Brevet FR2375024A1 — publié le 19780721

La présente invention a pour objet un nouveau procédé de fabrication de flotteurs à grande réserve de# flottabilité, utilisables à grande profon deur, notamment dans les installations de forages pétroliers, et les flotteurs perfectionnés obtenus. Les forages pétroliers sont de plus en plus effectués loin des côtes et à de grandes profondeu#rs sous-marines. Le forage met en oeuvre des ensembles tubulaires reliant le fond marin et les couches géologiques sous#jacentes à la station de forage ou de pompage située à la surface. La déformation de ces ensembles tubulaires sous leur propre poids pose des problèmes sérieux que l'on a tenté de résoudre en soutenant ces ensembles à l'aide de flotteurs devant offrir à la fois la réserve de flottabilité la plus élevée possible et une bonne résistance aux agressions extérieures, notamment à la corrosion et à la pression hydrostatique. On a déjà proposé des flotteurs constitués par des corps creux moulés dans une matrice de mousse syntactique. En particulier, le brevet français 2 042 523 décrit un matériau de flottabilité constitué par des corps creux sphériques moulés dans une matrice de mousse syntactique. Le procédé de fabrication de ce matériau consiste à remplir un moule avec les corps creux, puis à couler la mousse syntactique de manière à remplir les interstices entre les corps creux. Par un tel procédé, les corps# creux- arrivent au contact de la paroi du flotteur, ce qui fait que les corps creux périphériques peuvent être détruits sous l'effet de la pression qui s'exerce sur le flotteur aux grandes profon deurs et la réserve de flottabilité se trouve alors diminuée. On a maintenant découvert un nouveau procédé de fabrication de flotteurs permettant d'obtenir des flotteurs perfectionnés ne présentant plus les inconvénients des flotteurs de l'art antérieur. Le flotteur perfectionné ainsi obtenu selon ltinvention est constitué par des corps creux en matière synthétique sensiblement sphériques noyés dans une matrice de mousse syntactique. Les corps creux sont jointifs et collés entre eux par dissolution superficielle en formant une grappe. La grappe est entourée par un filet souple ou rigide délimitant un volume inférieur au volume du flotteur et constituant une surface présentant une homotéthie par rapport à la surface externe du flotteur et la dimension des mailles du filet est inférieure au diamètre des corps creux. Le procédé de fabrication des flotteurs selon l'invention consiste à placer dans un moule des corps creux, sensiblement sphériques, en matière synthétique, à couler dans ledit moule une mousse syntactique puis à faire polymériser la mousse syntactique, les corps creux étant maintenus à une certaine distance de la paroi du moule pendant la coulée et la polymérisation de la mousse syntactique. Pour que les corps creux soient maintenus à une certaine distance de la paroi extérieure du moule, on assemble au cours d'une étape préliminaire, l'ensemble des corps creux en les plaçant dans un conformateur plus petit que le moule définitif et en les collant les uns aux autres par dissolution superficielle à l'aide d'un solvant, de manière à obtenir une grappe dans laquelle les boules sont solidement maintenues les unes par rapport aux autres. Le conformateur est un moule dont les dimensions sont plus petites que celles du moule définitif qui a les formes du flotteur que lton veut obtenir. Sa section présente une homotéthie par rapp#ort à celle du moule précité, lorsque la distance entre les corps creux et la paroi extérieure du flotteur doit Stre sensiblement constante. On entoure de préférence la grappe de corps creux par un filet souple ou rigide avant de la mettre en place dans le moule définitif. La présence du filet empache les corps creux externes de la grappe de migrer vers la partie supérieure du flotteur lors de la coulée et du durcissement de la mousse syntactique, stil arrivait qu'ils se détachent de la grappe. De la sorte, aucun corps creux n'est en contact avec les parois du flotteur, et la répartition des corps creux est sensiblement constante dans chaque section du flotteur. Dans un mode de mise en oeuvre préféré du procédé selon l'invention, le filet est constitué par un grillage métallique contribuant à l'amélioration des propriétés mécaniques du flotteur. Selon l'invention, on effectue de préférence la polymérisation de la mousse syntactique à chaud, de manière à mattriser la température pendant la polymérisation. Cette technique permet d'utiliser des corps creux en matériau thermoplastique. Dans un mode de réalisation particulier du flotteur selon l'invention, les corps creux sont des sphères creuses en matière synthétique thermoplastique. Parmi les matières thermoplastiques, on peut citer les polymères acrylonitrile, acrylonitrile-styrène et acrylonitrile-butadiènestyrène (A.B.S.). Ces polymères seront, de préférence, renforcés par des fibres de verre. Les sphères creuses utilisées ont une densité vraie comprise entre 0,15 et 0,35 et une résistance à la compression comprise entre 60 et 200 bars. Le procédé de fabrication de sphères creuses, connu en soi, consiste à mouler les hémisphères par injection, puis à assembler deux hémisphères par la technique de la soudure par friction. La mousse syntactique utilisable pour la fabrication des flotteurs selon l'invention est une résine époxy chargée de microbilles creuses de verre. Elle doit présenter une densité comprise entre 0,60 et 0,70 et une résistance à la compression comprise entre 300 kglem2 et 750 kg/cm2. Les flotteurs destinés a soutenir des tubes sous-marins auront de préférence une forme hémicylindrique. La figure 1 représente un flotteur selon l'invention. La figure 2 représente une section du flotteur selon l'invention. La figure 3 représente une coupe suivant A Ar. Dans les figures 2 et 3, la matrice de-mousse syntactique est représentée par 1, les sphères creuses par 2 et le filet entourant les sphères creuses par 3. Dans ces deux figures, la répartition des sphères creuses a été représentée de façon simplifiée. Le procédé de l'invention est illustré par l'exemple suivant : EXEMPLE Cet exemple illustre la fabrication d'un flotteur constitué par de la mousse syntactique, des sphères creuses en polymère acrylonitrile butadiène-styr#ne #A.B.S.) renforcé par des fibres de verre de 2 mm de long, et un grillage métallique rigide. Les sphères creuses ont un diamètre de 50 mm et elles résistent à une pression de 60 à 90 bars. Le grillage métallique est constitué par du fer galvanisé. Le diamètre d'un fil-de fer est de 1,4 mm et chaque maille du grillage constitue un carré dont le cOté mesure 19 mm. La mousse syntactique utilisée présente une densité de 0,60 à 0,62 et une résistance à la compression supérieure à 350 kg/cm2. On remplit de sphères creuses en A.B.S. un conformateur, puis on verse du perchloréthylène ou du trichloréthylène sur les sphères de manière à provoquer leur dissolution superficielle et par conséquent, le collage des sphères entre elles. Après séchage de quelques dizaines de minutes à température ambiante, on démoule la grappe ainsi formée. Cette grappe est entourée par un grillage métallique rigide. Des cales en mousse syntactique sont collées sur la paroi de la grappe pour maintenir une distance constante entre les sphères péripnériques de la grappe et la paroi du moule. La grappe est alors mise en position dans le moule. Ensuite, la mousse syntactique est injectée dans le moule de manière à remplir d'une part les interstices entre les sphères et d'autre part, la partie située entre la paroi de la grappe et la paroi du moule. Durant l'injection, on chauffe l'ensemble à une température de 20 à 500C et on réalise un vide partiel de 400 + 100 mm Hg de manière à faciliter le remplissage du moule. Après 70 à 110 heures, le flotteur est démoulé. Par le procédé selon l'invention, on a obtenu plusieurs flotteurs différent au niveau de leur structure par la distance (e) entre les sphères périphériques de la grappe et la paroi du moule. Une modification de cette distance (e) entrain une modification des caractéristiques de ces flotteurs, notamment en ce qui concerne leur densité (d) et la pression isostatique P qu'ils peuvent supporter. Par conséquent, les flotteurs sont utilisables jusqu'à des profondeurs h variables. Le tableau suivant rassemble les caractéristiques de trois flotteurs différents. Pression : : Flotteur : e mm : Densité : isostatique : P/d : hm : : : : d : P bars : : : : : : : : : : : 1 : 15 : 0,45 : 190 : 420 : 1 200 : : 2 : 20 : 0,48 : 220 : 460 : 1 500: : 3 : 30 : 0,50 : 240 : 520 : 2 000 -REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication de flotteurs à grande réserve de flottabilité, consistant à placer dans un moule des corps creux sensiblement sphériques en matière synthétique, à couler dans ledit moule de la mousse syntactique, puis à faire polymériser la mousse syntactique, caractérisé en ce que lton préforme les corps creux au cours d'une étape préliminaire en les plaçant dans un conformateur plus# petit que le moule et en les collant les uns aux autres par dissolution superficielle à l'aide d'un solvant du matériau constituant les corps creux, et en ce que l'ensemble ainsi obtenu est placé dans le moule de manière qu aucun corps creux ne soit en contact avec les parois du moule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce #que l'ensemble des corps creux collés entre eux est entouré par un filet souple ou rigide. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le filet est un grillage métallique rigide. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on polymérise à chaud la mousse syntactique. 5. Flotteur à grande réserve de flottabilité constitué par des corps creux en matière synthétique sensiblement sphériques noyés dans une matrice de mousse syntactique, caractérisé en ce que les corps creux sont jointifs et collés entre eux par dissolution superficielle en formant une grappe, la grappe de corps creux est entourée par un filet métallique ou synthétique délimitant un volume inférieur au volume du flotteur et constituant une surface présentant une homotéthie par rapport à la surface externe du flotteur, la dimension des mailles du filet est inférieure au diamètre des corps creux. 6. Flotteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filet est un filet métallique rigide. 7. Flotteur selon l'une des revendications 5 ou 6, caractérisé en ce que les corps creux sont en polymère acrylonitrile, acrylonitrile-styrène ou acrylonitrile-butadiène-s tyrène. 8. Flotteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que le polymère est renforcé par des fibres de verre.