Brevet FR2520434A1 — publié le 19830729

La présente invention concerne un raccord de tuyauterie du type décrit dans la demande de brevet européen N O 81 300 449 6, destiné particulièrement mais pas exclusivement à relier entre elles les tiges d'un train de tiges pour le forage et/ou le complètement de puits de pétrole ou de gaz au large des côtes, et particulière- ment un raccord permettant d'établir un joint capable de supporter des charges axiales élevées, par exemple dans le battage de pieux. Les raccords décrits dans la demande de brevet européen indiquée cidessus comportent une bague fendue destinée à entourer et à joindre les parties extrêmes de deux tubes disposés bout à bout La bague fendue est attachée en permanence à la partie extrême d'un tube et elle peut être dilatée élastiquement par un dispositif de manoeuvre'pour permettre l'accouplement ou le désaccouplement de la partie extrême de l'autre tube. L'invention part d'un raccord de tuyauterie permettant de joindre les parties extrêmes de deux tubes disposés bout à bout, chaque partie extrême présentant une face orientée transversalement à l'axe du tube et s'étendant vers l'extérieur en s'éloignant de l'extrémité de tube considérée, comportant une bague fendue destinée à entourer à peu près complètement les parties extrêmes disposées bout à bout, cette bague présentant deux faces orientées transversa- lement à son axe, s'étendant vers l'intérieur en s'approchant l'une de l'autre et destinées à venir s'appliquer contre les faces trans- versales correspondantes des parties extrêmes des deux tubes, ainsi qu'un dispositif pour maintenir la bague enwplace sur la partie extrême d'un tube, la bague étant expansible radialement pour que la partie extrême de l'autre tube puisse être accouplée à elle et en être désaccouplée. Selon l'invention, un tel raccord est caractérisé essen- tiellement en ce que des parties de surface correspondantes de la bague et de la partie extrême de l'autre tube sont conformées de telle manière que la bague s'élargit automatiquement lorsque la partie extrême de l'autre tube y pénètre progressivement, un dis- positif de guidage étant prévu pour maintenir les parties extrêmes des tubes alignées pendant cette pénétration. S'il faut que la partie extrême de l'autre tube puisse #tre désaccouplée de la bague, un dispositif de manoeuvre est prévu pour dilater (élargir) la bague par rapport à la partie extrême du tube sur lequel elle est maintenue en place, de manière à permettre ainsi l'extraction de la partie extrême de l'autre tube. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi que des dessins annexés, sur lesquels la figure 1 est une coupe axiale partielle montrant les parties extrêmes de deux tubes reliés l'un à l'autre par un raccord selon l'invention; et la figure 2 est une coupe transversale partielle de la bague faisant partie du joint représenté sur la figure 1. Les dessins représentent un raccord de tuyauterie pour joindre les bouts de deux tubes ou tiges d'un train de tiges utilisés pour le forage etjou le complètement d'un puits de pétrole ou de gaz au'large des c 8 tes, joint qui est capable de supporter des forces de battage à la sonnette. Le raccord comporte une bague fendue 1 qui possède en section une forme à peu près en U, dont les branches forment deux faces transversales 2, 3 dirigées l'une vers l'autre et s'étendant vers l'intérieur Les deux tubes 4, 5 à raccorder l'un à l'autre présentent, près des extrémités à disposer en butée bout à bout, des gorges annulaires 6, 7 dont les flancs forment deux faces trans- versales opposées 8, 9 qui s'étendent vers l'extérieur Les faces 8, 9 peuvent également être prévues sur des brides aux extrémités des tubes 4 5 Dans l'exemple représenté, les faces 8, 9 sont prévues sur des embouts 10, 11 fixés, par soudage par exemple, aux extrémités des tubes 4 et 5 à relier ensemble Il est possible encore de ménager les faces transversales 8, 9 directement sur des parties extrêmes de tubes. A l'état accouplé, comme représenté sur la figure 1, la bague 1 entoure les parties extrêmes des tubes disposés bout à bout, les faces 2, 3 de la bague agissant sur les faces 8, 9 des parties extrêmes des tubes pour maintenir ceux-ci ensemble. Les faces 2, 3 et 8, 9 peuvent être orientées suivant des plans radiaux ou être inclinées vers l'intérieur ou l'extérieur comme décrit dans la demande de brevet européen citée dans ce qui précède Dans l'exemple représenté, lesdites faces sont légèrement inclinées, d'environ 1 par exemple, par rapport à un plan radial et de manière à converger vers l'intérieur des tubes. La bague 1 est dimensionnée pour que, à l'état détendu, elle entoure les parties extrêmes des tubes comme représenté sur la figure 1 et elle est expansible élastiquement dans le sens radial. La face 2 de la bague 1 de cet exemple s'étend radialement vers l'intérieur sur une plus grande distance que la face 3 et les faces 2, 8 se recouvrent mutuellement sur une plus grande distance radiale que les surfaces 3 et 9 Ainsi, lorsque la bague 1 est dilatée ou élargie radialement, la face 3 libérera la face 9 avant que la face 2 ne libérera la face 8 Comme décrit dans la demande de brevet euro- péen citée, le raccord est agencé pour que la baguel reste en per- manence en place sur la partie extrême ou embout de tube 10 D'autres moyens que ceux décrits et représentés peuvent être prévus pour assurer ce maintien en place. Le raccord représente sur la figure 1 est conçu pour permettre l'accouplement automatique de l'embout de tube 11 à la bague 1, du fait que l'enfoncement de l'embout 11 dans la bague provoque automatiquement l'élargissement suffisant de la bague dans le sens radial, suivi de l'ençliquetage de l'embout Il dans la bague Cela signifie que l'opération d'élargissement particulière de la bague, prévue sur les raccords de la demande de brevet européen précitée, n'est plus nécessaire A cet effet, l'extrémité libre de l'embout 11 est biseautée de manière à former une surface extérieure 50 de forme générale tronconique, et l'extrémité axiale correspondante de la bague est conformée de façon complémentaire, présentant une sur- face intérieure à peu près tronconique 51 La surface 50 est partagée axialement en deux portions 50 a et 50 b La première forme une surface tronconique d'entrée 50 a avec un angle de conicité qui est plus grand que celui de la portion 50 b, laquelle possède essentiel- lement la même conicité que la surface 51 L'emboîtement de l'embout 11 dans la bague 1 s'effectue librement au début, jusqu'à ce que les surfaces tronconiques 50 b et 51 viennent en contact l'une avec l'autre Ces deux surfaces glissent ensuite l'une sur l'autre, pendant que la bague 1 est élargie, jusqu'à ce que les deux embouts Il et 10 viennent en butée et que la bague 1 s'encliquette dans la gorge 7 de l'embout 11. Pendant cet emboîtement avec élargissement de la bague 1, comme la bague n'est pas centrée par force sur l'embout 10, le dépla- cemenat latéral par inadvertance de l'un ou l'autre des deux embouts 10, Il pourrait provoquer sans les mesures décrites ci-après prévues par l'invention le détachement de la bague 1 de l'embout 10 Le dis- positif de guidage et de centrage prévu selon l'invention pour éviter un tel incident assure que les embouts ou parties extrêmes des tubes restent mutuellement alignés pendant l'emboîtement de l'embout Il dans la bague 1 Comme représenté, l'embout 10 possède un prolonge- ment cylindrique 52 qui est reçu dans un encastrement 53 de l'embout 11. Un léger jeu existe entré le prolongement 52 et la paroi de l'encas- trement 53 sur la majeure partie de leur étendue axiale, afin de per- mettre un faible défaut d'alignement, mais ce jeu est réduit pendant la dernière partie de l'emboîtement Il est avantageux de prévoir un joint 54 pour étancher le raccord entre les deux tubes dans la région définissant ce jeu réduit & la fin de l'emboîtement. Il va de soi que d'autres moyens de centrage que ceux représentés sont possibles; on peut notamment prévoir un prolonge- ment cylindrique sur l'embout Il et un encastrement complémentaire dans l'embout 10 et on peut également utiliser une pièce cylindrique séparée qui est reçue à la fois dans l'embout 10 et dans l'embout 1 l. Il ressort de ce qui précède que l'emboîtement de l'em- bout Il dans la bague 1 demande une certaine force Le raccord est conçu pour que cette force puisse être produite par le poids de l'un des deux tubes à raccorder ensemble lorsque ceux-ci sont disposés verticalement Il est préférable d'abaisser le tube 4 avec l'embout 10 sur le tube 5 et d'utiliser le poids du tube 4 pour emmancher la bague sur l'embout 11 du tube 5, les forces axiales exercées sur la bague étant transmises à l'embout 10 par appui de la bague contre le flanc 49 de la gorge 6. 2 52034 Pour désaccoupler les tubes, le raccord représenté comporte un dispositif de manoeuvre qui permet d'élargir la bague 1 dans une mesure suffisante pour qu'elle puisse être dégagée de l'embout 11 Un tel dispositif peut être réalisé comme décrit dans l'un quelconque des exemples de réalisation de la demande de brevet européen précitée mais il est préférable de le réaliser comme décrit en référence à la figure 11 de cette demande Ce dis- positif se compose d'un certain nombre de goujons filetés 12 Z qui tra- versent le bras ou l'aile de la bague en U dans l'embout 10, les extrémités libres des goujons portant sur le fond de la gorge 6 Le dispositif de manoeuvre de cet exemple comporte sept goujons deux d'entre eux sont placés chacun à un angle d'environ 250 de la fente de la bague, deux autres sont placés à environ 750 des deux premiers, tandis que les trois goujons restants sont angulairement espacés d'environ 400 sur la partie restante de la circonférence de la bague entre la paire de goujôns mentionnée en deuxième. Egalement comme décrit dam la demande de brevet pré- citée, un dispositif peut être combine avec la bague pour maintenir ensemble ses extrémités délimitant la fente lorsque la bague a été mise en place sur les parties extrêmes de deux tubes et afin d'empê- cher l'expansion par inadvertance de la bague Il est possible encore, comme représenté sur la figure 2, que l'une de ces extrémités soit pourvue d'un prolongement circonférentiel ou patte la qui recouvre l'autre extrémité de la bague, par exemple pour empêcher que le doigt d'un ouvrier soit pris dans la fente pendant le montage. Lorsqu'elle est utilisée pour raccorder les extrémités de tiges métalliques de train de tiges, la bague peut être en acier & haute résistance à la traction par exemple. REVENDICATIONS 1 Raccord de tuyauterie permettant de joindre les parties extrêmes de deux tubes disposes bout à bout, chaque partie extrême présentant une face orientée transversalement à l'axe du tube et s'étendant vers l'extérieur en s'éloignant de l'extrémité de tube. considérée, comportant une bague fendue destinée à entourer à peu près complètement les parties extrêmes disposées bout à bout, cette bague prsentant deux faces orientées transversalement a son axe, s'étendant vers l'intérieur en s'approchant l'une de l'autre et des- tinées b venir s'appliquer contre les faces transversales correspon- dantes des parties extremes des deux tubes, ainsi qu'un dispositif pour maintenir la bague en place sur la partie extreme d'un tube, la bague étant expansible radialement pour que la partie extrême de l'autre tube puisse être accouplée à elle et en être désaccouplée, caractérisé en ce que des parties de surface correspondantes ( 50, 51) de la bague ( 1) et de la partie extrême (Il) de l'autre tube sont conformées de telle manière que la bague ( 1) s'élargit automatiquement lorsque la partie extrême ( 11) de l'autre tube y pénètre progressive- ment, un dispositif de guidage ( 52) étant prévu pour maintenir les parties extrêmes ( 10, 11) des tubes alignées pendant cette pénétra- tion. 2 Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que des organes de manoeuvre ( 12) sont prévus pour élargir la bague ( 1) par rapport à la partie extrême ( 10) d'un tube afin de permettre ainsi l'extraction de la 'partie extrême ( 11) de l'autre tube de la bague ( 1). 3 Raccord selon la revendication 2, caractérisé en ce que les organes de manoeuvre sont des elements filetés ( 12) angulaire- ment espacés et vissés dans des trous radiaux de la bague ( 1) de manière à porter sur la partie extrême ( 10) du tube mentionné en premier. 4 Raccord selon l'une quelconque des revendications pré- câdentes, caractérisé en ce que le dispositif de guidage comporte un élément cylindrique ( 52) qui est coaxial à la partie extrême de tube ( 10) mentionnée en premier et qui est reçu dans l'autre partie extrême de tube ( 11). 252 ' 34 Raccord selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément cylindrique ( 52) est d'un seul tenant avec la partie extrême de tube ( 10) mentionnée en premier. 6 Raccord selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le dispositif de guidage comp% rte un élément cylindrique coaxial à la partie extrême de l'autre tube et reçu dans la partie extrême de tube mentionnée en premier. 7 Raccord selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément cylindrique est d'un seul tenant avec la partie extrême de l'autre tube. 8 Raccord selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif de guidage est reçu dans la partie extrême de l'autre tube et est séparé de celle-ci. 9 Raccord selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la partie ( 50) de la surface exté- rieure de la partie extrême ( 11) de l'autre tube, située près de l'extrémité libre de cette partie extrême et venant en premier en contact avec la bague ( 1) pendant l'embottement de la partie extrême ( 11) de l'autre tube dans la bague, possède une forme géné- rale tronconique, et en ce que la partie ( 51) de la surface de la bague ( 1) venant en premier en contact avec la partie extrême ( 11) de l'autre tube possède également une forme générale tronconique. Raccord selon la revendication 9, caractérisé en ce que des portions ( 50 b, 51) desdites parties de surface possèdent sensi- blement le même angle de conicité et en ce qu'une portion de surface formant une surface d'entrée ( 50 a) sur la partie extrême de l'autre tube possède un plus grand angle de conicité. 11 Raccord selon l'une quelconque des revendications pré- cédentes, caractérisé en ce que la face ( 2) de la bague ( 1) venant en contact avec la partie extrême ( 10) du tube mentionné en premier possède une plus grande longueur dans le sens radial que la face ( 3) de la bague ( 1) venant en contact avec la partie extrême ( 11) de l'autre tube, de sorte que l'élargissement de la bague pour permettre l'accouplement et le désaccouplement de la partie extrême de l'autre tube ne suffit pas pour permettre le détachement de la bague de la partie extrême du tube mentionné en premier. 252 t'434 12 'Raccord selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérisé en ce que la bague ( 1) possède en section une forme générale en U, dont la branche formant la surface qui vient en contact avec la partie extrême du tube mentionné en premier est plus longue que l'autre branche du U. 13 Raccord selon l'une quelconque des revendications précé- dentes, caractérise en ce que la face ( 8) sur la partie extrême du tube mentionné en premier est formée par l'un des flancs d'une gorge annulaire ( 6) dans laquelle la bague ( 1) est reçue, le flanc opposé ( 49) de cette gorge, s'étendant également vers l'extérieur, encais- sant les forces axiales exercées sur la bague pendant l'emboîtement de la partie extrême de l'autre tube dans la bague. 14 Raccord selon l'une quelconque des revendications précé- dentescaractérisé en ce que les faces ( 2, 3 et 8, 9) sur les parties extrêmes des tubes et sur la bague sont situées dans des plans ra- diaux. Raccord selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérise en ce que les faces ( 2, 3 et 8, 9) sur les parties extrêmes des tubes et sur la bague sont inclinées les unes par rap- port aux autres de façon correspondante et de manière à converger dans la direction radialement vers l'extérieur des parties extrêmes des tubes. 16 Raccord selon l'une quelconque des revendications 1 à 13, caractérise en ce que les faces ( 2, 3 et 8, 9) sur les parties extrêmes des tubes et sur la bague sont inclinées les unes par rappurt aux autres de façon correspondante de manière à converger dans la direction radialement vers l'intérieur des parties extrêmes des tubes. 17 Raccord selon la revendication 15 ou 16, caractérisé en ce que la face ( 18) sur la partie extrême du tube mentionné en premier et la face correspondante ( 2) sur la bague sont situées dans des plans radiaux.