EP2225432A2 - Tronçon de colonne montante avec des conduites auxiliaires bridées et des connexions à baïonnette - Google Patents

Tronçon de colonne montante avec des conduites auxiliaires bridées et des connexions à baïonnette

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Publication number
EP2225432A2
EP2225432A2 EP08872284A EP08872284A EP2225432A2 EP 2225432 A2 EP2225432 A2 EP 2225432A2 EP 08872284 A EP08872284 A EP 08872284A EP 08872284 A EP08872284 A EP 08872284A EP 2225432 A2 EP2225432 A2 EP 2225432A2
Authority
EP
European Patent Office
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ring
main tube
tenons
shoulder
female
Prior art date
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EP08872284A
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German (de)
English (en)
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EP2225432B1 (fr
Inventor
Gérard PAPON
Emmanuel Persent
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IFP Energies Nouvelles IFPEN
Original Assignee
IFP Energies Nouvelles IFPEN
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Publication date
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Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E21EARTH DRILLING; MINING
    • E21BEARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02Couplings; joints
    • E21B17/08Casing joints
    • E21B17/085Riser connections
    • E21B17/0853Connections between sections of riser provided with auxiliary lines, e.g. kill and choke lines

Definitions

  • the present invention relates to the field of drilling and oil field exploitation in very deep sea. It concerns riser section.
  • a riser is constituted by a set of tubular elements, assembled by connectors.
  • Tubular elements generally consist of a main tube provided with connector at each end.
  • the main tube is provided with auxiliary lines commonly called “kill line”, “choke A”, “booster one” and “hydraulic line” which allow the circulation of technical fluid.
  • the tubular elements are assembled on the drilling site, from a floating support. The column descends into the water portion as the assembly of the tubular elements, until reaching the wellhead located on the seabed.
  • the first set of tenons may be disposed on the inner surface of the female tubular member and wherein the second set of tenons may be disposed on the outer surface of the ring.
  • the ring can be housed in a groove formed on the outer surface of the male tubular element.
  • the male connector element may comprise a first tubular portion that extends the main tube member and a second annular portion mounted on the first portion, the ring being mounted on the first portion and locked in translation-between the first-and- the second part.
  • the ring may comprise an operating means for moving the ring in rotation.
  • the invention also relates to a riser comprising at least two riser sections according to the invention, wherein the longitudinal tensioning forces are distributed between the main tube element and the auxiliary tube element.
  • FIG 2 schematically shows a section 4 of the riser.
  • the section 4 comprises a main tube element 6 whose axis AA 'constitutes the axis of the riser.
  • the tubes 7 constitute lines or auxiliary lines arranged parallel to the axis AA '.
  • the elements 7 have lengths substantially equal to the length of the main tube element 6, generally between 10 and 30 meters.
  • two lines 7 are schematized.
  • the connector 5 can be designed and dimensioned to meet the specifications mentioned by the API 16 R and API 2RD standards published by the American Petroleum Institute.
  • the longitudinal forces that is to say which are directed along the axis AA ', are transmitted from a section 4 to the adjacent section 4 via the bayonet type connection between the ring 22 and the element 9. More precisely, the longitudinal forces are transmitted from the tenons of the ring 22 to the tenons of the female element 9.
  • the locking ring is rotatably mounted on the male element, while being locked in translation, in particular in the direction of the axis AA '.
  • the ring 22 is mounted on the outer surface of the element 10. It is held in a defined housing and limited by the axial shoulders 23 and 24 formed on the element 10. To perform the assembly of the locking ring 22 on the element 10, one can achieve the element 10 in two parts 10a and 10b.
  • the ring 22 is mounted on the portion 10b to abut against the axial shoulder 24 formed on the outer surface of the portion 10b. Then the part 10b is integrally fixed in the part 10a so that the ring abuts against the shoulder 23 of the part 10b.
  • the part 10b is screwed or welded in the part 10a.
  • the parts 10a and 10b of the element 10 can form a single piece.
  • the ring 22 consists of two parts which are assembled around the part 10a of the element 10.
  • the tenons 22A1, 22A2, 22A3 and 22A4 of the first ring of the ring 22 cooperate with the pins 9A1, 9A2, 9A3 and 9A4 of the first ring of the female element 9 to form a bayonet assembly.
  • the tenons 22B1, 22B2, 22B3 and 22B4 of the second ring of the ring 22 cooperate with the pins 9B1, 9B2, 9B3 and 9B4 of the second ring of the female element 9B. More precisely, during the engagement of the ring 22 in the female element 9, the ring 22 follows a translation movement in the direction of the axis AA 'according to the successive steps:
  • the second ring 22B of the ring passes inside the ring 9A of the female element, then the tenons 22B engage between the tenons 9B and simultaneously the tenons 22A engage between the tenons 9A, then
  • the ring 22 and the element 9 may each comprise only one crown: the tenons of the single ring of the ring 22 cooperate with the tenons of the single ring of the element 9
  • the number of tenons per ring may vary, in particular as a function of the diameters of the inner tube and the forces to be transmitted by the connector.
  • the auxiliary pipe element 7 is integrally connected at each of its ends to the main pipe 6.
  • the riser section 1 comprises at each of its ends fastening means 30 and 31. , schematically in FIG. 3, which make it possible axially to link an auxiliary pipe element 7 to the main pipe 6.
  • the means 30 and 31 make it possible to transmit longitudinal forces of the main pipe 6 to the elements 7.
  • these fastening means 30 and 31 make it possible to distribute the tensioning forces applying to each of the sections of the riser between the main tube 6 and the auxiliary pipe elements 7.
  • the main tube-6 is extended by the shoulder or flange 1-3 having a cylindrical passage in which the auxiliary line element 7 can slide.
  • the auxiliary element 7 comprises a stop 35, for example a nut or a shoulder for axially positioning the element 7 with respect to the flange 13.
  • the stop 35 of the element 7 bears on the flange 13, for example against the axial shoulder formed in the passageway 34 so as to form a rigid connection.
  • the main tube 6 is extended by the shoulder or flange 14 having a cylindrical passage 32 in which the auxiliary line element 7 can slide.
  • the auxiliary pipe element 7 comprises an abutment 33, for example a nut or a shoulder, for axially positioning the element 7 with respect to the flange 14.
  • an abutment 33 for example a nut or a shoulder
  • the abutment of the element 7 bears on the flange 14, for example against the axial shoulder formed in the passage 32, so as to form a rigid connection.
  • the parts 7b and 7c can be introduced into the orifice 32 formed in the flange 14 and the orifice 33 made in the flange, respectively. 13. Then, the tube 7a is screwed on the parts 7b and 7c until the parts 7b and 7c respectively abut against the flanges 14 and 13.
  • Operation 3 When the element 10 is engaged in the element 5, the ring 22 is released in rotation by acting on the locking system, then the ring 22 is rotated about the axis of the connector. The rotation of the ring 22 is carried out until a closed position is reached, that is to say until the tenons of the ring 22 are positioned opposite the tenons of the female element 9. locking can limit the rotation of the ring.
  • the ring 22 When the ring 22 is in the closed position, the ring is immobilized relative to the element 9 by acting on the locking system.

Abstract

Le tronçon (4) de colonne montante pour les opérations de forage de puits en mer comporte un élément de tube principal (6) prolongé par un élément connecteur mâle (10) et par un élément connecteur femelle (9) comportant une première série de tenons. Au moins un élément de tube auxiliaire (7) est solidaire de l'élément connecteur mâle (10) et de l'élément connecteur femelle (9) de manière à ce que le tube principal (6) et l'élément de tube auxiliaire (7) transmettent conjointement des efforts de tension entre l'élément connecteur mâle (10) et l'élément connecteur femelle (9). Une bague de verrouillage est montée sur l'élément connecteur mâle, la bague comportant une deuxième série de tenons.

Description

TRONÇON DE COLONNE MONTANTE AVEC DES CONDUITES AUXILIAIRES BRIDÉES ET DES CONNEXIONS À BAÏONNETTE
La présente invention a trait au domaine du forage et de l'exploitation pétrolière de gisement en mer très profonde. Elle concerne tronçon de colonne montante.
Une colonne montante de forage est constituée par un ensemble d'éléments tubulaires, assemblés par des connecteurs. Les éléments tubulaires sont généralement constitués d'un tube principal muni de connecteur à chaque extrémité. Le tube principal est pourvu de conduites auxiliaires couramment nommée "kill line", "choke Une", "booster une" et "hydraulic line" qui permettent la circulation de fluide technique. Les éléments tubulaires sont assemblés sur le lieu de forage, à partir d'un support flottant. La colonne descend dans la tranche d'eau au fur et à mesure de l'assemblage des éléments tubulaires, jusqu'à atteindre la tête de puits située sur le fond marin.
Dans l'optique de forer à des profondeurs d'eau pouvant atteindre 3500 m ou plus, le poids de la colonne montante devient très pénalisant. Ce phénomène est aggravé par le fait que, pour une même pression maximale de service, la longueur de la colonne impose un diamètre intérieur des conduites auxiliaires plus grand compte tenu de la nécessité de limiter les pertes de charge.
Par ailleurs, la nécessité de diminuer le temps d'assemblage des colonnes montantes est d'autant plus critique que la profondeur d'eau, et donc la longueur de la colonne, sont importantes.
Les documents FR 2 891 577, FR 2 891 578 et FR 2 891 579 décrivent différentes solutions proposant notamment de faire participer les conduites auxiliaires, conjointement avec le tube principal, à la reprise des efforts longitudinaux appliqués à la colonne montante. La présente invention décrit une solution alternative qui propose une conception compacte des connecteurs bien adaptés pour les colonnes montantes installées en mer profonde, c'est-à-dire à une profondeur supérieure à 2000 mètres.
De manière générale, la présente invention concerne un tronçon de colonne montante pour les opérations de forage de puits en mer, comportant un élément de tube principal prolongé par un élément connecteur mâle et par un élément connecteur femelle comportant une première série de tenons, dans lequel au moins un élément de tube auxiliaire est solidaire de l'élément connecteur mâle et de l'élément connecteur femelle de manière à ce que le tube principal et l'élément de tube auxiliaire transmettent conjointement des efforts de tension entre l'élément connecteur mâle et l'élément connecteur femelle, et dans lequel une bague de verrouillage est montée sur l'élément connecteur mâle, la bague comportant une deuxième série de tenons.
Selon l'invention, la première série de tenons peut être disposée sur la surface intérieure de l'élément tubulaire femelle et dans lequel la deuxième série de tenons peut être disposée sur la surface extérieure de la bague. La bague peut être logée dans une rainure pratiquée sur la surface extérieure de l'élément tubulaire mâle.
L'élément connecteur mâle peut comporter une première partie tubulaire qui prolonge l'élément de tube principal et une deuxième partie annulaire montée sur la première partie, la bague étant montée sur la première partie et bloquée en- translation-entre la-première-et la-deuxième partie.
Alternativement, l'élément connecteur mâle peut comporter une première partie qui prolonge l'élément de tube principal et une deuxième partie tubulaire montée sur la première partie, la bague étant montée sur la deuxième partie et bloquée en translation entre la première et la deuxième partie. L'élément connecteur mâle peut être muni d'un premier épaulement qui s'étend vers l'extérieur et l'élément connecteur femelle peut être muni d'un deuxième épaulement qui s'étend vers l'extérieur, et ledit élément de tube auxiliaire peut être monté en butée axiale contre le premier épaulement et contre le deuxième épaulement.
L'élément connecteur mâle peut prolonger l'élément de tube principal en augmentant progressivement la section et l'épaisseur dudit élément de tube principal jusqu'au premier épaulement et dans lequel l'élément connecteur femelle peut prolonger l'élément de tube principal en augmentant progressivement la section et l'épaisseur dudit élément de tube principal jusqu'au deuxième épaulement. Une pièce d'usure peut prolonger une extrémité de l'élément de tube auxiliaire.
La bague peut comporter un moyen de manoeuvre pour bouger en rotation la bague.
Le tronçon de colonne montante peut comporter un moyen de verrouillage de la bague.
L'invention concerne également une colonne montante comportant au moins deux tronçons de colonne montante selon l'invention, dans lequel les efforts de tension longitudinaux sont répartis entre l'élément de tube principal et l'élément de tube auxiliaire.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront clairement à la lecture de la description faite ci-après en se référant aux dessins parmi lesquels :
- la figure 1 schématise une colonne montante, - la- figure- 2- représente- un -tronçon de- colonna montante- selon- l'invention,
- la figure 3 représente un connecteur en situation verrouillée,
- la figure 4 représente les détails d'une bague de verrouillage du connecteur selon l'invention, - la figure 5 représente un autre mode de réalisation d'un tronçon de colonne montante selon l'invention. La figure 1 schématise une colonne montante 1 installée en mer. La colonne montante 1 prolonge le puits P et s'étend depuis la tête de puits 2 jusqu'au support flottant 3, par exemple une plateforme ou un bateau. La tête de puits 2 est munie d'obturateur couramment nommé "B. O. P." ou "Blow Out Preventer". La colonne montante est constituée par l'assemblage de plusieurs tronçons 4 assemblés bout à bout par les connecteurs 5. Chaque tronçon est composé d'un élément de tube principal 6 muni d'au moins un élément de conduite périphérique 7. Les conduites auxiliaires dénommées "kill line" ou "choke line" sont utilisées pour assurer la sécurité du puits pendant le déroulement des procédures de contrôle des venues de fluides sous pression dans le puits. La conduite dénommée "booster line" permet d'injecter de la boue dans le puits. La conduite dénommée "hydraulic line" permet de commander l'obturateur de la tête de puits.
La figure 2 représente schématiquement un tronçon 4 de la colonne montante. Le tronçon 4 comporte un élément de tube principal 6 dont l'axe AA' constitue l'axe de la colonne montante. Les tubes 7 constituent des lignes ou conduites auxiliaires disposées parallèlement à l'axe AA'. Les éléments 7 ont des longueurs sensiblement égales à la longueur de l'élément de tube principal 6, en général compris entre 10 et 30 mètres. Il y a au moins une ligne 7 disposée à la périphérie du tube principale. Sur la figure 2, deux lignes 7 sont schématisées.
Un connecteur 5 représenté sur la figure 1 est constitué de deux éléments~ désignésy-en référence- à- la figure- 2-- par- l!élément- de connexion- femelle- 9-et- l'élément de connexion mâle 10. Les éléments 9 et 10 sont montés aux extrémités de l'élément de tube principal 6. L'élément femelle 9 du connecteur est solidaire du tube 6, par exemple au moyen du soudage 11 , d'un vissage, d'un sertissage ou d'une liaison par coincement. L'élément mâle 10 du connecteur est solidaire du tube 6, par exemple au moyen du soudage 12, d'un vissage, d'un sertissage ou d'une liaison par coincement. L'assemblage de l'élément de connexion mâle 10 avec l'élément de connexion femelle 9 forme le connecteur 5 qui transmet des efforts d'un tronçon de colonne montante au tronçon suivant, notamment les efforts longitudinaux auxquels est soumise la colonne montante.
Le connecteur 5 peut être conçu et dimensionné pour satisfaire les spécifications mentionnées par les normes API 16 R et API 2RD éditées par l'American Petroleum Institute.
La figure 3 représente un élément tubulaire mâle 10 qui est emboîté dans l'élément tubulaire femelle 9. Une portion de l'élément tubulaire mâle 10 pénètre dans l'élément tubulaire femelle 9. Cet emboîtement est limité par la butée axiale 21 (l'extrémité de l'élément mâle 10 vient en butée contre l'épaulement axiale 21 pratiqué sur la surface intérieure de l'élément femelle 9) ou par la butée axiale 20 (l'épaulement axial 20 pratiqué sur la surface extérieure de l'élément mâle 10 vient en butée contre l'épaulement axial 20 pratiqué sur la surface intérieure de l'élément femelle 9).
Le connecteur 5 comporte une bague de verrouillage 22 qui est positionnée entre l'élément 9 et l'élément 10. Lorsque l'élément 10 est emboîté dans l'élément femelle 9, une partie de la bague 22 pénètre dans l'élément femelle 9 de manière à ce que les tenons de la bague 22 coopèrent avec les tenons de l'élément femelle 9. Le verrouillage et le déverrouillage du connecteur 5 sont réalisés par rotation de la bague 22 (verrouillage du type à baïonnette). La bague 22 est munie d'un moyen de manoeuvre, par exemple la barre de manoeuvre 8 qui peut être démontable. La barre de manoeuvre 8 permet de faire~ " tourner la~bagαe~22" dans~son~ logement pratiqué- dans l'élément- lOrautourde- l'axe AA'. Les efforts longitudinaux, c'est-à-dire qui sont dirigés selon l'axe AA', sont transmis d'un tronçon 4 au tronçon adjacent 4 par l'intermédiaire de la connexion de type baïonnette entre la bague 22 et l'élément femelle 9. Plus précisément, les efforts longitudinaux sont transmis des tenons de la bague 22 aux tenons de l'élément femelle 9. La bague de verrouillage est montée mobile en rotation sur l'élément mâlelO, tout en étant bloquée en translation, en particulier selon la direction de l'axe AA'. En référence à la figure 3, la bague 22 est montée sur la surface extérieure de l'élément 10. Elle est maintenue dans un logement défini et limité par les épaulements axiaux 23 et 24 pratiqués sur l'élément 10. Pour effectuer le montage de la bague de verrouillage 22 sur l'élément 10, on peut réaliser l'élément 10 en deux parties 10a et 10b. La bague 22 est montée sur la partie 10b jusqu'à être en butée contre l'épaulement axial 24 pratiqué sur la surface extérieure de la partie 10b. Puis on fixe solidairement la partie 10b dans la partie 10a de manière à ce que la bague soit en butée contre l'épaulement 23 de la partie 10b. Par exemple la partie 10b est vissée ou soudée dans la partie 10a. Alternativement les parties 10a et 10b de l'élément 10 peuvent former une seule pièce. Dans ce cas, la bague 22 est constituée de deux parties qui sont assemblées autour de la partie 10a de l'élément 10.
En référence à la figure 3, l'élément femelle 9 et la bague 22 comportent respectivement deux couronnes de tenons ou ergots 9A et 9B, et 22A et 22B, permettant d'assurer le verrouillage axial du connecteur 5. Les tenons s'étendent préférentiellement selon des directions radiales. Sur la figure 4, l'élément femelle 9 comporte une première couronne 9A de quatre tenons 9A1 , 9A2, 9A3 et 9A4 et une deuxième couronne 9B de quatre tenons 9B1 , 9B2, 9B3 et 9B4. La bague 22 comporte également une première couronne 22A de quatre tenons 22A1 , 22A2, 22A3 et 22A4 et une deuxième couronne 22B de quatre tenons 22B1 , 22B2, 22B3 et 22B4. tes~tenons"sont décalés angulairement d'une couronne- à l'autre et inscrits- dans des surfaces cylindriques de rayons différents. En référence à la figure 3, les première et deuxième couronnes de l'élément femelle 9 sont respectivement inscrites dans les surfaces cylindriques de rayon r et R. Les première et deuxième couronnes de la bague 22 sont respectivement inscrites dans les surfaces cylindriques de rayon r1 et R'. Le rayon r est légèrement supérieur au rayon R' de manière à ce que les tenons 22B1 à 22B4 de la deuxième couronne de la bague 22 puissent coulisser et tourner librement à l'intérieur du cylindre formé par la surface intérieure des tenons 9A1 à 9A4 de la première couronne 9A de l'élément femelle 9.
Les tenons 22A1 , 22A2, 22A3 et 22A4 de la première couronne de la bague 22 coopèrent avec les tenons 9A1 , 9A2, 9A3 et 9A4 de la première couronne de l'élément femelle 9 pour former un assemblage à baïonnette. Les tenons 22B1 , 22B2, 22B3 et 22B4 de la deuxième couronne de la bague 22 coopèrent avec les tenons 9B1 , 9B2, 9B3 et 9B4 de la deuxième couronne de l'élément femelle 9B. Plus précisément lors de l'engagement de la bague 22 dans l'élément femelle 9, la bague 22 suit un mouvement de translation dans la direction de l'axe AA' selon les étapes successives :
- la deuxième couronne 22B de la bague passe à l'intérieur de la couronne 9A de l'élément femelle, puis - les tenons 22B s'engagent entre les tenons 9B et simultanément les tenons 22A s'engagent entre les tenons 9A, puis
- lorsque la bague 22 arrive en butée contre l'élément 9, les tenons 22A1 , 22A2, 22A3 et 22A4 se logent dans la rainure 25 (schématisée sur la figure 4) pratiquée dans l'élément femelle 9 entre la première couronne 9A et la deuxième couronne 9B et les tenons 22B1 , 22B2,
22B3 et 22B4 se logent dans la rainure 26 (schématisée sur la figure 4) pratiquée dans l'élément femelle 9 sous la deuxième couronne 9B.
Puis lorsque la bague 22 est en butée contre l'élément femelle 9, on fait pivoter- la- bague 22 de- manière à- ce que les- tenons de la-bague- soient- positionnés face aux tenons de l'élément femelle. Les tenons de la couronne 22A sont positionnés face aux tenons de la couronne 9A et les tenons de la couronne
22B sont positionnés face aux tenons de la couronne 9B. Ainsi les tenons de la bague 22 sont en butées axiales par rapport aux tenons de l'élément femelle 9 et bloquent en translation l'élément 9 par rapport à l'élément 10. Chacun des deux systèmes d'assemblage à baïonnette peut permettre d'assurer entre les tenons de l'élément femelle 9 et les tenons de la bague 22 un contact sur une plage angulaire totale qui peut atteindre 175°. De préférence, les deux systèmes d'assemblage étant angulairement décalés autour de l'axe du connecteur, le connecteur selon l'invention permet de répartir les charges axiales sur environ 350° autour de l'axe.
Alternativement, selon l'invention, la bague 22 et l'élément 9 peuvent ne comporter chacun qu'une seule couronne : les tenons de l'unique couronne de la bague 22 coopèrent avec les tenons de l'unique couronne de l'élément 9. Le nombre de tenons par couronne peut varier, notamment en fonction des diamètres du tube intérieur et des efforts à transmettre par le connecteur.
Un système de verrouillage permet de bloquer en rotation la bague 22.
Selon l'invention, l'élément de conduite auxiliaire 7 est solidairement lié à chacune de ses extrémités au tube principal 6. En d'autres termes, le tronçon de colonne montante 1 comporte à chacune de ses extrémités des moyens de fixation 30 et 31 , schématisés sur la figure 3, qui permettent de lier axialement un élément de conduite auxiliaire 7 au tube principal 6. Selon l'invention, les moyens 30 et 31 permettent de transmettre des efforts longitudinaux du tube principal 6 aux éléments 7. Ainsi, ces moyens de fixation 30 et 31 permettent de répartir les efforts de tension, s'appliquant sur chacun des tronçons de la colonne montante, entre le tube principal 6 et les éléments de conduite auxiliaire 7.
Au niveau de l'extrémité du tronçon munie du moyen de connexion— femelle-97 le tube principal-6-est prolongé par Tépaulement ou bride 1-3 comportant- un passage cylindrique dans lequel l'élément de conduite auxiliaire 7 peut coulisser. L'élément auxiliaire 7 comporte une butée 35, par exemple un écrou ou un épaulement pour positionner axialement l'élément 7 par rapport à la bride 13. Lors du montage de l'élément 7 sur le tube principal 6, la butée 35 de l'élément 7 vient en appui sur la bride 13, par exemple contre l'épaulement axial pratiqué dans le passage 34 de sorte à former une liaison rigide. Au niveau de l'extrémité du tronçon munie du moyen de connexion mâle 10, le tube principal 6 est prolongé par l'épaulement ou bride 14 comportant un passage cylindrique 32 dans lequel l'élément de conduite auxiliaire 7 peut coulisser. L'élément de conduite auxiliaire 7 comporte une butée 33, par exemple un écrou ou un épaulement, pour positionner axialement l'élément 7 par rapport à la bride 14. Lors du montage de l'élément 7 sur le tube principal 6, la butée de l'élément 7 vient en appui sur la bride 14, par exemple contre l'épaulement axial pratiqué dans le passage 32, de sorte à former une liaison rigide.
Les éléments de connexion femelle 9 et mâle 10 ont des formes de révolution autour de l'axe AA'. Selon l'invention, les éléments 9 et 10 prolongent l'élément de tube principal 6 en augmentant l'épaisseur et la section externe du tube, pour former respectivement les épaulements 13 et 14. De préférence, la section extérieure des éléments 9 et 10 varie progressivement le long de l'axe 8, de manière à éviter une variation brusque de section entre le tube 6 et les épaulements 13 et 14 qui fragiliserait la tenue mécanique du connecteur 5; Par exemple, en référence à la figure 2, les éléments 13 et 14 forment des congés de rayon R1 et R2.
Les moyens de fixation 30 permettent de bloquer les translations axiales d'un élément 7 dans un sens, les moyens de fixation 31 permettent de bloquer les translations axiales d'un élément 7 dans le sens opposé. La combinaison des moyens de fixation 30 avec les moyens de fixation 31 permet de solidariser complètement l'élément 7 par rapport à l'élément de tube principal 6. Ainsi, les éléments 7 participent, conjointement avec l'élément de tube principal 6 à la reprise des efforts longitudinaux appliqués à la colonne 1. La "forme- et; en particulierrTépaisseurel et e2 des brides 13~eH4 sont- déterminées pour supporter les efforts longitudinaux transmis aux éléments de conduite auxiliaire 7.
Les éléments 7 de lignes auxiliaires sont raccordés bout à bout au moyen de raccords. Un raccord est composé d'un embout mâle 40 situé à une extrémité de l'élément 7 et d'un embout femelle 41 situé à l'autre extrémité de l'élément 7. Un embout mâle 40 coopère de façon étanche avec l'embout femelle 41 d'un autre élément 7. Par exemple, l'élément mâle 40 du raccord est une partie tubulaire qui s'insère dans une autre partie tubulaire 41. La surface intérieure de l'embout femelle 41 est ajustée à la surface extérieure de l'embout mâle 40. Des joints sont montés dans des rainures usinées sur la surface intérieure de l'élément femelle 41 afin d'assurer l'étanchéité de la liaison. Le raccord autorise un déplacement axial d'un des éléments 7 par rapport à l'autre, tout en maintenant la liaison étanche entre les deux éléments.
L'élément de conduite auxiliaire 7 peut être réalisé par l'assemblage de plusieurs pièces. L'élément 7 est composé du tube 7a qui est sensiblement de même longueur que l'élément 6. Le tube 7a est prolongé à son extrémité par les pièces d'usures 7b et 7c. Par exemples, les pièces 7b et 7c sont vissées sur le tube 7a. La pièce 7b comporte les éléments de fixation 30 et l'embout 40. La pièce 7c comporte les éléments de fixation 31 et l'embout 41. Les pièces 7b et 7c peuvent être changées indépendamment du tube 7a, par exemple en cas d'usure. De plus, les pièces 7b et 7c permettent de faciliter le montage des éléments 7 sur l'élément 6. Les pièces 7b et 7c peuvent être respectivement introduites dans l'orifice 32 pratiqué dans la bride 14 et l'orifice 33 pratiqué dans la bride 13. Puis, on visse le tube 7a sur les pièces 7b et 7c jusqu'à ce que les pièces 7b et 7c viennent respectivement en butée contre les brides 14 et 13.
Le fait de disposer la bague 22 entre l'élément mâle 10 et l'élément femelle 9 permet une organisation plus compacte du connecteur 5. La position de la bague 22 permet de réduire l'encombrement du connecteur dans la direction radiale. En conséquence, on peut limiter l'écartement, par rapport à l'axe AA', des~~ éléments- 7 disposés- à~ la - périphérie du- connecteur 5: En conséquencer l'écartement réduit de l'élément 7 par rapport à l'axe AA1 permet de minimiser les efforts de flexion auquel sont soumis les brides 13 et 14. En effet, les brides 13 et 14 transmettent, et donc supportent, les efforts longitudinaux qui sont repris par les éléments 7. L'écartement des éléments 7 par rapport à l'axe AA1 constitue un bras de levier qui, couplé aux efforts longitudinaux repris par les éléments 7, induisent des efforts de flexion dans les brides 13 et 14. Le connecteur compact selon l'invention permet de minimiser les efforts de flexion dans les brides, et donc de réduire les dimensions des brides 13 et 14 et d'alléger le poids des connecteurs.
De plus, le dispositif selon l'invention offre une solution intéressante pour monter rapidement et simplement une colonne montante dont les efforts de tensions sont répartis entre les éléments de tubes auxiliaires et le tube principal. En effet, bien que les élément de tubes auxiliaires 7 et l'élément de tube principal 6 soient montés de manière à supporter conjointement les efforts de tension appliqués à la colonne, la connexion d'un tronçon 4 de colonne montante à un autre tronçon 4 de colonne montante est réalisée en une opération au moyen de la bague 22. Cette connexion permet de mettre en communication et de rendre étanche l'élément de tube principal d'un tronçon avec celui de l'autre tronçon, et, simultanément, de mettre en communication et de rendre étanche les éléments de conduites auxiliaires d'un des tronçons avec ceux de l'autre tronçon. Par ailleurs, le fait que la bague 22 soit positionnée entre l'élément 9 et l'élément 10 permet d'augmenter la tenue du connecteur. En effet, la bague 22 est maintenue mécaniquement du côté intérieur par le logement pratiqué dans l'élément 10. De plus, en position verrouillée, les tenons de la bague 22 sont en prise avec les tenons de l'élément 9 qui sont positionnés sur la partie massive de l'élément 9.
La figure 5 propose différentes alternatives dans la réalisation de l'invention.
Les références de la figure 5 identiques à celles de la figure 2 désignent— les mêmes-éléments.
En référence à la figure 5, l'élément de connexion mâle 10 est réalisé en trois parties. La partie 10c a la forme d'un tronçon de tube qui prolonge l'élément de tube principal 6. Le diamètre extérieur du tronçon de tube 10c est sensiblement égal au diamètre intérieur de la bague 22 de manière à pouvoir monter la bague 22 sur la partie 10c. La partie 10c est montée solidairement à l'élément de tube 6, par exemple par soudure. L'extrémité de la partie 10c comporte un épaulement 27 qui sert de butée à la bague 22. L'épaulement 14 est constitué par la deuxième partie 10d de forme annulaire. Le diamètre intérieur de la partie 10d correspond au diamètre extérieur du tronçon de tube 10c de manière à pouvoir monter la partie 10d sur la partie 10c. La bague est en butée entre la partie 10d et Pépaulement 27 de la surface extérieure de la partie 10c. La partie 10e est un anneau qui maintient la partie 10d et la bague 22 contre l'épaulement 27. Par exemple, la partie 10e est une vis qui s'engage sur des filets pratiqués sur la surface extérieure du tronçon 10c.
En référence à la figure 5, l'élément de connexion femelle 9 comporte une surface d'appui 28 perpendiculaire à l'axe AA' du tronçon 4 et orientée vers l'élément de connexion mâle 10. Cette surface d'appui permet de maintenir, en suspend sur la table de rotation, la portion de colonne montante en cours d'assemblage.
En référence à la figure 5, l'élément de conduite auxiliaire 7 est réalisé par l'assemblage de plusieurs pièces. L'élément 7 est composé du tube 7d qui est sensiblement de même longueur que l'élément 6. Le tube 7d est prolongé à ses extrémités par les pièces 7e et 7f. Les pièces 7e et 7f sont soudées au tube 7d. La pièce 7e comporte un épaulement qui est en butée contre l'épaulement 13 de l'élément de connexion femelle 9. La pièce 7g, qui est vissée sur la pièce d'extrémité 7f, sert de butée à l'élément 7 contre l'épaulement 14.
Pour réaliser la connexion du connecteur selon l'invention, on peut effectuer les opérations suivantes. - Opération î :
La bague 22 est maintenue en position ouverte par un système de verrouillage.
On présente l'élément mâle 10 d'un tronçon face à l'élément femelle 9 d'un autre tronçon. Par exemple, l'élément femelle 9 est suspendu sur une table de manutention et l'élément 10 est manoeuvré par des moyens de levage. La position des éléments de conduite auxiliaire 7 permet de positionner angulairement l'élément 10 par rapport à l'élément 9.
Opération 2 :
On fait coulisser longitudinalement l'élément mâle 10 dans l'élément femelle 9 jusqu'à ce que les deux éléments soient emboîtés et en butée l'un contre l'autre.
Lors de l'engagement de l'élément 10 dans l'élément 9, d'une part, les tenons de la bague 22 glissent entre les tenons de l'élément 9 comme décrit ci- dessus, et, d'autre part, les embouts mâle 40 des éléments 7 pénètrent dans les embouts femelle 41 des éléments 7.
Opération 3 : Lorsque l'élément 10 est emboîté dans l'élément 5, on libère la bague 22 en rotation en agissant sur le système de verrouillage, puis on fait pivoter la bague 22 autour de l'axe du connecteur. La rotation de la bague 22 est effectuée jusqu'à atteindre une position fermée, c'est-à-dire jusqu'à ce que les tenons de la bague 22 soient positionnés en face des tenons de l'élément femelle 9. Le système de verrouillage peut limiter la rotation de la bague.
Lorsque la bague 22 est en position fermée, on immobilise la bague par rapport à l'élément 9 en agissant sur le système de verrouillage.

Claims

REVENDICATIONS
1) Tronçon de colonne montante pour les opérations de forage de puits en mer, comportant un élément de tube principal (6) prolongé par un élément connecteur mâle (10) et par un élément connecteur femelle (9) comportant une première série de tenons (9A ; 9B), dans lequel au moins un élément de tube auxiliaire (7) est solidaire de l'élément connecteur mâle (10) et de l'élément connecteur femelle (9) de manière à ce que le tube principal (6) et l'élément de tube auxiliaire (7) transmettent conjointement des efforts de tension entre l'élément connecteur mâle (10) et l'élément connecteur femelle (9), et dans lequel une bague de verrouillage (22) est montée sur l'élément connecteur mâle (10), la bague (22) comportant une deuxième série de tenons (22A ; 22B).
2) Tronçon de colonne montante selon la revendication 1 , dans lequel la première série de tenons (9A ; 9B) est disposée sur la surface intérieure de l'élément tubulaire femelle (9) et dans lequel la deuxième série de tenons (22A ; 22B) est disposée sur la surface extérieure de la bague (22).
3) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel la bague (22) est logée dans une rainure pratiquée sur la surface extérieure de l'élément tubulaire mâle (10).
" 4)'Tronçon~~de~ colonne" montante- selon~la~revendication~37' dans- lequel- l'élément connecteur mâle comporte une première partie tubulaire (10c) qui prolonge l'élément de tube principal (6) et une deuxième partie annulaire (10d) montée sur la première partie (10c), la bague étant montée sur la première partie (10c) et bloquée en translation entre la première partie (10c) et la deuxième partie (10d). 5) Tronçon de colonne montante selon la revendication 3, dans lequel l'élément connecteur mâle (10) comporte une première partie (10a) qui prolonge l'élément de tube principal et une deuxième partie tubulaire (10b) montée sur la première partie (10a), la bague (22) étant montée sur la deuxième partie (10b) et bloquée en translation entre la première partie (10a) et la deuxième partie (10b).
6) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'élément connecteur mâle (10) est muni d'un premier épaulement (14) qui s'étend vers l'extérieur et l'élément connecteur femelle (9) est muni d'un deuxième épaulement (13) qui s'étend vers l'extérieur, et dans lequel ledit élément de tube auxiliaire (7) est monté en butée axiale contre le premier épaulement (14) et contre le deuxième épaulement (13).
7) Tronçon de colonne montante selon la revendication 6, dans lequel l'élément connecteur mâle (10) prolonge l'élément de tube principal (6) en augmentant progressivement la section et l'épaisseur dudit élément de tube principal (6) jusqu'au premier épaulement (14) et dans lequel l'élément connecteur femelle (9) prolonge l'élément de tube principal (6) en augmentant progressivement la section et l'épaisseur dudit élément de tube principal (6) jusqu'au deuxième épaulement (13).
8) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications précédentes, dans lequel une pièce d'usure (7b ; 7c) prolonge une extrémité de l'élément de tube auxiliaire.
9) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications précédentes, dans lequel la bague (22) comporte un moyen de manoeuvre (8) pour bouger en rotation la bague.
10) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications précédentes, comportant un moyen de verrouillage de la bague. 11) Colonne montante comportant au moins deux tronçons de colonne montante selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les efforts de tension longitudinaux sont répartis entre l'élément de tube principal et l'élément de tube auxiliaire.
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