Brevet FR2533257A1 — publié le 19840323

Des blocs annulaires d'obturation anti-éruption sont utilisés lors du forage de puits et sont conçus pour présenter une ouverture complète au cours d'opérations et, lorsqu'ils sont actionnés, pour se refermer sur la struc- ture les traversant ou, en l'absence d'une telle struc- ture, se refermer sur eux-mêmes afin d'empêcher une éruption et de maîtriser ainsi le puits. Dans des blocs d'obturation anti-éruption antérieurs, des éléments rapportés métalliques sont uti- lisés dans la surface supérieure de l'obturateur annu- laire pour empêcher l'extrusion et la détérioration de cet obturateur Certains éléments rapportés métalliques antérieurs sont conçus pour produire une action en iris, c'est-à-dire que les éléments rapportés exécutent un mouvement complexe comprenant une composante de pivote- ment et une composante radiale Deux exemples de ce type d'obturateur pour bloc d'obturation anti-éruption sont décrits dans les brevets des EtatsUnis d'Amérique n O 3 572 627 et N O 4 099 699 D'autres dispositifs anté- rieurs utilisent de tels éléments rapportés métalliques dans des obturateurs annulaires pour bloc d'obturation anti-éruption et leur mouvement est un simple mouvement radial Deux exemples de ce dernier type sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 3 897 038 et no 3 915 424. Un problème posé par ces blocs annulaires d'obturation anti-éruption de l'art antérieur est que, lorsque l'obturateur annulaire se détériore à la suite d'une exposition aux boues à base d'huile, les éléments rapportés métalliques peuvent tomber dans le sondage du puits et, s'ils sont en acier allié moulé dur, ils obligent à abandonner le sondage et à forer en les contournant à l'aide d'un sifflet de déviation ou de tout autre moyen convenable. L'invention concerne un bloc annulaire d'ob- turation anti-éruption perfectionné ainsi qu'un obtu- rateur annulaire perfectionné destiné à ce bloc, des éléments rapportés métalliques étant utilisés pour appor- ter un soutien supplémentaire à l'obturateur annulaire élastique Le bloc d'obturation anti-éruption perfectionné selon l'invention comprend un corps tubulaire traversé par un alésage central, une chambre à piston et une chambre à obturateur annulaire entourant l'alésage central, un pis- ton annulaire disposé dans la chambre à piston, un obtura- teur annulaire élastique logé dans la chambre à obturateur, des moyens de communication-partant du piston pour dépla- cer à force l'obturateur vers l'intérieur en réponse à un mouvement du piston dans un premier sens et pour permettre à l'obturateur de Revenir librement dans sa chambre en réponse à un mouvement du piston en sens opposé, l'obtu- rateur annulaire comprenant un anneau élastique et plu- sieurs éléments rapportés métalliques encastrés dans cet anneau élastique, chaque élément rapporté comprenant des plaques supérieure et inférieure de forme triangulaire, chaque plaque ayant une saillie partant vers l'extérieur, sur un premier côté, et un évidement ménagé dans le côté opposé afin que la saillie s'engage dans l'évidement de la plaque adjacente et que l'évidement reçoive une sail- lie d'une autre plaque adjacente, et une tige s'étendant entre les plaques supérieure et inférieure avec les- quelles elle est réalisée d'une seule pièce. L'invention a pour objet un bloc annulaire per- fectionné d'obturation anti-éruption qui ne provoque pas l'abandon du sondage du puits, même en cas de détériora- tion de l'obturateur élastique. L'invention a également pour objet un bloc annulaire perfectionné d'obturation anti-éruption compor- tant des plaques métalliques rapportées supérieures et inférieures, reliées entre elles, produisant un mouve- ment en iris et supportant l'obturateur sans limiter ses mouvements d'ouverture et de fermeture. L'invention a également pour objet un obtura- teur perfectionné destiné à un bloc annulaire d'obtura- tion anti-éruption comportant des éléments rapportés métalliques de support a mouvement en iris, les mouvements de ces éléments rapportés étant solidaires afin que ces éléments ne puissent tomber, dans le sondage du puits, et lesdits éléments constituant un support uniforme pour la partie élastique de l'obturateur, sans limiter son mouve- ment ou détériorer les parties élastiques qui lui sont associées. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une élévation, avec coupe partielle, du bloc annulaire perfectionné d'obturation anti-éruption selon l'invention, en position d'ouverture; la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1, montrant le bloc anti-éruption en position de fermeture; la figure 3 est-une vue en plan de l'obtura- teur annulaire en position d'ouverture; la figure 4 est une vue en plan de l'obtura- teur annulaire en position de fermeture; la figure 5 est une élévation d'un élément rapporté perfectionné de l'obturateur selon l'invention; la figure 6 est une vue de dessus de l'élé- ment rapporté montré sur la figure 5; la figure 7 est une vue de dessous de l'élément rapporté montré sur la figure 5; * la figure 8 est une vue en plan d'une variante de l'obturateur annulaire en position d'ouver- ture; la figure 9 est une vue en plan de l'obtura- teur de la figure 8 en position de fermeture; la figure 10 est une élévation d'un élément rapporté de la variante de l'obturateur annulaire; la figure il est une vue de dessus de l'élé- ment rapporté montré sur la figure 10; et la figure 12 est une vue de dessous de l'élément rapporté montré sur la figure 10. 253325 l Un bloc annulaire perfectionné 10 d'obturation anti-éruption selon l'invention est représenté sur la figure 1 en position d'ouverture et sur la figure 2 en position de fermeture Il comprend un corps annulaire 12 présentant un alésage central 14, une bride 16 destinée à une fixation dans-un ensemble, un rebord extérieur 18 orienté vers le haut et un rebord intérieur 20 auquel une plaque annulaire 22 est fixée pour former une partie intérieure 24 d'une chambre 21 de piston Une tête 23 de cylindre est montée dans le rebord extérieur 18 orienté vers le haut pour former une partie extérieure 25 de la chambre 21 de piston Un piston annulaire 26 est logé dans cette chambre 21 afin de pouvoir s'y déplacer sous l'effet de la pression d'un fluide introduit dans cette chambre par des orifices 28 et 30 Une tige annulaire 32 de piston relie le piston 26, à travers la plaque 22 et la tête 23, à un actionneur annulaire 34 en coin présen- tant une surface 35 inclinée vers le haut et vers l'ex- térieur Une bague 36 est montée sur la plaque 22 et une bague 38 est fixée à l'intérieur du rebord 18 à l'aide de moyens convenables 40 de fixation L'intérieur de la bague 38 présente une surface sensiblement cylin- drique 42, à son extrémité inférieure, et cette surface s'élève jusqu'à une surface 44 inclinée vers l'intérieur et vers le haut, puis jusqu'à une surface plate 46. Une chambre 49 d'obturateur annulaire est formée à l'intérieur de la surface 42 et entre la surface 46 et la surface supérieure de la bague 36 et l'actionneur à coin annulaire 34 Un obturateur annulaire 50 est logé dans la chambre 49, à l'intérieur d'une bague annulaire élastique 48 d'actionnement Cette bague 48 est appli- quée contre la surface 42 et entre l'extrémité supé- rieure du coin actionneur 34 et la surface inclinée 44. L'obturateur annulaire perfectionné 50 comprend un anneau élastique 52 dans lequel sont encas- trés plusieurs éléments rapportés métalliques 54 formant un iris, comme décrit ci-après Chaque élément rapporté 54 comprend une plaque triangulaire supérieure 56, une plaque triangulaire inférieure 58 et une tige 60 reliant les plaques 56 et 58 avec lesquelles elle est réalisée d'une seule pièce, ou autrement fixée à ces plaques Les plaques 56 et 58 sont disposées de manière que leurs extrémités effilées ou fines 62 et 64 soient tournées face au bord périphérique intérieur 51 de l'anneau élastique 52, et se trouvent à proximité de ce bord intérieur 51, comme montré sur la figure 3 La plaque supérieure 56 présente un évidement 66 situé dans un premier côté tourné vers le haut, cet évidement partant d'un point peu éloigné de l'extrémité 64 et s'étendant vers l'arrière jusqu'à un point situé en arrière du milieu de ce côté Une saillie 68 part vers l'extérieur du côté de la plaque 56 opposé à l'évidement 66 et est disposée pour se loger dans la partie exté- rieure de l'évidement 66 de la plaque rapportée adja- cente 56 lorsque l'obturateur annulaire 50 est dans sa position d'ouverture telle que montrée sur les figures 1 et 3 La saillie 68 se loge également dans l'extrémité intérieure de l'évidement 66 de la plaque rapportée adjacente 56 lorsque l'obturateur annulaire 50 est dans sa position de fermeture telle que montrée sur les figures 2 et 4 La plaque 58 est légèrement plus petite que la plaque 56 et elle est disposée de façon similaire; cependant, elle se présente sous la forme d'une image renversée de la plaque 56, car elle est sensiblement alignée sur cette dernière, ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 7 La plaque 58 présente un évide- ment latéral 70 tourné vers le bas et une saillie 72 qui est disposée de façon à pouvoir se déplacer dans l'évidement 70 de la plaque rapportéeadjacente 58, de la même manière que celle décrite ci-dessus pour la plaque 56 Il est préférable que les éléments rapportés 54 soient constitués chacun d'une seule pièce en acier allié moulé. Les évidements 66 et 70 sont représentés comme 6 2533257 étant tournés dans des directions s'éloignant de l'anneau élastique 52 afin d'empêcher la matière de cet anneau élastique 52 de pénétrer dans les évidements La position préférée des saillies et des évidements est celle mon- trée sur les figures 1 à 7 Dans cette position, l'action d'iris des éléments rapportés 54 ne détériore pas l'anneau élastique 52 et la matière élastique n'empêche pas les mouvements libres des saillies dans les évide- ments respectifs. La fermeture de l'obturateur annulaire 50 s'effectue par l'application d'une pression au-dessous du piston annulaire 26 afin qu'il s'élève et ce mouve- ment provoque un déplacement du coin actionneur annu- laire 34 vers le haut, contre la bague annulaire élas- tique 48 d'actionnement La surface 35 inclinée vers le haut de l'actionneur 34 et la surface inclinée 44 de la bague 38 sollicitent la bague 48 d'actionnement vers l'intérieur, ce qui amène l'obturateur annulaire 50 dans sa position de fermeture montrée sur les figures 2 et 4 La partie intérieure de l'anneau élastique 52 est forcée vers l'intérieur et ce mouvement fait pivoter les éléments rapportés 54 afin que les extrémités 62 et 64 se déplacent radialement sur une plus grande distance que celle parcourue radialement vers l'intérieur par la partie extérieure des plaques 56 et 58 Dans la posi- tion de fermeture, les saillies 68 et 72 sont logées dans la partie intérieure des évidements 66 et 70 Dans la position d'ouverture ou de fermeture, les éléments rapportés 54 sont enclenchés les uns avec les autres de manière que même la détérioration de parties impor- tantes ou de la totalité de l'anneau élastique 52 n'entraîne pas une libération suffisante de ces élé- ments rapportés pour qu'ils puissent tomber par l'alésage 14 dans le sondage du puits situé au-dessous d'eux De plus, le mouvement des éléments rapportés 54 ne provoque aucun pincement ni aucune détérioration de la bague élastique 48 d'actionnement. 2533,257 Les figures 8 à 12 représentent en 80 une variante de l'obturateur annulaire selon l'invention. Cet obturateur 80 comprend un anneau élastique 82 et plusieurs éléments rapportés métalliques 84 formant un iris et comprenant chacun une plaque triangulaire supérieure 86, une plaque triangulaire inférieure 88 et une tige 90 reliant les plaques 86 et 88 Chaque plaque 86 présente un évidement 92 ' s'étendant le long de sa partie extérieure, sur un premier côté, et tourné dans une direction s'éloignant de la tige 90, ainsi qu'une saillie 94 partant du bord extérieur de son autre côté Comme représenté pour les éléments rapportés 54, les plaques inférieures 88 peuvent être plus petites que les plaques supérieures 86 Les pla- ques inférieures 88 présentent des évidements 96 et des saillies 98, les évidements 96 étant tournés dans une direction s'éloignant de la tige 90 Les saillies 94 et 98 's'engagent dans les évidements 92 et 96, respectivement, des plaques adjacentes 86 et 88, comme décrit précédemment, et elles empêchent les éléments rapportés 84 de tomber de leur position dans le sondage du puits. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au bloc annulaire d'obturation anti-éruption décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. 8 253325 ? REVENDICATIONS 1 Bloc annulaire d'obturation anti-éruption, caractérisé en ce qu'il comporte un corps ( 12) traversé par un alésage central ( 14) entouré d'une chambre ( 49) dans laquelle est logé un obturateur annulaire ( 50), et des moyens destinés à déplacer radialement vers l'inté- rieur cet obturateur annulaire d'une position relâchée d'ouverture vers une position de fermeture de l'alésage central, l'obturateur annulaire comprenant un anneau élastique ( 52) et plusieurs éléments rapportés métalli- ques ( 54) en iris encastrés dans l'anneau élastique, chaque élément rapporté comprenant une plaque supérieure ( 56) de forme sensiblement triangulaire, dont un premier côté présente une saillie ( 68) et dont l'autre côté présente un évidement ( 66), une plaque inférieure ( 58) de forme sensiblement triangulaire dont un premier côté présente une saillie ( 72) et l'autre côté un évidement ( 70), et une tige ( 60) fixée aux plaques entre les- quelles elle s'étend. 2 Bloc annulaire d'obturation anti-éruption selon la revendication 1, caractérisé en ce que les plaques ont des formes et des orientations similaires afin d'effectuer des actions en iris identiques. 3 Bloc, annulaire d'obturation anti-éruption selon la revendication 1, caractérisé en ce que les évidements sont ouverts sur les côtés des plaques éloignés de l'anneau élastique et en ce que les saillies des plaques adjacentes sont logées dans lesdits évide- ments, ces derniers ayant une longueur suffisante pour permettre un mouvement complet des éléments rapportés avec les mouvements d'ouverture et de fermeture de l'anneau élastique. 4 Bloc annulaire d'obturation anti-éruption selon la revendication 1, caractérisé en ce que les évidements et les saillies sont disposés afin d'empê- cher le dégagement des éléments rapportés. Bloc annulaire d'obturation anti-éruption selon la revendication 1, caractérisé en ce que la matière de l'anneau élastique ne peut pénétrer dans les évidements des plaques. 6 Bloc annulaire d'obturation anti-éruption selon la revendication 5, caractérisé en ce que les évidements sont tournés dans une direction s'éloignant de l'anneau élastique. 7 Bloc annulaire d'obturation anti-éruption, caractérisé en ce qu'il comporte un corps ( 12) traversé par un alésage central ( 14) entouré d'une chambre ( 49) dans laquelle est logé un obturateur annulaire ( 50), et des moyens destinés à déplacer radialement vers l'inté- rieur cet obturateur annulaire d'une position relâchée d'ouverture vers une position de fermeture de l'alésage central, l'obturateur annulaire comprenant un anneau élastique ( 52) et plusieurs éléments rapportés métalli- ques ( 54) en iris encastrés dans l'anneau élastique, chaque élément rapporté comprenant une plaque supérieure ( 56) de forme sensiblement triangulaire dont un premier côté présente une saillie ( 68) et dont l'autre côté présente un évidement ( 66), une plaque inférieure ( 58) de forme sensiblement triangulaire dont un premier côté présente une saillie ( 72) et dont l'autre côté présente un évidement ( 70), et une tige ( 60) reliant lesdites plaques qu'elle maintient dans une orientation à peu près parallèle, la saillie de, chaque élément rapporté s'engageant dans l'évidement de l'élément rapporté immédiatement adjacent afin de former une structure solidaire empêchant les éléments rapportés de se dégager totalement les uns des autres, sans limiter de façon indésirable le mouvement en iris des éléments rapportés lorsque l'obturateur annulaire est déplacé entre des positions d'ouverture et de fermeture. 8 Obturateur annulaire associé à un bloc annulaire d'obturation antiéruption comprenant un corps ( 12) traversé par un alésage central ( 14) entouré d'une chambre ( 49) logeant l'obturateur annulaire ( 50), des moyens étant destinés à déplacer radialement vers l'intérieur cet obturateur annulaire vers une position de fermeture de l'alésage, l'obtura- teur annulaire étant caractérisé en ce qu'il comporte un anneau élastique ( 52) et plusieurs éléments rappor- tés métalliques ( 54) encastrés dans l'anneau élastique, chaque élément rapporté comprenant une plaque supérieure triangulaire ( 56) dont un premier côté présente un évi- dement ( 66) et dont l'autre côté présente une saillie ( 68) disposée de manière à s'engager dans l'évidement de la plaque supérieure adjacente, une plaque triangu- laire inférieure ( 58) dont un premier côté présente un évidement ( 70) et dont l'autre côté présente une sail- lie ( 72) disposée de manière à s'engager dans l'évide- ment de la plaque inférieure adjacente, et une tige ( 60) fixée aux plaques supérieure et inférieure entre lesquelles elle s'étend, les éléments rapportés exécu- tant un mouvement en iris lorsque l'obturateur annulaire est déplacé vers la position de fermeture. 9 Obturateur annulaire selon la revendication 8, caractérisé en ce que les évidements sont tournés dans une direction s'éloignant de l'anneau élastique. Obturateur annulaire selon la revendica- tion 8, caractérisé en ce que les évidements s'étendent d'un point espacé de l'extrémité intérieure de leurs éléments rapportés jusqu'à un point situé au-delà du milieu du côté, lesdites saillies étant situées légère- ment en avant du milieu de leurs côtés. 11 Obturateur annulaire selon la revendica- tion 8, caractérisé en ce que les évidements s'étendent d'un point situé à l'extérieur du milieu de leur côté jusqu'à l'extrémité extérieure de leur côté, et en ce que les saillies partent de l'extrémité extérieure de leurs côtés. 12 Obturateur annulaire selon la revendica- tion 8, caractérisé en ce que les éléments rapportés sont réalisés chacun d'une seule pièce en acier allié moulé.