FR2813713A1 - Connecteur electrique multicontacts, accouplable a l'etat humide - Google Patents

Abstract

Il est fourni un connecteur électrique accouplable à l'état humide, qui ne fasse pas utilisation d'élastomère pour le joint d'étanchéité principal. Le connecteur électrique accouplable à l'état humide comprend un corps de connecteur femelle, ayant une cavité centrale interne (48) et une surface d'étanchéité métallique femelle, placée à une extrémité avant, et un boîtier à contacts femelles (62) disposé à l'intérieur de la cavité centrale interne (48). Le boîtier à contacts femelles (62) comprend une pluralité de contacts femelles. Une tige coulissante (70) est déplacée à l'intérieur de la cavité centrale interne (48). Le connecteur électrique accouplable à l'état humide comprend en outre une tige de contact mâle (126), qui a une extrémité avant devant venir en prise avec une extrémité avant de la tige coulissante (70). La tige de contact mâle (126) comprend une pluralité de contacts mâles dont chacun vient en prise avec un contact respectif des contacts femelles, de manière à établir une connexion électrique. La tige de contact mâle (126) a une surface d'étanchéité métallique mâle qui vient en prise de façon étanche avec la surface d'étanchéité femelle afin de former un joint d'étanchéité métal sur métal.

Description

Connecteur électrique multi-contacts accouplable à l'état humide

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION

1. Champ de l'invention L'invention concerne un connecteur électrique apte à être utilisé lors de la fourniture de puissance et de communications de données à des dispositifs

électriques dans un puits de forage.

2. Art antérieur La phase d'achèvement ou de complétion d'un puits, ayant été foré dans un réservoir à pétrole, commence normalement par le placement d'un tubage ou revêtement de production dans le puits, et la phase de pompage de fluide ou de fluide de forage, présent dans le puits, pour contenir la pression agissant dans le réservoir jusqu'à ce que le puits ait été achevé et soit prêt à la production. Le puits est achevé par l'installation d'un train de tubage de production dans ce puits et par exécution de certaines procédures, qui vont permettre à du fluide d'être produit depuis le réservoir et véhiculé à la surface du sol, en passant par le train de tubage. Le terme d'"achèvement" tel qu'utilisé ici, désigne un agencement d'éléments mécaniques placés dans le puits qui permet à du fluide

d'être produit depuis, ou injecté dans le réservoir.

La configuration de l'achèvement dépend de la profondeur du réservoir, du type de fluide, et de la pression. En général, l'achèvement peut inclure le train de tubage de production pour transporter les fluides depuis le réservoir de la zone de production vers la surface ainsi qu'une garniture d'étanchéité pour isoler un espace annulaire situé entre le tubage et le train de tube. Le train de tube de production est suspendu à l'intérieur du tubage de production, par un ensemble de tête de puits. Un système de valves

est normalement monté sur l'ensemble de tête de puits.

Le système de valves comprend un ensemble de valves et de raccords utilisé pour commander et/ou contrôler la production, pour contenir la pression du réservoir, et pour offrir un accès au train de tubage de production. La complétion peut également inclure un dispositif de commande de sable, c'est-à-dire une masse de filtrage et/ou de gravier qui sert à filtrer

le sable depuis le fluide de réservoir en production.

Indépendamment de la façon selon laquelle le puits est achevé, il est souhaitable et important de surveiller les paramètres du réservoir tandis que l'on produit des fluides depuis ce réservoir. Les paramètres de réservoir, tels que la pression, la température, le débit de fluide et d'autres paramètres qui fournissent une information utile concernant le développement et le comportement du réservoir, peuvent faire l'objet d'une surveillance. La surveillance des paramètres du réservoir demande qu'un ou plusieurs capteurs réagissant aux paramètres du réservoir et/ou d'écoulement du fluide à mesurer soient positionnés de manière appropriée dans le puits, et qu'une communication soit établie entre les capteurs et le réservoir. L'information produite d'après l'analyse des paramètres mesurés doit ensuite être utilisée pour commander et optimiser la production, ainsi que pour prédire les fluctuations risquant de se produire dans le réservoir, avec l'écoulement d'une certaine période

de temps.

Typiquement, lorsqu'on souhaite surveiller un réservoir, on fixe un ou plusieurs capteurs à une extrémité d'un câble électrique ("ligne de câblage") ou bien un tubage bobiné, et la ligne de câblage ou le tubage est inséré(e) dans le puits. La communication

entre le capteur et le réservoir est ensuite établie.

Le capteur prend des mesures et transmet les mesures à la surface ou vers un enregistreur de données qui est couplé au capteur. Après avoir effectué des mesures, le capteur est récupéré depuis le puits et l'on

procède à l'analyse des données de la mesure.

Certaines fonctions de commande d'un puits peuvent

être effectuées selon les résultats de l'analyse.

Une approche alternative à la surveillance des paramètres de réservoir envisage un système intégrant la surveillance des paramètres du réservoir et la fourniture de fonctions de commande de puits dans le système de complétion lui-même. De tels systèmes de complétion "intelligents" comprennent un système de fond de puits et un système de surface. Le système de fond de puits est constitué de divers modules capables de surveiller et de contrôler l'écoulement des fluides depuis une ou plusieurs zones de production dans le train de tubage de production. Le système de surface assure l'interface avec le système de fond de puits, afin de déterminer les caractéristiques de position, d'état et/ou d'écoulement dans chaque zone de production. Le système de surface peut envoyer une instruction au système de fond de puits pour actionner certains dispositifs sur le terrain afin de modifier certains paramètres d'écoulement. Le système de fond de puits peut également commander automatiquement

l'écoulement se produisant dans le puits.

Les systèmes de complétion intelligents demandent d'avoir des communications de puissance et de données fiables envers le système de fond de puits, en particulier durant la production. Un procédé, permettant de fournir des communications de puissance et de données vers le système de fond de puits, consiste à faire passer un câble électrique depuis la surface jusqu'au système de fond de puits. Le câble électrique est typiquement constitué de deux sections principales. Une section principale est couplée au système de fond de puits et l'autre section principale est couplée à un module de commande placé au niveau de la surface. Les sections de câble électrique doivent être connectées pour établir les communications de puissance et de données, entre le système de fond de puits et le module de commande. Typiquement, la connexion est réalisée à la tête de puits, mais elle peut également être placée à l'intérieur du serrage de puits lui-même. Le fait de d'établir une connexion à l'intérieur du forage de puits demande d'avoir un connecteur électrique qui soit "accouplable à l'état humide". Dans les complétions sous-marines, par exemple, l'ensemble de tête de puits et le système de valve sont installés séparément. Ainsi un connecteur électrique accouplable à l'état humide est également nécessaire pour établir une connexion à la tête de puits. La connexion électrique devrait être fiable pour assurer une surveillance fiable des paramètres du réservoir. Pour des complétions sous-marines, en particulier, la connexion électrique devra être de nature durable, parce que l'ensemble de tête de puits et de système de valves sont installés à demeure au fond de la mer. Pareillement, la connexion électrique devra être en mesure d'isoler contre la haute tension, après avoir été étanchéifié à la pression par rapport à l'eau de mer qui est conductrice et/ou par rapport au fluide de production. La haute tension est souvent nécessaire pour le fonctionnement de l'équipement ou

des capteurs qui sont installés en fond de puits.

Le défi principal, lorsque l'on réalise des connexions électriques humides, est la façon selon laquelle on protège le contact électrique contre

l'invasion d'eau de mer et/ou de fluide de protection.

Ce défi a été traité par un certain nombre de manières différentes. Par exemple, le brevet US no 4,795,359 attribué à Alcock et al. décrit un ensemble de connecteur électrique submergé, ayant un connecteur mâle avec une tige de contact, et un connecteur femelle avec trois chambres fermées. Les trois chambres fermées contiennent des milieux isolants de l'électricité, tels que de l'huile ou de la graisse. Un piston de navette, qui est isolant de l'électricité, s'étend à travers des trous alignés dans les trois chambres fermées et par une prise femelle de contact se trouvant dans l'une des

chambres.

Le piston de navette est ramené lorsque la tige de contact du connecteur mâle est mise en prise avec la prise femelle de contact. Un élément torique assure une étanchéité entre les trous ménagés dans la chambre et la tige de navette. Le milieux isolants de l'électricité fournissent une zone protégée autour de la connexion entre la tige de contact et la prise femelle de contact. Les chambres sont réalisées à partir d'une membrane flexible qui permet une variation de la pression de fluide isolant de l'électricité, à l'intérieur de ces chambres, par rapport à la pression qui règne à l'extérieur du connecteur, dans le but de réduire la tendance à ce que l'eau pénètre de l'extérieur vers l'intérieur des

chambres.

Le brevet US n 4,174,875 attribué à Wilson et ai, décrit un ensemble de connecteur, accouplable à l'état humide, coaxial, dans lequel les connecteurs mâles et femelles ont, les deux, des conducteurs concentriques. Un matériau diélectrique de noyau, rigide, est disposé entre les conducteurs mâles intérieurs et extérieurs, afin d'assurer une isolation électrique et une étanchéité à l'eau entre eux. Un espace d'interconnexion est défini entre les conducteurs femelles intérieurs et extérieurs. Le connecteur femelle comprend un piston de navette sollicité par un ressort, qui est disposé et

déplaçable à l'intérieur de l'espace d'interconnexion.

Le piston de navette comporte un conducteur central ayant des contacts électriques sur chaque côté pour venir en prise avec les conducteurs intérieurs mâles et femelles lors de l'adaptation. Pour fournir une étanchéité aux fluides entre le piston de navette et le conducteur extérieur femelle, avant l'adaptation, une cloison de séparation est disposée à l'intérieur de l'espace d'interconnexion de façon adjacente et à l'extrémité de terminaison du conducteur extérieur femelle. La cloison de séparation forme également un joint d'étanchéité au fluide, entre le conducteur intérieur mâle et le conducteur extérieur femelle, après adaptation, de manière à empêcher que de l'eau pénètre dans l'espace d'interconnexion. Un joint d'étanchéité torique racle le conducteur intérieur mâle pour enlever l'eau, lorsque le conducteur intérieur mâle actionne le piston de navette à l'intérieur du boîtier femelle, jusqu'à ce que l'interconnexion électrique ait été achevée entre les connecteurs mâles et femelles. Une vessie de compensation de pression enlève le fluide emprisonné dans la surface d'interconnexion durant l'évacuation, et ramène le fluide à la surface d'interconnexion durant le désaccouplement, empêchant de cette manière qu'il y ait un verrouillage hydraulique entre les

conducteurs mâles et femelles.

Le brevet US n 5,772,457 attribué à Cairns décrit un adaptateur à équilibrage de pression prévu

pour la connexion de deux connecteurs électriques.

L'adaptateur comprend une enveloppe ayant une chambre interne et une pluralité d'orifices. La chambre interne comprend des évents allant à l'environnement externe. Une pluralité d'ensembles de prise femelle, conductrices d'électricité, sont disposées à l'intérieur de la chambre interne, chacun étant en alignement avec un orifice respectif parmi les orifices. Chacun des ensembles de prise femelle a un piston déplaçable dans l'orifice, entre une position déployée et une position rétractée. Chaque ensemble de prise femelle est compensée en pression envers la pression externe ambiante, à l'aide d'une ou plusieurs vessies élastiques qui sont remplies par du fluide diélectrique. Chaque ensemble de prise femelle a un ou plusieurs évents d'ensemble de prise femelle. Chaque ensemble de prise femelle a également des contacts devant venir en prise avec des connecteurs électriques. Lorsque le piston est en position déployée, il isole de façon étanche l'orifice pour empêcher l'exposition de l'ensemble de prise femelle à l'environnement externe. Une vessie flexible contenant du fluide diélectrique est disposée dans la chambre interne et agencée pour inclure au moins la partie de chaque ensemble de prise femelle, dans laquelle les

évents d'ensemble de prise femelle sont situés.

L'extérieur de la vessie est en communication fluidique avec l'environnement externe, par les évents de chambre, de sorte que la pression régnant à l'intérieur des ensembles de prise femelle est

égalisée avec la pression de l'environnement externe.

On connaît dans l'art plusieurs autres connecteurs électriques submersibles de type à accouplement à l'état humide. Voir, par exemple, le brevet US n 4.039.242, le brevet US n 5.645.442 et le brevet US n 4. 192.569. De façon générale, les connecteurs électriques submersibles, de type à accouplement à l'état humide, font utilisation d'un certain type de composants élastomères pour obtenir la fonction d'étanchéité entre un piston coulissant et également pour le composant qu'est la vessie (ou la membrane ou le diaphragme). Le but principal de l'agencement à joint d'étanchéité et à vessie en élastomère est d'empêcher toute intrusion d'eau de mer et/ou de fluide du forage de puits à l'intérieur de la zone de contact électrique. Cependant, lors d'une exposition à long terme, à une haute pression et haute température, les fluides de puits et/ou de l'humidité pénètrent dans ces joints et ces vessies en élastomère, même s'ils sont munis d'une compensation de pression et s'ils sont remplis d'huile. Cette humidité peut aisément arriver à un point auquel des courtcircuits électriques peuvent se développer, provoquant une panne du connecteur. En introduisant les systèmes de complétion intelligents et les progrès possibles avec les techniques de surveillance de puits en temps réel, l'incidence de long terme, concernant ce type de connecteur électrique, est devenue cruciale pour ce qui concerne le succès de la décomplétion de

puits intelligents.

RESUME DE L'INVENTION

l'invention concerne tout d'abord un connecteur électrique adaptable à l'état humide qui comprend un corps de connecteurs femelle ayant une cavité centrale interne et une surface d'étanchéité métallique femelle à une extrémité avant. Un boîtier à contacts femelles est disposé dans la cavité centrale interne. Le boîtier à contacts femelles comprend un ou plusieurs contacts femelles. Une tige coulissante est disposée de façon déplaçable à l'intérieur de la cavité centrale interne. Le connecteur accouplable à l'état humide comprend en outre une tige de contact mâle qui a une extrémité avant, devant venir en prise avec une extrémité avant de la tige coulissante. La tige de contact mâle comprend un ou plusieurs contacts mâles, dont chacun s'engage par un contact respectif parmi les contacts femelles, durant l'adaptation, pour établir une connexion électrique. La tige de contact mâle comporte une surface d'étanchéité métallique mâle, qui vient en contact avec la surface d'étanchéité femelle pour former un joint d'étanchéité métal sur métal, de manière à entourer la zone de contact électrique mâle-femelle. Le connecteur électrique accouplable à l'état humide comprend en outre un ressort, qui applique un effort requis sur le corps de connecteur femelle, afin d'activer la

fonction d'étanchéité métal sur métal.

Dans certains modes de réalisation, le connecteur électrique accouplable à l'état humide comprend en outre un soufflet métallique pour assurer la compensation et l'équilibrage de pression entre la cavité centrale interne et l'extérieur du connecteur électrique accouplable à l'état humide. Dans certains modes de réalisation, le corps de connecteur femelle comprend une pluralité de contacts femelles et la tige de contact mâle inclut une pluralité de contacts mâles dans lequel chacun des contacts mâles vient en contact avec un contact femelle respectif parmi les contacts femelles afin d'établir une connexion électrique. Dans certains modes de réalisation, la tige de contact mâle, avec la totalité des contacts multiples noyés en elle, est moulée sous la forme d'un corps massif d'une seule pièce. Dans certains modes de réalisation, le connecteur électrique accouplable à l'état humide comprend, en outre, un joint d'étanchéité racleur monté à l'extrémité avant du corps de connecteur femelle, dans lequel le joint d'étanchéité racleur est agencé pour fournir un raclage efficace de la tige de contact mâle, avant que le contact mâle vienne en

prise avec le contact femelle.

D'autres aspects et avantages de l'invention vont

être évidents à la lecture de la description ci-après

et des revendications annexées.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS

La figure 1A illustre une vue en coupe d'un ensemble de connecteur femelles selon un mode de réalisation de l'invention. La figure lB est une vue à plus grande échelle de l'ensemble racleur représenté sur la

figure 1A.

La figure 2 illustre une vue en coupe d'un ensemble de contacts mâles selon un mode de

réalisation de l'invention.

La figure 3 illustre le connecteur femelle de la figure 1A et le connecteur mâle de la

figure 2, à l'état complètement en prise.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Divers modes de réalisation de l'invention vont

être décrits en référence aux figures annexées.

La figure 1A représente un connecteur femelle 2 accouplable à l'état humide, qui inclut un boîtier externe 4. Un écrou de chargement 6 est fixé sur l'extrémité inférieure 8 du boîtier externe 4, par une connexion filetée 9. Un corps de connecteur 10 s'étendant depuis l'intérieur du boîtier externe 4 passe par le trou 12 de l'écrou de chargement 16 et fait saillie vers l'extérieur depuis l'extrémité inférieure 8 du boîtier externe 4. L'écrou de chargement 6 comprend une surface effilée 14 qui définit un siège pour le corps de connecteur femelle 10. La surface effilée 14 est en contact avec une surface effilée 16 correspondante, réalisée sur le corps connecteur femelle 10. La position axiale du corps de connecteur femelle 10 par rapport au boîtier externe peut être modifiée en ajustant la connexion filetée 9 entre l'écrou de chargement 6 et le boîtier externe 4. Une cloison de séparation de soufflet 18 l1 est soudée sur l'extrémité supérieure du corps de connecteur femelle 10. Au- dessus de la présente séparation de soufflet 18 est prévu un soufflet à câble 20 à une extrémité qui est soudée à une cloison de séparation de traversée électrique 30. La cloison de séparation de traversée électrique 30 comprend une

traversée d'alimentation 37 soudable.

La cloison de séparation de traversée électrique est maintenue en position par une cloison de séparation d'étanchéité 22. La cloison de séparation de traversée électrique 30 peut être soudée sur la cloison de séparation d'étanchéité 22 qui assure une étanchéité sur métal haute pression 26 pour des tubes traversants pour câble métallique 38. La cloison de séparation d'étanchéité 22 est maintenue en place par un capuchon fileté 24. La cloison de séparation d'étanchéité 22 est fixée sur l'extrémité supérieure 27 du boîtier externe 4, puis soudée. Des fils électriques (non représentés) passent à travers des tubes de traversée de câbles métalliques 38 dans les joints d'étanchéité métalliques 26, puis passent par la traversée d'alimentation 37, le soufflet à câble 20, le passage 40 ménagé dans la cloison de séparation 18, le corps de connecteur femelle 10, puis atteignent le boîtier à contacts femelles 62. Un ressort principal 44 est placé entre la cloison de séparation de soufflet 18 et la cloison de traversée électrique 30. Le ressort principal 44 est comprimé lorsque la connexion filetée 9, entre le boîtier

externe 4 et l'écrou de chargement 6, est ajustée.

L'écrou de chargement 6 est tourné pour régler la charge du ressort principal 4 afin de fournir la force requise pour l'étanchéité métal sur métal durant la mise en prise du connecteur, et est également utilisé pour corriger d'éventuels défauts d'alignement axial admissibles, comme cela est décrit ci-dessous Le soufflet pour câble 20 se déforme également lorsque le ressort 44 se déforme. L'un des buts du soufflet à câble 20 est de fournir un conduit protecteur de traversée de câbles ajustables pour des câbles électriques (non représentés) qui sont insérés à travers les tubes de traversée métalliques 38 dans la cloison de séparation d'étanchéité 22. De plus, le soufflet pour câble 20 peut fournir de la flexibilité entre le segment supérieur et inférieur du connecteur femelle 2. Le soufflet pour câble 20, la cloison de séparation de traversée 30 et le passage 40 réalisé dans la cloison de séparation de soufflet 18, sont remplis d'un fluide diélectrique, tel que de la graisse isolante. La cloison de séparation 18 comprend un orifice 46, par lequel le fluide diélectrique peut être inséré dans le passage 40 ainsi que dans les autres conduits reliés au passage 40, c'est-à-dire l'intérieur du soufflet à câble 20 et dans le corps de connecteur femelle 10, qui comprend le passage prévu pour les câbles électriques (non représenté). Ce passage de fluide 40 s'étend de façon interne sur tout le chemin allant à une zone de contact femelle 67. Le bouchon 45, dans ce mode de réalisation, est un bouchon d'étanchéité métallique prévu pour fermer de façon étanche l'orifice 46 après le remplissage du

passage 40 par le fluide diélectrique.

Le corps de connecteur femelle 10 comprend une cavité centrale interne 48. A l'intérieur de la cavité centrale interne 48 est prévu un soufflet métallique 50 devant équilibrer et compenser la pression. L'extrémité supérieure du soufflet métallique 50 est soudée sur la cloison de séparation de soufflet 18, et l'extrémité inférieure du soufflet métallique 50 est fermée de façon étanche. L'intérieur du soufflet métallique 50 est relié à un passage 52 dans la cloison de séparation du soufflet 18. Le passage 52 communique avec un espace solidaire 54 autour du corps de connecteur femelle 10 par un orifice 56. L'intérieur du soufflet métallique 50 est en communication avec une pression fluidique externe, par le passage 52, puis l'orifice 56, puis par l'espace annulaire 54 autour du corps du connecteur 10, et enfin par les orifices 58. La cavité centrale interne 48 est remplie par un fluide diélectrique. Lorsque la pression du fluide diélectrique à l'intérieur de la cavité centrale interne 48 dépasse la pression interne que l'on a dans le soufflet métallique 50, le fluide externe d'outil est forcé à sortir du soufflet métallique 50 vers l'extérieur du connecteur femelle 2. L'effet opposé se produit lorsque la pression du fluide diélectrique, régnant à l'intérieur de la cavité centrale interne 48, tombe au-dessous de la pression régnant dans le soufflet métallique 50. De cette manière, la pression à l'intérieur du corps de connecteur femelle 10 est équilibrée par la pression à

l'extérieur du connecteur femelle 2.

Une douille 60 est agencée au-dessous du soufflet métallique 50 de compensation. L'extrémité supérieure de la douille 60 est en contact avec un épaulement 61 réalisé dans le corps de connecteur femelle 10. Un boîtier à contacts femelles 62 est situé au-dessous de la douille 60 et un ensemble de nez racleurs 64 est

monté sous le boîtier à contacts femelles 62.

L'extrémité supérieure du boîtier à contacts femelles 62 est en contact avec l'extrémité inférieure de la douille 60. Le boîtier de contact femelle 62 a une section transversale annulaire. Les contacts électriques 65 et 66 sont situés sur la surface intérieure 67 du boîtier de contact 67 du boîtier à contacts femelles 62. Les contacts électriques 65, 66 sont agencés en série sur la surface intérieure du boîtier à contacts femelles 62, avec un espacement sélectionné qui est lié aux exigences d'isolation imposées au connecteur. Bien que seulement deux contacts électriques soient représentés, il est évident que l'on peut prévoir un nombre de contacts électriques supérieur à deux, sur la surface intérieure 67 du boîtier à contacts femelles 62. Le boîtier à contacts femelles 62 est réalisé en matériau isolant pour empêcher toute conduction électrique entre les contacts électriques 65, 66. Le boîtier à contacts femelles 62, muni de la pluralité de contacts électriques 65, 66 peut être moulé sous forme de corps massif d'une seule pièce, de préférence en un matériau non conducteur. Des cavités sont prévues sur la surface intérieure 67 du boîtier à contacts femelles 62 pour des anneaux de retenue 68. Ces anneaux de retenue 68 assurent un raclage interne redondant sur une tige coulissante 70. La tige coulissante 70 s'étend depuis l'ensemble de nez racleur 64, à travers le boîtier à contacts femelles 62 et pénètrent dans la douille 60. La tige coulissante 70 est poussée contre le boîtier à contacts femelles 62 par un ressort 69. Les contacts électriques 65, 66 sont chacun reliés à l'un des fils électriques (non représentés) insérés dans les tubes métalliques 38, dans la cloison de séparation

d'étanchéité 22.

La figure lB représente une vue à plus grande échelle de l'ensemble de nez racleur 64. Tel que représenté, l'ensemble de nez racleur 64 comprend un boîtier de racleur 74, installé par filetage puis soudé sur l'extrémité inférieure du corps de connecteur femelle 10. Des joints d'étanchéité de racleur annulaire 76 sont empilés à l'intérieur du boîtier de racleur 74. Les joints d'étanchéité de racleur annulaire 76 sont agencés pour racler la surface de la tige coulissante 70 lorsque cette tige coulissante 70 coulisse par rapport aux joints d'étanchéité de racleur annulaire 76. Un bloc de retenue 84 est monté au-dessus des joints d'étanchéité de racleur annulaire 76. Un anneau de retenue 85 est monté au-dessus du bloc de retenue 84 pour fixer les joints d'étanchéité de racleur annulaire et le bloc de retenue 84 dans le boîtier de racleur 74. Le bord extérieur de l'anneau de retenue 85 est monté dans une gorge circonférentielle 87 dans le boîtier de racleur 74. De préférence, le boîtier de racleur 74 est réalisé en un matériau résistant à la corrosion. À l'extrémité inférieure du boîtier de racleur 74 est prévue une surface d'étanchéité femelle 86. La surface d'étanchéité 86 est de forme globalement conique. La surface d'étanchéité femelle est conformée pour former un joint d'étanchéité métal sur métal avec une surface d'étanchéité correspondante (non représentée) sur un connecteur mâle (non représenté), comme cela est

décrit ci-dessous.

Selon l'application particulière prévue pour le connecteur selon l'invention, le connecteur femelle 2 (représenté sur la figure 1A) peut être fixé à un corps, par exemple un corps de valve (non représenté) à une tête de puits (non représentée) ou disposé à

l'intérieur d'un puits de forage (non représenté).

Il est à noter qu'un mécanisme est nécessaire pour fixer le connecteur femelle 2, sur le corps de valve (non représenté). Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1A, le mécanisme de fixation du connecteur femelle 2 sur le corps de valve (non représenté) comprend un écrou de verrouillage 88, qui vient en prise avec le boîtier externe 4. En plus, une surface d'étanchéité métallique est prévue sur le boîtier externe 4, pour une mise en prise d'étanchéité avec le corps de valve (non représenté). Des gorges 92 sont également prévues pour retenir les joints d'étanchéité toriques. L'écrou de verrouillage 88 peut être ajusté pour faciliter l'étanchéité entre le corps de valve (non représenté) et la surface d'étanchéité métallique 90 et les joints d'étanchéité toriquesdans les gorges 92. Cependant il est évident que l'écrou de verrouillage 88 constitue juste un exemple de la façon selon laquelle le connecteur femelle 2 peut être fixé sur un corps de valve (non représenté). En général, le mécanisme permettant de fixer le corps femelle sur un corps de valve va être adapté pour la conception

particulière du corps de valve.

La figure 2 représente un connecteur mâle 100 comprenant un boîtier principal 104. Une douille externe 106 comporte une extrémité inférieure 108 soudée sur un épaulement externe 110 du boîtier principal 104. La douille externe 106 comprend des orifices 120 par lesquels une pression externe peut être communiquée à la chambre 114. Une douille de retenue 122 est fixée dans le boîtier principal 104 par une connexion filetée 124. Une tige de contact mâle 126 s'étend depuis l'extrémité supérieure de la

douille externe 106 dans la douille de retenue 122.

Une virole métallique 132 est montée sur la tige de contact mâle 126. La virole métallique 132 comprend une surface d'étanchéité mâle 136 qui est adaptée pour former un joint d'étanchéité métal sur métal avec la surface d'étanchéité femelle 86 (représentée sur la figure lB). La surface d'étanchéité mâle 136 est globalement de forme conique et réalisée en un matériau résistant à la corrosion. La virole métallique 132 est soudée sur la face supérieure du

boîtier principal 104.

La tige de contact mâle 126 ayant une pluralité de contacts électriques 138, 140 peut être moulée sous forme de corps massif d'une seule pièce, et de préférence à partir d'un matériau non conducteur. Le contact électrique 140 a une extrémité de nez 142 adapté pour s'ajuster dans une ouverture 144 (représenté sur la figure lB) à l'extrémité avant de la tige coulissante 70 (représenté sur la figure lB). Les contacts électriques 138 et 140 sont isolés l'un de l'autre par un matériau isolant 145. Les contacts électriques 138, 140 sont reliés à des fils électriques (non représentés) par une prise traversante d'alimentation 147. Le corps de connecteur mâle 100 peut être rempli d'un fluide diélectrique tel

que de la graisse isolante.

Un ensemble racleur 146 est positionné entre la

tige de contact mâle 126 et la douille externe 106.

L'ensemble racleur 146 comprend un boîtier de racleur 148 pourvu d'un élément interne 150 pour installer des racleurs 152 en élastomère. Le boîtier de racleur 148 comprend des fentes 149 qui passent sur des tiges 151 réalisées sur la douille externe 106. Un ressort 112 est disposé dans une chambre 114 formée entre la paroi interne 116 de la douille externe 106

et la paroi extérieure 118 du boîtier principal 104.

Le ressort 112 applique une force sur le boîtier racleur 148 pour maintenir les racleurs en élastomère 142 à l'avant de la tige de contact mâle 126, avant que le connecteur mâle 100 vienne en prise avec le connecteur femelle 2 (représenté sur la figure 1A), de manière à maintenir à l'écart les

débris du connecteur mâle 100.

Selon l'application prévue pour le connecteur selon l'invention, le connecteur mâle 100 (représenté sur la figure 2) peut être fixé à un ensemble de tête de puits (non représentées) ou être disposé dans un puits de forage (non représenté). En général, le boîtier principal 104 est adapté pour se placer dans une zone dédiée, c'est-à-dire un système d'accrochage de tubes dans l'ensemble de tête de puits (non représenté). Le boîtier principal 104 peut comprendre une surface d'étanchéité métallique 105 venant en contact d'étanchéité avec une surface d'étanchéité métallique correspondante (non représentée) dans l'ensemble de tête de puits (non représenté). Le boîtier principal 104 peut comprendre également des gorges 107 pour retenir des joints d'étanchéité toriques (non représentés). Les joints d'étanchéité torique que l'on trouve installés dans les gorges 107 peuvent assurer une étanchéité additionnelle entre le boîtier 104 et l'ensemble de tête de puits (non représentés). La figure 3 représente les extrémités correspondantes du connecteur femelle 2 et du connecteur mâle 100 à leur position totalement en prise. Avant la mise en prise ajustée réelle, l'écrou de chargement 6 (représenté sur la figure lA) est ajusté pour charger le ressort principal 44 (représenté sur la figure 1A) à la force élastique requise pour satisfaire aux exigences d'étanchéité. Le connecteur femelle 2 est mis en contact de piquage métallique avec le connecteur mâle 100 par abaissement du connecteur femelle 2 sur le connecteur mâle 100 ou vice- versa. Lorsque l'extrémité de nez 142 (représenté sur la figure 2) de la tige de contact mâle 126 vient en prise avec l'ouverture 144 (représenté sur la figure lB) à l'extrémité avant de la tige coulissante 70, la force exercée par le ressort principal 44 chargé, agit sur le corps de connecteur femelle 10 pour pousser vers le bas l'ensemble racleur 146, le long de la tige de contact mâle 126. L'ensemble racleur 146 est poussé le long de la tige de contact mâle 126 jusqu'à ce que la surface d'étanchéité femelle 86 vienne en prise avec la surface d'étanchéité mâle 136 sur la virole métallique 132 autour de la tige de contact mâle 100, formant de cette manière un joint d'étanchéité métal sur métal. De préférence, la virole métallique 132 est formée a partir d'un matériau résistant à la corrosion. Dans cette position, les contacts électriques 65, 66 présents sur le boîtier à contacts femelles 62 sont respectivement connectés à des contacts électriques 140 et 138, situés sur la tige de contact mâle 100, établissant de cette manière une

connexion électrique.

Lorsque le corps de connecteur femelle 10 se déplace par rapport à la tige de contact mâle 126, les joints d'étanchéité de racleur en élastomère 76 évacuent par raclage le fluide se trouvant sur la tige de contact mâle 145. En fonctionnement, le soufflet métallique de compensation 50 (représenté sur la figure 1A) assure la compensation de pression. Le soufflet métallique de compensation 50 (représenté sur la figure 1A) est de préférence réalisé en un matériau résistant à la corrosion, de manière à ce que les performances du soufflet métalliques ne soient pas compromises, même en présence d'eau de mer et/ou de

fluides corrosifs.

L'invention est avantageuse si l'on compare au connecteur adaptable à l'état humide de l'art antérieur, du fait que l'étanchéité métal sur métal haute pression produite par les surfaces d'étanchéité 86 et 136, empêche que de l'eau de mer ou bien un autre fluide s'introduise à l'intérieur de la zone de contact électrique, sans utiliser de matériau d'étanchéité en élastomère qui sont sujet à la

perméation à l'humidité et la dégradation thermique.

Les surfaces d'étanchéité métalliques 86 et 136 sont de préférence formées d'un matériau résistant à la corrosion. Le joint d'étanchéité métal sur métal formé par les surfaces d'étanchéité 86 et 136 forme une enceinte étanche fiable à long terme pour la zone de contact électrique, même en présence d'eau de mer et/ou de fluides corrosifs, y compris de fluides de production de puits de forage. L'étanchéité métal sur métal est obtenue par la haute concentration de forces agissant sur la surface d'étanchéité mâle 136 sous l'effet du ressort chargé 44. Lorsque la valeur de la force élastique est correcte, l'étanchéité métal sur métal a cette propriété d'être en mesure de résister aux pressions de 15000 psi à 350 degrés F. L'invention s'avère également avantageuse parce qu'elle fournit une pluralité de contacts électriques

sur une tige 126 unique et sur une douille 62 unique.

Le connecteur électrique adaptable à l'état humide selon l'invention, convient pour être utilisé dans des applications terrestres, avec des puits de forage et/ou des applications sous-marines. La force appliquée sur la surface d'étanchéité métallique 136 par le ressort chargé 44 peut être ajustée de manière appropriée pour que l'étanchéité métal sur métal formée par les surfaces d'étanchéité métalliques 86 et 136 puissent résister aux hautes pressions, telles que celles que l'on rencontre dans un environnement de

fond de puits.

Bien que l'invention ait été décrite en égard à un nombre limité de modes de réalisation, l'homme de

l'art tirant bénéfice de cette description appréciera

que d'autres modes de réalisation peuvent être

envisagés.

Claims (45)

REVENDICATIONS

1. Connecteur électrique accouplable à l'état humide, comprenant: un corps de connecteur femelle, ayant une cavité centrale interne (48) et une première surface d'étanchéité métallique à une extrémité avant; un boîtier à contacts femelles (62), disposé à l'intérieur de la cavité centrale interne (48), le boîtier à contacts femelles (62) comprenant un contact femelle; une tige coulissante (70), disposée de façon déplaçable à l'intérieur de la cavité centrale interne (48); et une tige de contact mâle (126), ayant une extrémité avant devant venir en prise avec une extrémité avant de la tige coulissante (70), la tige de contact mâle (126) comprenant un contact mâle qui vient en prise avec le contact femelle, de manière à établir une connexion électrique, la tige de contact mâle (126) ayant une deuxième surface d'étanchéité métallique qui vient en prise de façon étanche avec la première surface d'étanchéité métallique, afin de

former un joint d'étanchéité métal sur métal.

2. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 1, comprenant en outre un ressort (44) qui applique un effort sur le corps de connecteur femelle, afin d'activer le joint

d'étanchéité métal sur métal.

3. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 1, comprenant en outre un soufflet métallique, en contact d'étanchéité métallique avec le corps de connecteur femelle, le soufflet métallique étant prévu pour l'équilibrage des pressions entre la cavité centrale interne (48) et l'extérieur du connecteur électrique accouplable à

l'état humide.

4. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 2, dans lequel le corps de connecteur est couplé de façon déplaçable à un

boîtier externe (4).

5. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 4, comprenant en outre un écrou de chargement (6), couplé au boîtier externe (4), l'écrou de chargement (6) étant susceptible d'être actionné pour comprimer le ressort (44) afin de fournir une valeur sélectionnée de l'effort nécessaire pour l'activation de

l'étanchéité métal sur métal.

6. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 4, comprenant en outre une cloison de séparation en contact d'étanchéité avec le boîtier externe (4), la cloison de séparation fournissant un tube traversant à étanchéité sur métal, devant servir au passage d'un fil électrique vers le

contact femelle.

7. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 4, dans lequel le boîtier externe (4) est muni d'une surface

d'étanchéité métallique externe.

8. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 6, comprenant en outre un conduit ajustable, protecteur, entre la cloison de séparation et le corps de connecteur femelle, pour

recevoir le fil électrique.

9. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 1, dans lequel la tige de contact mâle (126) est supportée dans un boîtier

principal.

10. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 9, dans lequel le boîtier principal est muni d'une surface d'étanchéité externe.

11. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 1, comprenant en outre un joint d'étanchéité racleur, monté à l'extrémité avant du corps de connecteur femelle, le joint d'étanchéité racleur étant agencé pour racler la tige de contact mâle (126) avant que le contact s'établisse

entre le contact mâle et le contact femelle.

12. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 1, dans lequel le boîtier à contacts femelles (62) est obtenu par moulage sous la forme d'un corps massif, d'une seule pièce.

13. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 1, dans lequel la tige de contact mâle (126) est obtenue par moulage, sous la

forme d'un corps massif d'une seule pièce.

14. Connecteur électrique accouplable à l'état humide, comprenant: un corps de connecteur femelle, ayant une cavité centrale interne (48) et une surface d'étanchéité métallique femelle à une extrémité avant; un boîtier à contacts femelles (62) comprenant une pluralité de contacts femelles, le boîtier à contacts femelles (62) étant disposé à l'intérieur de la cavité centrale interne (48); une tige coulissante (70), disposée de façon déplaçable à l'intérieur de la cavité centrale interne (48); et une tige de contact mâle (126), ayant une extrémité avant devant venir en contact avec une extrémité avant de la tige coulissante (70), la tige de contact mâle (126) comprenant une pluralité de contacts mâles, chacun des contacts mâles venant en prise avec un contact respectif des contacts femelles, de manière à établir une connexion électrique, la tige de contact mâle (126) ayant une surface d'étanchéité métallique mâle, venant en contact d'étanchéité avec la surface d'étanchéité femelle, de manière à former

un joint d'étanchéité métal sur métal.

15. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 14, dans lequel la tige de contact mâle (126) est obtenue par moulage sous la

forme d'un corps massif, d'une seule pièce.

16. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 14, dans lequel le boîtier à contacts femelles (62) est obtenu par moulage sous la forme d'un corps massif, d'une seule pièce.

17. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 14, comprenant en outre un ressort (44) appliquant un effort sur le corps de connecteur femelle, pour activer la fonction

d'étanchéité métal sur métal.

18. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 14, comprenant en outre un soufflet métallique, en contact d'étanchéité sur métal avec le corps du connecteur femelle, le soufflet métallique devant assurer l'équilibrage de pression entre la cavité centrale interne (48) et l'extérieur

du connecteur électrique accouplable à l'état humide.

19. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 14, dans lequel le corps de connecteur femelle est couplé de façon déplaçable à

un boîtier externe (4).

20. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 19, comprenant en outre un écrou de chargement (6), couplé au boîtier externe (4), l'écrou de chargement (6) étant susceptible de fonctionner pour comprimer le ressort (44), afin de fournir une valeur sélectionnée de l'effort nécessaire pour l'activation de la

fonction d'étanchéité métal sur métal.

21. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 19, comprenant en outre une cloison de séparation en contact d'étanchéité avec le boîtier externe (4), la cloison de séparation fournissant des tubes traversant à étanchéité sur métal, pour faire passer des fils électriques vers des

contacts femelles.

22. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 19, dans lequel le boîtier externe (4) est muni d'une surface

d'étanchéité métallique externe.

23. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 14, dans lequel la tige de contact mâle (126) est supportée dans un boîtier principal.

24. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 23, dans lequel le boîtier de contact mâle est muni d'une surface

d'étanchéité métallique externe.

25. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 14, comprenant en outre un joint d'étanchéité racleur, monté à l'extrémité avant du corps de connecteur femelle, le joint d'étanchéité racleur étant agencé pour racler le contact mâle avant la mise en contact entre les

contacts mâles et les contacts femelles.

26. Un connecteur électrique accouplable à l'état humide comprenant: un corps de connecteur femelle ayant une cavité centrale interne (48) et une surface d'étanchéité métallique femelle à une extrémité avant; un boîtier à contacts femelles (62) incluant une pluralité de contacts femelles, le boîtier à contacts femelles (62) étant disposé à l'intérieur de la cavité centrale interne (48); une tige coulissante (70) disposée de façon mobile à l'intérieur de la cavité centrale interne (48); une tige de contact mâle (126), ayant une extrémité avant, devant venir en contact avec une extrémité avant de la tige coulissante (70), la tige de contact mâle (126) comprenant une pluralité de contacts mâles, chacun des contacts mâles venant en prise avec un contact respectif des contacts femelles, de manière à établir une connexion électrique, la tige de contact mâle (126) ayant une surface d'étanchéité métallique mâle, qui vient en contact d'étanchéité avec la surface d'étanchéité métallique femelle, afin de former un joint d'étanchéité métal sur métal; et un ressort (44) qui applique un effort sur le corps de connecteur femelle, afin d'activer la

fonction d'étanchéité métal sur métal.

27. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 26, comprenant en outre un soufflet métallique en contact d'étanchéité sur métal, avec le corps de connecteur femelle, le soufflet métallique devant assurer la compensation et l'équilibrage de pression, entre la cavité centrale interne (48) et l'extérieur du connecteur électrique

accouplable à l'état humide.

28. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 26, dans lequel le corps de connecteur femelle est couplé de façon déplaçable à

un boîtier externe (4).

29. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 28, comprenant en outre un écrou de chargement (6) couplé au boîtier externe (4), l'écrou de chargement (6) étant actionnable afin de comprimer le ressort (44) afin de fournir un effort nécessaire à l'activation de la

fonction d'étanchéité métal sur métal.

30. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 28, comprenant en outre une cloison de séparation, en contact d'étanchéité avec le boîtier externe (4), la cloison de séparation fournissant un tube traversant à étanchéité sur métal, pour le passage d'un fil électrique vers le contact femelle.

31. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 28, dans lequel le boîtier externe (4) est muni d'une surface

d'étanchéité métallique externe.

32. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 26, dans lequel la tige de contact mâle (126) est supportée dans un boîtier principal.

33. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 32, dans lequel la tige de contact mâle (126) est munie d'une surface

d'étanchéité métallique externe.

34. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 26, comprenant en outre un joint d'étanchéité racleur monté à l'extrémité avant du corps de connecteur femelle, le joint d'étanchéité racleur étant agencé pour racler la tige de contact, avant que le contact mâle vienne en prise

avec le contact femelle.

35. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 26, dans lequel le boîtier à contacts femelles (62) est obtenu par

moulage, sous forme de corps massif d'une seule pièce.

36. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 26, dans lequel la tige de contact mâle (126) est obtenue par moulage, sous

forme de corps massif d'une seule pièce.

37. Un connecteur électrique accouplable à l'état humide comprenant: un corps de connecteur femelle ayant une cavité centrale interne (48) et une surface d'étanchéité métallique femelle à une extrémité avant; un boîtier à contacts femelles (62) incluant une pluralité de contacts femelles, le boîtier à contacts femelles (62) étant disposé à l'intérieur de la cavité centrale interne (48); une tige coulissante (70) disposée de façon mobile à l'intérieur de la cavité centrale interne (48); une tige de contact mâle (126), obtenue par moulage sous forme de corps massif d'une seule pièce, la tige de contact mâle (126) ayant une extrémité avant devant venir en contact avec une extrémité avant de la tige coulissante (70), la tige de contact mâle (126) incluant une pluralité de contacts mâles, chacun des contacts mâles venant en prise avec un contact respectif parmi les contacts femelles, pour établir une connexion électrique, la tige de contact mâle (126) ayant une surface d'étanchéité métallique mâle, venant en contact d'étanchéité avec la surface d'étanchéité métallique femelle, pour former un joint d'étanchéité métal sur métal; un ressort (44) qui applique un effort sur le corps de connecteur femelle, afin d'activer la

fonction d'étanchéité métal sur métal.

38. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 37, dans lequel le boîtier à contacts femelles (62) est obtenu par

moulage, sous forme de corps massif d'une seule pièce.

39. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 37, comprenant en outre un ressort (44) qui applique un effort sur le corps de connecteur femelle, afin d'activer la fonction

d'étanchéité métal sur métal.

40. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 37, comprenant en outre un soufflet métallique, en contact d'étanchéité sur métal avec le corps de connecteur femelle, le soufflet métallique devant assurer l'équilibrage de pression entre la cavité centrale interne (48) et l'extérieur

du connecteur électrique accouplable à l'état humide.

41. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 39, dans lequel le corps de connecteur femelle est couplé de façon mobile à un

boîtier externe (4).

42. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 41, comprenant en outre un écrou de chargement (6) couplé au boîtier externe (4), l'écrou de chargement (6) étant susceptible d'être actionné pour comprimer le ressort (44), afin de fournir une valeur sélectionnée de l'effort nécessaire pour activer la fonction

d'étanchéité métal sur métal.

43. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 41, comprenant en outre une cloison de séparation, en contact d'étanchéité avec le boîtier externe (4), la cloison de séparation fournissant un tube traversant à étanchéité sur métal, pour le passage d'un fil électrique vers le contact femelle.

44. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 37, dans lequel la tige de contact mâle (126) est supportée dans un boîtier principal.

45. Connecteur électrique accouplable à l'état humide selon la revendication 37, comprenant en outre un joint d'étanchéité racleur monté à l'extrémité avant du corps de connecteur femelle, le joint d'étanchéité racleur étant agencé pour racler la tige de contact avant que le contact mâle vienne en prise avec le contact femelle.5