Brevet FR2116526A1 — publié le 19720713

La présente invention concerne des obturateurs antiéruption comportant des têtes pivotantes. Des exemples de tels dispositifs sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N° 2 942 616 et N° 2 946 550. 5 Dans le dispositif décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 2 942 616, les canalisations hydrauliques sont ouvertes chaque fois que l'une des têtes pivote jusqu'à sa position d'ouverture, de sorte que la totalité ou une partie du fluide est perdue à chaque ouverture de la tête. Dans l'appareil dé-10 crit dans le brevet N° 2 946 550, le fluide hydraulique passe par les articulations qui supportent la charge, de sorte que l'usure qu'elle produit sur les joints destinés à maintenir le fluide comprimé provoque des fuites du fluide hydraulique de l'installation. 15 La présente invention concerne la tête pivotante d'un obturateur anti-éruption qui comporte un raccord permettant de supprimer les difficultés de la technique antérieure. La tête peut subir un mouvement de va-et-vient entre ses positions d'ouverture et de fermeture sans que le fluide hydrau-20 lique qui commande le plongeur soit perdu et sans que ses joints supportent la charge, afin que leur usure soit réduite. Les têtes sont mobiles latéralement le long d'un trajet courbe par rapport au corps d'un mode de réalisation avantageux du dispositif. Chaque tête peut ainsi se rapprocher du corps 25 par un trajet en ligne droite sans être maintenue sur l'arc défini par l'articulation, et l'étanchéité entre la tête et le corps du dispositif peut être produite par le fait qu'ils sont en butée sans que l'articulation subisse l'effort. Le raccord destiné au fluide est réalisé de manière à maintenir 30 les canaux d'écoulement obturés pendant les mouvements de la tête. De préférence, l'axe des articulations ou pivots de chaque tête pivotante est situé dans un plan décalé par rapport au plan de la surface de séparation entre le corps et la tête, afin de permettre la réalisation d'un dispositif à 35 têtes pivotantes de faible longueur. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre, faite en regard des dessins annexés qui donnent à titre illus-tratif, mais nullement limitatif, une forme de réalisation 40 conforme à l'invention. 71 43459 2 2116526 Sur ces dessins : la figure 1 est une élévation d'une forme d'obturateur anti-éruption selon l'invention ; la figure 2 est une vue en plan du dispositif de la fi-5 gure 1, l'une des têtes étant fermée et l'autre étant en position d'ouverture, une partie de la tête ouverte étant représentée en coupe ; la figure 3 est une vue suivant la ligne 3-3 de la figure 2 et représente en particulier l'articulation supérieure 10 et le raccord souple de chaque tête pivotante selon l'invention ; ; la figure 4 est une vue suivant la ligne 4-4 de la figure 3 et représente d'autres détails de l'articulation et du raccord souple de chaque tête pivotante î et 15 la figure 5 est une vue suivant la ligne 5-5 de la fi gure 4 et représente l'articulation décalée qui est mise en oeuvre, de préférence. Sur les dessins, la lettre A désigne d'une façon générale l'obturateur anti-éruption selon l'invention. Il comprend 20 un corps B comportant au moins une, et de préférence deux têtes pivotantes ou chapeaux H-l et H-2, montés sur le corps B de manière à pivoter entre des positions d'ouverture et de fermeture, de la manière expliquée en détail ci-après. Sur la figure 2, la tête H-2 est représentée à sa position de fer-25 meture et la tête H-l à sa position d'ouverture. Des plongeurs R-l et R-2 de l'obturateur anti-éruption sont montés Bur les têtes H-l et H-2 de manière à se déplacer avec elles entre des positions de fermeture et d'ouverture. Un fluide hydraulique ou un autre fluide comprimé est introduit dans les 30 cylindres 0-1 et C-2 des têtes H-l et E-2 afin de commander les mouvements des plongeurs H-l et R-2. Le fluide passe par des raccords souples]?-1 et F-2 qui seront décrits en détail plus loin. On voit, par un examen plus détaillé, que le corps B 35 de l'obturateur anti-éruption est réalisé de n'importe quelle manière classique et permet le montage, d'une ou de deux têtes pivotantes. Il comprend, au centre, une ouverture longitudinale 10 par laquelle peut passer un tuyau lorsque les plongeurs R-l et R-2 occupent leurs positions d'ouverture ou de retrait. 40 De plus, deux ouvertures latérales 11 du corps B sont destinées 71 43459 3 2116526 chacune à loger l'un des plongeurs R-l et R-2 (figure 2) lorsque l'un de ceux-ci se déplace entre sa position d'ouverture et sa position de fermeture, telle que celle qui est représentée pour le plongeur R-2 sur la figure 2. Il va de soi que 5 le corps B est monté sur une tête de puits, au-dessus d'un train de tiges (non représenté), par des brides supérieure et inférieure 14 du corps B comportant des ouvertures 12 dans lesquelles sont disposés d'une manière classique des boulons (non représentés). L'alésage du train de tiges est ainsi ali-10 gné longitudinalement sur l'ouverture verticale ou longitudinale 10 du corps B, de sorte que, lorsque les têtes H-l et H-2 occupent leurs positions de fermeture qu'on voit pour la tête H-2 sur la figure 2 et que les plongeurs R-l et R-2 occupent leurs positions d'ouverture, l'alésage longitudinal ou ouver-15 ture 10 du corps B est complètement ouvert et les plongeurs n'apportent aucune gêne aux mouvements d'un train de tiges ou au passage d'outils. Les plongeurs R-l et R-2 peuvent être des plongeurs pleins qui viennent en contact l'un avec l'autre afin d'obturer complètement l'ouverture 10 lorsqu'aucun tuyau 20 ni aucun aut.re objet n'est disposé dans l'alésage longitudinal 10, ou bien ils peuvent porter d'une manière étanche contre le train de tiges d'un puits disposé dans l'alésage 10, afin d'empêcher le fluide de s'écouler autour de l'anneau qui 1'entoure. 25 Le plongeur R-l est relié à un piston 15 par une tige de piston 16, de sorte que la pression du fluide s'exerce dans le cylindre C-1 contre le piston 15 dont le mouvement est transmis par la tige 16 au plongeur R-l. Des bagues d'étanchéité toriques ou d'autres joints 17 portent contre la tige 16 afin 30 de maintenir le fluide comprimé dans le cylindre C-1. Le plongeur R-2 est relié de la même manière par une tige de piston 16 à un piston 15 disposé dans le cylindre C-2. Les cylindres C-1 et C-2 sont fixés d'une manière connue à leurs têtes H-l et H-2 par des dispositifs de fixation ap-35 propriés, tels que des boulons 18, de sorte que les cylindres C-1 et C-2 se déplacent avec leurs têtes ou chapeaux H-l et H-2, par rapport au corps B. Lorsque les têtes H-l et H-2 sont en position de fermeture, elles sont fixées sur le corps B par n'importe quels 40 éléments de fixation appropriés, tels que des boulons 20. 71 43459 4 2116526 Chaque tête H-l et H-2 ainsi que les éléments qui sont montés sur chacune d'elles sont articulés sur le corps B par des articulations P-1 et P-2. Comme on le verra plus loin, l'articulation P-1 absorbe sensiblement la totalité de la char-5 ge H-l et des éléments qu'elle porte de sorte que le raccord F-l ne supporte aucune charge. De même, l'articulation P-2 absorbe sensiblement la totalité" de la chargé de la tête H-2 et de ses éléments, de sorte que le raccord souple F-2 ne supporte pas de charge. les détails de la charnière supérieure de 10 l'articulation P-2 sont représentés sur les figures 3-5 et de préférence ils sont identiques aux détails de la charnière supérieure de l'articulation P-1 ainsi qu'aux détails des charnières inférieures des articulations P-2 et P-1. De ce fait, la description détaillée de la charnière représentée sur les 15 figures 3 à 5 concerne chaque charnière des deux articulations P-1 et P-2. Comme on le voit sur les figures 3 à 5> en particulier, la charnière supérieure de l'articulation P-2 comprend un élément fixe 25 en forme de languette, de configuration générale 20 cylindrique, et comportant une ouverture centrale 25a par laquelle passe une broche 27, de la manière décrite plus complètement ci-après. L'élément fixe 25 comporte une base ou joue 25b qui prolonge l'une de ses parties et qui est destinée à être soudée ou à être fixée autrement sur le corps B. Un élé-25 ment mobile 30 ayant la forme générale d'une chape, comportant une ouverture 30a destinée au logement de l'élément fixe ou languette 25» constitue l'autre partie de la charnière qui est fixée à la tête ou chapeau H-l ou H-2. La broche 27 passe par des ouvertures alignées 30b de l'élément mobile 30 lors- 30 que ses ouvertures sont alignées sur l'ouverture 25a de l'élément 25. De préférence, des rondelles 31 sont disposées au-dessus et en dessous de l'élément 25 et des bagues toriques appropriées 32 entourent les rondelles (figures 3 et 4). De préférence, la broche 27 est en forme d'un boulon 35 27a. Une rondelle et une bague torique 28 sont disposées entre la tête du boulon et la surface supérieure de l'élément mobile 30 de la charnière^ Des filets 27b de la broche ou boulon 27 sont destinés au vissage d'un écrou 29 et d'un contre-écrou 33 de type étanche qui peuvent être d'une seule pièce. 40 une rondelle et une bague torique 34 sont disposées entre 71 43459 5 2116526 l'écrou 29 et la surface inférieure de l'élément mobile 30. Dans la forme de l'invention représentée, un espace annulaire 40 est ménagé entre l'alésage 25a de l'élément fixe 25 et la partie de la broche 27 disposée dans cet alésage afin de 5 permettre aux éléments 25 et 30 de se déplacer latéralement, l'un par rapport à l'autre, et en particulier à l'élément 30 de se déplacer par rapport à l'élément fixe 25. Comme on le voit, le diamètre de la broche 27 est réduit en 27c afin de ménager l'espace annulaire 40 et de permettre un déplacement 10 latéral relatif de l'élément 30 par rapport à l'élément 25» de sorte que la tête peut se déplacer sensiblement en ligne droite, c'est-à-dire à la fois sur un trajet courbe et latéral entre ses positions d'ouverture et de fermeture. Une ouverture appropriée 25c est destinée au logement 15 d'un raccord graisseur 38 de n'importe quelle réalisation classique, destiné à lubrifier la charnière à l'endroit de la broche et des éléments voisins. Les bagues toriques 32 aident à maintenir la graisse ou tout autre lubrifiant dans l'espace annulaire 40. 20 Chaque articulation P-1 ou P-2 est disposée dans un plan différent du plan de la surface de séparation entre la tête H-l ou la tête H-2 et le corps B, représenté par exemple par la ligne 40'. Du fait du décalage entre le plan de la broche 27 et le plan de la surface de séparation 40' de la tête et 25 du corps, la tête ou chapeau H-l ou H-2 est la plus courte . possible et les emplacements de ces plans peuvent être déterminés par tâtonnement. De plus, du fait du mouvement courbe et latéral de chaque tête par rapport au corps B pendant sa fermeture, on est assuré que lorsque la tête est fermée elle bute 30 contre le corps B. Les figures 3 et 4 représentent les détails du raccord P-2. La description qui va suivre du raccord P-2 s'applique, de même, au raccord P-1 et en conséquence, les éléments correspondants portent les mêmes lettres ou les mêmes références 35 numériques pour les deux raccords P—1 et F—2. Comme on le voit sur les figures 3 et 4, le raccord P-2 comprend un élément fixe ou étrier 50 qui, de préférence, est fixé au corps B par plusieurs goujons 51 vissés dans des ouvertures taraudées 52 de ce dernier (figiire 3). L'élément fixe 50 du raccord comporte 40 Un alvéole 50a destiné au logement d'un bras d'un élément 71 43459 6 2116526 mobile 55 fixé à la tête H-2 par n'importe quel dispositif approprié, tel que plusieurs goujons 56 (figure 4). Un canal d'entrée 50b du raccord fixe 50 communique avec un canal latéral 50c de l'élément 50 ainsi qu'avec un canal 5 57 du corps B. Un tube d'entrée 60, relié à n'importe quelle source de fluide hydraulique comprimé (non représentée), introduit le fluide hydraulique dans le dispositif. Un canal d'entrée inférieur semblable, 50d, du raccord fixe 50 est en communication avec un canal latéral 50e de l'élément 50 et 10 avec un canal 61 du corps B. Un tube 62, relié au canal 50d, introduit le fluide hydraulique comprimé dans le canal d'entrée 50d. Gomme expliqué plus loin, les canalisations 60 et 62 introduisent et évacuent alternativement le fluide comprimé suivant la direction dans laquelle les plongeurs R-l et 15 R-2 doivent être déplacés, comme le comprendront les spécialistes. Des bagues d'étanchéité toriques ou d'autres joints 63 sont disposés autour des canaux 50b et 50d, entre l'élément fixe 50 du raccord et le corps B, afin d'éviter que le fluide 20 hydraulique ne fuie dans ces régions. Des canaux latéraux 55a et 55b de l'élément 55 du raccord communiqueni: avec des canaux latéraux 50c et 50e et ils sont rendus étanches par des joints appropriés, tels que des bagues toriques 65. Le canal 55a. de l'élément mobile 55 25 communique avec un canal 70 de la tête H-l ou de la tête H-2. Le canal 70 dirige le fluide hydraulique vers la région du cylindre C-1 ou C-2, qui est située à l'intérieur du piston 15 (figure 2). Le canal 55b du raccord 55 est en communication avec un canal 71 disposé en dessous du canal 70 (non visible 30 sur la figure 2) et également avec un prolongement d'un canal 71a du cylindre C-1 ou C-2, afin d'introduire le fluide hydraulique comprimé dans la région du piston 15, à l'extérieur de celui-ci. Les canaux des éléments fixes 50 des raccords P-1 et 35 F-2 sont, de préférence, reliés par les canaux 57 et 61 du corps B (figure 2 et 3)» bien que chaque raccord F-l et F-2 puisse être alimenté séparément en fluide hydraulique comprimé, sans canal de jonction, tel que les canaux 57 et 61. En conséquence, les plongeurs R-l et R-2 peuvent être commandés 40 à volonté séparément. 71 43459 7 2116526 Pour permettre à l'élément mobile 55 du raccord de se déplacer latéralement par rapport à l'élément fixe 50 dans chaque raccord F-l et F-2, sans que le joint constitué par la bague torique 65 perde de son efficacité entre les éléments 5 50 et 55, la section ou le diamètre du canal 50c est plus petit que la section ou le diamètre de l'ouverture du canal 55a. De même, le diamètre de l'ouverture du canal '50e est plus petit que le diamètre de l'ouverture du canal 55b. Ces relations peuvent être inversées et on se rend compte que, dans certains 10 cas les diamètres des ouvertures voisines 50c, 55a et 50e, 55b peuvent être les mêmes, à condition que les bagues toriques 65 maintiennent un joint étanche, même pendant le déplacement latéral relatif de l'élément 55 du raccord par rapport à l'élément fixe 50. 15 Du fait que la totalité ou sensiblement la totalité du poids ou de la charge des têtes H-l et H-2 est supportée par l'articulation P-1 et P-2, en particulier lorsqu'elles occupent la position d'ouverture représentée pour la tête H-l sur la figure 2, les joints 65f ni aucune autre partie des élé-20 ments 50 et 55 des raccords, ne subissent de poids ni de charge de sorte que l'usure des éléments en contact, et en particulier du joint 65, est minimale et que la durée de service des joints et des surfaces de contact entre les éléments 50 et 55 est accrue. De plus, quelle que soit la position de 25 l'une ou l'autre tête H-l ou H-2, l'ensemble hydraulique reste étanche, de sorte que les plongeurs peuvent être manoeuvrés, que les têtes soient ouvertes ou fermées. Cette disposition est importante, car lorsque les têtes sont écartées de leurs positions de fermeture jusqu'à leurs positions d'ouverture, 30 les plongeurs sont en retrait et sont enfermés dans les têtes. Cependant, lorsque les têtes ont pris leur position d'ouverture, telle que celle qui est représentée pour la tête H-l sur. la figure 2, les plongeurs sont déplacés vers l'intérieur de la façon représentée pour le plongeur R-l sur la figure 2, de 35 manière à faciliter l'enlèvement du plongeur lorsqu'il doit être remplacé ou réparé. Pendant le fonctionnement ou le service de l'obturateur anti-éruption A selon l'invention, l'articulation P-1 et P-2 de chaque tête H-l et H-2 supporte la charge ou le poids de 4-0 la tête pendant son mouvement et en particulier lorsqu'elle 71 43459 8 2116526 est ouverte. Les emplacements des broches 27 de chaque articulation P-1 et P-2 à l'intérieur de la surface de séparation 40*, entre le corps et la tête, permet de donner au dispositif la longueur la plus faible possible par suite de la réduction 5 du trajet courbe sur lequel se déplacent les têtes vers leur position de fermeture ou à partir de celle -ci. Le plus, les têtes peuvent être déplacées sensiblement en ligne droite par suite du déplacement latéral permis par les broches des charnières, entre les têtes et le corps B. Du fait que les rac-10 cords F-l et F-2 sont entièrement indépendants des articulations P-1 et P-2, l'installation hydraulique reste étanche et en état de fonctionner pendant les mouvements de pivotement des têtes H-l et H-2, malgré le jeu latéral permis des articulations P-1 et P-2. En conséquence, les raccords séparés F-l 15 et F-2 donnent la possibilité aux articulations P-1 et P-2 de se déplacer latéralement. Il convient de noter que l'axe de rotation des éléments 50 et 55 de chaque raccord est, de préférence, aligné longitudinalemënt ou verticalement sur l'axe de rotation des. charnières qui passent par les broches 27, au-20 dessus et au-dessous de celles-ci pour les deux tltes H-l et H-2. Bien que les broches 27 représentées comportent une partie 27c de diamètre réduit, il va de soi que chaque pivot ou broche 27 peut avoir le même diamètre extérieur sur toute sa lon-25 gueur et que lrespace annulaire 40 peut être réalisé en donnant^, 'alésage longitudinal ou canal 25a un diamètre plus grand que celui des ouvertures longitudinales 30b, de manière à permettre le déplacement latéral relatif entre les éléments 30 et 25 des charnières. 30 II va de soi que la présente invention n'a été décrite et représentée qu'à titre explicatif, mais nullement limitatif, et qu'elle est susceptible de diverses variantes sans sortir de son cadre. 71 43459 9 2116526 HEVEKDICATIOBS 1.- Obturateur anti-éruption, caractérisé en ce qu'il comprend un corps comportant une ouverture longitudinale par laquelle peut passer un train de tiges et qui communique avec 5 au moins une ouverture latérale, une tête disposée sur un côté du corps pouvant se déplacer par rapport à ce dernier d'une position de fermeture dans laquelle elle est 'en contact avec le corps à une position d'ouverture dans laquelle ladite ouverture latérale est découverte, un cylindre monté dans la tête 10 et se déplaçant avec elle contenant un piston relié à un plongeur coulissant dans la tête de manière à se déplacer par rapport à celle-ci entre une position de fermeture et une position d'ouverture, le piston commandant les mouvements du plongeur par rapport à ladite tête, des charnières articulant la 15 tête sur le corps afin de permettre à ladite tête de se déplacer entre ses positions d'ouverture et de fermeture,•des canaux de la tête et du cylindre étant destinés à diriger le fluide comprimé vers ce dernier afin de manoeuvrer le piston et de déplacer le plongeur entre ses positions de fermeture et 20 d'ouverture, des raccords, qui dirigent le fluide comprimé vers lesdits canaux, comprenant chacun un élément fixe monté sur le corps, un élément mobile monté sur la tête et des canaux passant par les éléments fixes et mobiles du raccord étant en communication avec les canaux de la tête dans toutes, les po-25 sitions que celle-ci occupe par rapport au corps. 2.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les charnières supportent sensiblement la totalité de la charge de la tête et de ses éléments, de sorte que les éléments du raccord ne supportent aucune charge. 30 3.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 1, caractérisé en ce que des joints situés entre les éléments fixe et mobile de chaque raccord sont destinés à rendre étanche la jonction entre les canaux de ces éléments. 4.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 35 1, caractérisé en ce que chaque charnière comprend un élément fixe fixé sur le corps, un élément mobile fixé sur la tête et un dispositif reliant l'un à l'autre lesdits éléments de manière à permettre à l'élément mobile de se déplacer latéralement sur un trajet courbe afin que la tête et le corps 40 soient en contact par leur surface de séparation, lorsque la 71 43459 10 2116526 tête est fermée. 5.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 4-, caractérisé en ce que le dispositif qui relie les éléments de la charnière et permet un déplacement latéral courbe com- realisees 5 prend des ouvertures alignées/dans chaque élément fixe et mobile et dans lesquelles passe une broche, l'ouverture de l'élément fixe étant de plus grand diamètre que'le diamètre de la partie de la broche disposée dans ladite ouverture, afin de permettre à la broche et à l'élément mobile de subir avec 10 elle un mouvement latéral par rapport à l'élément fixe de la charnière. 6.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément mobile du raccord est rotatif et mobile latéralement par rapport à l'élément fixe, 15 dans les limites du mouvement latéral de l'élément mobile par rapport à l'élément fixe. 7.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 6, caractérisé en ce que des joints disposés entre les éléments fixe et mobile du raccord sont destinés à les rendre 20 étanches à la jonction entre les canaux desdits éléments, pendant le mouvement de rotation et de déplacement latéral de l'élément mobile du raccord. 8.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 7, caractérisé en ce que les dimensions des ouvertures des 25 canaux proches des éléments mobile et fixe du raccord sont plus faibles que les diamètres des joints qui entourent lesdites ouvertures, de sorte que les raccords restent étanches pendant le déplacement latéral de l'élément mobile par rapport à l'élément fixe. 30 9.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément fixe du raccord comporte un alvéole central dans lequel débouche au moins l'un des canaux, un bras de l'élément mobile du raccord étant monté de manière à tourner dans ledit alvéole et l'un de ses canaux 35 débouchant dans le canal partant de l'élément fixe de manière à les mettre en communication. 10.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 9, caractérisé en ce qu'un joint annulaire disposé entre les éléments du raccord entoure les ouvertures proches de3 canaux 40 de ceux-ci. 71 43459 11 2116526 11.- Obturateur anti-éruption suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément fixe du raccord comporte un alvéole central dans lequel débouchent plusieurs canaux, un bras de l'élément mobile du raccord tournant dans ledit alvéole et comportant plusieurs canaux, chaque canal de l'élément fixe du raccord débouchant dans un canal de l'élément mobile.