Brevet FR2562634A1 — publié le 19851011

-1 - L'invention concerne un raccord à obturateur éjectable, utilisable notamment dans des puits de pétrole. Dans un puits, il est parfois souhaitable d'ap- liquer une pression à l'intérieur d'une colonne de puits pour l'actionnement de divers équipements, par exemple pour la mise en place de garnitures d'étanchéité hydrau- lique appelées des packers. Il est courant d'utiliser un raccord à obturateur éjectable qui reçoit un obtura- teur servant à fermer la colonne du puits de manière qu'une pression hydraulique puisse être appliquée à la colonne de puits pour l'actionnement d'un appareil. Après que l'appareil a été actionné, la pression est augmentée dans la colonne pour dégager le trou du raccord à obturateur éjectable. La présente invention concerne un raccord à obturateur éjectable qui soit simple, non compliqué mais efficace et qui remplisse la fonction de recevoir un obturateur pour fermer de façon étanche la colonne de puits en vue de sa pressurisation pour l'actionnement d'un outil de puits. Ensuite une pression accrue est appliquée pour dégager le trou du raccord, pour éliminer des obstructions dans celui-ci et pour obtenir une quan- tité minimale de débris dans le puits. La présente invention concerne un raccord à obturateur éjectable utilisable dans une colonne de puits de façon à recevoir un obturateur provenant de la surface en vue d'assurer la fermeture étanche de la colonne de telle sorte que celle-ci puisse être mise en pression. Ensuite, lors d'une augmentation de la pression, l'obtu- rateur peut être éjecté. Il est prévu un corps tubulaire que est adapté peur être razcorda la colonne du puits. Le corps compozt; un prei:'er évidement dans lequel est -2- positionné un moyen cisaillable. Un siège expansible est positionné dans le corps audessus du moyen cisaillable par lequel il est supporté de façon que, lorsqu'un obtu- rateur est appliqué contre le siège, une pression puisse être établie dans la colonne pour l'actionnement d'un équipement. Après l'actionnement de l'équipement, une pression additionnelle peut être exercée sur l'obturateur pour cisailler le moyen cisaillable et pour propulser le siège et le moyen cisaillable vers le bas afin de permettre au siège de se dilater dans l'évidement. Selon une autre caractéristique de la présente invention, le siège est formé généralement par une bague en acier élastique en forme de C comportant un joint d'étanchéité moulé. Selon une autre caractéristique, le moyen ci- saillable comprend un anneau circulaire relié au corps par une ou plusieurs broches de cisaillement. Selon encore une autre caractéristique de la présente invention, le premier évidement a une dimension axiale permettant de recevoir et maintenir à la fois l'anneau circulaire cisaillable et le siège. Selon encore une autre particularité de la pré- sente invention, le moyen cisaillable est positionné dans le premier évidement et s'étend radialement vers l'intérieur jusqu'à la surface intérieure de la paroi. Le corps comporte un second évidement placé au-dessus du premier évidement et le siège expansible est positionné dans le second évidement et s'étend dans le trou du corps de manière à recevoir un obturateur. En conséquence, lorsque le moyen cisaillable est cisaillé, le siège et le moyen cisaillable se déplacent vers le bas et le siège se dilate dans l'évidement et hors du trou. -3- D'autres caractéristiques et avantages de l'in- vention seront mis en évidence dans la suite de la des- cription, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est une vue en élévation, en partie en coupe, du raccord à obturateur éjectable conforme à la présente invention, dans lequel un obturateur est en place, la figure 2 est une vue en élévation fragmen- taire à échelle agrandie montrant la position et l'in- teraction du siège annulaire et de l'anneau de cisaille- ment, la figure 3 est une vue semblable à la figure 1 mais montrant la position des éléments de l'invention après que l'obturateur a été sollicité en pression et a été éjecté au travers du siège annulaire, et la figure 4 est une vue en perspective à échelle agrandie, en partie arrachée, montrant le siège annulaire de la présente invention. En considérant maintenant les dessins, et en particulier les figures 1 et 3, on voit que la référence numérique 10 désigne dans son ensemble le raccord à ob- turateur éjectable de la présente invention et comprend un corps 12 pourvu de parties de liaison appropriées 14 et 16, comme des filetages, pour relier le corps 12 à une colonne de puits. Le corps 12 comporte un trou 18 ayant dans l'ensemble les mêmes dimensions que le trou de la colonne de puits (non représenté) à laquelle le corps 12 est relié. En référence maintenant aux figures 1 à 3, le corps comporte un premier évidement 20. Un moyen cisail- lable, comme un anneau de cisaillement 22, qui est relié 2562634' -4- au corps 12 par une ou plusieurs broches de cisaillement 24, est placé dans et en haut de l'évidement 20 et s'étend radialement vers l'intérieur seulement jusqu'à la paroi intérieure 26 du corps 12. En conséquence, l'anneau 22 ne s'étend pas dans, ne bloque pas, ou ne gêne pas des outils se déplaçant dans le trou 18 du corps 12. Le corps comporte un second évidement 30 posi- tionné au-dessus du premier évidement 20. Le second évidement 30 ne s'étend pas radialement vers l'extérieur aussi loin que l'évidement 20. Un siège expansible 32 est positionné dans le second évidement 30 et s'étend dans le trou 18 du corps 12 de façon à recevoir un obtu- rateur 34, tel qu'une boule. Le siège expansible 32 est positionné au-dessus et est supporté par le bas par l'an- neau de cisaillement 22. En conséquence, le premier évi- dement 20 et le second évidement 30 permettent au siège expansible 32 de faire saillie dans le trou et ils per- mettent à l'anneau de cisaillement 22 de supporter le siège expansible 32, mais cependant l'anneau de cisail- lement 22 ne fait pas saillie à l'intérieur du trou 18. Il est à noter en référence aux figures 1 à 3 que la longueur axiale du premier évidement 20 est supérieure à la largeur de l'anneau de cisaillement 22 et du siège 32. Après que l'obturateur 34 a été mis en place et que la pression dans la colonne au-dessus du raccord 10 a été établie pour remplir la fonction désirée, la pression est augmentée et l'obturateur 34 se déplace vers le bas par cisaillement des broches 24. Le mouvement de descente de la boule 34 entraîne le siège 32 et l'anneau de ci- saillement 22 vers le bas. Comme le montre mieux la fi- gure 3, l'anneau de cisaillement 22 se déplace jusqu'à la base de l'évidement 20 en laissant dans celui-ci au- dessus de l'anneau de cisaillement 22 un espace dans --5-- lequel se dilate le siège expansible 32. Comme indiqué sur la figure 3, le siège expansible 32 ne fait plus saillie dans le trou 18 et, en conséquence, il n'existe plus dans le trou 18 aucun obstacle entravant le mouve- ment d'outils de puits au travers du raccord 10. L'obturateur 34 se déplace au travers du siège expansé 32 et sort à l'extrémité inférieure du raccord 10. En référence maintenant à la figure 4, alors que l'anneau expansible peut être constitué de tout ma- tériau approprié pour former un joint d'étanchéité ap- proprié et pour être poussé vers l'extérieur lorsqu'il est libéré, le siège expansible 32 comporte de préférence un anneau 40 en acier élastique en forme de C qui est fendu, par exemple par une coupe en oblique 42, de façon que l'anneau en acier élastique puisse se dilater lors- qu'il se déplace du premier évidement 30 dans le second évidement 20. Le cas échéant, pour obtenir une meilleure surface d'étanchéité, l'anneau 40 peut être revêtu d'un matériau élastique tel que du caoutchouc 44 ou bien il peut être moulé avec ledit matériau. Dans un mode de réalisation, le caoutchouc 44 peut être fixé sur l'anneau qui est maintenu dans une position fermée afin de re- tenir l'anneau final 32 dans sa position rétreinte et de permettre ensuite une rupture du caoutchouc lorsque l'anneau est expansé quand il est déplacé vers le bas par la force exercée par la boule 34. L'anneau métallique peut aussi être revêtu de la couche 44 pendant qu'il se trouve dans la position expansée en laissant un espa- cement dans la coupe 42. L'anneau 32 est ensuite comprimé pour être monté dans l'évidement 30 et, lors du cisaille- ment des broches 24, il se dilate facilement vers l'ex- térieur dans l'évidement 20. -6- En service, le raccord 10 est relié à une co- lonne de puits en dessous de l'équipement ou appareil à actionner, par exemple un packer de puits mis en place hydrauliquement. Ensuite, lorsqu'on désire actionner le packer, l'obturateur ou boule 34 est propulsé vers le bas dans la colonne de puits et vient s'appuyer contre le siège expansible 32 qui fait saillie à l'intérieur du trou 18. La colonne de puits est ensuite pressurisée jusqu'à la pression nécessaire pour actionner le packer. Après le conditionnement du packer, une pression addi- tionnelle supérieure est exercée dans la colonne de puits suffisamment pour cisailler la ou les broches 24. Après cisaillement des broches 24, l'obturateur 34 déplace à la fois le siège 32 et l'anneau de cisaillement 22 vers le bas dans l'évidement 20. Le siège expansible vers l'extérieur 32 se dilate alors dans le plus grand évide- ment 20 de façon à dégager le trou 18 et à permettre à l'obturateur ou boule 34 de passer au travers de celui- ci et de sortir par l'extrémité inférieure du raccord. Ensuite le raccord 10 n'étrangle plus le trou 18. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes de réalisation sans pour cela sortir du cadre de l'invention. -7- REVENDICATIONS 1. Raccord à obturateur éjectable utilisable dans une colonne de puits pour recevoir un obturateur servant à la fermeture étanche de la colonne et pour l'applica- tion d'une pression à la colonne, l'obturateur étant ensuite éjecté, caractérisé en ce qu'il comprend un corps tubulaire (12) adapté pour être relié à la colonne de puits, ce corps comportant un évidement (20), un moyen cisaillable (22) positionné dans l'évidement (20), un siège expansible (32) positionné dans le corps au-dessus du moyen cisaillable et supporté par celui-ci de manière que, lorsque l'obturateur (34) vient s'appuyer contre le siège, une pression puisse être exercée dans la co- lonne et, lorsqu'une pression suffisante est appliquée à l'obturateur, le moyen cisaillable (34) et le siège (32) se déplacent vers le bas et le siège se dilate dans l'évidement (20). 2. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que le siège est un anneau en acier élastique en forme de C (40) comportant un joint d'étanchéité moulé (44). 3. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen cisaillable comprend un anneau circu- laire (22) relié au corps (12) par des broches cisailla- bles (24). 4. Raccord selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'évidement (20) a une dimension axiale per- mettant de retenir à la fois le moyen cisaillable (22) et le siège (32). 5. Raccord selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il est prévu tu-dessus du premier évidement (20) -8- un second évidement (30) pour recevoir le siège (32). 6. Raccord à obturateur éjectable utilisable dans une colonne de puits pour recevoir un obturateur servant la fermeture étanche de la colonne et pour l'applica- tion d'une pression à la colonne, l'obturateur étant en- suite éjecté, caractérisé en ce qu'il comprend un corps tubulaire (12) pourvu d'un trou de passage adapté pour être relié à la colonne de puits, ce corps comportant un premier évidement (20), un moyen cisaillable (22) posi- tionné dans le premier évidement (20) et s'étendant vers l'intérieur seulement jusqu'à la paroi intérieure du corps (12), ledit corps comportant un second évidement (30) placé au-dessus du premier évidement (20), un siège expansible (32) positionné dans le second évidement (30) et s'étendant dans le trou du corps de manière à recevoir un obturateur (34), en étant placé au-dessus du moyen cisaillable (22) et en étant supporté par celui-ci, ledit premier évidement (20) étant dimensionné de manière à recevoir à la fois le moyen cisaillable (22) et le siège expansible (32) de telle sorte que, lorsque l'obturateur (34) est appliqué contre le siège, une pression puisse être exercée dans la colonne et, lorsqu'une pression suf- fisante est appliquée à l'obturateur (34), le moyen ci- saillable (22) et le siège (32) descendent vers le bas et le siège se dilate dans le premier évidement (20) en dégageant le trou. 7. Raccord selon la revendication 6, caractérisé en ce que le siège est un anneau en acier élastique en forme de C (40) comportant un joint d'étanchéité moulé (44). 8. Raccord selon la revendication 6, caractérisé en ce que le moyen cisaillable comprend un anneau circulaire (22) relié au corps (12) par des broches de cisaillement (24).