Brevet FR2586781A1 — publié le 19870306

DISPOSITIF D'ETANCHEITE POUR PIECE PLACEE DANS UNE ENVELOPPE TUBULAIRE L'invention se rapporte à un dispositif d'étanchéité pour pièce placée dans une enveloppe tubulaire, notamment pour outil à l'intérieur de la colonne de production d'un puits tel qu'un forage pétrolier, comprenant une garniture d'étanchéité annulaire disposée dans un logement de réception qu'offre la pièce à sa périphérie et susceptible de coopérer avec la surface d'une portée d'étanchéité intérieure appartenant à l'enveloppe tubulaire, ladite pièce étant pourvue d'un organe mobile suivant la direction longitudinale de l'enveloppe tubulaire qui la contient, lequel est susceptible d'exercer une poussée sur la garniture deétanchéité lorsqu'il est actionné dans ladite direction longitudinale. On sait que les colonnes de production installées dans les tubages de puits sont pourvues de raccords à portée intérieure qui offrent une surface alésée de qualité permettant de réaliser des ;onctions étanches avec des outils porteurs d'une garniture d'étanchéité, mis en place au niveau de l'un desdits raccords. Lorsque, après descente d'un tel outil dans une colonne de production, l'étanchéité est réalisée avec le raccord à portée intérieure, on constate souvent que la qualité de l'étanchéité obtenue n'est pas parfaite. La raison en est que la garniture d'étanchéité s'abîme en frottant contre la surface intérieure de la colonne lors de la descente de l'outil, de sorte que, lorsqu'elle est presse contre la surface alésée du raccord, elle n'entre pas uniformément en contact avec celle-ci et laisse subsister quelques minuscules passages que peut emprunter le fluide vis-à-vis duquel on cherche à réaliser une étanchéité. L'invention a pour but de remédier à un tel inconvénient afin d'obtenir une étanchéité absolue d'un outil au regard d'un raccord à portée intérieure, et plus généralement d'une pièce quelconque dans une enveloppe tubulaire. A cet effet, selon l'invention, audit logement de réception se raccorde, par l'intermédiaire d'une zone de transition conique, un logement auxiliaire juxtaposé suivant ladite direction longitudinale, ce logement auxiliaire offrant des dimensions transversales réduites par rapport à celles du logement de réception, de façon que, lorsque la garniture d'étanchéité s'y trouve, son contour soit en retrait par rapport à la surface de la portée intérieure et ne puisse coopérer avec celle-ci, tandis que l'organe mobile est suceptible, sur commande, de déplacer en translation la garniture d'étanchéité du logement auxiliaire, où elle se trouvait rétractée en situation d'inactivité, dans le logement de réception, où elle subit une expansion et entre en activité pour assurer l'étanchéité désirée. Cette disposition permet d'introduire dans l'enveloppe tubulaire la pièce avec sa garniture d'étanchéité en retrait, donc à l'abri de tout dommage par contact intempestif avec la surface intérieure de l'enveloppe, puis de la mettre en expansion seulement à son arrivée dans la portée de manière à réaliser ltétanchéité désirée. Avantageusement, l'organe mobile comprend une couronne qui, lors de son actionnement, repousse la garniture d'étanchéité du logement auxiliaire dans le logement de réception. Par ailleurs, la garniture d'étanchéité utilisée peut être constituée par une paire de joints toriques juxtaposés. Lorsque le dispositif est conçu pour assurer ltétanchéité d'un outil à l'intérieur de la colonne de production d'un puits, tel qu'un forage pétrolier, au niveau d'un raccord à portée d'étanchéité incorporé à celle-ci, il convient que le logement auxiliaire soit situé au-dessous du logement de réception sur le corps de l'outil en position d'utilisation dans la colonne de production. Dans cette application, l'actionnement de l'organe mobile peut être commandé depuis la tête du puits par l'intermédiaire de moyens de transmission mécanique, électrique, hydraulique, etc; ou encore grâce à un mécanisme interne à l'outil, déclenché par exemple par l'arrivée de cclui-ci dans le raccord désiré. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif. La figure 1 représente, en coupe longitudinale, une portion de colonne de production comportant un raccord à portée intérieure et contenant un outil doté d'un dispositif d'étanchéité selon l'invention. La figure 2 représente une coupe suivant la ligne Il-Il de l'objet de la figure 1. Les figures 3 et 4 représentent la moitié gauche de l'objet de la figure 1 dans deux autres configurations conduisant à la mise en activité du dispositif d'étanchéité de l'outil. On voit sur la figure 1 une portion du corps 1 d'un outil descendu dans une colonne de production 2 installée dans un puits de pétrole. Le corps d'outil 1 présente une forme générale cylindrique allongée, de diamétre extérieur maximal légèrement inférieur au diamètre intérieur de la colonne 2. Cette dernière comporte un raccord à portée intérieure 3, offrant dans la colonne une surface de portée 4 alésée à un diamètre légèrement inférieur au diamètre courant de la colonne, et destinée à coopérer avec une garniture annulaire d'étanchéité 5 que comporte le corps outil 7 en vue de réaliser dans la colonne de production une étanchéité entre la partie inférieure et la partie supérieure de l'outil immobilisé au droit du raccord à portée intérieure 3.Dans le présent exemple, l'outil est arrêté au niveau dudit raccord par venue en butée d'un épaulement 6 qu'il comporte avec un épaulement 7 qu'offre le raccord 3 à son extrémité supérieure (figure 2). La garniture d'étanchéité 5, composée de deux Joints toriques Juxtaposés, est disposée dans une zone périphérique rétrécie 8 du corps d'outil 1. Cette zone comprend deux logements 8a, 6b successifs, de forme cylindrique et de diamètre différent, réunies par une zone de transition conique 8c. La garniture d'étanchéité 5, se trouvant dans le premier logement 8a de plus petit diamètre, dit "logement auxiliaire", est en situation rétractée, de sorte qu'elle n'entre pas en contact avec la surface intérieure de la colonne 2 ou du raccord à portée intérieure 3 (figures 1 et 3). Par contre, amenée dans le second logement 8b, dit "logement de réception", elle se trouve mise en extension de façon à pouvoir s'appliquer contre la surface alésée du raccord 3 pour créer une jonction étanche entre cette surface et le corps d'outil (figure 4). Autour du fond du logement 8a est placée une couronne métallique 9a appartenant à un organe 9 mobile, qui peut se déplacer suivant la direction longitudinale du corps d'outil 1. La course de cette couronne est telle que sa face annulaire tournée vers la garniture d'étanchéité 5 balaye la portion du premier logement 8a initialement occupée par ladite garniture, ainsi que la totalité de la zone de transition 8c. L'organe 9 comprend en outre une partie tubulaire 9b coulissant dans un couloir cylindrique 10 de guidage axial qu'offre intérieurement le corps d'outil 1, Et des bras radiaux 9c reliant la couronne 9a à la partie tubulaire 9b à travers des fentes 11 pratiquées longitudinalement dans la paroi du corps d'outil 1.Pour permettre le montage de la garniture 5 et de l'organe 9 sur le corps d'outil 1, ce dernier est réalisé en deux parties la, lb séparables, réunies par vissage en 12 dans la région de l'une des extrémités des fentes Il. Lorsque l'outil est descendu dans la colonne 2, sa garniture d'étanchéité 5, qui a été disposée dans le premier logement 8a au-dessus de la couronne 9a, se trouve en situation rétractée voisine de sa configuration naturelle, de sorte qu'elle est préservée de tout contact dommageable avec la surface intérieure de la colonne 2 et qu'elle demeure intacte jusqu'à l'arrivée de l'outil (figure 3) au droit du raccord à portée intérieure 3 où il doit etre positionné et où la garniture 5 doit assurer sa fonction d'étanchéité. A ce moment, on fait se déplacer vers le haut l'organe 9, à l'aide d'un moyen d'actionnement approprié commandé depuis l'entrée du puits (par exemple un simple câble de traction). La couronne 9a repousse alors, du premier logement 8a au seconde logement 8b, via la zone de transition 8c, la garniture 5 qui prend une certaine expansion en raison de l'augmentation concomitante du diamètre que lui présente la zone 8, de sorte qu'elle vient en contact avec la surface alésée de portée 4, se trouvant comprimée entre cette surface et le fond du logement 8b. La garniture 5 peut alors jouer son rôle d'élément d'étanchéité de façon parfaite, ayant été protégée de tout endommagement au cours de la descente de l'outil. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'étanchéité pour pièce placée dans une enveloppe tubulaire, notamment pour outil à l'intérieur de la colonne de production d'un puits tel qu'un forage pétrolier, comprenant une garniture d'étanchéité annulaire disposée dans un logement de réception qu'offre la pièce à sa périphérie et susceptible de coopérer avec la surface d'une portée d'étanchéité intérieure appartenant à l'enveloppe tubulaire, ladite pièce étant pourvue d'un organe mobile suivant la direction longitudinale de l'enveloppe tubulaire qui la contient, lequel est susceptible d'exercer une poussée sur la garniture d'étanchéité lorsqu'il est actionné dans ladite direction longitudinale, caractérisé par le fait qu'audit logement de réception (8b) se raccorde, par l'intermédiaire d'une zone de transition (8c) conique, un logement auxiliaire (8a) juxtaposé suivant ladite direction longitudinale, ce logement auxiliaire (8a) offrant des dimensions transversales réduites par rapport à celles du logement de réception (8b), de façon que, lorsque la garniture d'étanchéité (5) s'y trouve, son contour soit en retrait par rapport à la surface de la portée intérieure (4) et ne puisse coopérer avec celle-ci, et que l'organe mobile (9) est susceptible, sur commande, de déplacer en translation la garniture d'étanchéité (5) du logement auxiliaire (8a), où elle se trouvait rétractée en situation d'inactivité, dans le logement de réception (8b), où elle subit une expansion et entre en activité pour assurer l'étanchéité désire. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'organe mobile (9) comprend une couronne (9a) qui, lors de son actionnement, repousse la garniture d'étanchéité (5) du logement auxiliaire (8a) dans le logement de réception (8b). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que la garniture d'étanchéité (5) est constituée par une paire de joints toriques juxtaposés. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, conçu pour assurer l'étanchéité d'un outil à l'intérieur de la colonne de production d'un puits, tel qu'un forage pétrolier, au niveau d'un raccord à portée d'étanchéité incorporé à celle-ci, caractérisé par le fait que le logement auxiliaire (8a) est situé au-dessous du logement de réception (8b) sur le corps (1) de l'outil en position d'utilisation dans la colonne dE production (2). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que l'actionnement de l'organe mobile (9) est commandé depuis la tête du puits par l'intermédiaire de moyens de transmission.