Brevet FR2299492A1 — publié le 19760827

La présente invention se rapporte à un dispositif d'étanchéité entre un corps de tête de puits sous-marine et un raccord de suspension de tubage. On connaît différents joints d'étanchéité comportant un moyen de serrage, qui, lorsqu'il utilise le vissage dudit joint d'étanchéité sur le contour extérieur du raccord de suspension de tubage, est solidaire en translation et indépendant en translation d'une bague de poussée. Ladite bague de poussée porte, fixé à son contour inférieur, un joint annulaire en matériau élastique, luimême reposant sur un porte-joint métallique. Les contacts du joint annulaire avec la bague de poussée d'une part, et avec le porte-joint d'autre part, comportent divers moyens d'ancrage ou de fixation qui rendent possible la remontée du joint d'étanchéité apres son desserrage. On peut cependant craindre qu'à la suite d'une rupture du joint, la partie inférieure de celui-ci ensemble avec le porte-joint ne restent au fond et ne puissent être repêchés. On sait que les matériaux élastiques, notamment ceux constitués de caoutchouc naturel ou synthétique, sont les plus difficiles à remonter d'un forage. Afin d'améliorer la faculté de démontage et de remontée du joint d'étanchéité, notamment pour en vérifier l'état ou le changer, si une fuite a été décelée, il a été proposé de relier le portejoint au raccord de serrage par des goujons- traversant le joint, vissés dans'la masse du raccord de serrage et dont 1a- tête dispose d'un débattement dans un logement à l'intérieur du porte-joint pour permettre la compression du joint. I1 est apparent que cette dispo position tend a créer des amorces de rupture au voisinage des diverses perforations faites à travers le joint. L'effritement du joint qui peut en résulter rend la récupération de l'intégralité du joint impossible. La présente invention permet de pallier ces difficultés en proposant un moyen de liaison du porte-joint à la bague de poussée, par une pièce en forme de jupe cylindrique ; ce qui conduit à diviser le joint en deux éléments dont la demi-section droite est pour chacun rectangulaire et, de ce fait, évite toute amorce de rupture. Un dispositif d'étanchéité entre un corps de tête de puits sous-marine et un raccord de suspension de tube comporte - un écrou de serrage annulaire se vissant par le moyen d'un file tage sur le raccord de suspension de tubage1 ledit écrou se pro longeant vers le haut par des moyens d'accrochage à un outil de pose et de mise en rotation, et vers le bas par une portée annu laire sur la partie extérieure de sa section et par une jupe annu laire sur la partie intérieure de sa section, complémentaire de la précédente, - une bague de poussée, comportant, vers le haut une jupe dont le con tour supérieur constitue une portée en contact avec la portée vers le bas de l'écrou de serrage et dont le contour interne comprend les moyens d'assurer le verrouillage de la bague de poussée avec l'anneau de serrage et les moyens d'interrompre ledit verrouillage, - un porte-garniture dont le contour inférieur prend appui sur une butée annulaire du raccord de suspension de tubage et, - une garniture annulaire élastique en deux parties occupant ltes- pace entre la bague de poussée et le porte-garniture. Le dispositif suivant l'invention est caractérisé en ce que la bague de poussée a une section droite en forme d'U renversé délimitant une rainure cylindrique, le porte-garniture ayant une section droite en forme de T renversé dont la barre verticale constitue la section droite d'une jupe cylindrique coulissant dans la rainure cylindrique , délimitée parla bague de poussée, suivant un mouvement longitudinal limité par des moyens de retenue faisant partie de la bague de poussée, et en ce que la garniture élastique est composée de deux parties annulaires , chacune ayant une demi-section droite rectangulaire. Suivant un mode de réalisation préféré, les moyens de retenue de la bague de poussée et limitant le déplacement lonsitu- dinal du porte-garniture sont constitués par au moins deux taquets cylindriques encastrés dans l'épaisseur de la bague de poussée et qui débattent dans un nombre égal de rainures longitudinales entaillant la jupe cylindrique du porte-garniture. Suivant le même mode de réalisation, les moyens d'assu- rer le verrouillage de la bague de poussée avec l'anneau de serrage sont constitués par une bague élastique de demi-section droite rectangulaire logée, pour partie, dans une rainure circulaire tracée sur le contour extérieur de la jupe annulaire Inférieure interne de l'écrou de serrage et, pour partie, dans une rainure circulaire de largeur au moins égale et de profondeur au plus égale à celles de la rainure tracée dans une position homologue sur le contour interne de la jupe prolongeant vers le haut la bague de poussée. Suivant une autre caractéristique de ce mode de réalisa tion, les moyens d'interrompre le verrouillage de la bague de pous sée avec l'anneau de serrage sont constitués par au moins quatre trous taraudés percés entre le fond de la rainure annulaire tracée sur le contour intérieur de la jupe prolongeant vers le haut la bague de poussée et communiquant avec le contour extérieur de ladite jupe. Suivant une des caractéristiques de ce mode de réalisation, la portée annulaire vers le bas par laquelle l'écrou de serrage est en contact avec une portée vers le haut de la bague de poussée a une demi-section droite en forme de chevron. Suivant les différents modes de réalisation, lesdites portées annulaires sont séparées par une rondelle Suivant un mode préféré de realisation,dans lefiletagemâle par le moyen duquel l'écrou de serrage annulaire se visse sur le raccord de suspension de tubage, quatre incisions longitudinales, également réparties, ont été tracées. L'invention sera mieux comprise itans la description suivante, donnée à titre non limitatif, d'une forme de réalisation illustrée par la figure 1 jointe, sur laquelle est représentée une coupe du dispositif en conditions de pose, avant le serrage, la figure 2 montrant une particularité d'un filetage. En se référant à la figure 1, on trouve en 1 un corps de tête de puits sous-marine comportant un dispositif de suspens ion 2 pour un raccord 3 de suspension de tubage. Ledit raccord 3 de suspension de tubage porte, sur la partie supérieure de son contour externe, un filetage 4 sur lequel se visse un écrou de serrage 5, ledit écrou 5 se prolongeant vers le haut par une jupe cylindrique '6 comportant des moyens d'accrochage a un outil de pose et de mise en rotation. Un moyen d'accrochage employé, mais non exclusif, consiste, d'une part, dans l'implantation dans la partie haute de la jupe cylindrique 6, de deux doigts 6' ou tiges cylindriques courtes diamétraleiinent opposées et, d'autre part, dans la disposition en bas des tiges d'une cloche de diamètre externe inférieur de quelques millimdtres au diamètre interne de la jupe cylindrique 6, ladite cloche étant entaillée de deux rainures en J symétriques par rapport à l'axe de l'outil. Ce moyen d'accrochage, connu en soi, n'a pas été figuré. L'écrou de serrage 5 comporte vers le bas, d'une part, une postée annulaire 7 sur la partie extérieure de sa section et, d'antre part, une jupe annulaire 8 sur la partie intérieure de sa section, ou partie complémentaire de la précédente. Une rondelle de frottement en "Téflon" 9' est interposée entre les portées 7 et 9. L'écrou de serrage 5 repose par sa portée annulaire 7 sur une portée annulaire 9, dont le profil est le moulage du précédent, ladite portée 9 constituant le contour supérieur d'une jupe 10, prolongeant vers le haut une bague de poussée 11. La bague de poussée 11 a une demi-section droite en forme d'U renversé délimitant une rainure cylindrique 12, ouverte vers le bas. Dans cette rainure 12 se déplace une chemise 13 dont la demi-section droite constitue la barre verticale d'un porte-garniture 14 en forme de T renversé. L'espace compris entre la bague de poussée 11 et le porte-garniture 14 est occupé par une garniture annulaire en matériau élastique, notamment en élastomère, et comportant deux parties annulaires 15' et 15", chacune ayant une demi-section droite rectangulaire. La chemise 13 est entaillée par au moins deux rainures verticales telles que 16' et 16" symétriques par rapport à l'axe du dispositif, et dans lesquelles débattent autant de taquets cylindriques tels que 17' et 17" encastrés dans l'épaisseur de la bague de poussée. Pour la commodité de l'usinage, la bague de pression il est réalisée en deux pièces de reperes 11' et 11 fixées l'une sur autre par le moyen des vis repères 18. L'écrou de serrage 5 et la bague de poussée 11 son so- lidarisés en translation par une bague élastique 19 de demi-section droite rectangulaire, logée pour partie dans une rainure 20 cir culaire tracée sur le contour extérieur de la jupe annulaire 8 interne de l'écrou de serrage et, pour partie, dans une rainure 21 circulaire tracée sur le contour intérieur de la jupe annulaire 10 externe supérieure de la bague de poussée 11. Le moyen de desolidariser bague de poussée de l'anneau de serrage, donc de les déverrouiller, est constitué par au moins quatre trous 22 taraudés percés entre le-fond de la rainure circulaire 21, tracée sur le contour interieur de la jupe annulaire 10, et communiquant avec le contour extérieur de ladite jupe. A titre d'exemple, dans un dispositif relatif à la pose d'un tubage de diamètre 245 millimètres (9 pouces 5/8), le filetage 4 a été pre très robuste au pas de un filet par 25 millimètres. La figure 2, coupe du filetage 4 suivant xx montre quatre incisions, telles que 4', 4"., 4"' et 4" sur la figure 2, faites dans le file-- tage mâle afin dé faire jouer audit filetage mâle le rôle d'un taraud. Cette disposition élimine les corps étrangers (copeaux, déchets, sable) qui pourraient se trouver entre les filetages mâle et femellé lors de la mise en place ou du serrage du dispositif d'étanchéité. Dans la même réalisation, les doigts 6' diamétralement opposés, implantés à l'intérieur de la jupe cylindrique 6, ont été choisis d'un diamètre de 60 millimètres. Dans la même réalisation, les portées 7 et 9, ainsi que n la bague ont reçu une section en forme de chevron. Le dispositif d'étanchéité décrit ci-dessus fonctionne de la manière suivante : après que le tubage a été mis en place et suspendu par le moyen du raccord 3 de suspension de tubage et du dispositlfsde suspension 2. Le. dispositif d'étanchéité est descendu à. l'aide de l'outil de pose. Lorsque la base 14' du porte-garniture 14 entre en contact avec son siège 3' sur le raccord 3 de suspension de tubage, la descente est stoppée. A l'aide de l'outil de pose, l'écrou de serrage 5 est vissé sur le raccord 3 par le moyen de filetage 4. Le vissage correspond à la mise en état de déformation des garnitures en caoutchouc jusqu a ce que l'étanchéité soit acquise. Dans l'exemplie cité plus haut, ce résultat est obtenu avec une rotation supplémentaire de 110 à 1200, ce qui correspond à un écrasement de la garniture de 6 à 8 millimètres, c'est-à-dire à une diminution de la hauteur de la garniture de 17 % environ de sa hauteur initiale. Lorsque l'étanchéité a été acquise, le dispositif a résisté à la pression d'épreuve de 350 kg par centimètre carré ap pliquée soit en dessous, soit en dessus de la garniture. A l'aide de l'outil de pose, le dévissage de l'écrou et le retrait du dispositif ont été effectués à de nombreuses reprises sans que soient notées de traces d'usure ou des amorces de fàtigue sur les garnitures, non plus que sur les rondelles 9' en "Téflon." REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité entre un corps de tête de puits sous marine et un raccord de suspension de tubage comportant - un écrou de serrage annulaire se vissant par le moyen d'un filetage sur le raccord de suspension de tubage, ledit écrou se prolongeant vers le haut par des moyens d'accrochage à un outil de pose et de mise en rotation, et vers le bas par une portée annulaire sur la partie extérieure de sa section et par une jupe annulaire sur la partie intérieure de sa section, com plémentaire de la précédente, - une bague de poussée, comportant, vers le haut une jupe dont le contour supérieur constitue une portée en contact avec la portée vers le bas de l'écrou de serrage et dont le contour interne comprend les moyens d'assurer le verrouillage de la bague de poussée avec l'anneau de serrage et les moyens d'in terrompre ledit verrouillage, - un porte-garniture dont le contour inférieur prend appui sur une butée annulaire du raccord de suspension de tubage et, - une garniture annulaire élastique occupant l'espace entre la bague de poussée et le porte-garniture, caractérisé en ce que la bague de poussée a une section droite en forme d'U renversé délimitant une rainure cylindrique, le por te-garniture ayant une section droite en forme de T renversé dont la barre verticale constitue la section droite d'une jupe cylindrique coulissant dans la rainure cylindrique, délimitée par la bague de poussée, suivant un mouvement longitudinal limi té par des moyens de retenue faisant partie de la bague de pous sée, et en ce que la garniture élastique est composée de deux parties annulaires, chacune ayant une demi-section droite rec tangulaire. 2. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de retenue de la bague de poussee et limi tant le déplacement longitudinal du porte garniture sont cons titués par au moins deux taquets cylindriques encastrés dans l'épaisseur de la bague de poussée et qui débattent dans un nombre égal de rainures longitudinales entaillant la jupe cy lindrique du porte-garniture. 3. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens d'assurer le verrouillage de la bague de poussée avec l'anneau de serrage sont constitués par une bague élastique de demi-section droite rectangulaire logée, pour partie, dans une rainure circulaire tracée sur le contour ex térieur de la jupe annulaire inférieure interne de l'écrou de serrage et, pour partie, dans une rainure circulaire de largeur au moins égale et de profondeur au plus égale à celles de la rainure tracée dans une position homologue sur le contour in terne de la jupe prolongeant vers le haut la bague de poussée. 4. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens d'interrompre le verrouillage de la bague de poussée avec l'anneau de serrage sont constitués par au moins quatre trous taraudés percés entre le fond de la rainure annu laire tracée sur le contour intérieur de la jupe prolongeant vers le haut la bague de poussée et communiquant avec le contour extérieur de ladite jupe. 5.fDispositif d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la portée annulaire vers le bas par laquelle l'écrou de serrage est en contact avec une portée vers le haut de la bague de poussée, a une demi-section droite en forme de chevron. 6. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 1 ou 5, carac térisé en ce que lesdites portées annulaires sont séparées par I, une rondelle en on. 7. Dispositif d'étanchéité suivant la revendication 1, caractérisé en ce que dans le filetage mâle par le moyen duquel l'écrou de serrage annulaire se visse sur le raccord de suspension de tuba ge, quatre incisions longitudinales également réparties ont été tracées.