz, ce puits est complété pour la production de fluides hydrocarbonés par l'introduction, dans le puits, sur une colonne de production ou de travail, d'une garniture d'étanchéité ou d'un packer à travers lequel est fixée la colonne de production ou de travail s'étendant jusqu'en haut du puits Le packer du puits est appliqué de façon étanche contre l'intérieur du tubage se trouvant dans le puits et quelque peu au-dessus d'une zone de production à travers laquelle les hydrocarbures produits s'écoulent initialement à l'intérieur du tubage, puis en passant à l'intérieur du packer et dans la colonne de production de travail, jusqu'au sommet du puits Parfois, le packer est incorporé en tant qu'élément intégré dans un outil plus complexe, tel qu'un dispositif de suspension de colonne ou autre De tels outils peuvent être descendus et placés dans le puits en même temps que d'autres outils sur la colonne de production ou de travail, en une descente de la colonne à l'intérieur du puits, ou bien peuvent être

descendus et mis en place séparément.

Il arrive souvent, dans un puits, que plusieurs zones soient prévues pour être mises en production simultanément ou sélectivement Il arrive aussi que "l'espace annulaire" du puits, c'est-à-dire la zone dans le puits définie entre le diamètre intérieur du tubage du puits et le diamètre extérieur de la colonne de production et/ou de travail, soit utilisé soit pour produire des fluides hydrocarbonés provenant d'une autre zone de production située au-dessus ou au-dessous de la première zone, comme décrit ci-dessus, soit à des fins d'injection de fluides de traitement depuis le sommet du puits jusqu'à

une zone particulière.

De la même manière que des vannes de sécurité doivent être prévues pour obturer sélectivement et de façon étanche à l'intérieur de la colonne de production ou de travail afin que l'on puisse arrêter l'écoulement de fluides hydrocarbonés depuis la zone de production jusqu'au sommet du puits au niveau de telles vannes de sécurité afin d'empêcher une "éruption" dans le cas d'une situation non maîtrisable, telle qu'un incendie ou autre, "l'espace annulaire" du puits doit de la même manière être maîtrisé s'il est exposé à une seconde zone de production ou s'il doit être utilisé pour l'injection d'un fluide pour une raison ou pour une autre depuis le sommet du puits jusqu'à

une zone donnée de production à l'intérieur du puits.

Bien que l'on ait utilisé dans la technique des vannes de sécurité de l'espace annulaire, aucune n'est "à pleine ouverture", c'est-à-dire que le diamètre intérieur de tel éléments de vannes de sécurité pour l'espace30 annulaire n'est pas sensiblement égal au diamètre intérieur de la colonne de production ou de travail, afin que des outils portés sur une colonne enroulée, un câble ou une ligne électrique d'intervention puissent les traverser en toute sécurité et complètement sans gêne quelconque du

mouvement longitudinal et/ou de rotation.

Comme indiqué précédemment, le but de telles vannes de sécurité pour l'espace annulaire, utilisées jusqu'à présent, était de maîtriser la communication de la pression régnant dans le puits au-dessous de telles vannes avec l'espace annulaire entre la colonne et le tubage, à travers ces vannes Il serait souhaitable de commander l'espace annulaire tout en permettant une injection

sélective d'un inhibiteur chimique, d'un fluide d'extinc-

tion et autre à l'intérieur de la zone annulaire entre la colonne et le tubage, depuis un point situé au-dessus de la vanne de sécurité de l'espace annulaire, jusqu'à la zone située au-dessous et à l'intérieur du tubage, sur une base

volumétrique sélective.

En outre, il serait souhaitable de permettre un écoulement de fluide accru à travers une telle vanne de sécurité de l'espace annulaire, de façon sélective, simplement par une élévation de la pression du fluide à l'intérieur de l'espace annulaire entre la colonne et le tubage au- dessus de la vanne de sécurité, en permettant à un moyen d'obturation, qui peut être enlevé par cisaillage d'une position d'engagement étanche dans la vanne, d'autoriser un accroissement de l'écoulement de fluide à travers elle, ce moyen d'obturation pouvant également être remplacé par une tête de vanne et des éléments de siège

supplémentaires de même conception et de même fonctionne-

ment que d'autres têtes de vanne et éléments de siège

formant la vanne de sécurité de l'espace annulaire.

La présente invention aborde les problèmes indiqués ci-dessus et procure une vanne de sécurité inédite pour l'espace annulaire, comme décrit cidessous en regard

des dessins.

L'invention propose une vanne de sécurité de l'espace annulaire pour un puits souterrain destinée à commander l'écoulement de fluide entre des conduits tubulaires extérieur et intérieur disposés concentriquement à l'intérieur du puits, les conduits s'étendant depuis une première extrémité de la vanne de sécurité jusqu'à un point

situé dans le puits.

La vanne de sécurité de l'espace annulaire comporte un corps central cylindrique pouvant être fixé au conduit tubulaire se trouvant à l'intérieur Un passage d'écoulement de fluide est défini à travers le corps central et est en communication d'écoulement de fluide avec

l'intérieur du conduit tubulaire intérieur.

Dans une forme préférée de réalisation, le diamètre intérieur du conduit tubulaire intérieur et le diamètre intérieur du corps central sont sensiblement égaux.

Un second corps à orifices entoure circonféren-

tiellement l'extérieur du corps central qui le porte, le second corps est en communication d'écoulement de fluide par une première de ses extrémités avec un fluide se trouvant entre les conduits tubulaires extérieur et

intérieur, dans le puits.

Des moyens de vanne de commande comprennent une tête de vanne et des éléments de sièges qui sont disposés dans le second corps, la tête et les éléments de sièges étant dans une position normalement fermée pour empêcher un fluide situé entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur de s'écouler à travers les moyens de vanne de commande, la tête et les éléments de sièges pouvant être déplacés entre eux pour permettre l'écoulement d'un fluide

à travers les moyens de vanne de commande.

L'appareil comprend aussi, dans une forme de réalisation, un corps à orifices présentant une série d'orifices qui le traversent et qui s'étendent le long de la circonférence du corps, au moins l'un des orifices

recevant la tête et les éléments de sièges de la vanne.

Dans la forme préférée de réalisation, le siège de vanne se trouve sur le corps et la tête de la vanne peut s'appliquer sélectivement et de façon étanche contre le siège.

L'appareil comprend aussi des moyens d'égalisa-

tion de pression à l'intérieur du second corps à orifices, qui peuvent être déplacés sélectivement, tandis que la tête de vanne et les moyens de sièges sont dans la position fermée, depuis une première position qui est fermée hermétiquement jusqu'à une seconde position ouverte d'égalisation de pression pour égaliser ainsi la pression à travers la tête de vanne et les moyens de sièges et

l'extérieur du corps central.

Dans la forme préférée de réalisation, il est prévu une série d'éléments de tête et de siège de vanne, qui comprennent des éléments destinés à amorcer un mouvement de chacun des éléments de tête et de siège de

vanne suivant une séquence partant d'une position normale-

ment fermée pour permettre un écoulement de fluide à travers eux en réponse, de préférence, à une application variée de pression à travers eux ainsi que lorsque la pression dans le puits, en amont des éléments, est plus

grande que la pression régnant en aval de ces éléments.

L'expression "normalement fermé" utilisée ici désigne la position dans laquelle les éléments de tête et de siège de vanne sont placés losqu'ils ne sont soumis à

aucune pression différentielle.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une vue en coupe longitudinale schématique d'un puits comportant le système de vanne de sécurité d'espace annulaire selon l'invention; la figure 2 est une demi-coupe longitudinale illustrant la vanne de sécurité d'espace annulaire selon l'invention dans une position normalement fermée, le côté gauche de la figure étant la partie supérieure de la vanne et le côté droit de la figure étant la partie inférieure de la vanne; les figures 3, 4 et 5 représentent ensemble une vue plus détaillée de la vanne de la figure 2, en quart de coupe longitudinale, la figure 3 représentant la partie la plus haute de la vanne, la figure 4 représentant la partie médiane de la vanne et la figure 5 représentant la partie la plus basse de la vanne; la figure 6 est une coupe longitudinale

partielle de l'actionneur hydraulique 499 selon l'inven-

tion; la figure 7 est une coupe longitudinale de l'extrémité inférieure de l'actionneur hydraulique 499 et elle peut être observée en même temps que la figure 6; la figure 8 est une coupe longitudinale

partielle de la partie supérieure de l'actionneur hydrauli-

que 499 selon l'invention; la figure 9 est une coupe longitudinale partielle de l'actionneur hydraulique 499 selon l'invention qui peut être observée en association avec la figure 8; la figure 10 est une coupe transversale complète de la vanne préférée de sécurité de l'espace annulaire selon l'invention, suivant la ligne A-A de la figure 3; la figure ll A est une vue à échelle agrandie de la zone "C" de la figure 3 et représente l'élément 108 de tête de vanne et le siège 107 de vanne; la figure ll B est une vue à échelle agrandie du détail "D" de la figure 2 et illustre le passage 301 et le raccord 300 qui reçoit un tuyau à haute pression tel qu'une conduite de commande qui dirige un fluide à haute pression dans le passage 301; la figure 11 C représente un passage 123 qui est bouché à l'aide d'un élément obturateur 200; la figure 12 est une vue en coupe suivant la ligne C-C de la figure 10; et la figure 13 est une vue en coupe partielle à échelle agrandie de la vanne de sécurité d'espace annulaire

préférée selon l'invention.

On se référera à présent d'abord à la figure 1 qui montre schématiquement un puits souterrain W de pétrole ou de gaz à l'extrémité supérieure duquel est fixé un bloc

obturateur classique de sécurité BOP.

Le puits W est tubé à l'aide d'une colonne de cuvelage ou de tubage C, une garniture annulaire ou un packer PKR étant appliqué en prise et en contact étroit contre le diamètre intérieur Ci du tubage C au moyen de coins S et d'un joint élastomérique S-1 Le packer PKR est porté à l'intérieur du puits sur un conduit tubulaire intérieur A qui est fixé au packer PKR au moyen de filets 122 Un conduit extérieur B s'étend également dans la lumière intérieure du packer à l'extrémité 121, la disposition par rapport aux autres éléments étant décrite

en détail ci-après.

A présent, en référence en particulier aux figures 2 à 5, l'appareil 100 est montré en détail et est fixé par des filets 101 à l'extrémité inférieure du conduit tubulaire intérieur A Le conduit tubulaire intérieur A présente un diamètre intérieur Al qui est sensiblement égal au diamètre intérieur 103 du tronçon de conduit intérieur 102 de l'appareil 100 qui est fixé au moyen des filets 101 au conduit tubulaire intérieur A. L'intérieur A 2 du conduit intérieur A est toujours en communication de fluide avec un passage associé 104 d'écoulement de fluide s'étendant à travers l'intérieur

du conduit 102 de l'appareil 100.

Un second corps 105 à orifices s'étend circon-

férentiellement autour de l'extrémité supérieure du conduit intérieur 102, est fixé à celui-ci par des filets 101 et définit l'extrémité inférieure du conduit tubulaire A, un passage 123 étant défini longitudinalement à l'intérieur du corps 105 et ayant une première zone d'entrée ouverte 123 a définie entre l'extérieur du conduit tubulaire intérieur A et le diamètre intérieur Ci du tubage C. L'extrémité opposée à l'ouverture 123 a du second corps 105 à orifices définit un siège métallique 107

de vanne, biseauté angulairement, s'étendant circonféren-

tiellement, destiné à recevoir de façon complémentaire une extrémité de tête de vanne 108 a d'un élément de tête de vanne 108 Ces éléments de tête et de siège de vanne sont normalement rappelés vers la position fermée, mais peuvent être ouverts sélectivement soit sous l'application d'une pression à travers l'ouverture 123 a dans le passage 123 à partir du sommet du puits, soit, plus avantageusement et plus classiquement, au moyen de l'application d'une pression d'un fluide de commande hydraulique ou pneumatique par l'intermédiaire du passage 301 de fluide de commande s'étendant jusqu'à un conduit de commande (non représenté) qui aboutit au sommet du puits, comme décrit ci-après La tête de vanne 108 et le siège de vanne 107 constituent

ensemble les moyens de vanne de commande 106.

Le mandrin de vanne 111 comporte aussi un élément de tête supérieur élargi lila ayant un épaulement illa' tourné vers le bas destiné à établir un contact et un

engagement sélectifs de butée avec un épaulement complémen-

taire 114 c, tourné vers le haut, et l'épaulement illa' définit la course d'égalisation 305 demandée pour égaliser les fluides à travers l'appareil 100 avant que le mandrin de commande 115 déplace les moyens de vanne de commande 106 vers la position ouverte consécutivement à une manipulation vers la position ouverte de la tête de vanne d'égalisation

303 et de l'élément de siège de vanne d'égalisation 302.

Dans la forme préférée de réalisation, il y a une série de passages 123 ayant des ouvertures 123 a définies circonférentiellement à travers le second corps à orifices, et plusieurs moyens de vannes de commande 106 disposés à travers ce corps Les moyens de vanne d'égalisation sont situés approximativement à 180 des premiers moyens 106 de vanne de commande et comprennent l'élément 302 de siège de vanne d'égalisation et sa tête

303 de vanne d'égalisation, comme décrit davantage ci-

après. Comme montré sur la figure 1 OC, un ou plusieurs des passages 123 peuvent contenir un élément d'obturation 200 qui est fixé au second corps 105 à orifices au moyen d'un dispositif de cisaillement 201, d'une goupille de cisaillement ou analogue, l'élément d'obturation 200 remplaçant ainsi un ou plusieurs des moyens de vanne de

commande 106.

En référence à présent de nouveau aux figures 2 à 5, le mandrin de commande 115 comporte, à son extrémité supérieure, un siège supérieur élargi 117 de ressort qui reçoit l'extrémité supérieure d'un puissant ressort 116 Le puissant ressort 116 est logé radialement autour de l'extérieur du conduit intérieur 102 et son extrémité supérieure est fixée en butée contre la face supérieure d'un siège inférieur 118 de ressort fixé au conduit intérieur 102 au moyen d'un épaulement biseauté 102 a Le mandrin 115 de commande s'étend aussi radialement autour de

l'extérieur du conduit intérieur 102.

Le puissant ressort 116 est en fait un moyen de rappel et peut être prévu sous la forme de rondelles

Belleville, d'un élément à ressort affaissable ou autre.

Dans tous les cas, la fonction de l'élément 116 de rappel ou à ressort puissant est de transmettre une force de

fermeture depuis le conduit intérieur 102 par l'inter-

médiaire du mandrin de commande 115 aux moyens 106 de vanne de commande, afin que la tête de vanne 108 s'applique de façon étanche contre son siège de vanne associé 107 et que l'extrémité 108 a de la tête de vanne pénètre légèrement dans le passage 123 La force définie par le moyen de rappel ou le puissant ressort 116 peut évidemment être modifiée sélectivement afin que les moyens de vanne de commande 106 puissent être manipulés depuis la position normalement fermée vers la position ouverte pour permettre un écoulement de fluide dans le passage 123 sous des

pressions diverses.

De plus, la force de rappel exercée par le puissant ressort 116, ainsi que la force définie par le

ressort de commande 112, peuvent être modifiées sélective-

ment par rapport à deux ou plus de deux moyens de vanne de commande 106 afin que les diverses têtes de vanne 106 à l'intérieur du second corps 105 à orifices puissent être

manipulées en série vers une position ouverte.

En variante ou simultanément, la dimension et la configuration de la tête de vanne 108 peuvent être changées ou modifiées légèrement afin que chacun des moyens de vanne de commande 106 soit manipulé vers une position ouverte sous l'effet de diverses variations de la pression

de fluide rencontrées par ces moyens.

L'appareil 100 de vanne de sécurité d'espace annulaire de la présente invention peut être manipulé depuis la position normalement fermée, montrée sur les dessins, vers la position ouverte pour permettre un écoulement de fluide dans le passage 123 entre le conduit intérieur 102 et le conduit externe ou extérieur B au moyen de l'application d'une pression hydraulique de commande depuis le sommet du puits par l'intermédiaire du conduit de commande (non représenté) qui communique jusque dans le passage 301 de fluide de commande et qui est fixé

par des filets 300 au second corps 105 à orifices.

De plus, si l'on souhaite pomper un fluide dans l'espace annulaire colonne/tubage à partir du sommet du puits à travers l'appareil 100, puis à travers le packer se trouvant dans la zone annulaire définie entre le conduit il intérieur 102 et le conduit extérieur B jusqu'à la zone du puits située au-dessous du packer PKR, les moyens de vanne de commande 106 peuvent être prévus de manière que le rappel vers la position fermée, défini par la force exercée par le puissant ressort 116 en association avec le ressort de commande 112, puisse être modifié de manière que toute pression prévue à travers cette zone annulaire depuis le sommet du puits ouvre ces moyens 106 de vanne de commande à des fins d'injection Cependant, on appréciera qu'en manoeuvrant de tels moyens 106 de vanne de commande de cette manière, ces moyens de vanne de commande 106 ne sont pas capables d'être d'abord manipulés dans une condition d'égalisation de pression et qu'une telle manipulation des moyens de vanne de commande 106 doit de préférence être effectuée uniquement lorsque la pression à travers les moyens de vanne de commande 106 est sensiblement égale et qu'il n'y a pas de pression différentielle effective à travers eux, ce qui pourrait nuire à l'intégrité de

l'étanchéité des éléments de vanne 108, 108 a.

A des fins d'égalisation, l'élément de siège 302 de la vanne d'égalisation reçoit une tête de vanne d'égalisation 303, la tête 303 définissant l'extrémité

supérieure de la tige 304 de la tête de vanne.

La tête 303 de la vanne d'égalisation est

éloignée de l'élément de siège 302 de la vanne d'égalisa-

tion jusqu'à une position d'égalisation qui est définie comme étant la course d'égalisation 305 entre l'épaulement 114 c et l'épaulement 1 lla' entre le mandrin 111 de la vanne et le mandrin de commande 115 Avant que cette course 305 d'égalisation soit achevée, les moyens de vanne de commande

106 ne sont pas déplacés à partir de la position normale-

ment fermée, permettant ainsi aux éléments 302, 303 de la vanne d'égalisation d'être manoeuvrés depuis une position totalement fermée jusqu'à une position totalement ouverte avant l'actionnement des moyens de vanne de commande 106, assurant ainsi l'absence de pression différentielle à

travers les moyens de vanne de commande 106.

En référence à présent à un actionneur hydraulique 499 tel que montré sur les figures 6 à 9, un ensemble d'étanchéité 306,307 réalise un joint d'étanchéité métal sur métal pour la conduite de fluide de commande Une collerette 308 de piston retient l'ensemble d'étanchéité 306,307 par rapport à la tige 304 de la tête de vanne Un élément de piston 309 est relié fixement au sommet de la tige 304 de la tête de vanne et définit une butée de cylindre qui est vissée dans un élément de cylindre 320 Un ensemble d'étanchéité métal sur métal est défini entre l'extrémité inférieure 321 de l'élément 320 et l'extrémité supérieure 322 d'un élément cylindrique de butée qui est lui-même fixé par des filets 323 à un élément de corps central cylindrique 324 qui, lui-même, est fixé par des

filets 325 à un élément extrême fermé inférieur 326.

L'élément cylindrique 324 est fixé par rapport au mandrin 115 de commande au moyen d'une butée cylindrique 350 afin que le cylindre soit la pièce en mouvement dynamique et que la tige de vanne 304 soit la pièce fixée, statique, sans mouvement Les éléments 322, 350 et 326

forment donc une configuration cylindrique.

Une extrémité de la butée 350 comporte un joint

d'étanchéité métal sur métal défini à l'extrémité supé-

rieure 323 et à l'extrémité supérieure 324 a dépassant autour de la tige 304 de la tête de vanne qui constitue une partie d'un élément cylindrique d'étanchéité entourant la

tige 304 de tête de vanne.

Un élément à ressort 325 sollicite l'élément d'étanchéité 324 a, un palier 326 de piston centrant l'ensemble à pistons avec des joints d'étanchéité à l'intérieur du cylindre Un joint racleur dynamique 327 d'étanchéité est prévu au-dessus d'une saillie 328 de support, le joint 327 étant non élastomérique pour réaliser une étanchéité de commande de fluide La saillie 328 de support est une pièce de soutien métal sur métal pour le joint racleur 327 et a pour fonction de racler des contaminants par rapport aux éléments cylindriques pleins durant le déplacement de l'ensemble à piston.

Un second palier 329 de piston centre l'en-

semble à piston à l'intérieur du cylindre.

Un coin 330 supporte le palier inférieur 329 de piston et le joint racleur dynamique 327 et est fixé par vissage au corps de piston Un écrou de blocage 331 est

prévu pour fixer le manchon 330 au piston 304.

Il est prévu un siège 332 de butée d'obturateur qui est un joint métal sur métal situé sur la partie inférieure du piston 304, à un siège 333, une tige 334 d'expansion étant prévue pour transmettre la force d'un

ressort de rappel 335 au siège 332 de butée de l'ob-

turateur Une extrémité d'obturateur cylindrique 326 ferme l'extrémité du cylindre à l'aide d'un joint d'étanchéité

métal sur métal en un point 336.

Le fonctionnement de l'appareil sera à présent décrit L'appareil 100 est descendu dans le puits W et placé en position comme montré sur la figure 1 Lorsque l'on souhaite ouvrir le moyen de vanne de commande 106, on égalise d'abord l'appareil 100 en éloignant la tête 303 de la vanne d'égalisation de l'élément de siège 302 de cette même vanne A cet effet, on applique d'abord une élévation de pression dans le conduit de fluide de commande par l'intermédiaire du passage 301 pour mettre sous pression l'intérieur du cylindre au-dessous du joint racleur dynamique inférieur 327 afin d'éloigner le cylindre du second corps 105 à orifices Le cylindre 304 rentre en contact avec le manchon cylindrique 324 qui est alors déplacé vers le bas contre le puissant ressort 116 pour comprimer ce dernier L'épaulement 114 c du manchon cylindrique 324 se déplace alors vers l'épaulement illa', la distance parcourue étant la distance de la course d'égalisation 305 Lorsque les épaulements 114 c et Illa' viennent porter l'un contre l'autre, la tête de vanne 303 est repoussée à l'écart de l'élément de siège 302, permettant ainsi au fluide 401 de l'espace annulaire d'être égalisé avec la pression régnant au-dessous du second corps à orifices Lorsque la course d'égalisation 305 est achevée sous l'effet de la poursuite de l'application de la pression de fluide par l'intermédiaire du passage 301 de fluide de commande à partir de la conduite de fluide de commande, le puissant ressort 116 continue d'être comprimé et un ou plusieurs des moyens de vanne de commande 106 sont manoeuvrés vers la position ouverte, la tête de vanne 108 étant éloignée du siège de vanne 107, respectivement, suivant la force supplémentaire définie par l'intermédiaire du ressort de commande 112 De la même manière, les moyens de vanne de commande 106 sont manipulés vers une position fermée par une réduction de la pression du fluide de commande dans le conduit de fluide de commande et dans le passage 301 de fluide de commande, et les moyens de tête de vanne 106 sont manipulés vers une position fermée lorsque la force du ressort 116 devient supérieure à la pression du

fluide dans le passage 301 de fluide de commande.

La figure 3 est une vue de la partie supérieure de la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire selon l'invention, en quart de coupe longitudinale La vanne 100 de sécurité de l'espace annulaire comprend un second corps à orifices qui s'accouple par des filets 101 avec une colonne A de production La vanne de sécurité préférée 100 pour l'espace annulaire selon l'invention présente deux trajets de réception de fluide Le premier est un raccord 509 qui est destiné à être accouplé à un tuyau de fluide sous haute pression qui fournit un fluide de commande à la vanne de sécurité 100 selon l'invention Le fluide arrivant de la ligne de commande du tuyau à haute pression est dirigé vers l'intérieur dans la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire par l'intermédiaire d'un passage 301 de fluide La seconde ouverture est un passage 123 qui permet au fluide du puits dans la zone annulaire entre la colonne de production 101 et le tubage C de passer lorsque la vanne

106 est en position ouverte.

Les figures l A et ll B montrent un raccord 509 et une vanne 106 à échelle agrandie Comme montré sur la figure lla, la vanne 106 comprend une tête 108 de vanne qui porte de façon amovible contre un siège 107 de vanne Comme représenté, le siège 107 de vanne est simplement un passage circulaire dont la dimension et la forme sont adaptées pour entrer en contact étanche avec une partie conique de la tête 108 de vanne Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, la tête 108 de vanne et le siège 107 de vanne sont maintenus dans une position normalement fermée et coopèrent pour empêcher le passage de fluide dans la vanne de sécurité 103 de l'espace annulaire jusqu'à ce qu'une valeur prédéterminée de pression soit appliquée à l'orifice 301 de commande par un tuyau à haute pression Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, d'autres passages 123 de fluide et d'autres ensembles à vannes 106 sont prévus circonférentiellement autour de la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire Les passages 123 de fluide qui ne sont pas équipés d'ensembles à vannes 106 peuvent être obturés, comme montré sur la figure 1 l C. Lafigure 10 est une vue en coupe transversale de la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire selon l'invention, suivant la ligne A-A de la figure 3 Comme représenté, plusieurs ensembles à vannes 106 sont prévus, de préférence trois, espacés les uns des autres de degrés La figure 10 montre aussi des paliers 505 en

"Teflon" qui reçoivent des éléments de guidage 507.

En référence de nouveau à la figure 3, comme montré, la tête 108 de vanne est rappelée vers le haut par rapport au mandrin central 115 par un ressort 112, jusqu'en contact normalement fermé de façon étanche avec le siège de vanne 107 Comme représenté, le siège de vanne 107 est simplement la partie extrême du second corps 105 à orifices qui présente un passage cylindrique 123 de fluide et dont la dimension et la configuration sont conçues pour s'appliquer de façon étanche contre la tête 108 a de l'élément de vanne 108, sous l'effet d'un rappel vers le haut par le ressort 112 La tête de vanne 108 a est réalisée d'une seule pièce avec le mandrin de vanne 111 Le mandrin de vanne s'étend à travers la partie centrale du ressort 112 et est conçu pour porter de façon coulissante contre

une pièce fixe lila.

Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, un fluide à haute pression est appliqué par un tuyau de fluide à haute pression dans le passage 301 de fluide Le fluide à haute pression agit de manière à déplacer un actionneur hydraulique 499 entre une position normalement fermée et une position ouverte, qui sert à égaliser la pression différentielle des fluides à travers la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire Dans la forme préférée de réalisation, lorsque l'actionneur hydraulique 499 est déplacé entre une position normalement fermée et une position ouverte, le mandrin central 115 (qui s'étend circonférentiellement autour du conduit intérieur 102) est rappelé vers le bas par rapport au conduit intérieur 102, amenant l'ensemble à vanne 106 à être

déplacé vers une position normalement fermée.

Le fonctionnement de l'actionneur hydraulique 499 est illustré graphiquement sur les figures 6, 7, 8 et 9 Les figures 6 et 7 représentent ensemble l'actionneur hydraulique 499 dans sa position normalement fermée Les

figures 7 et 8 représentent ensemble l'actionneur hydrauli-

que 499 dans une position ouverte Les positions relatives de l'actionneur hydraulique 499 et de l'ensemble à vanne

106 sont illustrées graphiquement sur la figure 12.

Comme montré sur la figure 4, un mouvement de descente du mandrin central 115 par rapport au conduit intérieur 102 provoque une compression du ressort de puissance 116 Par conséquent, dès qu'un fluide à haute pression d'une amplitude suffisante n'est plus fournie au passage 301 de fluide pour mettre en oeuvre l'actionneur hydraulique 499, le puissant ressort 116 rappelle le mandrin central 115 vers le haut par rapport au conduit intérieur 102, faisant porter la tête de vanne 108 a contre le siège de vanne 107 et empêchant ainsi le passage de fluide entre la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire

et le passage de fluide 123.

La figure 5 montre l'extrémité inférieure de la

vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire selon l'inven-

tion Comme représenté, la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire présente des filets extérieurs 122 qui sont en prise libérable avec un ensemble à packer classique

de puits.

Le fonctionnement de l'actionneur hydraulique 499 sera à présent décrit en référence aux figures 6, 7, 8 et 9 Comme décrit précédemment, les figures 6 et 7 doivent être observées ensemble et elles illustrent graphiquement les parties supérieure et inférieure de l'actionneur

hydraulique 499, dans son état de fonctionnement normale-

ment fermé Les figures 8 et 9 doivent être examinées ensemble et illustrent l'actionneur hydraulique 499 dans un état ouvert En référence d'abord aux figures 6 et 7, un fluide à haute pression provenant d'une conduite de commande est appliqué par l'intermédiaire du passage 301 de fluide Le fluide est dirigé vers le bas à l'intérieur d'un

canal 501 de fluide pour piston qui traverse longitudinale-

ment le piston 309 Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, le piston 309 est fixe et le fluide dirigé vers le bas dans le canal 501 agit de manière à déplacer le cylindre 324 vers le bas par rapport au piston 309, sur une

distance préalablement choisie.

Comme montré sur la figure 6, le piston 309 est fixé en position par rapport au second corps 105 à orifices par des filets 511 A son extrémité supérieure, le piston

309 comporte une tige 304 qui est entourée circonférentiel-

lement et étroitement par une bague 308 de piston et un ensemble d'étanchéité 306, 307 Un écrou 320 de blocage du piston est prévu à l'extérieur du piston 309 L'écrou 320

de blocage est en butée contre une butée cylindrique 350.

La butée cylindrique 350 et le cylindre 324 sont reliés entre eux par des filets 513 Une zone annulaire 515 est

établie entre le piston fixe 309 et le cylindre mobile 324.

La description de l'actionneur hydraulique 499

se poursuit en référence à la figure 7 Comme représenté, un certain nombre de pièces sont disposées dans l'espace annulaire 515 entre le piston fixe 309 et le cylindre mobile 324 Ces pièces comprennent un joint d'étanchéité 324 a, un ressort 325 et un palier 326 De plus, un joint racleur 327 est prévu dans l'espace annulaire 515 entre le piston fixe 309 et le cylindre mobile 324 L'espace annulaire 515 renferme aussi une virole 328 de support, un

joint racleur inférieur 327 a, un palier 329 et un coin 330.

Toutes les pièces ci-dessus se trouvant dans l'espace annulaire 515 sont maintenues en position par un écrou de blocage 313 Ces pièces ne gênent pas le mouvement du

piston 309 par rapport au cylindre mobile 324.

A son extrémité inférieure, le piston fixe 309 aboutit à un siège 333 qui porte contre un siège 332 de butée d'obturateur, dans un mode de fonctionnement normalement fermé Les pièces disposées dans l'espace annulaire 325 entre le piston fixe 309 et le cylindre mobile 324 ne gênent pas le mouvement du cylindre mobile 324 par rapport au piston fixe 309 Lorsqu'un fluide à haute pression est dirigé vers le bas dans le canal 501 de fluide du piston fixe 309, une force est exercée contre le

siège 332 de butée d'obturateur.

Le siège 332 de butée d'obturateur est relié à un obturateur 326 de cylindre et porte contre une cale d'expansion 334 à son extrémité inférieure La cale d'expansion 334 porte contre un ressort 335 Lorsque la pression d'un fluide est appliquée au siège 333 faisant partie du siège 332 de butée d'obturateur, le siège 332 de butée est sollicité vers le bas par rapport au piston fixe 309 et amène la cale d'expansion 334 à comprimer le ressort 335 Etant donné que le siège 333 est écarté de l'extrémité inférieure du piston fixe 309, du fluide peut entrer dans l'espace annulaire 305 entre le cylindre 334 et le piston 309 La différence de pression engendrée à travers les joints racleurs 327 amène le cylindre mobile 324 à être sollicité vers le bas par rapport au piston fixe 309, comme

montré plus complètement sur les figures 8 et 9.

Comme représenté sur les figures 8 et 9, le dispositif préféré d'actionnement hydraulique 499 selon l'invention est déplacé par un fluide à haute pression vers une position ouverte, le cylindre mobile 324 étant déplacé vers le bas par rapport au piston fixe 309 Comme montré sur la figure 8, la butée cylindrique 350 et l'écrou 320 de blocage du piston sont écartés d'une distance Dl Cette distance de course est d'une valeur suffisante pour éloigner la tête de vanne 108 a d'une distance choisie du

siège de vanne 107.

La figure 12 est une coupe longitudinale partielle de la vanne 100 de sécurité d'espace annulaire, qui montre la relation entre l'actionneur hydraulique 499 et l'ensemble à vanne d'égalisation 521 Lorsque le cylindre mobile 324 est déplacé vers le bas et vers la droite par rapport au piston fixe 509, en réponse à l'application d'un fluide à haute pression dirigé vers le bas par le passage 301 vers le canal 501 de fluide du piston, le mandrin 115 de commande est déplacé de la même manière vers le bas (vers la droite) avec le cylindre mobile 324 Comme décrit précédemment, le mandrin 115 de commande s'étend circonférentiellement autour du conduit intérieur 102 et il écarte donc la tête de vanne 303 a du contact étanche avec le siège de vanne 302, amenant la vanne d'égalisation 521 à être déplacée sur une distance choisie 305 pour permettre une égalisation de la pression à

travers la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire.

Comme montré sur la figure 12, la vanne d'égalisation 521 est d'une construction simlilaire à celle des éléments de vanne décrits précédemment et elle comprend un ressort 525 qui rappelle une tête de vanne 303 a contre un siège de vanne 302 La tête de vanne 303 a est réalisée d'une seule pièce avec une tige de vanne 304 à laquelle elle est reliée et laquelle peut être déplacée vers le bas par rapport à

des pièces fixes de guidage 527, 529 et 531.

La figure 13 est une coupe longitudinale partielle de la vanne de sécurité préférée 100 de l'espace annulaire selon l'invention, qui montre la relation entre l'ensemble à vanne 106 et l'ensemble à vanne d'égalisation 521. Comme montré sur la figure 13, lorsque l'ensemble à vanne d'égalisation 521 est en position ouverte, l'ensemble à vanne 106 reste dans son état normalement fermé, la tête de vanne 108 portant de façon étanche contre le siège de vanne 107 Le trajet 551 de fluide, qui fournit du fluide à l'ensemble à vanne d'égalisation 521, est un trajet de fluide très fin, d'une section transversale très inférieure à celle du passage de fluide qui fournit du fluide à l'ensemble à vanne 106 Le trajet de fluide 551 de la figure 13 permet à de très petites quantités d'un fluide sous une pression extrêmement élevée de passer à travers la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire pour égaliser la pression différentielle à travers la vanne de sécurité 100 avant que la tête de vanne 108 soit enlevée du contact étanche avec le siège de vanne 107 Il s'agit d'une caractéristique de sécurité qui empêche une défaillance catastrophique ayant lieu souvent lorsque des vannes sont ouvertes sous des pressions

différentielles élevées.

Globalement, l'ensemble à vanne 106, l'action-

neur hydraulique 499 et l'ensemble à vanne d'égalisation 521 de l'invention coopèrent entre eux pour permettre le passage d'un fluide à travers la vanne de sécurité 100 de

l'espace annulaire Le processus commence lorsque l'action-

neur hydraulique 499 est mis en action afin que le cylindre mobile 324 soit déplacé par rapport au piston fixe 309, en réponse à l'introduction d'un fluide à haute pression dans la vanne de sécurité 100 au moyen d'un tuyau (ou d'une ligne de commande) à haute pression Le mouvement du cylindre mobile 324 par rapport au piston fixe 309 amène l'ensemble à vanne d'égalisation 521 à se déplacer entre une position normalement fermée et une position ouverte pour égaliser la pression à travers la vanne de sécurité avant un mouvement de l'ensemble à vanne 106 entre une

position normalement fermée et une position ouverte.

L'ensemble à vanne 106 est la dernière pièce de la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire qui se déplace entre des

positions fermée et ouverte.

Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, plusieurs ensembles à vanne 106 peuvent être disposés circonférentiellement autour du conduit intérieur 102, tous étant couplés mécaniquement entre eux par le mandrin central 115, qui s'étend circonférentiellement autour du conduit intérieur 102 Chacun des ensembles à vanne 106 peut être étalonné pour s'ouvrir à un niveau de pression de fluide différent qui est appliqué par un tuyau ou une ligne de commande à haute pression, en fixant la longueur et la position du mandrin de vanne 111 par rapport au mandrin de commande 115 Par exemple, un ensemble à vanne 106 peut être conçu pour s'ouvrir sous l'effet d'un mouvement du cylindre mobile 324 par rapport au piston fixe 309 sur une distance choisie Dl Un deuxième ensemble à vanne 106 peut être conçu pour s'ouvrir sur une autre distance différente D 2 de déplacement du cylindre mobile 324 par rapport au piston fixe 309 Un troisième et dernier ensemble à vanne 106 peut être prévu pour se déplacer entre des positions fermée et ouverte sous l'effet d'un mouvement du cylindre mobile 324 par rapport au piston

fixe 309 sur une distance plus longue et prédéterminée D 3.

Lorsqu'un fluide à haute pression est fourni à l'actionneur hydraulique 499, celui-ci se déplace d'abord sur la distance Dl, puis sur la distance D 2 et enfin sur la distance D 3 Par conséquent, les divers ensembles à vanne

106 peuvent être actionnés séquentiellement et successive-

ment à des seuils de pression prédéterminés L'ensemble à vanne d'égalisation 521 est évidemment actionné avant que l'un quelconque des ensembles à vanne 106 égalise la pression différentielle élevée à travers la vanne de sécurité 100 de l'espace annulaire Dans d'autres formes de réalisation, des ensembles à vanne d'égalisation multiples

521 peuvent être prévus.

Enfin, il n'est pas nécessaire que l'invention communique avec des tuyaux ou des lignes de commande à haute pression Par contre, la zone annulaire entre la colonne et le tubage peut être mise sous pression à l'aide d'une pompe de puits ou d'une pompe de surface pour que l'on obtienne des niveaux de pression suffisants pour mettre en oeuvre l'actionneur hydraulique 499, l'ensemble à vanne d'égalisation 521 et un ou plusieurs des ensembles à vanne 106. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la vanne de sécurité décrite et

représentée sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (21)

REVENDICATIONS

1 Vanne de sécurité de l'espace annulaire d'un puits souterrain (W) destinée à commander l'écoulement de fluides entre des conduits tubulaires extérieur (B) et intérieur (A) disposés concentriquement à l'intérieur du puits, les conduits s'étendant depuis la première extrémité de la vanne de sécurité jusqu'à un point situé dans le puits, la vanne de sécurité de l'espace annulaire étant caractérisée en ce qu'elle comporte un corps cylindrique central ( 102) pouvant être fixé au conduit tubulaire intérieur (A); un passage ( 104) d'écoulement de fluide

défini dans le corps central et en communication d'écoule-

ment de fluide avec l'intérieur du conduit tubulaire intérieur (A), le diamètre intérieur (Al) de ce conduit tubulaire intérieur et le diamètre intérieur ( 103) du corps central étant sensiblement égaux; un second corps ( 105) à orifices s'étendant circonférentiellement autour de l'extérieur du corps central et porté par celui-ci, le second corps étant en communication d'écoulement de fluide, par une première de ses extrémités, avec un fluide situé entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur dans le puits; et des moyens de vanne de commande ( 106) comprenant des éléments de tête et de siège de vanne ( 108, 107) disposés dans le second corps, les éléments de tête et de siège étant dans une position normalement fermée pour

empêcher un fluide se trouvant entre les conduits tubu-

laires extérieur et intérieur de s'écouler à travers lesdits moyens de vanne de commande, lesdits éléments de tête et de siège pouvant être déplacés entre eux pour permettre un écoulement de fluide à travers les moyens de vanne de commande; un moyen à vanne d'égalisation de pression comprenant une tête ( 303) et un siège ( 302) de vanne qui s'accouplent en position fermée et se séparent en position ouverte pour égaliser la pression entre les35 conduits tubulaires extérieur et intérieur; un actionneur ( 115) des moyens de vanne de commande destinés à déplacer les moyens de vanne de commande entre ladite position normalement fermée et une position ouverte; un actionneur ( 301) d'égalisation de pression destiné à déplacer les moyens de vanne d'égalisation de pression entre une position normalement fermée et une position ouverte; un moyen de rappel ( 116) destiné à rappeler mécaniquement les moyens de vanne de commande et les moyens de vanne d'égalisation de pression dans des positions normalement fermées, l'actionneur des moyens de vanne de commande et l'actionneur d'égalisation de pression étant reliés mécaniquement uniquement par l'intermédiaire dudit moyen de rappel. 2 Vanne de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre plusieurs éléments de tête et de siège de vanne ( 108, 107), certains des éléments de tête et de siège de vanne pouvant être déplacés depuis une position normalement fermée pour permettre un écoulement de fluide à travers eux, tandis que les autres éléments de tête et de siège de vanne sont dans

une position fermée normale.

3 Vanne de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une série d'éléments de tête et de siège de vanne ( 108, 107) qui portent des moyens destinés à amorcer un mouvement de chacun desdits éléments de tête et de siège de vanne successivement à partir d'une position normalement fermée pour permettre un écoulement de

fluide à travers eux.

4 Vanne de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte une série d'éléments de tête et de siège de vanne ( 108, 107) qui portent des moyens destinés à amorcer un mouvement de chacun desdits éléments de tête et de siège de vanne successivement à partir d'une position normalement fermée pour permettre un écoulement de fluide à travers eux en réponse à une application variée de

pressions à travers eux.

Vanne de sécurité de l'espace annulaire d'un puits souterrain (W) destinée à commander l'écoulement de fluides entre des conduits tubulaires extérieur (B) et intérieur (A) disposés concentriquement à l'intérieur du puits, les conduits s'étendant depuis la première extrémité de la vanne de sécurité jusqu'à un point situé dans le puits, un conduit de commande étant disposé dans le puits souterrain et raccordé à la vanne de sécurité d'espace annulaire pour fournir un fluide de commande, la vanne de sécurité de l'espace annulaire étant caractérisée en ce qu'elle comporte un corps cylindrique central ( 102) pouvant être fixé au conduit tubulaire intérieur (A); un passage ( 104) d'écoulement de fluide défini dans le corps central et en communication d'écoulement de fluide avec l'intérieur du conduit tubulaire intérieur (A); un second corps ( 105) à orifices s'étendant circonférentiellement autour de l'extérieur du corps central et porté par celui-ci, le second corps étant en communication d'écoulement de fluide, par l'une de ses extrémités, avec un fluide se trouvant entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur dans le puits; et des moyens de vanne de commande ( 106) comprenant des éléments de tête et de siège de vanne ( 108, 107) disposés dans le second corps, les éléments de tête et de siège étant dans une position normalement fermée pour

empêcher un fluide se trouvant entre les conduits tubu-

laires extérieur et intérieur de s'écouler à travers lesdits moyens de vanne de commande, les éléments de tête et de siège pouvant être déplacés entre eux pour permettre un écoulement de fluide à travers les moyens de vanne de commande; des moyens de vanne d'égalisation de pression comprenant une tête ( 303) et un siège ( 302) de vanne qui s'accouplent en position fermée et se séparent en position ouverte pour égaliser la pression entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur; un actionneur ( 115) des moyens de vanne de commande destiné à déplacer les moyens de vanne de commande entre ladite position normalement fermée et une position ouverte; un actionneur ( 301) d'égalisation de pression destiné à déplacer les moyens de vanne d'égalisation de pression entre une position normalement fermée et une position ouverte; un moyen de rappel ( 116) destiné à rappeler mécaniquement les moyens de vanne de commande et les moyens de vanne d'égalisation de

pression dans des positions normalement fermées; l'action-

neur des moyens de vanne de commande et l'actionneur d'égalisation de pression étant reliés mécaniquement uniquement par l'intermédiaire dudit moyen de rappel, le conduit de commande étant raccordé aux moyens de vanne d'égalisation de pression pour fournir un fluide de commande à l'actionneur d'égalisation de pression, la vanne de sécurité de l'espace annulaire pouvant être manoeuvrée dans plusieurs modes de fonctionnement comprenant un mode d'égalisation dans lequel le conduit de commande fournit un fluide de commande aux moyens de vanne d'égalisation de pression pour solliciter l'actionneur d'égalisation de pression afin simultanément d'ouvrir les moyens de vanne d'égalisation de pression et d'agir sur le moyen de rappel tout en maintenant les moyens de vanne de commande dans

ladite position normalement fermée, et un mode de fonction-

nement en vanne ouverte dans lequel le fluide de commande agit sur l'actionneur des moyens de vanne de commande par l'intermédiaire du moyen de rappel pour permettre aux moyens de vanne de commande de passer dans une position ouverte.

6 Appareil selon l'une des revendications 1 et

, caractérisé en ce que le corps à orifices est traversé par une série d'orifices ( 123) qui s'étendent le long de la circonférence du corps, au moins l'un desdits orifices

recevant lesdits moyens de tête et de siège de vanne.

7 Vanne de sécurité selon la revendication 6, caractérisée en ce que le siège de vanne se trouve sur le

second corps à orifices et la tête de vanne peut s'appli-

quer sélectivement de façon étanche contre ce siège.

8 Vanne de sécurité selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'un quelconque des orifices ne recevant pas lesdits moyens de tête et de siège de vanne comprend un moyen amovible d'obturation ( 200) destiné à empêcher tout écoulement de fluide à travers eux tandis que la vanne de sécurité est en position de travail dans le

puits.

9 Vanne de sécurité selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'un quelconque des orifices ne recevant pas les moyens de tête et de siège de vanne comprend un moyen d'obturation amovible ( 200) destiné à

empêcher tout écoulement de fluide par l'orifice respectif.

Vanne de sécurité selon l'une des reven-

dications 8 et 9, caractérisée en ce que le moyen d'obtura-

tion amovible comprend un élément obturateur ( 200) pouvant être enlevé sélectivement dudit orifice pour permettre ensuite un écoulement de fluide par cet orifice, l'élément pouvant être enlevé par l'application d'une pression au moins égale à une valeur prédéterminée à travers ledit élément.

11 Vanne de sécurité selon l'une des reven-

dications 1 et 5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins un moyen de rappel ( 116) destiné à rappeler l'un des moyens de tête et de siège de vanne vers l'autre

de ces moyens.

12 Vanne de sécurité selon l'une des reven-

dications 1 et 5, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre des moyens ( 302, 303) d'égalisation de pression à l'intérieur du second corps à orifices, pouvant être déplacés sélectivement tandis que les moyens de tête et de siège de vanne sont en position fermée, depuis une première position fermée et étanche jusqu'à une seconde position ouverte d'égalisation de pression, pour égaliser ainsi la pression à travers les moyens de tête et de siège de vanne

et l'extérieur du corps central.

13 Vanne de sécurité selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens de rappel sont à

l'extérieur du corps central.

14 Vanne de sécurité selon la revendication 11, caractérisée en ce que les moyens de rappel sont portés

à l'extérieur autour du corps central.

15 Vanne de sécurité selon l'une des reven-

dications 1 et 5, caractérisé en ce qu'une extrémité du conduit tubulaire extérieur peut être engagée de façon étanche contre l'intérieur d'un conduit de tubage disposé

dans le puits.

16 Vanne de sécurité selon la revendication , caractérisée en ce que l'engagement étanche est réalisé au moyen d'un outil auxiliaire de puits porté par l'un des conduits tubulaires extérieur et intérieur et comprenant des éléments d'ancrage et d'étanchéité mobiles d'une première position contractée de descente vers une seconde position, expansée radialement, de mise en place dans le puits, afin que l'élément d'étanchéité engage de façon étanche et circonférentiellement un point situé sur le

conduit de tubage.

17 Procédé de commande d'écoulement de fluides entre des conduits tubulaires extérieur (B) et intérieur (A) disposés concentriquement à l'intérieur d'un puits souterrain (W), les conduits s'étendant depuis une première extrémité d'une vanne de sécurité de l'espace annulaire jusqu'à un point situé dans le puits, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste: (a) à assembler au sommet d'un puits, sur ledit conduit tubulaire intérieur, une vanne de sécurité de l'espace annulaire comportant un corps central cylindrique ( 102) pouvant être fixé sur le conduit tubulaire intérieur (A); un passage ( 104) d'écoulement de fluide défini à travers le corps central et en communication d'écoulement de fluide avec l'intérieur du conduit tubulaire intérieur (A), le diamètre intérieur du conduit tubulaire intérieur et le diamètre intérieur du corps central étant sensible- ment égaux, un second corps ( 105) à orifices s'étendant circonférentiellement autour de l'extérieur du corps central et porté par celui-ci, le second corps étant en communication d'écoulement de fluide par une extrémité avec10 un fluide situé entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur dans le puits; des moyens de vanne de commande ( 106) comprenant des éléments de tête et de siège de vanne ( 108, 107) disposés dans le second corps, les éléments de tête et de siège étant dans une position normalement fermée pour empêcher un fluide se trouvant entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur de s'écouler à travers lesdits moyens de vanne de commande, les éléments de tête et de siège étant mobiles entre eux pour permettre un écoulement de fluide à travers lesdits moyens de vanne de commande; des moyens de vanne d'égalisation de pression comprenant une tête ( 303) et un siège ( 302) de vanne qui s'accouplent en position fermée et se séparent en position ouverte pour égaliser la pression entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur; un actionneur ( 115) des moyens de vanne de commande destiné à déplacer les moyens de vanne de commande entre ladite position normalement fermée et une position ouverte; un actionneur ( 301) d'égalisation de pression destiné à déplacer les moyens de vanne d'égalisation de pression entre une position normalement fermée et une position ouverte; un moyen de rappel ( 116) destiné à rappeler mécaniquement les moyens de vanne de commande et les moyens de vanne d'égalisation de

pression dans des positions normalement fermées; l'action-

neur des moyens de vanne de commande et l'actionneur d'égalisation de pression étant reliés mécaniquement uniquement par l'intermédiaire dudit moyen de rappel; (b) à faire descendre la vanne de sécurité de l'espace annulaire jusqu'en position dans le puits; et (c) à actionner les éléments de tête et de siège de vanne pour les déplacer à partir de la position normalement fermée afin de permettre un écoulement de fluide à travers les moyens de vanne de commande. 18 Procédé de commande de l'écoulement de fluides entre des conduits tubulaires extérieur (B) et intérieur (A) disposés concentriquement dans un puits souterrain (W), les conduits s'étendant depuis une première extrémité d'une vanne de sécurité de l'espace annulaire jusqu'à un point situé dans le puits, le procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste: (a) à assembler au sommet d'un puits, sur le conduit tubulaire intérieur, une vanne de sécurité de l'espace annulaire comportant un corps central cylindrique ( 102) pouvant être fixé au conduit tubulaire intérieur (A); un passage ( 104) d'écoulement de fluide défini à travers le corps central et en communication d'écoulement de fluide avec l'intérieur du conduit tubulaire intérieur (A), le diamètre intérieur du conduit tubulaire intérieur

et le diamètre intérieur du corps central étant sensible-

ment égaux; un second corps ( 105) à orifices s'étendant circonférentiellement autour de l'extérieur du corps central et porté par celui-ci, le second corps étant en communication d'écoulement de fluide par une extrémité avec un fluide se trouvant entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur dans le puits; des moyens de vanne de commande ( 106) comprenant des éléments de tête et de siège de vanne ( 108, 107) disposés dans le second corps, les éléments de tête et de siège étant dans une position normalement fermée pour empêcher un fluide se trouvant entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur de s'écouler à travers les moyens de vanne de commande, les éléments de tête et de siège étant mobiles entre eux pour permettre un écoulement de fluide à travers les moyens de vanne de commande; des moyens de vanne d'égalisation de pression comprenant une tête ( 303) et un siège ( 302) de vanne qui s'accouplent en position fermée et se séparent en position ouverte pour égaliser la pression entre les conduits tubulaires extérieur et intérieur; un actionneur ( 115) des moyens de vanne de commande destiné à déplacer les moyens de vanne de commande entre ladite position normalement fermée et une position ouverte; un actionneur ( 301) d'égalisation de pression destiné à déplacer les moyens de vanne d'égalisation de pression entre une position normalement fermée et une position ouverte; et un moyen de rappel ( 116) destiné à rappeler mécaniquement les moyens de vanne de commande et les moyens de vanne d'égalisation de pression dans des positions normalement fermées, l'actionneur des moyens de vanne de commande et l'actionneur d'égalisation de pression étant reliés mécaniquement uniquement par l'intermédiaire du moyen de rappel; (b) à faire descendre la vanne de sécurité de l'espace annulaire jusque dans un puits, soit en même temps que, soit séquentiellement avec un moyen de garniture d'étanchéité (PKR) pouvant être placé au-dessous de la vanne de sécurité annulaire et traversé par un passage d'écoulement (B) s'étendant jusqu'en communication de fluide avec l'intérieur du conduit tubulaire extérieur et l'extérieur du conduit tubulaire intérieur, et comprenant en outre des éléments d'ancrage et d'étanchéité (S, S-1) mobiles depuis une première position de descente jusqu'à une seconde position d'expansion de manière que le moyen de garniture d'étanchéité soit ancré dans le puits et soit en engagement d'étanchéité avec un conduit de tubage disposé dans le puits et, dans ladite position ancrée et d'étan-35 chéité, le moyen de garniture d'étanchéité étant traversé par un passage en communication de fluide avec l'intérieur du tubage au-dessous du moyen de garniture d'étanchéité; (c) à faire descendre lesdits conduits tubulaires dans le puits; (d) à mettre en place le moyen de garniture d'étanchéité; et (e) à manipuler les moyens de vanne de commande

vers la position ouverte.

19 Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le corps à orifices est traversé par une série d'orifices ( 123) s'étendant sur la circonférence de ce corps, au moins l'un desdits orifices recevant les

moyens de tête et de siège de vanne.

Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que le siège de vanne est sur le corps et la tête de vanne peut être engagée sélectivement et de

façon étanche avec lui.

21 Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'un quelconque des orifices ne recevant pas les moyens de tête et de siège de vanne comprend un moyen d'obturation amovible ( 200) destiné à empêcher tout écoulement de fluide à travers cet orifice tandis que la vanne de sécurité est en position de travail

dans le puits.

22 Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'un quelconque desdits orifices ne recevant pas lesdits moyens de tête et de siège de vanne comprend un moyen d'obturation amovible ( 200) destiné à

empêcher tout écoulement de fluide par l'orifice respectif.

23 Procédé selon l'une des revendications 21

et 22, caractérisé en ce que le moyen d'obturation amovible comprend un élément obturateur ( 200) pouvant être enlevé sélectivement dudit orifice pour permettre ensuite un écoulement de fluide à travers cet orifice, l'élément pouvant être enlevé par l'application d'une pression au -moins égale à une valeur prédéterminée à travers ledit élément. 24 Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à utiliser au moins un moyen de rappel ( 116) destiné à solliciter l'un desdits moyens de tête et de siège de vanne vers l'autre de ces moyens.

25 Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il consiste en outre à utiliser des moyens ( 302, 303) d'égalisation de pression à l'intérieur du second corps à orifices, mobiles sélectivement tandis que les moyens de tête et de siège de vanne sont en position fermée, depuis une première position fermée et étanche vers une seconde position ouverte d'égalisation de pression, pour égaliser ainsi la pression à travers

lesdits moyens de tête et de siège de vanne et à l'ex-

térieur dudit corps central.

26 Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que les moyens de rappel sont extérieurs

au corps central.

27 Procédé selon la revendication 24, caractérisé en ce que les moyens de rappel sont portés

extérieurement autour du corps central.