Brevet FR3098842A1 — publié le 20210122

Description Titre de l'invention : Élément en caoutchouc gonflable qui crée également une garniture d'étanchéité en forme de coupelle [0001]otÇ 1.1exte [0002] Dans le domaine pétrolier, une garniture d'étanchéité peut être utilisée pour sceller un espace annulaire entre un tuyau et un trou de forage ou entre deux tuyaux concentriques ou dans d'autres agencements similaires. Certaines garnitures d'étanchéité utilisent des éléments en caoutchouc gonflables qui se dilatent en présence d'un stimulus, comme l'huile, l'eau, la température ou d'autres stimuli similaires. D'autres garnitures comprennent des éléments d'étanchéité à excitation automatique, définis aux fins de la présente description comme signifiant des éléments d'étanchéité qui ont tendance à se sceller en réponse à la présence de pression contre laquelle les éléments d'étanchéité sont destinés à sc sceller. La fourniture d'une garniture d'étanchéité qui comprend un élément en caoutchouc gonflable à excitation automatique est un défi. Brève description des dessins [0003] La [fig.1A] est une vue en coupe d'un joint en caoutchouc gonflable contraint non gonflé autour d'un mandrin. [0004] La [fig.1B] est une vue en coupe du joint en caoutchouc gonflable contraint autour du mandrin de la I A après que le gonflement se produit. 100051 La Ffig.2AI est une vue en coupe d'un joint en caoutchouc gonflable non contraint non gonflé autour d'un mandrin. 100061 La [fig.2B] est une vue en coupe du joint en caoutchouc gonflable non contraint autour du mandrin de la 2A après que le gonflement se produit. 100071 La fig.31 est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable qui est par- tiellement contraint. 100081 La fig.4I est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable lié à un mandrin. 100091 La fig.51 est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable capturé par un arceau. 100101 La fig.6I est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable lié à une glissière. 10011 La fig.71 est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable capturé par un arceau à travers un élément en caoutchouc gonflable. 100121 La [fig.8A] est une vue en coupe d'une garniture d'étanchéité en forme de coupelle comprenant un ressort. 2 100131 La [fig.8B] est une vue en coupe de la garniture d'étanchéité en forme de coupelle comprenant le ressort après l'excitation de l'élément en caoutchouc gonflable dans une garniture d'étanchéité en forme de coupelle. [0014] La [fig.9A] est une vue en coupe d'une garniture d'étanchéité avec un élément en ca- outchouc gonflable lié aux deux extrémités et comprenant un orifice de pression. [0015] La [fig.9B] est une vue en coupe de la garniture d'étanchéité de la [fig.9A] après ex- citation. [0016] La [fig.10] est une vue en coupe d'une garniture d'étanchéité avec un élément en ca- outchouc gonflable lié aux deux extrémités et comprenant un orifice de pression et une source de pression à l'intérieur d'un mandrin. [0017] La [fig.11A] est une vue en coupe d'une garniture d'étanchéité avec un élément en caoutchouc gonflable lié au niveau ou à proximité du centre. [0018] La [fig.11B] est une vue en coupe de la garniture d'étanchéité de la [fig.] 1A] excitée par la pression provenant d'une première direction. [0019] La [fig.11C] est une vue en coupe de la garniture d'étanchéité de la [fig.] 1A] excitée par la pression provenant d'une seconde direction. [0020] La [fig.12] est un organigramme décrivant un procédé pour établir un joint entre un mandrin et un trou de forage. Description détaillée [0021] La description détaillée suivante illustre les modes dc réalisation de la présente invention. Ces modes de réalisation sont décrits de façon suffisamment détaillée pour permettre à l'homme du métier de mettre en pratique ces modes de réalisation sans expérimentation excessive. Il faut toutefois comprendre que les modes de réalisation et les exemples décrits ici ne sont donnés qu'à titre illustratif et non à titre de limitation. Divers remplacements, modifications, ajouts et réarrangements peuvent être apportés qui demeurent des applications potentielles des techniques décrites. Ainsi, la description suivante ne doit pas être considérée comme limitant la portée des revendications annexées. En particulier, un élément associé à un mode de réalisation donné ne doit pas êtrc limité à une association avec ce mode dc réalisation donné mais il convient dc partir du principe qu'il peut être associé avec un quelconque mode de réalisation présenté ici. [0022] La [fig.1A] est une vue en coupe d'un joint en caoutchouc gonflable contraint non gonflé autour d'un mandrin. Classiquement, un joint en caoutchouc gonflable 102 est lié à un mandrin 104 par un adhésif 106 ou une autre technique de liaison. [0023] La [fig.1B] est une vue en coupe du joint en caoutchouc gonflable contraint autour du mandrin de la lA après que le gonflement se produit. Après que le joint en caoutchouc gonflable contraint 102 est exposé aux stimuli de gonflement, tels que l'eau, 3 l'huile, la température ou d'autres stimuli de gonflement, le joint gonflable contraint 102 remplit un plus grand volume avec son diamètre extérieur passant de son diamètre extérieur d'origine 108 à un diamètre extérieur gonflé 110. La capacité de maintien de pression du joint gonflable contraint 102 est liée à la pression que le joint gonflable contraint 102 exerce vers l'extérieur dans son état gonflé illustré sur la figure 1B. Lorsque le joint gonflable contraint 102 doit avoir une grande expansion (c'est-à-dire une grande différence entre le diamètre extérieur d'origine 108 et le nouveau diamètre extérieur 110), la pression extérieure exercée par le joint gonflable contraint 102 peut être faible et la capacité d'étanchéité peut être diminuée. Dans certaines applications, le caoutchouc n'atteindra pas le diamètre cible, et aura beaucoup moins de force d'étanchéité au niveau de ce diamètre. [0024] La [fig.2A] est une vue en coupe d'un joint en caoutchouc gonflable non contraint non gonflé autour d'un mandrin. Dans cet exemple, un joint en caoutchouc gonflable non contraint 202 est positionné autour d'un mandrin 204 niais n'est pas lié au mandrin 204. Autrement dit, à la différence de l'exemple représenté aux figures l A et 1 B, il n'y a pas d'adhésif 106 ou autre liaison entre le joint en caoutchouc gonflable non contraint 202 et le mandrin 204, cc qui signifie que le joint en caoutchouc gonflable non contraint 202 est libre de se dilater loin du mandrin 204. [0025] La [fig.2B] est une vue en coupe du joint en caoutchouc gonflable non contraint autour d'un mandrin de la [fig.1A] après que le gonflement se produit. Après que le joint en caoutchouc non contraint 202 est exposé aux stimuli de gonflement, le diamètre extérieur du joint en caoutchouc non contraint 202 se dilate de son diamètre extérieur d'origine 206 à un diamètre extérieur gonflé 208. Le diamètre intérieur se dilate également loin du mandrin 204 et loin du diamètre extérieur gonflé 208, de son diamètre intérieur d'origine 210 (à peu près égal au diamètre extérieur du mandrin 204) à un diamètre intérieur gonflé 212. Comme on peut le voir, tandis que le joint en caoutchouc non contraint 202 remplit un plus grand volume sur la [fig.2B] par rapport à la [fig.2A], le joint en caoutchouc non contraint 202 s'est éloigné du mandrin 204. Le diamètre extérieur 208 du joint en caoutchouc non contraint 202 atteint un grand diamètre mais le diamètre intérieur 212 ne se scelle pas et l'agencement illustré sur les figures 2A et 2B n'aurait aucune capacité de maintien de pression. [0026] L'appareil décrit ici utilise un élément en caoutchouc gonflable pour créer un joint en forme de coupelle. Un élément en caoutchouc gonflable est partiellement contraint de sorte qu'une partie de l'élément en caoutchouc gonflable reste intimement connectée au mandrin auquel l'élément en caoutchouc gonflable est couplé et qu'une partie de l'élément en caoutchouc gonflable se dilate loin du mandrin pour remplir une plus grande plage d'espace annulaire, tel que l'espace annulaire entre un tuyau et une paroi de trou de forage ou entre deux tuyaux concentriques, que ce qui serait possible avec un joint en caoutchouc gonflable classique, tel que décrit ci-dessus en relation avec les figures 1 A, 1B, 2A et 2B. La partie de l'élément en caoutchouc gonflable qui se dilate loin du mandrin est à excitation automatique, ce qui permet une étanchéité sur une plus grande différence de pression. [0027] La [fig.3] est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable qui est par- tiellement contraint. Un élément en caoutchouc gonflable 302 (représenté avant gonflement par des lignes pointillées et après gonflement par des lignes pleines) comprend une partie contrainte 304 et une partie non contrainte 306. La contrainte 308 sur la partie contrainte 304 est représentée symboliquement sur la [fig.3]. Des exemples de techniques pour contraindre la partie contrainte sont abordés ci-dessous en relation avec les figures 4 à 7. [0028] La partie contrainte 304 maintient un joint sur un mandrin 310. La partie non contrainte 306 se gonfle et s'ouvre en présence d'un stimulus et crée un contact sur une paroi de forage 312 dans une formation souterraine 314. La configuration illustrée à la [fig.3] crée une garniture d'étanchéité en forme de coupelle dans laquelle la pression appliquée P a encore excité le joint. En tant que telle, la configuration illustrée à la [fig.3] est un dispositif d'isolation de puits de forage gonflable à excitation automatique. La ligne médiane représentée à la [fig.3] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 310. [0029] Le concept d'un dispositif d'isolation de puits de forage gonflable à excitation au- tomatique a été démontré lors d'essais en laboratoire. L'élément en caoutchouc gonflable a été capturé sur la gauche (en se référant à la [fig.3]) avec un arceau métallique. Ce côté gauche a maintenu une connexion intime avec le mandrin intérieur. Le côté droit était non contraint. Le côté droit s'est dilaté vers l'extérieur, augmentant de diamètre, jusqu'à ce qu'une connexion intime ait été établie avec un tube extérieur. Si l'élément en caoutchouc gonflable avait été lié au tuyau intérieur sur toute sa longueur, il n'aurait pas eu une dilatation suffisante pour atteindre le tuyau extérieur. Cependant, en utilisant cette configuration partiellement liée, le côté droit a pu combler l'espace et créer un joint. Le nouveau joint est un joint à excitation automatique de sorte qu'une pression appliquée pousserait avec plus de force sur l'élément en caoutchouc gonflable et augmenterait la pression d'étanchéité. [0030] La [fig.4] est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable lié à un mandrin. Une partie contrainte 402 d'un élément en caoutchouc gonflable 404 peut être liée, par exemple par un adhésif ou un durcisseur 406 ou similaire, à un mandrin 408. La ligne médiane représentée à la [fig.4] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 408. [0031] La [fig.5] est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable capturé par un arceau. Une partie contrainte 502 d'un élément en caoutchouc gonflable 504 peut être capturée contre un mandrin 506 par un dispositif de capture 508, tel qu'un arceau. La ligne médiane représentée à la [fig.5] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 506. [0032] La [fig.6] est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable lié à une glissière. Une partie contrainte 602 d'un élément en caoutchouc gonflable 604 peut être liée, par un adhésif 606 ou similaire, à une glissière 608 (ou un manchon) qui se dilate au moins partiellement autour d'un mandrin 610. L'élément en caoutchouc gonflable 604 peut être lié face à face à la glissière 608, comme représenté à la [fig.6], ou un bord de l'élément en caoutchouc gonflable 604 peut être lié à un bord de la glissière 608 (non représentée). La ligne médiane représentée à la [fig.6] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 610. [0033] La [fig.7] est une vue en coupe d'un élément en caoutchouc gonflable capturé par un arceau à travers un élément en caoutchouc gonflable. Une partie contrainte 702 d'un élément en caoutchouc gonflable 704 peut être capturée contre un mandrin 706 par un dispositif de capture 708, tel qu'un arceau, qui passe à travers la partie contrainte 702. Le dispositif de capture 708 peut être partiellement enfermé par l'élément en caoutchouc gonflahlc 704, comme représenté à la figure 11, ou il peut être complètement enfermé par l'élément en caoutchouc gonflahlc 704. La ligne médiane représentée à la [fig.7] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 706. [0034] Les exemples de techniques pour contraindre la partie contrainte illustrés aux figures 4 à 7 ne sont que des exemples. D'autres techniques similaires seraient évidentes pour l'homme du métier. En outre, alors que les exemples de techniques pour contraindre la partie contrainte illustrés aux figures 4 à 7 utilisent des mécanismes pour tirer la partie contrainte vers le mandrin, d'autres techniques peuvent pousser la partie contrainte en contact avec le mandrin. Par exemple, un élément s'étendant depuis un tube concentrique avec le mandrin ou depuis une paroi de trou de forage peut pousser la partie contrainte en contact avec le mandrin. [0035] La [fig.8A] est une vue en coupe d'une garniture d'étanchéité en forme de coupelle comprenant un ressort. Une garniture d'étanchéité en forme de coupelle 800 comprend un élément en caoutchouc lié 802 qui est lié à un mandrin 804 par un lieur 806, tel qu'un adhésif. Un élément en caoutchouc gonflable 808 peut être couplé à l'élément en caoutchouc lié 802 par, par exemple, un adhésif 810. Le même adhésif 810 (ou un adhésif différent) peut lier un premier renfort optionnel 812 et/ou un second renfort optionnel 814 à l'élément en caoutchouc lié 802 et à l'élément en caoutchouc gonflable 808. Un ressort 816 peut être placé entre l'élément en caoutchouc lié 802 et l'élément en caoutchouc gonflable 808 pour aider à exciter la coupelle formée par l'élément en caoutchouc gonflable 808. Le premier renfort optionnel 812 et le second renfort optionnel 814 aident à augmenter la pression d'étanchéité de la coupelle formée par 6 l'élément en caoutchouc gonflable 808. La couche de caoutchouc liée 802 peut être constituée d'un caoutchouc gonflable ou d'un caoutchouc non gonflable. La ligne médiane représentée à la [fig.RA] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 804. [0036] Un ressort similaire peut être placé entre les éléments en caoutchouc gonflables 404, 504, 604 et 704 et les mandrins respectifs 408, 506, 610, 706 pour les exemples illustrés aux figures 4 à 7. [0037] La [fig.8B] est une vue en coupe de la garniture d'étanchéité en forme de coupelle comprenant le ressort de la [fig.8A] après l'excitation de la garniture d'étanchéité en forme de coupelle dans un joint calotte. Comme on peut le voir, le ressort 816 a aidé à pousser l'élément en caoutchouc gonflable 808 dans une position creuse contre une paroi de trou de forage 818 à travers une formation 820. Dans certaines conditions, la force du ressort est sélectionnée de sorte que la force du ressort est inférieure à la limite d'élasticité du caoutchouc gonflable 808 lorsque le caoutchouc gonflable est dans son état non gonflé ([fig.8A]). La ligne médiane représentée à la [fig.8B] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 804. [0038] Dans les situations où un élément de garniture d'étanchéité est en porte-à-faux, tel que les éléments en caoutchouc gonflables 404, 504, 604, 704 et 808 dans les figures respectives 4 à 7, 8A et 8B, l'élément en porte-à-faux peut être temporairement contraint avec un matériau soluble (non représenté) pendant, par exemple, le rodage. Lorsque la garniture d'étanchéité est dans une position souhaitée, le matériau soluble peut se dégrader et permet à l'élément en porte-à-faux de fonctionner comme décrit précédemment. Le matériau soluble peut être un métal, tel que l'aluminium, le magnésium et le zinc. Le métal peut être allié à d'autres éléments afin de modifier la résistance à la traction, la déformation à la rupture ou la vitesse de dissolution. Par exemple, le magnésium peut être allié à l'aluminium pour augmenter la résistance et peut être allié au cuivre pour accélérer la dissolution. Le matériau soluble peut être un plastique dégradable, tel qu'un polyester aliphatique, spécifiquement un plastique d'acide polylactique (PLA) ou un plastique de polyglycolide (PGA). Le matériau soluble peut être un élastomère dégradable tel que l'uréthane, l'uréthane thermoplastique (TPU) et le thiol. [0039] La [fig.9A] est une vue en coupe d'une garniture d'étanchéité avec un élément en ca- outchouc gonflable lié aux deux extrémités et comprenant un orifice de pression. Une garniture d'étanchéité 900 peut comprendre un élément en caoutchouc gonflable 902 qui peut être lié à un mandrin 904 par des lieurs 906, 908, tels que des adhésifs, au niveau ou à proximité (c'est-à-dire à moins de 10 pour cent de la longueur de l'élément en caoutchouc gonflable 902) des deux extrémités de l'élément en caoutchouc gonflable 902. Une chambre toroïdale 910 peut être formée entre l'élément en caoutchouc gonflable 902 et le mandrin 904. Un canal de pression 912 peut s'étendre de 7 l'extérieur de la chambre toroïdale 910 à l'intérieur de la chambre toroïdale 910. L'élément en caoutchouc gonflable 902 peut être longitudinalement (c'est-à-dire dans la direction où le mandrin 904 s'étend) plus long que les éléments en caoutchouc gonflables 404, 504, 604, 704, 808 illustrés aux figures 4 à 7, 8A et 8B, ce qui améliore le changement de diamètre de l'élément en caoutchouc gonflable 902 lors de l'activation. Le canal de pression 912 peut entraîner l'excitation automatique de la garniture d'étanchéité 900. La ligne médiane représentée à la [fig.9A] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 904. [0040] La [fig.9B] est une vue en coupe de la garniture d'étanchéité de la [fig.9A] après ex- citation. Comme on peut le voir, la pression pénètre dans le canal de pression 912 au niveau d'un orifice extérieur 914 et pénètre dans la chambre toroïdale 910 au niveau d'un orifice intérieur 916, aidant à exciter l'élément en caoutchouc gonflable 902 contre une paroi de forage 918 à travers une formation 920. La ligne médiane représentée à la [fig.9B] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 904. [0041] La [fig.10] est une vue en coupe d'une garniture d'étanchéité avec un élément en ca- outchouc gonflable lié aux deux extrémités et comprenant un orifice de pression et une source de pression à l'intérieur d'un mandrin. La source de pression 1002 pour aider à exciter l'élément en caoutchouc gonflable 902 à travers le canal de pression 912 peut être à l'extérieur du mandrin, comme illustré aux figures 9A et 9B, ou à l'intérieur du mandrin 904 comme illustré à la [fig.10] ou à l'intérieur de la paroi du mandrin 904 (non représenté). La ligne médiane représentée à la [fig.10] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 904. [0042] Dans les figures 9A, 9B et 10, l'élément en caoutchouc gonflable 902 a une première partie contrainte 922 (étiquetée à la [fig.9A]) adjacente au lieur 906, une seconde partie contrainte 924 adjacente au lieur 908 et une partie non contrainte 926 entre le lieur 906 et le lieur 908 qui peuvent faire partie intégrante de la première partie contrainte 922 et de la seconde partie contrainte 924. [0043] La [fig.11A] est une vue en coupe d'une garniture d'étanchéité avec un élément en caoutchouc gonflable lié au niveau ou à proximité du centre. Une garniture d'étanchéité 1100 comprend un élément en caoutchouc gonflable 1102 lié à un mandrin 1104 par un lieur 1106, tel qu'un adhésif, à un endroit éloigné des extrémités de l'élément en caoutchouc gonflable 1102, par exemple au niveau ou à proximité (c'est-à-dire à moins de 10 pour cent de la longueur de l'élément en caoutchouc gonflable 1102) du centre de l'élément en caoutchouc gonflable 1102. La ligne médiane représentée à la [fig.11A] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 1104. [0044] La [fig.11B] est une vue en coupe de la garniture d'étanchéité de la [fig.11A] excitée par la pression provenant d'une première direction. Lorsque l'élément en caoutchouc gonflable 1102 est activé et qu'une pression symbolisée par la flèche épaisse 1112 est 8 appliquée, l'élément en caoutchouc gonflable 1102 forme un joint calotte contre une paroi de trou de forage 1108 pénétrant dans une formation 1110, où le joint calotte résiste à la pression provenant de la direction de la flèche 1 1 1 2. La lignc médiane représentée à la [fig.11B] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 1104. [0045] La [fig.11C] est une vue en coupe de la garniture d'étanchéité de la [fig.11A] excitée par la pression provenant d'une seconde direction. Lorsque l'élément en caoutchouc gonflable 1102 est activé et qu'une pression symbolisée par la flèche épaisse 1114 est appliquée, l'élément en caoutchouc gonflable 1102 forme un joint calotte contre une paroi de trou de forage 1108 pénétrant dans la formation 1110, où le joint calotte résiste à la pression provenant de la direction de la flèche 1 1 1 4. La ligne médiane représentée à la [fig.1 1 C] est la ligne médiane longitudinale du mandrin 1104. [0046] Dans les figures 11A, 11B et 11C, l'élément en caoutchouc gonflable 1102 comprend une partie contrainte 1116 (étiquetée à la [fig.11A]) adjacente au lieur 1106. L'élément en caoutchouc gonflable 1102 a une première partie de partie non contrainte 1118 formée d'un seul tenant avec une première extrémité 1120 de la partie contrainte 1 1 1 6 et une seconde partie de partie non contrainte 1122 formée d'un seul tenant avec une seconde extrémité 1124 de la partie contrainte 1116 [0047] La [fig.121 est un organigramme décrivant un procédé pour établir un joint entre un mandrin et un trou de forage. Une garniture d'étanchéité est fabriquée ayant une partie contrainte et une partie non contrainte (bloc 1202). La partie non contrainte est constituée d'un matériau gonflable et est couplée à la partie contrainte. La partie contrainte de l'élément d'étanchéité est couplée au mandrin, laissant la partie non contrainte libre de se déplacer par rapport au mandrin (bloc 1204). Le mandrin et la garniture d'étanchéité sont positionnés dans le trou de forage (bloc 1206). La garniture d'étanchéité est excitée de sorte que la partie non contrainte gonfle loin du mandrin et contre le trou de forage pour former une coupelle (bloc 1208). [0048] L'élément en caoutchouc gonflable 302, 404, 504, 604, 704, 808, 902, 1102 peut comprendre un caoutchouc gonflable lié à un caoutchouc non gonflant, un caoutchouc gonflant à l'eau lié à un caoutchouc gonflant à l'huile et/ou un caoutchouc gonflant à l'eau lié à un caoutchouc se contractant à l'eau. L'élément en caoutchouc gonflable 302, 404, 504, 604, 704, 808, 902, 1102 peut être créé à partir d'une partie gonflante et d'une partie non gonflante par un adhésif ou par une liaison dans un moule, ou par une autre technique similaire. La partie contrainte 304, 402, 502, 602, 702, 922, 924, 1116 de l'élément en caoutchouc gonflable 302, 404, 504, 604, 704, 902, 1102 peut être constituée d'un matériau non gonflant. [0049] L'élément en caoutchouc gonflable 302, 404, 504, 604, 704, 808, 902, 1102 peut être constitué d'un caoutchouc gonflable à l'huile, tel que du caoutchouc éthylènepropylène-diène-terpolymère (EPDM). L'élément en caoutchouc gonflable 302, 404, 9 504, 604, 704, 808, 902, 1102 peut être constitué d'un caoutchouc gonflable à l'eau avec des additifs super absorbants (SAP) qui gonfleront dans l'eau. L'élément en caoutchouc gonflable 302, 404, 504, 604, 704, 808, 902, 1102 peut être constitué d'élastomères gonflables thermiques qui utilisent la dilatation thermique résultant du changement de température pour changer la taille, comme par exemple du caoutchouc qui a été mélangé avec de la cire de paraffine, qui se dilate lorsque la cire fond. L'élément en caoutchouc gonflable 302, 404, 504, 604, 704, 808, 902, 1102 peut comprendre un matériau de renforcement, tel que des fibres alignées longitudinalement afin de ne pas interférer avec le gonflement mais pour fournir un raidissement. [0050] Les éléments en caoutchouc non gonflants 802 ou les parties contraintes de l'élément en caoutchouc gonflable 302, 404, 504, 604, 704, 808, 902, 1102 peuvent être en nitrile, en caoutchouc butadiène nitrile hydrogéné (HNBR), en fluoroélastomères (FKM), en élastomères perfluores (FFKM) et/ou en caoutchoucs naturels. [0051] D'autres exemples conformes aux présents enseignements sont énoncés dans les clauses numérotées suivantes. [0052] Clause 1. Un appareil, comprenant : [0053] un mandrin ; [0054] une garniture d'étanchéité ayant : [0055] une partie contrainte couplée au mandrin, et [0056] une partie non contrainte constituée d'un matériau gonflable et couplée à la partie contrainte, dans lequel la partie non contrainte est libre de se déplacer par rapport au mandrin. [0057] Clause 2. L'appareil selon la clause 1, dans lequel la partie contrainte de la garniture d'étanchéité a un diamètre extérieur et est couplée au mandrin par un ou plusieurs des éléments suivants : (a) une liaison entre la partie contrainte et le mandrin, (b) un arceau contre le diamètre extérieur de la partie contrainte pour capturer la partie contrainte contre le mandrin, (c) une liaison entre la partie contrainte et une glissière autour du mandrin, (d) un arceau intégré dans la partie contrainte pour capturer la partie contrainte contre le mandrin. [0058] Clause 3. L'appareil selon une quelconque clause précédente, dans lequel la partie non contrainte est constituée d'un matériau choisi dans le groupe composé d'un caoutchouc gonflant à l'eau et d'un caoutchouc gonflant à l'huile. [0059] Clause 4. L'appareil selon une quelconque clause précédente, dans lequel la partie contrainte est constituée d'un matériau choisi dans le groupe composé d'un matériau non gonflant, d'un caoutchouc gonflant à l'eau, d'un caoutchouc se contractant à l'eau et d'un caoutchouc gonflant à l'huile. [0060] Clause 5. L'appareil selon une quelconque clause précédente, dans lequel la partie contrainte est liée à la partie non contrainte par un ou plusieurs des éléments suivants : (a) une liaison adhésive entre la partie contrainte et la partie non contrainte, ou (h) une liaison dans un moule entre la partie contrainte et la partie non contrainte. [0061] Clause 6. L'appareil selon une quelconque clause précédente, comprenant en outre un ressort pour pousser la partie non contrainte à l'écart du mandrin. [0062] Clause 7. L'appareil selon une quelconque clause précédente, dans lequel la partie contrainte est formée d'un seul tenant avec la partie non contrainte. [0063] Clause 8. L'appareil selon une quelconque clause précédente, dans lequel la partie non contrainte a une première partie de partie non contrainte formée d'un seul tenant avec une première extrémité de la partie contrainte et une seconde partie de partie non contrainte formée d'un seul tenant avec une seconde extrémité de la partie contrainte. [0064] Clause 9. L'appareil selon une quelconque clause précédente, dans lequel la partie contrainte a une première partie de partie contrainte formée d'un seul tenant avec une première extrémité de la partie non contrainte et une seconde partie de partie contrainte formée d'un seul tenant avec une seconde extrémité de la partie non contrainte. [0065] Clause 10. L'appareil selon la clause 9, comprenant en outre un orifice de pression dans un espace entre le mandrin et la partie non contrainte à travers un ou plusieurs des éléments suivants : le mandrin, la partie non contrainte, la partie contrainte, ou un couplage entre la partie non contrainte et la première extrémité de la partie non contrainte. [0066] Clause 11. L'appareil selon la clause 9, comprenant en outre une source de pression couplée à l'orifice de pression, dans lequel la source de pression est l'un des éléments suivants : à l'intérieur du mandrin ou à l'extérieur du mandrin. [0067] Clause 12. L'appareil selon une quelconque clause précédente, comprenant en outre un matériau de renforcement intégré à la partie non contrainte. [0068] Clause 13. Un procédé pour établir un joint entre un mandrin et un trou de forage, comprenant : [0069] la fabrication d'une garniture d'étanchéité ayant : [0070] une partie contrainte, et [0071] une partie non contrainte constituée d'un matériau gonflable et couplée à la partie contrainte ; [0072] le couplage de la partie contrainte de l'élément d'étanchéité au mandrin, laissant la partie non contrainte libre de se déplacer par rapport au mandrin ; [0073] le positionnement du mandrin et de l'élément d'étanchéité dans le trou de forage ; [0074] l'excitation de la garniture d'étanchéité de sorte que la partie non contrainte gonfle loin du mandrin et contre le trou de forage pour former une coupelle. [0075] Clause 14. Un procédé selon la clause 13, comprenant en outre : [0076] la liaison de la partie non contrainte avec un matériau soluble. [0077] Clause 15. Le procédé selon l'une quelconque des clauses 13 à 14, dans lequel 11 l'excitation de la garniture d'étanchéité comprend l'exposition de la partie non contrainte à un ou plusieurs des éléments suivants : fluide à hase d'eau, fluide à hase d'huile ou chaleur. [0078] Clause 16. Le procédé selon l'une quelconque des clauses 13 à 15, dans lequel l'excitation de la garniture d'étanchéité comprend la mise sous pression d'un espace entre la partie non contrainte et le mandrin. [0079] Clause 17. Le procédé selon l'une quelconque des clauses 13 à 16, dans lequel le couplage de la partie contrainte de la garniture d'étanchéité au mandrin comprend un ou plusieurs des éléments suivants : liaison de la partie contrainte au mandrin, capture de la partie contrainte contre le mandrin avec un arceau contre un diamètre extérieur de la partie contrainte, liaison de la partie contrainte à un manchon autour du mandrin, et capture de la partie contrainte contre le mandrin avec un arceau intégré à la partie contrainte. [0080] Clause 18. Le procédé selon l'une quelconque des clauses 13 à 17, comprenant en outre la fourniture d'un ressort entre le mandrin et la partie non contrainte. [0081] Clause 19. Un appareil, comprenant : [0082] un mandrin ; [0083] une garniture d'étanchéité ayant : [0084] une partie contrainte constituée d'un matériau gonflable couplé au mandrin, et [0085] une partie non contrainte constituée d'un matériau gonflable et couplée à la partie contrainte, dans lequel la partie non contrainte est libre de se déplacer pat- rapport au mandrin. [0086] Clause 20. L'appareil selon la clause 19, dans lequel la partie contrainte est formée d'un seul tenant avec la partie non contrainte. [0087] Le terme « couplé » utilisé ici désigne une connexion directe ou une connexion indirecte. [0088] Le texte décrit ci-dessus un ou plusieurs modes de réalisation spécifiques d'une invention plus large. L'invention est également mise en oeuvre dans une diversité de modes de réalisation alternatifs et n'est donc pas limitée à ceux décrits ici. La description précédente d'un mode de réalisation de l'invention a été présentée à des fins d'illustration et de description. Elle n'a pas vocation à être exhaustive ou à limiter l'invention à la forme précise décrite. De nombreuses modifications et variations sont possibles à la lumière des enseignements ci-dessus. Il est entendu que la portée de l'invention est limitée non pas par la présente description détaillée, mais plutôt par les revendications jointes aux présentes. 12 [Revendication 1] [Revendication 2] [Revendication 3] [Revendication 4] REVENDICATIONSAppareil, comprenant : un mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104); une garniture d'étanchéité (800, 900, 1100) ayant : une partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) couplée au mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104), et une partie non contrainte (306, 926) constituée d'un matériau gonflable et couplée à la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116), la partie non contrainte (306, 926) étant libre de se déplacer par rapport au mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104). Appareil selon la revendication 1, dans lequel la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) de la garniture (800, 900, 1100) d'étanchéité a un diamètre extérieur et est couplée au mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) par un ou plusieurs des éléments suivants : (a) une liaison entre la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) et le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104), (b) un arceau contre le diamètre extérieur de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) pour capturer la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) contre le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104), (c) une liaison entre la pallie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) et une glissière (608) autour du mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104), (d) un arceau intégré dans la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) pour capturer la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) contre le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104). Appareil selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la partie non contrainte (306, 926) est constituée d'un matériau choisi dans le groupe composé d'un caoutchouc gonflant à l'eau et d'un caoutchouc gonflant à l'huile et/ou la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) est constituée d'un matériau choisi dans le groupe composé d'un matériau gonflable, d'un matériau non gonflant, d'un caoutchouc gonflant à l'eau, d'un caoutchouc se contractant à l'eau et d'un caoutchouc gonflant à l'huile. Appareil selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) est liée à la partie non contrainte (306, 926) par un ou plusieurs des éléments suivants : (a) une liaison adhésive entre la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 13 [Revendication 5] [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] [Revendication 11] 1116) et la partie non contrainte (306, 926), ou (h) une liaison dans un moule entre la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) et la partie non contrainte (306, 926). Appareil selon une quelconque revendication précédente, comprenant en outre un ressort pour pousser la partie non contrainte (306, 926) à l'écart du mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104). Appareil selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) est formée d'un seul tenant avec la partie non contrainte (306, 926). Appareil selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la partie non contrainte (306, 926) a une première partie de partie non contrainte (1118) formée d'un seul tenant avec une première extrémité (1120) de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) et une seconde partie de partie non contrainte (1122) formée d'un seul tenant avec une seconde extrémité (1122) de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116). Appareil selon une quelconque revendication précédente, dans lequel la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) a une première partie de partie contrainte (922) formée d'un seul tenant avec une première extrémité de la partie non contrainte (926) et une seconde partie de partie contrainte (924) formée d'un seul tenant avec une seconde extrémité de la partie non contrainte (926). Appareil selon la revendication 8, comprenant en outre un orifice de pression dans un espace entre le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) et la partie non contrainte (306, 926) à travers un ou plusieurs des éléments suivants : le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104), la partie non contrainte (306, 926), la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116), ou un couplage entre la partie non contrainte (306, 926) et la première extrémité de la partie non contrainte et/ou une source de pression couplée à l'orifice de pression, dans lequel la source de pression est l'un des éléments suivants : à l'intérieur du mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) ou à l'extérieur du mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104). Appareil selon une quelconque revendication précédente, comprenant en outre un matériau de renforcement intégré à la partie non contrainte (306, 926). Procédé pour établir un joint entre un mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 14 [Revendication 12] [Revendication 13] [Revendication 14] 610, 706, 804, 904, 1104) et un trou de forage, comprenant : la fabrication d'une garniture d'étanchéité (800, 900, 1100) ayant : une partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116), et une partie non contrainte (306, 926) constituée d'un matériau gonflable et couplée à la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116); le couplage de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) de l'élément d'étanchéité au mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104), laissant la partie non contrainte libre de se déplacer par rapport au mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104); le positionnement du mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) et de l'élément d'étanchéité dans le trou de forage ; l'excitation de la garniture d'étanchéité de sorte que la partie non contrainte gonfle loin du mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) et contre le trou de forage pour former une coupelle. Procédé selon la revendication 11, comprenant en outre : la liaison de la partie non contrainte (306, 926) avec un matériau soluble. Procédé selon l'une ou l'autre des revendications 11 ou 12, dans lequel l'excitation de la garniture d'étanchéité comprend l'exposition de la partie non contrainte (306, 926) à un ou plusieurs des éléments suivants : fluide à base d'eau, fluide à base d'huile ou chaleur et/ou la mise sous pression d'un espace entre la partie non contrainte (306, 926) et le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104). Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, dans lequel le couplage de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) de la garniture d'étanchéité au mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) comprend un ou plusieurs des éléments suivants : liaison de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) au mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104), capture de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) contre le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) avec un arceau contre un diamètre extérieur de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116), liaison de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) à un manchon autour du mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104), et capture de la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116) contre le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) avec un arceau intégré à la partie contrainte (304, 402, 502, 602, 702, 1116). 15 [Revendication 15] Procédé selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, comprenant en outre la fourniture d'un ressort entre le mandrin (104, 204, 310, 408, 506, 610, 706, 804, 904, 1104) et la partie non contrainte (306, 926).