Dispositif de jonctionnement étanche, notamment pour tige rotative de forage de puits. La présente invention a pour objet un dispositif de jonctionnement étanche, nota.m- ment pour tige rotative de forage de puits, com prenant une douiïle destinée à être vissée sur les extrémités de deux segments à. jonetionner.
Le dispositif selon la présente invention est caractérisé en ce que le profil intérieur des extrémités de la douille est de forme gé nérale évasée, en ce que ledit profil présente au moins une partie lisse et une partie filetée de forme conique, les extrémités des segments à relier présentant un profil extérieur de forme générale eonique, ce profil du segment présentant au moins une partie lisse et une partie filetée de forme conique, lesdites par ties filetées des profils de 1a douille et des segments étant destinées à être vissées l'une sur l'autre, tandis que les parties lisses sont.
destinées à s'appliquer l'une contre l'autre, afin d'assurer l'étanchéité du joint.
Le dessin ci-annexé représente, schémati quement et à titre d'exemple, une forme et des variantes d'exécution. du dispositif objet. (le l'invention.
La fi-. 1 est une vue en coupe longitudi nale fragmentaire d'une partie d'un joint d'une tige de forage montrant le raccordement entre la douille du joint et l'extrémité d'un segment.
La fig. 2 est une vue analogue montrant une variante de construction.
La fi-. 3 est une vue d'ensemble à échelle réduite, montrant la manière d'utiliser ce joint pour réunir les extrémités de deux seg ments d'une tige (le forage de puits. La fig. 1 est une vue en coupe longitridi- nale d'une partie d'un joint d'une tige forage suivant une variante de la fig. 1.
La fig. 5 est une même vue d'une autre variante de la fig. 1.
On remarquera, en se reportant tout d'abord à, la fig. 3, que les segments 4: et 5 de la tige de forage sont réunis au moyen du joint. L'extrémité supérieure du segment 1 est reliée par une partie de raccordement 8 à, une douille de jonctionnement 6. L'extrémité inférieure du segment 5 de la tige est reliée à la broche 7 du joint par une partie de rac cordement 8.
Le diamètre externe des éléments de la tige de forage est limité par le fait qu'un espace doit être réservé, comme figuré en 23, entre le joint et la paroi du trou ou puits en cours de forage pour permettre la circulation du liquide et le passage d'outils tels que des eou pe-tubes. Ces éléments sont en général normalisés. C'est ainsi, par exemple, que dans les forages ordinaires, on emploie fréquem ment des segments ayant un diamètre externe égal à<B>11.</B> cm. Les segments de ce genre sont.
raccordés au moyen de douilles dont le dia mètre externe est normalement compris entre 11,5 et 15 cm. Environ 67 % des douilles des- tinées à des segments de 11 cm mesurent un diamètre externe égal à 11,5 cm. C'est ainsi que, dans un. trou en cours de forage d'un diamètre de 20 cm, il est prévu entre le joint et la paroi du puits un espace 23 mesurant environ 2,5 cm et permettant le passage du liquide ou d'un outil de repêchage.
Comme on le conçoit, toute réduction de la largeur de cet espace doit être évitée dans toute la me sure possible.
Au cours de la rotation de la tige de forage dans le puits, l'abrasion de la paroi de celui-ci contre la surface externe des joints se traduit par une réduction graduelle de l'épaisseur de la paroi du joint. La longévité du joint est fonction de l'épaisseur de cette paroi à l'extrémité inférieure du joint, c'est- à-dire à l'endroit où le harnais de manuten tion est engagé sur le joint pour relever et abaisser la tige de forage dans le puits. Quand l'épaulement devient trop mince, de sorte que ce harnais ne maintient plus la tige, le joint .doit être mis au rebut. Il convient donc de donner à cet épaulement une épais seur aussi grande que possible, afin de pro longer la durée du joint.
Dans le joint représenté dans la fig. 1, le segment 4 présente à. son extrémité un renfle ment 10 vers l'intérieur et un renflement 11 vers l'.extérieur. La. paroi externe du segment. présente une courte surface cylindrique 12; au-delà de cette dernière, sa paroi externe est fuselée jusqu'à l'extrémité du segment. L'extrémité de cette paroi fuselée présente une partie filetée 13 qui peut s'étendre approximativement sur la. moitié de la lon gueur de cette paroi fuselée. En deeà de la partie filetée, le segment est. fuselé dans l'ali gnement du fond du pas de vis, ce qui réalise une surface d'étanchéité 14 contre laquelle la partie de raccordement. de la douille peut s'appliquer.
La douille 6 de jonctionnement est filetée le long de sa partie de raccordement 8 pour se visser sur l'extrémité filetée -du segment. Cette partie filetée s'étend de l'extrémité inté rieure de la partie de raccordement jusqu'à la moitié environ de cette partie. La partie de raccordement non filetée présente une surface cylindrique 15 qui permet l'engagement de la partie filetée de l'extrémité du segment.
En deçà, de la partie cylindrique 15, la. douille présente une partie conique 16 destinée à venir en contact. avec la. surface lisse 14 mé- nagée sur l'extrémité du segment. Il est pré férable que l'extrémité de la douille recouvre en partie la surface externe cylindrique 12 du segment, de façon à ménager en 17 un léger espace libre entre la douille et le seg ment, afin d'éviter que la paroi externe de celui-ci ne soit, abîmée par l'extrémité de 1a douille pendant les déformations par flexion latérale de la tige de forage qui se produisent en cours- d'utilisation.
On remarquera qu'en prévoyant la surface conique d'étanchéité et de support. 14-16 sur les parties de raccordement, on obtient la possibilité d'étendre l'engagement entre la douille du joint et. le segment sur une notable distance au-delà, du dernier filet engagé 18. On remarquera également que ce résultat est atteint sans réduire sensiblement l'épaisseur de la paroi à l'extrémité ouverte 19 de la douille dut joint.
En effet, en constituant la partie conique 14 pour qu'elle forme le pro longement des creux des filets sur l'extrémité du segment, on obtient une plus grande épais seur de la paroi de la douille à, son extré mité que cela ne serait le cas si la surface d'étanchéité située sur la partie conique lisse était dans le des creux des filets de la douille.
Dans la, fig. 2, la, zone d'étanchéité entre la douille du joint et l'extrémité du segment s'étend sur un prolongement de la partie cylindrique l'5 du joint. A cet effet, l'extré- i mité du segment présente une partie cylin drique de contact 20. En deçà de la partie cy lind.rique 20 de l'extrémité du segment, la douille présente en 16 une surface évasée se terminant à. l'endroit où la paroi du segment i a sa plus grande épaisseur. L'intervalle 21 joue le même rôle que l'espace 17 de la fig.1.
Dans la fig. 4-, le corps 30 de la douille présente le canal central usuel 31 qui présente une partie biseautée 32 et -uni épaulement 33. s La paroi 34 s'étend jusqu'à l'extrémité externe de la douille, de façon à ménager des surfaces d'étanchéités 35 à. L'extrémité externe et 37 à l'extrémité interne. On remarquera que ces deux surfaces 35 et 37 présentent la même s conicité et constituent, un prolongement de la surface 34. Les deux surfaces 35 et 37 sont séparées par une zone filetée<B>38.</B>
Une courte zone cylindrique 39 raccorde la ligne formant la naissance du filet 38 avec la srirface conique 35.
<B>lie</B> serment 40 présente une surface coni que 41 dont la conicité est égale à celle de la surface 34 de la douille 36. Cette surface 41 est interrompue par une zone filetée 4? de la partie de raccordement. Les filets de la zone filetée 4? disparaissent en 46 à. l'endroit où prend naissance une surface conique 45, le tout étant disposé de façon que les surfaces d'étanchéité coniques soient situées dans le prolongement du fond 47 des filets 4?.
Le fait que les surfaces coniques 41- et 45 ont la même conicité simplifie la fabri cation, la rend moins onéreuse et assure une meilleure étanchéité.
Dans la fig. 5 est représentée une va riante dans laquelle le filetage de la douille prend naissance en 50, sur une surface ey lin- drique 52, pour se terminer en 50a,, tandis que sur l'extrémité du segment, le filetage prend naissance en 51 à l'extrémité d'une partie cylindrique 53 et se termine en 51a.. Cette construction permet de réaliser une surface d'étanchéité cylindrique 52 dans la douille et une surface d'étanchéité correspon dante 53 sur le segment..
Pareille construc tion est avantageuse en ce sens qu'on n'a qu'une zone d'étanchéité conique 35 et 45, et pour autant que la zone cylindrique 52-53 constitue une partie d'emboîtement étanche, ceci peut simplifier la construction, la rendre moins onéreuse et faciliter le fonctionnement. Pour le reste, la construction que montre la fi-. 5 est semblable à celle qui est représentée dans la fig. 4.
Dans les formes d'exécution décrites ci- dessus, pour emboîter l'extrémité du segment clans la douille, il est préférable de chauffer celle-ci de façon qu'elle se dilate légèrement et se prête à un vissage à la main de l'extré mité du segment.. On laisse ensuite refroidir la douille pour qu'elle se contracte sur l'extré rnité du segment, ce quia pour effet d'ame ner les surfaces de support et d'étanchéité intimement. en prise sans endommager les pa rois en contact. Il convient de noter qu'un léger intervalle 22 (fig. 1 et 2) est ménagé entre les flancs des filets de la douille et ceux du filetage de l'extrémité du segment.
Ce léger intervalle permet une dilatation longitu dinale de la douille du joint lorsqu'elle est chauffée.
Watertight joining device, in particular for a rotating shaft for drilling wells. The present invention relates to a sealed junction device, in particular for a rotary well drilling rod, comprising a socket intended to be screwed onto the ends of two segments. join.
The device according to the present invention is characterized in that the internal profile of the ends of the sleeve is of generally flared shape, in that said profile has at least one smooth part and one threaded part of conical shape, the ends of the segments to connecting having an external profile of generally eonic shape, this profile of the segment having at least one smooth part and one threaded part of conical shape, said threaded parts of the profiles of the sleeve and of the segments being intended to be screwed onto one another. 'other, while the smooth parts are.
intended to be applied one against the other, in order to ensure the tightness of the joint.
The accompanying drawing represents, schematically and by way of example, one form and variants of execution. of the object device. (the invention.
The fi-. 1 is a fragmentary longitudinal sectional view of part of a joint of a drill pipe showing the connection between the socket of the joint and the end of a segment.
Fig. 2 is a similar view showing an alternative construction.
The fi-. 3 is an overall view on a reduced scale, showing how to use this joint to join the ends of two segments of a rod (the drilling of wells. Fig. 1 is a longitudinal sectional view of a part of a joint of a drill rod according to a variant of Fig. 1.
Fig. 5 is the same view of another variant of FIG. 1.
It will be noted, referring first of all to FIG. 3, that the segments 4: and 5 of the drill rod are joined by means of the joint. The upper end of the segment 1 is connected by a connecting part 8 to a joining sleeve 6. The lower end of the segment 5 of the rod is connected to the pin 7 of the joint by a connecting part 8.
The external diameter of the elements of the drill pipe is limited by the fact that a space must be reserved, as shown at 23, between the joint and the wall of the hole or well being drilled to allow the circulation of the liquid and the passage of tools such as tubes or pipes. These elements are generally standardized. Thus, for example, in ordinary boreholes, segments having an external diameter equal to <B> 11. </B> cm are frequently used. Segments like this are.
connected by means of sockets the external diameter of which is normally between 11.5 and 15 cm. About 67% of the cases intended for 11 cm segments measure an external diameter of 11.5 cm. This is how, in a. hole being drilled with a diameter of 20 cm, there is provided between the seal and the wall of the well a space 23 measuring approximately 2.5 cm and allowing the passage of the liquid or of a recovery tool.
As will be appreciated, any reduction in the width of this space should be avoided to the greatest extent possible.
As the drill pipe rotates in the well, abrasion of the wall thereof against the outer surface of the joints results in a gradual reduction in the thickness of the joint wall. The longevity of the seal depends on the thickness of this wall at the lower end of the seal, that is to say at the point where the handling harness is engaged on the seal to raise and lower the rod. drilling in the well. When the shoulder becomes too thin, so that this harness no longer holds the rod, the gasket must be discarded. It is therefore appropriate to give this shoulder as thick as possible, in order to prolong the life of the joint.
In the seal shown in fig. 1, segment 4 presents at. its end has a bulge 10 towards the inside and a bulge 11 towards the outside. The outer wall of the segment. has a short cylindrical surface 12; beyond the latter, its outer wall is tapered to the end of the segment. The end of this tapered wall has a threaded portion 13 which can extend approximately over the. half the length of this tapered wall. Below the threaded part, the segment is. tapered in the alignment of the bottom of the thread, which provides a sealing surface 14 against which the connecting portion. of the socket may apply.
The joining sleeve 6 is threaded along its connection part 8 to screw onto the threaded end of the segment. This threaded part extends from the inner end of the connecting part to about half of this part. The non-threaded connection portion has a cylindrical surface 15 which allows engagement of the threaded portion of the end of the segment.
Below, the cylindrical part 15, the. sleeve has a conical part 16 intended to come into contact. with the. smooth surface 14 provided on the end of the segment. It is preferable that the end of the sleeve partly covers the cylindrical outer surface 12 of the segment, so as to leave at 17 a slight free space between the sleeve and the segment, in order to prevent the outer wall of the segment. It is not damaged by the end of the sleeve during lateral bending deformations of the drill pipe which occur during use.
It will be noted that by providing the conical sealing and support surface. 14-16 on the connecting parts, the possibility of extending the engagement between the seal bush and. the segment over a significant distance beyond the last thread engaged 18. It will also be noted that this result is achieved without significantly reducing the thickness of the wall at the open end 19 of the sleeve of the seal.
Indeed, by constituting the conical part 14 so that it forms the protrusion of the hollows of the threads on the end of the segment, a greater thickness of the wall of the sleeve is obtained at its end than that would be. the case if the sealing surface located on the smooth conical part was in the hollow of the threads of the sleeve.
In the, fig. 2, the sealing zone between the sleeve of the seal and the end of the segment extends over an extension of the cylindrical part 5 of the seal. To this end, the end of the segment has a cylindrical contact part 20. Below the cylindrical part 20 of the end of the segment, the socket has at 16 a flared surface ending at. the place where the wall of segment i has its greatest thickness. The interval 21 plays the same role as the space 17 in fig.1.
In fig. 4-, the body 30 of the sleeve has the usual central channel 31 which has a bevelled portion 32 and a shoulder 33. The wall 34 extends to the outer end of the sleeve, so as to provide sealing surfaces 35 to. The outer end and 37 at the inner end. It will be noted that these two surfaces 35 and 37 have the same taper and constitute an extension of the surface 34. The two surfaces 35 and 37 are separated by a threaded zone <B> 38. </B>
A short cylindrical zone 39 connects the line forming the birth of the thread 38 with the conical srirface 35.
<B> lie </B> oath 40 has a conical surface 41 whose taper is equal to that of the surface 34 of the sleeve 36. This surface 41 is interrupted by a threaded zone 4? of the connecting part. The threads of threaded zone 4? disappear in 46 a. the place where a conical surface 45 originates, the whole being arranged so that the conical sealing surfaces are located in the extension of the bottom 47 of the threads 4 ?.
The fact that the conical surfaces 41- and 45 have the same taper simplifies the manufacture, makes it less expensive and ensures better sealing.
In fig. 5 is shown a variant in which the thread of the sleeve begins at 50, on a linear surface 52, to end at 50a, while on the end of the segment, the thread begins at 51 to the end of a cylindrical portion 53 and terminates at 51a .. This construction allows a cylindrical sealing surface 52 to be formed in the sleeve and a corresponding sealing surface 53 on the segment.
Such a construction is advantageous in that there is only one conical sealing zone 35 and 45, and provided that the cylindrical zone 52-53 constitutes a tight fitting part, this can simplify the construction, make it less expensive and facilitate operation. For the rest, the construction shown in fi-. 5 is similar to that shown in FIG. 4.
In the embodiments described above, in order to fit the end of the segment into the sleeve, it is preferable to heat the latter so that it expands slightly and lends itself to screwing the sleeve by hand. end of the segment. The sleeve is then allowed to cool so that it contracts on the end of the segment, which has the effect of bringing the support and sealing surfaces intimately. engaged without damaging the walls in contact. It should be noted that a slight gap 22 (fig. 1 and 2) is formed between the flanks of the threads of the sleeve and those of the thread of the end of the segment.
This slight gap allows for longitudinal expansion of the seal sleeve when heated.