Brevet FR3074873A1 — publié le 20190614

Élément tubulaire et procédé de fabrication correspondant La présente invention concerne un élément tubulaire, du type comprenant : - un corps de base muni d'une partie courante, notamment cylindrique, et d'un bout à emboîtement ayant une face frontale, notamment annulaire, et - un dispositif d'identification sans contact muni d'une puce électronique sans contact, le corps de base s'étendant selon un axe central. Un tel élément tubulaire est connu du document WO 2012/152657, qui décrit un raccord pour la jonction de tubes dans le domaine du forage pétrolier et dans lequel le raccord est muni d'un évidement longitudinal ménagé dans une extrémité frontale du raccord. L'évidement est destiné à recevoir une puce d'identification du raccord et/ou des tubes raccordés. Il est également connu d'utiliser des puces RFID en liaison avec des canalisations, et plus particulièrement avec des éléments de canalisation destinés au transport de l'eau, comme par exemple décrit dans les documents EP 408 320, EP 875 006, DE 10 2004 053731 et EP 2 453 264. Il est également connu, par exemple du document WO 2006/041306, d'équiper des trains de forage avec des puces insérées dans un logement ménagé dans une section femelle d'un tube. Toutefois, ces éléments tubulaires ne donnent pas entière satisfaction et ne permettent pas toujours une lecture fiable de la puce RFID ou sont onéreux à fabriquer. L'invention a pour but de proposer un élément tubulaire qui permette une lecture fiable de données d'identification d'un élément tubulaire tout en étant économique à fabriquer. A cet effet, l'invention a pour objet un élément tubulaire tel que décrit ci-dessus, caractérisé en ce que le bout à emboîtement comprend un évidement débouchant dans la face frontale, et en ce que le dispositif d'identification est disposé dans l'évidement. Selon des modes de réalisation particuliers de l'élément tubulaire, celui-ci peut comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le bout à emboîtement comprend une gorge annulaire intérieure adaptée à recevoir un joint d'étanchéité ; - le corps de base est en métal, notamment en fonte. - le corps de base comporte un marquage d'identification, notamment univoque, disposé sur la surface du corps de base, notamment disposé sur la surface du bout à emboîtement, en particulier disposé sur la face frontale ; - le marquage d'identification est d'un seul tenant avec le corps de base, et est en particulier un marquage par déformation plastique du corps de base ; 2 - la puce électronique contient une information équivalente ou identique à l'information du marquage d'identification ; - l'évidement a une profondeur axiale, mesurée selon l'axe central, et une largeur transversale, mesurée dans un plan transversal s'étendant perpendiculairement à l'axe 5 central, et dans lequel la profondeur axiale est inférieure à la largeur transversale, notamment dans lequel la largeur transversale est la plus grande étendue de l'évidement dans le plan transversal ; - la face frontale a une largeur radiale, mesurée radialement par rapport à l'axe central, et est délimitée par un bord radialement extérieur, 10 - l'évidement définit un axe central d'évidement, et la distance radiale entre l'axe central d'évidement et le bord radialement extérieur est comprise entre 40% et 60% de la largeur radiale ; - le dispositif d'identification comprend : - une enveloppe 15 - une antenne reliée à la puce électronique, la puce électronique et l'antenne étant disposées dans l'enveloppe, et l'enveloppe ayant une forme complémentaire de la forme de l'évidement. L'invention a également pour objet un procédé de fabrication d'un élément tubulaire tel que défini ci-dessus, comprenant les étapes suivantes : 20 - on fabrique le corps de base, - on ménage l'évidement dans la face frontale du bout à emboîtement, - on applique le marquage d'identification sur la surface du corps de base, - on met en place le dispositif d'identification dans l'évidement. Selon des modes particuliers de réalisation, le procédé de fabrication peut 25 comporter l'une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - on lit les informations du marquage d'identification et - on stocke les informations lues du marquage d'identification dans la puce électronique ; - la fabrication du corps de base est effectuée par coulée ou par moulage, 30 - l'opération de ménager l'évidement dans la face frontale et/ou l'opération d'appliquer le marquage d'identification est effectuée lorsque l'élément tubulaire a une température supérieure à 200°C, et - l'opération de mise en place du dispositif d'identification dans l'évidement est effectuée lorsque l'élément tubulaire a une température inférieure à 100°C ; 35 - on stocke les informations de marquage d'identification dans une base de données, et 3 - on associe à l'information du marquage d'identification de l'élément tubulaire des informations additionnelles concernant cet élément tubulaire, ces informations additionnelles étant stockées dans la base de données. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, 5 donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une partie d'une installation de fabrication d'un élément tubulaire selon l'invention ainsi que d'un élément tubulaire selon l'invention ; - a figure 2 est une vue d'une partie d'une jonction tubulaire comprenant un 10 élément tubulaire selon l'invention ; - la figure 3 est une vue agrandie du détail III de la figure 2; - la figure 4 est une vue agrandie d'un dispositif d'identification de l'élément tubulaire selon l'invention ; - la figure 5 est une vue partiellement coupée du dispositif d'identification de la 15 figure 4 ; - la figure 6 est une vue en coupe axiale d'une jonction tubulaire contenant un élément tubulaire selon l'invention ; - la figure 7 est une vue agrandie du détail VII de la figure 6 ; et - les figures 8 à 11 montrent quatre étapes de fabrication d'un élément tubulaire 20 selon l'invention. Sur la figure 1 est représenté un élément tubulaire selon l'invention, désigné par la référence générale 2. L'élément tubulaire 2 comprend un corps de base 4 muni d'une partie courante 6 et d'un bout à emboîtement 8. Le corps de base 4 est par exemple en métal, notamment 25 en fonte, et en particulier en fonte à graphite sphéroïdal. Le corps de base 4 s'étend selon un axe central X-X. Dans ce qui suit, les expressions « axialement », « radialement » et « circonférentiellement » seront utilisées par référence à l'axe central X-X. La partie courante 6 est de forme cylindrique creuse d'axe X-X, notamment à section circulaire, et forme un bout uni (non-représenté). 30 Le bout à emboîtement 8 délimite une face frontale 10 annulaire. La face frontale 10 est dirigée à l'opposé de la partie courante 6 et s'étend perpendiculairement par rapport à l'axe central X-X. La face frontale 10 a une largeur radiale LR,_mesurée radialement par rapport à l'axe central X-X, et est délimitée par un bord radialement extérieur 11. Le bout à emboîtement 8 comprend une gorge annulaire intérieure 12 35 adaptée à loger un joint d'étanchéité 14 (voir figure 2). 4 Le corps de base 4 comporte un marquage d'identification 20 disposé sur la surface du corps de base 4. En l'occurrence, le marquage d'identification 20 est disposé sur la surface du bout à emboîtement 8, plus précisément sur la face frontale 10. Le marquage d'identification 20 est de préférence un marquage d'identification univoque, 5 c'est-à-dire les informations du marquage d'identification permettent d'identifier l'élément tubulaire 2 sans équivoque parmi tous les éléments tubulaires fabriqués par l'installation de fabrication, par l'usine ou par l'entreprise. Le marquage d'identification 20 comporte par exemple les informations concernant le lieu et/ou l'usine de production, le numéro de la machine de coulée ou moule de centrifugation de l'élément tubulaire, la date de 10 production et/ou le numéro d'ordre de l'élément tubulaire dans la production journalière. Le marquage d'identification 20 est de préférence d'un seul tenant ou d'une seule pièce avec le corps de base 4 et est en particulier un marquage par déformation plastique du corps de base 4. Ainsi le marquage d'identification 20 est par exemple un marquage obtenu par refoulement de matière du corps de base, telle que par de la frappe, 15 notamment à chaud. Alternativement, le marquage d'identification est obtenu par enlèvement de matière du corps de base, telle que par fraisage ou par gravure. Alternativement, le marquage d'identification 20 peut aussi être obtenu par application d'une couche de peinture ou par application d'un autocollant. Le bout à emboîtement 8 est muni d'un évidement 22 débouchant dans la face 20 frontale 10. L'évidement 22 définit un axe central d'évidement A-A qui est parallèle à l'axe central X-X. L'évidement 22 a une forme cylindrique, notamment à section circulaire. L'évidement 22 est un évidement borgne et a une paroi de fond et une paroi latérale fermée sur son pourtour, en l'occurrence une paroi latérale circulaire. Comme ceci est visible sur la figure 7, l'évidement 22 a une profondeur axiale PA et une largeur 25 transversale LT, qui est en l'occurrence le diamètre de l'évidement 22. La profondeur axiale PA est mesurée selon l'axe central X-X et la largeur transversale LT est mesurée dans un plan perpendiculairement à l'axe central X-X. D'une manière générale, la largeur transversale LT est la plus grande étendue de l'évidement 22 dans un plan transversal perpendiculairement à l'axe central X-X. En variante, l'évidement 22 a une autre forme 30 qu'une forme cylindrique, par exemple une forme parallélépipédique. La distance radiale DR entre l'axe central d'évidement A-A et le bord radialement extérieur 11 est comprise entre 40% et 60% de la largeur radiale LR. De préférence, la distance radiale entre l'axe central d'évidement A-A et le bord radialement extérieur 11 est compris entre 55% et 45% de la largeur radiale LR. Ainsi, l'évidement 22 est situé 35 avantageusement sensiblement à mi-distance des bords radialement extérieur 11 et radialement intérieur de la face frontale 10. 5 L'élément tubulaire 2 selon l'invention est également muni d'un dispositif d'identification 30 sans contact. Le dispositif d'identification 30 est disposé dans l'évidement 22 ménagé dans le bout à emboîtement 8. Le dispositif d'identification 30 sera décrit plus particulièrement en référence aux figures 4 et 5. Le dispositif d'identification 30 5 sans contact est muni d'une enveloppe 32, d'une puce électronique 34 sans contact de type RFID et d'une antenne 36 reliée à la puce électronique 34. L'enveloppe 32 est formée par un corps de base 38 et des nez d'encliquetage ou de fixation 40 disposés sur le corps de base 38. D'une manière générale, l'enveloppe 32 a une forme complémentaire de la forme de l'évidement 22. L'enveloppe 32, plus 10 précisément le corps de base 38 comporte une surface de circonférence 42 et une surface frontale 44. Les nez d'encliquetage 40 sont disposés sur la surface de circonférence 42 et assurent la fixation du dispositif d'identification 30 dans l'évidement 22. La puce électronique 34 et l'antenne 36 sont disposées dans l'enveloppe 32. En l'occurrence, l'antenne 36 et la puce électronique 34 sont disposées dans un carter 46 15 noyé dans l'enveloppe 32. Le carter 46 et l'enveloppe 32 sont par exemple fabriqués en matière plastique, telle que du polyamide. En variante, les nez d'encliquetage 40 sont remplacés par des nervures d'accrochage dans l'évidement 22. Lorsque le dispositif d'identification 30 est à l'état disposé dans l'évidement 22, la 20 surface frontale 44 est en retrait par rapport à la face frontale 10, et ceci d'une distance comprise entre 0,1 mm et 1 mm. Alternativement, la surface frontale 44 affleure la face frontale 10. En variante ou en complément des nez d'encliquetage 40 ou des nervures d'accrochage, l'enveloppe 32 est fixée par collage dans l'évidement 22. 25 La puce électronique 34 contient une information équivalente à l'information du marquage d'identification 20. En particulier, l'information contenue dans la puce électronique 34 comprend ou est constituée par une information qui est identique à l'information du marquage d'identification 20. Par exemple, si le marquage d'identification est la succession de caractères « ABC123 », la puce électronique 34 contient également 30 cette succession de caractères « ABC123 ». La puce électronique 34 peut également contenir, outre l'information de marquage d'identification, des informations supplémentaires, telles que relatives à la fabrication, la nature et/ou la destination de l'élément tubulaire, le diamètre nominal de l'élément tubulaire, son type, etc.... 35 La puce électronique 34 est une puce qui peut être lue à distance à l'aide d'un appareil de lecture. Avantageusement, la puce électronique 34 peut être lue d'une 6 manière passive, c'est-à-dire l'énergie électrique d'alimentation de la puce 34 lors de la lecture est transmise sans contact via l'antenne 36. La puce électronique 34 n'est donc pas reliée à une source électrique, telle qu'une pile. La puce électronique 34 est de préférence du type « Write Once - Read Many », c'est-à-dire elle est modifiable par 5 écriture une seule fois et une modification de l'information après écriture unique est impossible. L'élément tubulaire 2 peut également comprendre un revêtement (non-représenté), par exemple un revêtement anticorrosion, disposé sur le corps de base 4. Sur les figures 2 et 6 est représentée une jonction tubulaire 50 comprenant un 10 élément tubulaire 2 selon l'invention, un joint d'étanchéité 14 disposé dans la gorge 12 ainsi qu'un bout uni 52 d'un élément tubulaire adjacent, inséré dans le bout à emboîtement 8. Le fait que le dispositif d'identification 30 soit disposé dans le bout à emboîtement 8 et particulièrement dans un évidement 22 débouchant sur la face frontale 10 conduit à 15 plusieurs avantages. D'une part, le bout à emboîtement 8 est assez massif et permet la réception du dispositif d'identification 30 sans modification des performances techniques de l'élément tubulaire. La stabilité de l'élément tubulaire n'est donc pas affectée. Par ailleurs, au cas où l'élément tubulaire 2 doit être raccourci, c'est la partie courante 6 qui est raccourcie et la partie enlevée ne contient donc pas le dispositif d'identification, 20 permettant ainsi d'identifier l'élément tubulaire même à l'état raccourci. Par ailleurs, la face frontale 10 du bout à emboîtement est toujours accessible lorsque la jonction tubulaire est établie. La puce électronique 34 peut donc être lue, même à l'état installé de la canalisation. Par ailleurs, le bout à emboîtement 8 étant obtenu à l'aide d'un noyau lors de la 25 fabrication, une légère modification du noyau permet, lors de la fabrication de l'élément tubulaire, de réaliser l'évidement 22 sans surcoût. Enfin, l'emplacement permet une lecture de la puce électronique 34 facile et économique sur les lignes de fabrication et jusqu'à la pose de l'élément tubulaire. En se référant de nouveau à la figure 1 on voit qu'il y est représenté un dispositif 30 de programmation 60 de la puce électronique 34. Le dispositif de programmation 60 comporte un bâti 62, un rouleau d'entraînement 64 ainsi qu'un rouleau libre 66. Chacun des rouleaux d'entraînement 64 et libre 66 est mobile en rotation autour d'un axe de rotation Y-Y. Le dispositif de programmation 60 est adapté pour entraîner l'élément tubulaire 2 35 en rotation autour de l'axe central X-X. A cet effet, le rouleau d'entraînement 64 est relié à un moteur non représenté et peut être entraîné en rotation par celui-ci. Le rouleau 7 d'entraînement 64 étant en contact avec la surface de la partie courante 6 entraîne de ce fait le corps de base 4 en rotation. Le dispositif de programmation 60 comprend également un galet de réaction 68 libre en rotation autour d'un axe de rotation Z-Z sensiblement perpendiculaire à l'axe X-X. 5 Le dispositif de programmation 60 est muni par ailleurs d'une unité de lecture et de programmation 70 de la puce électronique ainsi que d'un scanner 72. L'unité de lecture et de programmation 70 est adaptée pour lire les informations contenues dans la puce électronique 34, pour écrire des informations dans la puce électronique 34, ainsi que, le cas échéant, pour verrouiller la puce électronique 34 contre 10 toute écriture ultérieure d'informations supplémentaires ou modification ultérieure des informations écrites. Le scanner 72 est adapté pour lire le marquage d'identification 20. Le dispositif de programmation 60 est muni d'une unité de contrôle 74, par exemple d'un ordinateur personnel (PC), à qui sont reliés l'unité de lecture et de 15 programmation 70 et le scanner 72. L'unité de contrôle 74 peut également commander le moteur d'entraînement du rouleau d'entraînement 64. L'unité de contrôle 74 est adaptée pour mettre en oeuvre l'une ou plusieurs des étapes suivantes : - entraîner le rouleau d'entraînement 64, et donc entraîner l'élément tubulaire en 20 rotation, jusqu'à ce que le marquage d'identification 20 puisse être lu par le scanner 72; - lire le marquage d'identification 20 de l'élément tubulaire 2 par le scanner 72; - vérifier le bon fonctionnement de la puce électronique 34, notamment par une lecture des informations contenues dans celle-ci, par l'unité de lecture et de programmation 70 ; 25 - écrire des informations correspondantes à celles du marquage d'identification 20 dans la puce électronique 34, par l'unité de lecture et de programmation 70, notamment via l'antenne 36, et - verrouiller la puce électronique 34 contre une modification des informations du marquage d'identification et d'éventuelles autres informations qu'elle contient. 30 Sur les Figures 8 à 11 est représenté un procédé de fabrication d'un élément tubulaire selon l'invention. Le procédé de fabrication comprend les étapes suivantes. Une ébauche de corps de base 80 est fabriquée par moulage de métal liquide 82 dans un moule 84, qui est par exemple un moule rotatif. Eventuellement, une ébauche de 35 l'évidement 22 est fabriquée dans l'ébauche de corps de base 80 par un noyau d'évidement 86 lors de la coulée. Cette étape est montrée sur la figure 8. 8 Ensuite, une étape d'extraction de l'ébauche de corps de base 80 du moule est mise en oeuvre. Ceci a lieu entre les figures 8 et 9. Puis, la fabrication ou la finalisation de l'évidement 22 par enlèvement de matière du bout à emboitement 8, par exemple par une mèche ou par une fraise 88, est effectuée. 5 Ceci est représenté sur la Figure 9. Avant refroidissement de l'ébauche de corps de base à température ambiante, le marquage d'identification 20 est mis en place sur la face avant 10 du bout uni 8, pendant que le corps de base 4 est à une température au-dessus de 200°C, notamment comprise entre 300°C et 700°C, et particulièrement compriseentre 550°C et 650°C (Figure 9). 10 Puis, le dispositif d'identification 30 est inséré dans l'évidement 22 (Figure 10), notamment lorsque le corps de base 4 est à une température inférieure à 100°C et de préférence lorsque le corps de base est à température ambiante. Sur la Figure 11 est représentée l'étape d'association des informations du marquage d'identification 20 avec la puce électronique 34. 15 Le marquage d'identification 20 est lu par le scanner 72. Avantageusement, le marquage d'identification 20 est disposé adjacent à l'évidement 22 dans lequel la puce électronique 34 est insérée. Le bon fonctionnement de la puce électronique 34 est vérifié par exemple par lecture d'un code de vérification stocké dans la puce électronique 34. 20 Au cas où la puce électronique 34 est en état de fonctionner, les informations correspondantes du marquage d'identification 20 sont écrites dans la puce électronique 34. Enfin, les informations d'identification sont stockées dans une base de données 90, qui associe l'information d'identification d'un élément tubulaire à d'autres informations 25 concernant cet élément tubulaire, telles que : le site de production, la date de production, des données techniques relatives à l'élément tubulaire telles que par exemple son épaisseur, sa composition et sa structure métallographique, des données commerciales, des données logistiques ainsi que des données concernant la vie de cet élément tubulaire, telles que le lieu d'utilisation ou encore la géolocalisation par coordonnées GPS 30 de l'emplacement où l'élément tubulaire est posé. Ainsi, la puce électronique peut être de structure simple et n'a besoin que de peu de mémoire. Aussi, certaines informations sur l'élément tubulaire ne peuvent être obtenues qu'en ayant accès à la base de données 90, ce qui augmente la sécurité et protège les données techniques et commerciales. 35 La description qui précède contient des caractéristiques techniques de l'invention. Ces caractéristiques techniques, bien que présentées dans un contexte technique et 9 éventuellement en combinaison avec d'autres caractéristiques techniques, peuvent être utilisées à chaque fois individuellement, sans les autres caractéristiques techniques, REVENDICATIONS1. Élément tubulaire (2), du type comprenant : - un corps de base (4) muni d'une partie courante, notamment cylindrique, et d'un bout à emboîtement (8) ayant une face frontale (10), notamment annulaire, et - un dispositif d'identification (30) sans contact muni d'une puce électronique (34) sans contact, le corps de base (4) s'étendant selon un axe central (X-X), caractérisé en ce que le bout à emboîtement (8) comprend un évidement (22) débouchant dans la face frontale, et en ce que le dispositif d'identification est disposé dans l'évidement. 2. Elément tubulaire selon la revendication 1, dans lequel le bout à emboîtement (8) comprend une gorge annulaire (12) intérieure adaptée à recevoir un joint d'étanchéité (14). 3. Elément tubulaire selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le corps de base (4) est en métal, notamment en fonte. 4. Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le corps de base (4) comporte un marquage d'identification (20), notamment univoque, disposé sur la surface du corps de base, notamment disposé sur la surface du bout à emboîtement, en particulier disposé sur la face frontale (10). 5. Elément tubulaire selon la revendication 4, dans lequel le marquage d'identification (20) est d'un seul tenant avec le corps de base (4), et est en particulier un marquage par déformation plastique du corps de base. 6. Elément tubulaire selon la revendication 4 ou 5, dans lequel la puce électronique (34) contient une information équivalente ou identique à l'information du marquage d'identification (20). 7. Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'évidement (22) a une profondeur axiale (PA), mesurée selon l'axe central (X-X), et une largeur transversale (LT), mesurée dans un plan transversal s'étendant perpendiculairement à l'axe central, et dans lequel la profondeur axiale (PA) est inférieure à la largeur transversale, notamment dans lequel la largeur transversale est la plus grande étendue de l'évidement dans le plan transversal. 8. Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel - la face frontale (10) a une largeur radiale (LR), mesurée radialement par rapport à l'axe central (X-X), et est délimitée par un bord radialement extérieur (11), dans lequel - l'évidement (22) définit un axe central d'évidement (A-A), et dans lequel 11 la distance radiale entre l'axe central d'évidement (A-A) et le bord radialement extérieur est comprise entre 40% et 60% de la largeur radiale (LR). 9. Elément tubulaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le dispositif d'identification (30) comprend : 5 - une enveloppe (32) - une antenne (36) reliée à la puce électronique (34), la puce électronique et l'antenne étant disposées dans l'enveloppe (32), et dans lequel l'enveloppe (32) a une forme complémentaire de la forme de l'évidement (22). 10. Procédé de fabrication d'un élément tubulaire selon l'une quelconque des 10 revendications 1 à 9, comprenant les étapes suivantes : - on fabrique le corps de base (4), - on ménage l'évidement (22) dans la face frontale du bout à emboîtement, - on applique le marquage d'identification (20) sur la surface du corps de base, - on met en place le dispositif d'identification (30) dans l'évidement (22). 15 11. Procédé de fabrication d'un élément tubulaire selon au moins la revendication 4, notamment en mettant en oeuvre le procédé de la revendication 10, comprenant les étapes suivantes : - on lit les informations du marquage d'identification (20); - on stocke les informations lues du marquage d'identification dans la puce 20 électronique (34). 12. Procédé de fabrication selon les revendications 10 et 11 prises ensemble, comprenant les étapes suivantes : - la fabrication du corps de base est effectuée par coulée ou par moulage, - l'opération de ménager l'évidement dans la face frontale et/ou l'opération 25 d'appliquer le marquage d'identification est effectuée lorsque l'élément tubulaire a une température supérieure à 200°C, - l'opération de mise en place du dispositif d'identification (30) dans l'évidement (22) est effectuée lorsque l'élément tubulaire a une température inférieure à 100°C. 13. Procédé de fabrication selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, 30 comprenant les étapes suivantes : - on stocke les informations de marquage d'identification dans une base de données (90), et - on associe à l'information du marquage d'identification de l'élément tubulaire des informations additionnelles concernant cet élément tubulaire, ces informations 35 additionnelles étant stockées dans la base de données (90).