EP0242239A1

EP0242239A1 - Tool for closing a well's production column

Info

Publication number: EP0242239A1
Application number: EP87400275A
Authority: EP
Inventors: Peter John Airey
Original assignee: Flopetrol Services Inc
Current assignee: Flopetrol Services Inc
Priority date: 1986-02-10
Filing date: 1987-02-06
Publication date: 1987-10-21
Anticipated expiration: 2007-02-06
Also published as: DE3762361D1; FR2594174A1; EP0242239B1; FR2594174B1

Abstract

1. A tool (70) for closing a production column (100) in a well containing fluid under pressure and designed to be lowered on the end of a suspension cable (76) and to be temporarily fixed coaxially inside a sleeve (102) of a tool connector (101) incorporated in the production column, said connector being of greater diameter than said column, said tool including a valve member (60) for co-operating with a corresponding valve seat (69) fixed across the inside of said connector in order to close or to open the passage orifice (69a) characterized in that said orifice and said valve member are oblong in outline with the valve member having a thickness which is less than the width of said orifice ; the valve member being orientable and capable of being positioned in a first orientation in which it extends longitudinally with the long axis of its outline being substantially parallel to the longitudunal axis (z) of the tool thereby enabling the valve member to pass through said orifice, and along a second orientation where it extends transversely thereby enabling it to co-operate with said valve seat (69) after passing therethrough.

Description

La présente invention se rapporte à un outil permettant d'obturer la colonne de production d'un puits contenant un fluide sous pression, tel que du pétrole, conçu pour être descendu au bout d'un câble de suspension et être temporairement fixé en situation coaxiale à l'intérieur d'un manchon qui appartient à un raccord incorporé à la colonne de production, ce raccord offrant un diamètre élargi par rapport à celui de ladite colonne, de façon à permettre au fluide de contourner aisément l'outil dans les périodes où la colonne de production n'est pas obturée.The present invention relates to a tool for closing the production column of a well containing a pressurized fluid, such as petroleum, designed to be lowered at the end of a suspension cable and to be temporarily fixed in a coaxial situation. inside a sleeve which belongs to a fitting incorporated in the production column, this fitting offering an enlarged diameter relative to that of said column, so as to allow the fluid to easily bypass the tool during periods when the production column is not blocked.

On sait que l'un des principaux essais permettant de déterminer la capacité de production d'un puits d'hydrocarbures consiste à arrêter la production à l'aide d'une vanne et à enregistrer les variations de pression résultant de la fermeture du puits. On sait par ailleurs qu'il est avantageux de pouvoir fermer la colonne de production à proximité immédiate de la zone souterraine productrice, de façon à éliminer certains effets perturbateurs dus à la compressibilité du fluide présent dans la colonne de production, qui se manifestent lorsqu'on effectue la fermeture en surface.It is known that one of the main tests for determining the production capacity of a hydrocarbon well consists in stopping production using a valve and recording the pressure variations resulting from the closing of the well. We also know that it is advantageous to be able to close the production column in the immediate vicinity of the producing underground zone, so as to eliminate certain disturbing effects due to the compressibility of the fluid present in the production column, which appear when the surface is closed.

L'invention a pour objet un outil d'obturation de structure simple, pouvant être installé dans la colonne de production d'un puits pendant la durée des essais effectués sur le puits, et ensuite en être retiré sans difficulté.The subject of the invention is a sealing tool of simple structure, which can be installed in the production column of a well for the duration of the tests carried out on the well, and then be removed therefrom without difficulty.

L'outil selon l'invention comprend un clapet destiné à coopérer avec un siège conjugué, fixé transversalement à l'intérieur dudit raccord, pour en fermer ou en ouvrir l'orifice de passage; ledit orifice et le clapet ont un contour oblong, le clapet ayant en outre une épaisseur inférieure à la largeur dudit orifice;le clapet est orientable et peut être positionné suivant une première orientation où il s'étend longitudinalement, le grand axe de son contour étant sensiblement parallèle à l'axe longitudinal de l'outil, et qui lui permet de passer au travers dudit orifice, et suivant une deuxième orientation où il s'étend transversalement et qui lui permet de coopérer avec ledit siège après être passé au travers de celui-ci.The tool according to the invention comprises a valve intended to cooperate with a conjugate seat, fixed transversely inside said fitting, to close or open the passage opening; said orifice and the valve have an oblong outline, the valve also having a thickness less than the width of said orifice; the valve is orientable and can be positioned in a first orientation where it extends longitudinally, the major axis of its outline being substantially parallel to the longitudinal axis of the tool, and which allows it to pass through said orifice, and in a second orientation where it extends transversely and which allows it to cooperate with said seat after going through it.

Un outil d'obturation présentant ces dispositions peut être aisément mis en place dans une colonne de production à laquelle a été incorporé un raccord comportant un siège conjugué du clapet que comprend l'outil. L'outil est descendu au bout de son câble de suspension, le clapet s'étendant longitudinalement dans sa première orientation. Lorsqu'il atteint son siège, le clapet peut donc le traverser, puis, après avoir été mis transversalement dans sa deuxième orientation, fonctionner normalement en coopération avec ledit siège pour fermer et ouvrir l'orifice de celui-ci, et, par suite, obturer ou non la colonne de production.A shuttering tool having these arrangements can be easily installed in a production column to which has been incorporated a fitting comprising a conjugate seat of the valve that the tool comprises. The tool is lowered at the end of its suspension cable, the valve extending longitudinally in its first orientation. When it reaches its seat, the valve can therefore pass through it, then, after having been placed transversely in its second orientation, operate normally in cooperation with said seat to close and open the orifice thereof, and, consequently, or not block the production column.

Dans une forme d'exécution avantageuse, l'outil comporte une première pièce de forme générale cylindrique, offrant un diamètre extérieur inférieur à celui du manchon précité et pouvant être verrouillé coaxialement dans ce dernier, et une deuxième pièce pouvant coulisser coaxialement dans la première pièce et comportant une tige qui émerge de celle-ci et à l'extrémité de laquelle est monté le clapet avec possibilité de basculement autour d'un axe d'articulation perpendiculaire à l'axe longitudinal de la tige, c'est-à-dire de l'outil, et parallèle au petit axe du contour du clapet.In an advantageous embodiment, the tool comprises a first part of generally cylindrical shape, offering an outside diameter smaller than that of the aforementioned sleeve and which can be locked coaxially in the latter, and a second part which can slide coaxially in the first part. and comprising a rod which emerges therefrom and at the end of which the valve is mounted with the possibility of tilting about an axis of articulation perpendicular to the longitudinal axis of the rod, that is to say of the tool, and parallel to the minor axis of the valve contour.

En outre, en vue de la commande des mouvements de basculement du clapet dans sa première ou sa deuxième orientation, il convient de prévoir qu'entre la première et la deuxième pièce peut coulisser coaxialement une troisième pièce en forme de douille et qu'une biellette, située dans un plan passant par l'axe général de l'outil et perpendiculaire à l'axe d'articulation du clapet, soit articulée à ce dernier et à la troisième pièce dans la région de son extrémité par laquelle elle émerge de la première pièce, de sorte que, lorsque la deuxième pièce coulisse en sortant de la première pièce, la troisième pièce, maintenue tout d'abord en appui sur un épaulement de la deuxième pièce, accompagne celle-ci, la biellette plaçant le clapet transversalement dans sa deuxième orientation, puis est arrêtée par des moyens de butée tandis que la deuxième pièce continue seule à se déplacer, la biellette faisant alors basculer le clapet dans sa première orientation.In addition, for the purpose of controlling the tilting movements of the valve in its first or second orientation, it should be provided that between the first and the second part can slide coaxially a third part in the form of a socket and a connecting rod , located in a plane passing through the general axis of the tool and perpendicular to the axis of articulation of the valve, is articulated to the latter and to the third part in the region of its end by which it emerges from the first piece, so that when the second piece slides out of the first piece, the third piece, first of all supported on a shoulder of the second piece, accompanies the latter, the rod placing the valve transversely in its second orientation, then is stopped by stop means while the second part continues to move alone, the link then tilting the valve in its first orientation.

Selon une autre caractéristique de l'outil selon l'invention, la deuxième pièce est couplée en rotation, autour de l'axe de l'outil, à la première pièce et des moyens de guidage sont prévus sur cette dernière et sur le manchon du raccord qui, lorsque l'outil, descendant dans la colonne de production, atteint le raccord, obligent la première pièce tout d'abord à pivoter autour de l'axe de l'outil pour s'orienter de façon à amener l'axe d'articulation du clapet à être parallèle au grand axe de l'orifice du siège, puis maintiennent la première pièce dans cette orientation, tandis que l'outil descend encore d'une certaine hauteur supérieure à la longueur du clapet, et enfin font tourner la première pièce de 90° autour de l'axe de l'outil de façon à amener l'axe d'articulation du clapet à être perpendiculaire au grand axe de l'orifice du siège. Ces dispositions assurent que lors de la mise en place de l'outil, le clapet se présente convenablement devant l'orifice oblong du siège pour le traverser, puis bascule pour prendre sa position de fonctionnement où il coopère avec ledit siège.According to another characteristic of the tool according to the invention, the second part is coupled in rotation, around the axis of the tool, to the first part and guide means are provided on the latter and on the sleeve of the fitting which, when the tool, descending into the production column, reaches the fitting, first forces the first part to pivot around the axis of the tool to orient itself so as to bring the axis d articulation of the valve to be parallel to the major axis of the seat orifice, then maintain the first part in this orientation, while the tool still descends by a certain height greater than the length of the valve, and finally rotate the first part of 90 ° around the axis of the tool so as to bring the axis of articulation of the valve to be perpendicular to the major axis of the orifice of the seat. These provisions ensure that during the installation of the tool, the valve is suitably in front of the oblong orifice of the seat to pass through, then switches to take its operating position where it cooperates with said seat.

De préférence, les moyens de guidage dont sont dotés la première pièce et le manchon comprennent une paire de pistes de guidage, qui peuvent être creusées dans la surface interne du manchon, et une paire de pions qui peuvent être montés sur la première pièce, en des points diamétralement opposés; ces pions viennent s'engager dans lesdites pistes lorsque l'outil est descendu dans le manchon, chaque piste comprenant successivement une première zone évasée, capable de recevoir l'un desdits pions quelle que soit l'orientation de l'outil à son arrivée dans le manchon, une deuxième zone étroite et rectiligne, s'étendant parallélement à l'axe de l'outil, et une troisième zone qui est étroite de même, mais suit un tracé tournant de 90° autour dudit axe. La deuxième zone assure le passage du clapet à travers le siège et la troisième la mise en position correcte du clapet face audit siège.Preferably, the guide means with which the first part and the sleeve are provided comprise a pair of guide tracks, which can be hollowed out in the internal surface of the sleeve, and a pair of pins which can be mounted on the first part, diametrically opposite points; these pins come to engage in said tracks when the tool is lowered into the sleeve, each track successively comprising a first flared area, capable of receiving one of said pins regardless of the orientation of the tool upon its arrival in the sleeve, a second narrow and rectilinear zone, extending parallel to the axis of the tool, and a third zone which is similarly narrow, but follows a path turning 90 ° around said axis. The second zone ensures the passage of the valve through the seat and the third the correct positioning of the valve facing said seat.

Il convient par ailleurs de prévoir que la deuxième pièce soit attelée à une quatrième pièce qui peut coulisser longitudinalement à l'intérieur de la première pièce et dont elle émerge, à l'opposé de la deuxième pièce, par une extrémité à laquelle s'attache, directement ou indirectement, le câble de suspension; ainsi, lorsqu'une force de traction est appliquée audit câble, la quatrième pièce se déplace, à l'encontre de la force d'un ressort de rappel, en faisant rentrer la deuxième pièce dans la première, de sorte que le clapet vient s'appliquer en position de fermeture sur son siège.It should also be provided that the second part is coupled to a fourth part which can slide longitudinally inside the first part and from which it emerges, opposite the second part, by an end to which attaches , directly or indirectly, the suspension cable; thus, when a tensile force is applied to said cable, the fourth part moves, against the force of a return spring, by bringing the second part into the first, so that the valve comes s 'apply in the closed position on its seat.

Afin de permettre une ouverture aisée de la colonne de production, lorsqu'on désire que cesse son obturation, malgré la pression élevée du fluide du puits qui tend à maintenir le clapet énergiquement appliqué contre son siège, il convient que l'outil comporte une voie de mise en communication temporaire des espaces intérieurs à la colonne de production qui sont situés de part et d'autre du clapet, préalablement à chaque venue de celui-ci en position d'ouverture. Cette disposition assure une égalisation des pressions régnant de chaque côté du clapet et supprime par suite la force de pression qui empêcherait autrement le clapet de quitter son siège. Cette voie de mise en communication est de préférence formée au moins d'un premier orifice percé radialement dans la paroi de la première pièce, d'un deuxième orifice percé radialement dans la paroi de la deuxième pièce, en regard du premier orifice lorsque le clapet est en position de fermeture sur son siège, ce deuxième orifice débouchant dans un canal axial foré dans la deuxième pièce, qui débouche lui-même à travers le clapet, lorsqu'il est en position de fermeture, par un troisième orifice percé au centre de celui-ci, et d'un quatrième orifice percé radialement dans la paroi de la quatrième pièce, laquelle est attelée à la deuxième avec un certain jeu longitudinal, la position de ce quatrième orifice sur la quatrième pièce étant telle qu'il vient en alignement des premier et deuxième orifices au cours (de préférence à la fin) du déplacement à vide, correspondant audit jeu, que la quatrième pièce exécute lorsque, le clapet étant fermé, elle se déplace vers la deuxième pièce en vue de commander l'ouverture de celui-ci. Plusieurs groupes de premier, deuxième et quatrième orifices peuvent être prévus, répartis autour de l'axe général.In order to allow an easy opening of the production column, when it is desired to stop its closure, despite the high pressure of the well fluid which tends to keep the valve energetically applied against its seat, the tool should have a track temporary communication of the interior spaces to the production column which are located on either side of the valve, prior to each coming of the latter in the open position. This arrangement ensures an equalization of the pressures prevailing on each side of the valve and consequently eliminates the pressure force which would otherwise prevent the valve from leaving its seat. This communication channel is preferably formed at least of a first orifice drilled radially in the wall of the first part, of a second orifice drilled radially in the wall of the second part, opposite the first orifice when the valve is in the closed position on its seat, this second orifice opening into an axial channel drilled in the second part, which itself opens through the valve, when it is in the closed position, through a third orifice drilled in the center of this, and a fourth orifice drilled radially in the wall of the fourth part, which is coupled to the second with a certain longitudinal play, the position of this fourth orifice on the fourth part being such that it comes into alignment first and second orifices during (preferably at the end) of the empty movement, corresponding to said clearance, which the fourth part performs when, the valve being closed, it moves towards the second part in order to control the opening thereof. Several groups of first, second and fourth orifices can be provided, distributed around the general axis.

Dans une forme d'exécution avantageuse, le canal axial de la deuxième pièce se prolonge jusqu'à l'extrémité de l'outil opposée au clapet par un canal axial foré dans la quatrième pièce, ces deux canaux communiquant entre eux par une jonction coulissante étanche. Ainsi est créé un canal traversant l'outil sur toute sa longueur, qui permet de transmettre, lorsque la colonne est obturée, la pression régnant dans le puits à un appareil de mesure interposeé entre l'outil et son câble de suspension.In an advantageous embodiment, the axial channel of the second part extends to the end of the tool opposite the valve by an axial channel drilled in the fourth part, these two channels communicating with each other by a sliding junction waterproof. Thus is created a channel crossing the tool over its entire length, which allows to transmit, when the column is closed, the pressure prevailing in the well to a measuring device interposed between the tool and its suspension cable.

Afin d'immobiliser l'outil dans le raccord où il doit prendre place, il convient de doter la première pièce d'au moins un organe de verrouillage soumis à l'action d'au moins un ressort qui tend à le faire émerger radialement à travers la paroi de ladite pièce pour venir s'enclencher dans une empreinte périphérique ménagée sur la surface interne du manchon du raccord. De préférence, l'organe ou chaque organe de verrouillage comporte un pêne destiné à s'enclencher dans une gorge périphérique que comprend ladite empreinte, les flancs conjugués du pêne et de la gorge qui sont tournés vers le côté d'attache du câble de suspension étant usinés en légère contre-dépouille, de manière à bloquer de façon certaine l'outil vis-à-vis de tout effort de traction appliqué à son câble de suspension.In order to immobilize the tool in the fitting where it is to take place, the first part should be provided with at least one locking member subjected to the action of at least one spring which tends to make it emerge radially at through the wall of said part to come to engage in a peripheral cavity formed on the internal surface of the coupling sleeve. Preferably, the member or each locking member comprises a bolt intended to engage in a peripheral groove that includes said cavity, the combined sides of the bolt and of the groove which are turned towards the attachment side of the suspension cable being machined in a slight undercut, so as to block the tool in a certain way with respect to any tensile force applied to its suspension cable.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre, en regard des dessins annexés, d'un exemple de réalisation non limitatif.

La figure 1 représente schématiquement, en coupe verticale, un puits dans lequel a été mis en place un outil d'obturation selon l'invention.
Les figures 2A, 2B et 2C représentent, en coupe longitudinale partielle, un outil selon l'invention, respectivement par tiers, les trois figures se raccordant suivant les lignes AAʹ et BBʹ.
La figure 3 représente à plus grande échelle la région où s'effectue le verrouillage de l'outil dans le manchon du raccord qui le reçoit, l'outil étant supposé ôté dans la moitié gauche de la figure.
La figure 4 représente une coupe selon la ligne IV - IV de l'objet de la figure 2C.
La figure 5 représente, à la manière de la figure 4, le clapet de l'outil au cours de son passage à travers son siège.
La figure 6 représente la portion du manchon où celui-ci comporte des pistes de guidage creusées dans sa surface intérieure, la matière périphérique du manchon, restée continue, étant supposée ôtée par raison de clarté.
La figure 7 représente schématiquement une vue développée à plat de la face intérieure de l'enveloppe de l'outil, illustrant le fonctionnement de l'organe d'indexage qui permet le retrait de l'outil après un nombre prédéterminé de manoeuvres de son clapet.
Les figures 8A à 8E représentent en coupe longitudinale le raccord incorporé à la colonne de production, dans cinq phases successives des opérations de mise en place de l'outil dans ce raccord.
Les figures 9A à 9D représentent en coupe longitudinale, schématiquement et de façon simplifiée, le clapet et la partie attenante de l'outil mis en place dans le raccord, illustrant quatre phases successives de la manoeuvre du clapet de sa position de fermeture à sa position d'ouverture.

Other characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, with reference to the appended drawings, of a nonlimiting exemplary embodiment.

FIG. 1 schematically represents, in vertical section, a well in which a sealing tool according to the invention has been put in place.
Figures 2A, 2B and 2C show, in section partial longitudinal, a tool according to the invention, respectively by thirds, the three figures connecting along lines AAʹ and BBʹ.
FIG. 3 shows on a larger scale the region where the tool is locked in the sleeve of the connector which receives it, the tool being assumed to be removed in the left half of the figure.
Figure 4 shows a section along line IV - IV of the object of Figure 2C.
Figure 5 shows, like Figure 4, the valve of the tool during its passage through its seat.
FIG. 6 represents the portion of the sleeve where the latter has guide tracks hollowed out in its inner surface, the peripheral material of the sleeve, which remains continuous, being assumed to be removed for reasons of clarity.
FIG. 7 schematically represents a view developed flat of the interior face of the envelope of the tool, illustrating the operation of the indexing member which allows the withdrawal of the tool after a predetermined number of operations of its valve .
FIGS. 8A to 8E show in longitudinal section the fitting incorporated in the production column, in five successive phases of the operations for placing the tool in this fitting.
Figures 9A to 9D show in longitudinal section, schematically and in a simplified manner, the valve and the adjoining part of the tool placed in the connector, illustrating four successive phases of the operation of the valve from its closed position to its position opening hours.

On voit sur la figure 1 un puits creusé dans une zone 90 productrice de pétrole et comportant, dans un tubage 71, une colonne de production 100. Entre l'extrémité inférieure de cette dernière et le tubage 71 est placé un dispositif d'étanchéité annulaire ou "packer" 63. Un outil d'obturation 70 selon l'invention est descendu dans un raccord 101 spécialement aménagé, incorporé à la colonne de production 100 peu au-dessus du niveau de la zone productrice 90, à l'aide d'un câble 76 auquel il est suspendu. Ce câble, passant à l'intérieur de la colonne de production 100, en émerge à son sommet à travers un dispositif d'étanchéité 72 pour aller s'enrouler, via des poulies de renvoi 73, 74, sur le tambour d'un treuil 75 disposé à la surface du sol. Le câble 76 est un câble électrique qui, outre une fonction mécanique de suspension et d'actionnement de l'outil 70, assure une fonction de transmission de signaux de mesure vers la surface à partir de dispositifs qui peuvent être associés à l'outil, tels qu'un manomètre 81 destiné à mesurer la pression au fond du puits, au-dessous de l'outil.FIG. 1 shows a well dug in an oil-producing zone 90 and comprising, in a casing 71, a production column 100. Between the lower end of the latter and the casing 71 is placed an annular sealing device or "packer" 63. A sealing tool 70 according to the invention is lowered into a specially fitted connector 101, incorporated into the production column 100 slightly above the level of the producing area 90, using a cable 76 to which it is suspended. This cable, passing inside the production column 100, emerges at its top through a sealing device 72 to be wound, via deflection pulleys 73, 74, on the drum of a winch 75 arranged on the surface of the ground. The cable 76 is an electric cable which, in addition to a mechanical function of suspension and actuation of the tool 70, provides a function of transmission of measurement signals to the surface from devices which can be associated with the tool, such as a pressure gauge 81 intended to measure the pressure at the bottom of the well, below the tool.

Dans la description qui suit de l'outil d'obturation 70, on a supposé que celui-ci se trouvait en position normale d'utilisation dans un puits vertical.In the following description of the obturation tool 70, it has been assumed that it was in the normal position of use in a vertical well.

L'outil 70 représenté aux figures 2A, 2B et 2C qui s'étend suivant un axe longitudinal Z, comprend essentiellement une longue pièce tubulaire 1, qui constitue son enveloppe extérieure, une deuxième pièce 2, qui peut coulisser longitudinalement dans la pièce 1 et en émerge à l'une des extrémités de cette dernière, une troisième pièce 3, en forme de douille, qui peut coulisser entre ladite extrémité de la pièce 1 et la pièce 2, une quatrième pièce 4, qui est disposée dans le prolongement de la pièce 2 et peut coulisser à l'intérieur de la pièce 1, d'où elle émerge à l'autre extrémité de celle-ci, et une pièce 5 en forme de douille, relativement courte, qui est interposée entre les pièces 1 et 4.The tool 70 shown in FIGS. 2A, 2B and 2C which extends along a longitudinal axis Z, essentially comprises a long tubular part 1, which constitutes its outer casing, a second part 2, which can slide longitudinally in the part 1 and emerges at one of the ends of the latter, a third part 3, in the form of a socket, which can slide between said end of the part 1 and the part 2, a fourth part 4, which is arranged in the extension of the part 2 and can slide inside part 1, from where it emerges at the other end thereof, and a part 5 in the form of a socket, relatively short, which is interposed between parts 1 and 4 .

La pièce 4 est formée de différents éléments vissés les uns au bout des autres. L'élément supérieur 4a comporte une cavité filetée 4aʹ permettant la connexion par vissage d'un manomètre 81, auquel est transmise la pression régnant dans le puits au-dessous de l'outil 70 par un canal 20, 40 s'étendant axialement à travers l'outil, sur toute sa longueur, et débouchant dans la cavité 4aʹ. La pièce 4 peut coulisser longitudinalement dans la pièce 1, laquelle est aménagée pour pouvoir s'engager à faible jeu et se verrouiller dans un manchon 102, de diamètre intérieur voisin de celui de la colonne 100, fixé coaxialement à l'intérieur du raccord 101, au moyen d'ailettes radiales 103, 104 soudées d'une part à la paroi interne du raccord 101 et d'autre part aux extrémités de la surface externe du manchon 102. Un intervalle annulaire 106 est ménagé entre ce dernier et la paroi du raccord 101, de diamètre supérieur à celui de la colonne de production 100, de façon à fournir un large passage de contournement de l'outil 70 au courant de fluide remontant dans la colonne de production en dehors des périodes d'obturation de celle-ci.The part 4 is formed of different elements screwed one after the other. The upper element 4a comprises a threaded cavity 4aʹ allowing the connection by screwing of a pressure gauge 81, to which the pressure prevailing in the well below the tool 70 is transmitted by a channel 20, 40 extending axially through the tool, over its entire length, and opening into the cavity 4aʹ. The part 4 can slide longitudinally in the part 1, which is arranged to be able to engage with low clearance and lock in a sleeve 102, of internal diameter close to that of the column 100, fixed coaxially inside the connector 101, by means of radial fins 103, 104 welded on the one hand to the internal wall of the connector 101 and on the other hand to the ends of the external surface of the sleeve 102. An annular gap 106 is formed between the latter and the wall of the connector 101, of diameter greater than that of the production column 100, so as to provide a wide bypass passage of the tool 70 to the flow of fluid rising in the production column outside the periods of shutting off that -this.

Le verrouillage de la pièce 1 est assuré par des organes 10 mobiles radialement dans des cavités 12 que comporte la pièce 1 et pouvant faire saillie de la surface externe de cette dernière par des fenêtres 12a, sous la poussée radiale de ressorts 11 pour immobiliser la pièce 1 dans le manchon 102 en s'engageant dans une empreinte de forme conjuguée, creusée dans la paroi de ce dernier. Plus précisément, chaque organe de verrouillage 10 comporte deux pênes 10a, b, disposés l'un au-dessus de l'autre, et ladite empreinte est composée de deux gorges périphériques 102a, b, chacune offrant un profil conjugué de celui des pênes qui lui correspondent. Ce profil comprend des flancs obliques 29 en dépouille qui autorisent les pênes à échapper aux gorges lors d'un déplacement de la pièce 1 dans le manchon 102, à l'exception du flanc supérieur 29ʹ de la gorge inférieure 102b, usiné en contre-dépouille, comme le flanc correspondant des pênes inférieurs 10b, de façon à interdire tout mouvement vers le haut desdits pênes une fois enclenchés dans ladite gorge, donc toute remontée de la pièce 1 dans le manchon 102 lorsque celle-ci est soumise à un effort de traction vers le haut. La pièce 1 ne peut pas davantage descendre dans le manchon 102, car elle est arrêtée par un bourrelet périphérique 1aʹ qu'elle comporte à son sommet et qui vient reposer sur le sommet du manchon 102, comportant un bourrelet interne 102c, lorsque les pênes 10a, b arrivent en regard des gorges 102a, b lors de la mise en place de l'outil 70 dans le raccord 101. Comme on le verra plus loin, le verrouillage de l'outil 70 assuré par les organes 10 n'est toutefois pas définitif.The locking of the part 1 is ensured by members 10 movable radially in cavities 12 which the part 1 comprises and which can project from the external surface of the latter by windows 12a, under the radial thrust of springs 11 to immobilize the part 1 in the sleeve 102 by engaging in an imprint of conjugate shape, hollowed out in the wall of the latter. More specifically, each locking member 10 comprises two bolts 10a, b, arranged one above the other, and said imprint is composed of two peripheral grooves 102a, b, each offering a profile conjugated with that of the bolts which match him. This profile includes oblique flanks 29 in clearance which allow the bolts to escape from the grooves during movement of the part 1 in the sleeve 102, with the exception of the upper flank 29ʹ of the lower groove 102b, machined in undercut , like the corresponding side of the lower bolts 10b, so as to prevent any upward movement of said bolts once engaged in said groove, therefore any rise of the part 1 in the sleeve 102 when the latter is subjected to a tensile force to the top. The piece 1 cannot descend further into the sleeve 102, because it is stopped by a peripheral bead 1aʹ which it has at its top and which comes to rest on the top of the sleeve 102, comprising an internal bead 102c, when the bolts 10a , b arrive opposite the grooves 102a, b during the positioning of the tool 70 in the connector 101. As will be seen below, the locking of the tool 70 provided by the members 10 is however not final.

La pièce 4 comprend, au-dessous de son élément supérieur 4a, un long tube 4b de faible diamètre, pouvant coulisser dans un passage cylindrique 85 qui est creusé axialement dans un élément la formant la partie supérieure de la pièce 1, et prend fin juste au-dessousdes organes de verrouillage 10. A ce tube 4b se raccorde une pièce tubulaire 4c de plus fort diamètre, qui comporte dans sa partie inférieure une rainure longitudinale 41 dans laquelle est engagé un ergot 14 appartenant à la pièce 1. Cette disposition permet à la pièce 4 de coulisser dans la direction de l'axe Z à l'intérieur de la pièce, mais non pas de tourner par rapport à cette dernière autour dudit axe.The part 4 comprises, below its upper element 4a, a long tube 4b of small diameter, which can slide in a cylindrical passage 85 which is axially hollowed out in an element forming it the upper part of the part 1, and ends just below the locking members 10. At this tube 4b is connected a tubular part 4c of larger diameter, which has in its lower part a longitudinal groove 41 in which is engaged a lug 14 belonging to the part 1. This arrangement allows the part 4 to slide in the direction of the axis Z inside the part, but not to rotate with respect to the latter around said axis.

Au-dessous de son élément supérieur la, qui offre d'une manière générale un diamètre extérieur légèrement inférieur au diamètre intérieur du manchon 102, la pièce 1 se poursuit par un élément tubulaire 1b à paroi mince, de même diamètre extérieur que l'élément 1a. C'est à travers la paroi de la région supérieure de cet élément qu'émergent, par les fenêtres 12a, les organes 10 pour assurer le verrouillage de l'outil dans le manchon 102.Below its upper element 1a, which generally offers an outside diameter slightly smaller than the inside diameter of the sleeve 102, the part 1 is continued by a tubular element 1b with a thin wall, of the same outside diameter as the element 1a. It is through the wall of the upper region of this element that the members 10 emerge through the windows 12a to ensure the locking of the tool in the sleeve 102.

A l'élément 1b de la pièce 1 se raccorde un élément 1c, également de structure tubulaire à paroi mince, de même diamètre extérieur.To the element 1b of the part 1 is connected an element 1c, also of tubular structure with thin wall, of the same external diameter.

Entre l'élément 4c de la pièce 4 et les éléments 1b et 1c de la pièce 1 est ménagé un intervalle annulaire cylindrique, dont la partie supérieure, intérieure à l'élément 1b, est occupée par la douille 5 qui peut se déplacer longitudinalement, et dont la partie inférieure, intérieure à l'élément 1c, loge un ressort de compression 19 qui prend appui d'une part contre l'extrémité inférieure 1b de l'élément 1b formant un rebord de butée à l'intérieur de l'élément 1c, et d'autre part contre un rebord d'appui 4dʹ offert par le sommet d'un élément 4d se raccordant à l'élément 4c et présentant un diamètre élargi à la valeur du diamètre intérieur de l'élément 1c. Dans l'élément 4d, qui comporte une jupe cylindrique à paroi mince tournée vers le bas, peut coulisser la partie supérieure 2a de la pièce 2, qui se prolonge vers le bas par un élément tubulaire 2b à paroi mince, de plus faible diamètre, lequel émerge vers le bas hors d'un élément terminal le de la pièce 1. L'extrémité inférieure de la pièce 2, constituée par un élément 2c fixé à l'élément 2b, porte un clapet 60 susceptible de coopérer avec un siège 69 solidaire du raccord 101. Entre l'élément 2b de la pièce 2 et l'élément terminal le de la pièce 1 est interposée la douille 3 qui peut coulisser à frottement gras par rapport à l'un et à l'autre desdits éléments 2b, le. La douille 3 est sollicitée vers le bas en butée contre l'élément terminal 2c de la pièce 2, lequel présente un diamètre légèrement supérieur à celui de l'élément 2b, par un ressort de compression 49 monté autour de la partie supérieure de ce dernier élément, entre l'élément 2a et un collet 3a prévu à l'extrémité supérieure de la douille 3.Between the element 4c of the part 4 and the elements 1b and 1c of the part 1, a cylindrical annular gap is formed, the upper part of which, inside the element 1b, is occupied by the sleeve 5 which can move longitudinally, and the lower part of which, inside the element 1c, houses a compression spring 19 which bears on the one hand against the lower end 1b of the element 1b forming a stop flange inside the element 1c, and on the other hand against a support rim 4dʹ offered by the top of an element 4d connecting to the element 4c and having a diameter enlarged to the value of the internal diameter of the element 1c. In the element 4d, which has a cylindrical skirt with a thin wall facing downwards, the upper part 2a of the part 2 can slide, which extends downwards by a tubular element 2b with a thin wall, of smaller diameter, which emerges down from an element the end of the part 1. The lower end of the part 2, constituted by an element 2c fixed to the element 2b, carries a valve 60 capable of cooperating with a seat 69 integral with the connector 101. Between the element 2b of the part 2 and the end element the of the part 1 is interposed the sleeve 3 which can slide with greasy friction relative to one and the other of said elements 2b, the. The sleeve 3 is biased downwards in abutment against the end element 2c of the part 2, which has a diameter slightly greater than that of the element 2b, by a compression spring 49 mounted around the upper part of the latter element, between element 2a and a collar 3a provided at the upper end of the sleeve 3.

Le canal 20, 40 traversant de part en part l'outil 70 s'étend suivant l'axe des pièces 2 et 4. La transition entre ces dernières, qui peuvent coulisser longitudinalement l'une par rapport à l'autre, s'effectue à l'aide d'une jonction étanche comprenant un petit tube 4e prolongeant le canal 40, fixé axialement dans l'élément 4d, et engagé dans l'entrée du canal 20, laquelle appartient à l'élément supérieur 2a de la pièce 2. A son extrémité inférieure, le canal 20 se termine par un orifice 61 percé à travers le clapet 60, en son centre, cet orifice se trouvant en alignement avec le canal 20 lorsque ledit clapet est en position de fermeture.The channel 20, 40 passing right through the tool 70 extends along the axis of the parts 2 and 4. The transition between the latter, which can slide longitudinally relative to one another, takes place using a sealed junction comprising a small tube 4e extending the channel 40, fixed axially in the element 4d, and engaged in the inlet of the channel 20, which belongs to the upper element 2a of the part 2. At its lower end, the channel 20 ends in an orifice 61 drilled through the valve 60, in its center, this orifice being in alignment with the channel 20 when said valve is in the closed position.

Le clapet 60 est monté à l'extrémité inférieure de la pièce 2 de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe transversal 64, son plan moyen pouvant ainsi prendre une orientation soit transversale (représentée en trait continu sur la figure 2C), soit longitudinale (représentée en trait mixte sur cette même figure). D'autre part, le clapet 60 et l'orifice 69a présentent un contour oblong, comme le montre la figure 4, et ces organes sont dimensionnés de telle sorte que si, à partir de sa position de fermeture, on fait pivoter le clapet 60 de 90° autour de l'axe 64 pour orienter son plan en direction longitudinale, et autour de l'axe longitudinal, confondu avec l'axe général Z, de la pièce 2 qui le supporte pour amener ledit plan à être parallèle à la direction D du grand axe de l'orifice 69a du siège 69, il est possible, comme le montre la figure 5, de faire passer le clapet 60, dont l'épaisseur est inférieure à la largeur de l'orifice dudit siège, à travers celui-cien imprinant un mouvement de translation longitudinale à la pièce 2. Cette particularité permet, ainsi qu'on le verra plus loin, la mise en service du clapet lors de l'installation de l'outil 70 dans le raccord 101, puis le retrait de l'outil sans que le clapet s'y oppose.The valve 60 is mounted at the lower end of the part 2 so as to be able to pivot around a transverse axis 64, its mean plane thus being able to take an orientation either transverse (shown in solid line in FIG. 2C), or longitudinal (shown in phantom in this same figure). On the other hand, the valve 60 and the orifice 69a have an oblong outline, as shown in FIG. 4, and these members are dimensioned such that if, from its closed position, the valve 60 is pivoted 90 ° around the axis 64 to orient its plane in the longitudinal direction, and around the longitudinal axis, coincident with the general axis Z, of the part 2 which supports it to cause the said plane to be parallel to the direction D of the major axis of the orifice 69a of the seat 69, it is possible, as shown in FIG. 5, to pass the valve 60, the thickness of which is less than the width of the orifice of the said seat, through the latter imposing a movement longitudinal translation to the part 2. This feature allows, as will be seen later, the commissioning of the valve during the installation of the tool 70 in the connector 101, then the removal of the tool without that the valve opposes it.

Les mouvements de pivotement de la pièce 2 autour de l'axe Z sont obtenus en faisant tourner autour de ce même axe la pièce 1, couplée en rotation avec la pièce 4 (via les ergots 14 engagés dans les rainures 41), cette dernière étant couplée en rotation avec la pièce 2 via des ergots 27 appartenant à celle-ci et engagés dans des rainures longitudinales 42 que comporte l'élément inférieur 4d de la pièce 4. La rotation de la pièce 1 est obtenue au moyen d'une paire de pions 15 dont elle est dotée et qui, lors de l'introduction de l'outil dans le manchon 102, coopèrant avec une paire de pistes de guidage 105 creusées dans la paroi dudit manchon (figure 6). Lorsque l'outil arrive dans la région du raccord 101 où il doit être mis en station, chaque pion 15, qui se présente en une position quelconque autour de l'axe Z, rencontre une première partie de l'une des pistes de guidage 105 s'étendant sur une zone longitudinale Z1 et offrant une forme évasée à la façon d'un entonnoir : les bords de chaque piste 105 partent, au sommet du manchon 102, de deux point P, Q diamétralement opposés par rapport à l'axe Z, puis vont en se rapprochant jusqu'à n'être plus écartés, au bas de la zone Z , que de la largeur des pions 15 qu'ils ont à guider; les deux pistes 105 sont alors diamétralement opposées suivant une direction D1 telle que, lorsque les pions 15, atteignent cet endroit, l'axe d'articulation 64 du clapet 60 se trouve parallèle à la direction D du grand axe de l'orifice du siège 69 du clapet. Dans la zone suivante Z2, les deux pistes de guidage se poursuivent en conservant la même largeur réduite, parallèlement à l'axe Z, sur une longueur au moins égale à la longueur du clapet 60. A cette zone Z2 fait suite une zone Z3 où les pistes de guidage, toujours de largeur réduite, se continuent en s'incurvant de 90° autour de l'axe Z, de sorte qu'au bas de cette zone Z3 elles se trouvent diamétralement opposées suivant une direction D2 perpendiculaire à la direction initiale D1; lorsque les pions 15 sont alignés dans cette direction D2, l'axe d'articulation 64 du clapet est parallèle au petit axe de l'orifice du siège de celui-ci.The pivoting movements of the part 2 around the axis Z are obtained by rotating the part 1 around this same axis, coupled in rotation with the part 4 (via the pins 14 engaged in the grooves 41), the latter being coupled in rotation with the part 2 via pins 27 belonging to the latter and engaged in longitudinal grooves 42 that the lower element 4d of the part 4 comprises. The rotation of the part 1 is obtained by means of a pair of pins 15 which it is provided with and which, during the introduction of the tool into the sleeve 102, cooperating with a pair of guide tracks 105 hollowed out in the wall of said sleeve (FIG. 6). When the tool arrives in the region of the connector 101 where it is to be stationed, each pin 15, which is in any position around the axis Z, meets a first part of one of the guide tracks 105 extending over a longitudinal zone Z1 and offering a flared shape like a funnel: the edges of each track 105 start, at the top of the sleeve 102, from two point P, Q diametrically opposite with respect to the axis Z , then go closer until they are no longer separated, at the bottom of the zone Z, than the width of the pins 15 which they have to guide; the two tracks 105 are then diametrically opposite in a direction D1 such that, when the pins 15 reach this place, the axis of articulation 64 of the valve 60 is parallel to the direction D of the major axis of the orifice of the seat 69 of the valve. In the following zone Z2, the two guide tracks continue while maintaining the same reduced width, parallel to the axis Z, over a length at least equal to the length of the valve 60. This zone Z2 is followed by a zone Z3 where the guide tracks, always of reduced width, continue by bending 90 ° around the axis Z, so that at the bottom of this zone Z3 they are diametrically opposite in a direction D2 perpendicular to the initial direction D1; when the pins 15 are aligned in this direction D2, the axis of articulation 64 of the valve is parallel to the minor axis of the orifice of the seat thereof.

Afin que les pions 15 puissent franchir le bourrelet 102c que comporte à son sommet le manchon 102, ils sont portés par des lames élastiques 16 derrière lesquelles le corps de la pièce 1 est évidé. Ainsi, les pions 15 s'effacent au passage dudit bourrelet 102c, puis reprennent leur position naturelle en saillie, pour s'engager dans les pistes de guidage 105 du manchon 102.So that the pins 15 can cross the bead 102c which comprises at its top the sleeve 102, they are carried by elastic blades 16 behind which the body of the part 1 is hollowed out. Thus, the pins 15 disappear when said bead 102c passes, then resume their natural projecting position, to engage in the guide tracks 105 of the sleeve 102.

Les mouvements de basculement du clapet 60 autour de son axe d'articulation 64 sont obtenus au moyen d'une biellette 65 disposée dans un plan radial et articulée d'une part au clapet 60 et d'autre part à l'extrémité inférieure de la pièce 3. Lorsque cette dernière est en butée contre l'élément 2c de la pièce 2, comme repésenté à la figure 2C, la biellette 65 oriente le clapet 60 de façon que son plan moyen M soit perpendiculaire à l'axe Z. Lorsque l'élément 2c quitte la pièce 3, la biellette 65 oblige le clapet 60 à pivoter autour de l'axe 64, jusqu'à amener en Mʹ son plan à être parallèle à l'axe Z.The tilting movements of the valve 60 around its axis of articulation 64 are obtained by means of a link 65 arranged in a radial plane and articulated on the one hand to the valve 60 and on the other hand to the lower end of the part 3. When the latter is in abutment against the element 2c of the part 2, as shown in FIG. 2C, the link 65 directs the valve 60 so that its mean plane M is perpendicular to the axis Z. When l element 2c leaves part 3, the connecting rod 65 forces the valve 60 to pivot about the axis 64, until its plane in M à is brought to be parallel to the axis Z.

Ces différents mouvements sont illustrés aux figures 9B à 9D. Lorsque, à partir de sa position de repos (figure 9B), la pièce 2 s'abaisse (sous l'action du ressort 19 et par l'intermédiaire de la pièce 4), la pièce 3 descend tout d'abord avec elle, étant maintenue par le ressort 49 en appui contre l'épaulement 2cʹ offert par l'élément terminal 2c de la pièce 2, le clapet 60 descendant également en un mouvement de translation à partir de sa position de fermeture. Puis la pièce 3 se trouve arrêtée par son rebord supérieur 3a venant buter contre le fond le' de la pièce 1 dans laquelle il coulisse (figure 9C). La pièce 2 continuant à descendre (en comprimant le ressort 49, moins fort que le ressort 19), le clapet 60 bascule autour de son axe d'articulation 64 (figure 9D) sous l'action de la biellette 65, le point d'articulation de celle-ci à la pièce 3 se trouvant alors immobilisé, jusqu'à ce qu'il prenne sa position d'orientation longitudinale où son plan moyen est parallèle à l'axe général Z de l'outil.These different movements are illustrated in FIGS. 9B to 9D. When, from its rest position (FIG. 9B), the part 2 lowers (under the action of the spring 19 and by means of the part 4), the part 3 first descends with it, being held by the spring 49 in abutment against the shoulder 2cʹ offered by the terminal element 2c of the part 2, the valve 60 also descending in a translational movement from its closed position. Then the part 3 is stopped by its upper rim 3a abutting against the bottom the 'of the part 1 in which it slides (Figure 9C). The part 2 continuing to descend (by compressing the spring 49, less strong than the spring 19), the valve 60 rocks around its articulation axis 64 (FIG. 9D) under the action of the rod 65, the point of articulation of the latter to the part 3 then being immobilized, until it takes its position of longitudinal orientation where its mean plane is parallel to the general axis Z of the tool.

Les opérations de mise en station de l'outil 70 dans le raccord 101 vont maintenant être décrites à l'aide des figures 8A à 8E.The operations for stationing the tool 70 in the connector 101 will now be described with the aid of FIGS. 8A to 8E.

L'outil est descendu dans la colonne de production 100, suspendu au câble 76 précité par l'intermédiaire du capteur de pression 81 précité. Le clapet se trouve alors, sous l'action de la détente du ressort 19 en l'absence de force de traction appliquée au câble 76, basculé longitudinalement, son plan étant parallèle à l'axe Z. L'outil pénètre, avec une orientation quelconque autour de cet axe, dans le manchon 102 du raccord 101. Les pions 15 de la pièce 1 s'engagent dans la zone d'entrée évasée Z1 des pistes de guidage 105 que comporte le manchon 102, et forcent la pièce 1 à pivoter autour de l'axe Z de façon que celle-ci amène, via les pièces 4 et 2, le clapet 60 à être parallèle au grand axe de l'orifice oblong 69a de son siège 69. L'outil continuant à descendre sous l'action de la force de gravité, les pions 15 parcourent la zone Z2 où ils conservent leur orientation, de sorte que le clapet 60 passe, en un pur mouvement de translation, à travers son siège 69 (figure 8B). Puis les pions 15 décrivent la zone Z3, faisant pivoter la pièce 1 de 90° autour de l'axe Z de façon à amener l'axe d'articulation 64 du clapet 60 à être perpendiculaire au grand axe de l'orifice 69a de son siège 69 (figure 8C). La pièce 1 étant conformée de façon que 1a distance longitudinale entre ses pions 15 et ses organes de verrouillage 10 corresponde à la distance entre le bas des pistes de guidage 105 (fin de la zone Z3) et les gorges 102a, 102b du manchon 102, lorsque les pions ont achevé leur parcours de la zone Z3, les pênes 10a, b des organes 10 se trouvent en regard desdites gorges 102a, b et s'y engagent, verrouillant la pièce 1 dans le manchon 102. La mise en place de l'outil 70 dans le raccord 101 est alors achevée.The tool is lowered into the production column 100, suspended from the aforementioned cable 76 by means of the aforementioned pressure sensor 81. The valve is then, under the action of the relaxation of the spring 19 in the absence of tensile force applied to the cable 76, tilted longitudinally, its plane being parallel to the axis Z. The tool penetrates, with an orientation arbitrary around this axis, in the sleeve 102 of the connector 101. The pins 15 of the part 1 engage in the flared entry zone Z1 of the guide tracks 105 which the sleeve 102 comprises, and force the part 1 to pivot around the Z axis so that it causes, via the parts 4 and 2, the valve 60 to be parallel to the major axis of the oblong orifice 69a of its seat 69. The tool continuing to descend under the action of the force of gravity, the pins 15 travel through the zone Z2 where they keep their orientation, so that the valve 60 passes, in a pure translational movement, through its seat 69 (FIG. 8B). Then the pins 15 describe the zone Z3, rotating the part 1 by 90 ° around the axis Z so as to bring the axis of articulation 64 of the valve 60 to be perpendicular to the major axis of the orifice 69a of its seat 69 (Figure 8C). The part 1 being shaped so that the longitudinal distance between its pins 15 and its locking members 10 corresponds to the distance between the bottom of the guide tracks 105 (end of the zone Z3) and the grooves 102a, 102b of the sleeve 102, when the pins have completed their course of zone Z3, the bolts 10a, b of the members 10 are located opposite said grooves 102a, b and engage therein, locking the part 1 in the sleeve 102. The positioning of the the tool 70 in the connector 101 is then completed.

Si maintenant une force de traction F est appliquée au câble 76, celle-ci fait remonter, par la pièce 4 et avec mise en compression du ressort 19, la pièce 2, d'abord seule, ce qui fait basculer le clapet 60 parallèlement au plan du siège 69 (figure 8D) sous l'action de la biellette 65, puis en entraînant par son épaulement 2c la douille 3, le clapet se déplaçant alors en un pur mouvement de translation vers le haut. Lorsqu'il atteint son siège (figure 8E) le clapet 60 obture l'orifice 69a de ce dernier et, de ce fait, la colonne de production 100 elle-même, qui se trouve alors partagée en deux régions I et II isolées par le clapet 60 en position de fermeture. La pression régnant dans la région inférieure I, en communication avec la couche 90 productrice d'hydrocarbures, se transmet toutefois, en vue de sa mesure, au manomètre 81 via l'orifice central 61 du clapet et le canal axial 20, 40 ménagé à travers l'outil.If now a tensile force F is applied to the cable 76, this causes the part 2 to go up, by compression 4 of the spring 19, the part 2, first alone, which causes the valve 60 to tilt parallel to the plane of the seat 69 (FIG. 8D) under the action of the rod 65, then driving the bushing 3c by its shoulder 2c, the valve then moving in a pure upward translation movement. When it reaches its seat (FIG. 8E) the valve 60 closes the orifice 69a of the latter and, therefore, the production column 100 itself, which is then divided into two regions I and II isolated by the valve 60 in the closed position. The pressure prevailing in the lower region I, in communication with the hydrocarbon-producing layer 90, is however transmitted, for its measurement, to the pressure gauge 81 via the central orifice 61 of the valve and the axial channel 20, 40 formed at through the tool.

Dans cette situation, illustrée schématiquement à la figure 9A, le clapet 60 se trouve fortement pressé contre son siège 69 par la pression très élevée qui règne dans le puits, et la force correspondante s'oppose à l'ouverture du clapet si l'on désire remettre en communication les régions I et II.In this situation, illustrated diagrammatically in FIG. 9A, the valve 60 is strongly pressed against its seat 69 by the very high pressure which prevails in the well, and the corresponding force is opposed to the opening of the valve if one wishes to put regions I and II back in communication.

Pour pallier cette difficulté, une opération d'égalisation des pressions des régions I et II est prévue, préalablement à l'ouverture du clapet, grâce à des dispositions qui sont décrites ci-après.To overcome this difficulty, an operation to equalize the pressures of regions I and II is provided, prior to the opening of the valve, by means of the arrangements which are described below.

Lorsque la force de traction F est supprimée, le ressort 19 commence à se détendre et la pièce 4 à descendre, seule, en raison du jeu initial existant entre cette pièce et la pièce 2, correspondant à la longueur des fentes 42 où sont engagés les ergots 27. Cette pièce comporte, dans sa partie inférieure formant une jupe cylindrique autour de la pièce 2 (et constituée par son élément 4d - figure 2B), des orifices 4dʹ percés radialement. Après ce mouvement de descente de la pièce 4, lorsqu'elle vient en contact avec la pièce 2 par les ergots 27 de celle-ci, ses orifices 4dʹ se trouvent en alignement (figure 9B) d'une part avec des orifices 2aʹ percés radialement dans la partie supérieure de la pièce 2 (formée par son élément 2a - figure 2C) et communiquant avec le canal 20 qui traverse axialement ladite pièce, et d'autre part avec des orifices 1dʹ percés radialement dans la paroi de la pièce 1 (plus précisément dans l'élément 1d de celle-ci - figure 2C), à une hauteur telle qu'ils se trouvent en regard des orifices 2aʹ lorsque la pièce 2 prend la position correspondant à la fermeture du clapet 60 (figures 9A et 9B). A ce moment, les régions I et II se trouvent mises en communication via les orifices 1dʹ, 4dʹ, 2aʹ, le canal 20 et l'orifice 61 du clapet en position de fermeture. Ainsi s'effectue l'égalisation des pressions (la région II étant obturée en surface).When the tensile force F is removed, the spring 19 begins to relax and the part 4 to descend, alone, due to the initial play existing between this part and the part 2, corresponding to the length of the slots 42 where the pins 27. This part comprises, in its lower part forming a cylindrical skirt around the part 2 (and constituted by its element 4d - FIG. 2B), orifices 4dʹ drilled radially. After this downward movement of the part 4, when it comes into contact with the part 2 by the lugs 27 thereof, its orifices 4dʹ are in alignment (FIG. 9B) on the one hand with orifices 2aʹ drilled radially across the top of the part 2 (formed by its element 2a - Figure 2C) and communicating with the channel 20 which passes axially through said part, and on the other hand with orifices 1dʹ drilled radially in the wall of part 1 (more precisely in element 1d of the latter - Figure 2C), at a height such that they are opposite the orifices 2aʹ when the part 2 takes the position corresponding to the closing of the valve 60 (Figures 9A and 9B). At this time, the regions I and II are placed in communication via the orifices 1dʹ, 4dʹ, 2aʹ, the channel 20 and the orifice 61 of the valve in the closed position. Thus the pressure equalization takes place (region II being closed at the surface).

Puis, après l'égalisation de pression, la pièce 4 continue à descendre avec la pièce 2 en décollant et écartant de son siège 69 le clapet 60 (figure 9C). Les deux régions I et II de la colonne de production se trouvent alors mises en complète communication.Then, after the pressure equalization, the part 4 continues to descend with the part 2 by taking off and separating from its seat 69 the valve 60 (FIG. 9C). The two regions I and II of the production column are then placed in complete communication.

Le mouvement de translation du clapet vers le bas se poursuit jusqu'à ce que la pièce 3, qui accompagnait, sous l'effet du ressort 49, la pièce 2 dans son mouvement de descente, soit arrêtée par son collet 3a butant contre l'épaulement le' qu'offre l'extrémité inférieure de la pièce 1. Dès lors, la pièce 2 continue seule à descendre avec la pièce 4 (figure 9D) et la biellette 65 fait basculer de 90° le clapet 60 autour de son axe d'articulation 64, de sorte qu'il se présente de profil au courant de fluide qui s'établit à l'intérieur du raccord 101. Ainsi est réduite au minimum la gêne que la présence du clapet cause à l'écoulement du fluide par l'orifice 69a de son siège 69.The downward movement of the valve continues until the part 3, which accompanied, under the effect of the spring 49, the part 2 in its downward movement, is stopped by its collar 3a abutting the shoulder 'which offers the lower end of the part 1. Consequently, the part 2 alone continues to descend with the part 4 (FIG. 9D) and the link 65 causes the valve 60 to tilt 90 ° around its axis d articulation 64, so that it presents itself in profile to the flow of fluid which is established inside the fitting 101. Thus the annoyance which the presence of the valve causes to the flow of the fluid by l orifice 69a of its seat 69.

Par des opérations répétées de relâchement et de traction du câble 76, on cause alternativement l'ouverture et la fermeture du clapet 60. Le nombre de cycles d'ouverture-fermeture est limité par la douille 5, qui sert d'organe d'indexage. Cette dernière, qui peut coulisser entre l'élément 1b de la pièce 1 et l'élément 4c de la pièce 4, possède à son extrémité inférieure un filetage extérieur 51 (figures 2b et 3), en prise avec un filetage 17 conjugué que comporte ledit élément 1b sur sa surface interne. La pièce 5 comporte en outre, au voisinage de son filetage 51, des ergots 52 qui sont engagés dans un chemin de guidage 13 composé d'un ensemble de rainures creusé dans le pourtour de l'élément 4c de la pièce 4 (figure 7). Chaque rainure 13a, 13b, ... est formée d'une branch m parallèle à l'axe Z de l'outil et d'une branche n oblique par rapport à cet axe. Lesdites rainures se succèdent tête-bêchesur le pourtour de l'élément 4c, leurs branches m étant alternativement orientées vers le haut et vers le bas, tandis que leurs branches n sont toutes orientées dans le même sens autour de l'axe Z de la pièce 2. Toutes les rainures se raccordent entre elles, l'extrémité de la branche oblique n de chaque rainure débouchant dans la branche m de la suivante.By repeated loosening and pulling of the cable 76, the valve 60 is opened and closed alternately. The number of opening-closing cycles is limited by the sleeve 5, which serves as an indexing member . The latter, which can slide between the element 1b of the part 1 and the element 4c of the part 4, has at its lower end an external thread 51 (FIGS. 2b and 3), engaged with a conjugate thread 17 which comprises said element 1b on its internal surface. The part 5 further comprises, in the vicinity of its thread 51, pins 52 which are engaged in a guide path 13 composed of a set of grooves dug in the periphery of the element 4c of the part 4 (FIG. 7). Each groove 13a, 13b, ... is formed by a branch m parallel to the axis Z of the tool and by a branch n oblique to this axis. Said grooves follow one another head-to-tail on the periphery of element 4c, their branches m being alternately oriented upwards and downwards, while their branches n are all oriented in the same direction around the axis Z of the part 2. All the grooves are connected to each other, the end of the oblique branch n of each groove opening into the branch m of the next.

A son extrémité supérieure, la douille 5 présente un chanfrein périphérique 53 grâce auquel, lorsqu'elle se déplace vers le haut, son bord terminal peut s'introduire à la manière d'un coin entre l'élément 1b de la pièce 1 et l'extrémité inférieure des organes de verrouillage 10, dotée d'un chanfrein 10c correspondant, ces organes étant alors forcés de se rapprocher de l'axe Z, c'est-à-direde se rétracter en position de déverrouillage à l'intérieur de l'élément 1b.At its upper end, the sleeve 5 has a peripheral chamfer 53 by means of which, when it moves upwards, its end edge can be introduced in the manner of a wedge between the element 1b of the part 1 and the 'lower end of the locking members 10, provided with a corresponding chamfer 10c, these members then being forced to approach the axis Z, that is to say to retract in the unlocking position inside the element 1b.

Lorsque le clapet est ouvert, la pièce 4 est en position basse et chaque ergot 52 de la douille 5 se trouve en 52-1 au sommet de la branche m de l'une ( 3a) des rainures 13a, c, ... dont les branches m sont tournées vers le haut (figure 7). Au cours de la fermeture du clapet par traction sur le câble 76, la pièce 4 remonte et l'ergot considéré rencontre en 52-2 la branche n de ladite rainure 13a, où il est obligé de s'engager; l'ayant parcouru, il pénètre en 52-3 dans la branche m de la rainure suivante 13b, dont il gagne l'extrémité pour se stabiliser en 52-4 lorsque prend fin le mouvement ascendant de la pièce 4, le clapet 60 ayant atteint sa position de fermeture. Pour une réouverture ultérieure du clapet, le câble 76 est relâché, ce qui cause la descente de la pièce 4. L'ergot 52 parcourt de nouveau, en sens inverse, la branche m de la rainure 13b, puis se trouve aiguillé vers sa branche n qu'il attaque en 52-5, et atteint finalement en 52-6 la branche m de la rainure 13c, au bout de laquelle, lorsque la pièce 4 a atteint son niveau bas, il se stabilise en 52-7, point qui présente un décalage angulaire x par rapport au point de départ 52-1.When the valve is open, the part 4 is in the low position and each lug 52 of the socket 5 is located at 52-1 at the top of the branch m of one (3a) of the grooves 13a, c, ... of which the branches m face upwards (figure 7). During closure of the valve by pulling on the cable 76, the part 4 rises and the lug under consideration meets in 52-2 the branch n of said groove 13a, where it is forced to engage; having traversed it, it enters in 52-3 in the branch m of the following groove 13b, the end of which it reaches to stabilize in 52-4 when the upward movement of the part 4 ends, the valve 60 having reached its closed position. For a subsequent reopening of the valve, the cable 76 is released, which causes the descent of the part 4. The lug 52 again travels, in the opposite direction, the branch m of the groove 13b, then is pointed towards its branch n that it attacks in 52-5, and finally reaches in 52-6 the branch m of the groove 13c, at the end of which, when part 4 has reached its low level, it stabilizes at 52-7, a point which has an angular offset x with respect to the starting point 52-1.

Ainsi, à chaque cycle de manoeuvre du clapet 60, la pièce 5 tourne, autour de l'axe Z, d'une fraction de tour x par rapport à la pièce 4, laquelle est animée de mouvements de translation, mais non de rotation dans la pièce 1 immobile, grâce à l'ergot 14 de cette dernière pièce engagé dans la rainure rectiligne 41 de la pièce 4. Il en résulte que la pièce 5, couplée à la pièce 1 par les filetages conjugués 51, 17, monte pas à pas lors de ses rotations successives d'angle x. Lorsqu'elle a suffisamment monté, son extrémité supérieure chanfreinée 53 s'engage entre la pièce 1 et l'extrémité inférieure des organes de verrouillage 10, de sorte que leurs pênes 10b sont extraits de la gorge 102b du manchon 102 où ils étaient engagés et que, par suite, la pièce 1 est déverrouillée. L'outil 70 se trouve alors libéré et peut être remonté en surface.Thus, at each operating cycle of the valve 60, the part 5 rotates, around the axis Z, by a fraction of a turn x relative to the part 4, which is driven in translational movements, but not in rotation in the stationary part 1, thanks to the lug 14 of the latter part engaged in the rectilinear groove 41 of the part 4. As a result, the part 5, coupled to the part 1 by the conjugate threads 51, 17, does not rise to not during its successive rotations of angle x. When it has risen enough, its chamfered upper end 53 engages between the part 1 and the lower end of the locking members 10, so that their bolts 10b are extracted from the groove 102b of the sleeve 102 where they were engaged and that, as a result, the part 1 is unlocked. The tool 70 is then released and can be raised to the surface.

Dans cette ultime phase opératoire, les pions 15 de la pièce 1, parcourant en sens inverse les pistes 105 du manchon 102, font pivoter de 90° autour de l'axe Z (zone Z3) le clapet 60, baculé par le ressort 19 en position longitudinale parallèle à l'axe Z, puis le maintienne dans cette orientation (zone Z2) pour lui permettre de retraverser son siège sans entraver le mouvement ascendant de l'outil.In this final operating phase, the pins 15 of the part 1, traversing the tracks 105 of the sleeve 102 in opposite directions, rotate the valve 60, baculated by the spring 19, by 90 ° around the axis Z (zone Z3). longitudinal position parallel to the Z axis, then keep it in this orientation (zone Z2) to allow it to cross its seat without hampering the upward movement of the tool.

Outre un joint 66 interposé entre le clapet 60 et son siège 69, l'outil comporte un certain nombre de joints toriques d'étanchéité : un joint 67 entre un rotule terminale, centrée sur l'axe 64, dont est doté l'élément inférieur 2c de la pièce 2 et une cavité de section circulaire conjuguée creusée dans le clapet 60, une paire de joints 25 entre la jupe de l'élément inférieur 4d de la pièce 4 et l'élément supérieur 2a de la pièce 2, situés de part et d'autre des orifices transversaux 2aʹ, un joint 26 entre le sommet de la pièce 2 et le tube 4e de la pièce 4, une paire de joints 44 entre les éléments 4d et 4c de la pièce 4 ainsi qu'un joint 91 entre les éléments 4a et 4b et un joint 92 entre les éléments 4b et 4c de cette même pièce 4, un joint 93 entre les éléments 2a et 2b de la pièce 2, et un joint racleur 18 entre le sommet de la pièce 1 et l'élément 4b de la pièce 4.In addition to a seal 66 interposed between the valve 60 and its seat 69, the tool includes a number of O-rings: a seal 67 between a terminal ball, centered on the axis 64, which is provided with the lower element. 2c of the part 2 and a cavity of conjugate circular section hollowed out in the valve 60, a pair of seals 25 between the skirt of the lower element 4d of the part 4 and the upper element 2a of the part 2, located on the side and on the other side of the transverse orifices 2aʹ, a joint 26 between the top of the part 2 and the tube 4e of the part 4, a pair of seals 44 between the elements 4d and 4c of the part 4 as well as a joint 91 between elements 4a and 4b and a joint 92 between the elements 4b and 4c of this same part 4, a joint 93 between the elements 2a and 2b of the part 2, and a scraper joint 18 between the top of the part 1 and the element 4b of the part 4.

Claims

1. Tool for closing the production column of a well containing a pressurized fluid, designed to be lowered at the end of a suspension cable and to be temporarily fixed in a coaxial situation inside a sleeve which belongs to a fitting incorporated in the production column, this fitting offering a larger diameter compared to that of said column,
the tool being characterized in that it comprises a valve (60) intended to cooperate with a seat (69) conjugate, fixed transversely inside said fitting (101), to close or open the orifice thereof passage (69a), that said orifice and the valve have an oblong outline, the valve also having a thickness less than the width of said opening, and that the valve is orientable and can be positioned in a first orientation where it extends longitudinally , the major axis of its outline being substantially parallel to the longitudinal axis (Z) of the tool, and which allows it to pass through said orifice, and in a second orientation where it extends transversely and which allows it to cooperating with said seat (69) after having passed through it.

2. Tool according to claim 1, characterized in that it comprises a first part (1) of generally cylindrical shape, offering an outside diameter smaller than that of the sleeve (102) and capable of being locked coaxially in the latter, and a second part (2) which can slide coaxially in the first part (1) and comprising a rod (2b) which emerges therefrom and at the end of which the valve (60) is mounted with the possibility of tilting around a articulation axis (64) perpendicular to the longitudinal axis (Z) of the rod (2b), that is to say of the tool, and parallel to the minor axis of the contour of the valve (60).

3. Tool according to claim 2, characterized in that between the first and the second part (1, 2) can slide coaxially a third part (3) in the form of a socket and that a rod (65), located in a plane passing through the general axis (Z) of the tool and perpendicular to the axis (64) of articulation of the valve (60), is articulated to the latter and to the third part (3) in the region of its end through which it emerges from the first part (1), so that, when the second part (2) slides out of the first part (1), the third part (3), firstly supported on a shoulder (2cʹ) of the second part (2), accompanies the latter, the link (65) placing the valve (60) transversely in its second orientation, then is stopped by means of stop (3a, 1eʹ) while the second part (2) continues to move alone, the link (65) then tilting the valve in its first orientation.

4. Tool according to claim 3, characterized in that the third part (3) bears on said shoulder (2cʹ) of the second part (2) under the action of a spring (49).

5. Tool according to any one of claims 2 to 4, characterized in that the second part (2) is coupled in rotation, around the axis (Z) of the tool, to the first part (1) and that guide means are provided on the latter and on the sleeve (102) of the fitting (101) which, when the tool (70), descending in the production column (100), reaches the fitting, forces the first piece (1) first of all to pivot around the axis (Z) of the tool in order to orient itself so as to bring the axis (64) of articulation of the valve (60) to be parallel to the major axis of the orifice (69a) of the seat (69), then maintain the first part (1) in this orientation, while the tool still descends by a certain height greater than the length of the valve (60), and finally make turn the first part (1) by 90 ° around the axis (Z) of the tool so as to bring the axis (64) of articulation of the valve (60) to be perpendicular to the major axis of the orifice (69a) of the headquarters.

6. Tool according to claim 5, characterized in that the guide means which are provided with the first part and the sleeve comprise a pair of tracks (105) and a pair of pins (15), the latter coming to engage in said tracks when the tool (70) is lowered into the sleeve (102), each track successively comprising a first flared zone (Z1), capable of receiving one of said pins (15), whatever the orientation of the tool (70) on arrival in the sleeve (102), a second zone (Z2) narrow and straight, extending parallel to the axis (Z) of the tool, and a third zone (Z3) which is narrow same, but follows a path rotating 90 ° around said axis.

7. Tool according to claim 6, characterized in that the guide tracks (105) are hollowed out in the internal surface of the sleeve (102) and that the pins (15) are mounted on the first part (1), in diametrically opposite points.

8. Tool according to any one of claims 2 to 7, characterized in that the second part (2) is coupled to a fourth part (4) which can slide longitudinally inside the first part (1) and from which it emerges, opposite the second part (2), by an end to which attaches, directly or indirectly, the suspension cable (76), so that, when a tensile force (F) is applied to said cable, the fourth piece (4) moves, against the force of a return spring (19), making the second piece (2) fit into the first, while the valve (60 ) is applied in the closed position on its seat (69).

9. Tool according to any one of claims 1 to 8, characterized in that it comprises a way of temporary communication of the spaces (I, II) inside the production column which are located on either side other of the valve (60), prior to each coming thereof in the open position.

10. Tool according to claim 8, characterized in that it comprises a temporary communication path of the interior spaces (I, II) to the production column and located on either side of the valve (60) beforehand. each time it comes into the open position, this channel being formed at least of a first orifice (1dʹ) drilled radially in the wall of the first part (1), of a second orifice (2aʹ) drilled radially in the wall of the second part (2), opposite the first orifice (1dʹ) when the valve (60) is in the closed position on its seat (69), this second orifice opening into an axial channel (20) drilled in the second part (2), which itself opens out through the valve (60), when it is in the closed position, by a third orifice (60) drilled in the center thereof, and a fourth orifice (4dʹ) drilled radially in the wall of the fourth part (4), which is coupled to the second with a certain longitudinal play, the position of this fourth orifice (4dʹ) on the fourth part (4) being such that it comes into alignment with the first and second orifices (1dʹ, 2aʹ) during the empty movement, corresponding to said clearance, which the fourth part (4) performs when, the valve (60) being closed, it moves towards the second part (2) in order to control the opening of the latter.

11. Tool according to claim 10, characterized in that the axial channel (20) of the second part extends to the end of the tool (70) opposite the valve (60) by an axial channel (40 ) drilled in the fourth part (4), these two channels (20, 40) communicating with one another by a sealed sliding junction.

12. Tool according to any one of claims 2 to 11, characterized in that the first part (1) is provided with at least one locking member (10) subjected to the action of at least one spring ( 11) which tends to make it emerge radially through the wall of said part (1) in order to engage in a peripheral impression formed on the internal surface of the sleeve (102) of the connector.

13. Tool according to claim 12, characterized in that the member or each locking member (10) comprises a bolt (10b) intended to engage in a groove (102b) peripheral that comprises said imprint, and that the conjugate sides of the bolt and the groove which are turned towards the attachment side of the suspension cable (76) are machined in slight undercut.