Brevet FR2932840A1 — publié le 20091225

CONNECTEUR DEMONTABLE POUR INSTALLATION PETROLIERE SOUS-MARINE. La présente invention a pour objet un connecteur démontable pour installation pétrolière sous-marine, du type présentant un connecteur à billes encliquetable axialement, pour connecter un élément tubulaire à un autre élément tubulaire qui est fixé au fond de la mer. Divers types de connecteurs destinés à une telle application ont déjà été proposés. Un d'entre eux est un connecteur à assemblage rotatif tel que décrit dans les brevets US 4 943 188 et US 4,907,914. L'assemblage est obtenu par un mouvement vers le bas, puis vers le haut au cours duquel des surfaces inclinées d'un réceptacle du connecteur provoquent une rotation sur son axe de la partie mâle, ce qui permet le verrouillage de doigts de connexion dans les éléments complémentaires du réceptacle. Ce type de connecteur présente divers inconvénients dont la taille et la complexité d'industrialisation. Il existe également des connecteurs sans rotation lors de la connexion, notamment les connecteurs à billes comme dans le Brevet US 4,643,472. Ce connecteur met en oeuvre le principe bien connu de verrouillage de billes sur des rampes. La partie mâle comporte un arbre ayant des régions inclinées qui est entouré par un manchon cylindrique présentant des trous faisant face aux régions inclinées de l'arbre, une bille étant logée dans chacun de ces trous. Le verrouillage est obtenu par le fait que les billes viennent se bloquer dans les surfaces inclinées. Le verrouillage ou le déverrouillage des billes et donc du connecteur est obtenu en déplaçant axialement le manchon cylindrique, pour verrouiller ou libérer les billes. Le problème que pose ce type de connecteur est que si les opérations de connexion et de déconnexion sont facilitées par rapport au cas des connecteurs rotatifs, par contre l'accostage nécessite une précision d'alignement qui n'est pas facile à obtenir dans l'application envisagée et les contraintes d'encastrement ne sont pas traitées et peuvent induire une fatigue importante dans les colonnes montantes ou "risers". La présente invention a pour objet un connecteur du type précité dans lequel les contraintes d'alignement axial sont facilitées dans une large mesure sans obérer les performances de verrouillage du connecteur. L'invention concerne ainsi un connecteur pour installation pétrolière sous-marine destiné à relier un premier et un deuxième éléments tubulaires ayant un axe commun dans lequel une liaison démontable est réalisée par un connecteur à billes encliquetable axialement et présentant un manchon cylindrique interne et un manchon cylindrique externe, le premier élément tubulaire constituant un élément interne de liaison se terminant par une extrémité aval, et venant se loger dans une région complémentaire du deuxième élément tubulaire externe, caractérisé en ce qu'il comporte une rotule lamifiée ayant un centre de rotation situé sur ledit axe commun et qui est solidaire d'un des éléments tubulaires. Selon un premier mode de réalisation qui minimise l'encombrement axial, le connecteur est caractérisé en ce que la rotule lamifiée est située à l'intérieur du manchon cylindrique interne du connecteur à billes, la rotule lamifiée et le manchon cylindrique interne étant solidaires du premier élément tubulaire, alors que le manchon cylindrique externe constitue ladite région complémentaire du deuxième élément tubulaire. Ce mode de réalisation permet que le centre de rotulage du connecteur soit proche de la région d'accrochage du connecteur, ce qui diminue les moments de flexion subis par le connecteur, et autorise une démontabilité de la rotule lamifiée. De préférence, le centre de rotation de la rotule lamifiée est situé le plus en aval possible du manchon cylindrique, ce qui minimise l'encombrement axial 20 ainsi que les moments de flexion subis par le connecteur. Selon un deuxième mode de réalisation qui permet d'abaisser le centre de rotulage, le connecteur est caractérisé en ce que la rotule lamifiée est solidaire par une région externe d'une platine de raccordement et en ce qu'il comporte un raccord tubulaire monté à l'intérieur de la rotule lamifiée et solidaire de celle-ci, le 25 raccord tubulaire comportant un prolongement constituant ladite région complémentaire dans lequel est logé le manchon cylindrique externe. Selon un troisième mode de réalisation qui permet à la fois une démontabilité de la rotule lamifiée et un diamètre du connecteur à billes qui soit inférieur ou égal à celui de la rotule lamifiée, le connecteur est caractérisé en ce que la 30 rotule lamifiée est solidaire par une région interne du premier élément tubulaire et par une région externe d'une platine qui entoure la rotule lamifiée et qui porte le manchon cylindrique interne du connecteur à billes, la platine présentant à une première extrémité un passage pour le premier élément tubulaire, le manchon cylindrique interne s'étendant à partir d'une deuxième extrémité de la platine opposée à la 35 première extrémité. La rotule lamifiée est avantageusement fixée par une couronne interne à une région évasée présentant une région hémisphérique concave. Un manchon cylindrique fixe fait office de butée pour maintenir la rotule lamifiée en position dans son logement en toute circonstance, y compris lors de la connexion. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci-après, en liaison avec les dessins dans lesquels les figures 1 à 3 représentent des exemples de réalisation de respectivement les premier, deuxième et troisième modes de réalisation énoncés ci-dessus. A la figure 1, l'extrémité évasée 2 d'un premier élément tubulaire 1 qui est raccordable à une ligne d'ancrage métallique tendue (ou tendon) est fixée sur la couronne intérieure 11 d'une rotule lamifiée 10 présentant un empilement alterné 12 de couches métalliques et de couches en élastomère. La couronne extérieure 14 de l'élément lamifié 10 est fixée à l'intérieur d'une région tronconique 3' d'un manchon cylindrique 3 dont le contour externe comporte des régions inclinées 4 pour recevoir les billes 5 du connecteur à billes 8. Les billes 5 sont logées dans des ouvertures 6 d'un manchon cylindrique 7, porté par le deuxième élément tubulaire 9 et coulissant le long de celui-ci. Lors de la mise en place du connecteur, l'élément tubulaire 9 est soudé à une pièce qui est ancrée au fond de la mer. Le manchon 7 est déplaçable en translation selon l'axe ZZ' du connecteur pour verrouiller ou déverrouiller les billes 5. Une platine 20 fixée par des vis 21 maintient le connecteur à billes 8. Le connecteur étant monté et l'élément métallique étant tendu dans le sens de la flèche F, il peut rotuler, la région 13 étant alors libérée de la butée 23. Cette configuration, dans laquelle la rotule lamifiée 10 est de préférence logée en position centrale à l'intérieur du connecteur à billes 8, permet de minimiser la longueur axiale du connecteur. De plus, le centre 0 de rotation (ou de rotulage) de la rotule lamifiée 10 est situé au voisinage du connecteur à billes 8, ce qui diminue les moments de flexion supportés par le connecteur. Cette configuration permet également d'enlever la rotule lamifiée si le démontage est nécessaire A la figure 2, la rotule lamifiée 10 est fixée par sa couronne externe 14 à une région tronconique 32 d'une platine 31 fixée sur un manchon cylindrique 23 qui fait partie d'une platine 24 ayant un fond 25 et formant la partie femelle du connecteur à souder à un élément ancré au fond de la mer. Comme dans le cas de la figure 1, un élément tubulaire 1' est fixé par son extrémité évasée 2 sur la couronne intérieure 11 de la rotule lamifiée 10. Mais, contrairement à la figure 1, cet élément tubulaire 1' est solidaire de la partie femelle du connecteur et présente un prolongement 1" qui reçoit la partie mâle 40 destinée à être raccordée à un tendon et qui porte le connecteur à billes 8. La possibilité de rotulage est conservée au niveau de la rotule lamifiée 10. A la figure 3, le connecteur à billes 8 est porté par le manchon cylindrique 9 (comme à la figure 1). Une platine 16 qui entoure l'extrémité du premier élément tubulaire 1 raccordable à un tendon et la rotule lamifiée 10 présente une ouverture 17 de passage de l'élément tubulaire 1. La rotule lamifiée 10 est fixée par sa couronne intérieure 11 à l'extrémité évasée 2 de l'élément tubulaire 1 et par sa couronne extérieure 14 à une région tronconique 18 de la platine 16. A l'extrémité 19 opposée à l'ouverture 17 à laquelle est fixée la butée 23, le manchon cylindrique 3 du connecteur à billes 8 est fixé à la platine 16 grâce à une région évasée 3' et à des vis 3". Cette configuration permet que le connecteur à billes 8 ait une dimension radiale inférieure ou égale à celle de la rotule lamifiée 10 tout en limitant 15 l'encombrement axial. Le centre de rotulage de la rotule 10 restant assez proche de la zone d'accrochage par le connecteur à billes 8, les moments de flexion sur le connecteur sont limités. REVENDICATIONS1) Connecteur pour installation pétrolière et sous-marine destiné à relier un premier (1, 40) et un deuxième (1', 9) éléments tubulaires ayant un axe commun dans lequel une liaison démontable est réalisée par un connecteur à billes (8) encliquetable axialement et présentant un manchon cylindrique interne (3) et un manchon cylindrique externe, le premier élément tubulaire (1, 40) constituant un élément interne de liaison se terminant par une extrémité aval, et venant se loger dans une région complémentaire du deuxième élément tubulaire externe, caractérisé en ce qu'il comporte une rotule lamifiée (10) ayant un centre de rotation (0) situé sur ledit axe commun (ZZ') et qui est solidaire d'un des éléments tubulaires. 2) Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotule lamifiée est située à l'intérieur du manchon cylindrique interne (3) du connecteur à billes (8), la rotule lamifiée (10) et le manchon cylindrique interne (3) étant solidaires du premier élément tubulaire (1), alors que le manchon cylindrique externe (9) constitue ladite région complémentaire du deuxième élément tubulaire. 3) Connecteur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le centre de rotation (0) de la rotule lamifiée (8) est situé à l'extrémité aval du manchon cylindrique interne (3). 4) Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotule lamifiée (10) est solidaire par une région externe (14) d'une platine de raccordement (24) et en ce qu'il comporte un raccord tubulaire (1') monté à l'intérieur de la rotule lamifiée (10) et solidaire de celle-ci, le raccord tubulaire (1') comportant un prolongement (1 ") constituant une dite région complémentaire dans laquelle est logé le premier élément tubulaire (40). 5) Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la rotule lamifiée est solidaire par une région interne (Il) du premier élément tubulaire (1) et par une région externe (14) d'une platine (15 16) qui entoure la rotule lamifiée (10) et qui porte le manchon cylindrique interne (3) du connecteur à billes (8), la platine (16) présentant à une première extrémité un passage (17) pour le premier élément tubulaire (1), le manchon cylindrique interne (3) s'étendant à partir d'une deuxième extrémité de la platine opposée à la première extrémité.