FR2513306A1 - Appareil, et notamment obturateur annulaire, destine a etre introduit dans une conduite pour obturer l'espace annulaire forme entre cette conduite et un element place a l'interieur de ladite conduite - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN OBTURATEUR ANNULAIRE DE PUITS, COMPORTANT UN JOINT ANNULAIRE ELASTIQUE QUI PEUT ETRE DEPLOYE ET RETRACTE RADIALEMENT, AINSI QU'UN ENSEMBLE A COINS QUI PEUT ETRE EGALEMENT DEPLOYE ET RETRACTE RADIALEMENT. UN MECANISME DE REGLAGE DE JEU 52, 64, 66, 68 PERMET UN POSITIONNEMENT REGLABLE DE L'ENSEMBLE 70 A COINS 72 AFIN QUE CES DERNIERS RESTENT RETRACTES VERS L'INTERIEUR PAR RAPPORT AU MANDRIN 12 POUR NE PAS ENTRER EN CONTACT AVEC LA PAROI INTERIEURE DE LA CONDUITE DANS LAQUELLE L'APPAREIL EST INTRODUIT. DOMAINE D'APPLICATION: MISE EN PLACE ET RECUPERATION D'OUTILS DE FOND DE PUITS.

Description

133 O

L'invention concerne des outils de fond généra-

lement utilisés dans les industries pétrolières et annexes pour réaliser un système d'obturation annulaire et/ou d'ancrage entre une conduite et une autre conduite placées l'une dans l'autre L'invention concerne plus particulière- ment un système permettant de régler le jeu du mécanisme

d'ancrage de tels outils.

Il existe un certain nombre d'outils de fond différents utilisés dans l'industrie du forage des puits pour réaliser une obturation dans l'espace annulaire compris entre une conduite et une autre conduite placées dans le puits, par exemple entre le sondage du puits et la colonne de production, ou bien entre le tubage du puits et la colonne de production disposée à l'intérieur du tubage Un exemple typique du type d'outils décrit dans le présent mémoire est connu dans l'industrie sous le nom de "packer" ou obturateur annulaire et est caractérisé par un corps ou mandrin intérieur cylindrique allongé autour duquel sont disposés une ou plusieurs douilles élastiques qui peuvent être comprimées axialement afin de s'expanser radialement vers l'extérieur pour établir un contact étanche avec la paroi intérieure d'une conduite afin de former un joint fermé annulaire En général, des outils de fond tels que les obturateurs annulaires comportent également des mécanismes d'ancrage connus sous le nom de coins qui comportent des éléments dentés de prise, pouvant être avancés radialement et amenés en contact avec la paroi intérieure d'une conduite pour ancrer l'outil dans la position souhaitée afin que les éléments d'obturation n'aient pas à supporter une charge

axiale importante 4 es éléments d'obturation et le mécanis-

me à coins sont en général disposés axialement dans un ensemble qui comprend un mécanisme de positionnement

placé sur et autour du mandrin précité.

Certains outils de fond tels que des obturateurs annulaires récupérables sont des dispositifs mécaniques relativement complexes et exigent un certain nombre d'éléments pour constituer le mécanisme de positionnement,

l'ensemble à coins et l'ensemble à élément d'obturation.

Les tolérances de fabrication demandées pour le maintien

de coûts de production raisonnables, ainsi que les caracté-

ristiques inhérentes à la conception, par exemple, de l'ensemble à coins ont pour résultat un jeu ou une liberté axiale importante des éléments lorsque l'outil est assemblé à l'état relâché ou de "descente" En particulier, la conception acceptée et préférée pour l'ensemble à coins a pour résultat une liberté axiale importante entre les pièces coopérantes lorsque l'ensemble à coins est à l'état

relâché ou rétracté Dans une forme préférée de réalisa-

tion, l'ensemble à coins comprend des coins mobiles radia-

lement, dont la surface extérieure présente des dents de prise et qui coopèrent avec des éléments effilés ou appelés cÈnes Les cônes ou éléments effilés des coins sont destinés à être déplacés axialement sur la surface extérieure du mandrin pour forcer les coins radialement

vers l'extérieur en contact de prise avec la surface inté-

rieure de la paroi de la conduite Les coins et les cônes comportent normalement des parties complémentaires à tenon et mortaise, de configuration en T ou en queue d'aronde, afin que les éléments restent assemblés les

uns avec les autres et qu'ils puissent exécuter le mouve-

ment relatif nécessaire aux opérations de mise en place

et de retrait.

L'aiustement relativement libre entre les pièces coopérantes, résultant de la conception des éléments comme

décrit ci-dessus et nécessaire à un fonctionnement méca-

nique convenable, a pour résultat de permettre aux coins d'être suffisamment libres, pendant l'opération de descente de l'outil, pour pouvoir entrer accidentellement en contact avec la paroi intérieure de la conduite du puits, ce contact pouvant entrainer une détérioration des coins ainsi que d'autres éléments de l'outil Par conséquent, il est souhaitable que, lorsque les éléments d'obturation et le mécanisme des coins sont à l'état relâché, l'ensemble ne présente aucun jeu permettant aux coins de se déplacer radialement vers l'extérieur ce qui peut entraîner une détérioration de ces éléments

ou en frottement indésirable de l'outil pendant les opé-

rations de descente et de récupération L'invention résout le problème posé pour équiper d'un mécanisme de réglage de jeu des outils de fond de puits utilisant des coins d'ancrage mobiles radialement ou autres, ce mécanisme étant simple, fiable et disposé sur l'outil dans une

position très avantageuse.

De plus, les types d'outils auxquels l'invention s'applique tendent à être complexes du point de vue

mécanique, coûteux à fabriquer et disponibles en de nom-

breux modèles différents destinés à des fonctions par-

ticulières différentes, ce qui demande aux fabricants et aux utilisateurs de disposer d'un grand nombre de pièces différentes pour le nombre important de modèles d'outils différents Cependant, l'invention concerne un dispositif de réglage de jeu simple du point de vue mécanique, placé dans une position très avantageuse sur l'outil, position dans laquelle il n'est habituellement pas nécessaire que les pièces associées de l'outil soient d'une configuration différente pour les différents

modèles d'outils.

L'invention concerne un outil perfectionné de fond du type destiné à obturer l'espace annulaire compris entre des conduites d'un puits, cet outil comportant un mécanisme perfectionné de réglage de jeu destiné à éliminer le jeu ou la liberté d'ajustement entre les éléments de l'ensemble d'ancrage L'invention concerne plus particulièrement un mécanisme perfectionné de réglage de jeu destiné aux coins de serrage d'une conduite, pouvant être déplacés et rétractés radialement dans un outil de fond tel qu'un obturateur annulaire de puits

ou autres.

L'invention concerne également un obturateur annulaire ou "packer" de puits comportant des jeux simples ou doubles de coins d'ancrage qui peuvent être déployés et rétractés radialement, dans lequel un manchon annulaire fileté est vissé à l'un des éléments effilés d'actionnement des coins, pouvant coulisser axialemént et disposé sur l'extérieur du corps ou mandrin intérieur de l'obturateur annulaire Par conséquent, par une simple rotation du manchon, une extrémité de l'ensemble à coins est déplacée axialement pour éliminer tout jeu ou toute liberté entre les pièces associées de l'ensemble à coins et pour empêcher ainsi les coins d'entrer en contact de façon indésirable avec la paroi intérieure de la conduite dans laquelle l'obturateur annulaire est descendu vers la position

de travail et remonté de cette position.

L'invention concerne également un mécanisme

de réglage de jeu destiné à un obturateur annulaire récu-

pérable de puits ou autre, dans lequel l'un des éléments effilés d'un ensemble à coins pouvant être déployés et rétractés radialement est vissé à un élément qui présente également un épaulement pouvant entrer en contact avec un élément d'obturation ou un joint, déformable radiale ment, de l'obturateur annulaire La présence du mécanisme de réglage de jeu entre l'élément effilé supérieur de l'ensemble à coins et les éléments d'obturation a pour effet de positionner le mécanisme de réglage dans une zone de l'outil qui ne présente normalement pas une structure complexe dont la conception et la fonction pourraient être compromises s'il était nécessaire d'y apporter une modification pour-établir la fonction de

réglage de jeu.

Selon une autre caractéristique de l'invention, il est prévu un mécanisme de réglage de jeu pour outil de fond tel qu'un obturateur annulaire de puits ou autre, mécanisme dans lequel une partie en forme de manchon axial de l'un des éléments effilés de l'ensemble à coins comporte des filets qui peuvent coopérer avec des filets complémentaires d'un manchon qui est relativement court et peu volumineux et qui peut être aisément tourné afin d'éliminer le jeu de l'ensemble à coins après que l'outil

a été assemblé Le manchon et la partie axiale complé-

mentaires de l'ensemble à coins comportent également un mécanisme de verrouillage empêchant tout mouvement relatif indésirable après que le réglage supprimant le

jeu a été effectué.

L'invention concerne en outre un mécanisme de réglage de jeu destine à un obturateur annulaire de puits, ce mécanisme étant robuste et capable de supporter la charge axiale importante exercée lors de la mise en place

de l'obturateur.

Les avantages et les caractéristiques intéres-

santes du mécanisme simple et fiable de réglage de jeu selon l'invention et, en particulier la position préférée de ce mécanisme, seront décrits plus en détail en regard des dessins annexes à titre d eémple nullement limitatif et sur lesquels: les figures l A à 1 C coustituent une coupe verticale d'un appareil de fond de puits comprenant le mécanisme de réglage de jeu selon l'in Lvention;

la figure 2 est une coupe transversale sui-

vant la ligne 2-2 de la figure 1 ?; la figure 3 est une coupe partielle suivant la ligne 3-3 de la figure l B * et la f igure 4 est uine coupe partielle suivant la ligne 4-4 de la figure 1 A. Sur lesldessins, les figures dont les numéros

sont suivis d'une lettre sont dest Lines à être considé-

rées disposées verticalement bout à bout, de haut en

bas dans l'ordre alphabétique Dans la description qui

suit, les termes "supérieur" et "inférieur" sont utilisés pour plus de commodité, par rapport à la disposition normale de l'appareil lorsqu'il est introduit dans un

puits orienté à peu près verticalement, ou autre Cepen-

dant, dans certaines applications, l'appareil peut être retourné, si cela est souhaité, ou bien utilisé dans

une direction sensiblement horizontale ou oblique.

Les figures 1 A à 1 C représentent globalement en 10 l'appareil selon l'invention L'appareil 10 comprend un outil de fond, couramment connu sous le nom de "packer" ou obturateur annulaire de puits, destiné à former un joint annulaire entre des conduites concentriques dans un puits, ce joint pouvant être réalisé à diverses fins lors du développement du puits Bien que le mécanisme de réglage de jeu selon l'invention soit utilisé de façon particulièrement avantageuse avec l'obturateur annulaire 10, il est évident à l'homme de l'art que ce mécanisme peut également être utilisé avec d'autres obturateurs annulaires ou"ipackers" ainsi qu'avec des types analogues

d'équipement de fond pour lesquels il peut être avanta-

geux. L'obturateur annulaire 10 comprend un élément intérieur tubulaire cylindrique et allongd 12, communément appelé mandrin Le mandrin 12 est constitué d'un tronçon allongé et sensiblement: tubulaire 14 dont l'extrémité

supérieure est visàee a une r-duction 16 et dont l'extré-

mité inférieure est reliéa, ccnrm 1 e montré sur la figure l B, à un second tronçon 18 à L eztmité inférieure du tronçon 18 du mandrin 12 est vissée a une réduction inférieure

La réduction 16 comporte une partie 22 filetée inté-

rieurement afin que 1 'obtarateur annulaire 10 puisse être relié à l'extrdmé inférieure d'un train de tiges ou de tout au-re outil de puits pour être descendu jusqu'à sa position de travail an:; un sondage ou un tubage de puits (non représentéi L oibturte-: =nnulaire 10 présente un canal intérieur 24 formé par a alésages des éléments 14 et 18 et dans lequei divers oa Js peuvent passer pendant l'exécufi-on d'opératieos dans le puits, ce canal permettant éega ment 'introduction de fluides ou leur

extraction, suivant l'opération à effectuer.

L'obturateur annulaire 10 comporte également un nonmbre relativement grand d'éléments qui sont maintenus

à l'état assemblé autour des surfaces cylindriques exté-

rieures des tronçons 14 et 18 du mandrin Ces éléments exécutent diverses fonctions comprenant l'ancrage de l'obturateur annulaire 10 dans une position déterminée dans l'alésage du puits et la formation d'un joint étanche aux fluides dans le canal annulaire délimité entre la paroi intérieure du sondage ou du tubage du puits et la surface extérieure de l'obturateur annulaire Comme

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représenté sur la figure 1 A, la réduction 16 constitue en 'fait une partie du mandrin 12 et elle comprend un tronçon tubulaire axial 26 qui formeun épaulement annulaire 28 tourné vers le bas Le tronçon tubulaire 26 présente un alésage intérieur élargi 30 délimitant une chambre 32 dans laquelle des fluides de puits peuvent être introduits par un canal radial 34 L'obturateur 10 comporte un manchon allongé 36, appelé manchon auxiliaire ou manchon secondaire qui coulisse sur la surface extérieure du tronçon 14

du mandrin et qui est en contact avec ce tronçon 14 sui-

vant des faces annulaires complémentaires et respectives 37 et 38, comme montré sur la figure 1 A. L'obturateur 10 comporte des moyens convenables d'étanchéité aux fluides comprenant, dans la forme de réalisation représentée à titre d'exemple, un élément annulaire 40, déformable radialement et réalisé en une matière élastique élastomérique convenable L'élément 40 est disposé entre des anneaux sensiblement rigides 42 de soutien et de transmission de force, de conception

classique Les moyens d'étanchéité représentés par l'élé-

ment 40 et les anneaux 42 de soutien sont disposés entre

l'épaulement 28 tourné vers le bas et un épaulement annu-

laire 44, tourné vers le haut et formé sur un élément tubulaire 46 en forme de manchon Cet élément 46 forme un élément d'un mécanisme de réglage de jeu décrit plus

en détail ci-après.

Comme représenté sur la figure 1 A, l'élément 46 comporte un épaulement annulaire intérieur 48 qui peut entrer en contact avec un épaulement complémentaire 50 formé sur le manchon auxiliaire 36 Lorsque l'obturateur annulaire 10 est en position de travail, le manchon auxiliaire 36 réagit à toute différence de pression de

fluide apparaissant sur les côtés opposés du joint annu-

laire formé par l'élément 40 de manière à solliciter

davantage le joint en position d'obturation étanche L'épau-

lement 48 peut également être conçu pour entrer en contact avec un épaulement complémentaire formé sur le tronçon 14 dans le cas o le manchon auxiliaire 36 n'est pas prévu, comme représenté Ainsi qu'il ressort de la figure 1 A, l'ensemble à élément d'étanchéité entoure le diamètre extérieur du manchon 36 qui le supporte de façon relativement lâche lorsque l'obturateur annulaire 10 est à l'état relâché ou dans la position dite de descente. Comme représenté également sur la figure 1 A, l'élément 46 comporte un tronçon axial 52 qui présente des filets intérieurs 54 pouvant coopérer avec des filets extérieurs 56 formés sur un tronçon 58 s'élevant axialement d'un élément effilé 60 Cet élément 60, connu également sous le nom de cône de coins, fait partie d'un mécanisme d'ancrage de l'obturateur annulaire 10, ce mécanisme

étant décrit plus en détail ci-après.

Comme représenté également sur la figure 2, l'extrémité inférieure du tronçon axial 52 comporte des vis opposées 62 de blocage qui font saillie radialement vers l'intérieur, qui sont vissées dans l'élément 46 et qui sont destinées à avancer jusqu'à porter contre une partie 63 de surface cylindrique entaillée ou de laquelle les filets sont éliminés Les vis 62 sont de préférence du type à tête creuse et elles sont destinées à verrouiller l'élément 46 par rapport à l'élément 60 pour les empêcher de tourner l'un par rapport à l'autre L'alésage intérieur

de l'élément 60 présente une rainure axiale 64 dans la-

quelle est logée une clavette 66 de section sensiblement carrée qui pénètre également dans une rainure 68 formée dans la surface extérieure du tronçon 14 de mandrin Par conséquent, l'élément 60 est conçu pour être déplacé axialement par rapport au tronçon 14, mais ne peut tourner par rapport à ce tronçon, du fait de la présence de la

clavette 66.

L'ensemble d'ancrage, mentionné précédemment

et destiné à l'obturateur annulaire 10, est désigné globa-

lement par la référence numérique 70 et il comprend, dans la forme de réalisation représentée, un ensemble à coins classique double de type connu Comme montré sur les

figures 1 A, 1 B et 4, l'ensemble 70 à coins comprend plu-

sieurs coins opposés 72, mobiles radialement, qui présentent des dents transversales espacées 74 situées sur une partie extérieure de ces coins Comme montré sur les figures 1 A et 4, le cône 60 présente des gorges axiales 76, inclinées radialement vers l'intérieur et présentant une section de forme sensiblement en T ou dite en queue d'aronde Les gorges 76 peuvent coopérer avec des tenons complémentaires 78 en queue d'aronde, formés sur les éléments 72 Comme représenté sur la figure 3,

les extrémités opposées des éléments ou coins 72 compor-

tent également des tenons 80 en queue d'aronde qui s'ajustent dans des gorges complémentaires 82 formées dans un élément effilé ou cône intermédiaire 84 pour coins, sensiblement cylindrique Comme montré sur les figures 3 et 4, les tenons et rainures associés en queue d'aronde sont dimensionnés pour réaliser un ajustement libre entre les éléments complémentaires de l'ensemble à coins afin de permettre un mouvement relatif aisé entre ces pièces, lorsque cela est nécessaire Comme représenté sur la figure 1 B, plusieurs éléments 72, faisant saillie dans des directions opposées, sont enclenchés de la

même manière dans des gorges 86 orientées dans des di-

rections opposées, présentées par l'élément 84 et ayant

une configuration analogue à celle des gorges 82 L'en-

semble 70 à coins comporte en outre un élément effilé annulaire inférieur 88 qui présente des gorges inclinées en queue d'aronde analogues aux gorges 76 L'élément effilé ou cône 88 est vissé dans un manchon ou corps allongé 92 qui fait saillie vers le bas autour du mandrin

12, comme représenté.

Le mécanisme destiné à déverrouiller l'ensemble d'ancrage et à mettre en place l'obturateur annulaire sera à présent brièvement décrit Comme représenté en particulier sur la figure 1 B, l'élément 92 est maintenu à distance du tronçon 14 de mandrin afin de former un espace annulaire allongé qui est divisé par un piston annulaire 96 en chambres 95 et 97 La chambre 97 communique

avec le canal 24 de l'alésage par des canaux radiaux 98.

L'extrémité libre inférieure de l'élément 88 comporte un tronçon 100 de diamètre réduit qui présente des trous radialement opposés 102 dans lesquels sont disposées des billes 104 d'encliquetage faisant saillie radialement vers l'intérieur dans une gorge annulaire 106 ménagée dans le tronçon 14 et maintenues dans la position repré- sentée sur la figure 1 B par une surface 108 présentée par un manchon annulaire 110 Cet élément 110 présente

une partie 112 évidée et dégagée radialement vers l'exté-

rieur, qui peut être amenée dans une position située

au-dessus des billes 104 d'encliquetage pour leur per-

mettre de sortir de la gorge 106 afin que l'élément 88 puisse coulisser axialement et librement par rapport au mandrin 12 L'élément 110 est retenu dans la position montrée sur la figure 1 B par des vis de cisaillement convenables (non représentées) reliant cet élément 110 au corps 92 afin d'empêcher tout déplacement indésirable de l'élément vers l'autre position décrite ci-dessus Comme montré sur la figure 1 B, un ressort hélicoidal 113 est disposé

dans la chambre 95, entre l'élément 110 et le'piston 96.

En variante, à la place du ressort 113, le piston 96 peut être réalisé de manière à comporter un tronçon en forme de manchon orienté axialement, relié à l'élément 110

ou pouvant être enclenché directement avec cet élément 110.

Comme représenté à présent en particulier sur

la figure 1 C, l'obturateur annulaire 10 comporte un mé-

canisme de verrouillage et de libération comprenant une bague 122 de verrouillage de corps, des segments 124 de verrouillage et un manchon 126 de libération Il est évident à l'homme de l'art que la bague 122 de verrouillage

de corps est du type présentant des filets circonféren-

tiels extérieurs fins 123 qui peuvent coopérer avec les filets 93 formés sur la surface intérieure de l'élément 92 afin d'empêcher tout mouvement axial du mandrin 12 vers le haut, dans l'orientation des figures, par rapport à l'élément 92 La demande de brevet des Etats-Unis d'Amérique N O 190 308 décrit plus en détail le mécanisme de verrouillage et de libération comprenant l'anneau 122 de verrouillage, les segments 124 et le manchon 126 de libération.

Ainsi qu'il ressort de la description précédente,

le nombre important de pièces constituant l'ensemble d'ancrage, l'ensemble de fermeture ou d'obturation et la structure associée exige le maintien de tolérances dimensionnelles très critiques sur toutes les pièces pour qu'elles soient positionnées convenablement à l'état relâché, sans serrage entre ces pièces, d'une part, ni liberté ou jeu trop important entre lesdites pièces, d'autre part De plus, les assemblages par tenons et rainures entre les éléments 72 et les éléments 60, 84 et 88 sont dimensionnés de manière que, pour permettre un mouvement relatif convenable entre ces pièces, afin que

les coins puissent se déplacer radialement vers l'inté-

rieur et vers l'extérieur, de façon aisée et fiable, une liberté ou un jeu axial important soit naturellement

présent lorsque les éléments 72 sont relâchés ou rétractés.

Cependant, il est important que, lorsque l'obturateur annulaire 10 est descendu dans le sondage ou le tubage du puits et lorsqu'il en est ressorti, les éléments 72 soient maintenus au moins étroitement dans leurs positions de retrait, la totalité des jeux des assemblages en queue d'aronde étant éliminée, afin que les dents 74 n'entrent pas en contact avec la paroi intérieure du tubage du puits ou de toute autre conduite dans laquelle l'obturateur annulaire est déplacé Pour établir des tolérances de fabrication raisonnables sur toutes les pièces assemblées, décrites ci-dessus, tout

en permettant cet ajustement étroit, il est apparu souhai-

table d'utiliser un mécanisme de réglage de jeu qui peut être aisément réglé une fois que l'outil a été assemblé Un tel mécanisme évite d'avoir à maintenir des relations dimensionnelles critiques entre les pièces

du corps extérieur et des ensembles d'ancrage et d'obtura-

tion, pendant leur fabrication, ou bien il évite, en variante, d'avoir à procéder à un assemblage sélectif

des pièces ou d'avoir à ajouter des cales ou des entre-

toises.

,13306

De plus, selon l'invention, on a déterminé qu'il était très souhaitable de placer le mécanisme de réglage de jeu dans la position préférée située entre l'ensemble d'ancrage et le dispositif de fermeture étanche, comme montré par l'agencement utilisé dans l'obturateur annulaire 10 La présence de deux éléments conçus pour pouvoir se déplacer axialement l'un par rapport à l'autre et comprenant l'un des cônes ou éléments effilés pour coins, simplifie la construction globale de l'obturateur annulaire, car la réalisation des mécanismes de mise en

place et de libération n'a pas à être compromise par l'incor-

poration d'un mécanisme de réglage de jeu -

Dans la fabrication d'un obturateur annulaire comportant le mécanisme de réglage de jeu placé dans la

position préférée conformément à l'agencement de la pré-

sente invention, des tolérances dimensionnelles classiques

dans le domaine du travail des métaux peuvent être main-

tenues dans la fabrication de pratiquement tous les élé-

ments disposés entre la réduction 16 et la réduction 20 et montés autour du mandrin 12 En particulier, les dimensions des tenons 78 et 80 et des gorges 76, 82, 86 et 90 peuvent être déterminées afin qu'un ajustement relativement libre soit réalisé entre les éléments 72

et les éléments complémentaires 60, 84 et 88 En mainte-

nant des ajustements relativement libres entre les coins 72 et les cônes complémentaires, la stabilité de l'action des cônes produisant le mouvement radial vers l'extérieur des coins 72 est accrue, en particulier lorsque l'on considère les problèmes posés par l'environnement dans lequel travaille un outil de fond tel qu'un obturateur

annulaire de puits En maintenant des ajustements relati-

vement libres entre les tenons et les gorges, les mouve-

ments de commande de positionnement et de libération des coins sont effectués sans tendance au blocage des liaisons

coulissantes entre les coins et les cônes respectifs.

Au cours de l'opération consistant à préparer l'obturateur annulaire 10 à son introduction dans un puits ou autre, les éléments disposés autour du mandrin 12 sont assemblés sur ce dernier conformément au procédé classique et, lorsque l'assemblage est achevé, tout jeu ou toute liberté présenté par les coins 72 est ajusté afin que le jeu axial soit pratiquement nul, cet ajustage consistant à faire tourner l'élément 46 jusqu'à ce que l'élément 60 soit déplacé vers le haut pour éliminer tout jeu de l'ensemble à coins Les billes 104 d'encliquetage empêchent tout mouvement axial de l'élément 88 lorsque l'élément 110 est dans la position montrée sur la figure 1 B Lorsque l'élément 46 a été suffisamment tourné pour éliminer le jeu de l'ensemble à coins 70, les vis 62 de blocage sont introduites dans l'élément 46 et serrées contre la surface annulaire extérieure 63 pour

empêcher ensuite toute rotation relative entre les élé-

ments 46 et 60 Il est évident à l'homme de l'art que les vis 62 de blocage peuvent être remplacées par des filets du type à ajustement serré, utilisés pour les filetages 54 et 56, ou bien les filets peuvent comporter

d'autres dispositifs de blocage du type rapporté Cepen-

dant, les vis 62 de blocage, qui peuvent être éloignées

de la surface 63, permettent une rotation aisée de l'élé-

ment 46, ce qui est d'une certaine importance sur un outil pouvant avoir un diamètre compris entre 11,5 et

,5 cm et une longueur comprise entre 1,2 et 1,6 m.

L'opération consistant à mettre en place l'obturateur annulaire 10 dans sa position de travail et à le libérer de cette position n'entre pas dans le cadre de l'invention et elle semble pouvoir être aisément

comprise de l'homme de l'art, à la lecture de la des-

cription précédente, en regard des dessins Cependant, succinctement, l'obturateur annulaire 10 est mis en place après avoir été descendu dans un puits, à l'extrémité

d'un train de tiges ou autre élément relié à la réduction 16.

Lorsque l'obturateur annulaire 10 a atteint la position o il doit être posé et qu'un bouchon étanche aux fluides (non représenté) a été mis en place dans le canal 24, au-dessous des canaux 98, un fluide sous pression est introduit dans la chambre 97 pour faire monter le piston 96 afin decomprimer le ressort 113 Sous la force du ressort 113 et après le cisaillage des vis de cisaillement précitées, l'élément 110 est amené jusqu'à une position dans laquelle l'espace radial délimité par la surface 112 permet aux billes 104 d'encliquetage de se déplacer radialement vers l'extérieur pour libérer l'élément 88 afin qu'il puisse se déplacer axialement par rapport à l'élément 14 La poursuite du mouvement du piston 96, du ressort 113 et de l'élément effilé 88 provoque un mouvement radial vers l'extérieur des coins 72 qui

viennent s'appliquer étroitement contre la paroi inté-

rieure de la conduite du puits, par exemple la paroi d'un alésage ou d'un tubage (noni représenté) Une fois que les coins 72 sont appliqués étroitement contre la conduite du puits, la pression que le fluide continue d'exercer dans la chambre 97 et qui agit sur la surface axiale du tronçon 18 faisant saillie dans cette chambre, entraîne un mouvement axial supplémentaire du mandrin 12 vers le bas par rapport à la structure combinée de l'élément 46, de l'ensemble 70 à coins et de l'élément 92 de corps pour déformer élastiquement la garniture 40 radialement vers l'extérieur afin de la faire porter de façon étanche contre la conduite Lorsque l'anneau 123 de verrouillage se déplace vers le bas par rapport à l'élément 92 (figure 1 C), les dentures de crémaillère complémentaires 122 et 93 ont pour effet de verrouiller le mandrin dans la position d'abaissement maximale par rapport à l'élément 92. Lorsque l'on souhaite libérer l'obturateur annulaire de la position dans laquelle il a été placé, la pression du fluide régnant dans la chambre 97 est réduite et un outil convenable est introduit au moyen du canal 24 afin de porter contre le manchon 126 Après un déplacement axial suffisant du manchon 126 dans un sens ou dans l'autre, les segments 124 sont éjectés dans l'alésage du tronçon 18 de mandrin afin de libérer le verrouillage réalisé entre le mandrin et les éléments disposés autour de lui, afin que la prise de l'ensemble à coins avec la conduite du puits soit relâchée et que' l'élément 40 d'obturation soit rétracté radialement vers l'intérieur Les éléments disposés autour de la

surface circonférentielle extérieure du mandrin 12 repren-

nent alors les positions respectives illustrées sur les figures 1 A à 1 C Les positions relatives des éléments

46 et 60, qui sont inchangées à la suite du positionne-

ment ou de la libération de l'obturateur annulaire 10, maintiennent les coins 72 dans une position dans laquelle il n'existe pratiquement aucune liberté ou aucun jeu axial entre les pièces complémentaires de l'ensemble 70 à coins une fois que l'obturateur annulaire a pris la position de libération Par conséquent, l'obturateur annulaire 10 peut être remonté de la conduite du puits sans détérioration des coins 72 et avec, également, un risque minimal d'entrée en contact ou de coincement de

cet obturateur annulaire dans la conduite du puits.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à l'appareil décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

13306

Claims (14)

REVENDICATIONS

1 Appareil destiné à être introduit dans une conduite, par exemple dans un puits, pour fermer l'espace annulaire compris entre cette conduite et un élément placé à l'intérieur de ladite conduite, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un mandrin allongé ( 12), des premiers moyens ( 28) de sollicitation de joint disposés

autour du mandrin, des seconds moyens ( 44) de sollicita-

tion de joint disposés autour du mandrin et faisant face aux premiérs moyens de sollicitation, les seconds moyens de sollicitation pouvant être déplacés axialement par

rapport aux premiers moyens de sollicitation dans un pre-

mier sens, afin que lesdits moyens de sollicitation soient rapprochés les uns des autres, un joint annulaire ( 40)

étant disposé entre les premiers et seconds moyens de solli-

citation et réagissant à un mouvement axial de ces moyens, dans ledit premier sens, en se déplaçant radialement vers l'extérieur pour réaliser un contact étanche avec ladite conduite, un ensemble ( 70) comprenant plusieurs coins

( 72) mobiles radialement et dont des surfaces sont desti-

nées à entrer en contact avec des surfaces complémentaires formées sur des éléments effilés disposés autour du mandrin, lesdits éléments effilés ( 60) étant mobiles

dans un premier sens pour forcer les coins vers une posi-

tion de déploiement radial par rapport au mandrin afin

qu'ils soient en prise avec ladite conduite, et un méca-

nisme de réglage de jeu ( 52, 64, 66, 68) étant disposé

entre les seconds moyens de sollicitation ( 44) et l'en-

semble à coins ( 70) pour positionner de manière réglable cet ensemble afin que les coins soient retenus dans une position rétractée radialement vers l'intérieur par

rapport au mandrin de manière que lesdits coins ne puis-

sent pratiquement pas entrer en contact avec la conduite

pendant l'introduction de l'appareil dans cette dernière.

2 Appareil selon la revendication 1, caracté-

risé en ce que les éléments effilés comprennent au moins un élément annulaire conique ( 60) mobile axialement par

rapport aux coins.

3 Appareil selon la revendication 2, caractérisé

en ce que le mécanisme de réglage de jeu comprend un élé-

ment ( 46) qui peut s'enclencher avec l'élément conique et qui peut agir afin de déplacer cet élément conique axialement pour rétracter les coins radialement vers l'in-

térieur par rapport au mandrin.

4 Appareil selon la revendication 3, caractérisé

en ce que l'élément pouvant entrer en contact avec l'élé-

ment conique comprend un manchon annulaire ( 46) disposé autour du mandrin, entre le joint annulaire et l'élément conique, et pouvant être enclenché avec ce dernier par des filets complémentaires ( 54, 56) formés respectivement

sur ledit manchon et ledit élément conique.

Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que le manchon comporte des éléments destinés à limiter le mouvement axial dudit manchon vers l'élément conique de manière que, à la suite d'une rotation du manchon par rapport à l'élément conique, ce dernier se déplace axialement pour amener les coins dans ladite position de retrait par l'intermédiaire desdites surfaces complémentaires. 6 Appareil selon la revendication 5, caractérisé en ce que le manchon comporte un épaulement annulaire ( 48) qui peut s'enclencher avec un élément ( 50, 36) relié au mandrin afin de limiter le mouvement axial du manchon

vers l'élément conique.

7 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'élément conique comporte un tronçon tubulaire ( 58) qui s'étend axialement et sur l'extrémité libre duquel sont formés des filets extérieurs ( 56) destinés à coopérer avec des filets intérieurs ( 54) formés sur

le manchon.

8 Appareil selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de verrouillage qui relient le manchon à l'élément conique afin de les

empêcher de tourner l'un par rapport à l'autre.

9 Appareil selon la revendication 7, caractérisé en ce que le tronçon tubulaire de l'élément conique comporte une partie entaillée cylindrique ( 63) disposée entre lesdits filets extérieurs et la partie restante dudit élément conique, l'appareil comprenant en outre des moyens de verrouillage qui comprennent au moins une vis ( 62) de blocage vissée dans le manchon et pouvant être appliquée à force contre ladite partie entaillée

afin d'empêcher toute rotation entre le manchon et l'élé-

ment conique.

Appareil selon la revendication 3, caractérisé en ce que les seconds moyens de sollicitation du joint

comprennent un épaulement annulaire ( 44), orienté axiale-

ment et formé sur l'élément ( 46) destiné à s'enclencher

avec l'élément conique.

11 Appareil selon la revendication 10, caracté-

risé en ce que les premiers moyens de sollicitation du joint comprennent un épaulement annulaire ( 28) formé sur le mandrin et tourné vers l'épaulement ( 44) formé sur ledit élément pouvant s'enclencher avec ledit élément conique. 12 Obturateur annulaire de puits destiné à

être disposé dans une colonne allongée devant être intro-

duite dans un sondage de puits ou autre, de façon à formẻr une obturation étanche aux fluides à l'intérieur du sondage, l'obturateur annulaire étant caractérisé en ce qu'il comporte un mandrin tubulaire allongé ( 12) sur lequel est formé un premier épaulement annulaire ( 28) tourné vers le bas, un joint annulaire élastique ( 40) disposé autour du mandrin, au-dessous du premier épaule

ment, un élément ( 46) emmanché sur le mandrin et présen-

tant un second épaulement annulaire ( 44) tourné vers le haut, le joint étant disposé entre lesdits épaulements, un ensemble ( 70) à coins disposé autour du mandrin et comprenant des premier et second éléments coniques espacés ( 60, 88) mobiles axialement sur le mandrin, un élément conique intermédiaire ( 84) disposé entre les premier et second éléments coniques, et des coins ( 72) mobiles radialement et enclenchés avec lesdits éléments coniques au moyen de gorges et de tenons complémentaires

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( 76, 82, 86, 90; 78, 80) formés sur les éléments coniques et les coins, ces derniers étant repoussés radialement vers l'extérieur afin de s'appliquer étroitement contre une paroi latérale du sondage du puits lorsque les premier et second éléments coniques sont déplacés axialement l'un vers l'autre, un dispositif ( 96) de commande étant destiné à déplacer les coins et le joint radialement vers l'extérieur pour les faire porter étroitement et de façon étanche, respectivement, contre le sondage du puits, et un mécanisme de réglage de jeu ( 52, 64, 66, 68) étant destiné à éliminer pratiquement tout jeu entre les coins et les éléments coniques lorsque les coins sont rétractés radialement, le mécanisme de réglage de jeu comprenant

des éléments filetés complémentaires disposés sur le man-

drin, entre l'ensemble à coins et le joint.

13 Obturateur annulaire selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'un ( 46) des éléments du mécanisme de réglage de jeu présente des surfaces pouvant s'enclencher avec des moyens reliés au mandrin afin de limiter

le mouvement axial dudit élément dans un sens sur le man-

drin. 14 Obturateur annulaire selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte un manchon allongé

pouvant coulisser sur le mandrin et présentant un épaule-

ment annulaire intérieur ( 48) qui peut entrer en contact

avec un épaulement complémentaire ( 50) formé sur le man-

drin, le manchon comportant un épaulement annulaire exté-

rieur pouvant entrer en contact avec ladite surface

dudit premier élément.

15 Obturateur annulaire selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit premier élément ( 46) présente ledit second épaulement annulaire tourné vers

le haut.

16 Obturateur annulaire selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'autre desdits éléments du mécanisme de réglage de jeu comprend un manchon axial

( 58) faisant partie de l'un ( 60) desdits éléments coniques.

17 Appareil destiné à être introduit dans une conduite, par exemple d'un puits, pour fermer un espace annulaire formé entre ladite conduite et un élément disposé à l'intérieur de cette conduite, l'appareil étant caractérisé en ce qu'il comporte un mandrin allongé ( 12), un ensemble ( 70) qui entoure le mandrin et qui comprend plusieurs coins supérieurs et inférieurs ( 72), pouvant être déployés radialement-et présentant des surfaces

qui peuvent entrer en contact avec des surfaces complé-

mentaires formées sur des éléments coniques supérieur

et inférieur ( 60, 88) disposés autour du mandrin et pou-

vant être rapprochés l'un de l'autre pour déplacer à force les coins vers une position de déploiement radial par rapport au mandrin, position dans laquelle lesdits coins s'appliquent étroitement contre ladite conduite, l'appareil comportant en outre un mécanisme de réglage de jeu ( 52, 64, 66, 68) destiné à positionner de façon réglable ledit ensemble à coins afin que les coins soient

retenus dans une position de retrait radial vers l'inté-

rieur par rapport au mandrin de façon qu'ils ne puissent pratiquement pas porter contre ladite conduite lors de l'introduction de l'appareil dans cette dernière, le mécanisme de réglage de jeu comprenant des moyens destinés à s'enclencher avec ledit mandrin et l'un des éléments coniques supérieur et inférieur pour maintenir cet élément en position fixe par rapport au mandrin, et des moyens destinés à déplacer l'autre desdits éléments coniques par rapport au mandrin afin que les coins soient rétractés

vers l'intérieur.

18 Appareil selon la revendication 17, caracté-

risé-en ce que les moyens de maintien comprennent des

éléments amovibles.

19 Appareil selon la revendication 18, caracté-

risé en ce que les moyens de maintien comprennent des

billes ( 104) pouvant-être logées dans une gorge ( 106).