La présente invention concerne un ensemble permettant de réaliser au moins une liaison électriqué entre deux points à travers aria conduite, une telle liàison électrique pouvant servir, entre autres, à l'alimentation de certains appareils à partjr d'une source électrique, ou à la transmission d'informations codées sous forme de signaux électriques.
Cet ensemble peut être utilisë, par exemple, dans un train de tiges de forage. Il pourra alors transmettre certaïnes informations, codées électr,iquemént, à partir du fond du puits, telles ~0 que, par exemple, la direction du puits, les contraintes mécaniques éxercées sur certaines piècés, la témpérature; la pression, etc..
dans le présent texte les termes de connecteur et dé
connexion correspondent, sauf spécification particulière;
réspectivement aux térmes de connecteur électrique et dé connéxion électrique.
Les dispositifs ' selon l'art antérieur~ présentént généralement des inconvénients comme la nécéssité d°usinage des éléments de eonduite, la fragilité mécanique des connecteurs d'extrémités d'éléments de conduite; l'isolemént électrique précaire 2Q des contacts erminaux ou' intérmédiaires; l'usure de pièces non interchangeablés, les difficultés de démontage, les' gènes au montage, les coûts de fabrications Un autre inconvéniént grave des dispositïfs selon l'art antérieur qui peut être illustré par les brevets EP-A-998n5 et EP-A-274933 est d'entrainer une modification de la conduité ou un risque de détérioration de cet élément de conduite.
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Ces inconvénients sont supprimés, ou tout au moins trés sensiblement atténués, par L'utilisation du dispositif selon l'invention.
L'ensemble selon l'invention évite d°altérer l'élément de conduite. Ainsi dans le cas d'une application au domaine du forage la présente invention ni ne modifie ni n'altère Ce train de tiges de forage qu°elle équipe. La mise en oeuvre de la présente invention respecte L°intégrité des éléments du train de tiges et respecte notamment L°intégrité des couches de résine dont sont recouvertes les parois internes de ces éléments. De plus le dispositif et la méthode selon la présente invention ne modifie pas les procédés classiques de rénovation de ces éléments. Enfin la mise en oeuvre du dïspositif selon l'invention est simple et optimise Ces coûts économiques.
L'idée maîtresse de la présente invention pour réaliser au moins une liaison électrique à travers plusieurs éléments constituant la conduite, réside notamment dans la fixation d'une pièce d'ancrage à
l'intérieur d'un élément de conduite par l'utilisation d'une gomme crue ou d'un matériau équivalent stabilisable. Lors de l'opération de vulcanisation ou de stabilisatian, cette gomme crue adhère et réalise 2û la cohésion entre d'une part Ca pièce d°ancrege 2t d'autre part les parois intérieures de L'élément de conduite.
Cette gomme crue est placée dans un Logement aménagé dans la pièce d'ancrage.
La liaison éCectrique entre un conducteur électrique isolé
équipant l'élément de conduite et le connecteur électrique peut se faïre par un raccordément électrique telle une épissure isolée électriquement. Enfin la fixation de la pièce d'ancrage dans l'élément de conduite ainsi que celle du conducteur électrique assurant,. la continuité électrique à travers cet élément de conduite peuvent être effectuée én une seule opération.
Ainsi la présente invention concerne un ensemble permettant de réaCiser au moins une liaison électrique à travers une conduite formée d'éléments fixés Ces uns aux autres, chaque élément possédant une première extrémité et une deuxième extrémité, adaptées à
coopérer mécaniquement avec les extrémités complémentaires des éléments voisins. Cet ensemble comprend une combinaison par élément de conduite - un conducteur placé à l'intérieur dudit élément, - un premier connecteur fixé à la première extrémité dudit élément de conduite et qui coopère électriquement avec ledit conducteur, - un deuxième connecteur fixé à la deuxième e>ctrémité dudit élément de conduite et qui coopère électriquement avec ledit conducteur, Selon l'invention au moins un desdits connecteurs comporte une pièce d'ancrage et un connecteur extractible, de plus la pièce d'ancrage comporte un logement pour accueillir une charge de gomme crue ou de matériau stabilisable destinée, après vulcanisation ou stabilisation, à fixer ladite pièce d°ancrage sur Ledit élément de tige, enfin selon l'inventïon l'ensemble comporte des moyens d'accrochage du connecteur extractible sur la pièce d'ancrage.
On ne sortira pas du cadre de la présente invention si les deux connecteurs d'un élément de conduite comportent chacun une pièce d'ancrage et un connecteur extractible, si chacune des pièces' d'ancrage comporte un logement pour accueillir une charge de gomme crue ou de matériau stabilisable et en ce qu'il comporte des moyens d'accrochage de chacun desdits connecteurs extractibles sur~ la;piéce , d'ancrage correspondawte.
Le ou les connecteurs électriques extractibles pourront comporter un logement pou r accueillir le surplus de conducteur électrique créé suite à l'approchemént et à l'assemblage du connecteur extractible et de la pièce d'ancrage:
Au moins une pièce d'ancrage pourra comporter une armure rigide éventuellement en tôle perforée et un corp s erg élastomère stabilisé préalablement à la vulcanisation ou stabilisation de ladité
gomme crue ou de matériau stabilisable.
Ce logement pour accueillir une charge de gomme crue ou de matériau stabilisable est délimité partiellement par ladite armure rigide.
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Au mains un des connecteurs électriques extractibles pourra comporter au moins une bague collectrice d'électricité Ladite bague étant fixé audit connecteur extractible par l'intermédïaire d'une résine de synthèse.
Au moins un connecteur électrique extractible pourra comporter une armure support rigide tel une tôle métallique éventuellement perforée.
Le conducteur électrique pourra être fixé à l'intérieur dudit élément de conduite à l'aide d'un suppart tel une bande droite souple ou rigide.
Le conducteur électrique pourra comporter sa propre isolation et une gaine extérieure souple ou rigïde. Cette gaine extérieure pourra être fabriquée en matière isolante ou non. Le conducteur équipé ou non de sa propre isolation pourra étre libre dans ladite gaine extérieure.
Cette bande pourra être fixée sur l'élément de conduite à
l'aide d'une gomme crue.
La vulcanisation de la charge de gomme crue ev de la gomme crue de fixatïon de la bande pourra être effectuée en une seule opération.
La liaison électrique entre Ca portion du conducteur équipant L'élément de conduite sur sa longueur courante et ta portion de conducteur équipant le connecteur extractible pourra être effectuée par une épissure.
D'autres buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la descrïption d'un exemple plus particulïèrement appliqué aux tiges de forage, donné à titre illustratif mais non limitatif et se référant aux dessins annexés ,aû
- La figure 1 représente de manière schématique un train de tiges de forage équipé d'une liaïson électrique, les figures 2 et 3 montrent respectivement un connecteur électrique mâle et femelle selon la présente invention, - la figure G représente un détail de la fixation d'un conducteur sur un élément de conduite à l'aide d'un support, - la figure 5 illustre une coupe tAA figure 2) d'un connecteur selon l'invention, et - la figure 6 montre de manière éclatée un exemple particulier de réalisation des moyens d'accrochage d'un connecteur électrique extractible ou une pièce d'accrochage.
Afin de faciliter la compréhension de l'exemple simplifié
qui suit,, le type des différents connecteurs a été fixé. Ainsi, le premier connecteur est un connecteur mâle et le deuxième connecteur est un connecteur femelle. Le nombre de Liaisons électriques à travers le gain de tiges a été limitée à une seule. Enfin un élément de conduïte comporte deux connecteurs extractibles placés respectivement aux extrémités de l'élément de conduite. Bien entendu on ne sortira pas du cadre de la présente invention en équipant un élément de conduite d'un connecteur fixe et d'un connecteur extractible ce dernier comportant la ou les pièces de contact électrique s'usant le plus rapidement.
La figure 1 illustre une réa lisation selon l'invention, appliquée à un train de tiges de forage 1. Le puits est désigné parla référence 2. La référence 3 dé igne un outil de forage qui peut étre remplacé par un outil quelconque, ou par une sonde de mesures La jonction entre les différents éléments composant le train do tiges de forage n'a pas été représenté.
Il est bien entendu possible dans certains cas de se servir de la coldnne de forage; ou mëme de la terre ou des boues, comme milieu conducteur de l'électricité. Ceci permet de réaliser un circuit électrique en n'utilisant qu'un seul conducteur électrique isolé dans le support. C°est d'ailleurs le cas d'un seul conducteur qtai sera décrit en détail ci-après, mais l°invention est également applicable au cas de plusieurs conducteurs.
Dans le cas de la figure 1, le conducteur électrique 4 est noyé dans la masse d'un support 5 interne à la conduite. Le conducteur électrique 4 peut comporter sa propre isolation, notamment si le support 5 n'est pas suffisamment isolant électriquement. Il peut comporter une gaine extérieure 59 souple ou rigide, en matière â~~'~v~zi~
isolante ou non, et le conducteur équipé ou non de sa propre isolation est libre dans ladite gaine tubulaire. De plus le support sert de gaine de protection au conducteur isolé.
Dans le mode de réalisation décrit le support a la forme d°une bande disposée à l'intérieur de l'élément de conduite selon une génératrice.
Dans le cas illustré par la figure 1, le conducteur 4 relie un appareillage 6 à une installation de surface 7, ces deux ensembles coopèrent électriquement entre eux. Il est possible d'utiliser l'ensemble permettant une liaison électrique selon l'invention, alors même que la tige de forage tourne. Pour ce faire, il est nécessaire de disposer d'au moins un contact Tournant. Celui-ci peut être constitué, par exemple, par une bague 8 coopérant électriquement avec un contact 9. De tels dispositifs étant connus de L'art antérieur, ne seront pas détaillés dans la présente description.
La figure 2 représente l'extrémité 10 d'un éléments 11 de conduite équipé d'un connecteur électrique mâle 15. Cette extrémité 10 peut ëtre connectée mécaniquement avec L'extrémité 12 de l'élément adjacent 13 de la conduite représenté a la figure 3. Cette extrémité
12 comporte un connecteuC électrique femelle 16. Chacun de ces éléments 11 et 13 est équipé d'un conducteur permettant la liaison électrique. Sur ces figures, les deux éléments de la conduite sont vissés l'un à l'autre. L'invention est applicable à tout type de liaison par vissage ou autrement, dès L'instant où l'opération de liaison des différents éléments entre eux fait appel à au moins un déplacement axial.
L'extrémité mâle 12 d°un élément 13 de conduite est vissé
à l'extrémité femelle 10 de l'élément 11 de conduite voisin., Les références 5a et 5b désignent respectivement le support contenant le conducteur électrique du côté mâle 12 d'un élément 13 de conduite, et du côté femelle 10 de l'élément 11 voïsin.
Ainsi l'extrémité mâle 12 de l'élément de conduite 13 comporte un connecteu r femelle 16 et l'extrémité femelle 10 de l'élément de conduite 11 comporte un connecteur mâle 15.
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La figure 4 représente en coupe un élément 11 du train de tiges au niveau de sa longueur courante c°est-à-dire en dehors des liaisons mécanique et électrique. La référence 26 désigne le corps de l'Plément de tige.
La paroi intérieure d'ur~ élément de tige est généralement recouverte d'un revêtement 21 de renforcement généralement en résine époxy désigné par les spécialistes de "Kola coating" qui est une marque déposée. La présente invention permet la mise en place de la liaison électrique sans altérer le kote coating.
Sur la figure 4 le support 5b, qui contient le conducteur électrique 4 isolé compactant une gaine extérieure 59, soit noyé, soit placé dans une gorge de ce support, comporte une surface osculatrice ou convexe 23 coopérant avec la surface interne de la çonduite pour w assurer le maintien du support et du conducteur dans la conduite, et comporte une surface galbée ou concave 24 définissant partiellement les nouveaux contours de la section de passage de l'élément de conduite comportant ledit support. Les surfaces convexe et concave sont dites complémentaires l'une de l'autre non pas parce qu'elles sont en contact l'une avec l'autre mais parce qu'elles appartiennent à
un même élément.
Une surface galb'ee plane 24,'telle que représentée sur la figure 4, offre l'avantage, d'une part, de ne pas posséder de proéminence dont l'existence en présenee notamment de transfert de matêriels tournant à l'intérieur de La conduite faciliterait la détérioration du support et son enlèvement de la conduite et, d'autre part, de ne pas trop réduire la section de passage de la conduite.
Le connecteur mâle 15 comporte une pièce d'ancrage 14 et un connecteur extractible 17 du type mâle.
La pièce d'ancrage 14 comporte une armature rigide 18, éventuellement métallique, comportant des perforations 19 pour favorisér l'ancrage. Cette armature est noyée partiéllement dans un corps 2D pouvant être en matériau souple tel un élastomère stabilisé
ou une gomme stabilisée.
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La pièce d'ancrage 14 a une forme complémentaire de celle de l'extrémité de conduite dans laquelle elle se loge. Ainsi lorsque l'élément de conduite a une forme interne cylindrique la pièce d'ancrage a une forme complémentaire.
Dàns le cas du made de réalisat-ïon représenté dans Ces figures Ce support Sb a une forme de bande (cf. figure 4> et se prolonge jusqu'au niveau de la face 2S de Ca pièce d'ancrage de ce fiait le corps 20 de la pièce d'ancrage ainsi que l'armature rigide ont une forme globalement cylindrique mais présentant une partie applatie dans la zone référencée 27 (cf. figure 5). Le corps 20 de la pièce d'ancrage présente une forme aménageant une poche sensiblement annuCaire 28 destinée à recevoir une garniture de gomme crue 29 préformée qui après vulcanisation réalisera la fixation de la pièce d°ancrage sur l'extrémité 10 de L'élément de conduite.
1S L'armature 18 déborde partiellement du corps 20 de manière à ce qu'une partie 30 de cette armature fasse saillie et soit en contact avec la gomme crue 29. Ainsi au moment de la vulcanisation de la gomme crue celle-cï pénètrera dans Ces perforations 19 pour réaliser une meilleure fixation de Ca pièce d'ancrage sur l°extrémité
10.
Lorsque le support Sb et la pièce d'ancrage sont en pCace, éventuellement avant le collage de ce support 5b, une certaine longueur 46 du conducteur 4 dépasse de cet ensemble. Cette Langueur doit être équipée .d'une isolatïon électrique, du moïns si l'extrémité
10 de l'élément de conduitè est conductrice d'électricité.
Le compartirnent, Logement ou poche sensiblement annulaire 28 recevant la gomme crue 29 est délimité par le corps 20 de la pièce d'ancrage par une partie de la paroi interne de l'ëlément de conduite et par le support 5b.
Ainsi la gomme crue préformée possède une forme partiel lement annulaire puisqu'elle s'interrompt au nïveau du support Sb.
Sur la figure 2 la poche 28 présente la forme complémentaire d'un tronc de cône entouré par un cylïndre.
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L'armature rigide 18 comporte deux plots d'accrochage 31 diamétralement opposés, ces plots comportent une gorge 32 (cf. figure 6).
Ces plats vont servir au positionnement et à L'accrochage du connecteur; extractible mâle 17.
Le connecteur mâle extractible 17 comporte une armature support rigide 33 pouvant être réalisée en une tôle perforée, une bague collectrice souple 34 et un corps 35.
L'armature support rigide 33 comporte deux logements 36 diamétralement opposés, soudés qui coopèrent avec les plots d'accrochage 31. De plus l'armature support rigide comporte un doigt élastique 37 qui coopère à travers une ouverture 58 ménagé dans le logement avec la gorge 32 pour réaliser le verrouillage du connecteur sur la pièce d'ancrage 14.
15 Le déverrouillage s'obtient en repoussant les doigts élastiques 37 avec un moyen approprié à partir des orifices 38.
La bague collectrice peut comporter un logement annulaire conducteur 39 dans lequel est fixée une bague collectrice élastique 40; éventuellement sertie dans te logement annulaire conducteur 39.
Z0 Selon une autre variante le logement annulaire 39 peut avoir une forme en queue d'ar~onde permettant d'y maintenir une bague collectrice élastique; cette dernière étant mise en place à partir d'une zone du logernent annulaire conducteur prévu à cet effet.
Le logement annulairè 39 peut être fixé à l°armure support rigide 33 à l'aide d'une résine épaxy 41 ceci peut ëtre obtenu à
l'aide d'un premier moulage. Bien entendu ce moulage livre passagè à
urt conducteur électrique 42. Le corps 35 du connecteur extractible mâle peut ëtre réalisé en élastomère ou en matériau équivalent à
l'aide d'un deuxième moulage.
Ce corps 35 peut comporter deux orifices 43 diamétralement opposés, disposés transversalement par rapport aux parois du connecteur mâle extractible. Ces orifices sont destinés à permettre l'équilibrage des pressions de part et d°autre de ces parois. Cet équilibrage favorise le contact électrique et l'étanchéité.
~'~: ~ûs~.ba~C
Le connecteur extractible mâle comporte une gorge annulaire 44 permettant d'y loger le surplus de conducteur électrique créé par le rapprochement du connecteur mâle ex'trac'tible 17 de la pièce d'ancrage 14 correspondante.
Uhe rainure 45 qui peut être axiale permet de livrer passage au fil Conducteur isolé 46 pour qu'il puisse atteindre le logement annulaire 44, Les conducteurs électriques 46 et 42 sont connectés électriquement à l'aide d'une épissure 47 réalisée alors que le connecteur mâle extractible 17 n'est pas en place et est éloigné de la pièce d'ancrage 14.
Lors de la mise en place du connecteur mâle 17 on tire sur la boucle 48 du conducteur électrique au fur et à mesure du rapprochement du connecteur mâle 17 de la pièce d°ancrage 14.
Le connecteur femelle 16 comporte une pièce d'ancrage 49 et un connecteur femelle extractible 50.
La pièce d'ancrage 49 est identique à la pièce d'ancrage 14 et ne sera donc pas décrite.
Le connecteur extractible femelle 50 est sensiblement identique au connecteur extractible mâté 17 en ce qui concerne le système de fixation à plots; la rainure axiale de passage du conducteur électrique ainsi que pour la gorge annulaire accueillant le surplus de conducteur électrique Lors du rapprochement du connecteur extractible femelle de la pièce d°ancrage 49.
Ces éléments communs ne seront donc pas décrits.
Le connecteur extractïble femelle 50 camporte une bague collectrice rigide 51 noyée dans un meulage de résine époxy 52. La forme de cette pièce moulée en époxy comporte des créneaux,. 53 s'étendant axialement. Le connecteur extractible femelle 50 comporte en outre une armature support rigide 54 sur laquelle sont fixés tes moyens d'accrochage du connecteur extractible femelle S0 à la pièce d'ancrage 49.
L'armature support rigide est noyée dans un corps en élastomère 55 qui réalise la cohésion de la pièce moulée en époxy 52 - 11 - ~.'~s~a~Ö~
sur le reste du connecteur extractible femelle SD c'est-à-dire l'armature rigïde 51f.
L'élastomère 55 comporte des créneaux axïaux 56 qui coopèrent avec les créneaux 53.
Cès créneaux permettent d°encaïsser efficacement les couples de torsion quï apparaissent lors de L'assemblage par vissage de deux éléments adjacents de conduite.
Selon le procédé de mise en place du support, on pourra utiliser des support s 5 en matériau non encore stabilisé, partiellement stabilisé, entièrement stabilisé, ou comportant des partïès différemment stabïlïsées.
Ainsi, comme il sera décrit ci-après dans le procédé
préféré de mise en place de pièces à l'intérieur d'une conduite, le support contenant le conducteur est en matériau suffïsamment stabilisé
(voire complètement) pour ne pas être malheureusemènt déformé sous l'action de moyen de dilatation et pourra être recouvert sur sa surface convexe du méme matëriau, mais cri 57 (fïgure 4> pour permettre l'accrochage du support 5b à la partie de l°élément de conduïte 11 ou plus exactement sur le revêtèment ép~xy ou "kote 2D coating" Z1.
Selon Le procédé prëféré de mise en place du support 5b, la gainè 59 sera Logée dans le support avant la mise en place èt le conducteur 4 sera remplacé par un fïL, par exemple en acier, de diamètre extérïeur. au moins égal au diamètre extérieur du conducteur isolé 4. Ce;fil jouera le rôle d'une aiguille qui sera utilisée, après fixation des supports 5a ou 5b et des pièces d'ancrages 49 et 15, pour glisser le canducteur isolé 4 dans la gainè 59 sur toute là longueur de l'ensemble.
Le conducteur isolé 4 étant libre dans la gaine 59; on 3D pourra; si besoin, l'extraire par traction sur l'une de ses extrémités tout en tirant un autre conductèur rèndu solidaire dè L'autre extrémité. Si le conducteur n'est plus continu d'une extrémité à
L'autre, on traversera la gaine 59 d'une aiguille suffisamment rigide pour êtrè poussée. Puis on procédera comme précédemment pour loger un autre conducteur dans la gaine 59 fixée dans la conduite par le support 5.
L'appareillage pour la mise en place du support 5a ou 5b et des pièces d'ancrage respectivement 49 et '15 peut comporter une S enveloppe extènsible reposant dans une position rétractée sur un tube rigide percé d'orifices situés en face des parties de L'enveloppe devant être dilatées. L°enveloppe et le tube forment un volume clos possédant une ouverture reliée à des moyens de dilatation comportant un générateur de fluide sous pression adaptés à gonfler l'enveloppe de manière à pouvoir positionner le support sur la partie dé la surface intérieure de la conduite. La surface concave du support peut êtrè
avantageusement positionnée et maintenue sur la surface extérieure de l'enveloppe avant que cette dernière soit gonflée, mais il est possibble d'avoir préliminairement placés le support ou toute autre pièce dans la conduite ou toute forme creuse, avant que l'enveloppe ne les maintienne.
La surface convexe du support peut être recouverte d'un mastic, d'une colle ou d'un élastomère cru pour permettre l'adhésion du support sur la partie de la surface intérieure de la conduite.
On peut aussi par exemple utiliser un matériau thermoplastique ou thermodurcissable adapté à produire les mêmes effets.
On pourra, pour réaliser l'àdhésion de la pièce sur la partie de conduite., y déposer une couche d'un apprêt approprié.
Poür certains éléments de conduite de forage déjà revêtus d'une résine, tel que "tube-kote coating" qui est une marque déposée par La Société AMF Tuboscope, on pourra pour conserver ce revêtement choisir une matière adhésive appropriée telle une gomme.
Selon le mode de réalisation préféré, la matière adhésive est un élastomère cru du même type que celui utilisé pour le support.
Celui-ci, placé sur la surface convexe du support, est vulcanisé grâce au filuide de dilatation de l'enveloppe qui est en l'occurence de la vapeur d°eau.
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Selon la présente invention la gomme crue 29 qui réalise la fixation des pièces d'ancrage sur l'élément de tige est vulcanisée en une seule opération en méme temps que la vulcanisation du support 5b et en utilisant le même appareillage, S Li~rs de la mise en place des pièces d'ancrage on positionne ces pièces par rapport aux faces de références de l'élément de conduite de manière à ce qu'une fois les connecteurs mis en place et les éléments de conduite assemblés les bagues électriques rigide 51 et élastique 34 soient en contact.
La mise en place du surplus de conducteur électrique dans la gorge 44 peut être effectuée en tirant sur la boucle 48 du surplus du conducteur à l°aide du fil de faible diamètre pouvant ëtre glissé
dans le jeu entre l'élément de conduite et le connecteur extractible màle respectivement femelle. Bien entendu ce jeu est insuffisant pour permettre le passage du surplus de conducteur électrique qui se 'trouve donc piégé dans la gorge annulaire 44. The present invention relates to an assembly for make at least one electrical connection between two points through aria conduct, such an electric connection being able to serve, between others, to power certain devices from a source electric, or the transmission of coded information in the form of electrical signals.
This set can be used, for example, in a train drill rods. He will then be able to transmit certain information, electronically coded, only, from the bottom of the well, such as ~ 0 that, for example, the direction of the well, the mechanical stresses exercised on certain pieces, the temperature; pressure, etc.
in this text the terms connector and thimble connection correspond, unless otherwise specified;
respectively to the terms of the electrical connector and connection electric.
The devices' according to the prior art ~ present generally drawbacks such as the need to machine the driving elements, mechanical fragility of connectors pipe element ends; insecure electrical isolation 2Q of erminal or intermediate contacts; wear of parts not interchangeable, the disassembly difficulties, the genes for assembly, manufacturing costs Another serious disadvantage of the devices according to the prior art which can be illustrated by patents EP-A-998n5 and EP-A-274933 is to cause a modification of the conduct or a risk of deterioration of this pipe element.
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These drawbacks are eliminated, or at least very significantly reduced, by using the device according to the invention.
The assembly according to the invention avoids altering the element of conduct. Thus in the case of an application in the field of drilling the present invention neither modifies nor alters this string of drilling which it equips. The implementation of the present invention respects the integrity of the elements of the drill string and respects in particular the integrity of the layers of resin with which the internal walls of these elements. In addition the device and the method according to the present invention does not modify the conventional methods of renovation of these elements. Finally the implementation of the device according to the invention is simple and optimizes these economic costs.
The main idea of the present invention to achieve at less an electrical connection through several constituent elements the conduct, in particular lies in the fixing of an anchoring part to the inside of a pipe element by the use of an eraser raw or equivalent stabilizable material. During the operation of vulcanization or stabilatian, this raw gum adheres and achieves 2û the cohesion between on the one hand Ca piece of anchor 2t on the other hand inner walls of the pipe element.
This raw gum is placed in a housing fitted out in the anchor.
The electrical connection between an insulated electrical conductor equipping the pipe element and the electrical connector can be by an electrical connection such as an isolated splice electrically. Finally fixing the anchor in the element of conduct as well as that of the electrical conductor ensuring ,. the electrical continuity through this pipe element can be performed in a single operation.
Thus the present invention relates to an assembly making it possible to make at least one electrical connection through a pipe formed of fixed elements These to each other, each element having a first end and a second end, adapted to mechanically cooperate with the complementary ends of the neighboring elements. This set includes a combination by element of conduct - a conductor placed inside said element, - a first connector fixed to the first end of said element of conduct and which cooperates electrically with said conductor, - a second connector fixed to the second end of said element of conduct and which cooperates electrically with said conductor, According to the invention at least one of said connectors comprises a part anchor and extractable connector, plus the anchor includes a housing to accommodate a load of raw gum or stabilizable material intended, after vulcanization or stabilization, to fix said anchoring piece to said rod element, finally according to the inventïon the assembly includes means for hooking the connector extractable on the anchor.
It will not depart from the scope of the present invention if the two connectors of a pipe element each have a piece anchor and a removable connector, if each of the parts' anchor has a housing to accommodate a load of rubber raw or of stabilizable material and in that it comprises means attachment of each of said extractable connectors on ~ the; piece, correspondawte anchor.
The extractable electrical connector (s) may include accommodation to accommodate the surplus conductor electric created following the approach and assembly of the connector extractable and anchor:
At least one anchor piece may have armor rigid possibly in perforated sheet metal and an elastomeric body stabilized before vulcanization or stabilization of the saidity raw gum or stabilizable material.
This accommodation to accommodate a load of raw gum or stabilizable material is partially delimited by said armor rigid.
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One of the removable electrical connectors may include at least one said electricity collector ring ring being fixed to said extractable connector by the intermediary synthetic resin.
At least one extractable electrical connector may have a rigid support armor such as a metal sheet possibly perforated.
The electrical conductor can be fixed inside of said pipe element using a suppart such as a straight strip flexible or rigid.
The electrical conductor may have its own insulation and a flexible or rigid outer sheath. This sheath exterior can be made of insulating material or not. The conductor with or without his own insulation may be free in said outer sheath.
This strip can be fixed on the pipe element to using a raw gum.
Vulcanization of the raw gum load and gum band fixation flood can be carried out in one surgery.
The electrical connection between this portion of the conductor equipping the pipe element along its current length and your portion of conductor equipping the extractable connector can be performed by a splice.
Other objects and advantages of the present invention will appear on reading the description of an example more particularly applied to drill pipes, given as illustrative but not limiting and referring to the accompanying drawings, also - Figure 1 shows schematically a train of rods drilling equipped with an electric link, Figures 2 and 3 respectively show an electrical connector male and female according to the present invention, - Figure G shows a detail of the fixing of a conductor on a pipe element using a support, - Figure 5 illustrates a section tAA Figure 2) of a connector according to the invention, and - Figure 6 shows an exploded view of a particular example of realization of the means for attaching an electrical connector extractable or a hanging piece.
To facilitate understanding of the simplified example which follows, the type of the various connectors has been fixed. So the first connector is a male connector and the second connector is a female connector. The number of electrical connections across the gain of stems was limited to only one. Finally an element of conduit has two extractable connectors placed respectively at the ends of the pipe element. Of course we will not go out not within the scope of the present invention by equipping an element of conduct of a fixed connector and an extractable connector ce the latter comprising the electrical contact part or parts which wear out faster.
FIG. 1 illustrates an embodiment according to the invention, applied to a drill string 1. The well is designated by the reference 2. Reference 3 denotes a drilling tool which can be replaced by any tool, or by a La measurement probe junction between the different elements composing the train of rods drilling was not shown.
It is of course possible in certain cases to serve as coldnne drilling; or even earth or mud, as an electrically conductive medium. This allows for a electrical circuit using only one electrical conductor insulated in the support. This is the case for a single driver qtai will be described in detail below, but the invention is also applicable in the case of several drivers.
In the case of FIG. 1, the electrical conductor 4 is embedded in the mass of a support 5 internal to the pipe. The driver 4 may have its own insulation, especially if the support 5 is not sufficiently electrically insulating. he can have an outer sheath 59 flexible or rigid, in material â ~~ '~ v ~ zi ~
insulating or not, and the driver equipped or not with his own insulation is free in said tubular sheath. In addition, the support serves as protective sheath for the insulated conductor.
In the embodiment described the support has the form d ° a strip arranged inside the pipe element according to a generator.
In the case illustrated in FIG. 1, the conductor 4 connects an apparatus 6 to a surface installation 7, these two sets cooperate electrically with each other. It is possible to use the assembly allowing an electrical connection according to the invention, even as the drill pipe turns. To do this, it is necessary to have at least one Rotating contact. This one may consist, for example, of a cooperating ring 8 electrically with a contact 9. Such devices being known from The prior art will not be detailed in the present description.
Figure 2 shows the end 10 of an element 11 of pipe fitted with a male electrical connector 15. This end 10 can be mechanically connected with the end 12 of the element adjacent 13 of the pipe shown in Figure 3. This end 12 includes a female electrical connector. Each of these elements 11 and 13 is equipped with a conductor allowing the connection electric. In these figures, the two elements of the pipe are screwed to each other. The invention is applicable to any type of connection by screwing or otherwise, from the moment the operation of connection of the different elements to each other requires at least one axial displacement.
The male end 12 of a pipe element 13 is screwed at the female end 10 of the neighboring pipe element 11., references 5a and 5b respectively denote the support containing the electrical conductor on the male side 12 of a pipe element 13, and on the female side 10 of the element 11 vein.
Thus the male end 12 of the pipe element 13 comprises a female connector 16 and the female end 10 of the pipe element 11 comprises a male connector 15.
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Figure 4 shows in section an element 11 of the train stems at the level of its current length, i.e. outside the mechanical and electrical connections. Reference 26 designates the body of the stem element.
The inner wall of ur ~ rod element is generally covered with a reinforcement coating 21 generally made of resin epoxy designated by the specialists of "Kola coating" which is a trademark. The present invention allows the establishment of the electrical connection without altering the kote coating.
In Figure 4 the support 5b, which contains the conductor isolated electrical 4 compacting an outer sheath 59, either submerged or placed in a groove of this support, has an osculating surface or convex 23 cooperating with the internal surface of the pipe for w maintain the support and the conductor in the pipe, and has a curved or concave surface 24 partially defining the new contours of the passage section of the element pipe comprising said support. Convex and concave surfaces are said to be complementary to each other not because they are in contact with each other but because they belong to the same element.
A flat curved surface 24, 'as shown in the Figure 4 offers the advantage, on the one hand, of not having any prominence including the existence in particular of transfer of materials rotating inside the pipe would facilitate the deterioration of the support and its removal from the pipe and, on the other part, not to reduce too much the passage section of the pipe.
The male connector 15 comprises an anchoring part 14 and an extractable connector 17 of the male type.
The anchoring part 14 comprises a rigid frame 18, possibly metallic, comprising perforations 19 for favor anchoring. This frame is partially embedded in a 2D body which can be made of flexible material such as a stabilized elastomer or a stabilized gum.
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The anchoring part 14 has a shape complementary to that of the pipe end in which it is housed. So when the pipe element has an internal cylindrical shape the part anchor has a complementary shape.
In the case of the made of realism represented in these figures This Sb support has a band shape (cf. figure 4> and is extends to the level of the 2S face of Ca anchor piece of this the body 20 of the anchor as well as the rigid reinforcement a generally cylindrical shape but having a flattened part in the zone referenced 27 (cf. FIG. 5). Body 20 of the part anchor has a shape fitting a pocket substantially annuCary 28 intended to receive a filling of raw gum 29 preformed which after vulcanization will fix the part d ° anchoring on the end 10 of the pipe element.
1S The armature 18 partially protrudes from the body 20 so that part 30 of this frame protrudes and is in contact with raw gum 29. Thus at the time of vulcanization of raw gum this will penetrate these perforations 19 to better fixing of this anchor on the end 10.
When the support Sb and the anchor are in place, possibly before the bonding of this support 5b, a certain length 46 of the conductor 4 exceeds this assembly. This languor must be fitted with an electrical isolator, at least if the end 10 of the conduit element is electrically conductive.
Compartment, Housing or substantially annular pocket 28 receiving the raw gum 29 is delimited by the body 20 of the part anchoring by part of the internal wall of the pipe element and by support 5b.
So the preformed raw gum has a partial shape annular since it is interrupted at the level of the support Sb.
In Figure 2 the pocket 28 has the shape complementary to a truncated cone surrounded by a cylinder.
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The rigid frame 18 comprises two attachment studs 31 diametrically opposite, these studs have a groove 32 (see figure 6).
These dishes will be used for positioning and hanging the connector; extractable male 17.
The extractable male connector 17 has a frame rigid support 33 can be made of a perforated sheet, a flexible slip ring 34 and a body 35.
The rigid support frame 33 has two housings 36 diametrically opposed, welded which cooperate with the studs attachment 31. In addition, the rigid support frame includes a finger elastic 37 which cooperates through an opening 58 formed in the housing with groove 32 for locking the connector on the anchor 14.
15 Unlocking is achieved by pushing the fingers elastic 37 with suitable means from the holes 38.
The slip ring may have an annular housing conductor 39 in which an elastic slip ring is fixed 40; possibly set in the annular conductive housing 39.
Z0 According to another variant, the annular housing 39 can have a shape at the tail of a wave enabling a slip ring to be maintained there elastic; the latter being implemented from an area of the conductive annular housing provided for this purpose.
The annular housing 39 can be fixed to the support armor rigid 33 using epaxy resin 41 this can be obtained at using a first molding. Of course this molding delivers moment to urt electrical conductor 42. The body 35 of the extractable connector male can be made of elastomer or equivalent material to using a second molding.
This body 35 may have two orifices 43 diametrically opposite, arranged transversely to the walls of the extractable male connector. These holes are intended to allow balancing of the pressures on both sides of these walls. This balancing promotes electrical contact and sealing.
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Male extractable connector has a groove annular 44 for accommodating the surplus of electrical conductor created by the approximation of the extractable male connector 17 of the corresponding anchor 14.
Uhe groove 45 which can be axial allows delivery passage to the insulated conductor wire 46 so that it can reach the annular housing 44, Electrical conductors 46 and 42 are connected electrically using a splice 47 made while the extractable male connector 17 is not in place and is removed from the anchor 14.
When fitting the male connector 17, pull on the loop 48 of the electrical conductor as the bringing the male connector 17 closer to the anchoring part 14.
The female connector 16 comprises an anchoring part 49 and an extractable female connector 50.
The anchor piece 49 is identical to the anchor piece 14 and will therefore not be described.
The removable female connector 50 is substantially identical to the removable mast connector 17 as regards the stud mounting system; the axial passage groove of the electrical conductor as well as for the annular groove accommodating the surplus electrical conductor When moving the connector closer female extractable from anchor 49.
These common elements will therefore not be described.
The removable female connector 50 has a ring rigid collector 51 embedded in a grinding of epoxy resin 52. The form of this epoxy molded part has slots ,. 53 extending axially. The removable female connector 50 comprises in addition a rigid support frame 54 on which are fixed your means for attaching the extractable female connector S0 to the workpiece anchor 49.
The rigid support frame is embedded in a body elastomer 55 which achieves cohesion of the epoxy molded part 52 - 11 - ~. '~ S ~ a ~ Ö ~
on the rest of the SD female extractable connector, i.e.
the rigid frame 51f.
The elastomer 55 has axial slots 56 which cooperate with slots 53.
These slots make it possible to effectively encase torsional torques that appear during assembly by screwing of two adjacent pipe elements.
Depending on the method of positioning the support, use supports s 5 of material not yet stabilized, partially stabilized, fully stabilized, or with differently stabilized parts.
Thus, as will be described below in the method preferred to place parts inside a pipe, the support containing the conductor is of sufficiently stabilized material (even completely) so as not to be unhappy distorted under the action of dilation means and may be covered on its convex surface of the same material, but cry 57 (figure 4> for allow the attachment of the support 5b to the part of the element of duct 11 or more exactly on the coating ep ~ xy or "kote 2D coating "Z1.
According to the preferred method of positioning the support 5b, the sheath 59 will be housed in the support before installation and the conductor 4 will be replaced by a wire, for example steel, of outside diameter. at least equal to the outside diameter of the conductor insulated 4. This thread will act as a needle which will be used after fixing supports 5a or 5b and anchor parts 49 and 15, for slide the insulated canductor 4 in the sheath 59 over the entire length from the whole.
The insulated conductor 4 is free in the sheath 59; we 3D will be able; if necessary, extract it by pulling on one of its ends while drawing another conductor interdependent of the other end. If the conductor is no longer continuous from one end to The other, we will cross the sheath 59 with a sufficiently rigid needle to be pushed. Then we will proceed as before to house a other conductor in the sheath 59 fixed in the pipe by the support 5.
The apparatus for the installation of the support 5a or 5b and anchor pieces 49 and '15 respectively may include a S extensible envelope resting in a retracted position on a tube rigid pierced with holes located opposite the parts of the envelope to be dilated. The envelope and the tube form a closed volume having an opening connected to expansion means comprising a pressurized fluid generator adapted to inflate the envelope of so as to be able to position the support on the part of the surface inside the pipe. The concave surface of the support can be advantageously positioned and maintained on the outer surface of the envelope before it is inflated, but it is possible to have previously placed the support or any other part in the pipe or any hollow form, before the casing maintain them.
The convex surface of the support can be covered with a putty, glue or raw elastomer to allow adhesion of the support on the part of the interior surface of the pipe.
We can also for example use a material thermoplastic or thermosetting suitable for producing the same effects.
To achieve adhesion of the part on the pipe part., apply a layer of an appropriate primer.
For certain already coated drill pipe elements a resin, such as "tube-kote coating" which is a registered trademark by The Company AMF Tuboscope, we will be able to preserve this coating choose an appropriate adhesive material such as an eraser.
According to the preferred embodiment, the adhesive material is a raw elastomer of the same type as that used for the support.
This, placed on the convex surface of the support, is vulcanized thanks to the envelope expansion filuide which is in this case the water vapor.
_ 13 _ ~~~~ c. ~ S ~
According to the present invention the raw gum 29 which realizes the fixing of the anchoring parts on the rod element is vulcanized in a single operation at the same time as the vulcanization of the support 5b and using the same apparatus, S Li ~ rs of the installation of the anchoring parts on positions these parts relative to the element's reference faces of conduct so that once the connectors are in place and the pipe elements assembled the rigid electric rings 51 and elastic 34 are in contact.
The installation of the surplus of electrical conductor in the groove 44 can be made by pulling the loop 48 from the surplus conductor using small diameter wire that can be slipped in the clearance between the pipe element and the extractable connector male respectively female. Of course this game is insufficient for allow the passage of surplus electrical conductor which is' therefore trapped in the annular groove 44.