EP0244317A1

EP0244317A1 - Device for drilling wells with lateral branches

Info

Publication number: EP0244317A1
Application number: EP87400968A
Authority: EP
Inventors: Jean-Pierre Parant; Christian Mariotti; Patrick Rousselet
Original assignee: Societe National Elf Aquitaine; Societe Nationale Elf Aquitaine Production SA
Current assignee: Societe National Elf Aquitaine; Societe Nationale Elf Aquitaine Production SA
Priority date: 1986-04-30
Filing date: 1987-04-27
Publication date: 1987-11-04
Also published as: NO871788L; OA08590A; NO871788D0; FR2598175A1; EP0244317B1; AU586332B2; GB2189828A; CA1276624C; US4800966A; IT8720209A0; DE3760035D1; ES2005195A6; GB2189828B; NO177762C; FR2598175B1; AU7210287A; IT1203946B; GB8710161D0; NO177762B

Abstract

Dispositif de forage de puits ramifie comprenant des moyens de sélection et de raccordement (3) constitués par des éléments tubulaires (5, 6a, 6b, 28) et dont l'extrémité supérieure est solidaire de moyens de suspension (29), un joint coulissant (8) étant interposé entre deux éléments (6a, 6b) le diamètre de chacun des éléments (5, 6a, 6b, 28) étant tel qu'une garniture de forage (60) puisse être logée dans lesdits éléments tubulaires.Branched well drilling device comprising selection and connection means (3) constituted by tubular elements (5, 6a, 6b, 28) and the upper end of which is integral with suspension means (29), a sliding joint (8) being interposed between two elements (6a, 6b) the diameter of each of the elements (5, 6a, 6b, 28) being such that a drill string (60) can be accommodated in said tubular elements.

Description

La présente invention concerne des perfectionnements aux dispositifs de forage de puits ramifié ou encore appelé puits multidrains.The present invention relates to improvements to drilling devices for branched wells or also called multidrain wells.

Depuis fort longtemps, on réalise des forages multidrains qui ne sont autres que des ramifications obtenues à partir d'un puits principal ou puits-mère.For a very long time, multidrain drilling has been carried out which are none other than ramifications obtained from a main well or mother well.

Une technique élaborée de forage multidrains consiste à descendre dans le puits-mère des moyens de déviation, à fixer in situ les moyens de déviation qui comportent généralement trois tubes de déviation disposés à 120° les uns des autres, puis à sélectionner à l'aide de moyens de raccordement un des tubes déviateurs à partir duquel on souhaite forer un drain ou ramification latérale. Des dispositifs permettant de mettre en oeuvre une telle technique sont décrits dans les brevets US 4 396 075, 4 415 205 et dans la demande française No. 83 13 981.An elaborate technique of multidrain drilling consists of descending into the mother well of the deflection means, of fixing in situ the deflection means which generally comprise three deflection tubes arranged at 120 ° from one another, then selecting using connecting means one of the deflecting tubes from which it is desired to drill a drain or lateral branching. Devices making it possible to implement such a technique are described in US Patents 4,396,075, 4,415,205 and in French Application No. 83 13 981.

Les dispositifs décrits, tout au moins dans les brevets US cités, impliquent que les moyens de sélection soient descendus avec la garniture de forage elle-même. De ce fait, toute opération dans le puits ou dans un des drains ramifiés du puits nécessitant un déplacement de la garniture de forage implique de déplacer également les moyens de sélection par conséquent tous les organes qui lui sont solidaires. Il en est notamment ainsi lors du changement de la garniture ou de l'outil de forage qui exige le retrait des moyens de sélection, leur séparation d'avec la garniture de forage puis leur remise en place sur la nouvelle garniture de forage à descendre dans le puits.The devices described, at least in the cited US patents, imply that the selection means are lowered with the drill string itself. Therefore, any operation in the well or in one of the branched drains of the well requiring a displacement of the drill string implies also to move the selection means consequently all the organs which are attached to it. This is particularly so when changing the lining or the drilling tool which requires the withdrawal of the selection means, their separation from the drilling lining and then their replacement on the new drilling lining to descend into well.

De plus, la mise en place dans un drain d'outils suspendus à des câbles tels que des outils de diagraphie est impossible avec les dispositifs décrits dans les brevets US déjà cités. En effet, à moins que les drains ne soient tubés et leur tubage ne remonte jusqu'à la surface, il est impossible d'entrer à nouveau dans un drain déterminé.In addition, the installation in a drain of tools suspended from cables such as logging tools is impossible with the devices described in the US patents already cited. Indeed, unless the drains are cased and their casing rises to the surface, it is impossible to re-enter a determined drain.

- La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités et de proposer un dispositif de forage des drains ramifiés dans lequel la garniture de forage est dissociée des moyens de sélection, lesquels ont aussi une fonction de raccordement dans le brevet FR 83 13981.- The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks and to propose a device for drilling branched drains in which the drilling string is separated from the selection means, which also have a connection function in patent FR 83 13981.

La présente invention qui est du type comprenant un dispositif de forage de drains latéraux à partir d'un puits-mère tubé et surmonté d'une tête de puits, ledit dispositif comprenant des moyens de sélection et de raccordement coopérant avec des moyens de déviation fixes disposés dans le puits-mère, est caractérisée en ce que les moyens de sélection et de raccordement sont montés à l'extrémité inférieure d'un prolongateur constitué par des éléments tubulaires assemblés les uns aux autres, et dont l'extrémité supérieure est solidaire de moyens de suspension disposés dans la tête de puits, au moins un joint coulissant étant interposé entre deux tiges du prolongateur, le diamètre intérieur de chacun des tiges éléments du prolongateur étant tel qu'une garniture de forage puisse être logée dans lesdits éléments.The present invention which is of the type comprising a device for drilling lateral drains from a cased mother well surmounted by a well head, said device comprising selection and connection means cooperating with fixed deflection means arranged in the mother well, is characterized in that the selection and connection means are mounted at the lower end of an extension formed by tubular elements joined to each other, and the upper end of which is integral with suspension means arranged in the well head, at least one sliding joint being interposed between two rods of the extension, the internal diameter of each of the rods elements of the extension being such that a drill string can be accommodated in said elements.

Outre la possibilité maintenant offerte d'effectuer des opérations sur la garniture de forage tout en maintenant en place les moyens de sélection et de raccordement, la présente invention permet également d'obtenir une meilleure remontée des déblais de forage grâce à la diminution de l'espace annulaire consécutive à l'utilisation d'un prolongateur de diamètre intérieur légèrement supérieur à celui de la garniture de forage.Besides the possibility now offered to carry out operations on the drill string while maintaining the selection and connection means in place, the present invention also makes it possible to obtain a better rise in the cuttings due to the reduction in the annular space consecutive to the use of an extension with an internal diameter slightly larger than that of the drill string.

D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux à la lecture de la description d'un mode de réalisation préféré de l'invention, donnée à titre indicatif mais non limitatif, ainsi que des dessins annexés sur lesquels :

la figure 1 est une vue en élévation partiellement coupée du dispositif selon l'invention ;
la figure 2 est une vue en coupe du joint coulissant représenté sur la figure 1 ;
la figure 3 est une vue en coupe suivant III-III de la figure 2.

Other advantages and characteristics will emerge more clearly on reading the description of a preferred embodiment of the invention, given as an indication but not limiting, as well as the attached drawings in which:

Figure 1 is a partially cut elevation view of the device according to the invention;
Figure 2 is a sectional view of the sliding joint shown in Figure 1;
FIG. 3 is a sectional view along III-III of FIG. 2.

Le dispositif selon l'invention et tel que représenté sur la figure 1 est destiné à être descendu dans un puits de forage 1 qui est représenté schématiquement, ledit puits recevant un équipement approprié et surmonté d'une tête de puits référencé d'une façon générale par la référence 2. Seules les parties de la tête de puits 2 incluses dans le dispositif selon l'invention sont représentées partiellement en coupe afin de rendre claire la description qui sera faite ultérieurement.The device according to the invention and as shown in FIG. 1 is intended to be lowered into a wellbore 1 which is shown diagrammatically, said well receiving appropriate equipment and surmounted by a wellhead generally referenced by the reference 2. Only the parts of the wellhead 2 included in the device according to the invention are shown partially in section in order to make clear the description which will be made later.

Le dispositif comprend des moyens de sélection et de raccordement 3 destinés à coopérer avec des moyens de déviation 4, représentés schématiquement, installés de façon fixe dans le puits par tout moyen approprié, comme cela est indiqué dans les brevets cités comme étant l'art antérieur. De même, la structure des moyens de déviation 4, de sélection et de raccordement 3 ne seront pas décrits. On pourra utilement se reporter aux dispositifs décrits dans l'art antérieur pour connaître tous les détails de construction.The device comprises selection and connection means 3 intended to cooperate with deflection means 4, represented diagrammatically, installed in a fixed manner in the well by any suitable means, as indicated in the patents cited as being prior art. Likewise, the structure of the deflection 4, selection and connection means 3 will not be described. We can usefully refer to the devices described in the prior art for all the construction details.

Les moyens de sélection et de raccordement 3 sont montés à l'extrémité inférieure d'un élément tubulaire 5, lequel élément peut être en une ou plusieurs pièces comme cela est représenté sur la figure 1. L'élément 5 constitue la partie inférieure d'un prolongateur 50 constitué par un ensemble d'éléments tubulaires; l'élément 5 doit conférer audit prolongateur une certaine souplesse en flexion au voisinage des moyens de sélection et de raccordement 3, et ainsi faciliter le raccordement des moyens 3 avec les moyens de déviation 4, par exemple lors du passage d'un drain à un autre. L'élément 5 est raccordé à un. premièr groupe d'éléments tubulaires 6a au moyen d'un raccord de type approprié 7 dans le cas où les connexions 5 et 6a seraient différentes. Le dernier élément supérieur d'un ensemble d'éléments 6a, lorsque plusieurs d'entre eux sont raccordés les uns aux autres, est raccordé à un autre ensemble d'éléments tubulaires 6b par l'intermédiaire d'un joint coulissant 8 représenté en détail sur les figures 2 et 3.The selection and connection means 3 are mounted at the lower end of a tubular element 5, which element can be in one or more pieces as shown in FIG. 1. The element 5 constitutes the lower part of an extension 50 consisting of a set of tubular elements; element 5 must give said extension a certain flexibility in bending in the vicinity of the selection and connection means 3, and thus facilitate the connection of the means 3 with the deflection means 4, for example when passing from a drain to a other. Element 5 is connected to one. first group of tubular elements 6a by means of a fitting of the appropriate type 7 in the case where the connections 5 and 6a are different. The last upper element of a set of elements 6a, when several of them are connected to each other, is connected to another set of tubular elements 6b by means of a sliding joint 8 shown in detail in Figures 2 and 3.

Le joint coulissant comprend un raccord supérieur 9 muni d'un taraudage 10 pour l'assemblage avec une tige 6b, et un raccord inférieur 11 muni d'un filetage 12 pour l'assemblage avec une tige 6a. Le raccord 9 est vissé par une partie 9a à l'intérieur d'une extrémité d'un tube 13 de diamètre approximativement égal à 24,5 cm, dont l'autre extrémité est vissée sur une partie 14a d'un raccord intermédiaire 14 disposé entre le tube 13 et le raccord inférieur ILThe sliding joint comprises an upper connector 9 provided with a thread 10 for assembly with a rod 6b, and a lower connector 11 provided with a thread 12 for assembly with a rod 6a. The connector 9 is screwed by a part 9a inside one end of a tube 13 of diameter approximately equal to 24.5 cm, the other end of which is screwed on a part 14a of an intermediate connector 14 disposed between tube 13 and the lower IL connector

Un tube intérieur 16 est logé dans le tube 13, une extrémité 16a étant vissée dans le raccord inférieur 11 tandis que l'autre extrémité 16b est vissée dans un piston 17. Le tube intérieur 16 comprend une clavette de guidage 18 qui est susceptible de coulisser dans une rainure correspondante ménagée dans le raccord intermédiaire 14, ladite clavette 18 étant soudée sur le tube intérieur 16 au moyen de soudure'19 (figure 3). A une relative courte distance de l'extrémité 14a du raccord intermédiaire 14, un ou plusieurs orifices 20 sont ménagés dans le tube 13. Le piston 17 comprend une partie 22 susceptible de coulisser le long de la paroi interne du tube 13 et un rebord annulaire 23 sur lequel sont disposés une bague d'appui 24 et un dispositif d'étanchéité 25 qui est maintenu en place par une bague 26 rendue solidaire du piston 17 au moyen de vis 27.An inner tube 16 is housed in the tube 13, one end 16a being screwed into the lower connector 11 while the other end 16b is screwed into a piston 17. The inner tube 16 comprises a guide key 18 which is capable of sliding in a corresponding groove made in the intermediate connector 14, said key 18 being welded to the inner tube 16 by means of solder '19 (Figure 3). At a relatively short distance from the end 14a of the intermediate connector 14, one or more orifices 20 are formed in the tube 13. The piston 17 comprises a part 22 capable of sliding along the internal wall of the tube 13 and an annular rim 23 on which are arranged a support ring 24 and a sealing device 25 which is held in place by a ring 26 made integral with the piston 17 by means of screws 27.

Le joint coulissant 8 est représenté à l'état fermé. Pour le déploiement du joint, le raccord inférieur 11 est déplacé par rapport au raccord intermédiaire 14 qui reste fixe.puisque solidaire du tube extérieur 13. Le déplacement vers la gauche du raccord inférieur 11 entraine le déplacement du tube intérieur 16 et du piston 17, la course de déplacement maximale est obtenue lorsque le bord libre 17a du piston 17 vient à proximité de l'extrémité 14b de la partie 14a du raccord intérmédiaire 14. Une telle course du piston 17 permet d'ajuster sans difficulté la longueur du prolongateur à la distance existant entre la tête de puits 2 et les moyens de déviation 4.The sliding seal 8 is shown in the closed state. For the deployment of the joint, the lower connector 11 is displaced relative to the intermediate connector 14 which remains fixed. Since it is integral with the outer tube 13. The movement to the left of the lower connector 11 causes the displacement of the inner tube 16 and of the piston 17, the maximum displacement stroke is obtained when the free edge 17a of the piston 17 comes close to the end 14b of the part 14a of the intermediate connector 14. Such a stroke of the piston 17 makes it possible to easily adjust the length of the extension to the distance between the wellhead 2 and the deflection means 4.

L'ensemble des éléments 6b (figure 1) est prolongé par au moins un tube 28 de diamètre intérieur suffisant pour autoriser l'engagement d'une tige d'entraînement carrée ou hexagonale 61 d'une garniture de forage 60 tout en disposant d'un jeu suffisant pour la circulation de la boue, à limiter les chocs entre la tige carrée et la section 6b du prolongateur et diminuer l'incidence d'un défaut d'alignement entre le moufle mobile et la table de rotation.The set of elements 6b (FIG. 1) is extended by at least one tube 28 of internal diameter sufficient to allow the engagement of a square or hexagonal drive rod 61 of a drill string 60 while having sufficient clearance for the circulation of the mud, to limit the shocks between the square rod and the section 6b of the extender and reduce the incidence of a misalignment between the movable block and the rotation table.

Une olive de suspension 29 est montée dans une tête 30 qui est fixle à l'extrémité supérieure d'un tubage principal 31, la tête 30 reposant sur un rebord 32 d'un tubage de surface 33 par l'intermédiaire d'un support 34. L'olive de suspension 29 comprend une partie supérieure 29a taraudée, une partie inférieure 27b taraudée et une partie intermédiaire 27c. La partie supérieure 29a est destinée à recevoir une tige de manutention généralement munie d'une réduction afin de remonter en surface l'ensemble olive 29-prolongateur 50 et moyens de sélection et de raccordement 3. Pendant le forage, le taraudage de la partie supérieure 29a est protégé par un protecteur de filets 35 muni de deux encoches en J ou tout autre système de reconnexion rapide à sa partie supérieure afin de permettre sa mise en place et son repêchage. L'ensemble protecteur de filets 35 et olive de suspension 29 est maintenu en place dans la tête de puits par des vis pointeau 36.A suspension olive 29 is mounted in a head 30 which is fixed to the upper end of a main casing 31, the head 30 resting on a flange 32 of a surface casing 33 by means of a support 34 The suspension olive 29 comprises an upper part 29a with a thread, a lower part 27b with a thread and an intermediate part 27c. The upper part 29a is intended to receive a handling rod generally provided with a reduction in order to raise the surface of the whole olive 29-extension 50 and selection and connection means 3. During drilling, the tapping of the upper part 29a is protected by a net protector 35 provided with two J-shaped notches or any other quick reconnection system at its upper part to allow it to be put in place and picked up again. The protective assembly of threads 35 and suspension olive 29 is held in place in the well head by needle screws 36.

Les éléments 5, 6a, 6b et 28 jouent le rôle d'un prolongateur usuel appelé riser par les spécialistes.Elements 5, 6a, 6b and 28 play the role of a usual extension called a riser by specialists.

Lorsque les moyens de sélection et de raccordement 3 approchent des moyens de déviation 4 pour passer, par exemple, d'un des orifices d'entrée à un autre des moyens de déviation 4, le poids du dispositif est quasiment constant. Lorsque les moyens de raccordement 3 sont correctement en place, alors il se produit une diminution du poids mesurable en surface. Le positionnement du joint coulissant à un niveau donné dans le prolongateur permet d'éviter de laisser travailler une partie trop importante du prolongateur à la compression et permet de mettre un poids donné sur lesdits moyens de raccordement.When the selection and connection means 3 approach deflection means 4 to pass, for example, from one of the inlet orifices to another deflection means 4, the weight of the device is almost constant. When the connection means 3 are correctly in place, then there is a reduction in the measurable weight at the surface. The positioning of the sliding joint at a given level in the extender makes it possible to avoid leaving too much of the extender part to work under compression and makes it possible to put a given weight on said connection means.

Ainsi, lorsqu'un drain particulier est sélectionné par les moyens de sélection et de raccordement 3 dans un orifice correspondant des moyens de déviation 4, il devient possible de réaliser des diagraphies et des mesures au câble dès lors que les outils adéquats pour de telles mesures peuvent être introduits dans les différents éléments du dispositif selon l'invention. Une autre conséquence avantageuse est de permettre toute opération de contrôle de puits telle que perte ou venue dans le drain sélectionné sans aucune interférence avec les autres drains.Thus, when a particular drain is selected by the selection and connection means 3 in a corresponding orifice of the deflection means 4, it becomes possible to carry out logs and measurements with the cable as soon as the tools suitable for such measurements can be introduced into the various elements of the device according to the invention. Another advantageous consequence is to allow any well control operation such as loss or coming into the selected drain without any interference with the other drains.

Dans un exemple de réalisation du dispositif selon l'invention, les éléments tubulaires 5, 6a, 28 présentent un diamètre intérieur de 12,7cm, 16,85cm, 17,8cm respectivement, alors que les tubes 13 et 16 présentent un diamètre intérieur égal à 24,5cm et 17,8cm respectivement.In an exemplary embodiment of the device according to the invention, the tubular elements 5, 6a, 28 have an internal diameter of 12.7 cm, 16.85 cm, 17.8 cm respectively, while the tubes 13 and 16 have an equal internal diameter at 24.5cm and 17.8cm respectively.

Claims

1. Device for drilling lateral drains from a cased mother well (1) and surmounted by a well head (2), said device comprising selection and connection means (3) cooperating with means of fixed deflection (4) arranged in the mother well, characterized in that the selection and connection means (3) are mounted at the lower end of an extension (50) constituted by tubular elements (5, 6a, 6b, 28) assembled together, the upper end of which is secured to suspension means (29) arranged in the well head (2), at least one sliding joint (8) being interposed between two tubular elements ( 6a, 6b) of the extension (50), the internal diameter of each of the tubular elements of the extension- being such that a drill string 60 can be accommodated in said rods.

2. Device according to claim 1, characterized in that the extension (50) consists of elements (5, 6a, 6b, 28) of generally different diameters.

3. Device according to claim 2, characterized in that the element (5) provided in the lower part of the extension (50) is less rigid than the rest of the extension.

4. Device according to claim 2, characterized in that the element is provided at the upper part of the extension (50) and has an internal diameter and a length sufficient to allow the passage of a drive rod (61).

5. Device according to claim 1, characterized in that the sliding joint is interposed between two groups of tubular elements (6a, 6b).

6. Device according to claim 1, characterized in that the suspension means consist of a suspension olive comprising a reduced part (29b) in which is mounted the upper end of the element (28) and an enlarged part ( 29a) able to receive means for raising the surface of the extension assembly (50) - selection and connection means (3).

7. Device according to claim 6, characterized in that the enlarged part (29a) of the suspension olive (29) is protected by a protector (35) provided with two J-shaped notches or any other means of rapid reconnection.

8. Device according to claims 6 and 7, characterized in that the protector (35) and the suspension olive (29) are held in place together in the well head (2) by needle screws (36) integral with the wellhead (2).

9. Device according to claims 6 to 8, characterized in that the suspension olive (29) is housed in the head of the main casing (31) of the well head (2).

10. Device according to claim 5, characterized in that the sliding joint (8) comprises a fixed upper connector (9) capable of receiving the end of a tubular element (6a), a movable lower connector (11) on which can be screwed a tubular element (6b), a fixed intermediate fitting (14) interposed between the lower connector (11) and an outer tube (13) at one end of which it is screwed, the other end of said tube (13) being screwed on the upper connector (9), an inner tube (16) secured by one of its ends (16a) of the lower connector (11) and by its other end (16b) to a piston (17) capable of sliding in leaktight manner in the outer tube (13), said inner tube (16) being provided with 'a guide key (18), and orifices (20) formed on said outer tube (13).