Brevet FR2545532A1 — publié le 19841109

L'invention concerne les équipements de puits, et plus particulièrement des raccords destinés à relier des tubes prolongateurs à des têtes de puits sous-marines. En préparation à la production de fluides à partir d'un puits en mer qui a été complété à l'aide d'une tête de puits sous-marine, on fait descendre, depuis la plate-forme située à la surface, un tube prolongateur marin que l'on raccorde à la tête de puits pour assurer le guidage et la protection d'une colonne de production Io passée à l'intérieur de ce tube Dans certains cas, le raccordement doit être réalisé à distance et automatique- ment, c'est-à-dire sans l'assistance d'un plongeur, et le raccord doit également pouvoir être bloqué rigidement mais de façon libérable, sur la tête de puits, avec l'assis- tance d'un plongeur Un tel raccord doit avoir un diamètre extérieur assez faible pour passer dans les manchons de guidage de la plate-forme, une possibilité de réglage pour rattraper tout défaut d'alignement angulaire et/ou horizontal avec la tête de puits, et un diamètre intérieur assez grand pour permettre le passage de colonnes de raccordement successives Ces exigences réduisent notable- ment le type et la conception du raccord convenant à cet effet, et bien que l'on connaisse de nombreux raccords, aucun d'eux ne possède toutes les caractéristiques demandées. L'invention concerne un raccord qui présente des caractéristiques satisfaisant chacune des exigences indiquées ci-dessus Dans une forme préférée de réalisa- tion, le raccord selon l'invention comprend un corps annulaire qui est monté télescopiquement sur l'extérieur d'une tête de puits et qui peut être fixé à cette dernière au moyen de plusieurs ensembles à vis de blocage qui s'enclenchent automatiquement et établissent une prise fixe avec la tête de puits lorsque le raccord est descendu sur cette dernière, qui peuvent être bloqués rigidement dans leur position de prise par un plongeur, et qui peuvent être débloqués et retirés de leur position de prise ou de serrage pour faciliter le démontage du raccord de la tête de puits D'une façon générale, chaque ensemble à vis comprend un cliquet de blocage, une vis de blocage, un élément de retenue du cliquet fixé au cliquet et relié à la vis de façon à pouvoir coulisser par rapport à elle, et un système à ressort entre le cliquet et la vis, destiné à solliciter le cliquet vers sa position de serrage ou de prise La vis de blocage est vissée dans un trou latéral traversant le corps du raccord, de façon à faciliter le réglage de position de la vis pour permettre au cliquet d'être déplacé vers l'extérieur, contre la pression du ressort, suffisamment pour franchir la bride du moyeu de la tête de puits lorsque le raccord descend sur cette dernière, puis de se déplacer suffisamment vers l'intérieur pour pénétrer dans l'évidement situé au- dessous de la bride du moyeu sous la pression du ressort de façon à réaliser une prise avec la tête de puits et à fixer le raccord à celle-ci Ce montage par vissage entre la tête de blocage et la tête de puits permet- également un blocage rigide du cliquet dans l'évidement par rotation de la visprovoquant un déplacement du cliquet vers l'intérieur jusqu'à ce que le système de ressort soit totalement comprimé, puis un retrait complet du cliquet de l'évidement, par rotation de la vis dans l'autre sens, lorsque l'on souhaite libérer et retirer le raccord. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une coupe verticale partielle du raccord de tête de puits selon l'invention, cette coupe passant également par la partie supérieure d'une tête de puits sur laquelle le raccord a été partiellement abaissé; la figure 2 est une coupe partielle suivant la ligne 2-2 de la figure 1; la figure 3 est une coupe analogue à celle de la figure 1, mais montrant le raccord posé sur la tête de puits et fixé à cette dernière par l'un de ses cliquets de blocage; la figure 4 est une coupe partielle analogue à celle de la figure 3, mais montrant le cliquet de blocage bloqué rigidement dans sa position de travail; et la figure 5 est une coupe partielle analogue à celle de la figure 3, mais montrant le cliquet de blocage rétracté pour permettre au raccord d'être retiré de la tête de puits. Comme représenté sur les dessins, la forme préférée de réalisation du raccord 10 de tête de puits selon l'invention comprend un corps annulaire supérieur 12 qui, lors de l'utilisation, est vissé, boulonné, soudé ou autrement fixé à l'extrémité inférieure d'un tube pro- longateur marin, d'un tuyau ou autre élément de puits (non représenté) devant être raccordé à l'extrémité supé- rieure ou au moyeu d'une tête de puits 1-4, un corps annulaire inférieur 16 qui est fixé à l'extrémité inférieure du corps supérieur 12, par exemple par plusieurs goujons 18 espacés circonférentiellement et portant des écrous 20 (un seul goujon et un seul écrou étant représentés), et plusieurs (de préférence huit) ensembles 22 à vis de blocage (un seul étant représenté) espacés circonférentielle- ment autour du corps inférieur 16 et le traversant radialement. Pour corriger tout défaut d'alignement possible au moment o le raccord 10 est abaissé sur la tête de puits 14, le raccord comporte également, de préférence, un ensemble de guidage comprenant plusieurs ailettes 24 de guidage orientées axialement (une seule étant représentée) soudées ou autrement fixées à un bâti annulaire comprenant un élément annulaire ( 26) de base et un élément latéral 28 analogue à un manchon, et cet ensemble de guidage est fixé au corps inférieur 16 du raccord au moyen de plusieurs vis à tête 30 espacées circonférentiellement Une bague annulaire ou tout autre joint annulaire convenable 32 assure l'étanchéité aux fluides entre les corps supérieur et inférieur 12 et 16 et, lorsque le raccord est convena- blement monté sur la tête de puits 14 (figures 3 à 5), deux bagues annulaires 34 et 36 empêchent le passage des fluides entre le corps supérieur et la tête de puits. Chacun des ensembles 22 à vis de blocage comprend un cliquet 38 de blocage, un boulon 40 de retenue du cliquet vissé dans le cliquet 38, une vis 42 de blocage traversée par un alésage central 42 a dans lequel passe D le boulon 40 de retenue, et par un contre-alésage 42 b dans lequel se loge la tête 40 a du boulon de retenue, un bouchon 44 d'appui vissé dans le contre-alésage 42 b de la vis, et plusieurs ressorts annulaires Belleville 46 entourant la tige du boulon 40 de retenue, entre le cliquet 38 et la vis 42 de blocage La tête 40 a du boulon de retenue est d'un diamètre supérieur à celui de l'alésage central 42 a de la vis de blocage et, par conséquent, la surface radiale annulaire 42 c située entre l'alésage central 42 a et le contre-alésage 42 b assume la fonction d'une butée empêchant tout mouvement axial du boulon 40 vers le centre du raccord lorsque la tête 40 a porte contre cette surface 42 c En conséquence, dans l'état assemblé, les ressorts Belleville 46 de l'ensemble 22 à vis sont en compression, tendant donc constamment à éloigner le cliquet 38 de la vis 42 de blocage. Lorsque l'ensemble 22 à vis de blocage est convenablement mis en place dans le raccord 10 (figure 1), la vis 42 de blocage pénètre dans un orifice latéral taraudé 48 du corps inférieur 16 et le cliquet 38 de blocage est logé et glisse dans une gorge annulaire 50 de la surface intérieure 16 a du corps inférieur Lorsque le raccord 10 est abaissé de la position dans laquelle il est montré sur la figure 1 vers sa position de pose telle que montrée sur la figure 3, le cliquet 38 se déplace radialement vers l'extérieur, avec le boulon 40, sous l'effet d'une force de came exercée sur la surface inférieure, intérieure et inclinée 38 a du cliquet, au moment o cette surface entre en contact avec le bord supérieur extérieur 14 a de la tête de puits 14 Ce mouve- ment du cliquet 38 vers l'extérieur comprime davantage les ressorts Belleville 46 et ces derniers déplacent à force le cliquet vers l'intérieur pour le faire pénétrer dans l'évidement annulaire 14 b situé au-dessous de la bride 14 c du moyeu de la tête de puits lorsque le raccord est posé (figure 3) Dans cette position posée, les ressorts 46 exercent contre le cliquet 38 une pression suffisante pour l'empêcher de se déplacer vers l'extérieur sous l'effet d'une force tendant à soulever le raccord de la tête de puits 14, fixant ainsi le raccord à la tête de puits. La partie extrême extérieure 42 d de la vis 42 de blocage est hexagonale ou de toute forme lui per- mettant de recevoir une clé, afin que la vis 42 puisse être vissée vers l'intérieur jusqu'à la position montrée sur la figure 4, comprimant ainsi totalement les ressorts 46 et bloquant rigidement le cliquet 38 dans sa position de serrage de la tête. Pour protéger la partie-exposée de l'ensemble à vis 22 des détériorations ou de l'encrassement, un capuchon 52 peut être vissé sur la vis 42 jusqu'à ce qu'une bague annulaire 54, logée dans la face extrême avant du capuchon, établisse un joint avec la surface extérieure 16 b du corps inférieur 16. Lorsque l'on souhaite retirer le raccord 10 de la tête de puits 14, on démonte le capuchon protecteur 52 de la vis 42 de blocage, puis on ramène cette dernière vers l'extérieur de l'orifice 48 du raccord jusqu'à la -25 position montrée sur la figure 5, de façon à rétracter ainsi le cliquet 38 de blocage de l'évidement 14 b de la tête de puits et à le tirer totalement à l'intérieur de la gorge 50 du raccord Le cliquet 38 étant dans cette position, le raccord 10 peut être soulevé librement de la tête de puits 14 pour être récupéré à la plate-forme de surface. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au raccord décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. Es REVENDICATIONS 1 Raccord de tuyaux convenant notamment au raccordement d'un tube prolongateur marin à une tête de puits sous-marine ( 14), caractérisé en ce qu'il comporte un corps annulaire ( 16), des moyens destinés à relier le corps à un tube prolongateur, et plusieurs ensembles ( 22) à vis de blocage passant dans des trous radiaux ( 48) du corps du raccord, chaque ensemble à vis comprenant un cliquet ( 38) de blocage, une vis ( 42) de blocage fixée de façon mobile dans un orifice correspondant du corps du raccord, un élément ( 40) de retenue du cliquet fixé au cliquet et relié de façon coulissante à la vis de blocage, et un système ( 46) de ressort entre le cliquet de blocage et la vis de blocage, ce système de ressort tendant à éloigner le cliquet de la vis. 2 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la vis de blocage est vissée dans un orifice correspondant ( 48) du corps du raccord. 3 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la vis de blocage est traversée par un alésage central ( 42 a) dans lequel l'élément de retenue du cliquet peut coulisser. 4 Raccord selon la revendication 3, caracté- risé en ce que la vis de blocage présente un contre- alésage-( 42 b) communiquant avec l'alésage, en ce que l'élé- ment de retenue du cliquet présente la forme d'un boulon comprenant une tige et une tête ( 40 a), et en ce que la tête est logée dans le contrealésage et la tige passe dans l'alésage. 5 Raccord selon la revendication 4, caracté- risé en ce qu'il comporte un bouchon ( 44) d'appui, fixé dans le contre-alésage. 6 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément de retenue du cliquet est relié au cliquet par vissage. 7 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le cliquet de blocage présente une surface inclinée ( 38 a) destinée à coopérer avec un bord ( 14 a) de la tête de puits afin d'exercer une force de came tendant à déplacer le cliquet vers la vis de blocage. 8 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le corps présente une gorge annulaire intérieure ( 50) intersectée par les orifices radiaux et dans laquelle le cliquet de blocage peut coulisser. 9 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le système de ressorts comprend plusieurs ressorts Belleville ( 46). ' 10 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce que le corps comprend un élément de corps supérieur ( 12) destiné à être relié à un tuyau, un élément de corps inférieur ( 16) fixé de manière amovible à l'élément de corps supérieur, et des moyens ( 32) destinés à réaliser un joint d'étanchéité à la pression entre les éléments de corps supérieur et inférieur. 11 Raccord selon la revendication 10, carac- térisé en ce que les orifices radiaux ( 48) traversent l'élément de corps inférieur. 12 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte des moyens de guidage ( 24) reliés au corps du raccord afin de corriger les défauts d'alignement entre le raccord et une tête de puits sur laquelle le raccord est abaissé. 13 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un chapeau protecteur ( 52) destiné à la vis de blocage, cette dernière et le chapeau comportant des moyens qui coopèrent pour permettre un montage amovible du chapeau sur une partie extrême de la vis. 14 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la vis de blocage comporte des moyens ( 42 d) destinés à coopérer avec une clé afin que la vis puisse être tournée par rapport au corps du raccord. 15 Raccord selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte des moyens ( 34, 36) destinés à réaliser un joint d'étanchéité à la pression entre le raccord et la tête de puits. 16 Ensemble à vis de blocage destiné à être utilisé dans un raccord ( 10) de tube prolongateur marin pour relier de manière amovible le raccord à une tête de puits sous-marine ( 14), l'ensemble à vis étant caractérisé en ce qu'il comporte un cliquet ( 38) de blocage, une vis ( 42) de blocage, un élément ( 40) de retenue du cliquet fixé à ce cliquet et relié de façon coulissante à la vis, et un système de ressorts ( 46) disposé entre le cliquet et la vis et tendant à éloigner le cliquet de la vis. 17 Ensemble à vis salon la revendication 16, caractérisé en ce que la vis de blocage est traversée par un alésage central ( 42 a) dans lequel l'élément de retenue du cliquet peut coulisser. 18 Ensemble à vis selon la revendication 17, caractérisé en ce que la vis de blocage présente un contre- alésage ( 42 b) qui communique avec l'alésage, en ce que l'élément de retenue du cliquet présente la forme d'un boulon portant une tige et une tête ( 40 a), et en ce que la tête est logée dans le contre-alésage et la tige passe dans l'alésage. 19 Ensemble à vis selon la revendication 18, caractérisé en ce qu'il comporte un bouchon ( 44) d'appui vissé dans le contre-alésage. 20 Ensemble à vis selon la revendication 16, caractérisé en ce que le cliquet de blocage et l'élément de retenue du cliquet sont reliés entre eux par vissage. 21 Ensemble à vis selon la revendication 16, caractérisé en ce que le système de ressorts comprend plusieurs ressorts Belleville ( 46). 22 Ensemble à vis selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte un chapeau protecteur ( 52) comportant des moyens lui permettant d'être fixé de manière amovible à une extrémité de la vis de blocage.