Brevet FR2580053A1 — publié le 19861010

ROBINET D'OBTURATION ET PROCEDE POUR ENLEVER ET CHANGER UN ORGANE D'OBTURATION DANS UN TEL ROBINET La présente invention concerne un robinet d'obturation qui peut être notamment un robinet d'arrêt monté sur une conduite sous-marine ou un bloc d'obturation de puits (B.O.P.) du type à mâchoires. Elle concerne aussi un procédé pour enlever et changer un organe d'obturation dans un tel robinet. Dans les dispositifs de l'art antérieur, la réparation ou l'enlèvement des organes d'obturation nécessitait la mise hors service du système dans lequel le robinet était installé. Cela est vrai en particulier dans le cas de robinets d'arrêt sur conduites sous-marines et de blocs d'obturation de puits (B.O.P.) installés sur une tête de puits, o les temps morts sur les conduites sous-marines ou les puits sont très coûteux ou inacceptables sauf en cas d'urgence absolue et o le processus de réparation entraîne une perte de revenus importante ou un coût élevé de temps mort du fait de la fermeture d'un robinet d'arrêt sous-marin ou d'un bloc d'obturation de puits (B.O.P.). La présente invention a pour objet un robinet d'obturation amélioré 1 5 qui peut être notamment un robinet d'arrêt sous-marin ou un bloc d'obturation de puits, comprenant un corps avec un passage central et des voies de guidage alignées opposées s'étendant vers l'extérieur à partir dudit passage central, des organes d'obturation dans chacune des voies de guidage, des moyens de fermeture de l'extrémité extérieure des voies de guidage, des moyens d'étanchéité associés à chacun des organes d'obturation pour assurer l'étanchéité contre l'intérieur des voies de guidage et des moyens de déplacement pour déplacer les organes d'obturation dans les voies de guidage et les amener dans une position o chaque organe d'obturation se trouve contre l'organe d'obturation opposé pour fermer le 2- passage central, caractérisé en ce que les moyens de déplacement sont prévus pour que chaque organe d'obturation puisse être avancé dans une autre position o il se trouve dans la voie de guidage opposée à la sienne et en contact étanche avec cette voie de guidage opposée, de sorte que le moyen de fermeture de I'extémité extérieure de cette voie de guidage opposée peut être retiré sans perte de pression dudit passage central. L'invention a aussi pour objet un procédé amélioré d'enlèvement et de changement d'un organe d'obturation monté dans un capot sur un robinet d'obturation qui peut être notamment un robinet d'arrêt sous-marin ou un bloc d'obturation de puits, pouvant être mis en oeuvre sans perte de pression du passage central. Le procédé amélioré d'enlèvement d'un organe d'obturation dans un tel robinet comprend les étapes consistant, après avoir retiré les organes d'obturation dans leurs capots, à actionner le moyen de déplacement de l'organe d'obturation opposé à celui qui doit être enlevé pour l'amener en engagement étanche dans la voie de guidage de l'organe d'obturation à enlever, à séparer le capot de l'organe d'obturation à enlever d'avec le corps du robinet et à enlever l'organe d'obturation du capot ainsi séparé. Le procédé de changement d'un organe d'obturation comprend, après enlèvement de l'organe d'obturation, les étapes consistant à mettre en place dans le capot qui a été enlevé un organe d'obturation nouveau ou remis à neuf, à fixer à nouveau ce capot sur le corps de robinet et à rétracter dans son capot l'organe d'obturation qui se trouve en position avancée. L'invention procure ainsi une structure améliorée de robinet à deux organes d'obturation de robinet qui permet de retirer l'un de ces organes d'obturation sans avoir à arrêter le système dans lequel le robinet est installé. L'invention fournit aussi un- bloc d'obturation de puits du type à mâchoires amélioré dans lequel chaque mâchoire peut traverser le passage central pour entrer de manière étanche dans la voie de guidage qui lui est opposée et permettre l'enlèvement des capot et mâchoire de la voie de guidage opposée. L'invention fournit encore un bloc d'obturation de puits du type à mâchoires amélioré dans lequel on peut enlever une mâchoire, alors qu'il est installé dans une tête de puits sous pression, sans créer de fuite. L'invention procure un procédé amélioré d'enlèvement d'un organe d'obturation d'un robinet d'arrêt dans une conduite sous-marine en service sans mettre celle-ci hors service. L'invention fournit aussi un procédé amélioré pour changer l'organe d'obturation d'un robinet d'arrêt sous-marin, qui peut être mis en oeuvre de manière simple et rapide. L'invention fournit encore un procédé amélioré pour changer l'un des organes d'obturation d'un robinet tandis que celui-ci est en service. On va décrire, à titre non limitatif, un exemple de réalisation de l'invention en se référant au dessin joint. La Fig. 1 est une vue en perspective d'un robinet d'arrêt sous-marin installé sur une ligne de dérivation ou d'affluence entre deux conduites sous-marines. La Fig. 2 est une coupe axiale du robinet amélioré de la présente invention avec les deux organes d'obturation représentés dans leur position rétractée. La Fig. 3 est une coupe analogue à celle de la Fig. 2 mais avec les organes d'obturation représentés dans leur position d'obturation. La Fig. 4 comprend une pluralité de représentations schématiques du robinet amélioré dans une séquence de positions relatives qui illustrent le procédé amélioré selon la présente invention. La Fig. 4 A montre le robinet avec les deux organes d'obturation pleinement ouverts. La Fig. 4 B montre le robinet avec l'organe d'obturation droit pleinement avancé pour s'engager de manière étanche dans la voie de guidage gauche. La Fig. 4 C montre le robinet avec le capot gauche et son organe d'obturation séparés du corps de robinet. La Fig. 4 D montre le robinet avec cet organe d'obturation enlevé de son capot et la tige de connexion de cet organe sortant du capot. La Fig 4 E montre le robinet avec un nouvel organe d'obturation fixé à l'extrémité de la tige de connexion sortant du capot enlevé. La Fig 4F montre le robinet avec le nouvel organe d'obturation rétracté dans son capot. La Fig 4 G montre le robinet avec le capot gauche fixé à nouveau sur le corps de robinet. La Fig. 4 H montre le robinet avec les deux 4- organes d'obturation dans leur position pleinement rétractée. Comme on le voit sur la Fig. 1, le robinet 10 est installée sur une dérivation B entre des conduites sous-marines Fa et Fb. Le robinet 10 a été représenté sous la forme du robinet amélioré selon la présente invention. Le procédé amélioré selon la présente invention s'applique notamment à un robinet d'arrêt sous-marin ou à un bloc d'obturation de puits qui est utilisé sur des têtes de puits pour maîtriser les pressions de puits. Ce robinet 10 est représenté en détail sur la Fig 2 o l'appareil amélioré de la présente invention est illustré dans sa position ouverte. Le robinet 10 comprend un corps 12 à passage central 14 le traversant axialement, avec des voies de guidage 16 opposées et alignées s'étendant transversalement vers l'extérieur à partir du passage central 14. Des capots 18 sont fixés de manière appropriée sur le corps 12 aux ouvertures extérieures des voies de guidage 16 par des boulons 20 ou des moyens de fixation similaires. Des moyens d'obturation ou mâchoires 22 avec des moyens d'étanchéité frontaux appropriés 24 et des joints latéraux 26, d'étanchéité avec les voies de guidage 16, sont disposés dans ces dernières comme on l'a représenté. On remarquera que l'ouverture des voies de guidage 16 dans le passage central comporte des lèvres 28 contre lesquelles les joints latéraux 26 s'engagent de manière étanche lorsque les organes d'obturation 22 sont en position d'obturation comme on va le décrire. Des moyens de déplacement 30 sont prévus pour chacune des mâchoires 22. Ils sont placés dans des contre-alésages 32 des capots 18. Une tige de connexion 34 relie l'organe d'obturation 22 à un piston 36 qui peut coulisser de manière étanche dans une pièce tubulaire 38. La pièce tubulaire 38 est placée entre des épaulements internes 40 et= 42 d'un piston primaire 44. Le piston primaire 44 comporte: une bride externe 46 débordant extérieurement et pouvant coulisser de manière étanche dans le contre-alésage 32, une pièce tubulaire 48 et une bride interne 50 formant l'épaulement 42 et se trouvant en contact avec l'extrémité extérieure de sa mâchoire 22 en position relative pleinement rétractée de celle-ci. L'alésage interne de la bride 50 est en contact étanche avec l'extérieur de la tige de connexion 34 grâce à une bague annulaire 52. Les contrealésages 32 se terminent dans des brides 54 qui s'étendent vers -5l'intérieur et séparent les contre-alésages 32 d'alésages 56 qui viennent dans le prolongement des voies de guidage 16 du corps 12. Des orifices 58 dans la portion extérieure des capots 18 établissent une communication avec une source appropriée de fluide sous pression pour amener l'organe d'obturation 22 en position de fermeture. Des orifices 60 dans les capots 18 traversent la bride 54 et entrent dans la chambre annulaire 62 formée entre le contre-alésage 32, la pièce tubulaire 48, le piston 44 et la bride 54. Un orifice 64 est ménagé dans chaque pièce tubulaire 48 tout près de la bride 46 et la pièce tubulaire 38 n'est pas en contact étanche avec le piston primaire 44 à son extrémité interne. Cela crée un passage pour la transmission d'une pression de fluide comme on l'expliquera plus loin. Dans la position représentée sur la Fig. 2 et la Fig. 4 A, les mâchoires 22 sont entièrement rétractées et se trouvent dans les alésages 56 de sorte qu'il n'y a pas d'interférence possible avec les structures ou matériaux se déplaçant dans le passage central 14. Cela est particulièrement important dans l'utilisation du robinet de la présente invention comme robinet d'arrêt sous-marin et comme bloc d'obturation de puits. Le déplacement des mâchoires 22 vers leur position de fermeture est obtenu en appliquant un fluide sous pression aux orifices 58. Cette pression s'exerce sur les extrémités extérieures des pistons primaires 44 de sorte que l'ensemble des moyens de déplacement 30 se déplace vers l'intérieur jusqu'à ce que les mâchoires 22 se rencontrent et forment étanchéité à travers le passage central 14 et entre les sommets de chacune des mâchoires 22 et l'intérieur des voies de guidage 16 comme le montre la Fig. 3. Dans cette position le passage central 14 est complètement fermé, ce qui arrête l'écoulement de fluides à travers ce passage. Le retour des mâchoires 22 dans leur position rétractée est obtenu en alimentant en fluide sous pression les orifices 60 de sorte que la pression s'exerce sur le côté interne de la bride 46 et du piston 36 pour amener l'ensemble des moyens de déplacement 30 dans sa position externe dans les contre-alésages 32 des capots 18. Quand on désire effectuer l'entretien ou le remplacement de l'une des mâchoires 22 ou de l'un des moyens de déplacement 30, on actionne les moyens de déplacement 30 opposés à la mâchoire 22 ou au moyen de déplacement 30 qui -6- doit subir un entretien ou un remplacement, en alimentant en fluide sous pression son orifice 58, mais sans alimenter l'orifice 58 opposé. Le fluide sous pression force le piston primaire 44 et le piston 36 vers l'intérieur. Quand le piston primaire 44 atteint la limite interne de son déplacement, la mâchoire 22 poursuit son déplacement vers l'intérieur sous l'action du piston 36 et s'introduit dans la voie de guidage 16 opposée pour prendre la position représentée sur la Fig. 4 B. Dans cette position, les moyens d'étanchéité latéraux 26 de la mâchoire 22 s'engagent avec l'intérieur de la voie de guidage 16 et de sa lèvre 28 et s'y appliquent de manière étanche de sorte qu'il n'y a pas de fuite possible de fluide au-delà de la mâchoire 22. Il est alors possible d'enlever les boulons 22 et de retirer le capot 18 et d'effectuer un travail sur le capot, ses moyens de déplacement 30 ou sa mâchoire 22. Quand le capot 18 a été l'objet d'une réparation ou d'un remplacement, on alimente en fluide sous pression l'orifice 60 des moyens de déplacement 30 précédemment mis en position avancée. Cela introduit de la pression dans la chambre annulaire 62 et amène le piston primaire 44 en position rétractée. Le fluide sous pression s'écoule aussi dans les orifices 64 et, en passant autour de l'extrémité interne de la pièce tubulaire 38, dans l'espace annulaire 69 compris entre la tige de connexion 34 et l'intérieur de la pièce tubulaire 38 pour complètement amener le piston 36 en position rétractée. Cela ramène les parties composantes à la position représentée sur la Fig. 4 C. Le capot 18 avec sa mâchoire 22 attachée à la tige de connexion 34 est fixé à nouveau au corps 12 par les boulons 20 et s'applique de manière étanche à l'extrémité extérieure de sa voie de guidage 16. Cela ramène les parties composantes de ce capot dans la position représentée sur la Fig. 2. Les étapes du procédé amélioré de la présente invention sont clairement illustrés dans la série de dessins de la Fig. 4, o l'on a, identifié les parties composantes situées à gauche par la lettre "a" et celles situées à droite par la lettre "b". Sur la Fig. 4 A, on a représenté le robinet 10 avec ses organes d'obturation 22 complètement rétractés dans leurs capots respectifs 18. Dans cette position, l'écoulement à travers le passage central 14 n'est pas obstrué. Sur la Fig. 4 B, l'organe d'obturation 22 b situé à droite a été mis en 7- mouvement pour venir en engagement étanche dans la voie de guidage gauche 16a tandis que l'organe d'obturation 22a situé à gauche est entièrement rétracté dans son capot 18a. Dans cette position, la voie de guidage 16a étant isolée de manière étanche du passage central 14 par l'organe d'obturation droit 22b, le capot gauche 18a peut être enlevé comme on l'a montré sur la Fig. 4 C. Cet enlèvement peut être fait manuellement ou à distance si l'on a introduit des connecteurs commandés à distance au lieu des boulons 20. Une fois le capot 18a enlevé, on met en oeuvre les moyens de déplacement gauche 30a pour faire avancer l'organe d'obturation 22a et l'amener dans une position extérieure à l'alésage 56a de son capot 18a. La Fig. 4 D montre, après enlèvement de l'organe d'obturation 22a, la position avancée prise alors par la tige de connexion 34a. En cas d'opération à distance, on prévoit aussi des moyens pour la récupération du capot gauche 18a séparé du corps 12 de sorte que son organe d'obturation 22a peut être reconditionné, par exemple par enlèvement et remplacement des moyens d'étanchéité 24a et 26a, ou remplacé par un nouvel organe d'obturation 22a. Les Fig. 4 E à 4 H montrent les étages successives complétant l'opération de changement de l'organe d'obturation 22a. La Fig. 4 E illustre la mise en place de l'organe d'obturation 22a nouveau ou remis à neuf à l'extrémité de la tige de connexion 34a. Quand cet organe d'obturation 22a est fermement fixé à l'extrémité de la tige de connexion 34a, on alimente les moyens de déplacement 30a en un fluide hydraulique approprié par l'orifice 60a pour rétracter complètement l'organe d'obturation 22a dans le capot 18a comme le montre la Fig. 4 F. Ensuite, on fixe à nouveau le capot 18a sur le corps 12 soit manuellement, soit à distance selon le système utilisé, comme le montre la Fig. 4 G. Une fois le capot g18a fixé de manière étanche au corps 12, on rétracte l'organe d'obturation droit 22b dans son capot 18b pour l'amener à la position représentée sur la Fig. 4 H. On remarquera que, pendant que l'on enlève et remplace l'un des organes d'obturation 22 par application du procédé amélioré de la présente invention, l'écoulement à travers le robinet 10 n'est pas fermé mais seulement légèrement restreint par l'avancée de la tige de connexion 34 dans le passage central 14. Ainsi, on peut effectuer des réparations ou des remplacements dans des robinets à organes d'obturation opposés sans avoir à isoler le robinet pour éviter une fuite des fluides sous pression hors de la ligne sur laquelle le robinet est installé. 8-- REVENDICATIONS 1- Robinet d'obturation comprenant: un corps (12) avec un passage central (14) et des voies de guidage (16) alignées et -opposées s'étendant vers l'extérieur à partir dudit passage central, un organe d'obturation (22) dans chacune de ces voies de guidage, un capot (18) fixé de manière amovible audit corps (12) sur l'ouverture extérieure de chacune des voies de guidage (16), des moyens d'étanchéité (26, 24) portées par chacun des organes d'obturation (22) pour assurer l'étanchéité de ceux-ci dans les voies de guidage (16) et l'un contre l'autre pour fermer le passage central (14) et des moyens de déplacement (30) pour déplacer ces organes d'obturation dans lesdites voies de guidage, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement (30) de chacun des organes d'obturation (22) ont une extension suffisante pour faire traverser ledit passage central (14) à cet organe d'obturation (22b) et l'amener dans la voie de guidage opposée (16a), lesdits moyens d'étanchéité (26b) assurant l'étanchéité autour de l'organe d'obturation (22b) contre les parois de la voie de guidage opposée (16a). 2- Robinet d'obturation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de déplacement (30) comprennent un piston télescopique (36, 44) pour déplacer chacun desdits organes d'obturation (22). - 9 - 3 - Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'étanchéité (26b, 24b) de chacun (22b) des organes d'obturation (22) sont aptes à assurer l'étanchéité d'une part dans leur propre voie de guidage (16b) quand cet organe d'obturation (22b) est, en position de fermeture du robinet (10), en engagement avec l'autre organe d'obturation (22a) dans ledit passage central (14), et, d'autre part, dans la voie de guidage opposée (16a) pour la fermer de manière étanche lors de l'enlèvement de l'organe d'obturation opposé (22a) et de son capot (18a). 4 - Robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (30a) de chacun (22a) des organes d'obturation (22) sont actionnés indépendamment des moyens de déplacement (30b) de l'autre organe d'obturation (22b). - Procédé d'enlèvement d'un organe d'obturation dans un robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: alimentation en fluide sous pression des moyens de déplacement d'un premier (22b) des organes d'obturation (22) pour lui faire traverser le passage central (14) et l'amener en engagement étanche avec la voie de guidage (16a) du deuxième (22a) des organes d'obturation; et détachement du capot (18a) du deuxième organe d'obturation (22a) en même temps que de ce deuxième (22a) des organes d'obturation, d'avec le corps (12) du robinet. 6- Procédé de changement des organes d'obturation dans un robinet selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: alimentation en fluide sous pression des moyens de-déplacement d'un premier (22b) des organes d'obturation (22) pour lui faire traverser le passage central (14) et l'amener en engagement étanche avec la voie de guidage (16a) du deuxième (22a) des organes d'obturation; détachement du capot (18a) du deuxième organe d'obturation (22a) en - 10 - même temps que de ce deuxième organe d'obturation (22a) d'avec le corps (12) du robinet; détachement du deuxième organe d'obturation (22a) d'avec son capot (i8a); fixation d'un autre deuxième organe d'obturation (22a) dans ce capot (18a); refixation de ce capot (18a) audit corps (12); retrait du premier organe d'obturation (22b) dans sa voie de guidage (16b) ; alimentation en fluide sous pression des moyens de déplacement du deuxième (22a) des organes d'obturation (22) pour lui faire traverser le passage central (14) et l'amener en engagement étanche avec la voie de guidage (16b) du premier organe d'obturation (22b); détachement du capot (18b) du premier organe d'obturation (22b) en même temps que de ce premier organe d'obturation (22b) d'avec le corps (12) du robinet; détachement du premier organe d'obturation (22b) d'avec son capot (18b); fixation d'un autre premier organe d'obturation dans ce dernier capot (18b); refixation de ce dernier capot (18b) audit corps (12); et retrait du second organe d'obturation (22a) dans sa voie de guidage (16a).