Brevet FR2519729A1 — publié le 19830718

Joint pour tubes, notamment pour tubes pétroliers. La présente invention concerne un nouveau joint pour tubes, notamment pour tubes pétroliers, du type compor- tant une partie male et une partie femelle avec des fileta- ges correspondants. Les joints de cette nature sont notamment utilisés pour réunir les uns aux autres des tubes ou tronçons de tu- be et réaliser ainsi une longue colonne ou train de tubes. Ces colonnes ou trains de tubes sont utilisés comme tubes de production par exemple dans les trous forés pour l'exploi- tation pétrolière, de gisements miniers et/ou en géothermie. Les tubes de production sont généralement introduits dans d'autres tubes dits de cuvelage qui, dans la zone de production, comportent des orifices reliant l'espace annu- laire ménagé entre lesdits tubes de production et tubes de cuvelage à la zone de production On sait que toute produc- tion ou plus exactement toute exploitation d'un gisement de quelque nature que ce soit, entraîne des particules de terrain qui passent du terrain de la zone de production dans ledit espace annulaire, à travers lesdits orifices des tubes de cuvelage Les particules de terrain sont introdui- tes à une plus ou moins grande vitesse, dépendant de la pression différentielle régnant entre l'intérieur et l'exté- rieur du tube de production Dans certains cas, la pression différentielle peut varier dans un sens ou dans l'autre de façon importante Il s'ensuit que la vitesse de déplacement des particules peut varier fortement et atteindre des va- leurs telles que le tube de production est endommagé et même troué sous l'impact répété des particules solides de terrain. Pour augmenter la durée de vie du tube de produc- tion, plusieurs solutions ont été proposées. Une solution consiste à augmenter l'épaisseur du tube de production de manière à compenser en partie la fra- gilité relative du tube de production, au niveau du joint entre deux tronçons de tube assemblés. Une autre solution consiste à recouvrir le tube de production, au niveau du joint de liaison, par un manchon de protection. Des tubes comprenant application des joints des deux catégories mentionnées précédemment sont fabriqués et commercialisés par la Société française Vallourec et, en ce qui concerne la première catégorie, sous la référence joint "VAM". La seconde solution n'est pas toujours possible à réaliser et entraîne non seulement des coûts plus importants mais surtout complique considérablement la mise en place des tronçons de tube dans le puits de forage. C'est pourquoi la préférence est donnée actuelle- ment à la première solution car plus simple dans la mise en place des tronçons de tube qu'on visse l'un dans l'autre jusqu'à atteindre la longueur voulue pour le tube de produc- tion t Poutefois, un très grave inconvénient subsiste En effet, lorsqu'on assemble par vissage deux tubes l'un dans l'autre, le blocage et une étanchéité sont obtenus grâce' à des portées à l'intérieur des tronçons des tubes assem- blés Mais, comme les filetages sont coniques, il s'ensuit qu'à la partie supérieure desdits filetages, il y a sur l'extérieur du tube de production des parties disjointes ou des discontinuités tout le long dudit tube de production. Il y a autant de discontinuités que de joints de liaison. De telles discontinuités présentent une largeur égale à la différence entre le diamètre externe du tube de production et le diamètre externe supérieur du cône fileté mâle. Par ailleurs, le tube de cuvelage, dans la zone de production, peut comprendre jusqu'à treize orifices par mètre Comme il est pratiquement impossible de faire en sorte que ces orifices ne soient pas en regard desdites discontinuités créées au niveau des joints de liaison, les particules de terrain introduites à grande vitesse, à l'intérieur dudit tube de cuvelage, peuvent s'introduire également dans lesdites discontinuités ou plus exactement dans l'espace libre entre deux tronçons de tube assemblés. Dès lors, il se produit une érosion de la partie filetée mâle dont le diamètre est réduit par rapport au diamètre externe de la partie cylindrique du tube de production. Cc Lte érosion est d'autant plus favorisée que la disconti- nuité cest large De plus, par cette discontinuité de l'eau et/ou autre fluide sont introduits entre les parties file- tées mâle et femelle pour se déposer sur les butées inter- nes, facilitant ainsi la corrosion des filets et de la ma- tière dans le cas de réactions chimiques corrosives. La présente invention a pour objet un perfectionne- ment aux joints de tubes à plus grande épaisseur et a pour but de remédier aux graves inconvénients rappelés ci-dessus. Le nouveau joint selon la présente invention est du type comportant une partie mâle et une partie femelle avec des filetages correspondants, la liaison étanche entre les deux parties étant réalisée en fond de filetage et est caractérisé en ce qu'au niveau du joint de liaison supérieur chaque tube comprend au moins une partie inclinée et en ce qu'un joint d'étanchéité annulaire est interposé entre les deux tubes assemblés dans la zone du joint de liaison supérieur. Un avantage de la présente invention est de conser- ver une épaisseur la plus constante possible au niveau du joint et de protéger le fond ou butée des effets de l'éro- sion et/ou corrosion. D'autres avantages et caractéristiques ressortiront à la lecture de la description donnée à titre indicatif mais non limitatif d'un mode de réalisation selon l'inven- tion, ainsi que du dessin annexé sur lequel la figure uni- que est une demi-coupe verticale partielle et schématique d'un tube de production disposé à l'intérieur d'un tube de cuvelage. A l'intérieur d'un tube de cuvelage cylindrique ( 1) constitué par un tube unique ou par un train de tubes assem- blés les uns aux autres est disposé un tube de production ( 2) Le tube de cuvelage' ( 1) comprend, dans la zone de pro- duction, des orifices ( 3) ménagés in situ par tout moyen approprié tel qu'une charge creuse. Le tube de production est constitué par des tron- çons de tube ( 4), ( 5), reliés les uns aux autres Chaque tronçon ( 4), ( 5) comprend à une extrémité une partie mâle et une partie fcmelle Seules la partie mâle ( 6) du tronçon dé tube supérieur ( 4) et la partie femelle ( 7) du tronçon inférieur ( 5) sont représentées sur la figure Les parties mâle ( 6) et femelle ( 7) sontconiques et filetées en 6 a et 7 a de manière à pouvoir être vissées l'une dans l'autre et comprennent sur le fond des butées inclinées ( 8) par l'in- termédiaire desquelles elles reposent l'une sur l'autre et assurent l'étanchéité et le blocage de la connexion. Chaque tronçon de tube 4, 5, au niveau du joint de liaisosn supérieur ( 9), comprend une partie inclinée corres- pondante 10, suivie d'une partie en forme de L ( 11) Près de la jonction des parties 10 et 11, est ménagée sur l'une des parties mâle ou femelle 4, 5 une gorge 12 dans laquelle est disposé un joint d'étanchéité annulaire 13 Sur la figure, la gorge 12 est ménagée dans la partie femelle ( 5). Lorsque les tronçons de tube ( 4), ( 5) sont assem- blés, il se forme un canal ( 14) qui suit le contour des parties inclinées 10 et en forme de L ( 11), qui est inter- rompu et divisé en deux parties par le joint d'étanchéité 13. Lorsque des particules de terrain sous forme de jets 16 débouchent par les orifices 3, à grande vitesse, dans l'espace annulaire 15 ménagé entre le tube de cuvelage ( 1) et le tube de production ( 2), certaines d'entre elles qui se trouvent en regard du joint 9 pénètrent dans le ca- et nal 14/tendent à provoquer l'érosion du tube de production. Toutefois, grâce à l'invention, ces particules de terrain -16 doivent, pour trouer le tube de production ( 2), éroder la presque totalité de l'épaisseur dudit tube de production ( 1) En effet, en supposant que les particules érodent la pointe de la partie inclinée 10 dans la région R 1, elles auront à franchir la barrière métallique constituée par l'épaisseur e du tronçon ( 4) qui est nettement supérieure à l'épaisseur e 2 de la partie filetée ( 6) De même si des jets de particules 16 érodent le tube de production ( 2) au niveau de la base de la partie en L Il du tronçon inférieur ( 5), c'est-à-dire dans la région R 2 et en supposant qu'un orifice ( 3) soit en regard de ladite région R 2, lesdits jets 16 doivent, pour atteindre l'intérieur du tube de produc- tion, traverser successivement l'épaisseur e 3 du tronçon femelle ( 5) puis l'épaisseur e 2 du tronçon mâle ( 4), l'épaisseur e 2 étant sensiblement égale à l'épaisseur e 2 de la partie filetée 6. Ainsi quelle que soit la zone d'impact des jets de particules 16, l'obstacle à franchir par lesdites parti- cules est pratiquement l'épaisseur totale du tube de produc- tion Les essais, en cours de réalisation, permettront sans doute de constater que la durée de vie des tubes de produc- tion réalisés suivant l'invention sera au moins double de la durée de vie des tubes de l'art antérieur. De plus, grâce à la présente invention, les particu- les et autre fluide s'introduisant dans la partie supérieure du canal 14 sont arrêtés par le joint d'étanchéité ( 13 >, ce qui évite un dépôt dans le fond de la liaison, au niveau et entre les butées ( 8). La partie inclinée 10 fait, de préférence, avec la verticale un angle de 30 qui permet un usinage aisé des parties ( 4) et ( 5) et qui offre une résistance maxima à la pénétration des particules de terrain dans le canal ( 14). Il est à noter que les tubes ou tronçons de tubes pourvus de joints selc 7 N la présente invention peuvent être réunis aux tubes classiques comprenant une partie mâle et une partie femelle. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation de l'exemple décrit et représenté, elle est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela du cadre de l'invention. REVE NJ Ci 'PIONS 1 Joint pour tubes, notamment pour tubes pétro- liers, du type comportant une partie mâle et une partie femelle avec des filetages correspondants, la liaison étan- che inférieure entre les deux parties étant réalisée en fond de filetage, caractérisé en ce qu'au niveau du joint de liaison supérieur chaque tube comprend au moins une partie inclinée et en ce qu'un joint d'étanchéité annulaire est interposé entre les deux tubes assemblés, dans la zone du joint de liaison supérieur. 2 Joint selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque partie inclinée est prolongée par au moins une partie droite. 3 Joint selon l'une des revendications 1 ou 2, l S caractérisé en ce que chaque partie inclinée est prolongée par au moins une partie en forme de L. 4 Joint selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité annulaire est disposé sur la partie droite adjacente à la partie inclinée. 5 Joint selon la revendication 4, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité est disposé dans une gorge annulaire ménagée dans la partie femelle. 6 Joint selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que 14 partie inclinée fait un angle d'environ 30 avec une génératrice du tube. e