EP3874115B1

EP3874115B1 - Lifting plug

Info

Publication number: EP3874115B1
Application number: EP19794557.9A
Authority: EP
Inventors: Antoine DEROUBAIX
Original assignee: Vallourec Oil and Gas France SAS
Current assignee: Vallourec Oil and Gas France SAS
Priority date: 2018-10-30
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2023-01-11
Anticipated expiration: 2039-10-28
Also published as: MX2021005043A; BR112021006378A2; CN113167104A; US20210396082A1; WO2020089182A1; FR3087818A1; EP3874115A1; CN113167104B; CA3115666A1; AR116894A1; JP2022506357A; US11536098B2; FR3087818B1

Description

La présente invention concerne un bouchon de levage destiné à être mis en prise avec un élévateur d'une plateforme pétrolière pour faciliter la manutention et l'assemblage d'éléments tubulaires entre eux afin de former une colonne tubulaire pour le forage et ou l'exploitation d'un puits d'hydrocarbures. L'élévateur est un des équipements essentiels d'une plateforme pétrolière, notamment décrit dans les normes API 8B et 8C.The present invention relates to a lifting plug intended to be engaged with an elevator of an oil platform to facilitate the handling and assembly of tubular elements together in order to form a tubular string for drilling and or exploitation of a hydrocarbon well. The elevator is one of the essential pieces of equipment on an oil rig, notably described in the API 8B and 8C standards.

Par élément tubulaire destiné au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures, on entend tout élément de forme sensiblement tubulaire apte à être assemblé à un autre élément de forme sensiblement tubulaire, notamment par vissage, en vue de constituer un train de tiges destiné soit à forer un puits d'hydrocarbures, soit à former une colonne montante sous-marine pour la maintenance ou l'exploitation de tels puits, soit à cuveler le puits, soit une colonne de production (également appelée tubing en langue anglaise) intervenant dans l'exploitation du puits. Le bouchon de levage selon l'invention peut également être utilisé pour la descente de charges lourdes dans un puits.By tubular element intended for the drilling and/or exploitation of hydrocarbon wells, is meant any element of substantially tubular shape capable of being assembled to another element of substantially tubular shape, in particular by screwing, in order to constitute a train of rods intended either to drill a hydrocarbon well, or to form an underwater riser for the maintenance or operation of such wells, or to casing the well, or a production string (also called tubing in English ) involved in the operation of the well. The lifting plug according to the invention can also be used for lowering heavy loads into a well.

Lors de l'assemblage d'un train de tiges, il est nécessaire d'ajouter les éléments tubulaires au fur et à mesure au-dessus du puits. Il y a donc les tubes déjà assemblés formant le début du train de tiges qui sont retenus dans le puits de manière à ce que le dernier tube ajouté émerge du puits. Et à proximité du puits, il existe un stock d'éléments tubulaires qui seront ajoutés au train de tiges pour former la colonne tubulaire. L'objet de la présente invention vise à faciliter l'ajout des éléments tubulaires supplémentaires au train de tiges.When assembling a drill string, it is necessary to add the tubular elements progressively above the well. There are therefore the tubes already assembled forming the start of the drill string which are retained in the well so that the last tube added emerges from the well. And near the well, there is a stock of tubular elements that will be added to the drill string to form the tubular column. The object of the present invention is to facilitate the addition of additional tubular elements to the drill string.

En particulier, l'invention concerne le bouchon de levage opéré par un élévateur sur une plateforme de forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures. En pratique pour former la colonne tubulaire, le bouchon de levage est monté sur un élément tubulaire d'un stock de tubes placés à l'horizontal. Les tubes sont assemblés 3 par 3 pour former des sections de trois tubes, qui sont ensuite stockées à la verticale. Le bouchon de levage permet de faciliter la manutention des tubes individuels pour former les sections de trois tubes. Pour le déplacement des éléments tubulaires, le bouchon de levage est pris dans une mâchoire d'un élévateur, et cet élévateur opère ensuite le déplacement de l'ensemble formé par le bouchon de levage fixé sur l'élément tubulaire. L'élévateur permet d'amener ce nouvel élément tubulaire, tout comme une section de trois tubes, au-dessus d'un train de tiges déjà dans le puits. Le nouvel élément tubulaire est vissé par l'entremise d'une table de vissage au train de tiges. Après ce vissage, l'élévateur permet la descente de l'ensemble du train de tiges dans le puits, de sorte que le train de tiges soit descendu à hauteur de plateforme, pour permettre de détacher le bouchon de levage.In particular, the invention relates to the lifting plug operated by an elevator on a drilling platform and/or to the exploitation of hydrocarbon wells. In practice, to form the tubular column, the lifting plug is mounted on a tubular element of a stock of tubes placed horizontally. The tubes are assembled 3 by 3 to form sections of three tubes, which are then stored vertically. The lifting plug allows for easy handling of individual tubes to form sections of three tubes. For the displacement of the tubular elements, the lifting plug is caught in a jaw of an elevator, and this elevator then operates the displacement of the assembly formed by the lifting plug fixed to the tubular element. The elevator makes it possible to bring this new tubular element, just like a section of three tubes, above a string of rods already in the well. The new tubular element is screwed via a screwing table to the drill string. After this screwing, the elevator allows the entire drill string to be lowered into the well, so that the drill string is lowered to platform height, to allow the lifting plug to be detached.

Lors de l'usage du bouchon de levage, ce dernier doit supporter des charges en traction équivalent au poids d'un tube, une section de trois tubes, et également au poids de l'ensemble d'un train de tiges.When using the lifting plug, the latter must support tensile loads equivalent to the weight of a tube, a section of three tubes, and also to the weight of an entire drill string.

A chaque diamètre d'élément tubulaire correspond un coller de levage particulier. En effet, pour pouvoir être monté sur un élément tubulaire, le bouchon de levage doit présenter un filetage complémentaire de celui de cet élément tubulaire. De facto, plus les éléments tubulaires à assembler ont de gros diamètre, et plus le bouchon de levage est lui-même de gros diamètre. De plus, comme ce bouchon de levage doit être mis en prise dans la mâchoire d'un élévateur et supporter des forces en tension ou compression au niveau de la mâchoire, et également en tension liées au poids de l'élément tubulaire à déplacer, ce bouchon de levage est de préférence réalisé en acier et présente des propriétés mécaniques permettant l'usage requis. Le bouchon de levage est par exemple réalisé en acier faiblement allié conforme à la norme européenne EN10027.Each diameter of tubular element corresponds to a particular lifting glue. In fact, in order to be able to be mounted on a tubular element, the lifting plug must have a thread complementary to that of this tubular element. De facto, the larger the diameter of the tubular elements to be assembled, the larger the diameter of the lifting plug itself. Moreover, as this lifting plug must be engaged in the jaw of an elevator and withstand forces in tension or compression at the level of the jaw, and also in tension linked to the weight of the tubular element to be moved, this lifting plug is preferably made of steel and has mechanical properties allowing the required use. The lifting plug is, for example, made of low-alloy steel in accordance with European standard EN10027.

Le respect des normes de sécurité des opérateurs sur une plateforme pétrolière recommande que les charges qui doivent être manipulées par les opérateurs ne dépassent pas un certain poids. Or le poids des bouchons de levage dépasse pour certaines tailles de diamètre les limites requises. Il est alors nécessaire d'équiper la plateforme avec des outils spécifiquement dédiés à l'aide à la manutention du bouchon de levage, ou plus simplement réutiliser l'élévateur disponible sur la plateforme. Mais lorsque l'opérateur souhaite utiliser l'élévateur, les bouchons de levage de l'état de la technique nécessitent un nombre élevé de manipulation de la mâchoire de l'élévateur relativement au bouchon de levage.Compliance with operator safety standards on an oil rig recommends that the loads that must be handled by operators do not exceed a certain weight. However, the weight of the lifting plugs exceeds the required limits for certain diameter sizes. It is then necessary to equip the platform with tools specifically dedicated to handling the lifting plug, or more simply to reuse the lift available on the platform. But when the operator wants to use the elevator, the lifting plugs of the state of the art require a high number of manipulations of the jaw of the elevator relative to the lifting plug.

Par exemple, en fin de vissage d'un nouvel élément tubulaire sur un train de tiges, la mâchoire doit libérer le bouchon de levage pour en permettre son détachement de l'élément tubulaire. Lorsque le bouchon de levage est détaché de l'élément tubulaire, il est nécessaire de mettre en oeuvre d'autres équipements de manutention, tel qu'un transpalette, pour le déplacer à nouveau. Amené au niveau d'un nouvel élément tubulaire, le bouchon de levage y est vissé, et seulement ensuite la mâchoire de l'élévateur sera mise en place autour du bouchon de levage.For example, at the end of the screwing of a new tubular element on a drill string, the jaw must release the lifting plug to allow its detachment from the tubular element. When the lifting plug is detached from the tubular element, it is necessary to use other handling equipment, such as a pallet truck, to move it again. Brought to the level of a new tubular element, the lifting plug is screwed into it, and only then the jaw of the lifter will be put in place around the lifting plug.

Si ce procédé est respectueux des normes de sécurité sur plateforme pétrolière, il est long et coûteux en temps de main d'oeuvre à respecter, et en nombre de manipulations. Chaque manipulation comportant un risque, la survenue d'incident devient statistiquement plus forte. Il existe donc un besoin pour diminuer le temps de manipulation, et en particulier diminuer le nombre de manipulation. Il existe également un besoin pour diminuer le temps et les coûts de l'assemblage des trains de tiges.Although this method respects safety standards on oil rigs, it is long and expensive in terms of labor time to comply with, and in terms of the number of manipulations. Each manipulation involving a risk, the occurrence of an incident becomes statistically higher. There is therefore a need to reduce the manipulation time, and in particular to reduce the number of manipulations. There is also a need to reduce the time and cost of assembling drill strings.

On connait du document US 2017088401 A1 un ensemble de manutention de sous-élévateur pour saisir, manipuler et manoeuvrer un sous-élévateur ou un autre élément tubulaire. Un élément de chape définissant une fente est fixé de manière rotative à un cadre de levage qui, à son tour, peut être suspendu à un palan, un treuil ou un autre dispositif de levage. Une porte peut être ouverte sélectivement vers un sous-élévateur ou un autre élément tubulaire à recevoir dans la fente, puis fermée pour fixer le sous-élévateur ou un autre élément tubulaire en place. Un moteur peut faire tourner sélectivement l'élément de chape par rapport au cadre de levage, modifiant ainsi l'orientation d'un sous-élévateur ou d'un autre élément tubulaire maintenu dans la fente.We know from the document US 2017088401 A1 an underlift handling assembly for gripping, handling and maneuvering a underlift or other tubular member. A clevis member defining a slot is rotatably attached to a lifting frame which, in turn, can be suspended from a hoist, winch or other lifting device. A door can be selectively opened to a sub-lifter or other tubular member to be received in the slot and then closed to secure the sub-lifter or other tubular member in place. A motor can selectively rotate the clevis member relative to the lift frame, thereby altering the orientation of a sub-lifter or other tubular member held in the slot.

On connait du document WO 2011090390 A1 un objet de levage pour le levage et la manutention de composants dépourvus de collier qui pénètrent dans un ensemble dit de fond ("BHA").
On connait du document US 2013255956 A1 un sous-système d'étanchéité pour la connexion de conduites de fluide, comprenant des première et seconde conduite de fluide, chacune comprenant une extrémité terminale avec un diamètre intérieur. Un joint d'étanchéité comprend un canal interne et des première et seconde extrémité de broche, une extrémité de broche pouvant être insérée de manière amovible dans l'extrémité terminale de la conduite de fluide, l'autre extrémité de la broche s'étendant depuis l'extrémité terminale de la conduite de fluide. Un joint forme un joint entre le sous-joint et le diamètre intérieur de la première extrémité terminale de ligne de fluide. L'extrémité de broche d'extension est configurée pour être insérée dans l'extrémité terminale de la seconde conduite de fluide pour établir une connexion de fluide étanche entre les premières et deuxième conduite de fluide.We know from the document WO 2011090390 A1 a lifting object for lifting and handling collarless components that penetrate a bottom assembly ("BHA").
We know from the document US 2013255956 A1 a sealing subsystem for connecting fluid lines, comprising first and second fluid lines, each comprising a terminal end with an inside diameter. A seal includes an internal channel and first and second pin ends, wherein a pin end can be removably inserted into the terminal end of the fluid line, the other end of the pin extending from the terminal end of the fluid line. A seal forms a seal between the sub-seal and the inside diameter of the first fluid line terminal end. The extension pin end is configured to be inserted into the terminal end of the second fluid line to establish a sealed fluid connection between the first and second fluid lines.

On connait du document US 5050673 A un conteneur de bouchons de ciment élévateur à utiliser avec une plate-forme de forage inclinée.We know from the document US 5050673A an elevator cement plug container for use with an inclined drilling rig.

On connait du document US 4479537 A un ensemble à commande hydraulique qui peut être fixé de manière amovible à la tête de puits d'un puits de pétrole pour élever simultanément un support de tube qui a un train de tubes supporté dans une position centrée ou décalée par rapport à celui-ci jusqu'à une élévation où des remplacements ou des réparations peuvent être effectués sur des composants électriques y compris le connecteur électrique inférieur.We know from the document US 4479537A a hydraulically operated assembly that can be removably attached to the wellhead of an oil well to simultaneously elevate a tubing rack that has a tubing string supported in a centered or offset position relative thereto at an elevation where replacements or repairs can be made to electrical components including the lower electrical connector.

L'invention vient proposer une solution au problème posé en proposant un bouchon de levage qui puisse être monté et démonté des éléments tubulaires à déplacer tout en restant en prise dans la mâchoire de l'élévateur. A cet effet, l'invention a pour objet un bouchon de levage pour le levage de colonne tubulaire dans un puits d'exploitation de gaz et ou de pétrole, le bouchon comportant un corps et un filetage à une extrémité axiale de ce corps pour coopérer par vissage avec une portion filetée d'un élément tubulaire de la colonne tubulaire, le corps comportant une surface cylindrique apte à être disposée dans une mâchoire d'un élévateur d'une plateforme pétrolière, le corps comportant deux collerettes externes, une collerette supérieure et une collerette intermédiaire, telles que la surface cylindrique du corps est disposée entre les deux collerettes externes, la collerette supérieure formant un épaulement sur lequel la mâchoire de l'élévateur peut venir en appui, caractérisé en ce que la collerette intermédiaire comporte un alésage de manutention du bouchon permettant l'insertion en travers du corps d'une barre débouchant en deux points distincts de la collerette intermédiaire.The invention proposes a solution to the problem posed by proposing a lifting plug which can be assembled and disassembled from the tubular elements to be moved while remaining engaged in the jaw of the elevator. To this end, the subject of the invention is a lifting plug for lifting a tubular string in a gas and/or oil production well, the plug comprising a body and a thread at one axial end of this body to cooperate by screwing with a threaded portion of a tubular element of the tubular column, the body comprising a cylindrical surface capable of being placed in a jaw of an elevator of an oil platform, the body comprising two external collars, an upper collar and an intermediate flange, such that the cylindrical surface of the body is arranged between the two external flanges, the upper flange forming a shoulder on which the jaw of the elevator can come to rest, characterized in that the intermediate flange comprises a handling bore of the plug allowing the insertion across the body of a bar emerging at two separate points of the intermediate collar.

Avantageusement, l'alésage de manutention peut comporter un premier orifice débouchant radialement vers l'extérieur relativement à un axe longitudinal du corps. Mieux, l'alésage de manutention peut comporter un deuxième orifice débouchant radialement vers l'extérieur relativement à un axe longitudinal du corps, ce deuxième orifice étant diamétralement opposé au premier orifice.Advantageously, the handling bore may comprise a first orifice emerging radially outwards relative to a longitudinal axis from the body. Better still, the handling bore may comprise a second orifice opening out radially outwards relative to a longitudinal axis of the body, this second orifice being diametrically opposed to the first orifice.

En particulier, la collerette supérieure peut être disposée à une deuxième extrémité du corps du bouchon, opposée à une extrémité de ce corps adjacente au filetage, relativement à un axe longitudinal du corps.In particular, the upper flange can be arranged at a second end of the body of the stopper, opposite an end of this body adjacent to the thread, relative to a longitudinal axis of the body.

Plus précisément, la collerette intermédiaire peut être disposée entre la surface cylindrique et le filetage.More precisely, the intermediate flange can be arranged between the cylindrical surface and the thread.

De préférence, le diamètre extérieur de la surface cylindrique peut être égal au diamètre extérieur de l'élément tubulaire sur lequel le bouchon de levage est vissé, notamment égal au diamètre extérieur nominal de cet élément tubulaire. Le diamètre extérieur nominal est considéré selon les usages, à distance des extrémités filetées de cet élément tubulaire, dénommé « nominal pipe body outer diameter » en langue anglaise.Preferably, the outer diameter of the cylindrical surface may be equal to the outer diameter of the tubular element on which the lifting plug is screwed, in particular equal to the nominal outer diameter of this tubular element. The nominal outer diameter is considered according to usage, at a distance from the threaded ends of this tubular element, called “nominal pipe body outer diameter” in English.

Avantageusement, le corps peut être creux et débouchant par ses deux extrémités longitudinales. Cette disposition allège le poids de manutention du bouchon de levage et facilite la circulation des boues le cas échéant.Advantageously, the body may be hollow and emerging at its two longitudinal ends. This arrangement reduces the handling weight of the lifting plug and facilitates the circulation of sludge if necessary.

Pour limiter le nombre de manipulation d'une mâchoire d'un élévateur autour du bouchon de levage, une distance entre un épaulement de la collerette supérieure et une surface annulaire de la collerette intermédiaire en regard de cet épaulement peut être supérieure à une longueur axiale du filetage, en particulier au moins 1.5 fois supérieur à cette longueur axiale du filetage.To limit the number of manipulations of a jaw of an elevator around the lifting cap, a distance between a shoulder of the upper collar and an annular surface of the intermediate collar opposite this shoulder may be greater than an axial length of the thread, in particular at least 1.5 times greater than this axial length of the thread.

De préférence, le bouchon de levage peut être fait d'une seule pièce, notamment obtenu par usinage d'une billette.Preferably, the lifting plug can be made in one piece, in particular obtained by machining a billet.

Selon une mode réalisation préféré, le filetage peut être formé sur le pourtour extérieur d'une surface extérieure du corps.According to a preferred embodiment, the thread may be formed on the outer periphery of an outer surface of the body.

La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels :

La figure 1 illustre de manière schématique les équipements d'une plateforme pétrolière, notamment lors de l'assemblage d'éléments tubulaires à une colonne tubulaire équipant un puits en exploration ou production;
La figure 2 illustre en perspective un mode de réalisation d'un bouchon de levage selon l'invention;
La figure 3 est une vue en coupe longitudinale du bouchon de levage selon la Figure 2;
La figure 4 est une vue en coupe longitudinale du bouchon de levage selon la Figure 2 retenu à un élément tubulaire et en prise dans un élévateur.

The present invention will be better understood on reading the detailed description of a few embodiments taken by way of non-limiting examples and illustrated by the appended drawings, in which:

The figure 1 schematically illustrates the equipment of an oil platform, in particular during the assembly of tubular elements to a tubular string equipping a well in exploration or production;
The figure 2 illustrates in perspective an embodiment of a lifting plug according to the invention;
The picture 3 is a longitudinal sectional view of the lifting plug according to the Figure 2 ;
The figure 4 is a longitudinal sectional view of the lifting plug according to the Figure 2 retained to a tubular member and engaged in an elevator.

La Figure 1 schématise une plateforme pétrolière lors de l'installation d'une colonne 1, également dénommée train de tiges 1, dans un puits 2. Un début de train de tiges est retenu dans le puits 2 par des moyens de rétention, tels qu'une table de blocage 3. Le puits 2, y compris pendant l'insertion en profondeur du train de tige, est alimenté par un flux de boues descendantes 4 à l'intérieur du train de tiges et remontantes 5 entre le train de tiges et des parois du puits.The Figure 1 diagrams an oil platform during the installation of a string 1, also called drill string 1, in a well 2. A start of the drill string is retained in the well 2 by retaining means, such as a table blockage 3. The well 2, including during the deep insertion of the drill string, is fed by a flow of descending sludge 4 inside the drill string and rising 5 between the drill string and the walls of the well.

A proximité du puits, il existe un stock 6 d'éléments tubulaires 8 qu'il sera nécessaire d'ajouter successivement au train de tiges 1 pour former la colonne utile au forage et ou à l'exploitation du puits 2. La plateforme pétrolière est équipée de moyens permettant l'ajout progressif des éléments tubulaires du stock 6 à la colonne 1. La plateforme comporte notamment une clé de vissage 7 permettant d'entraîner en rotation un élément tubulaire de manière à obtenir son vissage sur le train de tige 1 retenu par la table de blocage 3.Near the well, there is a stock 6 of tubular elements 8 which it will be necessary to successively add to the drill string 1 to form the column useful for drilling and/or operating the well 2. The oil platform is equipped with means allowing the progressive addition of the tubular elements of the stock 6 to the column 1. The platform comprises in particular a screwing key 7 allowing to drive in rotation a tubular element so as to obtain its screwing on the drill string 1 retained by the blocking table 3.

En particulier, l'invention concerne un bouchon de levage 10 opéré par un élévateur 11 de la plateforme. En pratique pour former la colonne tubulaire 1, le bouchon de levage est monté sur un élément tubulaire 8 du stock 6, et une fois en prise sur cet élément tubulaire 8, l'élévateur 11 vient coopérer avec ce bouchon de levage 10 pour le déplacement de l'élément tubulaire au droit de la colonne 1 en formation. L'élément tubulaire 8 peut également être dénommé tige 8, ou tube 8.In particular, the invention relates to a lifting plug 10 operated by an elevator 11 of the platform. In practice, to form the tubular column 1, the lifting plug is mounted on a tubular element 8 of the stock 6, and once engaged on this tubular element 8, the elevator 11 comes to cooperate with this lifting plug 10 for the displacement of the tubular element to the right of column 1 in formation. The tubular element 8 can also be called rod 8, or tube 8.

Selon un mode de réalisation de l'invention, le bouchon de levage 10 comporte un corps 12 tubulaire creux d'axe longitudinal X. Le corps 12 est de préférence réalisé en acier.According to one embodiment of the invention, the lifting plug 10 comprises a hollow tubular body 12 with a longitudinal axis X. The body 12 is preferably made of steel.

Dans l'exemple représenté aux figures 2 et 3, le corps tubulaire 12 est pourvu sur une partie de son pourtour extérieur d'un filetage 13. Dans ce cas, le bouchon de levage est destiné à coopérer par vissage avec un élément tubulaire 8 qui serait muni d'une extrémité filetée sur son pourtour intérieur. L'élément tubulaire 8 est par exemple une tige présentant un filetage mâle à une extrémité orientée vers le sol, et pourvue à son autre extrémité d'un filetage femelle. On parle alors de colonne à joints intégraux. Alternativement, L'élément tubulaire peut être un ensemble composé d'une tige présentant un filetage mâle à une extrémité orientée vers le sol et pourvue à son autre extrémité d'un autre filetage mâle, lui-même déjà vissé dans un manchon pourvu respectivement de filetages femelles aux deux extrémités de son pourtour intérieur. On parle alors de colonne à joints de type T&C formés de l'association d'une tige et d'un manchon.In the example shown in figures 2 and 3 , the tubular body 12 is provided on part of its outer periphery with a thread 13. In this case, the lifting plug is intended to cooperate by screwing with a tubular element 8 which would be provided with a threaded end on its periphery interior. The tubular element 8 is for example a rod having a male thread at one end facing the ground, and provided at its other end with a female thread. This is then referred to as a column with integral joints. Alternatively, the tubular element may be an assembly consisting of a rod having a male thread at one end facing the ground and provided at its other end with another male thread, itself already screwed into a sleeve provided respectively with female threads at both ends of its inner rim. This is then referred to as a column with T&C type joints formed by the combination of a rod and a sleeve.

Dans un exemple non représenté, le corps 12 peut alternativement être pourvu d'un filetage sur son pourtour intérieur, pour coopérer avec une extrémité filetée mâle d'un élément tubulaire.In an example not shown, the body 12 can alternatively be provided with a thread on its inner periphery, to cooperate with a male threaded end of a tubular element.

Le corps 12 présente un axe de révolution X. Dans l'exemple représenté, où le corps tubulaire 12 présente un filetage 13 extérieur, le corps 12 comporte une portion tronconique 26 de laquelle dépasse le filetage 13. Dans une variante non représentée, la surface 26 n'est pas tronconique mais cylindrique, le filetage 13 émergeant alors de cette surface cylindrique. La surface 26 est définie par une surface enveloppe passant par les fonds de filets du filetage 13. Le filetage 13 est usiné. Le corps 12 comporte au droit du filetage 13 une surface cylindrique interne 40 de diamètre intérieur constant le long de l'axe X, afin de garantir les sections critiques de la connexion formée entre le bouchon et une tige à laquelle il est vissé. En effet, le bouchon de levage peut être utile pour soulever une colonne 1 constituée de plusieurs dizaines, voire centaines, de tiges, la connexion ainsi formée entre le bouchon de levage et le tube 8 doit permettre de tenir ces charges.The body 12 has an axis of revolution X. In the example shown, where the tubular body 12 has an external thread 13, the body 12 comprises a frustoconical portion 26 from which the thread 13 protrudes. In a variant not shown, the surface 26 is not tapered but cylindrical, the thread 13 then emerging from this cylindrical surface. Surface 26 is defined by an envelope surface passing through the thread roots of thread 13. Thread 13 is machined. The body 12 comprises, in line with the thread 13, an internal cylindrical surface 40 of constant internal diameter along the axis X, in order to guarantee the critical sections of the connection formed between the cap and a rod to which it is screwed. Indeed, the lifting plug can be useful for lifting a column 1 consisting of several tens, or even hundreds, of rods, the connection thus formed between the lifting plug and the tube 8 must make it possible to hold these loads.

Le diamètre intérieur de la surface interne 40 est égale au diamètre intérieur observé au droit de la portion filetée du tube 8. En pratique si le tube 8 a un diamètre intérieur de connexion Y, avec des tolérances de fabrication de plus α1 et/ou moins β1, alors le diamètre intérieur de la surface cylindrique 40 sera usiné selon les mêmes tolérances que celles du tube, à savoir avec un diamètre intérieur compris entre Y - β1 et Y + α1. De préférence, le diamètre intérieur de la surface cylindrique 40 sera inférieur ou égal à Y, de telle sorte que le diamètre intérieur de la surface cylindrique 40 sera par exemple compris entre Y- β1 et Y.The internal diameter of the internal surface 40 is equal to the internal diameter observed in line with the threaded portion of the tube 8. In practice, if the tube 8 has an internal connection diameter Y, with manufacturing tolerances of plus α1 and/or minus β1, then the internal diameter of the cylindrical surface 40 will be machined according to the same tolerances as those of the tube, namely with a inside diameter between Y - β1 and Y + α1. Preferably, the internal diameter of the cylindrical surface 40 will be less than or equal to Y, such that the internal diameter of the cylindrical surface 40 will for example be between Y-β1 and Y.

Le corps 12 comporte une collerette supérieure 14 et une collerette intermédiaire 15 s'étendant respectivement radialement vers l'extérieur de part et d'autre d'une portion tubulaire 16. La collerette supérieure 14 définit un bord 17 orthogonal à l'axe X définissant une première extrémité axiale du corps 12. Selon le mode de réalisation représenté le bord 17 définit une extrémité axiale du corps 12. Le filetage 13 est usiné jusqu'à une deuxième extrémité axiale 27, opposée relativement à l'axe X, au bord 17. Le corps 12 a une longueur axiale entre ses deux extrémités axiales 17 et 27 de l'ordre de 800 mm, par exemple compris entre 500 et 1200 mm.The body 12 comprises an upper collar 14 and an intermediate collar 15 extending respectively radially outwards on either side of a tubular portion 16. The upper collar 14 defines an edge 17 orthogonal to the axis X defining a first axial end of the body 12. According to the embodiment represented the edge 17 defines an axial end of the body 12. The thread 13 is machined up to a second axial end 27, opposite relative to the axis X, to the edge 17 The body 12 has an axial length between its two axial ends 17 and 27 of the order of 800 mm, for example between 500 and 1200 mm.

La collerette supérieure 14 et la collerette intermédiaire 15 sont des collerettes externes. La portion tubulaire 16 présente un même diamètre intérieur, le long de l'axe X, de la collerette supérieure 14 à la collerette intermédiaire 15. Le diamètre extérieur de la portion tubulaire 16 est fonction du diamètre extérieur nominal du tube 8. En pratique si le tube a un diamètre extérieur nominal X, avec des tolérances de fabrication de plus α2 ou moins β2, alors le diamètre extérieur de la portion tubulaire 16 aura les mêmes tolérances de fabrication que celle du tube 8, à savoir avec un diamètre extérieur compris entre X - β2 et X + α2. Préférentiellement, le diamètre extérieur de la portion tubulaire 16 pourra être supérieur ou égal à X, en particulier compris entre X et X + α2.The upper collar 14 and the intermediate collar 15 are external collars. The tubular portion 16 has the same internal diameter, along the axis X, from the upper flange 14 to the intermediate flange 15. The external diameter of the tubular portion 16 is a function of the nominal external diameter of the tube 8. In practice if the tube has a nominal outside diameter X, with manufacturing tolerances of plus α2 or minus β2, then the outside diameter of the tubular portion 16 will have the same manufacturing tolerances as that of the tube 8, namely with an outside diameter between X - β2 and X + α2. Preferably, the outside diameter of the tubular portion 16 may be greater than or equal to X, in particular between X and X+α2.

La portion tubulaire 16 définit une surface cylindrique externe 18, telle que l'épaisseur de paroi de cette portion tubulaire 16 est constante entre les deux collerettes 14 et 15. Le diamètre intérieur de la portion tubulaire est par exemple constant et égal au diamètre intérieur observé au droit des collerettes 14 et 15.The tubular portion 16 defines an outer cylindrical surface 18, such that the wall thickness of this tubular portion 16 is constant between the two flanges 14 and 15. The inside diameter of the tubular portion is for example constant and equal to the inside diameter observed to the right of flanges 14 and 15.

La collerette supérieure 14 présente par exemple un diamètre extérieur représentant au moins 105 % du diamètre extérieur de la portion tubulaire 16. La collerette supérieure 14 présente une longueur le long de l'axe X de l'ordre de 80 mm à 120 mm.The upper collar 14 has, for example, an outer diameter representing at least 105% of the outer diameter of the tubular portion 16. The upper collar 14 has a length along the axis X of the order of 80 mm to 120 mm.

La collerette supérieure 14 comporte une surface perpendiculaire à l'axe X, formée par le bord 17, et un épaulement 19 entre un pourtour cylindrique 20 de la collerette supérieure 14 et la surface cylindrique externe 18 de la portion tubulaire 16. Le pourtour cylindrique 20 s'étend entre le bord 17 et l'épaulement 19.The upper flange 14 has a surface perpendicular to the axis X, formed by the edge 17, and a shoulder 19 between a cylindrical periphery 20 of the upper flange 14 and the external cylindrical surface 18 of the tubular portion 16. The cylindrical periphery 20 extends between edge 17 and shoulder 19.

Une mâchoire 30 est retenue par un pivot 32 dans des élingues 31, ensemble ils forment une partie de l'élévateur 11. Cette mâchoire 30 est destinée à venir en prise autour de la portion tubulaire 16. Alternativement, et comme cela est représenté à la figure 4, cette mâchoire 30 ne vient pas au contact de la surface cylindrique externe 18, mais au contact de l'épaulement 19. Le corps 12 est alors manipulé par l'élévateur, en suspension par appui sur la mâchoire 30. La collerette supérieure 14 est alors configurée pour supporter le poids en traction d'un élément tubulaire auquel elle serait fixée pour en assurer le déplacement.A jaw 30 is retained by a pivot 32 in slings 31, together they form part of the elevator 11. This jaw 30 is intended to come into engagement around the tubular portion 16. Alternatively, and as shown in figure 4 , this jaw 30 does not come into contact with the outer cylindrical surface 18, but in contact with the shoulder 19. The body 12 is then manipulated by the elevator, in suspension by pressing on the jaw 30. The upper collar 14 is then configured to support the tensile weight of a tubular element to which it would be fixed in order to move it.

La collerette intermédiaire 15 présente par exemple un diamètre extérieur représentant au moins 105 % du diamètre extérieur de la portion tubulaire 16. La collerette intermédiaire 15 présente une longueur le long de l'axe X de l'ordre de 50.8 mm à 76.2 mm.The intermediate collar 15 has for example an outer diameter representing at least 105% of the outer diameter of the tubular portion 16. The intermediate collar 15 has a length along the axis X of the order of 50.8 mm to 76.2 mm.

La collerette intermédiaire 15 présente un diamètre extérieur équivalent à celui de la collerette supérieure 14. La collerette intermédiaire 15 présente une longueur axiale le long de l'axe X inférieure à celle de la collerette supérieure 14.The intermediate collar 15 has an outside diameter equivalent to that of the upper collar 14. The intermediate collar 15 has an axial length along the axis X that is less than that of the upper collar 14.

La collerette intermédiaire 15 comporte deux surfaces annulaires respectivement 21 et 22 perpendiculaires à l'axe X reliées par un pourtour cylindrique intermédiaire 23 de la collerette intermédiaire 15. La surface annulaire 21 est en regard de l'épaulement 19. Le pourtour cylindrique intermédiaire 23 définit la longueur de la collerette intermédiaire 15 le long de l'axe X.The intermediate collar 15 comprises two annular surfaces 21 and 22 respectively perpendicular to the axis X connected by an intermediate cylindrical periphery 23 of the intermediate collar 15. The annular surface 21 faces the shoulder 19. The intermediate cylindrical periphery 23 defines the length of the intermediate flange 15 along the X axis.

La collerette intermédiaire 15 comporte un alésage de manutention 24 présentant un premier orifice 24a débouchant radialement vers l'extérieur au niveau du pourtour cylindrique intermédiaire 23. L'alésage de manutention 24 est traversant et débouche également radialement vers l'intérieur par un autre orifice 24b au niveau du pourtour cylindrique interne 40.The intermediate collar 15 comprises a handling bore 24 having a first orifice 24a emerging radially outwards at the level of the intermediate cylindrical periphery 23. The handling bore 24 passes through and also emerges radially inwards through another orifice 24b at the level of the internal cylindrical periphery 40.

Cet alésage de manutention est destiné à recevoir une barre de manutention. En fonction de la section de la barre, la section de l'alésage est adaptée. En pratique, dans l'exemple représenté, la section de l'alésage 24, et donc des orifices débouchant 24a et 24b sont circulaires. En particulier, le diamètre des orifices 24a et 24b est compris entre 20 et 30 mm.This handling bore is intended to receive a handling bar. Depending on the section of the bar, the section of the bore is adapted. In practice, in the example shown, the section of the bore 24, and therefore of the openings 24a and 24b are circular. In particular, the diameter of the orifices 24a and 24b is between 20 and 30 mm.

Comme cela est représenté à la Figure 3, l'alésage de manutention 24 comporte un deuxième orifice 24c débouchant radialement vers l'extérieur relativement à un axe longitudinal du corps, ce deuxième orifice 24c étant diamétralement opposé au premier orifice 24a.As depicted in the Figure 3 , the handling bore 24 has a second orifice 24c emerging radially outwards relative to a longitudinal axis of the body, this second orifice 24c being diametrically opposed to the first orifice 24a.

Préférentiellement, la barre de manutention est destinée à traverser le corps 12 par les deux orifices 24a et 24c diamétralement opposés, l'alésage 24 débouche donc également par un quatrième orifice 24d situé en vis-à-vis de l'orifice 24b. Cette disposition des orifices 24a, 24b, 24c et 24d permet une meilleure répartition des points de contact en pression entre la barre de manutention et le corps 12. Les sections des orifices 24a, 24b, 24d et 24c sont par exemple identiques.Preferably, the handling bar is intended to pass through the body 12 through the two diametrically opposed orifices 24a and 24c, the bore 24 therefore also opens out through a fourth orifice 24d located opposite the orifice 24b. This arrangement of the orifices 24a, 24b, 24c and 24d allows a better distribution of the pressure contact points between the handling bar and the body 12. The sections of the orifices 24a, 24b, 24d and 24c are for example identical.

La surface annulaire 21 de la collerette intermédiaire 15 est située à une distance d1 de l'épaulement 19, cette distance d1 représentant entre 100 et 1000 % d'une longueur axiale d2 du filetage 13, de préférence au moins 150 % de la longueur d2. Par exemple, cette distance d1 est comprise entre 300 et 400 mm. Cette disposition permet de laisser la mâchoire 30 autour de la portion 16, notamment lors des opérations de dévissage du bouchon de levage 10 relativement au tube 8 nouvellement ajouté au train de tiges 1. La hauteur d1 est en particulier supérieure ou égale à la somme des hauteurs d'une mâchoire d'élévateur et de la longueur axiale d2 du filetage 13.The annular surface 21 of the intermediate collar 15 is located at a distance d1 from the shoulder 19, this distance d1 representing between 100 and 1000% of an axial length d2 of the thread 13, preferably at least 150% of the length d2 . For example, this distance d1 is between 300 and 400 mm. This arrangement makes it possible to leave the jaw 30 around the portion 16, in particular during the operations of unscrewing the lifting plug 10 relative to the tube 8 newly added to the drill string 1. The height d1 is in particular greater than or equal to the sum of the heights of an elevator jaw and the axial length d2 of thread 13.

Pour permettre le dévissage du bouchon de levage, le train de tiges est descendu, et la table de blocage 3 est mise en prise serrante autour du nouveau tube 8 ajouté. Le bouchon de levage est alors à hauteur de cette table de blocage, à hauteur d'homme pour en permettre la manipulation via une barre de manutention. Lors du dévissage manuel, via la barre de manutention, le bouchon de levage remonte axialement relativement au tube 8 et à la table de blocage 3. La mâchoire 30 restant suspendues aux élingues 31, la mâchoire 30 reste elle à une altitude constante relativement à la table de blocage 4. Au cours de son dévissage, le bouchon de levage 10 s'élève relativement à la mâchoire. La collerette intermédiaire permet de limiter la position axiale de la mâchoire 30, et ainsi évite à la mâchoire 30 laissée en prise autour du bouchon de levage 10 de venir endommager le filetage 13.To allow the lifting plug to be unscrewed, the drill string is lowered, and the blocking table 3 is brought into tight engagement around the new tube 8 added. The lifting plug is then at the height of this blocking table, at human height to allow manipulation via a handling bar. During manual unscrewing, via the handling bar, the lifting plug rises axially relative to the tube 8 and to the blocking table 3. The jaw 30 remaining suspended from the slings 31, the jaw 30 remains a constant altitude relative to the blocking table 4. During its unscrewing, the lifting cap 10 rises relative to the jaw. The intermediate collar makes it possible to limit the axial position of the jaw 30, and thus prevents the jaw 30 left in engagement around the lifting plug 10 from damaging the thread 13.

Le corps 12 comporte une portion annulaire non filetée 25 entre le filetage 13 et la collerette intermédiaire 15. En l'occurrence, cette portion annulaire non filetée 25 est située entre le filetage 13 et la surface annulaire 22 de la collerette intermédiaire 15. Cette portion annulaire non filetée 25 permet de donner la possibilité d'augmenter la durée de vie du bouchon de levage, en fournissant une zone de matière permettant d'usiner à nouveau un nouveau filetage 13. Ce filetage 13 nouvellement usiné est alors plus proche de la collerette intermédiaire 15.The body 12 comprises a non-threaded annular portion 25 between the thread 13 and the intermediate collar 15. In this case, this non-threaded annular portion 25 is located between the thread 13 and the annular surface 22 of the intermediate collar 15. This portion non-threaded annular ring 25 makes it possible to give the possibility of increasing the life of the lifting plug, by providing a zone of material allowing a new thread 13 to be machined again. This newly machined thread 13 is then closer to the collar intermediate 15.

Grâce au bouchon de levage selon l'invention, il est possible d'engager le filetage 13 dans un filetage complémentaire tandis que le bouchon est retenu dans la mâchoire 30 d'un élévateur. En effet, le bouchon étant en appui sur la mâchoire, cet appui tolère un entrainement en rotation du bouchon de levage relativement à la mâchoire. L'entraînement en rotation du bouchon de levage est réalisé manuellement à l'aide d'une barre de manutention introduite dans l'alésage 24, cette rotation permettant un vissage du filetage 13 dans une portion filetée complémentaire d'un tube à manipuler ou à ajouter à une colonne tubulaire.Thanks to the lifting plug according to the invention, it is possible to engage the thread 13 in a complementary thread while the plug is retained in the jaw 30 of an elevator. Indeed, the stopper resting on the jaw, this support tolerates rotational driving of the lifting stopper relative to the jaw. The lifting plug is driven in rotation manually using a handling bar introduced into the bore 24, this rotation allowing the thread 13 to be screwed into a complementary threaded portion of a tube to be handled or add to a tubular column.

En pratique le filetage 13 est compatible avec la portion filetée du tube à manipuler, mais le profil du filetage est conçu en creux de celui de la portion filetée de manière à éviter tous risques de grippage lors du vissage du bouchon sur le tube. En particulier, les flancs, les sommets et fonds de filet du filetage 13 sont dimensionnés pour ne pas créer d'interférence avec la portion filetée du tube à manipuler. En revanche, le pas du filetage 13 correspond à celui de la portion filetée du tube à manipuler.In practice, the thread 13 is compatible with the threaded portion of the tube to be handled, but the profile of the thread is designed recessed from that of the threaded portion so as to avoid any risk of seizing when screwing the cap onto the tube. In particular, the flanks, the crests and thread roots of the thread 13 are dimensioned so as not to create any interference with the threaded portion of the tube to be handled. On the other hand, the pitch of the thread 13 corresponds to that of the threaded portion of the tube to be handled.

En effet, le bouchon de levage ne doit pas endommager les surfaces de la portion filetée qui ont été conçues pour être amenées en interférence avec une portion filetée complémentaire d'un tube en vue de la formation d'un train de tiges. Dans le cas où la portion filetée prévue sur le tube à manipuler prévoit des surfaces destinées à former étanchéité, notamment des étanchéités de type métal-métal, le bouchon de levage est conçu de sorte qu'il ne présente pas de surface en contact avec de telles surfaces d'étanchéité. Par exemple, le bouchon de levage peut être conçu pour ne présenter aucune surface radialement en regard de telles surfaces d'étanchéités.Indeed, the lifting plug must not damage the surfaces of the threaded portion which have been designed to be brought into interference with a complementary threaded portion of a tube with a view to the formation of a train of stems. In the case where the threaded portion provided on the tube to be handled provides surfaces intended to form a seal, in particular seals of the metal-to-metal type, the lifting plug is designed so that it does not have a surface in contact with such sealing surfaces. For example, the lifting plug can be designed to have no surface radially facing such sealing surfaces.

Dans toute la description, l'expression « comportant un » doit être considérée comme étant synonyme de « comportant au moins un », sauf si le contraire est spécifié.Throughout the description, the expression "comprising a" must be considered as being synonymous with "comprising at least one", unless the contrary is specified.

Claims

Lifting plug (10) for lifting a tube string in a gas or oil production well, the plug comprising a body (12) and a screw thread (13) at one axial end (27) of this body to engage by screw-fastening with a threaded portion of a tubular element of the tube string, the body comprising a cylindrical surface (16) able to be placed in a jaw (30) of an elevator (11) of an oil rig, the body comprising two external flanges (14, 15), an upper flange (14) and an intermediate flange (15), which are such that the cylindrical surface of the body is located between the two outer flanges, the upper flange forming a shoulder (19) against which the jaw of the elevator may come to bear, characterized in that the intermediate flange comprises a plug-handling bore (24) allowing a bar that emerges at two distinct points (24a, 24b, 24c, 24d) of the intermediate flange to be inserted through the body.
Lifting plug according to Claim 1, characterized in that the handling bore (24) has a first orifice (24a) opening radially to the outside relative to a longitudinal axis of the body.
Lifting plug according to Claim 2, characterized in that the handling bore comprises a second orifice (24c) opening radially to the outside relative to a longitudinal axis of the body, this second orifice being diametrically opposite the first orifice (24a).
Lifting plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the upper flange is positioned at a second end (17) of the body of the plug, which is the opposite end to the end (27) adjacent to the screw thread, relative to a longitudinal axis (X) of the body.
Lifting plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the intermediate flange (15) is positioned between the cylindrical surface (16) and the screw thread (13).
Lifting plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the outside diameter of the cylindrical surface (16) is equal to the outside diameter of the tubular element onto which the lifting plug is screwed, notably equal to the nominal outside diameter of this tubular element, some distance from the threaded ends of this tubular element.
Lifting plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the body is hollow and open at its two longitudinal ends.
Lifting plug according to Claim 7, characterized in that a distance (d2) between a shoulder (19) of the upper flange and an annular surface (21) of the intermediate flange facing this shoulder is greater than an axial length (d1) of the screw thread (13), particularly at least 1.5 times greater than this axial length (d1) of the screw thread.
Lifting plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the lifting plug is made as a single piece.
Lifting plug according to any one of the preceding claims, characterized in that the screw thread (13) is formed on the exterior periphery of an exterior surface (26) of the body.