FR2509784A1 - Appareil de raccordement de tete de puits - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE RACCORDEMENT DE CORPS TUBULAIRES PLACES EN RELATION D'ALIGNEMENT COAXIAL. L'APPAREIL DE RACCORDEMENT COMPREND UN CORPS PRINCIPAL TUBULAIRE 12 PORTANT DES VERROUS 26 QUI PEUVENT EXECUTER, PAR RAPPORT A CELUI-CI, DES MOUVEMENTS RADIAUX DE SORTIE ET DE RETRACTION AFIN D'ENTRER EN CONTACT AVEC L'AUTRE CORPS TUBULAIRE 10 ET DE VERROUILLER L'APPAREIL DE RACCORDEMENT SUR CELLE-CI. UNE SERIE D'ELEMENTS PORTEURS 28 ESPACES CIRCONFERENTIELLEMENT SONT EGALEMENT MONTES SUR LE CORPS PRINCIPAL DANS DES POSITIONS LONGITUDINALEMENT ADJACENTES AUX VERROUS AFIN D'EXECUTER DES MOUVEMENTS RADIAUX DE SORTIE ET DE RETRACTION AU MOINS PARTIELLEMENT INDEPENDAMMENT DES VERROUS. LES ELEMENTS PORTEURS ET LE CORPS PRINCIPAL COMPORTENT DES SURFACES DE GLISSEMENT RELATIF PARALLELES AU TRAJET DES ELEMENTS PORTEURS TANDIS QUE LES ELEMENTS PORTEURS ET LES VERROUS COULISSENT SUR DES SURFACES PORTANTES INCLINEES PAR RAPPORT AUDIT TRAJET DE DEPLACEMENT DE FACON A COINCER LES VERROUS LONGITUDINALEMENT QUAND LES ELEMENTS PORTEURS SONT SORTIS. APPLICATION AUX PUITS DE PETROLE SOUS-MARINS.

Description

La présente invention se rapporte en particulier aux appareils de

raccordement de têtes de puits du type qui sont reliés à des têtes de puits sous-marins pour permettre de monter des éléments anti-éruption ou d'autres appareils sur de telles têtes de puits Cependant,-sous son aspect le plus large, l'invention peut être plus généralement appliquée à des systèmes servant à relier deux corps tubulaires suivant un alignement généralement coaxial De tels raccords de têtes de puits comportent typiquement des verrous portés sur un corps principal généralement tubulaire Les verrous peuvent être sortis radialement vers l'intérieur, soit par un mouvement du type pivotant soit par un mouvement du type rectiligne, de façon à s'accrocher sur les profils coopérants prévus sur la tête de puits afin de verrouiller le corps principal sur

cette dernière Typiquement, les verrous et les profils coopé-

rants de la tête de puits sont agencés, c'est-à-dire pourvus de surfaces inclinées correspondantes de manière que, au moins en théorie, lorsque les verrous sont poussés radialement vers l'intérieur de manière à s'accrocher étroitement sur la tête de puits, la liaison soit également serrée longitudinalement, une liaison solide étant importante pour un certain nombre de raisons qui sont bien connues dans ce domaine Ainsi, on a mis au point différents systèmes pour pousser les verrous radialement vers l'intérieur avec une grande démultiplication

mécanique Cependant, on a constaté qu'en pratique l'applica-

tion de grandes forces radiales aux verrous dans de tels systèmes ne se traduisait pas simplement par l'établissement d'une liaison étroite entre le corps du raccord et la tête de

puits qui aurait dû théoriquement en résulter.

On estime qu'au moins une raison de résultat indési-

rable consiste en ce que les normes industrielles concernant les matériaux des têtes de puits nécessitent des propriétés métallurgiques qui, tout en rendant la tête de puits résistante à la corrosion, etc, exigent également d'utiliser un métal relativement mou dans la tête de puits Les grandes forces

radiales appliquées aux verrous, au lieu d'utiliser efficace-

ment les surfaces inclinées prévues sur les verrous et la tête de puits pour serrer longitudinalement la liaison, peuvent simplement faire en sorte que les verrous mordent dans la matière de la tête de puits et la déforment sans

effectuer d'autre mouvement longitudinal.

L'appareil de raccordement conforme à la présente

invention comprend un corps principal tubulaire dans l'ensem-

ble et portant des moyens de verrouillage de manière à pouvoir exécuter des mouvements de sortie et rentrée radiales par rapport à une tête de puits profilée en correspondance auxdits verrous En outre, le corps principal du raccord porte des moyens porteurs qui peuvent être radialement rentrés et sortis au moin*s partiellement indépendamment des moyens de verrouillage Les moyens porteurs sont profilés et agencés de façon que, lorsqu'ils sont sortis radialement, ils serrent la liaison établie entre la tête-de puits et le corps de raccord avec une action de coincement L'appareil est en outre avantageusement pourvu d'un mécanisme d'actionnement

pour faire sortir les verrous et les moyens porteurs succes-

sivement et radialement vers la tête de puits.

Du fait de la présence des moyens porteurs séparés

et du fait qu'ils exécutent leurs mouvements de sortie succes-

sivement après les verrous, le problème de la déformation du matériau de la tête de puits peut être évité et une liaison solide peut être établie Plus spécifiquement, les verrous peuvent être sortis essentiellement jusqu'à leur limite radialement intérieure dans une position de verrouillage par rapport à la tête de puits sans qu'il soit nécessaire d'exercer de forces longitudinales substantielles entre les verrous et la tête de puits En conséquence, les verrous sont placés dansleur position de verrouillage sans aucun

risque de pénétration dans la matière de la tête de puits.

Les moyens porteurs peuvent être sortis radialement en partie en même temps que les verrous De toute manière, ils sont ensuite sortis complètement ou additionnellement pour resserrer la liaison entre les verrous et la tête de puits dans la direction longitudinale Du fait que les verrous se trouvent déjà dans leur position radialement intérieure, il n'existe aucun danger qu'ils mordent dans le matériau de la tête de puits Au contraire, le grand mouvement radial relatif qui serre la liaison dans la direction longitudinale est effectué entre les moyens porteurs, les verrous et le corps sur lequel ils sont montés, tous ces éléments étant formés de

matériaux suffisamment durs et possédant de bonnes caractéris-

tiques de frottement.

Dans un mode préféré de réalisation de l'invention, les verrous comprennent une série de taquets de verrouillage

qui sont circonférentiellement espacés les uns des autres.

autour du corps du raccord Les moyens porteurs comprennent à leur tour une série d'éléments porteurs se présentant sous la

forme de coins espacés circonférentiellement et entrant respec-

tivement en contact avec des taquets de verrouillage respec-

tifs Des organes de liaison sont de préférence prévus pour assurer la liaison des taquets de verrouillage avec les éléments porteurs en limitant les mouvements radiaux relatifs pouvant se produire entre eux Le degré de mouvement radial

relatif autorisé par les moyens de liaison peut être infé-

rieur à la distance totale de mouvement radial des éléments porteurs pendant leur sortie et leur rentrée En conséquence, après une rentrée partielle des éléments porteurs, sous l'impulsion de moyens de déclenchement coopérant entre lesdits éléments porteurs et les moyens d'entraînement, une rentrée additionnelle des éléments porteurs produit une rentrée des

taquets de verrouillage.

Le mécanisme d'actionnement se présente de préférence sous la forme d'un organe d'entraînement pouvant exécuter longitudinalement un mouvement de sortie et de rentrée, par

exemple un piston annulaire monté dans le corps du raccord.

Dans un mode préféré de réalisation, ce piston comporte des surfaces de came qui sont agencées avec une configuration générale en gradins et qui peuvent entrer en contact avec les taquets de verrouillage et les éléments porteurs pour assurer

leurs sorties successives Dans une position de sortie longi-

tudinale, le piston vient buter radialement contre les taquets de verrouillage et les éléments porteurs de façon a les retenir dans leurs positions de sortie radiale On peut prévoir des moyens de blocage coopérant avec les moyens d'entraînement pour bloquer ces derniers dans leurs positions de sortie longitudinale et par conséquent pour bloquer les taquets de verrouillage et les éléments porteurs dans leurs

positions de sortie radiale.

Comme mentionné ci-dessus, un moyen de déclenchement est de préférence également prévu de façon à coopérer entre

les moyens d'entraînement et les éléments-porteurs pour pro-

duire au moins un retrait radial partiel des éléments porteurs

quand le moyen d'entraînement ou piston est rentré longitudi-

nalement. En conséquence, l'invention a pour but principal de

fournir un raccord perfectionné pour tête de puits.

L'invention a pour but plus général de fournir un dispositif perfectionné pour relier deux corps tubulaires

suivant une relation générale d'alignement coaxial.

L'invention a, en outre, pour but de fournir un raccord de tête de puits comportant des moyens porteurs et des verrous mobiles radialement au moins de façon partiellement indépendante, lesdits moyens porteurs, lorsqu'ils sont sortis, venant se coincer sur les verrous et le corps par lequel ils

sont supportés.

L'invention a également pour but de fournir des moyens pour libérer les moyens porteurs en même temps que des moyens de liaison coopérant entre les moyens porteurs et des verrous pour faciliter le moyen de rentrée des moyens de verrouillage.

D'autres avantages et caractéristiques de l'inven-

tion seront mis en évidence dans la suite de la description,

donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une tête de puits et d'un raccord de tête de puits conforme à la présente invention, les verrous et les taquets porteurs

étant placés dans leurs positions de rentrée complète.

La figure 2 est une vue en coupe partielle à échelle agrandie de l'appareil de raccordement de la fig 1, les verrous étant complètement sortis et les taquets porteurs partiellement sortis, La figure 3 est une vue semblable à la fig 2 et montrant les verrous et les taquets porteurs complètement sortis tandis que le piston d'actionnement est bloqué dans sa position de sortie, La figure 4 est une vue semblable aux figures 2 et 3 et montrant le piston d'actionnement et les taquets porteurs dans des positions partiellement rentrées, La figure 5 est une vue en coupe transversale faite suivant la ligne 5-5 de la figure 1, La figure 6 est une vue en coupe longitudinale d'un second mode de réalisation d'un raccord de tête de

puits conforme à la présente invention, les moyens de verrouil-

lage étant complètement sortis, La figure 7 est une vue en coupe partielle à échelle agrandie de l'appareil de la figure 6, les moyens porteurs étant complètement sortis, La figure 8 est une autre vue en coupe détaillée et à échelle agrandie, La figure 9 est une vue semblable à la figure 8, et montrant les parties dans une autre position, La figure 10 est une vue en coupe faite suivant

la ligne 10-10 de la figure 9.

La figure 1 représente une tête de puits typique 10 ainsi qu'un appareil de raccordement, désigné dans son ensemble

par la référence 12 et destiné à être relié à la tête de puits.

L'appareil de raccordement 12 peut à son tour supporter un élément antiéruption ou un autre appareil qui doit être finalement raccordé à la tête de puits 10 L'appareil de raccordement 12 a,dans son ensemble, une forme tubulaire et doit être relié à la tête de puits 10 suivant une relation générale d'alignement coaxial Plus spécifiquement, l'appareil de raccordement 12 comprend un corps principal tubulaire comportant une paroi annulaire extérieure 14 et une paroi annulaire intérieure 16 La paroi intérieure 16 comporte une bride 18 s'étendant radialement vers l'extérieur à partir de son extrémité supérieure et reliée à la paroi extérieure 14 par des vis 19 Le corps principal comporte en outre une cage 20 ayant dans l'ensemble une forme cylindrique et qui est vissée sur une partie de diamètre réduit 16 a de la paroi intérieure 16, en s'étendant vers le bas à partir de

celle-ci pour former un prolongement de ladite paroi inté-

rieure La paroi extérieure 14 est radialement espacée de la paroi intérieure 16 et de son prolongement 20 de façon à

former entre elles un intervalle annulaire Un organe d'ac-

tionnement, se présentant sous la forme d'un piston annulaire 22 qui peut avoir un mouvement alternatif dans une direction longitudinale et qui va être décrit de façon plus détaillée

dans la suite, est monté dans ledit intervalle annulaire.

Comme le montre une comparaison des figures 1 et 5,

la cage 20 comporte plusieurs fenêtres 24 espacées circonfé-

rentiellement et débouchant radialement Les verrous de l'appareil de raccordement de tête de puits sont constitués par une première série d'éléments, spécifiquement des taquets de verrouillage 26 qui sont chacu N montés dans une fenêtre respective 24 de la cage 20 Une seconde série d'éléments, spécifiquement des coins 28, sont prévus pour former des moyens porteurs du dispositif Chaque coin 28 est monté dans une fenêtre respective 24 en dessous du taquet de verrouillage

26 correspondant.

Les taquets de verrouillage 26 comportent, sur leurs côtés radialement intérieurs, des parties à section en dents de scie qui sont désignées dans leur ensemble par 30 et qui correspondent à des rainures circonférentielles défnissant des parties à section en dents de scie 32 semblables sur la périphérie extérieure de la tête de puits 10 à proximité de son extrémité supérieure On se rend compte que, si les taquets de verrouillage 26 sont sortis radialement vers l'intérieur de telle sorte que les parties en dents de scie 30 et 32 s'emboîtent l'une dans l'autre, l'appareil de raccordement est efficacement verrouillé sur la tête de puits Chaque coin porteur 28 porte une broche 34 qui s'étend

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vers le haut à partir dudit coin de manière à pénétrer dans une fente 36 ménagée dans le taquet de verrouillage 26 correspondant Les broches 34 et les fentes 36 permettent un

mouvement radial relatif limité entre les taquets de verrouil-

lage 26 et les coins porteurs 28, d'une manière qui sera décrite plus complètement dans la suite De même, chaque coin porteur 28 comporte une fente 38 destinée à recevoir une broche respective 40 montée dans la cage 20 et slétendant

vers le haut pour pénétrer dans la fenêtre respective 24.

Les broches 40 et les fentes 38 permettent un mouvement radial relatif limité entre les coins porteurs 28 et la cage 20 et elles servent à empêcher les coins 28 de sortir complètement de la cage 20, les taquets 26 étant à leur tour retenus par

rapport aux coins 28 par les broches 34.

Le piston 22 comprend un élément cylindrique 42 pourvu d'une partie 44 de diamètre extérieur réduit, cette partie 44 étant en contact avec une collerette annulaire 46 orientée radialement vers l'intérieur et faisant saillie de

la paroi extérieure 14 du corps de l'appareil de raccordement.

L'étanchéité de la surface intérieure de la collerette 46 par rapport à la partie de diamètre réduit 44 du piston est assurée par des bagues toriques 48 et l'étanchéité de la partie de diamètre agrandie 50 de l'élément de piston 42, en dessous de la partie 44, par rapport à la paroi 14 est assurée par des bagues toriques 52 Ainsi, une première tête de piston est définie par la surface annulaire de la partie 50 située entre les bagues toriques 48 et les bagues toriques 52 Si une pression fluidique est exercée sur la surface existant

entre la collerette 46 et la partie de piston 50 par l'inter-

médiaire d'un passage représenté partiellement en 54, le piston peut être pousse vers le bas L'ensemble de piston comprend en outre un anneau 56 qui est fixé sur l'extrémité

supérieure de l'élément de piston 42 par des vis 58 L'étan-

chéité de l'anneau 56 par rapport à l'élément de piston 42 est assurée par des bagues toriques 55 et 57 Le diamètre extérieur de l'anneau 56 est égal à celui de la partie 50 de l'élément de piston 42 et l'étanchéité par rapport à la paroi extérieure 14 du corps est assurée par des bagues toriques En conséquence, si une pression fluidique est exercée sur la surface existant entre la collerette 46 et la seconde tête de piston formée par l'anneau 56, par l'intermédiaire d'un passage 62, l'ensemble de piston 42, 56 peut être poussé

vers le haut.

La fig 1 représente l'ensemble de piston 42, 56 dans sa position limite supérieure, qui sera appelée dans la suite la position "longitudinalement rétractée", et les éléments 26 et 28 dans leurs positions radialement extérieures limites, qui seront appelées dans la suite les positions

"radialement rétractées" Ce sont les positions dans lesquel-

les se trouvent les parties quand l'appareil de raccordement est descendu sur la tête-de puits 10 Des moyens appropriés de guidage (non représentés) sont prévus pour aligner

coaxialement l'appareil de raccordement et la tête de puits.

Le mouvement de descente est arrêté par entrée en contact de l'extrémité inférieure de la paroi intérieure 16 du corps de l'appareil avec l'extrémité supérieure de la tête de puits 10, comme le montre la fig 1 Les parties en dents de scie

et 32 sont alors alignées l'une avec l'autre.

Pour amener ces parties 30, 32 en'embottement de verrouillage, une pression fluidique est appliquée par l'intermédiaire du passage 54 au piston inférieur 22 (Bien que différentes phases du processus de verrouillage et de déverrouillage soient représentées sur les différentes figures, il sera utile de se référer également à la fig 1

dans la description du fonctionnement de l'outil) La surface

intérieure de l'élément de piston 42 a un profil en gradin

comprenant une partie verticale droite complètement supé-

rieure 64, à la suite de l'extrémité inférieure de laquelle,

il est prévu une partie 66 inclinée vers le bas et radiale-

ment vers l'extérieur A la suite de l'extrémité inférieure de la-partie 66 est une partie 68 qui, bien qu'étant également inclinée vers le bas et radialementvers l'extérieur, comporte une composante d'orientation radiale bien plus petite de sorte qu'elle est plus rapprochée de la verticale que la

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partie 66 Enfin, à la suite de l'extrémité inférieure de la partie 68, se trouve une courte partie 70 inclinée à peu près du même angle que la partie 66 Quand le piston 22 descend, la partie 66 de la surface intérieure de l'élément de piston 42 entre en contact avec des surfaces 72 inclinées en correspondance qui sont formées dans les coins extérieurs supérieurs des taquets de verrouillage 26 En conséquence, lorsque le piston 22 descend encore, les surfaces 66 et 72 agissent comme des surfaces de came pour pousser les taquets de verrouillage 26 radialement vers l'intérieur Du fait que les broches 34 sont situées aux extrémités extérieures des évidements 36, les coins 28 sont poussés vers l'intérieur en même temps que les taquets 26 Les coins porteurs 28 comportent des surfaces inférieures horizontales qui entrent en contact glissant avec des surfaces horizontales 74 aux extrémités inférieures des fenêtres 24 de manière à guider par glissement les coins 28, et par conséquent indirectement les taquets 26, dans ce mouvement orienté radialement vers l'intérieur. La figure 2 représente les parties essentielles de l'appareil intervenant dans la course de descente du piston 22, et plus spécifiquement après que la surface de-came 66 du piston s'est déplacée vers le bas au-delà des surfaces de came 72 des taquets de verrouillage 26 On peut voir que, à ce moment, les taquets de verrouillage 26 sont pratiquement placés dans leur position limite intérieure, les parties en

dents de scie 30 et 32 étant en condition de verrouillage.

En d'autres termes, les surfaces 32 a, dirigées vers le haut, des parties en dents de scie des taquets 26 et les surfaces 30 a, dirigées vers le bas, des rainures de la tête de puits ont été amenées en regard l'une de l'autre, de façon à servir de surfaces de verrouillage pour empêcher un mouvement de montée de l'appareil de raccordement à partir de la tête de puits Cependant, bien que les taquets de verrouillage 26 se soient déplacés pratiquement jusque dans leur position d'extension radiale complète, laliaison n'a pas encore été serrée longitudinalement, car les coins 28 se trouvent encore dans leurs positions radialement extérieures par rapport aux

taquets 26.

Comme mentionné précédemment, les surfaces de ver-

rouillage 30 a des taquets 26 sont dirigées vers le haut Le côté inférieur 78, dirigé dans l'ensemble vers le bas, de

chaque taquet de verrouillage 26 vient buter contre une sur-

face 80, dirigée dans l'ensemble vers le haut, du coin porteur respectif 28 Les surfaces opposées 78 et 80 sont

appelées dans la présente description des "surfaces de support"

puisqu'elles supportent les taquets 26 ou s'opposent à leur mouvement longitudinal dans une direction qui aurait tendance à séparer les surfaces de verrouillage 30 a et 32 a Les coins 28 sont à leur tour supportées par leurs surfaces inférieures 82 sur les surfaces 74, dirigées vers le haut, des fenêtres

24, les surfaces 74 et 82 étant appelées dans la présente-

description des "surfaces de glissement" Conformément à

la présente invention, après que les taquets de verrouillage 26 ont été amenés en position d'extension complète, les coins porteurs 28 sont ensuite poussés radialement vers l'intérieur, en se coinçant entre les surfaces de support 78 des taquets de-verrouillage 26 et les surfaces de glissement 74 de la cage 24 Du fait que les surfaces de support opposées 78 et 80 des éléments respectifs de verrouillage et de support

sont inclinées radialement vers l'extérieur et longitudinale-

ment vers le haut, ledit mouvement additionnel de sortie des coins 28 radialement vers l'intérieur resserre la liaison avec la tête de puits, plus spécifiquement l'accrochage entre

les surfaces de verrouillage 30 a et 32 a, dirigées longitudi-

nalement, sans qu'il se produise un mouvement additionnel substantiel, dans une direction orientée radialement vers l'intérieur des taquets de verrouillage 26 En conséquence, les taquets de verrouillage 26 ne mordent pas dans le métal relativement mou de la tête de puits 10, en s'opposant ainsi à la force de serrage de l'assemblage, comme cela se produit dans les dispositifs connus Au contraire, pendant la phase de serrage de l'outil, tout le mouvement radial relatif s'effectue entre les coins porteurs 28 d'une part, et les taquets de verrouillage 26 et la cage 24, d'autre part, et toutes ces parties peuvent être formées de métaux plus durs que la tête de puits 10 et peuventsubir des finitions ou destraitements de surface qui réduisent le frottement au minimum Les taquets 26 sont, par conséquent, coincés vers

le haut en contact étroit avec la tête de puits.

Plus particulièrement, la sortie radiale additionnel-

le des coins 28 est produite par un mouvement complémentaire de descente du piston 22 En considérant à nouveau la fig 2, on voit que, après que les surfaces de came 66 et 72 sont passées l'une devant l'autre, la surface 70 entre en contact avec des surfaces 76, inclinées en correspondance, des zones d'arête extérieures supérieures des coins 28 Cela permet de réaliser l'action de serrage par effet de coincement comme décrit ci-dessus Ensuite, la surface 68 de l'élément de piston 42 entre en condition d'alignement avec les surfaces 84 radialement extérieures des taquets 28 Les surfaces 68 et 84 présentent des inclinaisons correspondantes et, bien que leur composante d'orientation radiale soit très petite, elles exercent un effet additionnel de léger entraînement sur les coins 28 pour serrer complètement l'assemblage entre la tête

de puits 10 et l'appareil de raccordement.

La figure 3 représente l'appareil dans lequel le piston 42, 56 est placé dans sa position complètement sortie ou inférieure et o les éléments 26 et 28 se trouvent dans

leurs positions complètement sorties ou radialement inté-

rieures Dans ces positions, la surface 64 de l'élément de piston 42 est en appui radial contre le côté extérieur des taquets de verrouillage 26 tandis que la surface 68 est en appui de façon semblable contre les côtés radialement extérieurs des coins 28 pour retenir les taquets et les coins dans leurs positions de sortie Le piston 42, 56 peut être bloqué dans cette position à l'aide d'un mécanisme représenté dans la configuration de déblocage sur les figures

1 et 2 et dans la configuration de blocage sur la figure 3.

Le mécanisme de blocage coopère avec deux barres 86 vissées

dans l'anneau 56 de l'ensemble de piston et s'étendant longi-

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tudinalement à partir de celui-ci en passant dans des coussinets respectifs 88 montés dans la bride 18 du corps

principal de l'appareil de raccordement de tête-de puits.

Chaque trou de la bride 18 dans lequel un coussinet 88 est monté est plus grand que le coussinet de sorte qu'il peut également recevoir un piston annulaire 90, entourant une partie inférieure, de diamètre extérieur réduit, du coussinet 88, et une série de taquets 92-qui sont montés en dessous à

la fois du coussinet 88 et du piston 90 Le piston 90 et -

les taquets 92 comportent des surfaces de butée 94 et 96 qui

sont inclinées vers le bas et radialement vers l'extérieur.

La barre 86 a un diamètre extérieur calculé de façon à permet-

tre un coulissemenmt dans le coussinet 88, les surfaces inté-

rieures des taquets 92 glissant également contre la surface extérieure de la barre 86 Cependant, cette barre 86 comporte, entre ses extrémités, une partie rétrécie 86 a, et elle est en outre chanfreinée à la fois audessus et en dessous de la

partie rétrécie 86 a.

En considérant à nouveau la figure 3, on voit que, lorsque le piston principal d'entraînement 42, 56 se déplace vers le bas, chaque barre 86 se déplace avec lui jusqu'à ce

que sa partie rétrécie 86 a soit en face des taquets 92.

Cela dégage un espace permettant un mouvement des taquets 92 radialement vers l'intérieur Pour produire ce mouvement, une pression fluidique est appliquée à la face supérieure du piston 90 par l'intermédiaire de passages (non représentés) et, lorsque le piston 90 se déplace vers le bas, les surfaces

94 et 96 entraînent les taquets 92 radialement vers l'inté-

rieur de manière à les engager dans la partie rétrécie 86 a de la barre 86 Le piston 90 se déplace ensuite en arrière (c'est-à-dire radialement à l'extérieur) des taquets 92 de manière à les retenir dans cette position, comme indiqué sur la figure 3 Il est à noter que, dans cette position de blocage, la surface de la barre 86 qui est biseautée vers le bas et radialement vers l'extérieur en dessous de sa partie rétrécie 86 a vient buter contre des surfaces 98, biseautées

en correspondance, des taquets 92.

Lorsqu'on désire démonter l'appareil de raccordement de la tête de puits 10, le mécanisme de blocage est d'abord déverrouillé Cela est réalisé par application d'une pression fludique, par l'intermédiaire de passages (non représentés), de façon à pousser chaque piston 90 vers le haut en vue de libérer les taquets 92 afin qu'ils puissent exécuter un mouve- ment orienté radialement vers l'extérieur par rapport à la barre 86 Une pression fludique est ensuite exercée sur la

tête 56 du piston principal d'entraînement par l'intermé-

diaire du passage 62 Quand l'élément de piston 42 se déplace vers le haut, et lorsque ses surfaces 64 et 68 ne sont plus alignées avec les séries respectives d'éléments 26 et 28, ces derniers peuvent librement se rétracter Pour produire

cette rétraction, il est prévu un mécanisme de déclenchement.

Ce mécanisme comprend un manchon 100 solidaire de l'élément

de piston 42 et s'étendant vers le bas à partir de celui-ci.

A l'extrémité inférieure du manchon 100, il est prévu une

collerette annulaire 102 qui s'étend radialement vers l'inté-

rieur en se terminant par une lèvre 104 recourbée vers le haut et comportant une surface supérieure 106 inclinée vers le haut et radialement vers l'intérieur Chacun des coins porteurs 28 comporte une languette 108 s'étendant vers le bas à partir de sa partie d'angle inférieure extérieure et comportant sur son côté inférieur une surface 110 qui est inclinée en correspondance à l'inclinaison de la surface 106

de la lèvre 104. Quand le piston 42, 56 se déplace vers le haut, les surfaces 106 et 110

entrent en contact l'une avec l'autre et entraînent les coins porteurs 28 radialement vers l'extérieur,

comme indiqué sur la figure 4 Les coins 28 se déplacent-

d'abord vers l'extérieur par rapport aux taquets 26 de la distance autorisée par les broches 34 et les fentes 36 La figure 4 montre l'appareil placé en ce point du processus de rétraction A partir de ce point, un mouvement additionnel du piston 42, 56 vers le haut, et par conséquent une action d'entraînement des surfaces 106 et 110, provoque un déplacement des éléments 28 et 26 vers l'extérieur et conjointement, du fait de l'entrée en contact des broches 34 avec les extrémités radialement extérieures des fentes 36 Entre-temps, les surfaces biseautées-prévues sur les barres 88 en dessous de

leurs parties rétrécies 86 a ont poussé les taquets 92 radia-

lement vers l'extérieur, c'est-à-dire vers l'arrière jusque dans la position indiquée sur les figures 1 et 2, de sorte que finalement l'ensemble de l'appareil revient dans la

position de rétraction complète représentée sur la figure 1.

Le mécanisme de verrouillage est pourvu d'un dispositif de priorité manuelle se présentant sous la forme de broches 112

qui sont reliées au piston 90 et qui font saillie extérieu-

rement du coussinet 88, de telle sorte que leurs têtes puissent être sollicitées pour pousser mécaniquement le piston 90 vers le haut Des ressorts de compression 114 sont disposés entre la cage 20 et les coins porteurs 28 pour les

aider à revenir dans leurs positions de rétraction radiale.

Les figures 6 à 10 représentent un second mode de réalisation de l'appareil de raccordement de tête de puits conforme à la présente invention L'appareil de raccordement est agencé pour être relié à une tête de puits 200 dont le

profil supérieur comporte une bride 202 s'étendant radiale-

ment vers l'extérieur et dont le côté inférieur définitune surface annulaire de verrouillage 204 qui est dirigée vers

le bas L'appareil de raccordement comprend un corps princi-

pal de forme tubulaire qui est pourvu d'une partie intérieure cylindrique 206 comportant à son extrémité inférieure une bride 208 s'étendant radialement vers l'extérieur et agencée pour venir buter contre, et former une partie symétrique de fa bride 202 de la tête de puits 200 Ure autre bride annulaire 210, s'étendant radialement vers l'extérieur et espacée supérieurement de la bride 208, reçoit la partie extérieure du corps principal de l'appareil de raccordement,fixée par boulonnage Plus spécifiquement, ladite partie extérieure comporte une plaque supérieure annulaire 212 qui est boulonnée

sur la bride 210 par des boulons 214 et qui s'étend radiale-

lement vers l'extérieur, une paroi extérieure cylindrique 216 soudée, fixée rigidement par soudage, ou autrement, sur l'extrémité extérieure de la plaque 212, en s'étendant vers le bas à partir de celle-ci, et une plaque portante annulaire

inférieure 220 fixée par des vis 218 sur l'extrémité infé-

rieure de la paroi 216, en s'étendant vers 1 ' intérieur de celle-ci Comme indiqué, la partie extérieure 212, 216, 220 du corps principal de l'appareil de raccordement a, en section droite, une forme de C et un intervalle annulaire 222 est défini entre les parties intérieures et extérieures du corps

principal de l'appareil de raccordement.

Un ensemble annulaire cylindre-piston 224 est monté sur le côté supérieur de la plaque 220 La tige de piston 226 est dirigée vers le haut et porte un élément annulaire d'actionnement 228 qui est fixé rigidement sur son extrémité supérieure L'élément d'actionnement 228 formant came comprend une collerette horizontale 228 a fixée sur la tige de piston 226 et une partie formant came 228 b qui est dirigée vers le bas à partir de l'extrémité radialement intérieure de la collerette 228 a L'ensemble piston-cylindre 224 forme, en coopération avec l'anneau 228 fixé sur lui, le dispositif

d'actionnement de l'appareil de raccordement.

La figure 6 représente le dispositif d'actionnement dans une position intermédiaire de sa course Dans la position limite supérieure (non représentée), l'extrémité supérieure de la came 228 b vient buter contre des pattes 230 a faisant

saillie radialement vers l'extérieur et solidaires des extré-

mités supérieures de plusieurs taquets 230 répartis circon-

férentiellement autour de l'intervalle annulaire 222 Cela provoque un pivotement des extrémités inférieures des taquets 230 radialement vers l'extérieur, d'une manière bien connue, de telle sorte que leurs extrémités inférieures puissent dégager la bride 202 de la tête de puits 200 pendant que

l'appareil de raccordement est mis en place.

Chacun des taquets 230 comporte, sur son côté radia-

lement intérieur, un évidement 232 qui est placé vis-à-vis des brides 202 et 208 Deux éléments d'appui 234 et 236 sont logés dans chaque évidement 232 et sont montés respectivement sur les surfaces extrêmes supérieure et inférieure de l'évidement 232 Comme le montrent les figures 8 et 10, l'élément d'appui 234 comporte une fente 238 le traversant verticalement, cette fente 238 étant en outre élargie vers l'intérieur à la fois dans le sens de la longueur et de la largeur comme indiqué en 238 a Une extrémité de la zone élargie 238 a communique avec un trou 240 orienté parallèlement à la fente 238, mais séparé de celle-ci, ce qui permet d'accéder au trou 240 afin qu'une goupille de cisaillement 242 puisse être engagée dans le trou 240 et dans un évidement opposé ménagé dans le taquet 230 En conséquence, la goupille 242 maintient initialement l'élément-d'appui 234 dans une

position désirée par rapport au taquet 230, plus spécifique-

ment une position dans laquelle l'élément d'appui 234

dépasse légèrement, radialement vers l'intérieur, de l'évide-

ment 232 La fente 238 et sa partie extrême élargie 238 a permettentde la même manière le passage d'une vis 244 en vue de son vissage dans un trou taraudé 246 de la surface supérieure de l'évidement 232 Le reste de la tige de vis 244 est engagé par glissement dans la partie plus petite de la fente 238 tandis que la tête de la vis 244 est reçue dans la

partie élargie 238 a de la fente et vient buter contre l'épau-

lement formé entre les parties correspondantes de la fente.

En conséquence, la tête de vis 244 empêche l'élément d'appui 244 d'être complètement séparé du taquet 230 après que la goupille 242 a été cisaillée En considérant à nouveau la figure 6, on voit que l'élément d'appui 236 est fixé d'une façon semblable sur la surface inférieure de l'évidement 232

à l'aide d'une goupille de cisaillement 246 et d'une vis 248.

Bien que l'espacement entre les brides 202 et 208 ait été exagéré sur la figure 6 à des fins d'illustration, il va de soi que, après que l'appareil de raccordement de tête de puits a été mis en place sur la tête de puits 200, les deux brides ne sont pas étroitement poussées l'une contre

l'autre La surface inférieure 204 de la bride 202 est incli-

née radialement vers l'extérieur et vers le haut et elle sert de surface de verrouillage d'une manière qui va être décrite de façon plus détaillée dans la suite La surface supérieure, dirigée en sens opposé, de la bride 208 est inclinée radialement vers l'extérieur et vers le bas d'une façon symétrique Lorsque l'organe d'actionnement 224, 228 est poussé vers le bas, la surface intérieure, inclinée radialement vers l'extérieur et vers le bas, de la came 228 b s'applique contre les surfaces extérieures, inclinées en correspondance, des taquets 230 de façon à les faire pivoter radialement vers l'intérieur, en amenant les évidements 232 en relation de réception des brides 202 et 208 Les éléments d'appui 234 et 236 se déplacent vers l'intérieur en même temps que les taquets 230 jusqu'à ce que les extrémités radialement intérieures de ces éléments d'appui viennent buter contre la tête de puits 200 et la partie intérieure 206 de l'appareil de raccordement, dans une zone adjacente à leurs brides respectives 202 et 208 Les figures 6 et 8 montrent l'appareil dans une telle position Il est à noter que les évidements 232 et les éléments d'appui 234 et 236 sont dimensionnés de façon à permettre le mouvement précité, orienté radialement vers l'intérieur, sans rencontrer de résistance de la part du corps principal de l'appareil de

raccordement ou bien de la tête de puits.

Lorsque l'organe d'actionnement 224, 228 continue à se déplacer vers le bas de la position de la figure 6, jusque dans celle de la figure 7, il exerce une force radiale supplémentairesur les taquets 230, en cisaillant les goupilles 242 et 246, et en permettant ainsi aux taquets 230 de sortir radialement vers l'intérieur encore plus par rapport aux éléments d'appui 234 et 236 Les surfaces supérieures et inférieures des éléments d'appui 234, ainsi que les surfaces supérieures adjacentes des évidements 232, sont inclinées dans la même direction générale que la surface supérieure adjacente de la bride 208 De même, les surfaces supérieures et inférieures des éléments d'appui 236 et les surfaces inférieures des évidements 232 sont inclinées dans la même direction générale que les surfaces inférieures de verrouillage 204 de la bride 202 En conséquence, lorsque les taquets 230 se déplacent radialement vers l'intérieur par rapport aux brides 202 et 208 et aux éléments d'appui 234 et 236, les taquets agissent comme des coins pour appliquer étroitement les brides- 202 et 208 en contact longitudinal, comme indiqué

sur la figure 7.

Pendant le mouvement décrit ci-dessus, les éléments d'appui 236 servent d'éléments de verrouillage, leurs surfaces supérieures servant de surfaces de verrouillage pour venir

buter contre la surface de verrouillage 204 de la bride 202.

Les surfaces inférieures des éléments d'appui 236 et les surfaces inférieures des évidements 232 servent de surfaces portantes qui empêchent une séparation des surfaces de verrouillage Les éléments supérieurs d'appui 234 facilitent le mouvement des taquets 230 Cependant, il va de soi qu'on pourrait supprimer les éléments supérieurs d'appui et qu'on pourrait dimensionner l'évidement 232 de façon que sa surface

supérieure entre directement en contact avec la bride 208.

Lorsqu'on utilise des éléments supérieurs d'appui 204, ceux-

ci agissent effectivement, lorsqu'ils entrent en contact avec la partie 206 du corps de l'appareil de raccordement au-dessus de la bride 208, comme une partie de ce corps principal et ils forment sur celui-ci une surface d'appui pour les taquets 230 De toute manière, on peut voir que,

lorsque les taquets 230 sont sortis jusque dans leur posi-

tion intérieure, les surfaces supérieures des évidements 232 et de la bride 208 sont placées en regard l'une de l'autre et limitent efficacement le mouvement de descente des taquets

230 par rapport au corps principal de l'appareil de raccorde-

ment soit par contact direct, soit par l'intermédiaire des

éléments d'appui 234 interposés entre elles.

Pour déverrouiller et enlever l'appareil de ràccor-

dement de la tête de puits, l'organe d'actionnement 224, 228 est poussé vers le haut Quand la surface supérieure de la came 228 b atteint les pattes 230 a des taquets 230, une poursuite du mouvement de montée de l'organe d'actionnement

fait pivoter l'extrémité inférieure des taquets 230 radiale-

ment vers 1 ' extérieur, en entraînant avec elles les éléments

d'appui 234 et 236 par l'intermédiaire des vis 244 et 248.

Lorsque les parties inférieures des taquets 230, et les

250978 '

éléments d'appui 236 fixés sur elles, ont libéré la bride 202, l'appareil de raccordement peut être enlevé Il va de soi qu'on pourrait inclure à la version simplifiée de l'appareil de raccordement qui a été représentée sur les figures 6 à 10, différentes autres caractéristiques, par exemple un moyen pour bloquer l'appareil en position verrouillée. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés, à partir desquels on pourra prévoir d'autres modes et d'autres formes

de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'inven-

tion Seulement, à titre d'exemple, dans les modes de réali-

sation décrits et représentés, les moyens de verrouillage et les moyens de support se déplacent d'abord conjointement radialement vers l'intérieur, ce mouvement étant suivi par un mouvement additionnel des moyens de support radialement vers l'intérieur Dans d'autres modes de réalisation, les verrous pourraient d'abord se déplacer radialement vers l'intérieur indépendamment des moyens porteurs j ce mouvement étant suivi par un mouvement des moyens porteurs proprement

dits Dans la présente description, l'expression "mouvement

successif" se rapporte à l'un ou l'autre des deux modèles de mouvements précités, ainsi qu'à tout autre modèle-de mouvement dans lequel un mouvement des moyens de verrouillage, avec ou sans les moyens porteurs, est suivi par un mouvement des

moyens porteurs indépendamment des moyens de verrouillage.

Il est possible d'envisager d'autres variantes.

Par exemple, dans les modes de réalisation représentés, le moyen porteur se présente sous la forme de plusieurs éléments

espacés circonférentiellement Dans d'autres modes de réali-

sation, le moyen porteur pourrait être constitué par un seul élément, par exemple un anneau fendu Dans d'autres variantes, on pourrait faire intervenir un moyen pour libérer le moyen porteur et/ou le moyen de verrouillage à partir de

leurs positions de sortie.

250978 t

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 Appareil de raccordement pour assurer la liaison avec une tête de puits dans une relation d'alignement coaxial général, caractérisé en ce qu'il comprend: un corps principal ( 14,16, 208,210,212,216,220) de forme générale tubulaire, un moyen de verrouillage ( 26,230) porté par ledit corps principal de façon à pouvoir exécuter par rapport à celui-ci des mouvements radiaux de sortie et de rétraction, un moyen de support ( 28, 228) porté par ledit corps principal dans une zone longitudinalement adjacente audit moyen de

verrouillage pour pouvoir exécuter, par rapport à celui-ci,-

des mouvements radiaux de sortie et de rétraction au moins partiellement indépendamment dudit moyen de verrouillage, ledit moyen de support et ledit corps principal comportant une série de surfaces de glissement ( 74, 82) opposées, ledit moyen de support ( 28) et ledit moyen de verrouillage ( 26) comportant une série de surfaces de support ( 78,80) opposées et en butée relative, au moins une desdites séries de surfaces opposées étant inclinée par rapport au trajet de déplacement

dudit moyen de support pour coincer ledit moyen de verrouil-

lage longitudinalement quand ledit moyen de support est ainsi radialement sorti, et

un moyen d'actionnement ( 22,224) prévu sur le corps princi-

pal et associé fonctionnellement audit moyen de verrouillage et audit moyen de support pour faire sortir successivement

ledit moyen de verrouillage et ledit moyen de support.

2 Appareil pour relier deux corps tubulaires ( 10, 12; 200,206) suivant une relation d'alignement coaxial, caractérisé en ce qu'il comprend: un moyen de verrouillage ( 26,228) porté par un desdits corps pour exécuter des mouvements radiaux de sortie et de rétraction le rapprochant et l'éloignant dudit autre corps, ledit moyen de verrouillage, lorsqu'il est ainsi sorti, pouvant entrer en contact avec l'autre corps pour limiter leur mouvement longitudinal relatif, un moyen de support ( 28,228) portépar le premier corps dans

2509784/

une zone adjacente audit moyen de verrouillage pour exécuter

des mouvements radiaux de sortie et de rétraction le rappro-

chant et l'éloignant de l'autre corps au moins partiellement indépendamment dudit moyen de verrouillage, ledit moyen de support, lorsqu'il est ainsi sorti, venant se coincer par rapport audit-moyen de verrouillage et audit premier corps, et un moyen d'actionnement ( 42,224) prévu sur le premier corps et associé fonctionnellement audit moyen de verrouillage et

audit moyen de support pour faire sortir le moyen de verrouil-

lage et le moyen de support successivement en direction dudit

autre corps.

3 Appareil pour relier deux corps ( 10,12; 200,206)

tubulaires suivant une relation d'alignement coaxial, caracté-

risé en ce qu'il comprend: un moyen de verrouillage ( 24,224) porté par un desdits corps

pour exécuter des mouvements radiaux de sortie et de rétrac-

tion le rapprochant et l'éloignant dudit autre corps, cet autre corps et ledit moyen de verrouillage comportant des surfaces de verrouillage dirigées longitudinalement, placées en opposition relative et entrant en contact l'une avec l'autre quand le moyen de verrouillage est ainsi sorti afin de limiter le mouvement relatif entre ce moyen de verrouillage et l'autre corps dans une première direction longitudinale, un moyen de support ( 28, 228) porté par le premier corps

dans une zone adjacente au moyen de verrouillage pour exécu-

ter des mouvements radiaux de sortie et de rétraction le

rapprochant et l'éloignant de l'autre corps au moins partiel-

lement, indépendamment dudit moyen de verrouillage, ledit moyen de support et ledit moyen de verrouillage comportant des surfaces portantes, dirigées longitudinalement, placées en opposition relative quand ledit moyen de verrouillage et ledit moyen de support sont ainsi sortis, ladite surface

portante dudit moyen de verrouillage étant dirigée longitu-

dinalement à l'opposé de sa surface de verrouillage, et ledit moyen de support ainsi que le premier corps comportant des moyens coopérant entre eux pour s'opposer à un mouvement dudit moyen porteur longitudinalement dans une direction l'éloignant de ladite surface portante dudit moyen de verrouillage, afin que ledit moyen porteur puisse supporter longitudinalement ledit moyen de verrouillage avec lesdites surfaces de verrouillage en contact mutuel, et un moyen d'actionnement ( 42,224) prévu sur le premier corps et associé fonctionnellement audit moyen de verrouillage

et audit moyen de support pour faire sortir ledit moyen.

de verrouillage et ledit moyen de support successivement

en direction dudit autre corps.

4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que-ledit moyen de support, lorsqu'il est ainsi sorti,

se coince entre le moyen de verrouillage et le premier corps.

Appareil selon la revendication 4, caractérisé èn ce que lesdits-moyens coopérant entre ledit moyen de support et ledit premier corps comportent des surfaces de glissement placées en butée respectivement sur ledit moyen de'support et sur ledit premier corps et s'étendant parallèlement au trajet de déplacement dudit moyen de support et en ce que lesdites surfaces portantes sont inclinées par rapport au trajet suivi par ledit moyen de support pour coincer ledit moyen de verrouillage longitudinalement quand ledit moyen

de support est ainsi radialement sorti.

6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé

en ce que ledit moyen d'actionnement comprend un moyen d'en-

trainement pouvant être longitudinalement sorti et rétracté, porté par ledit corps principal et comportant des surfaces de

came qui peuvententrer en contact avec le moyen de verrouilla-

ge et le moyen de support pour faire sortir radialement ledit moyen de verrouillage et ledit moyen de support quand ledit

moyen d'entraînement est sorti longitudinalement.

7 Appareil selon la revendication 6,caractérisé en-ce que lesdites surfaces de came sont disposées suivant une

configuration générale en gradin sur ledit moyen d'entraîne-

ment pour sortir successivement le moyen de verrouillage et le

moyen de support.

8 Appareil selon la revendication 6, caractérisé 250978 'i en ce que le moyen d'entraînement, lorsqu'il se trouve dans une positionlongitudinalement sortie, vient buter radialement contre le moyen de verrouillage et le moyen de support pour retenir ledit moyen de verrouillage et ledit moyen de support dans une position radialement sortie. 9 Appareil selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un moyen de blocage associé

audit moyen d'entraînement pour bloquer le moyen d'entraîne-

ment dans ladite position sortie.

10 Appareil selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un moyen de déclenchement coopérant entre le moyen d'entraînement et le moyen de support pour faire rétracter radialement au moins partiellement ledit

moyen de support quand ledit moyen d'entraînement est longi-

tudinalement Rétracté.

11 Appareil selon l'une des revendications 3 à 10,

caractérisé en ce qu'il comprend, en outre, un moyen de liaison assurant l'interconnexion du moyen de verrouillage et du moyen de support pour limiter leur mouvement radial relatif, la distance de déplacement radial relatif autorisée par ledit moyen de liaison étant inférieure à la distance du mouvement

radial dudit moyen de support pendant sa sortie et sa rétrac-

tion afin que, après une rétraction partielle dudit moyen de support, une rétraction additionnelle dudit moyen de support

provoque une rétraction dudit moyen de verrouillage.

12 Appareil selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit moyen de liaison et ledit moyen d'entraînement coopèrent pour produire des mouvements radiaux simultanés du moyen de verrouillage et du moyen de support pendant une

première partie de la course de sortie dudit moyen d'entraîne-

ment et pour produire des mouvements additionnels successifs de sortie radiale dudit moyen de support indépendamment du moyen de verrouillage pendant une seconde partie de la course

dudit moyen d'entraînement.

13 Appareil selon l'une des revendications 3 à

12, caractérisé en ce que ledit autre corps est un corps de tête de puits et en ce que-ledit premier corps est un corps

d'appareil de raccordement.

14 Appareil selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit moyen de verrouillage comprend unepremière

série d'éléments espacés circonférentiellement.

15 Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit moyen de support, lorsqu'il est ainsi sorti, vient se coincer par rapport audit moyen de verrouillage et

audit premier corps.

16 Appareil selon la revendication 15, caractérisé en ce que lesdits moyens coopérant entre ledit moyen de support et ledit premier corps comprennent deux surfaces opposées placées sur ledit moyen de support et ledit premier corps et des moyens d'appui interposés entre lesdites surfaces opposées.