INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
Il est connu du bon sens technique que la présente invention peut être mise en œuvre par d’autres modes de réalisation sans sortir de l’esprit de l’invention ou de ses caractéristiques essentielles. Par conséquent, les modes de réalisation décrits ci-dessus sont, à tous égards, illustratifs et non exclusifs. Toutes les modifications dans le cadre de la présente invention ou dans le cadre équivalent à la présente invention sont incluses par la présente invention.
Joint d’étanchéité pour l’isolation électrique et de pression Le présent exposé de l’invention concerne généralement les opérations de puits de forage et, plus particulièrement (mais pas nécessairement exclusivement), les dispositifs et techniques d’étanchéité de puits de forage.
État de l’art Un appareil ou un outil de puits déployable dans des puits de forage peut comprendre des composants électroniques qui peuvent être pourvus d’une isolation électrique au niveau d’une interface de couplage électrique. L’interface de couplage électrique entre deux matériaux dans un tel appareil, notamment entre des surfaces métalliques usinées, peut entraîner un chemin d’écoulement de fluide qui peut fournir un chemin électrique. Un joint d’étanchéité peut être positionné au niveau d’une interface pour fournir un joint de pression au niveau de l’interface de couplage électrique qui empêche les fuites de pression tout en retenant suffisamment de fluides de puits pour compléter un circuit électrique entre les côtés du joint de pression.
est une vue latérale en coupe d’un puits de forage contenant un connecteur de type wet-stab selon certains exemples du présent exposé de l’invention.
est un diagramme de vue éclatée du connecteur de type wet-stab de la avec un joint d’étanchéité en élastomère selon certains exemples du présent exposé de l’invention.
est une vue en coupe transversale du joint d’étanchéité en élastomère de la dans une position d’étanchéité selon certains exemples du présent exposé de l’invention.
est une vue en coupe transversale d’un exemple du joint d’étanchéité en élastomère de la selon certains exemples du présent exposé de l’invention.
est une vue en coupe transversale d’un exemple supplémentaire du joint d’étanchéité en élastomère de la selon certains exemples du présent exposé de l’invention.
est un organigramme décrivant un procédé de fabrication du joint d’étanchéité en élastomère des et 5 selon certains exemples du présent exposé de l’invention.
Description Détaillée Certains aspects et exemples du présent exposé de l’invention concernent un joint d’étanchéité avec un matériau de noyau élastomère qui a un premier module et un matériau d’enveloppe qui a un second module qui, en combinaison, peuvent fournir une isolation électrique et une isolation sous pression pour des composants déployables dans un puits de forage. Le module d’une substance peut faire référence à un module élastique qui caractérise une rigidité d’un matériau. Par exemple, une substance ayant un module élevé peut se déformer moins sous une force de compression qu’une autre substance ayant un module inférieur. Le premier module du matériau de noyau élastomère peut être supérieur au second module du matériau de l’enveloppe. Le matériau de l’enveloppe peut encapsuler partiellement ou complètement le matériau du noyau. Dans certains exemples, un composant utilisant le joint d’étanchéité à l’intérieur d’un puits de forage peut être un connecteur de type stab qui peut être utilisé pour transmettre de l’énergie et des données entre un équipement de surface et un outil de fond de trou.
Dans certains exemples, un joint d’étanchéité avec un matériau de noyau élastomère ayant un premier module et un matériau d’enveloppe ayant un second module qui est inférieur au premier module peut permettre une résistance à la compression élevée, une isolation électrique améliorée et une isolation sous pression améliorée au niveau d’une interface d’étanchéité. L’interface d’étanchéité peut comprendre des matériaux isolants usinés tels que des matériaux thermoplastiques et des matériaux céramiques, qui peuvent avoir une rugosité de surface élevée et peuvent comprendre des arêtes tranchantes ou des microdentures. Le matériau de l’enveloppe à faible module peut être capable de se conformer à la rugosité élevée de la surface de l’interface d’étanchéité pour empêcher les chemins d’écoulement de fluide qui peuvent se former en raison de la rugosité élevée de la surface. Le matériau de noyau élastomère à module élevé peut fournir au joint d’étanchéité un renforcement structurel qui peut lui permettre de maintenir des contraintes de contact élevées et une résistance à la compression élevée. Le matériau de noyau élastomère peut également comprendre des composés qui sont résistants à la corrosion chimique et à la décompression rapide des gaz. Le matériau de noyau élastomère peut également fournir une isolation électrique et une isolation sous pression supplémentaires en créant une barrière de pression entre l’intérieur du connecteur de type wet-stab et un environnement externe.
Dans certains exemples, le matériau de l’enveloppe peut être appliqué en tant qu’enveloppe par le biais d’une modification de la surface du matériau du noyau élastomère afin d’améliorer l’isolation électrique et l’isolation sous pression au niveau de l’interface d’étanchéité sans modifier les propriétés générales du matériau du noyau. Dans certains exemples, le matériau de l’enveloppe peut être un polymère liquide qui peut être appliqué au matériau du noyau en plongeant le noyau dans le matériau de l’enveloppe, en co-extrudant le matériau du noyau avec le matériau de l’enveloppe, ou en permettant au matériau du noyau d’absorber le matériau de l’enveloppe. L’application du matériau de l’enveloppe en polymère liquide sur le matériau du noyau peut comprendre le mélange du polymère liquide avec un peroxyde liquide qui peut être le même type de peroxyde liquide que celui utilisé dans le matériau du noyau élastomère. Une fois mélangé au peroxyde liquide, le matériau de l’enveloppe peut être co-durci avec le matériau du noyau élastomère. Pour les applications où l’enveloppe est de 125 microns ou moins, le polymère liquide peut être dilué par des solvants jusqu’à obtenir l’épaisseur de l’enveloppe souhaitée. Le polymère liquide peut comprendre le polybutadiène, le polyisoprène, le caoutchouc éthylène-propylène-diène monomère, le polyvinylsiloxane, le vinylsiloxane, le reprosil, l’époxy, le polyuréthane, le caoutchouc acrylonitrile-butadiène, le caoutchouc nitrile-vinyle, ou toute combinaison de ceux-ci.
Dans un autre exemple, le matériau de noyau élastomère peut être partiellement durci. Le durcissement partiel du matériau de noyau élastomère peut être suivi d’une exposition chimique ou à un gaz réactif contrôlé par diffusion afin d’éliminer les peroxydes de surface qui n’ont pas réagi pendant le processus de durcissement partiel. Les peroxydes de surface éliminés peuvent ne pas contribuer à la réticulation dans le matériau de noyau élastomère, formant ainsi un matériau d’enveloppe avec un module réduit. Dans certains exemples, ceci peut être accompli en exposant le matériau de l’enveloppe à un post-durcissement riche en O 2 , en exposant le matériau de l’enveloppe à un traitement chimique acide, ou en exposant le matériau de l’enveloppe à une substance contenant un produit chimique donneur du soufre. Le matériau de l’enveloppe peut être exposé à la substance absorbant les peroxydes par le biais d’un revêtement de la substance absorbant les peroxydes sur un moule pour l’enveloppe. Dans un exemple, le module du matériau de l’enveloppe peut augmenter progressivement depuis une surface extérieure du joint d’étanchéité vers le matériau du noyau élastomère. Le changement progressif du module peut générer un gradient de module du joint d’étanchéité.
Dans un autre exemple, le matériau de noyau élastomère peut être durci par des traitements chimiques à diffusion limitée pour former le matériau d’enveloppe à partir d’une partie du matériau de noyau élastomère. Dans certains exemples, les traitements chimiques limités par la diffusion peuvent favoriser la réversion du polymère. Le processus de réversion du polymère peut diminuer le poids moléculaire du matériau de l’enveloppe, réduisant ainsi le module du matériau de l’enveloppe. Le matériau de l’enveloppe peut comprendre un polymère halogéné qui peut présenter une réversion au cours de l'exposition à des composés contenant du zinc. Le polymère halogéné peut également présenter une sensibilité à la vulcanisation au cours de l'exposition à des composés contenant du zinc. La sensibilité à la vulcanisation peut permettre au polymère halogéné d’être durci lorsqu’il est traité à haute température. En outre ou en variante, le matériau de l’enveloppe peut comprendre un polymère fluoré qui peut se défluorer, libérant ainsi du fluorure d’hydrogène et conduisant au clivage d’un squelette du polymère. Le clivage du squelette du polymère peut réduire le module du polymère. En variante, le matériau de l’enveloppe peut comprendre un polymère diénique insaturé qui peut présenter une réversion au cours de l'exposition à des températures élevées persistantes.
Dans certains exemples, le matériau de l’enveloppe peut avoir une épaisseur égale à 50 microns ou moins. L’épaisseur du matériau de l’enveloppe peut être réglée pour correspondre à la finition de surface d’un matériau à l’interface d’étanchéité sur lequel le joint d’étanchéité doit être appliqué. Dans certains exemples, le matériau de l’enveloppe peut comprendre une cire à faible solubilité qui peut fleurir sur une surface de l’enveloppe. Dans certains exemples, le matériau de l’enveloppe peut être sensible au gonflement volumétrique, tel qu’un élastomère gonflable à l’eau. Le gonflement volumétrique peut réduire le module du matériau de l’enveloppe.
Des exemples illustratifs sont donnés pour présenter au lecteur le sujet général abordé dans le présent document et ne sont pas destinés à limiter la portée des concepts exposés. Les sections suivantes décrivent diverses caractéristiques et exemples supplémentaires en se référant aux dessins dans lesquels des numéros similaires indiquent des éléments similaires, et des descriptions directionnelles sont utilisées pour décrire les aspects illustratifs, mais comme les aspects illustratifs, ne doivent pas être utilisées pour limiter le présent exposé de l’invention.
Selon un mode de réalisation, la ligne brisée et/ou la pluralité de segments reliés entre eux peut comprendre deux sommets secondaires : - chacun reliant deux segments secondaires de la ligne brisée, - agencés par rapport au sommet principal d’un côté opposé au côté du membre support qui présente le déplacement d’une amplitude supérieure au reste du membre support. La demanderesse s’est aperçue que les sommets secondaires permettent de réduire les pertes ou détachements de morceaux de l’opercule d’étanchéité, notamment à chaud (+85°C par exemple). En effet, ces sommets secondaires forment des amorces de rupture pour l’opercule d’étanchéité qui sont situées toujours au même endroit, ce qui garantit une taille de pétale qui évite un détachement.
Selon un mode de réalisation, chaque couple de segments secondaires reliant un sommet secondaire peut former un angle compris entre 110° et 70°.
Selon un mode de réalisation, chaque segment principal peut être relié à un de chacun des deux segments secondaires.
Selon un mode de réalisation, chaque segment principal peut être relié à un des deux segments secondaires de sorte à former un sommet intermédiaire. De tels sommets intermédiaires garantissent la formation d’une ligne de déchirure répétable, en particulier à partir du sommet principal, ce qui améliore la sécurité de fonctionnement avec une réduction notable des pertes ou détachements de morceaux de l’opercule d’étanchéité, notamment à chaud (+85°C par exemple).
Selon un mode de réalisation : - chaque sommet secondaire relié par deux segments secondaires peut former un L, les deux L étant agencés en regard l’un de l’autre, - le sommet principal relié par les deux segments principaux peut former un V reliant les deux L ensemble par leur base.
Selon un mode de réalisation, chaque L est relié à une des branches du V par un sommet intermédiaire. De tels sommets intermédiaires garantissent la formation d’une ligne de déchirure répétable, en particulier à partir du sommet principal, ce qui améliore la sécurité de fonctionnement avec une réduction notable des pertes ou détachements de morceaux de l’opercule d’étanchéité, notamment à chaud (+85°C par exemple)
Selon un mode de réalisation, au moins un des segments secondaires peut présenter une extrémité libre et forme un segment terminal, et le segment terminal peut être formé par un aller-retour de soudure.
Autrement dit, un aspect de l’invention peut se rapporter à un procédé de fabrication d’un générateur de gaz, avec une étape de soudure consistant à faire suivre un outil de soudure une trajectoire de soudure, et avec une étape finale de soudure qui consiste à repasser sur une zone déjà soudée.
Selon un mode de réalisation, l’étape finale de soudure peut comprendre une diminution régulière de la puissance de soudure lors du passage sur la zone déjà soudée.
Selon un mode de réalisation, le membre support peut être une languette formée dans une paroi de la chambre et qui défini l’orifice de sortie.
Selon un mode de réalisation, la languette peut présenter une forme de U ou de fer à cheval.
Selon un mode de réalisation, la languette peut présenter une portion d’ancrage formant une charnière déformable pour permettre à la languette de basculer de la position de support à la position escamotée. Selon ce mode de réalisation, la languette peut basculer autour de la portion d’ancrage lors de l’ouverture de la chambre, et présenter une extrémité libre (sur un côté opposé à la portion d’ancrage) qui présente une amplitude de déplacement plus importante que tout le reste de la languette.
Selon un mode de réalisation, le membre support peut être orienté selon un axe radial du générateur de gaz, et la ligne brisée peut présenter un sommet unique agencé sur l’axe radial.
Selon un mode de réalisation, le profil de soudure peut comprendre au moins deux portions symétriques par rapport à l’axe radial.
Selon un mode de réalisation, le profil de soudure peut être un profil de soudure ouvert. Un tel profil de soudure ouvert permet de garantir qu’il n’y aura pas de mise en pression d’un espace clos entre l’opercule et la languette ou pièce support. Ainsi, les risques de porosité dans la soudure ou de mise en tension de la soudure encore liquide ou pâteuse sont supprimés.
Selon un mode de réalisation, le générateur de gaz peut comprendre un mécanisme de reprise d’effort avec un piston agencé pour occuper : une position de reprise d’effort, dans laquelle le membre support prend appui sur le piston, une position libre, dans laquelle l’appui du membre support est supprimé.
Selon un exemple, la gravure est effectuée de sorte à graver une épaisseur de matériau III-V supérieure à 100 nm (10 -9 mètres), de préférence supérieure à 500 nm, de préférence supérieure à 1 µm (10 -6 mètres), de préférence supérieure à 3 µm.
Selon un exemple, l’étape de traitement plasma est réalisée sous une tension de polarisation V bias nulle.
Selon un exemple, l’étape de traitement plasma est réalisée en injectant un flux de O 2 , de N 2 ou d’un mélange de O 2 et de N 2 présentant un débit massique D flux compris entre 50sccm et 1000sccm, de préférence entre 100sccm et 500sccm.
Selon un exemple, l’étape de traitement plasma est réalisée en injectant un flux de O 2 , de N 2 ou d’un mélange de O 2 et de N 2 généré par une source de puissance P source comprise entre 100W et 4000W, de préférence entre 300W et 1000W.
Selon un exemple, le matériau III-V est l’un parmi le GaN et l’AlGaN.
Selon un exemple, le matériau diélectrique est l’un parmi l’AlN, l’Al2O3 et l’HfO2.
Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, les termes « sur », « surmonte », « recouvre », « sous-jacent », en « vis-à-vis » et leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt, le report, le collage, l’assemblage ou l’application d’une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l’une de l’autre, mais signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant, soit directement à son contact, soit en étant séparée d’elle par au moins une autre couche ou au moins un autre élément.
On entend par « gravure sélective vis-à-vis de » ou « gravure présentant une sélectivité vis-à-vis de » une gravure configurée pour enlever un matériau A ou une couche A vis-à-vis d’un matériau B ou d’une couche B, et présentant une vitesse de gravure du matériau A supérieure à la vitesse de gravure du matériau B. La sélectivité est le rapport entre la vitesse de gravure du matériau A sur la vitesse de gravure du matériau B. La sélectivité entre A et B est notée SA:B.
Un exemple de procédé de réalisation va maintenant être décrit en référence aux figures 1A à 1G et à la . Ce procédé permet d’obtenir la structure illustrée en , comprenant une interface 1000 entre une couche de matériau III-V gravé 100 et une couche de diélectrique 200.
Comme illustré en , une première étape consiste à fournir une couche 100 à base d’au moins un matériau III-V, de préférence à base d’au moins un matériau III-N. Typiquement, ce matériau est à base de GaN. Cette couche est appelée couche III-V 100. La couche III-V 100 présente une face supérieure 101 et une face inférieure 102 s’étendant toutes les deux principalement dans le plan XY du repère orthogonal XYZ. Elle présente selon la direction z une épaisseur e 100 .
La représente, sur deux inserts A) et B) et à plus petite échelle que les figures 4 et 5, un guide de conformation conforme à un deuxième mode de réalisation de l’invention, vu selon deux angles différents.
L’installation 2 représentée sur la sert à appliquer un produit de revêtement, tel qu’un apprêt, une peinture ou un vernis, sur une carrosserie C de véhicule automobile déplacée par un convoyeur 4 le long d’un axe de convoyage A4. L’installation 2 comprend plusieurs robots, dont un seul est représenté sur la avec la référence 6. Le bras 61 de chaque robot 6 porte un pulvérisateur 8 de produit de revêtement, conforme à l’invention. Plus précisément, chaque pulvérisateur 8 est monté sur un poignet 62 qui constitue l’extrémité du bras 61 d’un robot 6.
Le pulvérisateur 8 est de type rotatif et comprend un corps principal 82, formé de deux parties 84 et 86, qui définissent respectivement un premier axe longitudinal A84 et un deuxième axe longitudinal A86, ces axes étant non parallèles.
En variante, les axes longitudinaux A84 et A86 sont parallèle, voire confondus.
Le pulvérisateur 8 comprend également un bol 88 monté rotatif autour de l’axe A84 et entrainé en rotation au moyen d’une turbine non représentée, qui est avantageusement du type turbine à air, et qui est supportée par la partie 84 du corps 82. Le bol 88 constitue un organe de pulvérisation du pulvérisateur 8 qui est ici de type rotatif.
Dans cet exemple, le pulvérisateur 8 est de type électrostatique et est associé à une unité haute tension non représentée qui lui fournit une tension continue de l’ordre de -60 kV permettant de charger électrostatiquement le produit de revêtement pulvérisé par le bol 88 entrainé en rotation autour de l’axe A84.
Le type du pulvérisateur 8 n’est pas limitatif. En variante, le pulvérisateur 8 est dépourvu de bol, c’est-à-dire n’est pas de type rotatif, et comprend une ou plusieurs buses qui constituent autant d’organes de pulvérisation. Selon une autre variante, le pulvérisateur 8 n’est pas de type électrostatique. Selon encore une autre variante, le pulvérisateur 8 est un pistolet manuel.
Le pulvérisateur 8 comprend un dispositif 90 d’alimentation du bol 88 en produit de revêtement et en produit de nettoyage qui est intercalé entre la partie 86 du corps 82 et le poignet 62 du robot 6.
Le pulvérisateur 8 comprend également un capot, non représenté, qui protège le dispositif d’alimentation 90, notamment vis-à-vis des projections de produit de revêtement. Ce capot est omis sur les figures 1 et 2, afin de faciliter la visualisation des éléments constitutifs du dispositif d’alimentation 90. Ce capot est tubulaire, avec une section analogue aux formes extérieures du poignet 62 et du corps 86.
Ce dispositif d’alimentation 90 comprend un corps central 92, secondaire par rapport au corps 82, et plusieurs raccords, dont certains sont visibles à la avec la référence 94 et qui permettent de brancher des tuyaux flexibles dont deux sont visibles sur cette même avec les références 96 et 98. A la , une partie du tuyau 96 est représentée par un trait d’axe. L’embouchure de chacun des tuyaux flexibles 96 et 98 est raccordées sur un raccord 94. L’orifice de sortie de chacun des tuyaux flexibles 96 et 98 est raccordé sur un raccord monté sur la partie 86 du corps principal 82.
Par « flexible » on entend que les tuyaux 96 et 98 peuvent se déformer élastiquement en sous l’effet d’une action de cintrage effectuée à la main par un utilisateur. En pratique, ces tuyaux peuvent être réalisés dans un matériau synthétique tel que du polytétrafluoroéthylène ou PTFE, qui présente des propriétés de rinçabilité et de coefficient de frottement satisfaisantes vis-à-vis des produits fluides qui doivent alimenter le bol 88. A titre d’exemple non limitatif, les tuyau 96 et 98 peuvent avoir un diamètre interne de 4 millimètre (mm) et une épaisseur de paroi de 1 mm.
À l’intérieur du volume défini par le capot autour du dispositif d’alimentation 90, chaque tuyau 96 et 98 s’étend entre deux raccords 94 et équivalent, avec une longueur strictement supérieure à la distance entre ces raccords, cette distance étant mesurée parallèlement à l’axe A86, cette longueur étant suffisante pour créer une zone d’isolation électrique entre ces deux raccords, lorsque le volume intérieur de ce tuyau a été purgé.
Dans un exemple de pulvérisateur, la distance entre les raccords 94 et équivalents, mesurée parallèlement à l’axe A86 ne peut excéder les 102 mm. En entrée et sortie des tuyaux flexibles 96 et 98, ceux-ci doivent présenter une portion rectiligne d’au moins 25 mm pour leur raccordement. D’autre part, la longueur totale Lg des tuyaux flexibles 96 et 98 est d’une centaine de cm, en tenant compte de la résistivité du produit à pulvériser. Dans l’exemple des figures et en tenant compte de la résistivité du produit à pulvériser, la longueur Lg est d’environ 120 cm. En pratique, chaque tuyau 96 ou 98 forme une spirale à plusieurs enroulements autour du corps central 92. Ces enroulements ou spires ne doivent pas être pas jointifs pour éviter un rampage électrique entre eux.
Les composés polyisocyanate présentent une viscosité comprise entre 100 et 3000 mPa.s à 25 °C. Les polyisocyanates employés dans la composition de la mousse PUR/PIR ont une viscosité inférieure ou égale à 2000 mPa.s, voire même inférieure à 1000 mPa.s. Dans un mode de réalisation, les polyisocyanates ont une viscosité comprise entre 200 et 1000 mPa.s, préférentiellement entre 200 et 800 mPa.s, plus préférentiellement entre 200 et 600 mPa.s à 25 °C.
La fonctionnalité du composé polyisocyanate est comprise entre 2,5 et 3,5, et est avantageusement comprise entre 2,7 et 3,1.
Des composés diisocyanate appropriés pour l’invention sont le diisocyanate d’héxaméthylène (HDI), le diisocyanate d’isophore (IPDI), le 4,4’-dicyclohexylméthane diisocyanate (H12MDI), le 1,4-cyclohexane diisocyanate (CHDI), le bis (iscocyanatomethyl)cyclo-hexane (H6XDI,DDI), le m-xylène diisocyanate (m-XDI), le tetraméthyxylylène diisocyanate (TMXDI), les composés diisocyanate de toluène (TDI) tels que les isomères 2,4- et 2,6- diisocyanate de toluène (2,4-TDI et 2,6-TDI), les composés diisocyanate de diphénylméthylène (MDI), tels que les isomères 4,4’-, 2,4’- et 2,2’-diisocyanate de diphénylméthane (2,4’-MDI, 2,4’-MDI et 2,2’-MDI), et les composés dibenzyl diisocyanate, tels que les isomères 4,4’- et 2,4’-dibenzyl diisocyanate (4,4’-DBDI et 2,4’-DBDI).