Brevet FR2557196A1 — publié le 19850628

Il est connu d'établir une communication fluidique entre un passage à fluide et l'intérieur d'un outil de puits pour commander un second outil de puits, comme repré- senté dans les brevets des EUA n 3 786 866 et n 3 799 258. La demande de brevet des EUA n 440 447 déposée le 10 no- vembre 1982 au nom de l'inventeur de la présente demande et intitulée "Control fluid communication nipple" '(raccord de transmission de fluide de commande) résoud les problèmes que provoquaient les dispositifs de la technique antérieure et a pour objet un raccord de transmission de fluide servant à empêcher initialement la communication fluidique entre un passage à fluide et l'intérieur d'un outil de puits mais qui peut être ouvert, lorsqu'on le désire, le dispositif décrit n'utilisant pas de joints d'étanchéité en matière élastomère, l'obturateur étant rompu par l'exercice d'une force de trac- tion de façon à assurer l'écoulement du fluide et étant posi- tionné de façon à ne pas nécessiter une modification de l'é- paisseur de la paroi. La présente invention a pour objet un raccord de trans- mission de fluide de commande hydraulique perfectionné qui présente, outre la capacité de transmettre le fluide de com- mande à un second emplacement, la capacité d'interrompre ou d'obturer la communication avec le premier emplacement ou emplacement principal. l présent raccord de commande hydrau- lique évite l'emploi de matières élastomères de manière à réaliser un dispositif approprié pour des complétions à haute pression, haute température et sous-marines. Outre qu'il est capable d'interrompre la communication avec un premier emplacement,le présent raccord de transmission de fluide peut,dans le cas d'une défaillance du joint d'étan- chéité au premier emplacement, isoler la fuite de façon qu'elle n'ait pas d'effet nuisible sur l'équipement d'ex- ploitation positionné au second emplacement. La présente invention a ainsi pour objet un raccord de transmission de fluide de commande hydraulique conçu pour rediriger un fluide de commande d'un premier emplacement à un second emplacement et qui comporte un corps, un passage à fluide formé dans le corps et conçu pour pouvoir êtrerelié à la surface dupuits de façon à recevoir normalementdu fluide de commande hydraulique afin de fournir ce fluide à un pre- mier emplacement. Des moyens verticalement mobiles montés dans le corps interrompent la transmission du fluide au pre- mier emplacement et établissent la communication entre lepas- sage à fluide et un second emplacement situé dans le corps. L'invention peut également comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes: - un bouchon obturateur en métal peut être aligné avec une partie du passage à fluide et être positionné de façon que les moyens verticalement mobiles puissent venir en appui contre lui et qu'il soit déplacé dans ladite partie pour in- terrompre la communication fluidique avec le premier empla- cement en établissant un joint d'étanchéité métallique. De préférence, le bouchon obturateur métallique a un axe lon- gitudinal s'étendant verticalement, il est vissé dans le passage établissant ainsi un joint d'étanchéité métallique et il comporte une partie de raccordement frangible; - une tige peut être coaxialement alignée avec le bou- chon dans lequel elle s'étend télescopiquement de façon que les moyens verticalement mobiles puissent venir en appui contre elle de manière à briser la partie de raccordement frangible et à déplacer le bouchon; - le bouchon peut interrompre normalement la communi- cation entre le passage à fluide et le second emplacement et le déplacement du bouchon dans la première partie établit alors la communication entre le passage et le second emplacement; - des moyens peuvent être prévus dans le corps po.ur établir la communication entre le passage à fluide et le second emplace- ment,ces moyens comprenant une vis métallique frangible ayant un axe vertical qui s'étend verticalement et ayant un filetage vissé dans le passage au voisinage du second emplacement et l'obturant au moyen d'un joint d'étanchéité métal contre métal. La vis comporte une cavité exposée au passage et les moyens verticalement mobiles peuvent venir en appui contre la vis pour rompre la vis par application d'un effort de traction et exposer la cavité au second emplacement. La présente inventiona pour objet unraccord detransmis- sion qui établit la communication avec un second emplacement tout en interrompant la transmission du fluide de commande à un premier emplacement enutilisant des éléments frangibles qui sont rompus par un effort de traction et qui évitent l'emploi de joints en matière élastomère en réalisant des joints d'étan- chéité métal contre métal. D'autres buts,caractéristiques etavantages de l'inven- tion ressortiront de la description qui suit d'un mode de réali- sation actuellement préféré,donnée uniquement à titre d'exemple, considérée à la lumière des dessins annexés dans lesquels: la Fig. 1 est une vue partielle,en élévation et en coupe da racooz de transmission de fluide de commande hydraulique de l'invention; la Fig. 2 est une vue partielle en élévation du dispo- sitif de la Fig. 1; la Fig. 3 est une vue partielle, en coupe verticale et à plus grande échelle montrant les organes du raccord de transmission dans la position initiale; et la Fig.4 est une vue partielle en coupe verticale représen- tant le raccord de l'invention en position actionnée. Sur les dessins auxquels on se référera maintenant, la référence générale 10 désigne le raccord de transmission de fluide de commande hydraulique de la présente invention, rac- cord qui comporte un passage 12 à fluide formé par un con- duit relié au corps 13 du raccord 10. Le passage 12 est réa- lisé de façon à pouvoir être raccordé par une canalisation 14 à la surface du puits de façon à recevoir normalement du fluide de commande hydraulique afin de fournir du fluide de commande hydraulique à un premier emplacement, tel qu'une canalisation 16 ou, alternativement, à un second emplacement, tel que l'emplacement intérieur 18 du raccord 10. Le disposi- tif de la présente invention peut être utilisé, comme plus complètement décrit dans la demande de brevet des EUA préci- tée n 440 667, dans un train de tiges d'un puits de pétrole et/ou de gaz pour fournir normalement du fluide de commande à une soupape de streté de train de tiges par l'intermé- diaire de la canalisation 16 reliée au premier emplacement et, dans le cas d'une défaillance de la première soupape de sireté, pour fournir le fluide à une seconde soupape de sûreté récupérable positionnée dans l'alésage intérieur 15 du raccord 10 de manière à recevoir du fluide de commande introduit dans le second emplacement 18 entre les parties polies 20 et 22 de manière à actionner la seconde soupape de sûreté. Cependant, on doit reconnaitre que la présente invention peut être utilisée pour commander la transmission de fluide afin d'actionner divers types d'outils de puits. Comme indiqué, le raccord de transmission 10 est posi- tionné dans le train de tiges d'un puits de pétrole et/ou de gaz et la canalisation 14 s'étend jusqu'à la surface du puits pour recevoir du fluide de commande de cet emplacement. La canalisation 14 fournit du fluide hydraulique à un pas- sage interne 24 formé dans le raccord, ce passage s'étendant verticalement jusqu'à une position adjacente au second em- placement 18 de l'alésage du raccord 10. Par conséquent, le fluide peut être fourni à partir de la surface du puits par la canalisation 14, par le passage 24 et dans l'alésage 15 du raccord 10 à l'emplacement 18 lorsque le passage 24 est ouvert. Cependant, initialement,lorsqu'il n'y a pas d'outil dans l'alésage 15 du raccord 10 qui doive être actionné, il n'est pas besoin que du fluide de commande hydraulique soit introduit dans l'emplacement 18. A cette fin, il est prévu un organe métallique frangible,désigné par la référence gé- nérale 26,qui s'étend verticalement dans le passage 24 et empêche l'écoulement du fluide de commande par ce passage. Initialement, le fluide de commande provenant de la ca- nalisation de commande 14 est transmis par l'intermédiaire de la canalisation 12 à une partie 28 du passage de fluide formée dans le raccord 10,par un orifice 30,et il sort de la partie 28 du passage par un second orifice 32 raccordé à la canalisation 16 qui constitue le premier emplacement. La ca- nalisation 16 constituant le premier emplacement peut s'é- tendre vers le bas dans le train de tiges du puits pour ac- tionner une première soupape de sûreté du train de tige, comme représenté dans la demande debrevetdes EUA précitée n 440 667. Cependant, dans le cas o la soupape de sûreté du train de tiges ou soupape de sûreté primaire devient ino- pérante,il est souhaitable de positionner une seconde soupape de sûreté ou soupape récupérable dans les alésages polis 20 et 22 du raccord 10, la seconde soupape de sûreté étant com- mandée par le fluide s'écoulant dans le passage 24 et úuouLz au second emplacement 18. Le dispositif de la présente in- vention permet également,dans ce cas,d'interrompre l'écoule- ment du fluide hydraulique jusqu'à la canalisation 16 consti- tuant le premier emplacement. Cette disposition est particu- lièrement importante dans le cas o la panne de l'équipement relié à la canalisation 16 constituant le premier emplacement est provoquée par une défaillance d'un joint d'étanchéité. Il est souhaitable d'interrompre l'alimentation de la canali- sation 16 constituant le premier emplacement de façon qu'une fuite agissant sur la canalisation 16 n'ait pas d'effet nui- sible sur la soupape de sûreté redondante positionnée dans l'alésage 15 du raccord 10 qui reçoit le fluide de commande du second emplacement 18. Par conséquent, la présente inven- tion a été conçue de manière à fournir un raccord de trans- mission de fluide de commande hydraulique qui redirige le fluide de commande dela canalisation 16 constituant le pre- mier emplacement au second emplacement 18. En d'autres termes, le fluide de commande est normalement fourni à partir de la surface du puits par la canalisation 14 de manière à alimen- ter la première canalisation 16 en fluide hydraulique, mais dans le cas d'une panne de l'équipement raccordé à la cana- lisation 16, le raccord 10 de la présente invention est ac- tionné pour établir la communication entre le passage 24 et le second emplacement 18, afin de fournir du fluide de com- mande au second emplacement 18 et interrompre également la transmission du fluide de la canalisation 14 jusqu'à la ca- nalisation 16 constituant le premier emplacement. Comme représenté sur les Fig. 1, 3 et 4 auxquelles on se référera maintenant, le raccord comporte un organe méta1- lique frangible tel que, par exemple, un bouchon obturateur 36, qui s'étend verticalement dans la partie 28 du passage. Initialement, le bouchon 36 est vissé dans l'extrémité du passage 28 au moyen de filetages métalliques coopérants 38 pour former un joint d'étanchéité métal contre métal. Le joint métallique estavantageux par rapport aux joints habi- tuels en matière élastomère du fait qu'il peut résister au rm;l l hostile de fluides corrosifs à haute température aui existe dans de nombreux puits. Le bouchon 36,dans sa posi- tion initiale vissée en place,est dans une position rétrac- tée et il n'interrompt pas l'écoulement entre les orifices 30 et 32. Ainsi, le fluide de commande provenant de la cana- lisation 14 s'écoule par le passage 12, par les orifices 30 et 32 et jusqu'à la canalisation 16 constituant le premier emplacement. Le bouchon 36 comporte une partie 40 à mince paroi qui peut être facilement brisée, comme on le décrira plus complètement ci-après,pour permettre au bouchon 36 d'être déplacé vers le bas jusqu'à une position d'obturation, comme plus particulièrement représenté sur la Fig. 4,pour interrompre la communication entre les orifices et 32 et interrompre ainsi la transmission du fluide de- puis la canalisation 14 jusqu'à la canalisation 16. Une tige 42 est disposée alignée avec le bouchon 36 et s'étend télescopiquement dans le sommet du bouchon. Le rac- cord comporte également un manchon 44 verticalement mobile qui comporte une encoche 46 de façon à pouvoir être actionné par un outil de puits classique. Le manchon 44 est monté té- lescopiquement mobile dans le corps 13 du raccord 10 et il comporte un premier épaulement 48 agencé de manière à pouvoir venir en appui contre le sommet 50 de la tige 42. Le dépla- cement du manchon 44 vers le bas déplace la tige 42 vers le bas de manière à rompre la partie de raccordement frangible formée par la partie 40 à mince paroi et la tige 42 entraîne le bouchon 36 vers le bas de manière à obturer le passage 28 à fluide entre les orifices 30 et 32. On notera également que le bouchon métallique 36 s'adapte dans la partie 28 du pas- sage entre les orifices 30 et 32 en formant un joint d'étan- chéité métal contre métal. De préférence, la partie infé- rieure 52 de la partie 28 du passage a un plus petit dia- mètre de même que la partie inférieure 54 du bouchon 36 pour permettre l'usinage d'un ajustage d'étanchéité meilleur et plus étroit. Si désiré, le mouvement du bouchon 36 peut être utilisé non seulement pour interrompre l'alimentation en fluide de commande de la canalisation 16 constituant le premier empla- cement mais il peut être également utilisé pour établir une communication fluidique à partir de la canalisation 14, par l'intermédiaire de la canalisation 12 et de l'orifice 30 jusqu'au second emplacement 18 situé dans l'aléasge 15 du raccord 10 afin d'actionner un outil de puits qui y est dis- posé. En d'autres termes, le fluide peut s'écouler depuis l'orifice 30 autour de la partie supérieure 56 du bouchon 36, autour de la tige 42 ou par un trou traversant160 formé dans la tige 42 et autour du manchon 44 (il n'y a pas de joint d'étanchéité entre le manchon 44 et le corps 13) et jusqu'au second emplacement 18. Le volume de fluide transmis dépend des espaces libres entre le bouchon 36 et la partie 28 du passage, des espaces libres autour de la tige 42 ou de la dimension du trou160 et de l'espace libre entre le man- chon 44 et le corps 13. Cependant, le procédé et la structure préférés pour établir la transmission du fluide de commande de la canalisa- tion 14 au second emplacement 18 du corps 13 utilisent le passage 24 et la vis frangible 26. La structure et le fonc- tionnement de la vis frangible sont semblables à ceux décrits dans la demande de brevet des EUA précitée n 440 667. En d'autres termes, la vis s'étend verticalement dans le pas- sage 24 et interrompt initialement l'écoulement du fluide par le passage. La vis 26 comporte un filetage 60 qui coo- père avec un filetage 62 formé dans le corps 13 pour fixer la vis dans le passage 24. L'obturation du passage 24 par la vis 26 est effectuée par les surfaces métalliques coopé- rantes 64 et 66 respectivement de la vis 26 et du corps 13. Ces surfaces d'étanchéité métalliques sont, de préférence, coniques et sont avantageuses par rapport aux joints d'étan- chéité habituels en matière élastomère en ce sens qu'elles résistent mieux aux conditions du milieu environnant. La vis 26 comporte une cavité 68 exposée au passage 24 et la vis comporte un moyen, tel qu'une tête 70, qui permet à la vis 26 d'être saisie et cassée de manière à établir la communi- cation entre le passage 24 et le second emplacement 18 de l'alésage 15 du raccord 10. La vis 26 positionnée verticale- ment est avantageuse en ce sens qu'elle ne nécessite pas que la pardi du corps 13 soit aussi épaisse que si l'organe 26 était horizontal. Le manchon de rupture 44 verticalement mobile comporte un évidement 72 pour recevoir la tête 70 de la vis 26. D'un côté de l'évidement 72, le manchon 44 comporte un épaule- ment 74 agencé de manière à pouvoir venir en contact et en appui contre la tête 70 et à tirer la vis 26 en lui appli- quant ainsi une force de traction qui provoque la rupture de la vis 26 et expose la cavité 68 au second emplacement 18 si- tué dans l'alésage 15 du raccord 10 lorsque le manchon 44 est déplacé vers le bas, en éloignement de la vis 26. Si dé- siré, une encoche 76 peut être formée autour de l'extérieur de la vis pour aider à positionner ou à commander l'empla- cement de la rupture. Il est avantageux de rompre l'organe 26 au moyen d'une force de-traction de sorte que la cavi- té 68 ne soit ni obturée ni obstruée comme ceci peut être le cas lorsqu'on applique une force de cisaillement transver- sale. L'évidement 46 du manchon coulissant 44 est exposé dans l'alésage 15 à d'autres types d'outils de fond de trou qui pourraient s'accrocher dans l'évidement 46 et actionner ac- cidentellement le bouchon 36 et la vis 26 à un moment indé- siré. Par conséquent, comme représenté sur la Fig. 1, à la- quelle on se référera maintenant, au moins un boulon fran- gible 80 est utilisé pour retenir initialement le manchon coulissant 44 à l'encontre d'un déplacement. Le boulon 80 est fixé au corps 13 et s'étend verticalement pour permettre le déplacement vertical du manchon et il maintient initiale- ment les épaulements 74 et 48 du manchon hors d'un contact vertical respectivement avec la tête 70 de la vis et avec la tige 42 de sorte qu'un heurt accidentel de l'évidement 46 par d'autres outils de puits n'actionnera pas le raccord 10 de transmission de fluide. Cependant, lorsque le manchon 44 est actionné, le boulon 80 est rompu au niveau d'une en- taille 82 de sorte qu'il libère le manchon 44 et que ce der- nier vient en contact avec la tête 70 de la vis 26 et r-omps la vis 26 et qu'il vient également en contact avec la tige 42 pour rompre le bouchon 36. Après que le boulon 80 et la vis 26 ont été rompus, il est souhaitable que les parties brisées de la vis 26 restent séparées afin d'assurer que l'écoulement du fluide par le passage ne puisse pas être interrompu. Un jonc d'arrêt en C dilaté 84 peut être monté dans un évidement 86 formé dans le manchon 44 au voisinage de l'entaille 82. Le jonc d'ar- rêt 84, lorsque le boulon 80 est rompu, se contracte dans l'espace libre formé entre les parties brisées du boulon 80 (voir la Fig. 4). La construction du jonc 84 maintient le manchon 44 et, de ce fait, la tête 70 dans une position basse, maintenant ainsi les parties brisées de la vis 26 séparées. Par conséquent, la présente invention est bien appro- priée pour remplir les buts, atteindre lesobjectifs et réa- liser les avantages mentionnés ainsi que d'autres qui lui sont inhérents. Bien qu'on ait décrit aux fins de la divul- gation un mode de réalisation actuellement préféré de l'in- vention, de nombreux changements en ce qui concerne les dé- tails de construction et la disposition des pièces et qui viendront immédiatement à l'esprit des spécialistes de la technique entrent dans l'esprit de l'invention et dans le cadre des revendications annexées. REVENDICATIONS 1 - Un raccord (10) de transmission de fluide de commande hydraulique pour rediriger un fluide de commande d'un pre- mier emplacement à un second emplacement, dans un outil de puits, caracté- risé en ce qu'il comporte un corps (13), un passage (12,24,28) à fluide formé dans le corps et conçu pour pouvoir être re- lié à la surface du puits de façon à recevoir normalement du fluide de commande hydraulique afin de fournir du fluide de commande hydraulique à un premier emplacement (16), des moyens (44) verticalement mobiles montés dans le corps in- terrompant la transmission du fluide au premier emplacement; et en ce que les moyens verticalement mobiles dans le corps établissent la communication du passage à fluide avec un se- cond emplacement (18) situé dans le corps. 2 - Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un bouchon métallique (36) aligné avec une partie (28) du passage à fluide et positionné de manière que les moyens verticalement mobiles (44) puissent venir en ap- pui contre lui et le déplacer dans cette partie (28) de ma- nière à interrompre la transmission du fluide au premier emplacement (16) en établissant un joint d'étanchéité mé- tallique. 3 - Raccord selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bouchon (36) interrompt normalement la communication entre le passage (12, 24, 28) à fluide et le second emplace- ment (18) et en ce que le déplacement du bouchon dans ladite partie (28) établit la communication du passage avec le se- cond emplacement. 4 - Raccord selon la revendication 2, caractérisé en ce que le bouchon métallique (36) a un axe longitudinal qui s'é- tend verticalement et est vissé dans le passage (28) for- mant ainsi un joint d'étanchéité métallique, le bouchon com- portant une partie de raccordement frangible (40). - Raccord selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte une tige (42) alignée coaxialement avec le bouchon (36) dans lequel elle pénètre télescopiquement et agencée de manière que les moyens (44) verticalement mobiles 1 1 puissent venir en appui contre ellede manière à rompre la partie de raccordement frangible (40) et à déplacer le bou- chon (36). 6 - Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens disposés dans le corps (13) pour établir une communication entre le passage (12) à fluide et un se- cond emplacement (18) situé à l'intérieur du corps com- prennent un prolongement (24) du passage qui s'étend jus- qu'au second emplacement; une vis métallique frangible (26) ayant un axe longitudinal s'étendant verticalement et ayant un filetage (60) vissé dans ce prolongement (24) du passage et l'obturant au voisinage du second emplacement en formant un joint d'étanchéité métal contre métal, la vis ayant une cavité (68) exposée au passage; les moyens (44) verticale- ment mobiles pouvant venir en appui contre la vis pour rompre la vis par un effort de traction et exposer la ca- vité au second emplacement. 7 - Un raccord (10) de transmission de fluide de commande hydraulique conçu pour rediriger un fluide de commande d'un premier emplacement à un second emplacement dans un outil de puits, ca- ractérisé en ce qu'il ccmporte un corps (13); un passage (12,24,28) à fluide formé dans le corps et conçu pour pouvoir être re- lié à la surface du puits de façon à recevoir du fluide de commande hydraulique afin de fournir du fluide de commande hydraulique à un premier emplacement (16) et à un second em- placement (18); un bouchon métallique (36) aligné avec une partie (28) du passage et positionné de façon à pouvoir être déplacé dans ladite partie et à interrompre la communication fluidique avec le premier emplacement(16),le bouchon étant normalement positionné hors de ladite partie (28) du passage de sorte que du fluide peut être fourni au premier emplace- ment (16); une vis métallique frangible (26) ayant un axe longitudinal qui s'étend verticalement dans le passage (24) au voisinage du second emplacement (18) et ayant un filetage (60) vissé dans le passage et obturant initialement le pas- sage au moyen d'un joint d'étanchéité métal contre métal, la vis ayant une cavité (68) exposée au passage (24); et un man- chon de rupture (44) verticalement mobile positionné de ma-. nière à venir en appui contre la vis et à la rompre par application d'un effort de traction de façon à exposer la cavité au second emplacement (18) , ce manchon étant agencé de manière à déplacer le bouchon dans ladite partie (28) du passage pour interrompre la communication du passage avec le premier emplacement (16). 8 - Raccord selon la revendication 7, caractérisé en ce que le bouchon métallique est un bouchon frangible (36), a un axe longitudinal s'étendant verticalement dans le pas- sage et a un filetage (38) vissé dans le passage et formant avec lui un joint d'étanchéité métal contre métal. 9 - Raccord selon la revendication 8, caractérisé en ce que le bouchon (36), lorsqu'il est déplacé dans la partie (28) du passage, interrompt la communication avec le pre- mier emplacement (16) en formant un joint d'étanchéité métal contre métal.