Brevet FR2464426A2 — publié le 19810306

FR 2464426 A2 19810306 FR 7921624 A 19790827 La présente invention concerne un perfectionnement au connecteur à anneau tournant selon le brevet principal. On a décrit dans le brevet principal un connecteur à anneau tournant comprenant deux éléments tubulaires s'emboîtant l'un dans l'autre, un anneau de verrouillage formant un assemblage à baïonnette avec un premier desdits éléments tubulaires et des moyens de serrage pouvant être constitués par une bague de serrage coopérant avec l'anneau de verrouillage et le second élément tubulaire. Le connecteur perfectionné selon la présente invention comporte des moyens d'immobilisation de la bague de serrage et de l'anneau de verrouillage par rapport auxdits éléments tubulaires. Selon un mode particulier de réalisation, ce connecteur comporte en combinaison des moyens d'immobilisation de l'anneau de verrouillage en position verrouillée et en position déverrouillée et des moyens d'immobilisation relative dudit anneau de verrouillage et de ladite bague de serrage dans la position de serrage de cette bague. ces derniers moyens pouvant avantageusement être constitués par la coopération de deux organes respectivement solidaires dudit anneau et de ladite bague, l'un de ces organes étant une vis de blocage et l'autre formant une came contre laquelle peut être serrée ladite vis. Selon un autre mode de réalisation, ce connecteur comporte en combi naison des moyens d'immobilisation de l',anneau de verrouillage par rapport auxdits éléments tubulaires dans sa position verrouillée comme dans sa positif déverrouillée, et des moyens pour solidariser directement la bague de serrage et l'un desdits éléments tubulaires dans la position de serrage de cette ba gue. Un exemple de réalisation de l'invention est illustré par les figure# annexées où - la figure 1 est une vue perspective d'ensemble d'un connecteur selon l'invention pour tube prolongateur de forage en mer, - la figure 2 est une vue partielle des éléments du connecteur en coupe longitudinale, dans sa position de déverrouillage, - la figure 2A illustre une première modification du mode de réalisation représenté par les figures 1 et 2, - la figure 22 illustre une seconde modification, - les figures 3A et 3B montrent en vue développée et en coupe longitudinale 1' engagement des éléments du connecteur et leur verrouillage, L les figures 4A et 48 sont deux sections droites du connecteur de la figure 2, suivant la coupe AA indiquée sur cette figure et illustrent le ver rouillage du connecteur, - les figures 5A à 5D montrent en coupe longitudinale quatre phases suc cessives du raccordement des éléments du connecteur, - les figures 6 et 7A illustrent le serrage du connecteur, - la figure TE montre comment s'effectue le desserrage. Sur les figures représentant un exemple de connecteur selon l'invention pour une colonne montante utilisée dans l'exploration ou la production pétrolière en mer, les références 1 et 2 désignent respectivement le premier et le second éléments tubulaires du connecteur qui s'emboîtent l'un dans 11 autre, cet emboîtement étant limité par un épaulement axial 3 et son étanchéité assurée par des joints 4 (Fig. 2). La référence 5 désigne un élément de la partie inférieure de la colonne montante et la référence 6 un élément de la partie supérieure de cette colonne montante. Les éléments 5 et 6 sont raccordés aux éléments 1 et 2 du connecteur, respectivement, par tout moyen approprié, par exemple par soudure. Les références 7 et 8 désignent des brides permettant de fixer à la partie inférieure et à la partie supérieure de la colonne montante, respectivement, des lignes périphériques, telles que les lignes désignées par las termes anglo-saxons kill line, choké line et booster line qui équipent de façon classique les colonnes montantes utilisées dans l'industrie pétrolière. Ces lignes sont composées de sections telles que 9a, 9b, 10a, lOb, lita, llb (ces deux dernières sections n'étant pas visibles sur la figure 1 ) se raccordant par emboîtement dans des manchons tels que les manchons 12 et 13 au niveau du connecteur. Celui-ci comporte un anneau de verrouillage 15 entourant les extrémités des éléments 1 et 2 dans leur position d'emboitement. Le verrouil lage et le déverrouillage du connecteur sont réalisés par une rotation de l'anneau 15 sur une fraction de tour (verrouillage du type à balonnette). Cette rotation peut, par exemple, être effectuée en utilisont une tige de manoeuvre 14 (Figs. 4A et 4B). L'anneau 15 comporte une chape 16 pouvant être liée à volonté par une broche 19,soit à une patte 17, solidaire de la section de ligne périphérique 9a (position de déverrouillage représentée sur la figure 1), soit à une patte 18 solidaire de la section de ligne périphériqueloa (position de verrouil lage). Le connecteur comporte également une bague de serrage 20 qui, dans exemple illustré par la figure 2, peut être vissée dans 11 anneau de verrouillage 15 (filetages 21 et 22) et prend appui par un talon annulaire 23 sur un collet annulaire 24 de l'élément 2 pour exercer dans la direction axiale une précontrainte de serrage entre les éléments tubulaires 1 et 2 du connecteur lorsque 11 anneau 15 est en position de verrouillage. Dans le mode de réalisation illustré par la figure 2A, la bague de serrage 20 se visse sur ltélément tubulaire 2 (filetages 25 et 26). Par ailleurs, deux épaulements annulaires 27 et 28 accrochent entre eux l'anneau de verrouillage 15 et la bague de serrage 20. La figure 2B illustre un autre mode de réalisation dans lequel la bague de serrage 20 se raccorde par vissage à la fois à l'anneau de verrouillage 15 et à l'élément tubulaire 2, le raccordement à l'anneau 15 étant réalisé par Ilintcrmédiaire de filetages 36, 37 ayant un pas différent ou inverse de celui du couple de filetages 25, 26. Les modes de réalisation illustrés par les figures 2A et 2B présentent l'avantage de permettre le démontage de la bague 20. Dans le connecteur selon l'invention, ltélément tubulaire 1 et -l'anneau de verrouillage 15 comportent chacun un meme nombre de couronnes de tenons, ce nombre étant au moins égal à deux. Dans 11 exemple représenté, ils comportent chacun une première et une seconde couronnesde tenons à partir de leurs extrémités qui s'engagent l'une dans l'autre : première couronne formée par les tenons 1A1, I A2 ... et seconde couronne formée par les tenons 181, 1B2... pour l'élément tubulaire 1, première couronne formée par les tenons 15A1, 15A2 ... et seconde couronne formée par les tenons 15B1, 1532 O. pour l'anneau de verrouillage 15 (Fig. 3A). Ces tenons sont décalés angulairement dune couronne à l'autre et inscrits dans des surfaces cylindriques de rayons différents (rayons r et R pour la première et la seconde couronnes de tenons de l'élément tubulaire 1, rayons R' et r' pour la première et la seconde couronnes de tenons de l'annsau de verrouillage 15, Fig. 2). Le rayon#R' est légèrement supérieur au rayon r de façon que les tenons 15A1, 1 SA2 ,,. de la première couronne de l'anneau de verrouillage 15 puissent coulisser et éventuellement tourner librement sur les tenons 1A1, 1A2 ... de la première couronne de l'élément tubulaire 1 (Figs. 3A et SA). Par ailleurs, les tenons 15A1, 15A2 ... 15A de la première couronne He l'anneau de verrouillage 15 coopèrent avec les tenons 1B1, 1B2 ... 1B de la seconde couronne de l'élément 1 pour former un premier système diassem- blage à balonnette et les tenons 15B1, 1532 ... 15B ... de la seconde couronne de l'anneau de verrouillage 15 coopèrent avec les tenons lA1, lA2... 1A de la première couronne de l'élément 1 pour former un second système d'assemblage à baïonnette, Chacun de ces deux systèmes d'assemblage à balonnette peut permettre d'assurer entre tenons de l'élément tubulaire 1 et tenons de l'anneau de verrouillage 15 un contact sur une plage angulaire totale de l'ordre de 1750. Ces deux systèmes d'assemblage étant angulairment décalés autour de l'axe du connecteur, le connecteur selon l'invention représenté permet ainsi de répartir les charges axiales sur 3500 environ autour de son axe. On décrit ci-après les opérations d'engagement des éléments du connecteur de verrouillage de l'anneau 15 et de réalisation de la précontrainte de serrage au moyen de la bague 20. La figure 3A représente, partiellement en vue développée et partiellement en coupe longitudinale, l'anneau de verrouillage 15 et l'élément tubula ire 1 du connecteur avant la mise en place de l'anneau sur cet élément. L'engagement de l'anneau 15 est illustré par la figure SA montrant les tenons 15au, 15A2 ... de la première couronne de tenons de l'anneau passant sur ceux de la première couronne de tenons de l'élément 1 (rayon R' légèremer,t supérieur au rayon r, Fig. 2). La figure 52 montre comment s'effectue ensuite le-passage des tenons 15A1, I SA200. de la première couronne de l'anneau de verrouillage 15 entre ceux de la seconde couronne de tenons 1B1, 122 ... de l'élément tubulaire 1 et, simultanément, le passage des tenons 1521, 1582 ... de la seconde couronne de l'anneau entre les tenons lA1, lA2 ... de la première couronne de l'élément tubulaire 1, dans la position angulaire de la chape 16 illustrée par les figures 1, 2 et 4A. Cette opération est terminée dans la position illustrée par la figure 5C et il suffit alors de faire tourner l'anneau 15 d'une fraction de tour pour aboutir à la position de verrouillage illustrée par les figures 49 et SD. Cette rotation de l'anneau 15 jusqu'à sa position de la figure 43 peut être effectuée au moyen de la tige 14 (Fig. 4B), l'anneau 15 étant ensuite immobilise dans cette position de verrouillage au moyen de la broche 19 traversant la chape 16 de l'anneau 15 et la patte 18 solidaire de la ligne périphérique 10a. Le serrage de la bague 20, jusqu'à la position des tenons illustrée par les figures 32 et 6 et son verrouillage dans cette position pourront êsre réalisés par tout moyen approprié, un exemple de moyens de serrage et de verrouillage étant illustré par la figure 7A. Dans cet exemple, la bague 20 comporte à se périphérie sur sa paroi supérieure un certain nombre d'alésages 29 dans lesquels peuvent être engagés des ergots amovibles 30 (alternativement on pourra munir la bague 20 d'ergots fixes). Un vérin 31 dont l'une des extrémités 31a est adaptée à venir prendre appui sur la ligne périphérique lita, en étant placée sur un épaulement annulaire 44 de cette ligne, et l'autre extrémité 31b est adaptée à prendre appui sur un ergot 30, permet de visser la bague de serrage 20 en l'entraînant en rotation comme indiqué par les flèches sur la figure 7A. Le vérin 31 qui, dans l'exemple illustré par la figure 7A comporte une poignée 32, est alimenté en fluide sous pression par la conduite 33. Lorsque la bague 20 a été serrée à fond, elle se trouve dans la position illustrée par la figure 6, où le talon annulaire 23 prend appui sur le collet 24 de l'élément tubulaire 2 pour exercer dans la direction axiale, par l'intermédiaire des tenons de l'anneau de verrouillage 15 et de ceux de ltélément tubulaire 1, une précontrainte de serrage de cet élément 1 contre l'élément tubulaire 2, les éléments 1 et 2 étant en contact au niveau du collet 3. La bague 20 est munie de moyens permettant son immobilisation dans cette position de serrage de l'anneau 15, ainsi que dans la position desserrée définie ci-après. Dans l'exemple illustré par les figures 6, 7A et 7B, ces moyens comprennent une came 41 solidaire de la bague 20 et sur laquelle s'appuie un organe de serrage porté par l'anneau 15, cet organe comprenant une vis 43 à auto-verrouillage traversant un support 42. En position de serrage de la bague 20, la vis 43 s'appuie sur la rampe 41b de la came 41, empochant tout desserrage de la bague 20 par rapport à l'anneau 15, ce dernier étant immobilisé, comme illustré par la figure 4A, au moyen d'une broche 19 traversant la chape 16 et la patte 17 solidaire de la ligne périphérique 9a. Pour desserrer la bague 20, on commence par desserrer la vis 43, on place ensuite le vérin 31 dans la position indiquée sur la figure 73, où ce vérin vient prendre appui contre la ligne périphérique 9a, son extrémité 31a étant alors placée sur l'épaulement annulaire 34 que comporte cette ligne. La bague 20 est alors desserrée en actionnant le vérin 31 dans le sens de la flèche de la figure TE, jusqu'a placer cette bague dans la position ou la vis 43 peut s'engager dans un logement 41a de la came 41. L'immobilisation de la bague 20 dans cette position desserrée est alors obtenue par serrage de la vis 43 à auto#verrouillage. Le désaccouplement s'effectue alors par rotation de l'anneau 15. Bien entendu, le serrage assuré par la bague 20 pourra être établi par d'autres moyens que ceux illustrés par les figures 7A et 73. En particulier, dans les modes de réalisation illustrés par les figures 2A et 2B il pourra être obtenu par l'action d'un dispositif distinct de la bague 20 qui établira la précontrainte de serrage entre l'élément 2 et l'anneau de verrouillage 15 à la valeur souhaitée et la maintiendra provisoirement. La bague 20 pourra alors être vissée sans effort jusqu'au contact avec l'épau- lement axial 24. Il suffira alors d'interrompre l'action du dispositif qui a établi la précontrainte à la valeur désirée, pour que cette précontrainte soit reprise par la bague 20. D'une façon générale, le connecteur comportera des moyens dtimmo- bilisation de la bague de serrage 20 et de l'anneau 15 par rapport aux élé- mente 1 et 2, une variante du mode de réalisation illustré par les figures 6, 7A et TE consistant à immobiliser directement la bague de serrage 20 avec l'élément tubulaire 2. REVENDICATIONS 1. - Connecteur à anneau tournant selon la revendication 3 du brevet principal. comprenant deux éléments tubulaires s'emboîtant l'un dans l'autre, un anneau de verrouillage formant un assemblage à balonnette avec un premier desdits éléments tubulaires et une bague de serrage coopérant avec cet anneau de verrouillage et le second élément tubulaire, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'immobilisation de ladite bague de serrage et dudit anneau de verrouillage par rapport auxdits éléments tubulaires. 2. - Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison des moyens d'immobilisation de l'anneau de verrouillage en position verrouillée et en position dévérouillée et des moyens d'immobilisation relative dudit anneau de verrouillage et de ladite bague de serrage dans la position de serrage de cette bague. 3. - Connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens d'immobilisation relative comportent deux organes respectivement solidaires dudit anneau et de ladite bague, l'un de ces organes étant une vis de blocage et l'autre formant une came contre laquelle peut être serrée ladite vis. 4. - Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en combinaison des moyens d'immobilisation de l'anneau de verrouillage par rapport auxdits éléments tubulaires et des moyens pour solidariser directement la bague de serrage et l'un desdits éléments dans la position de serrage de cette bague.