Brevet FR2266032A1 — publié le 19751024

L'invention concerne un système de branchement immergé, pour appareillages de commande sous-marins ; elle vise plus particulièrement des dispositifs de connexion utilisés dans le forage de puits en mer. Lorsquton fore des puits de pétrole ou degaz sous des étendues d'eau, lacs ou océans, on les complète généralement par un équipement de ttte de puits comportant des vannes, des systèmes anti-explosions, etc., pour la commande des différentes fonctions. Cet équipement est fréquemment immergé, ce qui nécessite des commandes à distance, en surface. Les lignes de commande sont généralement du type à fluide hydraulique et doivent pouvoir être branchées et débranchées rapidement, en cas d'urgence ou lorsqu'on déplace un bâtiment de surface d'un point à un autre. On connait des connexions de ce type, par exemple les dispositifs décrits dans le brevet américain n0 3 486 556 de Harry L. Burgess du 30 décembre 1969, ou dans le brevet américain n0 79 504 du 9 octobre 1970. D' une manière générale, ces dispositifs fournissent des moyens de commande détachables, pour le branchement et la commande de puits immerges, par exemple des puits de pétrole ou de gaz naturel.Les raccords de branchement peuvent être remontés et descendus et, lorsqu'ils sont fixés à 7'équipement de tête de puits, ils constituent des conduites pour Igenvoi de fluides de commande à un appareil immergé, par exemple un organe anti-explosion. Dans les dispositifs du type décrit dans le brevet am6- ricain n0 3 486 556, le raccord comprend un réceptacle comportant unorifice dans lequel une pièce mAale conique peut s'engager télescopiquement de façon amovible, le réceptacle et la pièce mâle ou tenon présentant des passages combinés pour le fluide lorsque le tenon est introduit dans le réceptacle. il est habituel dans un tel système de prévoir un bouclier de protection et des moyens d'alignement du tenon pour son insertion dans le réceptacle, afin d'assurer un contact étanche au fluide, entre le tenon et le réceptacle. Bien que ces raccords de type connu donnent satisfaction dans la plupart des cas, ils sont relativement coûteux à usiner et à fabriquer, en raison des/faibles tolérances admissibles pour un assemblage étanche. De plus, les raccords usuels nécessitent ltem- ploi de dispositifs de blocage pour maintenir un contact étanche convenable du raccord et de la tête de puits, ce qui augmente le prix de l'équipement et son coût d'exploitation. La présente invention réduit sensiblement le prix de fabrication et facilite le blocage du raccord sur l'appareil récepteur. La présente invention utilise une pièce mâle 7 ou tenon, de forme conique, et des réceptacles femelles ou emboîtements, les passages qui traversent le tenon se terminant de préférence dans un même plan de sorte qu'il n1 est pas nécessaire de prévoir un corps de tenon très long. Des moyens de fixation élastiques sont attachés au plus bas de deux emboîtements femelles, pour fixation souple à une partie fixe de la tête de puits. La flexibilité de l'embottement inférieur supprime pratiquement tout risque de détérioration du tenon et des étanchéités des conduits pendant l'engagement et réduit beaucoup le prix de fabrication. Un deuxième emboftement femelle supérieur annulaire est prévu pour recevoir de façon libérable le tenon, au-dessus de 1' emboîtement inférieur, le deuxième embottement étant susceptible d'être fixé à une partie supérieure détachable de la tête de puits. Cette disposition augmente la souplesse d'adaptation du raccord, en ce que le tenon peut entre débranché avec le deuxième emboîtement lorsque la partie supérieure d'une téte de puits est détachée ou débranchée de la partie fixe de la tête de puits, ou en ce que le tenon peut être débranché et enlevé à volonté, sans qu'il soit nécessaire de retirer la partie supérieure démontable de la tête de puits. Des moyens de blocage sont utilisés pour verrouiller le tenon dans le deuxième emboîtement annulaire et obtenir un assemblage étanche au fluide. La présente invention a pour objet un dispositif de branchement immergé, pour le raccordement et la séparation rapides de circuits de commande aboutissant à un équipement immergé, par exemple une tête de puits. Elle vise un dispositif de ce type qui comprend un premier emboîtement femelle inférieur, des moyens de fixation élastiques fixés au dit emboîtement et reliés de façon souple à la tête de puits, un deuxième emboîtement femelle supérieur, et un tenon mâle qui peut s'engager dans les deux emboftements pour réaliser avec eux des communications hydrauliques. La présente invention a également pour objet un raccord, pour branchement sur une tete de puits immergé comportant une partie supérieure détachable et une partie inférieure fixe, ledit raccord comprenant un premier embottement femelle, des moyens de fixation élastique attachés au dit embottement et susceptibles d'être fixés de façon souple à la partie inférieure fixe de la tête de puits, un deuxième emboîtement femelle annulaire fixé à la partie supérieure détachable de la tête de puits, et un tenon mâle qui s'engage dans les emboîtements, Selon une autre caractéristique de l'invention, le raccord immergé comporte des moyens de blocage qui fixent de façon libérable le tenon mâle dans le deuxième emboitement femelle. D'autres objets et avantages de l'invention apparaitront clairement à la lecture de la présente description de sa forme de réalisation, non limitative, représentée sur les dessins annexés. Fig. 1 est une vue schématique, en élévation, d'une tête de puits équipée d'un raccord pour commande à distance des fonctions de la téte, à partir d'un navire de surface, ledit raccord étant représenté en double en trait pointillé, et Fig. 2 est une vue partielle, en élévation, avec coupe partielle, dtun dispositif conforme à la présente invention. Sur les dessins, l'équipement immergé de tête de puits est globalement désigné par le repère 10, et comprend une partie supérieure détachable et une partie inférieure fixe. La partie supérieure détachable est représentée en gros par l'équipement schématisé au-dessus d'une plaque de montant 12, tandis que la partie inférieure fixe est celle qui# se trouve fixée au-dessous d'une plaque d'empilage 14. La partie supérieure détachable de la tête de puits sera appelée simplement "montant" dans ce qui suit, et désignée par le repère16, La partie inférieure fixe sera appelée em- pilages et désignée par le repère 18. Un raccord, conforme à l 'invention, globalement désigné par le repère 20, est fixé à la tête de puits 10. Un deuxième rac- cord semblable 22 est également branché sur la tete de puits et peut être utilisé comme secours si le premier raccord 20 est défaillant pour une raison quelconque. On voit, toujours sur la figure 1, que les fonctions de la tête de puits 10 sont commandées à distance par un navire de surface 24, par l'intermédiaire d'un cordon ombilical 26 relié au montant 16 de la tete de puits. Le câble 26 assure une liaison de fluide entre le bateau 24 et la tette 10, qui fournit à son tour le fluide au iaccords 20 et 22, comme décrit plus loin. En variante, des cables 28 et 30 peuvent être prévus pour une communication directe entre le bateau 24 et les raccords 22 et 20 respectivement. On se reporte maintenant à la figure 2, qui représente un raccord 20 conforme à la présente invention et comprenant un premier embottement inférieur 32 fixé par des moyens de fixation élastiques à la plaque d'empilage 14. Ces moyens de fixation comprennent une collerette annulaire 34 fixée à la pièce 32 et entourant cette dernière. Une pluralité de boulons 36, dont deux seulement sont visibles sur la figure 2, sont fixés sous la bride 34. Les boulons 36 pénètrent chacun dans des trous 40 de la bride inférieure d'un anneau d'assemblage 42, qui est lui-même fixé, par exemple par des boulons 44 ou un autre système approprié, à la plaque 14* Les trous 40 sont plus grands que le diamètre des boulons 36, afin que ces derniers passent librement dans les trous.Des ressorts 46 sont disposés entre la bride 34 et l'anneau de montage 42, chaque ressort étant retenu par un boulon 36. Ainsi, les moyens de fixation élastique, décrits ci-dessus, relient le premier réceptacle inférieur 32 à la plaque 14 de l'empilage, de sorte que la pièce 32 a une certaine liberté de mouvement par rapport à la plaque 14. Un deuxième emboîtement supérieur 48 est fixé, par exemple par une pluralité de boulons 50, à la plaque 12 du montant 16 de la tête 10. L'emboîtement 48 comporte une bride 52 à laquelle sont fixés les boulons 50. On voit, toujours sur la figure 2, qu'une broche ou tenon mâle 54 vient en contact à la fois avec le premier emboitement 32 et avec le deuxième embottement 48, lorsqu'on l'introduit dans lesdits embottements. Le tenon 54 comporte une bride extérieure 56 présentant une pluralité d'extensions 56a, dont une seule est représentée sur la figure 2, et qui reçoivent chacune un moyen de blocage 58. Chaque dispositif de blocage 58 comprend un cylindre 60, convenablement fixé, par exemple par soudure ou boulonnage, à l'ex- tension 56a. Une tige de piston 62, fixée à un piston 64 coulissant dans le cylindre 60, traverse un alésage axial de ce cylindre. Le piston 64 peut être actionné hydrauliquement ou pneumatiquement, de façon connue. Une biellette 66 est articulée sur l'extrémité inférieure de la tige de piston 62 d'une part, et d'autre part sur un levier ou doigt 68. Le levier 68 est monté pivotant, par l'intermédiaire d'une tige 70, sur une extension descendante 74 de l'extension de bride 56a. Ainsi, la pièce 74 forme un logement et un support pour le levier 68 et protège la tige 62 et la biellette 66. Comme indi qué plus loin, le levier 68 peut venir en contact avec l#ac#nfé- rieure de la bride 52 qui est encochée, par-exemple en 52a, pour recevoir chacun des moyens de blocage 58. La tige de piston 62 de chaque dispositif de blocage 58 est fixée à une plaque d'équilibrage 76, dont un trou reçoit de façon coulissante une tige 78 fixée au tenon 54. Ainsi, chaque tige de piston 62 peut se déplacer en synchronisme avec les autres tiges de piston 62, pendant le fonctionnement. Pour obtenir une jonction étanche, lors de ltengagement du tenon 54 dans les emboîtements 32 et 48, la surface de contact 80 du tenon 54 et les surfaces de contact 82 des emboîtements 32 et 48 ont une forme conique convergente vers le bas, comme représenté sur la figure 2. Un bloc distributeur 84, fixé par des moyens appropriés, boulons ou autres, au tenon 54, ou formé solidairement de celui-ci, reçoit des lignes d'amenée de fluide venant du câble ombilical 30 (figure 1). Les conduites d'amenée de fluide sont raccordées au bloc distributeur 84 et communiquent avec une pluralité de canaux 86 (figure 2 > . Les canaux 86, qui sont des exemples d'une pluralité de tels passages, sont en communication de fluide avec des canaux correspondants formés dans les pièces femelles 32 et 48. Ainsi, on voit qu'une extrémité de chaque passage 86 dans la pièce mâle 54 correspond, pour une communication de fluide, avec un passage 88, lorsque le tenon 54 est- engagé dans les emboîtements 32 et 48. Des moyens d'étanchéité annulaires sont prévus autour de chaque canal de fluide, dans les surfaces associées 80 et 82 du tenon 54 et des emboîtements 32 et 48, respectivement. Ainsi, comme représenté sur la figure 2, un joint élastique approprié 90 est logé dans une partie agrandie de chaque canal, dans le tenon 54. il est entendu que les autres passages- de fluide comportent de préférence de semblables joints d'étanchéité. De même, ces joints peuvent être placés dans la partie femelle, si on le désire. Par conséquent, les joints,tels que ceux qui sont désignés par le repère 90, assurent une étanchéité au liquide, entre les extrémités correspondantes des canaux communicants du tenon 54 et des emboîtements 32 et 48, pour éviter une perte de fluide et maintenir une pression appropriée dans les conduits de fluide. Un couvercle approprié 92 entoure le bloc distributeur 84 et les différentes conduites d'alimentation. D'autre part, la tige 78 est reliée au tenon 54, afin d'extraire ce dernier, ainsi que le bloc solidaire ou fixé 84 et les éléments associés, du réceptacle femelle 48, en vue de leur entretien ou pour d'autres raisons. indiqué, le premier emboîtement 32 peut être fixé de façon souple la partie inférieure fixe de la tête de puits, par des moyens de fixation élastique qui assujettissent l'emboltement 32 à la plaque 14 de l'empilage. Une fois que la partie inférieure fixe de la tête est installée sous l'eau, a l'endroit du puits, la partie supérieure détachable de la tête de puits peut être branche sur " empilage, ou en être débranchée, lorsque c'est nécessaire. Puisque le raccord 20, ainsi que le raccord semblable est fixé au montant par l'intermédiaire de la plaque 12, le derrontage du montant ou partie supérieure détachable de la tête dits entraxe vers le ut le deuxième emboitement 48, ce qui ducale le tenon 54 du prerier emboltement 32. Inversement, la jonction du montant sur 1' empilage de la tête de puits provoque l'engagement du tenon 54 dans le premier er#o~tement, à condition tien entendu que le tenon 54 dans le deuxième erboltement 48 soit placé sensiblemen# au-dessus du premier emboîtement 32.Pendant cette introduction, le sys ttme de fixation elastique du premier emboîtement 32 permet à ce dernier de bouger légèrement, de façon a aligner correctement sa surface de contact P2 avec la surface correspondante 80 du tenon 54. Aucun système de blocage n'est nécessaire pour maintenir le tenon 54 en encagement avec le premier emboîtement 32 puisqu'un dispositif de blocage approprié fixe le montant sur l'empilage de la tête de puits. Après engagement du tenon 54 dans le premier emboîtement 32. les différents canaux tels que les passapes 86 du tenon 54, et 8P des emboltements, sont alignés et permettent la circulation Au fluide. Cette communication est maintenue une fois que le montant est bloqué sur l'empilage. Dans cette situation, les lianes d'ali- tentation en fluide, qui communiquent avec les canaux du tenon, sont mises sous pression de fluide.Le fluide sous pression passe ensuite dans les canaux 88, qui représentent en fait une pluralité de passages. Les canaux 88 sortant de la première pièce ferell^ 32 sont reliés ~ # à l'empilage de la tête de puits, pour la commande des inverses fonctions de cet empilaqe. Les canaux 88 de le deuxième pièce femelle @@ @@@@ @ tloc 84 au montant de la tête, par l'in- termédiaire du deuxième emboîtement 48, pour commander les fonctions ce ce montant. Il faut également noter que le cable peut être suppriré et que les lignes d'alimentation en fluide sont dans ce cas amenées par le câble ombilical au montant de la tête, et de là au bloc 84. On voit donc que le tenon 54, le bloc 84 et les diverses lianes pièce femelle 48 vont du bloc 84 au montant 16 de la tête, par 1' intermédiaire du deuxième emboîtement 48, pour commander les fonctions de ce montant. Il faut égalem#ent noter, à propos de la figure 1, quehe câble 30 peut être supprimé et que les lignes d1alimen- tation en fluide sont dans ce cas amenées par le câble ombilical 26 au montant 16 de la tête, et de là au bloc 84. On voit donc que le tenon 54, le bloc 84 et les diverses lignes d'amenée et de transfert de fluide sont connectés au montant 16 de la tète de puits et peuvent monter et descendre avec le montant.Lorsque les circonstances veulent que les lignes de commande 26, 28 et 30 de la figure 1 soient remontées à la surface, le montant 16 de la tète est simplement séparé de l'empilage 18 et ramené à la surface, accompagné du tenon 54 et des parties associées indiquées plus haut. Toutefois, s'il est nécessaire ou souhaitable de remonter seulement le raccord de commande 20 à la surface, ctest-à-dire si on laisse la plaque 12 en place, on actionne alors chacun des moyens de blocage 58. Pour cela, on envoie le fluide sous pression sous le piston 64 qui se déplace vers le haut avec sa tige 62. La biellette 66 suit la tige et fait pivoter le levier 68, dans le ser des aiguilles d'une montre sur la figure 2, autour de la tige 70 de sorte que le levier se dégage de la bride 52a du deuxième embot- tement 48. Ainsi, le tenon 54 peut être soulevé et dégagé à la fois des deux emboîtements 32 et 48 simultanément.Le tenon 54 peut être remonté à la surface, par exemple au moyen d'un câble, non repré- senté, attaché à l'extrémité supérieure de la tige 78. Pour rétablir le branchement de ltappareil suivant ltin- vention et si on suppose que la partie supérieure détachable 16 de la tête 10 a été enlevée, on descend le montant 16, par exemple au doyen du câble 26, jusqu'à la tête du puits. Le montant 16 est guidé en engagement avec l'empilage 18 de la tête 10, et en même temps le tenon, qui est introduit dans le deuxième emboîtement 48, est guidé en contact avec le premier emboîtement 32. Grâce aux moyens de fixation élastiques qui assure une attache souple du premier emboîtement 32 sur la plaque d'empilage 14, le tenon 54se place automatiquement en contact avec la première pièce femelle 32. La communication de fluide est alors établie dans les canaux et les fonctions de la tête de puits peuvent être exécutées. Danse cas où la partie supérieure détachable 16 de la tête 10 est restée en placisur le puits et où le raccord 20 a seul été retiré, on descend le tenon 54, par exemple par un câble atta ché à l'extrémité supérieure de la tige 78, jusqu'# ce quewe tenon rencontre le deuxième emboîtement annulaire 48. Le tenon est alors guidé en position de contact étanche, avec rotation de façon à aligner les canaux de fluide du tenon avec les canaux correspondants du deuxième emboîtement annulaire 48. L'alignement peut être facilité, par exemple au moyen d'une languette et dune gorge associées de façon connue. Lorsque cette position est atteinte, la communication de fluide peut être établie par les canaux et on exécute les fonctions de la tête 10, après reverrouillage des moyens de blocage 58 par inversion des opérations décrites précédemment pour actionner ces moyens. Il est entendu que des modifications de détail peuvent être apportées dans la forme et la construction du dispositif suivant l'invention, Sans sortir du cadre de celle-ci ; l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation représentée et décrite ci-dessus à titre d'exemple. REVENDICATIONS 1. Raccord, pour branchement sur une tête de puits immergée qui comporte une partie supérieure détachable et une partie infé rieure fixe, caractérisé en ce qu'il comprend : un premier emboîtement femelle ficé à la partie inférieure fixe de la tête de puits ; un deuxième emboîtement femelle fixé à la partie su périeure détachable de la tête ; et une pièce mêle ou tenon, qui vient en contact avec les dits premier et deuxième emboîtements lorsqu'on 11 introduit dans ces emboîtements. 2. Raccord suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de fixation élastique, pour attacher de fa Jcon souple le premier emboîtement sur la partie inférieure fixe de la tête de puits. 3. Raccord suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de fixation élastiques comprennent : une bride extérieure fixée au premier emboîtement ; un anneau d'assemblage fixé à la partie inférieure fixe de la tête ; et des ressorts guidés par des boulons pour relier de façon souple ladite bride et ledit anneau d'assemblage. 4. Raccord suivant 11 une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les surfaces de contact des emboîtements femelles et du tenon ont une forme conique convergente vers le bas 5. Raccord suivant l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comporte : au moins un canal dans chacun des emboîte ments femelles ; des canaux dans le tenon, une extrémité de cha cun des canaux des emboîtements venant en correspondance avec les canaux du tenon, pour établir une communication de fluide lorsque le tenon est en contact avec les emboîtements ; et des moyens d'étanchéité annulaires disposés autour d'un des dits canaux, à son extrémité de raccordement, pour former un joint étanche au liquide entre les extrémités des canaux d'emboîtements et de tenon. 6. Raccord suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de verrouillage,pour fixer de façon libérable le tenon en contact avec le deuxième emboîtement. 7. Raccord suivant la revendication 6, caractérisé en ce que les moyens de verrouillage comprennent : une bride solidaire du deu xième emboîtement ; au moins un levier pivotant autour d'un axe et venant en contact avec ladite bride du deuxième emboîtement une biellette articulée sur ledit levier, pour déplacer celui-ci; et un piston de manoeuvre de ladite biellette.