Brevet FR2544012A1 — publié le 19841012

Des raccordements de conduites d'écouleent sous-narines ont été réalisés par des branchements télescopiques comme décrit dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique No 3 052 299 et NO 3 233 666 De telles structures utili- sent des bagues pour assurer l'étanchéité des joints télescopiques Ces bagues d'étanchéité n'ont pas la longévité des joints à contact métal sur métal, ne peuvent être télécommandées ou actionnées et ne sont pas verrouillées-t en position d'étanchéité indépendamment du mouvement té- lescopique. Un autre exemple de connecteur -de conduites d'écoulement extensible, actionné à distance, est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 3 732 923, mais ce connecteur ne comporte pas de joint à contact métal sur métal, commandé séparément et à distance Des tiges de vannesont été protégées à l'aide d'éléments extensibles du type à:soufflet, comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3 128 078. Il est avantageux de pouvoir mettre en place, débrancher et récupérer séparément la tête de puits sous- marine sans perturber les conduites d'écoulement sous- marines. L'invention concerne un connecteur perfectionné de conduites d'écoulement, et plus particulièrement un connecteur sous-marin placé entre des conduites de pro- duction d'une tête de puits et des conduites d'écoulement sous-marines. Le connecteur perfectionné de conduite d'écoule- ment selon l'invention comprend un ensemble à joint télescopique à contact-métal sur métal qui s'allonge et se rétracte pour être raccordé à la conduite d'écoulement et qui est actionné et verrouillé ou bloqué indépendamment après l'achèvement du raccord à distance. L'invention a pour objet un connecteur perfectionné de conduite d'écoulement destiné à réaliser un branchement d'une tête de puits sousmarine et d'une conduite d'écoulement sous-marine et comportant un joint ferme, actionné séparé- ment, à contact métal sur métal. 254 e 012 L'invention a pour autre objet un conneié' e perfectionné destiné à raccorder à distance une tête de puits sous-marine à une conduite d'écoulement sous- marine, avec un joint à contact métal sur métal, actionné et verrouillé à distance. L'invention sera décrite plus en détail enmgard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et.sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique d'une tête de puits sous-marine et d'une conduite d'écoule- ment sous-marine raccordées au moyen du connecteur per- fectionné selon l'invention; la figure 2 est une coupe longitudinale par- tielle détaillée du connecteur perfectionné de conduite d'écoulement selon l'invention en position débranchée ou rétractée; - la figure 2 A est une coupe longitudinale partielle, détaillée et à échelle agrandie du joint à contact métal sur métal et de son mécanisme d'actionnement en position dégagée; la figure 3 est une coupe longitudinale détaillîe du connecteur en position de branchement étanche; et la figure 3 A est une coupe longitudinale par- tielle et détaillée, à-échelle agrandie, dujoint à contact métal sur métal et de son mécanisme d'actionnnement en position fermée de façon étanche et verrouillée - Comme représenté sur la figure 1, le connecteur perfectionné 10 de conduite d'écoulement selon 1 ' inven- tion réalise un branchement entre des conduites 12 d'écoulement de production sortant d'une tête de puits 14 et des conduites d'écoulement sous-marines-16 qui sont maintenues dans un bâti 18 d'application d'une traction aux conduites d'écoulement Le bâti 18 est monté sur un support 20 et la partie supérieure de la tête de puits 14 comprenant les conduites 12 et le raccord 10 de conduites d'écoulement, est abaissée en position, les conduites 12 et le raccord 10 se plaçant en alignement axial avec les conduites d'écoulement sous-marines 16. _ 3 Le connecteur 10 de conduiba d'écoulement comnrend un ensemble à joint télescopique perfectionné 22 et un raccord télécommandé 24 de serrage Cette structure réalise un branchement télécommandé entre les conduites 12 de la tête de puits et les conduites d'écoulement sous- marines 16, ce branchement utilisant un dispositif 26 d'étanchéité et de verrouillage ferme, à contact métal sur métal, pour maintenir l'ensemble 22 à joint en position d'obturation étanche. Les conduites 12 comportent des brides segmentées 28 qui sont reliées à une bride 30 de support d'actionneur par des goujons 32 et des écrous 34 Des brides segmentées 36 portées par des tubes 38 d'écoulement sont reliées au côté opposé de la bride 30 de support par des goujons 40 et des écrous 41 et des canaux 42 traversent la bride de support pour établir une communication entre les conduites 12 et les tubes 38 d'écoulement Des actionneurs 44 sont montés sur la bride 30, des tiges 45 de ces actionneurs étant fixées à une bride 46 d'un élément 48 afin de commander des mouvements d'extension et de retrait de cet élément 48 Ce dernier présente des alésages et 52 qui peuvent coulisser sur les tubes 38 d'écoule- ment L'extrémité opposée de l'élément 48 comporte une bride 54 de serrage qui peut être reliée à une bride 56 de serrage portée par les conduites d'écoulement sous- marines 16, comme décrit ci-après. Le raccord 24 de serrage est analogue au raccord, de serrage montré dans l'ouvrage "Composite Catalog of Oilfield Equipment and Services" 19761977, publié par World Oil, Gulf Publishing Company, page 1420, et il comporte des taquets 58 de verrouillage, une came et des actionneurs 62 de came montés sur la bride 46. La came 60 est reliée à une plaque 64 qui est déplacée par des tiges 66 des actionneurs 62 Les taquets 58 de verrouillage, qui sont commandés par les mouvements de la came 60, s'enclenchent avec les brides 54 et 56 de serrage et les fixent l'une à l'autre lorsque les action- neurs 44 exécutent un mouvement d'extension. Les brides 54 et 56 de serrage étant fixées l'une à l'autre comme décrit ci-dessus, l'ensemble 22 à joint télescopique est actionné comme décrit ci-après pour placer des bagues 68 d'étanchéité en position de contact hermétique entre l'élément 48 et les tubes d'écou- lement 38 Comme montré sur la-figure 2 A, les bagues 68 d'étanchéité comprennent chacune une embase annulaire et des ailes 72 Les bagues 68 d'étanchéité sont positionnées par l'introduction d'anneaux écarteurs 74 entre les ailes 72 afin que ces dernières soient écartées à force et appliquées de façon étanche contre des surfaces 76 de l'élément 48 et contre la surface extérieure des tubes 38 Les anneaux écarteurs 74 sont vissés dans l'élément 48 Les bagues 68 d'étanchéité sont montées sur un chapeau 77 d'obturation qui entoure étroitement les tubes 38 d'écoulement sur lesquels il peut coulisser. Des plaques 78 sont fixées au chapeau 77 d'obturation par des vis 80 et retiennent les bagues 68 d'étanchéité en position sur ce chapeau Des vis 82 fixent le chapeau 77 d'obturation à un manchon 84 qui entoure une partie de l'élément 48 recevant les tubes 38 et qui peut coulisser sur cette partie de l'élément 48 La face extérieure de l'élément 48 est épaulée afin de présenter des surfaces 86, 88 et 90 Une bague 92 est vissée sur la surface extérieure de l'élément 48 et s'applique hermétiquement contre la surface intérieure du manchon 84 et contre la surface 86 de l'élément 48 Un joint est formé entre une surface 94 de la partie intermédiaire du manchon 84 et une surface 88, et un autre joint est formé entre une sur- face 90 de l'élément 48 et une surface 96 du manchon 84. Un orifice 98 (montré sur la figure 3 A) communique à travers le manchon 84 avec une zone comprise entre les surfaces 86 et 88, et un orifice 100 communique à travers le manchon 84 avec une zone comprise entre les surfaces 88 et 90 (voir figure 3 A) Un piston annulaire 102 est disposé dans un évidement 104 formé entre une surface 106 du manchon 84 et la surface intérieure 108 d'un manchon 110 qui est vissé sur le manchon 84, comme représenté Le manchon 110 est épaulé intérieurement pour présenter des surfaces 112 et 114 Le piston 102 est épaulé afin de former un joint convenable avec les deux surfaces 112 et 114, et un joint est réalisé entre le piston 102 et la surface 106 du manchon 84 La surface intérieure 116 du piston est effilée afin de coopérer avec des plon- geurs 118 de verrouillage logés dans des fenêtres 120 ménagées dans le manchon 84 Ainsi, lorsque le piston 102 s'est déplacé vers la bride 46 de l'élément 48, les plon- geurs 118 sont introduits par action de came dans des - évidements 122 de la surface 90 de l'élément 48, empêchant ainsi le manchon 84 de se déplacer par rapport à l'élément 48 Un orifice 124 (figure 2 A) communique avec les évi- dements 104 à gauche du piston 102, comme montré sur les figures 2 et 3, et un orifice 126 (figure 2 A) commu- nique avec l'extérieur du piston 102, entre son joint formé avec la surface 112 et son joint formé avec la surface 106 La surface extérieure des tubes 38 est proté- gée par des soufflets 128 qui sont fixés autour des tubes 38, à proximité de la bride 36, et qui sont fixés par leur autre extrémité, au chapeau 77 d'obturation. L'élément 48 étant emmanché télescopiquement sur les tubes 38 comme montré sur la figure 2, sa bride 54 est espacée de la bride 56 des conduites d'écoulement 16 Lorsqu'un branchement doit être réalisé, une pression est appliquée à l'orifice 100 (figure 3 A) afin d'empêcher l'actionnement de la bague 68 d'étanchéité et une pression est appliquée à l'orifice 124 (figure 2 A) afin de maintenir le piston 102 dans sa position de retrait ou de déverrouil- lage Une pression appliquée à l'orifice 124 est exercée sur la zone annulaire comprise entre les surfaces 112 et 114 afin de déplacer le piston 102 vers la gauche. De plus, dans la position représentée, les tiges 66 des actionneurs 62 sont sorties pour déplacer la came 60 vers la gauche, ce qui fait basculer les taquets 58 dans leur position de déverrouillage. Pour réaliser le branchement entre les conduites 12 de production et les conduites 16 d'écoulement, on 2544 O O I agit sur les actionneurs 44 afin queils prennent leur position d'extension pour déplacer l'élément 48 vers l'extérieur et amener la bride 54 en contact avec la bride 56 Les actionneurs 62 sont ensuite mis en marche pour rétracter leurs tiges 66 et déplacer la came 60 le long des taquets 58 afin que ces derniers s'enclenchent et se verrouillent à force avec les épaulements des brides 54 et 56, comme montré sur la figure 3. Pour positionner l'ensemble 22 à joint, une pression est appliquée à l'orifice 98 et agit sur la zone annulaire comprise entre les surfaces 86 et 88 afin de déplacer le manchon 84 vers la droite ou vers l'exté- rieur par rapport à l'élément 48 Ce mouvement provoque l'application à force des bagues 68 d'étanchéité sur les anneaux écarteurs 74 qui produisent une action de coin sur les ailes 72 afin que ces dernières établissent un contact étanche et étroit, métal sur métal, avec la surface extérieure des tubes 38 et la surface intérieure de l'élément 48 Cet actionnement séparé de l'ensemble 22 d'étanchéité assure une mise en place ferme et un contact étanche et ferme, métal sur métal L'ensemble 22 à joint d'étanchéité est verrouillé ou bloqué en position par l'application d'une pression à l'orifice 126, ce qui a pour effet de déplacer le piston 102 vers la droite pour enfoncer les plongeurs 118 dans les évidements 122 et empêcher ainsi tout mouvement de dégagement du manchon 84 par rapport à l'élément 48. On dégage l'ensemble 22 à joint d'étanchéité en appliquant d'abord une pression à l'orifice 124 pour rétracter le piston 102, puis en appliquant une pression à l'orifice 100 pour provoquer un déplacement du manchon 84 vers la gauche ou vers l'intérieur par rapport à l'élément 48 Ce mouvement écarte les bagues 68 d'étan- chéité des anneaux écarteurs 74 L'élément 48 peut être dégagé des conduites 16 'par l'application d'une pression à l'orifice 124, ce qui a pour effet, sur les actionneurs 62, de déplacer la came 60 vers l'intérieur sur les -taquets 58 de verrouillage qui sont ainsi amenés dans leur position de dégagement par rapport aux épaulements des brides 54 et 56 L'élément 48 est ensuite rétracté par les actionneurs 44. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au connecteur décrit et représenté sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Connecteur de conduites d'écoulement destiné à réaliser un branchement entre des conduites d'écoulement alignées, fixes et espacées ( 12, 16), caractérisé en ce qu'il comporte un tube ( 38) d'écoulement comprenant des moyens lui permettant d'être relié à l'une ( 12) desdites conduites d'écoulement, un élément 148) de raccordement pouvant coulisser sur le tube d'écoulement qu'il entoure et comprenant une bride ( 54) de serrage destinée à s'accou- pler avec une bride ( 56)de serrage située sur l'autre ( 16) desdites conduites d'écoulement, des moyens ( 44) des- tinés à commander des mouvements d'extension et de retrait de l'élément de raccordement par rapport au tube d'écoule- ment, des moyens ( 24) destinés à relier à distance la bride de serrage de l'élément de raccordement à la bride de serrage de l'autre desdites conduites d'écoulement après que l'élément de raccordement a été avancé en position d'enclenchement avec l'autre desdites conduites d'écoulement, une bague chéité entre les tubes d'écoulement et l'élément de raccor- dement, et des moyens ( 102) sensibles à la pression, destinés à amener la bague d'étanchéité en position d'obtu- ration étanche. 2 Connecteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte des moyens ( 118, 120, 122) destinés à bloquer les moyens sensibles à la pression dans ladite position d'obturation étanche. 3 Connecteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un ensemble extensible d'étan- chéité ( 22) monté entre le tube d'écoulement, en un point proche de ses moyens de liaison, et ledit élément de raccordement. 4 Connecteur selon la revendication 3, caracté- risé en ce que l'ensemble d'étanchéité comprend un soufflet extensible ( 128) entourant le tube d'écoulement, des moyens destinés à fixer une extrémité de soufflet au tube d'écoulement et des moyens destinés à fixer l'autre extrémité du soufflet à l'élément de raccordement. Connecteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce que la bague d'étanchéité comprend une embase annulaire ( 70), des ailes ( 72) qui partent à peu près axialement des bords périphériques intérieur et extérieur de l'embase annulaire, et un anneau écarteur ( 74) monté de façon à être reçu entre les ailes et à les amener à force dans une position de contact étanche lorsque les moyens sensibles à la pression sont actionnés. 6 Connecteur selon la revendication 1, caracté- risé en ce qu'il comporte un second tube d'écoulement ( 38), ledit élément de raccordement entourant les tubes d'écoule- ment et pouvant coulisser sur ces tubes, une seconde bague ( 68) assurant l'étanchéité entre le second tube d'écoulement et l'élément de raccordement,et les moyens sensibles à la pression actionnant également la seconde bague afin de l'amener en position d'obturation étanche. 7 Structure de tête de puits sous-marine, caractérisée en ce qu'elle comporte une colonne de pro- duction aboutissant à proximité du fond de la mer, une structure de support entourant la colonne de production et reposant sur le fond de la mer, une conduite d'écoule- ment ( 12) de production partant de ladite colonne de production, un tube ( 38) d'écoulement relié à une extré- mité de la conduite de production, un élément en position d'obturation étanche. 44012 1 i O S Tfte d puits sous-marine selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce que les brides sont des brides de serrage. 9 Tète de puits sous-marine selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble d'étanchéité extensible ( 22) monté entre le tube d'écou- lement, en un point proche de ses moyens de liaison, et ledit élément de raccordement. Tête de puits sous-marine selon la revendica- tion 9, caractérisée en ce que l'ensemble d'étanchéité comprend un soufflet extensible ( 128) entourant le tube d'écoulement, des moyens destinés à fixer une extrémité du soufflet au tube d'écoulement et des moyens destinés à fixer l'autre extrémité du-soufflet à l'élément de raccordement. 11 Tête de puits sous-marine selon la revendica- tion 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un second tube d'écoulement ( 38), l'élément de raccordement entourant les deux tubes d'écoulement sur lesquels il peut coulis- ser, et une seconde bague ( 68) destinée à assurer l'étan- chéité entre le second tube d'écoulement et l'élément de raccordement, les moyens sensibles à la pression actionnant également cette seconde bague d'étanchéité afin de l'amener en position d'obturation étanche. 12 Tête de puits sous-marine selon la revendica- tion 11, caractérisée en ce qu'elle comporte un ensemble extensible ( 22-) d'étanchéité monté entre l'élément de raccordement et les tubes d'écoulement. 13 Tête de puits sous-marine selon la revendica- tion 12, caractérisée en ce que l'ensemble extensible d'étanchéité comprend deux soufflets extensibles ( 128) entourant chacun l'un des tubes d'écoulement, des moyens étant destinés à fixer une extrémité de chaque soufflet à son tube d'écoulement et des moyens étant destinés à fixer l'autre extrémité des deux soufflets à l'élément de raccordement.