Brevet FR2391120A1 — publié le 19781215

La présente invention a pour objet un dispositif protecteur pour les tubes dits "casing" desti-nés aux forages, notamment pétroliers. Ces tubes à extrêmités filetées-coniques sont couramment livres à la sortie des usines productives munis des protections d'extrê- mité ci-après l'une des extrêmités est coiffée d'un manchon métallique taraudé en vue de son- adaptation par vissage tandis que l'autre est coif fée d'un manchon d'accouplement métallique à double taraudage dont l'un sert au vissage du manchon sur le tube pour la protec tion du filetage correspondant ; ce manchon de couplage est cylindrique extérieurement. La faiblesse de ce procédé de protection reside dans le fait qu'il est purement mécanique et pratiquement inoperant sur le plan de l'environnement ; en effet, pour la commodité de la mise en place, les manchons pressentent une entrez évasée qui laisse à découvert une partie du filétage, étant entendu, qu'en- tout état de cause, ils ne comportent aucun dispositif visant à isoler de l'ambiance les filetages coniques des extrémités du tube. Or, ces tubes "casing" étant la plupart du temps utilisés dans des sites marins -plateformes off shore ou déserts continentaux- subissent dans la majorité des cas, des agressions d'air salin, de rayons solaires, de vents de sables abrasifs ; parfois, ces diverses agressions climatiques se conjuguent sur un même site. Le manchon métallique, tèl qu'il est utili-sé--actuellement, laisse pénétrer par sa partie supérieure les sables, les poussières diverses, l'air, les pluies qui entrent dans les tubes et stagnent, attaquant les filetages et neutralisant la graisse qui a été appliquée à la finition du "casing" en usine. Ceci vaut tant pour le manchon simple que pour celui du couplage. Les utilisateurs ont éte amenés à constater, sur de nombreux sites de stockage de tubes, des dégâts importants sur les filetages pour les raisons précitées, ce qui entraîne des frais particulierement importants. En effet, au bout d'un certain laps de temps et suivant les pays, les filetages rouillent et cassent ; les exploitants sont ainsi obliges de contrôler périodiquement leurs stocks de tubes ce qui occasionne une manutention importante et délicate (dévissage des manchons protecteurs métalliques et remise en place apres graissage). Compte tenu des conditions de travail imposées par les sites de mise en oeuvre, on comprendra l'importance du problème et les graves inconvénients liés au procédé de protection connu. C'est pourquoi l'invention a pour objet de fournir un moyen simple et économique permettant d'assurer à l'ensemble tube-manchon une protection complémentaire vis à vis des agressions de l'environne- ment. A cet effet, le dispositif protecteur pour tubes dits "casing" destinés aux forages, notamment pétroliers et se terminant à leurs extrémités par des parties filetées coniques sur lesquelles sont vissées, à titre de protection mécanique du filetage, des manchons métalliques dépassant le filetage de part et d'autre de sa longueur, est caractérisé en ce qu'il comporte un embout constitue,d'une seule pièce, par une cuvette avec un fond et des bords qui se raccordent par une collerette arrondie saune jupe extérieure et conformé de manière à ce que lorsque ladite cuvette est encastrée, en l'obturant hermétiquement, dàns l'orifice dudit tube surmonte dudit manchon, ladite collerette coiffe, en l'épousant, le bord supérieur libre dudit manchon tandis que ladite jupe est serre sur la face extérieure dudit manchon. Préférentiellement, ladite jupe s'étendant sensiblement jusqu'au niveau du chant inférieur, opposé à l'orifice du tube, dudit manchon, il est prévu un moyen assurant la retenue de l'extrémité inférieure de la jupe sur le chant inferieur du manchon. Cette disposition met immédiatement en évidence deux avantages de l'invention les extrémités du tube sont obturés par l'embout protecteur selon l'invention, ce qui exclut toute possibilite de.pénétration à ce niveau, la conformation de l'embout selon l'invention avec- une cuvette en contrebas de la collerette de liaison, permet neanmoins les manipulations au crochet des tubes pratiqués. Selon l'une des caractéristiques de llinvention, ledit moyen de retenue est constitué par une bague enfilée sur ledit tube et l'entourant au niveau de l'extrémité inférieure de la jupe, ladite jupe et ladite bague étant conformées de maniera à pouvoir être temporairement solidarisées et ladite bague comportant une face qui prend appui sur le chant inférieur du manchon ; cette solida risation entre le manchon métallique et le protecteur selon l'invention peut être réalisée de diverses manières qui seront exposées ci-après. La combinaison de l'embout et de la bague assure l'étanchérté à la base du manchon-métallique dans les conditions environnementales les plus sevères. Cette etanchelte peut d'ailleurs être renforcée par l'adjonction d'un joint. Avantageusement, le dispositif protecteur selon lli mention cowpor- te, en outre, une seconde bague susceptible de coulisser a frottement doux sur ledit tube et conformée de maniere a faire office de séparateur de protection entre une pluralité de tubes empiles à axe horizontal en vue du stockage ou du transport. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront d'ailleurs de la description qui va suivre, à titre d'exemple non limitatif, d'une forme de réalisation de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels la figure 1 est une vue en coupe de l'une des extrémités d'un tube "casing" comportant un manchon métallique coiffé diun em bout selon l'invention, la figure 2 est une vue en perspective, avec arrachement partiel, du tube et du manchon de la figure 1, ce dernier coiffé d'une variante préférentielle de l'embout selon l'invention ; pour limiter le nombre de figures, les deux moitiés gauche et droite de la vue correspondent à des variantes de la cooperation de l'embout avec une bague de retenue, la figure 3 est une vue en coupe montrant un autre mode de coo pération entre l'embout avec la bague de retenue, le dispositif etant completé d'une seconde bague, la raz figure 4 est une vue en coupe d'une forme de réalisation de l'embout selon l'invention-appliquée à un manchon du couplage de tubes "casing". On se référera tout d'abord à la figure 1 qui montre en 1, un tube casing dont l'extrêmite conique filetee-2 est coiffé par vissage d'un manchon métallique 3. Ce dernier est revêtu d'un embout protecteur selon l'invention désignée par 4 dans son ensemble. Dans cet embout, d'une seule pièce, on distingue un fond 5 et un bord 6, définissant une cuvette 7, une collerette -arrondi 8 et finalement une jupe 9. Le têton 20 du fond 5 est prévu pour l'ac- crochage d'un sachet contenant par exemple un agent déshydratant ou anti-corrosion. Au niveau de la partie inférieure du manchon 3, c'est-à-dire celle opposée à l'orifice du tube 1, la jupe 9 comporte un retour il orienté vers l'axe du tube et prenant appui sur le chant inférieur 12 du manchon 3. Dans la forme de réalisation représentée, ce retour 11 a un profil en trapèze mais il va de soi qu'il peut affecter toute autre forme, arrondie, triangulaire, etc ; de même, sa longueur transversale peut varier et notamment être telle qu'il se termine à proximité immédiate de la face intérieure taraudée du manchon. Le mode de protection assuré par l'embout 4 selon l'invention ressort clairement de la figure ; encastrée dans l'extrémité libre du manchon 3, la cuvette 7 obture hermitiquement l'orifice du tube 1, le bord 6 venant s'appliquer étroitement sur les faces intérieures du manchon 3 puis du tube 1. La jupe 9 et le retour 11 assurent l'assise et le ntzint t de l'embout 4 sur le manchon 3. La figure 2 correspond à une forme de réalisation de l'embout de l'invention dans laquelle sa retenue est assurée par la coopération de l'extrémité inférieure de la jupe 9 avec une bague désignée par 13 dans son ensemble. Les moitiés gauche et droite correspondent à deux modes de coopération du bas de la jupe 9 avec la bague 13 ; dans les deux cas, cette coopération qui tend à la solidarisation temporaire de la bague 13 sur la jupe 9 est obtenue par une extension profilée de l'un des éléments venant s'engager par déformation élastique dans un évidement de profil approprie de l'autre des éléments. Sur la partie gauche de la figure 2, la bague 13 porte l'extension profilée annulaire 14 qui vient s'engager dans la rainure 15 de la jupe 9, cette dernière étant extérieure à la bague 13. Les conditions sont inverses sur la partie droite ou la bague 13, extérieure à la jupe 9, porte un évidement 16 recevant l'extension 17 de la jupe 9. On remarquera que, dans cette variante, la bague 13 assure la double protection de la retenue en position de l'embout 4 et de I 'étanchéité au niveau du joint inférieur entre tube 1 et manchon 3. Cette étanchéité peut d'ailleurs être pousssée par l'adjonction d'un joint (non représente) qui peut se loger soit entre la bague et la jupe (joint torique) soit entre le chant inférieur 12 (figure 1) du manchon 3 et la face d'appui en regard de la bague 13 (joint annulaire plat). Dans la variante de la figure 3, la bague 13 comporte un filetage 18 qui se visse dans un taraudage complémentaire de la jupe 9. Ce mode de coopération laisse bien entrevoir la possibilité d'intercaler entre a face d'appui de la bague 13 et le chant inférieur du manchon 3, une rondelle élastique plate formant joint. Il peut être avantageux de munir d'évidements tels que 19 (figure 2) ou 20 (figure 3) la bague 13 de manière à lui conférer une élasticité axiale ou transversale, cette derniere (figure 3) est utile dans le cas ou des tubes protegés selon l'invention sont stockés par empilage à l'horizontale. Lest, en prévision d'un tel empilage, pour le stockage ou le transport, que le dispositif protecteur selon l'invention peut être complété par une bague auxiliaire 21 placée en contrebas de la bague 13.Cette bague auxiliaire 21 (figure 3) joue le rôle d'écarteur et est en mesure de résister à la compression, engendrée aux différents niveaux, par les tubes empilés ; elle peut d'ailleurs être prevue pour coopérer avec la bague 13 par I'intermédiaire de profils compl-émentaires ou de toute autre maniere. La bague 13 dont le rôle est, entre autre, d'assurer lletanchelte à la base du manchon, peut être pourvue à cet effet, d'une lèvre conique fortement serrée sur le tube "casing". La mise en place des éléments constitutifs du dispositif de protection selon l'invention est dictée par leur position sur le tube ; dans le cas de la figure 3, les bagues 21 et 13 seront successivement enfilées, puis après mise en place de l'embout 4, on assure la liaison par vissage ou encliquetage - dans cette derniere hypothèse par refoulement manuel ou hydraulique convenable de la bague 13 vers la jupe 9 - entre l'embout et la bague. L'embout est réalisé par moulage, à partir de matieres plastiques. choisies dans la famille des copolymères ou des homopolymères ; ces diverses matières peuvent être mélangées entre elles ou avec un élastomère en fonction des caractéristiques de comportement recherchées. La bague 13 est généralement moulée dans le même matériau que l'embout, tandis que la bague 21, vu son rôle, doit, dans certains cas, être métallique ou mixte (métal revêtu de plastique ou de caoutchouc). La figure 4 représente un manchon d'accouplement 22 mis en place à la seconde extrémité d'un tube 1 ; le filetage intérieur du manchon 22 est alors protegé par une douille 23, visse dans l'extrémité ouverte du manchon d'accouplement, un embout 25 venant coiffer la douille 23 et le manchon 22 ; dans ce cas, l'embout 25 présente un jupe 26 droite serrée sur la surface exterieure du manchon d'accouplement. L'etanchelte est assurée par l'embout de l'invention au point le plus critique c'est-à-dire au niveau de la douille 23 qui protège le filetage qui servira à l'assemblage de deux tubes "casing". On a évoque ci-dessus quelques unes des nombreuses caractéristiques de l'invention ; il va de soi que cette énumération n'a aucun caractère limitatif, toutes les combinaisons des éléments décrits et leurs variantes font partie intégrante de l'invention. REVENDICATION S 1 . Dispositif protecteur pour tubes dits "casing" destinés s aux forages, notamment pétroliers et se terminant à leurs extrémités par des parties filetées coniques sur lesquelles sont vissées, à titre de protection mécanique du filetage, des manchons métalliques dépassant le filetage au moins sur un côté de sa longueur, ledit dispositif caractérisé en ce qu'il comporte d'une part, un embout constitué d'une seule pièce, coiffant en I'ob turant hermétiquement l'orifice libre dudit manchon et, d'autre part, une bague enfilée sur ledit tube et l'entourant au niveau de l'extrémité dudit manchon opposée à son orifice libre, ledit manchon et ladite bague étant conformés de manière à pouvoir être temporairement solidarisés par engagement élastique et ladite bague comportant une face qui prend appui sur le chant inférieur du manchon. 2 . Dispositif protecteur selon la revendication 1 caractérisé en ce que ledit embout est constitué d'une cuvette avec un fond et des bordes qui se raccordent par une collerette arrondie à une jupe extérieure et conformé de manière à ce que lorsque ladite cuvette s'encastre dans l'orifice dudit tube surmonté dudit manchon, ladite collerette coiffant, en l'épousant, le bord supérieur libre dudit manchon tandis que ladite jupe est serrée sur la face extérieure dudit manchon. 3 . Dispositif protecteur selon la revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que ladite jupe et ladite bague coopèrent par un filetage respectivement un taraudage à entrées multiples. 4 . Dispositif protecteur selon La revendication 1 ou la revendication 2 caractérisé en ce que ladite jupe et ladite bague comportent respectivement une extension et un évidement annulaires de profil complémentaire et coopérant par encliquetage. 5 . Dispositif protecteur selon une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé par l'insertion entre la face d'appui de ladite bague et le chant dudit manchon d'un joint annulaire d'étanchélté en un matériau susceptible de déformation élastique. 6 . Dispositif protecteur selon une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que-ladite jupe et ladite bague comportent des évidements se faisant face et susceptibles de recevoir un joint torique d'étanchélté. 7. Dispositif protecteur selon une quelconque desrevendications 1 à 6 caractérisé en ce que ladite bague est çonformée en vue d'une déformation élastique sous effet d'une forme perpendiculaire à l'axe du tube. 8 . Dispositif protecteur selon une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce qu'à son extrémité libre, ladite bague se termine par une lèvre conique d'étancheîté s'appliquant sur la surface dudit manchon. 9 . Dispositif protecteur selon une quelconque des revendications 1 à 8 caractérisé en ce que sur sa surface intérieure, ladite jupe est munie de godrons cylindriques d'adhérence sur ledit manchon. 10 . Dispositif protecteur selon une quelconque des revendications 1 à 9 caractérisé en ce qu'il est réalisé par moulage. il . Dispositif protecteur selon la revendication 10 caractérisé ce qu'il est réalisé à partir d'une matière plastique appartenant à la famille des copolymères ou des homopolymères ou d'un mélange de matières plastiques appartenant à l'une ou l'autre desdites familles ou encore d'un mélange de l'une desdites matières plastiques avec un élastomère. 12 . Dispositif protecteur comportant un embout et une bague selon une quelconque des revendications 1à12 caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde bague susceptible de coulisser à frottement doux sur ledit tube et conformée de manière à faire office de séparateur de protection entre une pluralité de tubes empilés à axe horizontal en vue du stockage ou du transport. 13 . Dispositif protecteur selon la revendication 12 caractérisé en ce que ladite seconde bague est susceptible d'etre temporairement solidarisée avec la bague coopérant avec ltextrémité inférieure de la jupe de l'embout.