Brevet FR2293571A1 — publié le 19760702

L'invention a trait à un procédé de jonction d'un tube goulotte avec le bloc d'obturation d'une tête de puits, sous une grande profondeur d'eau, et à un dispositif comportant des moyens de positionnement et de jonction-excentrés par rapport au tube goulotte et au bloc d'obturation. Dans les forages en mer, quelle que soit la profondeur d'eau, le matériel de fond est constitué de bas en haut par trois sous-ensembles : - la tête de puits avec les suspensions des divers tubages ; - le bloc d'obturation du puits et sa télécommande ; - le dispositif de jpnction du tube goulotte et le tube goulotte lui-même. Les lignes guides qui constituent les moyens de jonction de ces trois sous-ensembles, pour des profondeurs d'eau jusqu'à trois cents mètres environ, ne peuvent plus être utilisées au-defà' et sont supprimées. Dans chacune des deux opérations de jonction, un sonar descendu dans le tube goulotte permet de repérer le matériel déjà installé au fond et de réaliser une approche suffisante pour que la pièce à connecter soit amenée dans les limites d'excentration compatibles avec le rayon d'un guide d'accostage en forme d'entonnoir. La ionction etant faite, la connexion entre chaque sousensemble s'effectue par le moyen d'un connecteur à commande hydrau-. lique dont le joint métallique, après verrouillage, étanche les deux pièces raccordées. La jonction du bloc d'obturation et de la tête de puits s'effectue par simple centrage, car aucune connexion autre que celle du passage axial de puits n'est à réaliser entre les deux sous-ensembles. La jonction du tube goulotte avec le bloc d'obturation nécessite, outre le centrage, l'obtention par rotation de la position permettant le raccordement étanche des ajutages excentres d'une part des ligues de télécommande du bloc d'obturation et d'autre part des circuits annexes de circulation de boue. La jonction du tube goulotte avec le bloc d'obturation est réalisée non seulement au début des opérations de forage mais encore après chaque déconnexion consécutive à une interruption du forage motivée par une aggravation importante des conditions de navigation ; aussi, le dispositif de jonction doit pouvoir etre utilisé de façon répétée, rapide et sûre. On connaît un dispositif de jonction d'un tube goulotte avec le bloc d'obturation de puits dit "dispositif externe de rentrée orientée". Ce dispositif comporte, d'une part, un moyen de connexion à commande hydraulique entre l'embout inférieur du tube goulotte et un mandrin de connexion prolongeant vers le haut le bloc d'obturation et, d'autre part, une butée, partie intégrante du mandrin de connexion sur lequel elle est intercalée avec ses moyens d'étanchéité. L'opération de jonction s'effectue en deux temps, d'abord le centrage et la connexion du tube goulotte sur le bloc d'obturation, ensuite la rotation de l'ensemble constitué par le tube goulotte et le dispositif de connexion par rapport au bloc d'obturation par le moyen de la butée, ce mouvement de rotation conduisant à la mise en position de raccordement des ajutages excentrés pour des conduits de télécommande du bloc d'obturation et des circuits annexes de circulation de boue. L'étanchéité de la butée est assurée par le moyen de joints toriques ; cette disposition, bien que peu sûre, est admissible pour des profondeurs n'excédant pas trois cents mètres, lorsque tous les obturateurs sont situés au-dessous de la butée elle présente de réels dangers lorsqu'un obturateur est disposé au-dessus de la butée, or cette disposition est envisagée dans les prochaines réalisations, pour les forages sous grandes profondeurs d'eau. La butée supporte la totalité des efforts statiques correspondant au poids du tube goulotte, elle est aussi le siège d'efforts de flexion, conséquences des déplacements de l'installation flottante de forage : ces différentes contraintes peuvent provoquer dans les pièces de la butée des déformations préjudiciables à la réalisation des manoeuvres ultérieures. - La présente invention permet de pallier ces inconvénients en donnant les moyens de réaliser la jonction complète, comportant le centrage et la mise en position par rotation, avant de procéder à la connexion du tube goulotte avec le bloc d'obturation, le poids de la colonne n'étant plus alors supporté par la butée. Dans le procédé selon l'invention, de jonction d'un tube goulotte avec le bloc d'obturation d'une tête de puits, lesdits tube goulotte et tête de puits comportant des ajutages excentrés s correspondant, successivement, on centre le tube goulotte sur le bloc d'obturation en faisant reposer seulement une portée solidaire du contour externe du tube goulotte et orientée vers le bas sur une portée solidaire du contour externe du bloc d'obturation et orientée vers le haut, on met les ajutages excentrés en position de raccordement par rotation du tube goulotte par rapport au bloc d'obturation, on raccorde mécaniquement, de manière étanche, et on verrouille le tube goulotte sur le bloc d'obturation, tout en séparant la portée vers le bas du tube goulotte de la portée vers le haut du bloc d'obturation, et, enfin, on raccorde les ajutages excentrés. Dans un dispositif externe de jonction d'un tube goulotte avec le bloc d'obturation d'une tête de puits, d'une part, le bloc d'obturation comporte des ajutages excentrés pour des conduits de télécommande et des circuits annexes de circulation de boue et se prolonge vers le haut par un mandrin de connexion, et, d'autre part, le tube goulotte se prolonge vers le bas par un embout muni d'un joint annulaire métallique, ledit embout comportant un dispositif télécommandé de blocage dudit joint annulaire métallique, un guide d'accostage en forme d'entonnoir renversé, des ajutages excentrés pour des conduits de télécommande et des circuits annexes de circulation de boue, et les moyens de positionnement en rotation de l'embout pour la mise en position de raccordement desdits ajutages excentrés. Le dispositif suivant l'invention, pour utilisation sous une grande profondeur d'eau, comprend au moins trois vérins d'accostage régulièrement répartis autour de l'embout, solidarisant ledit embout avec une portée orientée vers le bas, ladite portée en position d'accostage prenant appui sur une portée annulaire orientée vers le haut et supportée par une butée annulaire solidaire du contour extérieur du bloc d'obturation. Suivant un mode de réalisation, les vérins d'accostage sont fixés sur la périphérie du guide d'accostage en forme d'entonnoir renversé, lui-même solidaire de l'embout. Suivant un mode préféré de réalisation, les vérins d'accostage sont fixés par une extrémité sur la périphérie de l'embout et par l'autre extrémité sur une gaine coulissant le long dudit embout et se prolongeant par le guide d'accostage, ladite gaine coulissante étant immobilisée en rotation par au moins un doigt coulissant dans une rainure longitudinale creusée sur le contour externe de l'embout. Suivant un autre mode de réalisation, les vérins d'accostage sont fixés par une extrémité sur la périphérie de l'embout et par l'autre extrémité sur une gaine coulissant le long dudit embout et se prolongeant par la partie interne du guide d'accostage à laquelle elle est reliée par une pluralité de nervures, lesdites nervures passant à travers autant d'orifices entaillant une fourrure qui solidarise la partie externe du guide d'accostage avec l'embout, la gaine Autant immobilisée en rotation par au moins un doigt coulissant dans une rainure longitudinale creusée sur le contour externe de l'embout. Dans chacun des deux derniers modes de réalisation, la butée annulaire solidaire du contour extérieur du bloc des obturateurs peut être fixée sur le mandrin de connexion par lequel ledit bloc des obturateurs se prolonge. L'invention sera mieux comprise dans la description suivante, donnée à titre non limitatif, de divers modes de réalisation illustrés par les planches jointes Fig. 1 - Dispositif externe de jonction actuellement en usage. Fig. 2 - Dispositif externe de jonction avec vérins d'accostage fixés sur le pourtour du guide d'accostage. Fig. 3 - Dispositif externe de jonction avec vérins d'accostage fixés sur le pourtour de l'embout. Fig. 4 - Variante de la réalisation précédente. En se référant à la planche 1, on-trouve un dispositif externe de jonction tel qu'il est actuellement en usage, entre un tube goulotte 1 et un bloc d'obturation 2. Le bloc d'obturation, dispositif connu en soi, comporte des ajutages excentrés, un ajutage 3 pour les conduits de télécommande et 4 pour les conduits de circulation annexe de boue. Lesdits ajutages 3 et 4 sont disposés de part et d'autre du conduit central du bloc d'obturation, lequel est prolongé vers le haut par un mandrin de connexion 5. Le mandrin 5 comprend une embase 6 fixée sur le bloc d'obturation 2 et un élément annulaire 7, ledit élément annulaire reposant sur l'embase 6 par le moyen d'une butée double consistant dans une butée 8 vers le bas et une butée 9 vers le haut. L'élément annulaire 7 est en contact avec l'embase 6 par le moyen de joints d'étanchéité 10' et 10" séparant l'espace dans lequel se trouvent les butées, d'une part de la boue de forage et d'autre part de liteau de mer. Le tube goulotte se prolonge vers le bas par un embout Il muni d'un joint métallique de connexion 12, ledit embout comportant - un dispositif de blocage 13 du joint métallique, un guide d'accostage 14 en forme d'entonnoir renversé et des ajutages excentrés 3' et 4' correspondant aux ajutages 3 et 4 du bloc d'obturation, pour une position déterminée par rotation de l'embout par rapport au bloc d'obturation. La jonction s'effectue en trois étapes. La première étape comprend le centrage de l'embout 11 sur l'élément annulaire 7, la pose de l'embout et la connexion dudit embout avec l'élément-annu- laire 7 au moyen du joint métallique 12 par l'effet du dispositif de blocage 13 télécommandé. La seconde étape est constituée par la rotation du tube'goulotte, ensemble avec l'élément annulaire 7, par rapport au bloc d'obturation, par le moyen de la double butée 8 et 9, afin de mettre en position de raccordement les ajutagesexcentrêa 3 ' et 4' avec les ajutages 3 et 4. La troisième étape comprend le raccordement des ajutages excentrés 3 et 4 avec 3' et 4'. La figure 2 montre une réalisation du dispositif de jonction suivant l'invention, dans laquelle des vérins d'accostage 15 sont fixés par une extrémité au pourtour d'un guide d'accostage 14, en forme d'entonnoir renversé. Le guide d'accostage 14 est.soîidaire de l'embout 11 par lequel se prolonge vers le bas le tube goulotte, non figuré. Dans la réalisation figurée, les vérins d'accostage 15 comprennent chacun, d'une part, un cylindre 16 fixé sur une platine annulaire 17 elle-même fixée au pourtour du guide d'accostage 14, et, d'autre part, un piston 18 se déplaçant dans le cylindre 16, ledit piston 18 étant prolongé par une tige d'acier 19.L'extrémité de la tige 19, opposée aù piston 18, constitue une portée 20 orientée vers le bas, qui, en position d'accostage, prend appui sur une portée annulaire 21 orientée vers le haut, face supérieure d'un anneau en acier 22. L')anneau 22 est supporté par une butée annulaire 23, fixée sur une platine annulaire 24, elle-même solidaire du contour extérieur du bloc d'obturation. La butée 22 peut être constituée par un anneau en Téflon ou encore par un roulement à rouleaux. Les vérins 15 sont figurés sur la planche 2 en position d'elongation maximum, le dispositif de jonction étant en position d'accostage. Le joint 12, fixé à l'embout 11, est séparé du mandrin 5 par une distance de quelques centimètres, distance inférieure de quelques millimètres à la course du vérin 15.Dans ces conditions, par un mouvement de rotation comm miquE au tube goulotte, il est possible d'amener le dispositif de jonction dans la position de raccordement des ajutages excentrés des conduits de télécommande et des circuits annexes de circulation de boue. Le dispositif de blocage du joint'12 n'est pas figuré, car le dispositif 13 de la figure 1 est exactement transposable. Après accostage et centrage, les vérins d'accostage 15 en position d'élongation maintiennent un jeu de quelques centimètres entre le joint 12 et le contour supérieur du mandrin 5. On peut ainsi procéder à la rotation et à l'indexation en vue du raccordement des ajutages excentrés 3' et 4' avec 3 et 4. Par la purge des vérins d'accostage 15 on provoque la mise en place du joint 12 sur le mandrin 5, il devient alors possible de commander le verrouillage du joint 12, donc de l'embout 11 sur le mandrin 5. Les portées 20 et 21 se trouvent alors séparées de quelques millimètres et le contact du manchon sur le mandrin est limité au joint 12 et au dispositif de blocage. Cette solution est à retenir lorsqu'il y a compatibilité, au point de vue encombrement diamétral, entre la mise en place des vérins à la périphérie du guide 14 et la position des ajutages excentrés. La figure 3 montre une réalisation du dispositif externe de jonction dans laquelle les vérins d'accostage 15 sont fixés par une extrémité au pourtour de l'embout 11 et solidarisés par l'autre extrémité d'une gaine 25 coulissant le long de l'embout 11 et se prolongeant par le guide d'accostage 14 en forme d'entonnoir renversé. La course longitudinale de la gaine 25 par rapport à l'embout 11 est égale à la course du vérin 15. Des doigts 26 immobilisent en rotation la gaine 25 par rapport à l'embout 11, mais autorisent les mouvements de translation longitudinale. Une platine 17, annulaire, est fixée à l'embout 11 par l'intermédiaire d'une chemise cylindrique 27 portant diverses ouvertures de service telles que 28 et un anneau de fixation 29. La platine 17 porte des ajutages excentrés 3' et 4' pour des conduits de télécommande et des circuits annexes de circulation de boue, lesdits ajutages étant disposés, habituellement et pour des raisons de com modité, en des positions diamétralement opposées. Le bloc d'obturation 2 est prolongé vers le haut par un mandrin 5. Le guide d'accostage 14 prend appui sur le mandrin 5 par le moyen d'une double butée consistant dans une butée vers le bas 8 et une butée vers le haut 9. Les butées 8 et 9 sont constituées de roulements à rouleaux ou à aiguilles ou encore de disques en Téflon. L'appui du guide d'accostage 14 sur les butées 8 et 9 s'effectue par le moyen d'une pièce 30 faisant partie de la double butée. L'espace annulaire compris entre la pièce 30, le mandrin 5 et les butées 8 et 9 est mis en rapport avec le milieu extérieur d'eau de mer, par le moyen d'une soupape 31 égalisatrice de pression. Des joints 32 et 33 sont disposés de part et d'autre des butées afin d'éviter les circulations d'eau chargée d'impuretés. Le bloc d'obturation 2 porte, fixée à sa partie supérieure, une platine annulaire 24, sur laquelle sont fixés des ajutages 3 et 4, dans des positions telles que pour une orientation, dite d'indexation de la platine 17 par rapport à la platine 24, les ajutages 3 et 4 se trouvent en correspondance vis-à-vis des ajutages 3' et 4' portés p- la platine 17. Sur la platine 24, solidaire de l'embout 11 du tube goulotte 1, est fixé un vérin 34, d'axe perpendiculaire à ladite platine 17. Le vérin 34 est muni d'une tige 35 mobile en translation. Ladite tige 35, en position d'indexation, pénètre dans une cavité 36 de la platine 24. Sur la gaine 25 sont fixés au moins deux vérins 37 dont les tiges 38, mobiles en translation suivant des directions perpendiculaires à l'axe du mandrin 5, sont prolongées par des verrous 39 dont l'extrémité pénètre dans des cavités 40 découpées dans le pourtour de la pièce 30 ; lesdites cavités 40 comportent vers le haut un chanfrein 40' correspondant à un chanfrein 39' des verrous 39. Les verrous 39 peuvent dans d'autres réalisations pénétrer dans des cavités découpées non pas dans la pièce 30 mais dans le mandrin 5 ou dans une bague fixée sur le mandrin ; dans ce cas, les cavités doivent être constituées par une rainure annulaire, de section droite 40 comportant un chanfrein vers le haut de section droite 40', ledit chanfrein 40' correspondant au chanfrein 39' des verrous 39. Le fonctionnement de cette réalisation comporte après le centrage du guide 14, l'accostage. Lorsque le guide 14 repose sur la pièce 30, le joint 12 lié à l'embout 11 est séparé de son logement sur l'extrémité du mandrin5 d'une distance inférieure de quelques millimètres à la course du vérin. Ce jeu est prévu à la construction. Le verrouillage du guide 14 sur la pièce 30 permet d'opérer la rotation qui aboutit à l'indexation sans risque de déplacement relatif des pièces. A la suite de l'indexation, la purge des vérins 15 conduit à la pose du joint 12 sur son logement et au verrouillage de l'embout du tube goulotte sur le mandrin du bloc d'obturation. Comme, par construction, en position d'accostage, le jeu entre le joint 12 et le mandrin 5 est inférieur de quelques millimètres à la course des vérins 15, à la suite de la purge des vérins, le guide 14 se sépare de la pièce 30 d'une distance égale à la différence entre le jeu indiqué ci-dessus et la course des vérins 15. Ainsi, en dehors des phases d'accostage et d'indexation, le guide d'accostage 14 ne subit aucune contrainte que pourraient lui transmettre les pièces du bloc d'obturation si elles étaient en contact avec le guide 14. Le chanfrein 40' facilite le dégagement vers le haut des verrous 39 après la purge des vérins 15. La figure 4 montre une réalisation du dispositif de jonction d'un tube goulotte avec le bloc d'obturation d'une tête de puits, réalisation dans laquelle les vérins d'accostage 15 sont fixés par une extrémité au pourtour de l'embout 11 et par l'autre extrémité sur une gaine 25 coulissant le long de l'embout 11, par la partie interne 14' du guide d'accostage, à laquelle elle est reliée par une pluralité de nervures 41. Lesdites nervures 41 passent à travers autant d'orifices 42 entaillant une fourrure 43 qui solidarise la partie externe 14" du guide d'accostage avec l'embout. La gaine 25 est immobilisée en rotation par au moins un doigt 26 coulissant dans une rainure 26' longitudinale creusée sur le contour externe de l'embout. Pour permettre le démontage, les nervures 41, planes, dont le plan médian passe par l'axe de l'embout, sont soudées sur la partie interne du guide d'accostage et fixées à la gaine 25 par le moyen de boulons 43. Pour la même raison, des indentations 44 sont taillées dans l'entonnoir 14" au droit de chaque nervure. Le mandrin 5 comporte la même butée double qui a été décrite pour la figure 3. Les dispositifs de verrouillage de la partie interne du guide d'accostage sur la butée ainsi que le dispositif d'indexation sont semblables à ceux de la figure 3. Les dispositions décrites à l'aide de la figure 3 permettent de réaliser un dispositif dans lequel l'accès aux vérins d'accostage et de verrouillage est plus facile pue dans les réalisations précédentes. REVENDICATIONS 1 - Précédé de jonction, sous une grande'profondeur d'eau, d'un tube goulotte avec le bloc d'obturation d'une tete de puits, lesdits tube goulotte et bloc d'obturation comportant des aju tages excentrés se correspondant, dans lequel, successivement, on centre le tube goulotte sur le bloc d'obturation en faisant reposer seulement une portée solidaire du contour externe du tube goulotte et orientée vers le bas sur une portée solidaire du contour externe du bloc d'obturation et orientée vers le haut, on met les ajutages excentrés en position de raccordement par rotation du tube goulotte par rapport.au bloc d'obturation, on raccorde mécaniquement, de manière étanche, et on verrouille le tube goulotte sur le bloc d'obturation, tout en séparant la portée vers le bas du tube goulotte de la portée vers le haut du bloc d'obturation, et, enfin, on raccorde les ajutages excentrés. 2 - Dispositif externe de jonction d'un tube goulotte avec le bloc d'obturation d'une tete de puits, sous une grande profondeur d'eau, dans lequel, d'une part, le bloc d'obturation comporte des ajutages excentrés pour des conduits de télécommande et des circuits annexes de circulation de boue et se prolonge vers le haut par un mandrin de connexion, et, d'autre part, le tube goulotte se prolonge vers le bas par un embout muni d'un joint annulaire métallique, ledit embout comportant un dispositif télécommandé de blocage dudit joint annulaire métallique, un guide d'accostage en forme d'entonnoir renversé, des ajutages excentrés pour des conduits de télécommande et des circuits annexes de circulation de boue, et les moyens de positionnement en rotation de l'embout pour la mise en position de raccorde ment desdits ajutages excentrés, le dispositif étant caractérisé en ce qu!il comprend au moins trois vérins d'accostage réguliè rement répartis autour de l'embout, solidarisant ledit embout avec une portée orientée vers le bas, ladite portée en position d'accostage prenant appui sur une portée annulaire orientée vers le haut et supportée par une butée annulaire solidaire du con tour extérieur du bloc d'obturation. 3 - Dispositif externe de jonction suivant la revendication 2, dans lequel les vérins d'accostage sont fixés sur la périphérie du guide d'accostage en forme d'entonnoir renversé, lui-même soli daire de l'embout. 4 - Dispositif externe de jonction suivant la revendication 2, dans lequel les vérins d'accostage sont fixés par une extré mité sur la périphérie de l'embout et par l'autre extrémité sur une gaine coulissant le long dudit embout et se prolongeant par le guide d'accostage, ladite gaine coulissante étant immo bilisée en rotation par au moins un doigt coulissant dans une rainure longitudinale creusée sur le contour externe de l'em bout. 5 - Dispositif externe de jonction suivant la revendication 2, dans lequel les vérins d'accostage sont fixés par une extré mité sur la périphérie de l'embout et par l'autre extrémité sur une gaine coulissant le long dudit embout et se prolongeant par la partie interne du guide d'accostage à laquelle elle est reliée par une pluralité de nervures, lesdites nervures passant à travers autant d'orifices entaillant une fourrure qui soli darise la partie externe du guide d'accostage avec l'embout, la gaine étant immobilisée en rotation par au moins un doigt coulissant dans une rainure longitudinale creusée sur le con tour externe de l'embout. 6 - Dispositif externe de jonction suivant une des revendications 4 ou 5, dans lequel la butée annulaire solidaire du contour extérieur du bloc des obturateurs est fixée sur le mandrin de connexion par lequel ledit bloc des obturateurs se prolonge.