Brevet FR2934884A1 — publié le 20100212

PROCEDE ET DISPOSITIF DE PROTECTION D'UN COMPOSANT TUBULAIRE FILETE ET COMPOSANT TUBULAIRE MUNI DU DISPOSITIF La présente invention concerne un procédé et un dispositif pour protéger l'extrémité de composants tubulaires comportant un filetage et utilisés dans l'exploitation de puits pour la géothermie. L'invention concerne également un composant tubulaire muni d'un dispositif de protection conforme à l'invention. 10 De tels composants tubulaires peuvent par exemple consister en un tube de grande longueur ou bien un manchon, comportant en l'une de ses extrémités un filetage femelle destiné à le raccorder à l'extrémité d'un autre tube dotée d'un filetage mâle. Ces composants tubulaires sont notamment utilisés pour réaliser des colonnes étanches de tubes de cuvelage ou de production pour des puits d'hydrocarbures ou pour des puits similaires tels que, par exemple, des puits pour la géothermie. 20 L'invention concerne plus particulièrement la protection des extrémités filetées des composants tubulaires dits � expansibles �. On entend par �composants tubulaires expansibles �, les composants tubulaires amenés à subir une expansion de leur diamètre de l'ordre de 15 à 25 % une fois leur installation effectuée dans le puits. L'opération d'expansion est une déformation plastique de la colonne, qui s'effectue en 25 faisant parcourir toute la colonne par un mandrin dont le diamètre extérieur correspond au diamètre intérieur que l'on veut atteindre pour la colonne. L'opération d'expansion est effectuée principalement sur les colonnes de tubes de cuvelage lorsqu'on veut les colmater ou bien les renforcer, et sur les colonnes de tubes de production lorsqu'on veut augmenter la production du puits. 30 L'essentiel des difficultés des opérations d'expansion concerne avant tout les connexions entre les composants tubulaires qui composent la colonne. En effet, ces derniers, dotés d'extrémités filetées complémentaires mâle I femelle sont raccordés entre eux par vissage. Or, les extrémités filetées sont des zones extrêmement critiques 35 puisqu'elles présentent des épaisseurs faibles. Aussi, lorsque ses extrémités subissent des chocs ou bien des frottements occasionnant des impacts, des rayures ou bien des 15 microfissurations, il peut arriver que les opérations d'expansion, qui déforment plastiquement les composants tubulaires, induisent une propagation des fissures au niveau de l'extrémité filetée. Ce phénomène est particulièrement problématique, dans la mesure cette défaillance peut mener à une casse de la colonne au niveau de la connexion ou dans une moindre mesure à une perte de l'étanchéité de la connexion. Afin, de remédier à ce problème, il est par conséquent nécessaire de protéger contre les chocs les extrémités filetées des composants tubulaires, lorsque lesdits composants tubulaires sont manipulés sur les chaînes de fabrication, dans toutes les phases de transport ou bien sur les chantiers. Après consultation de l'art antérieur, il apparaît que les diverses solutions proposées consistent généralement à visser au niveau de l'extrémité du composant tubulaire un dispositif de protection apte à recouvrir la surface extérieure de l'extrémité du composant tubulaire. Les spécifications concernant la protection des composants tubulaires vis-à-vis des chocs est définie suivant la norme API (American Petroleum Institute) en annexe I du volume 5CT. Par exemple, le document US6564875 décrit un dispositif destiné à protéger l'extrémité d'un composant tant au niveau du filetage femelle qu'au niveau de la surface externe de l'extrémité. Plus particulièrement la figure 1 montre que le dispositif de protection est constitué d'un anneau tubulaire 120 apte à recouvrir la surface extérieure de l'extrémité 135 et d'un embout 120 apte à être vissé dans l'extrémité femelle du composant tubulaire. Selon le montage, l'extrémité femelle, l'anneau et l'embout sont solidaires et fixes les uns par rapport aux autres. En effet, l'embout est vissé solidement dans l'extrémité femelle, prenant en étau la collerette 132 de l'anneau tubulaire. Toutefois, le dispositif décrit présente l'inconvénient suivant : lors du transport ou bien de la manutention des composants tubulaires, lesdits composants et par voie de conséquence l'anneau du dispositif de protection, sont amenés à rouler. L'anneau entraîne ainsi en rotation l'embout, ce qui peut occasionner, selon le sens de rotation, le dévissage de l'embout du dispositif de protection. Suivant un autre art antérieur, il a été utilisé aussi un protecteur pour connexion expansible composé de deux parties assemblées par des vis , la première partie étant vissée à l'intérieur de la connexion et la seconde partie entourant l'extrémité de la connexion. Toutefois, en cas de choc sur le protecteur, les vis traversent le protecteur en plastique et percutent la connexion. C'est pourquoi, l'invention a pour objet de palier à la problématique du dévissage du dispositif de protection sans risquer d'endommager le composant tubulaire. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un procédé pour protéger l'extrémité d'un composant tubulaire, ladite extrémité comportant une zone filetée, caractérisé en ce qu'on couvre au moyen d'un anneau au moins une partie de la surface externe de l'extrémité, l'anneau étant solidaire de l'extrémité du composant tubulaire, tout en étant libre de tourner sur lui-même indépendamment de l'extrémité. Selon certaines caractéristiques, on couvre au moyen de l'anneau la surface externe de l'extrémité sur une distance au moins égale à la moitié de la longueur de la zone filetée. Selon d'autres caractéristiques, on ménage un jeu d'au moins 2 mm entre l'anneau et la surface externe de l'extrémité. L'invention a aussi pour objet un dispositif pour protéger l'extrémité d'un 25 composant tubulaire, ladite extrémité comportant une première zone filetée, le dispositif comportant un embout doté d'une seconde zone filetée apte à coopérer avec la première zone filetée du composant tubulaire, et un anneau apte à couvrir une partie de la surface externe de l'extrémité du composant tubulaire, caractérisé en ce que l'anneau est solidaire de l'embout, de sorte que l'anneau est libre de tourner sur lui- 30 même indépendamment de l'embout. Selon certaines caractéristiques, le composant tubulaire comporte une première zone filetée femelle, l'embout comportant une seconde zone filetée mâle apte à coopérer avec la première. 35 Selon d'autres caractéristiques, l'embout et l'anneau sont encliquetés. Selon d'autres caractéristiques, l'encliquetage est constitué d'une rainure pratiquée dans l'embout et d'au moins un ergot rapporté sur l'anneau. Selon un mode préférentiel selon lequel l'encliquetage est constitué d'une rainure pratiquée dans l'embout, l'anneau comporte trois ergots équidistants les uns des autres. 10 Selon d'autres caractéristiques, la surface externe de l'anneau comporte des cannelures s'étendant suivant une direction voisine de l'axe de révolution de l'anneau. Selon d'autres caractéristiques, l'anneau et l'embout sont en matériau synthétique absorbant les chocs. Selon d'autres caractéristiques, l'anneau et l'embout sont en polyéthylène haute densité. Selon d'autres caractéristiques, le dispositif comprend un moyen apte à rigidifier 20 l'embout. L'invention a aussi pour objet un ensemble constitué d'un composant tubulaire doté d'une extrémité protégée par un dispositif conforme à un mode de réalisation de l'invention. Selon certaines caractéristiques, l'anneau s'étend le long de la surface externe de l'extrémité suivant une distance supérieure ou égale à la moitié de la longueur de la zone filetée femelle. 30 Selon d'autres caractéristiques, un jeu d'au moins 2 mm est ménagé entre l'anneau et la surface externe de l'extrémité. Selon d'autres caractéristiques, le composant tubulaire est un composant choisi parmi les tubes de cuvelage expansibles, les tubes de production expansibles, les 35 manchons expansibles. 15 25 D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée ci-après à titre d'exemples nullement limitatifs et dans les dessins annexés, qui pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre l'invention mais aussi contribuer à sa définition le cas échéant. La figure 1 représente une vue partielle d'une coupe longitudinale d'un dispositif de protection selon un mode de réalisation de l'invention, appliqué à la protection d'une l'extrémité d'un composant tubulaire comportant un filetage femelle. La figure 2 représente une vue partielle d'une coupe longitudinale d'un ensemble constitué d'un dispositif de protection vissé sur un composant tubulaire comportant un filetage femelle, selon un mode de réalisation de l'invention. 15 La figure 1 représente une vue partielle d'une coupe longitudinale d'un dispositif de protection 100 comportant un embout 110 de forme globalement cylindrique ainsi qu'un anneau 120. L'embout 110 et l'anneau 120 sont solidaires entre eux en ce sens qu'on ne peut les déplacer l'un sans l'autre. Cependant, l'anneau 120 peut tourner sur lui-même, indépendamment de l'embout 110. 20 Dans ce mode de réalisation de l'invention, le dispositif est destiné à la protection d'une partie de la surface externe de l'extrémité d'un composant tubulaire comportant un filetage femelle. Ledit composant tubulaire n'est pas représenté sur la figure 1. L'embout 110 admet une zone filetée mâle 112 dimensionnée pour être vissée sur la zone filetée femelle du composant tubulaire. On entend par zone filetée toute 25 zone appartenant à la surface périphérique du composant tubulaire, et qui comprend un filetage, le filetage pouvant être continu, interrompu, régulier, irrégulier, etc... De manière habituelle, les composants tubulaires comprennent des zones filetées répondant aux spécifications de la norme API. Toujours conformément à l'invention, le diamètre de l'anneau 120 est choisi pour entourer l'extrémité du composant tubulaire. 30 Avantageusement, l'embout 110 et l'anneau 120 sont solidarisés au moyen d'une fixation par encliquetage. Ce type de fixation présente en effet l'avantage d'un assemblage rapide et peu coûteux entre l'embout et l'anneau.10 Avantageusement, l'encliquetage est constitué d'une rainure 111 pratiquée dans l'embout 110 et d'au moins un ergot 121 rapporté sur l'anneau 120, l'ergot 121 étant dimensionné de manière à être encliqueté mobile dans la rainure 111. La coopération de la rainure 111 et de l'ergot 121 met en effet en jeu des éléments simples à réaliser en termes de fabrication. On notera que selon une variante de réalisation non représentée sur les figures, il est également possible de pratiquer la rainure dans l'anneau et de rapporter l'ergot sur l'embout. De manière préférentielle, l'anneau est doté de trois ergots 121 répartis de manière équidistante, de manière à renforcer la solidarisation de l'anneau 120 sur l'embout 110. 15 Avantageusement la surface externe 122 de l'anneau 120 comporte des cannelures, non représentées sur la figure, s'étendant suivant une direction voisine de l'axe de révolution de l'anneau 120. Ainsi, lorsque plusieurs composants tubulaires empilés s'entrechoquent, ce sont les dispositifs de protection qui amortissent les chocs notamment en transmettant grâce aux cannelures leur mouvement de rotation 20 lorsqu'ils entrent en contact. Avantageusement, le dispositif comprenant l'anneau 120 et l'embout 110 est constitué d'un matériau absorbant les chocs. 25 Avantageusement, l'anneau 120 et l'embout 110 sont en polyéthylène haute densité, ce qui permet d'une part d'absorber les chocs et d'autre part de réaliser les pièces simplement par moulage. Bien entendu, il est possible de choisir un autre matériau appartenant par 30 exemple dans la famille des plastiques styrèniques (polystyrène, ABS, etc...) ou bien des plastiques polyoléfines (Polyéthylène Haute Densité, Polypropylène...). Avantageusement, le dispositif comporte un moyen 300 apte à rigidifier l'embout 110. Ce moyen peut par exemple consister en une pièce en tôle métallique 35 épousant la périphérie de l'embout aux endroits que l'on souhaite renforcer.10 La figure 2 représente un ensemble constitué de l'extrémité 200 d'un composant tubulaire doté d'une zone filetée femelle 201 et d'un dispositif de protection 100 conforme à l'invention, dans lequel un embout 110 comporte une zone filetée mâle 112 vissée dans la zone filetée femelle 201 située à l'extrémité 200 du composant tubulaire. Sur l'embout 110 est solidarisé en rotation libre un anneau 120 couvrant en partie la surface externe de l'extrémité 200 du composant tubulaire. Avantageusement, le dispositif de protection comporte de préférence les caractéristiques décrites précédemment. Plus précisément, l'anneau 120 est encliqueté sur l'embout 110, l'encliquetage étant réalisé au moyen d'une rainure 111 pratiquée dans l'embout 110 et au moyen au moins trois ergots rapportés sur l'anneau 120. De même, l'embout et l'anneau sont réalisés par moulage en polyéthylène haute densité. De même, l'anneau comporte des cannelures s'étendant longitudinalement (et non représentées sur la figure 2). Avantageusement, l'anneau s'étend depuis l'extrémité 200 du composant tubulaire sur une distance au moins égale à la moitié de la longueur de la zone filetée femelle. Par exemple pour une longueur de filetage de 131 mm, l'anneau 120 doit admettre une longueur de 65.5 mm. De ce fait, l'extrémité 200, qui présente une épaisseur minimum de 3.65 mm constituant une zone particulièrement fragile, est protégée. Avantageusement, un jeu d'au moins 2 mm est ménagé entre l'anneau 120 et la surface externe de l'extrémité 200, de manière à ce que l'anneau ne puisse pas frotter sur ladite surface externe lorsque les composants tubulaires entre en contact entre eux. Les composants tubulaires peuvent être des tubes de cuvelage, des tubes de production ou bien des manchons utilisés dans l'exploitation de puits pour la géothermie et destinés à subir une expansion diamétrale. Bien entendu, l'invention peut aussi s'appliquer à des composants tubulaires utilisés dans l'exploitation de puits pour la géothermie et ayant une faible épaisseur en leurs extrémités. On entend alors par faible épaisseur, des épaisseurs de l'ordre du millimètre. Ainsi, lorsque plusieurs composants tubulaires empilés entrent en contact au 5 niveau de leurs extrémités, ce sont les anneaux, et non les embouts, qui entrent en contact empêchant ainsi le dévissage des embouts. L'invention pourrait également s'appliquer à la protection de l'extrémité d'un composant tubulaire doté d'une zone filetée mâle. Dans ce cas, non représenté sur les 10 figures, la surface externe de l'extrémité du composant tubulaire présente une zone filetée sur laquelle est vissé l'embout. L'anneau est alors monté en rotation libre sur l'embout et couvre une partie de l'embout et de la surface externe de l'extrémité. Ainsi, lorsque plusieurs composants tubulaires empilés entrent en contact au 15 niveau de leurs extrémités, ce sont les anneaux, et non les embouts, qui entrent en contact empêchant ainsi le dévissage des embouts. REVENDICATIONS1. Procédé pour protéger l'extrémité (200) d'un composant tubulaire, ladite extrémité (200) comportant une zone filetée (201), caractérisé en ce qu'on solidarise un anneau (120) sur le composant tubulaire, de sorte que l'anneau couvre au moins une partie de la surface externe de l'extrémité (200) du composant tubulaire, tout en étant libre de tourner sur lui-même indépendamment de l'extrémité (200). 2. Procédé pour protéger l'extrémité (200) d'un composant tubulaire, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on couvre au moyen de l'anneau (120) la surface externe de l'extrémité (200) sur une distance au moins égale à la moitié de la longueur de la zone filetée (201). 3. Procédé pour protéger l'extrémité (200) d'un composant tubulaire, selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on ménage un jeu (203) d'au moins 2 mm entre l'anneau (120) et la surface externe de l'extrémité (200). 4. Dispositif (100) pour protéger l'extrémité (200) d'un composant tubulaire, ladite extrémité (200) comportant une première zone filetée (201), le dispositif (100) comportant un embout (110) doté d'une seconde zone filetée (112) apte à coopérer avec la première zone filetée (201) du composant tubulaire, et un anneau (120) apte à couvrir une partie de la surface externe de l'extrémité (200) du composant tubulaire, caractérisé en ce que l'anneau (120) est solidaire de l'embout (110), de sorte que l'anneau (120) est libre de tourner sur lui-même indépendamment de l'embout (110). 5. Dispositif (100) selon la revendication 4, caractérisé en ce que la zone filetée (112) de l'embout (110) est une zone filetée mâle, la zone filetée (201) du composant tubulaire étant une zone filetée femelle. 6. Dispositif (100) selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'embout (110) et l'anneau (120) sont encliquetés.35 7. Dispositif (100) selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'encliquetage est constitué d'une rainure (111) pratiquée dans l'embout (110) et d'au moins un ergot (121) rapporté sur l'anneau (120). 8. Dispositif (100) selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'encliquetage est constitué d'une rainure (111) pratiquée dans l'embout (110) et de trois ergots (121) équidistants les uns des autres. 9. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisé en ce que la surface externe (122) de l'anneau (120) comporte des cannelures s'étendant suivant une direction voisine de l'axe de révolution de l'anneau (120). 10. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisé en ce que l'anneau (120) et l'embout (110) sont en matériau synthétique absorbant les chocs. 11. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 4 à 10, caractérisé en ce qu'il est constitué principalement en polyéthylène haute densité. 12. Dispositif (100) selon l'une quelconque des revendications 4 à 11, caractérisé en ce que le dispositif comprend un moyen (300) apte à rigidifier l'embout (110). 13. Ensemble constitué d'un composant tubulaire doté d'une extrémité (200) protégée par un dispositif conforme à l'une quelconque des revendications 4 à 12. 14. Ensemble selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'anneau (120) s'étend le long de la surface externe de l'extrémité (200) suivant une distance supérieure ou égale à la moitié de la longueur de la zone filetée femelle (201). 15. Ensemble selon la revendication 13 ou 14, caractérisé en ce qu'un jeu (203) d'au moins 2 mm est ménagé entre l'anneau (120) et la surface externe de l'extrémité (200).30 16. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, caractérisé en ce que le composant tubulaire est un composant choisi parmi les tubes de cuvelage expansibles, les tubes de production expansibles, les manchons expansibles.