INPI-France/Brevets-Francais-2024-Chunked huggingface dataset:
est une vue éclatée d’un connecteur 200 de type wet-stab qui peut comprendre un joint d’étanchéité 207 en élastomère selon certains exemples du présent exposé de l’invention. Le connecteur 200 de type wet-stab peut comprendre une partie mâle 202 qui est capable de recevoir une partie femelle 204. La partie mâle 202 peut comprendre des conducteurs électriques mâles 206 qui peuvent être dimensionnés pour se coupler avec des conducteurs électriques femelles 208 de la partie femelle 204 pendant un accouplement de type wet-stab. Une fois couplés, les conducteurs électriques mâles 206 et les conducteurs électriques femelles 208 peuvent former une connexion électrique entre la partie mâle 202 et la partie femelle 204. La connexion électrique peut être utilisée pour transmettre de l’énergie ou des données entre l’équipement de surface et un outil ou un appareil de fond de trou qui peut être couplé électriquement et en communication au connecteur 200 de type wet-stab.
Un joint d’étanchéité 207 en élastomère peut être positionné sur le connecteur de type wet-stab pour fournir un joint de pression et un joint électrique à la connexion électrique. Par exemple, le joint d’étanchéité 207 en élastomère peut être un joint torique qui peut être positionné autour des conducteurs mâles 206 pour remplir un espace entre la partie mâle 202 et la partie femelle 204. Le joint d’étanchéité 207 en élastomère peut comprendre un matériau de noyau élastomère avec un premier module et un matériau d’enveloppe avec un second module. Dans certains exemples, le second module peut être inférieur au premier module. Cet agencement multi-module peut permettre au matériau de l’enveloppe de se conformer à une rugosité de surface de pièces usinées au niveau d’une interface d’étanchéité formée par la partie mâle 202 et la partie femelle 204 afin d’empêcher des chemins indésirables de l’écoulement de fluide ou le passage de courant électrique au niveau de l’interface d’étanchéité. La prévention des chemins d’écoulement indésirables au niveau du joint d’étanchéité 207 en élastomère peut améliorer l’isolation sous pression et électrique au niveau de l’interface d’étanchéité.
est une vue en coupe transversale d’un joint d’étanchéité 207a en élastomère destiné à être utilisé dans un environnement de puits de forage selon certains exemples du présent exposé de l’invention. Le joint d’étanchéité 207a en élastomère peut comprendre un noyau 302 et une enveloppe 304, où le noyau 302 peut être encapsulé par l’enveloppe 304. Le joint d’étanchéité 207a en élastomère peut être positionné entre une surface d’une partie mâle 306 et une surface d’une partie femelle 308 d’un connecteur de type wet-stab, tel que le connecteur 200 de type wet-stab de la , pour former une interface d’étanchéité. La surface de la partie mâle 306, la surface de la partie femelle 308, ou les deux surfaces peuvent comprendre des micro-irrégularités telles que des bords dentelés, des pics, des vallées et des micro-serrations. Dans certains exemples, les surfaces peuvent être lisses. Les surfaces présentant des micro-irrégularités peuvent être caractérisées par un paramètre de rugosité qui définit une rugosité de surface de la surface. Un exemple de paramètre de rugosité peut comprendre une hauteur maximale 307 de pic à vallée. D’autres exemples de paramètres de rugosité comprennent l’écart moyen de la hauteur du profil par rapport à une ligne moyenne, l’écart moyen quadratique de la hauteur du profil par rapport à la ligne moyenne, la profondeur maximale de la vallée sous une ligne moyenne, la hauteur maximale du pic au-dessus de la ligne moyenne, l’asymétrie du profil par rapport à la ligne moyenne, l’aplatissement du profil ou la distance moyenne entre le pic le plus élevé et la vallée la plus basse sur une longueur d’échantillonnage. D’autres paramètres de rugosité peuvent également être utilisés.
Dans certains exemples, le noyau 302 peut comprendre un matériau de noyau élastomère avec un premier module, et l’enveloppe 304 peut comprendre un matériau d’enveloppe avec un second module. Le second module peut être inférieur au premier module pour permettre au matériau de l’enveloppe de se conformer aux micro-irrégularités de l’interface d’étanchéité. Une épaisseur de l’enveloppe 304 peut être ajustée en fonction d’un ou plusieurs paramètres de rugosité associés à l’une des surfaces (par exemple, associée à une surface la plus rugueuse de l’interface d’étanchéité). Par exemple, l’épaisseur de l’enveloppe 304 peut être choisie pour être approximativement égale à la hauteur maximale 307 de pic à vallée de la surface la plus rugueuse de l’interface du joint d’étanchéité, telle que la partie femelle 308 sur la . D’autres paramètres de rugosité peuvent également être utilisés pour sélectionner l’épaisseur de l’enveloppe 304. Le déploiement du joint d’étanchéité 207 en élastomère au niveau de l’interface d’étanchéité peut fournir une isolation électrique et sous pression.
est une vue en coupe transversale d’un joint d’étanchéité 207b en élastomère avec une enveloppe 402 de polymère liquide co-durci pour une utilisation dans un environnement de puits de forage selon certains exemples du présent exposé de l’invention. Le joint d’étanchéité 207b en élastomère peut comprendre un noyau 402 qui peut être encapsulé par l’enveloppe 404. Dans certains exemples, le noyau 402 peut comprendre un matériau de noyau élastomère avec un premier module, et l’enveloppe 404 peut comprendre un matériau d’enveloppe avec un second module. Le second module peut être inférieur au premier module pour permettre au matériau de l’enveloppe de se conformer à une rugosité de surface d’une interface d’étanchéité.
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 appliqué au noyau 402 en plongeant le noyau 402 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 de l’enveloppe de polymère liquide 404 sur le noyau 402 peut impliquer le mélange du polymère liquide avec un peroxyde liquide qui peut être le même type de peroxyde liquide que celui utilisé dans le matériau de noyau élastomère. Une fois mélangé avec le peroxyde liquide et appliqué sur le matériau du noyau, 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 certains exemples, le matériau de l’enveloppe peut comprendre une cire à faible solubilité qui peut fleurir sur une surface de l’enveloppe 404. La cire à faible solubilité peut former l’enveloppe 404 ou peut être comprise avec l’enveloppe 404 et peut avoir un module inférieur à celui du noyau 402.
est une vue en coupe transversale d’un autre exemple de joint d’étanchéité 207c en élastomère avec un matériau de base traité chimiquement pour créer une « enveloppe » 504 de module inférieur à utiliser dans un environnement de puits de forage selon certains exemples du présent exposé de l’invention. Le joint d’étanchéité 207c en élastomère peut comprendre un noyau 502 et l’enveloppe 504, où le noyau 502 peut être encapsulé par l’enveloppe 504. Dans certains exemples, le noyau 502 peut comprendre un matériau de noyau élastomère avec un premier module, et l’enveloppe 504 peut comprendre un matériau d’enveloppe avec un second module. Le second module peut être inférieur au premier module pour permettre au matériau de l’enveloppe de se conformer à une rugosité de surface d’une interface d’étanchéité.
Le noyau 502 peut être partiellement durci pour former l’enveloppe 504. Le durcissement partiel du noyau 502 peut être suivi d’une exposition à un gaz réactif ou à un produit chimique contrôlé par diffusion pour éliminer tous les peroxydes de surface qui n’ont pas réagi pendant le processus de durcissement partiel. Les peroxydes de surface éliminés ne peuvent pas contribuer à la réticulation dans le polymère, réduisant ainsi le module du matériau de l’enveloppe de l’enveloppe 504. 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 par le biais d’un revêtement de la substance sur un moule pour l’enveloppe 504.
Dans un exemple, le noyau 502 peut être durci avec des traitements chimiques à diffusion limitée qui peuvent favoriser la réversion du polymère pour former une l’enveloppe 504. Le processus de réversion du polymère peut diminuer le poids moléculaire de l’enveloppe 504, 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 Zn. Le polymère halogéné peut également présenter une sensibilité à la vulcanisation au cours de l'exposition à des composés contenant du Zn. 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. 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 comprendre une cire à faible solubilité qui peut fleurir sur une surface de l’enveloppe 404. La cire à faible solubilité peut former l’enveloppe 504 ou peut faire partie de l’enveloppe 404 et peut avoir un module inférieur à celui du noyau 502.
est un organigramme décrivant un procédé 600 de fabrication du joint d’étanchéité 207 en élastomère selon certains exemples du présent exposé de l’invention. Au bloc 602, le procédé 600 comprend la fourniture du noyau 302 qui comprend un matériau de noyau élastomère. Le matériau de noyau élastomère peut avoir un premier module et peut être constitué d’un élastomère, tel qu’un caoutchouc naturel, un copolymère séquencé styrène-butadiène, un polyisoprène, un polybutadiène, un caoutchouc d’éthylène-propylène, un caoutchouc d’éthylène-propylène-diène, un élastomère de silicone, un fluoroélastomère, un élastomère de polyuréthane, un caoutchouc de nitrile, ou toute combinaison de ceux-ci. Le matériau de noyau élastomère 302 peut comprendre une résistance suffisante pour créer un niveau de contrainte sous déviation pour assurer l’étanchéité tout en résistant aux dommages sous des différentiels de pression élevés.
Au bloc 604, le procédé 600 comprend l’encapsulation du noyau 302 dans une enveloppe 304 comprenant un matériau d’enveloppe pour former le joint d’étanchéité 207 en élastomère. Le joint d’étanchéité 207 en élastomère est capable de fournir une isolation sous pression et une isolation électrique à une interface d’étanchéité. La couche d’enveloppe 304 peut comprendre un matériau d’enveloppe avec un second module qui peut être inférieur au premier module du matériau de noyau élastomère. Le module inférieur du matériau de l’enveloppe peut permettre à l’enveloppe de se conformer à une rugosité de surface au niveau d’une interface d’étanchéité. Bien que l’enveloppe 304 soit décrite comme encapsulant le noyau 302, dans certains exemples, l’enveloppe 304 peut être appliquée sur une seule surface du noyau 302. Par exemple, l’enveloppe 304 peut être appliquée sur une surface du noyau 302 qui fournit une interface d’étanchéité avec une autre surface.
Dans certains exemples, le matériau de l’enveloppe peut comprendre un polymère liquide. L’enveloppe 304 peut être appliquée par une modification de surface au matériau élastomère du noyau pour améliorer l’isolation électrique et l’isolation sous pression à l’interface d’étanchéité sans modifier les propriétés générales du matériau du noyau. Dans certains exemples, l’enveloppe 304 peut être appliquée sur le noyau 302 en plongeant le noyau 302 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 de l’enveloppe de polymère liquide 304 sur le noyau 302 peut impliquer le mélange du polymère liquide avec un peroxyde liquide qui peut être le même type de peroxyde liquide que celui utilisé dans le matériau de 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 304 est égale à 125 microns ou moins, le polymère liquide peut être dilué par des solvants jusqu’à ce que l’épaisseur souhaitée de l’enveloppe 304 soit atteinte. 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 certains exemples, le noyau 302 peut être partiellement durci pour former une enveloppe 304. Le durcissement partiel du noyau 302 peut être suivi d’une exposition à un gaz réactif ou à un produit chimique contrôlé par diffusion pour éliminer tous les peroxydes de surface qui n’ont pas réagi pendant le processus de durcissement partiel. Les peroxydes de surface éliminés ne peuvent pas contribuer à la réticulation dans le polymère liquide, réduisant ainsi le module de l’enveloppe 304. 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 par le biais d’un revêtement de la substance sur un moule pour l’enveloppe 304.
Le noyau 302 peut être durci par des traitements chimiques à diffusion limitée pour former l’enveloppe 304. Les traitements chimiques à diffusion limitée peuvent favoriser la réversion des polymères. 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 Zn. Le polymère halogéné peut également présenter une sensibilité à la vulcanisation au cours de l'exposition à des composés contenant du Zn. 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. 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.
Par ailleurs, on peut noter que la température de fonctionnement influe de manière importante sur l’ouverture du premier opercule 14 et du deuxième opercule 24. En effet, aux basses températures (-35°C), il peut être difficile de garantir une ouverture complète, suffisante et répétable du premier opercule 14 et du deuxième opercule 24. De plus, et surtout à haute température, il peut être difficile de garantir une ouverture sans perte ou détachement de morceaux du premier opercule 14 et du deuxième opercule 24.
A cet effet, il est proposé un profil de soudure particulier du premier opercule 14 et du deuxième opercule 24 sur respectivement la première languette 15 et la deuxième languette 25. La , qui est une coupe du générateur de gaz de la ou 2, selon la ligne de coupe III-III de la montre un exemple de profil de soudure.
Les explications sont relatives au premier opercule 14, mais on peut prévoir exactement la même configuration pour le deuxième opercule 24.
La montre le premier opercule 14 de forme circulaire, soudé sur le fond de chambre 12 par une première soudure W1, qui procure l’étanchéité de la première chambre 10, en entourant l’orifice de sortie 16 et l’orifice de sortie secondaire 161.
En pointillés, on peut noter la présence de la languette 15 derrière le premier opercule 14, qui forme l’orifice de sortie 16, et on peut aussi noter la présence de l’orifice de sortie secondaire 161 (qui peut servir de soupape de sécurité par exemple). Comme expliqué ci-dessus, la première languette 15 est rattachée au reste du fond de chambre 12 par la portion charnière 151, ce qui lui permet de basculer lorsque le générateur de gaz est déclenché.
Afin de garantir que le premier opercule 14 se déchire correctement et de manière répétable, il est proposé de souder le premier opercule 14 sur la première languette 15 avec une deuxième soudure W2 et d’appliquer un profil de soudure particulier. Comme le montre de manière générale la , le profil de soudure comprend une ligne brisée, ou des segments reliés entre eux. On peut noter que le profil de soudure comprend : - d’un sommet principal S1 en regard ou orienté vers un côté de la première languette qui se déplace avec la plus grande amplitude lors du basculement (à l’opposé de la portion charnière 151), - de deux sommets secondaires S2, agencés de manière symétrique par rapport à une direction radiale du générateur de gaz qui passe par l’axe Ax (visible ) - deux segments principaux formant un angle A1 (visible sur la ) d’environ 65 ° reliés au sommet principal S1 - deux sommets intermédiaires S3 prévus entre le sommet principal S1 et chaque sommet secondaire S2.
Les effets suivants peuvent être notés : - lors du déclenchement, la présence et la position du sommet principal S1 assure que le premier opercule 14 commence de manière répétable à se rompre à partir du sommet principal S1 et la rupture peut se propager facilement le long des deux segments principaux reliés au sommet principal S1 (c’est-à-dire que l’opercule se déchire le long de la zone soudée), - une rupture principale ou ligne principale de rupture ou de déchirure peut (ensuite ou simultanément) s’amorcer aussi de manière répétable et reproductible à partir du sommet principal S1 du fait des deux sommets intermédiaires S3, la rupture principale ou ligne principale de rupture ou de déchirure étant une rupture qui se propage dans l’opercule pour le séparer ou le couper en deux pétales initiaux distincts, - une rupture secondaire ou ligne secondaire de rupture ou de déchirure s’amorce ensuite de manière répétable et reproductible à partir de chaque sommet secondaire S2, les ruptures secondaires ou lignes secondaires de rupture ou de déchirure étant des ruptures qui se propagent dans l’opercule pour le séparer ou le couper de sorte à découper les deux pétales initiaux distincts en quatre pétales secondaire distincts, ceci qui limite les pertes de pétales ou morceaux du premier opercule 14 car les déchirures sont répétables et les pétales formés équilibrés.
On peut donc noter sur la en traits pointillés les lignes de rupture ou de déchirure suivantes qui découpent l’opercule en plusieurs pétales, constatées sur des pièces après fonctionnement : - une ligne principale de rupture ou de déchirure D3 part du sommet principal S1 en raison de la présence d’un sommet intermédiaire S3 entre le sommet principal S1 et chaque sommet secondaire S2 - une ligne secondaire de rupture ou de déchirure D2 et D4 part de chaque sommet secondaire S2 en raison de la présence de chaque sommet secondaire S2, , - une ligne terminale de rupture ou de déchirure D1 et D5 part de chaque extrémité libre de la soudure W2. Ainsi, les pétales générés à partir de l’opercule 14 ne présentent pas une taille trop grande, et restent attachés au reste de l’opercule 14.
Le profil de soudure de la soudure W2 est un profil ouvert, ce qui garantit qu’aucun gaz ne reste prisonnier entre le premier opercule 14 et la première languette 15 lors de la soudure : il n’y a aucune contrainte de pression appliquée, ce qui assure une soudure exempte de porosités ou de défauts liés à une mise en contrainte de la soudure alors que la matière est encore liquide ou pâteuse.
La montre en détail le profil de la soudure W2 (hachuré pour des questions de lisibilité), avec par exemple des dimensions qui peuvent être les suivantes ; - H1 peut être choisie dans une plage de valeurs allant de 2.5 mm à 4.5 mm, et de préférence de 3 mm à 4 mm ; - H2 peut être choisie dans une plage de valeurs allant de 4 mm à 6 mm, et de préférence de 4.5 mm à 5.5 mm ; - H3 peut être choisie dans une plage de valeurs allant de 0.3 mm à 1.7 mm, et de préférence de 0.5 mm à 1.5 mm ; - L1 peut être choisie dans une plage de valeurs allant de 3 mm à 5 mm, et de préférence de 3.5 mm à 4.5 mm ; - A1 peut être choisi dans une plage de valeurs allant de 55° à 75°, et de préférence de 60° à 70°; - A2 peut être choisi dans une plage de valeurs allant de 3° à 18°, et de préférence de 5° à 15°.
On peut noter que la partie verticale de droite du profil de soudure présente une hauteur H2 supérieure à la hauteur H1 de la partie verticale de gauche, mais que seule la portion de la partie verticale droite au dessus de H1 est différente : la hauteur H1 de la partie verticale droite est symétrique avec la partie verticale de gauche. On peut même noter qu’à part la partie supérieure de la partie verticale de droite du profil de soudure, le profil de soudure est symétrique par rapport à une direction radiale verticale du générateur de gaz passant par l’axe Ax.
On peut noter que les sommets ou parties terminales du profil de soudure de la sont arrondis, cela est principalement dû au diamètre du spot ou du faisceau de soudure laser utilisé. La trajectoire de travail suivie par le spot ou le faisceau de soudure laser peut présenter des angles vifs. En tout état de cause, la trajectoire de travail comprend des segments et/ou une ligne brisée, les sommets ou angles pouvant être légèrement arrondis.
En revenant sur la partie verticale de droite du profil de soudure , il est expliqué ci-dessus que cette partie présente une longueur supérieure à celle de la partie verticale de gauche. On peut noter que la fin de cette partie verticale de droite est légèrement inclinée par rapport à la verticale, c’est pour suivre le profil de la première languette 15 et ne pas risquer de souder sur le rebord de cette dernière.