FR2521635A1 - Siege et appareil pour dispositif de suspension de colonne, et procede de completion d'un puits sous-marin - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN SUPPORT A BLOCS DE CULASSE DESTINE A UN DISPOSITIF DE SUSPENSION DE TUBAGE POUR UNE TETE DE PUITS SOUS-MARIN. LE SUPPORT COMPREND UN SIEGE 70 ENCLENCHE DANS UNE TETE DE PUITS 24 AU MOYEN DE DENTS 66, 76 ET DE CLIQUETS 92. UN EPAULEMENT SUPERIEUR 80 DU SUPPORT EST DESTINE A RECEVOIR UN DISPOSITIF 50 DE SUSPENSION D'UNE COLONNE OU D'UN TUBAGE. DOMAINE D'APPLICATION: FORAGE DE PUITS SOUS-MARIN DE PETROLE ET DE GAZ.

Description

L'invention concerne des systèmes de têtes de puits sous-marins, et plus

particulièrement des procédés et des appareils destinés à supporter, retenir et assurer l'étanchéité de dispositifs de suspension de tubages dans une tête de puits sous-marin L'activité accrue du forage et de la complétion en mer a entralné un accroissement des pressions de travail tel qu'il est prévu de nouveaux puits ayant une pression de travail atteignant i O 5 M Pa Pour faire face aux problèmes

particuliers associés au forage et à la complétion sous-

marins à des pressions de travail aussi élevées, de nou-

veaux systèmes de têtes de puits sous-marines sont néces-

saires Des puits ayant une pression de travail atteignant M Pa sont actuellement en cours de forage au large des cÈtes du Canada et en mer du Nord, à des profondeurs de plus de 90 m Ces opérations de forage s'effectuent -généralement au moyen d'un navire de surface ayant un compensateur de pilonnement pour un tube prolongateur et des tiges de forage s'étendant jusqu'à l'obturateur et

la tête de puits placés sur la conduite de boue L'obtura-

teur à vannes superposées est généralement monté sur un tube de 50 cm, le tube prolongateur s'étendant jusqu'à la surface Un raccord à séparation rapide est souvent placé au sommet de l'obturateur Un joint articulé est utilisé pour permettre les mouvements du navire Deux problèmes principaux se posent dans des systèmes de têtes de puits sous-marins fonctionnant dans un tel milieu, à une pression

de travail de 105 M Pa, à savoir l'utilisation d'un épaule-

ment de support dans le corps de la tête de puits, pour supporter les charges du tubage et de la pression, et un

moyen d'obturation placé entre les dispositifs de suspen-

sion du tubage et la tête de puits et supportant et conte-

nant la pression de travail.

Dans le passé, les têtes de puits de l'art anté-

rieur étaient conçues de façon à permettre une pose et un support convenables des dispositifs successifs de suspension de tubage Cependant, avec l'accroissement de la pression nominale et la pose et le'maintien de rames multiples de cuvelage et de tiges dans la tête de puits,

un petit épaulement de support ne résiste pas à la charge.

Bien qu'une réponse évidente aux problèmes consiste à utiliser simplement un épaulement de support suffisamment grand pour résister aux charges du cuvelage et de la pres- sion, de grands épaulements de support dépassant dans

la lumière d'écoulement du corps de la tête de puits rédui-

sent l'accès au cuvelage, au-dessous du corps de la tête de puits, pour le forage Au début du forage en mer, les systèmes de têtes de puits sousmarins d'un calibre de

42,5 cm exigeaient un élargissement A ce moment, la plu-

part des appareils de forage flottants étaient équipés d'un système d'obturation de 42,5 cm afin d'éliminer les deux empilements ( 51 cm et 34,5 cm) et le système à deux tubes prolongateurs nécessaires auparavant Lorsque la pression de travail des systèmes de têtes de puits est passée de 35 à 70 M Pa, on a mis au point un épaulement de support de 47,5 cm de diamètre, concu pour une pression de 70 M Pa, afin de supporter les charges du cuvelage et de la pression et de permettre un accès total dans le

cuvelage au-dessous du corps de la tête de puits.

Le second problème principal concerne les moyens d'obturation Ces moyens d'obturation doivent pouvoir

supporter et contenir des pressions de travail de 105 M Pa.

Les sources d'énergie disponibles pour actionner les moyens d'obturation comprennent la masse, la pression hydraulique et le couple Chaque moyen d'obturation exige des quantités d'énergie différentes pour son positionnement et son

actionnement Le poids constitue le moyen le moins souhai-

table, car la manipulation de masses-tiges fournissant

le poids est difficile et longue sur le plancher de l'appa-

reil de forage Si une pression hydraulique est appliquée par l'intermédiaire de la tige de forage, il est nécessaire de disposer d'un équipement à câble pour descendre des

clapets sur, et récupérer les clapets du système d'actionne-

ment de l'obturation à mise en oeuvre hydraulique En l'absence de l'utilisation de clapets, la manipulation de "tiges mouillées" de forage est très salissante et peu appréciée des équipes de forage Si le moyen d'actionnement du joint utilise la technique du dispositif de suspension de tubage à manoeuvre unique, le fluide de cimentation

peut faire apparaître des problèmes dans le système hydrau-

lique utilisé pour actionner le joint La maintenance pose également un problème Bien que l'application d'un

couple constitue le procédé le plus souhaitable pour action-

ner un joint, l'amplitude du couple pouvant être transmis à partir de la surface est limitée en raison de pertes de frottement dans le tube prolongateur, dans l'obturateur à vannes superposées, et dues également à la position

déportée, aux divers filetages et au train de tiges lui-

même. Le système de tête de puits sous-marin selon l'invention élimine les inconvénients de l'art antérieur

et présente de nombreuses autres caractéristiques avanta-

geuses Il est simple; il comporte moins de 50 éléments et il convient à un service en milieu riche en H 25 Il peut être mis en oeuvre en une manoeuvre simple, tout en permettant cependant l'utilisation de procédés à manoeuvres

multiples Tous les dispositifs de suspension sont inter-

changeables en fonction du profil extérieur, de sorte qu'ils peuvent être descendus dans des positions plus basses Les éléments d'étanchéité sont interchangeables et sont totalement actionnés à une pression supérieure à la pression prévue dans le sondage Des joints de renfort sont disponibles Les joints ne sont pas déchargés par la pression Les dispositifs de suspension peuvent être

descendus sans blocages et les éléments d'obturation assu-

3 Q rent l'étanchéité même si-le dispositif de suspension se

pose à un niveau élevé.

Le siège de support du corps résiste à une charg E de plus de 27 MN (pression de travail plus poids du tubage ou pression d'essai), sans dépasser 150 % de la limite d'élasticité de la matière en compression La tête de puits

permet le passage d'un trépan de 44,5 cm de diamètre.

Selon l'invention, on ne tente pas d'effectuer une pose sur deux types de sièges à la fois ou sur deux sièges à la fois En outre, le siège de support du corps est insensible à l'accumulation de détritus en cours de forage ou à l'accumulation de détritus pendant la descente d'un tubage de 34 cm En outre, le siège de support du corps n'exige pas de manoeuvre séparée ni la descente dans le sondage

d'anneaux de fermeture à frottement.

Les moyens de retenue du dispositif de suspension supportent 9 MN Ces moyens de retenue sont rétractés mécaniquement à force lors de la récupération du corps

du dispositif de suspension du tubage et ils sont compati-

bles avec des opérations à manoeuvre unique Les moyens de retenue du dispositif de suspension sont libérés pour permettre la récupération du dispositif de suspension du tubage lorsque l'élément d'obturation est récupéré Les

moyens de retenue du dispositif de suspension sont compa-

tibles avec des opérations à manoeuvres multiples et ils permettent la descente du dispositif de suspension, avec ou sans ces moyens de retenue Le dispositif d'étanchéité ou d'obturation travaille même si les moyens de retenue ne sont pas utilisés Les moyens de retenue du dispositif de suspension sont réutilisables et ils présentent un nombre minimal de tolérances pouvant s'accumuler entre

des gorges de retenue.

Les moyens d'obturation ou d'étanchéité selon l'invention obturent de façon fiable une zone annulaire

d'environ 47 cm de diamètre extérieur et 43,2 cm de dia-

mètre intérieur et ils exercent, par du caoutchouc, une pression supérieure à 105 M Pa (pression nominale de 140 M Pa) lorsqu'ils sont actionnés et qu'ils sont soumis par le dessus ou par le dessous à une pression de 105 M Pa Après

que l'outil de descente a été retiré, les moyens d'obtura-

tion résistent à une pression supérieure à 105 M Pa Ces moyens d'obturation s'actionnent en outre d'eux-mêmes pour supporter une pression totale lorsqu'une force de charge totale n'est pas appliquée ou lorsqu'une force de charge totale n'est pas retenue La pression ne provoque pas la mise hors d'action des moyens d'obturation Ces derniers établissent une zone d'étanchéité relativement

longue pour couvrir les défauts du corps et/ou les détritus.

En outre, ils comprennent des joints principaux métal sur métal et utilisent les joints métal sur métal à titre de renfort pour empêcher l'extrusion sous haute pression de joints secondaires en élastomère Les moyens d'obtura- tion selon l'invention rétractent fermement les joints métal sur métal des parois avant que ces moyens d'obturation soient récupérés Les joints en élastomère des moyens d'obturation peuvent se relâcher pendant la récupération

de l'ensemble de régulation de débit et ils sont totale-

ment récupérables Les moyens d'obturation selon l'inven-

tion comprennent une liaison mécanique importante entre le haut et le bas de la zone des garnitures d'étanchéité afin d'assurer la récupération de la bague inférieure La conception permet des opérations à manoeuvre unique La zone d'obturation ne comporte pas de pièces métalliques agissant par intermittence pour donner des pressions de

caoutchouc irrégulières Les moyens d'obturation compren-

nent un nombre minimal de zones d'étanchéité en parallèle

afin de minimiser les trajets de fuite Les moyens d'obtu-

ration sont reliés fermement à l'élément de garniture afin de ne pouvoir être entraînés par le courant pendant les opérations de descente La conception permet également

des opérations à manoeuvres multiples et une interchan-

geabilité de tous les dispositifs de suspension de tubage

compris dans une dimension nominale.

Les moyens destinés à charger les moyens d'obtu-

ration utilisent de façon fiable une force pour actionner les moyens d'obturation à une pression nominale de 140 M Pa Ils permettent une circulation complète dans le cas d'une utilisation en une manoeuvre unique Cependant,

les moyens de chargement sont compatibles avec une opéra-

tion à manoeuvre unique ou une opération à manoeuvres multiples En outre, ils sont interchangeables pour tous les dispositifs de suspension de tubage utilisés dans le système de tête de puits Les moyens de chargement agissent

sur les moyens d'obturation afin qu'ils assurent l'étan-

chéité même dans le cas o le dispositif de suspension de tubage est positionné à une grande hauteur En outre, ils ne relâchent pas une quantité importante de la charge de pression complète après l'actionnement Les moyens de chargement n'exigent pas un enclenchement à distance de filets de retenue En outre, ils ne comportent pas de goupilles de cisaillement Les moyens de chargement sont réutilisables et ils n'ont pas à être enclenchés à distance sur des filets de retenue lors du remplacement d'un écrou

de garniture.

L'outil de descente du dispositif de suspension de tubage comporte un raccord le reliant au dispositif de suspension et supportant une charge des tiges supérieure à 3 MN L'outil de descente peut exercer une force axiale

supérieure à 4 MN pour actionner les moyens d'obturation.

En outre, l'outil de descente est capable de se raccorder dans le dispositif de suspension de tubage sans couple orienté à gauche L'outil de descente peut être descendu

sur le tubage ou sur le train de tiges de forage.

L'invention concerne un support de dispositif de suspension à blocs de culasse destiné à un ensemble de têtes de puits sous-marin et particulièrement utile

à des puits sous-marins ayant une pression de travail pou-

vant s'élever à environ 105 M Pa L'ensemble à têtes de puits comprend une tête de puits, le support de dispositif de suspension à blocs de culasse, une garniture destinée à assurer l'étanchéité entre ce support et la tête de puits et un autre dispositif de suspension de tubage, et un ou plusieurs autres dispositifs de suspension de tubage

soutenus par ledit support.

La tête de puits présente un alésage de 44,6 cm permettant le passage d'un trépan normal de forage de 44,45 cm Le support de suspension à blocs de culasse, auquel un tubage est suspendu, est posé sur la tête de puits et relié à cette dernière afin de supporter un ou plusieurs autres dispositifs de suspension de tubages à l'intérieur de la tête de puits et afin également de supporter et de contenir la charge de pression régnant dans le puits Des dents de blocs de culasse sont prévues sur la tête de puits et sur le support de suspension pour permettre à ce support d'être emmanché dans la tête de

puits et tourné sur moins de 3600 pour réaliser un accou-

plement complet entre la tête et le support Les dents de blocs de culasse comprennent six groupes de six dents et se présentent sous la forme de filets espacés, sans pas hélicoïdal Des rainures de blocs de culasse sont

prévues entre les groupes de dents adjacents pour consti-

tuer un trajet d'écoulement naturel permettant le passage des fluides du puits Le support de suspension à blocs de culasse comporte un rebord annulaire supérieur destiné

à arrêter le mouvement de descente de ce support à l'inté-

rieur de la tête de puits Ce rebord annulaire présente des cannelures alignées sur les rainures des blocs de culasse pour le passage des fluides du puits Les cannelures sont plus étroites que les rainures afin que le support

de suspension ne puisse passer à travers la tête du puits.

La surface supérieure du rebord annulaire constitue une surface d'appui pouvant supporter un ou

plusieurs autres dispositifs de suspension de tubages.

La surface d'appui du support de suspension supporte la charge du tubage et de la colonne, en plus d'une pression de travail de 105 M Pa La surface d'appui des dents des -blocs de culasse est plus grande que la surface d'appui présentée par le rebord annulaire du support de suspension

destiné au dispositif de suspension de tubage suivant.

La garniture est destinée à assurer l'étanchéité entre le support de suspension à blocs de culasse et la tête de puits et le dispositif de suspension de tubage suivant Cette garniture comporte des moyens permettant

d'essayer l'intégrité des joints réalisés par ladite gar-

niture.

Après la pose, l'accouplement, l'établissement de l'étanchéité et l'essai du support de suspension à blocs de culasse, le dispositif de suspension de tubage suivant, avec son tubage, est posé sur le dessus du support de suspension Un ensemble de retenue et d'obturation est disposé-entre la tête de puits et le dispositif de

suspension suivant afin de retenir ce dispositif de sus-

pension suivant et d'en assurer l'étanchéité Des deuxième et troisième dispositifs de suspension de tubages sont ensuite descendus dans le puits, l'un après l'autre, et l'étanchéité entre ces dispositifs et la tête de puits est réalisée de façon analogue Le support de suspension à blocs de culasse supporte les trois dispositifs de suspension de tubage auxquels des tubages sont suspendus et, dans le même temps, il supporte et contient une

pression de travail de 105 M Pa.

Une autre forme de réalisation de l'invention comprend un prolongement du corps du support de suspension à blocs de culasse afin qu'un ensemble de retenue et

d'obturation puisse être disposé entre le support de sus-

pension à blocs de culasse et la tête de puits L'ensemble de retenue et d'obturation comprend une partie d'étanchéité comportant plusieurs anneaux métalliques tronconiques de liaison reliés les uns aux autres par des éléments de liaison pour présenter la forme d'un Z Les anneaux

métalliques adjacents de liaison forment des gorges annu-

laires destinées à loger des éléments élastiques en élas-

tomère Un outil est destiné à actionner, par l'àpplica- tion d'un couple et d'une pression hydraulique, l'ensemble de retenue et d'obturation pour établir un joint principal

à contact métal sur métal et un joint secondaire en élas-

tomère entre le support de suspension à blocs de culasse

et la tête de puits.

L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique montrant l'environnement dans lequel l'invention est utilisée; les figures 2 A, 2 B et 2 C sont des demi-coupes longitudinales de la tête de puits, de l'anneau de support des dispositifs de suspension, de l'outil de descente des dispositifs de suspension de tubages, de l'ensemble d'obturation et de retenue et, schématiquement, d'une

partie de l'obturateur anti-éruption pour le puits sous-

marin de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective éclatée, avec arrachement partiel, du siège du corps de blocs de culasse et d'une partie de la tête de puits de la figure 2; la figure 3 A est une vue en perspective à échelle agrandie d'une clavette représentée sur la figure 3;

la figure 4 est une coupe longitudinale par-

tielle de l'élément d'étanchéité en position de descente; la figure 4 est une coupe longitudinale

partielle de l'élément d'étanchéité en position d'étan-

chéité; et les figures 5 A, 5 B et 5 C sont des demi-coupes longitudinales partielles de la tête de puits équipée de dispositifs de suspension de colonnes de 40,5 cm, 34 cm, 24,5 cm et 17,8 cm, posées et en position de retenue

_ 15 et d'obturation.

L'invention concerne donc un système de tête de puits sous-marin destiné à la descente, au support, à l'obturation, au maintien et à l'essai d'un dispositif -de suspension de tubage ou de colonnes dans une tête

de puits de pétrole ou de gaz Bien que la présente in-

vention puisse être utilisée dans divers environnements, la figure 1 illustre schématiquement une installation -typique utilisant un dispositif de suspension de tubage et un tubage, selon l'invention, dans une tête de puits disposée sur le fond de l'océan et destinée à un puits

en mer.

Si l'on se réfère initialement à la figure 1, on voit un sondage 10 foré dans le fond 12 de la mer, au-dessous d'une masse d'eau 14, à partir d'un navire 16 de forage qui flotte sur la surface 18 de l'eau Une Structure ou plaque de base 20, un tube guide 22, une tête de puits 24, un obturateur 26 à vannes anti-éruption superposées, comportant un équipement de commande de pression, et un tube prolongateur marin 28 sont descendus du navire flottant 16 de forage et installés dans le fond 12 de la mer Le tube guide 22 peut être poussé ou enfoncé par lançage de jets dans le fond 12 de la mer jusqu'à ce que la tête de puits 24 repose à proximité 1.1 du fond 12 ou bien, comme montré sur la figure 1, un sondage 30 peut être foré pour l'insertion du tube guide 22 La plaque de base 20 est fixée autour de l'extrémité supérieure du tube guide 22 sur le fond 12 de la mer, et le tube guide 22 est ancré dans le sondage 30 par une colonne 32 de ciment l'entourant sur une certaine partie de sa longueur L'obturateur anti-éruption 26 est relié de manière amovible, par un raccord convenable, à la tête 24 montée sur la plaque de base 20 reposant sur le fond 12 de la mer, et il comporte une ou plusieurs vannes telles que celles représentées en 40 Ces obturateurs comprennent un certain nombre de mâchoires d'obturation de tubes, telles que les mâchoires 34 de l'obturateur 40, destinées à être déplacées vers le corps de l'obturateur et en sens opposé pour s'appliquer de manière étanche contre un élément tubulaire, tel qu'une tige de forage,

ou s'en éloigner, cet élément tubulaire traversant l'obtu-

rateur 40, ainsi qu'il est bien connu Le tube prolonga-

teur marin 28 s'étend du sommet de l'obturateur 26 au

navire 16 de surface.

L'obturateur 26 anti-éruption comprend des lignes de duses 36 et 38 aboutissant à la surface 18 Les lignes de duses sont utilisées, entre autres choses,

pour l'essai des mâchoires 34 à tubes de l'obturateur 40.

Lors de l'essai des mâchoires 34, un bouchon d'essai est descendu dans le puits au moyen du tube prolongateur 28 pour obturer le puits au niveau de la tête 24 Les mâchoires 34 sont actionnées et fermées et la pression est ensuite appliquée par l'intermédiaire de la ligne 38 de sécurité, une vanne montée sur la ligne 36 de duse

étant fermée pour essayer les mâchoires 34 à tubes.

L'appareil de forage, comprenant les tiges de forage équipées d'un trépan normal de forage de 44,45 cm, est descendu au moyen du tube prolongateur 28 et du tube guide 22 afin d'accroître la profondeur à laquelle le sondage 42 est foré dans le fond de l'océan pour la mise en place d'un tubage 44 de surface ou tube guide Un dispositif 50 de suspension de tubage de surface, représenté sur la figure 2 C et auquel le tubage 44 est suspendu, est abaissé dans le tube guide 22 jusqu'à ce que ce dispositif 50 se pose dans la tête de

puits et soit raccordé à cette tête 24 comme décrit ci-

après D'autres tubages et tiges intérieures de colonnes sont ensuite posés et suspendus dans la tête de puits 24, comme décrit ci-après en regard des figures 5 A, 5 B et 5 C. Comme représenté sur la figure 2 C, la tête

de puits 24 comporte un corps 46 ayant une extrémité infé-

rieure 48 de diamètre réduit qui forme un épaulement

conique 52 tourné vers le bas et se resserrant vers l'in-

térieur L'extrémité inférieure 48 de diamètre réduit comporte un tronçon tubulaire réduit 54 dont l'extrémité forme un autre épaulement conique 56 tourné vers le bas plus petit et se resserrant vers l'intérieur Le tube guide 22 est un tube de 51 cm de diamètre extérieur et il est soudé au tronçon tubulaire réduit 54, sur le fond de la tête de puits 24 Le tube guide 22 présente une épaisseur de 12,7 mm et un alésage intérieur 62 de 48,25 cm de diamètre afin de recevoir initialement les tiges de forage et le trépan pour permettre le forage du sondage 42, puis le tube guide 44 de surface, comme montré sur la figure 1 Le corps 46 de la tête de puits présente un alésage 60 d'un diamètre d'environ 47,5 cm, légèrement inférieur à celui de l'alésage intérieur 62 du tube guide 22. Plusieurs encoches 64 de butée, des dents 66 de blocs de culasse et quatre gorges annulaires (montrées sur la figure 5 B) telles que la gorge 68, sont disposées à l'intérieur de l'alésage 60 de la tête de puits, les gorges étant espacées le long de l'alésage 60 au-dessus des dents 66 de blocs de culasse Les dents 66 ont un diamètre intérieur d'environ 44,6 cm pour permettre le passage du trépan normal de forage de 44,45 cm pour le

forage du sondage 42.

La tête de puits 24 comporte un siège amovible de support de dispositif de suspension ou siège 70 de corps de blocs de culasse conçu pour être descendu dans l'alésage 60 et pour être relié aux dents 66 de blocs de culasse Le siège 70 comprend un tube annulaire plein 72 qui présente un alésage intérieur lisse 74, des dents extérieures 67 de blocs de culasse destinées à s'enclencher avec des dents intérieures 66 de blocs de culasse du corps 46 de la tête de puits, un siège ou épaulement conique 80 de support tourné vers le haut, se resserrant vers le bas et destiné à s'enclencher avec le dispositif 50 de suspension du tube guide de surface, et un ensemble 78 à clavettes destiné à verrouiller le

siège 70 de corps dans le corps 46 de la tête de puits.

L'alésage 74 du tube ou anneau solide 72 présente un diamètre intérieur de 40,8 cm, donnant à

l'épaulement conique 80 de support une épaisseur horizon-

tale utile d'environ 3,3 cm pour supporter le dispositif de suspension de tubage Le siège 70 présente une épaisseur de paroi assez forte pour ne pas s'écraser sous un effort de compression vertical de 630 M Pa Ceci est important, car la tête de puits 24, en raison de sa dimension, son poids et son épaisseur, est un élément

rigide par rapport au siège 70 qui est un élément relati-

vement flexible.

Comme représenté sur la figure 3, le siège 70 de corps comprend plusieurs groupes 82 de dents segmentées 76 séparées par des rainures ou espaces 86 de blocs de culasse afin de recevoir des groupes correspondants 88 de dents segmentées 66, disposés dans le corps 46 de la tête de puits comme montré sur la figure 2 C Les dents segmentées 66, 76 peuvent ou non présenter un certain pas, mais elles sont de préférence sans pas Les dents 66 et 76 ne sont pas conçues pour s'enclencher étroitement lors d'une rotation du siège 70 pour un branchement avec la tête de puits 24 Les dents 66 de la tête de puits sont inclinées vers l'intérieur et vers le bas pour faciliter le passage du trépan Si les dents ou filets 66 étaient carrés, épaulés ou du type trapézoïdal, ils risqueraient d'accrocher le trépan lors de sa descente à travers la tête de puits 24 vers le sondage 42 destiné à recevoir le tube guide 44 de surface Les dents 76 de l'épaulement présentent des inclinaisons correspondantes pour s'enclencher de façon complémentaire avec les dents 66 de la tête de puits Chacun des groupes 82 et 88 comporte six rangées de dents segmentées ayant une épaisseur d'environ 12,7 mm de leur base jusqu'à leur face La surface occupée par les six rangées de dents segmentées 66, 76 dépasse la surface de l'épaulement de support Un rebord annulaire supérieur continu 85 du siège 70, situé au-dessus des dents 76, limite la profondeur d'introduction des groupes de dents 82 dans les espaces 87 Le rebord annulaire supérieur continu 85 empêche le siège 70 de passer à travers la tête de puits 24 Le segment denté inférieur 84 est surdimensionné pour empêcher une rotation prématurée du siège 70 dans la tête de puits 24 avant que le siège 70 se soit posé

sur le rebord annulaire 85.

Les six rangées ou groupes 82 et 88 de dents segmentées 66, 76 constituent un nombre pair de rangées pour supporter et distribuer uniformément la charge On égalise ainsi les efforts appliqués aux dents segmentées 66 et 76 Du fait de la présence de six groupes de dents, les dents segmentées 66 et 76 peuvent être enclenchées par rotation du siège 70 sur 30 , c'est-à-dire sur un arc de 1800 divisé par le nombre de groupes Si les dents segmentées 66 et 76 étaient de plus grande longueur, leut enclenchement demanderait une plus grande rotation du siège 70 Il est préférable que les dents segmentées 66 et 76 soient de même longueur afin qu'un contact

maximal puisse être utilisé pour supporter les charges.

Les dents segmentées 66 et 76 peuvent être constituées simplement de gorges circulaires présentant des rainures ou espaces 86, 87 pour l'accouplement ou l'enclenchement Les dents segmentées 66 et 76 présentent un angle de pas nul et elles sont effilées de façon'à accroître la surface de prise pour que les filets ou

dents 66, 76 supportent un plus grand effort de cisaille-

ment L'angle de profil des dents segmentées 66 et 76 est supérieur à 300 et il est de préférence d'environ 550 afin que la surface de prise soitnotablement accrue pour la résistance au cisaillement Ce profil de dent tend à égaliser les efforts sur la totalité des dents segmentées 66 et 76 afin qu'elles ne travaillent pas séparément.

Les dents 66 et 76 peuvent être du type tra-

pézoidal Un épaulement carré présenté par les dents 66

et 76 retiendrait des débris et d'autres déchets s'écou-

lant dans le puits Un avantage supplémentaire de l'accou-

plement à blocs de culasse entre la tête 24 de puits et le siège 70 de corps est que les dents segmentées 76 nettoient les dents segmentées 66 lorsque le siège 70 est tourné dans la tête 24 de puits Les dents 76 repoussent tout débris des dents 66 afin que ces débris 815 tombent dans les rainures ou espaces 86, 96 des blocs

de culasse.

Des filets continus présentent plusieurs inconvénients Ils exigent de multiples rotations pour l'accouplement et doivent être soutenus jusqu'à ce qu'ils tombent sur une fraction de centimètre avant l'entrée en prise initiale des entrées des filets En outre, des filets se déplacent sur un point lorsqu'ils sont tournés pour l'accouplement L'accouplement à blocs de culasse

entre le siège 70 et la tête de puits 24 évite ces incon-

vénients Lorsque le siège 70 de corps est abaissé dans la tête de puits 24 en étant porté par un outil approprié de descente, le segment denté 84 le plus bas situé sur le siège 70 s'enclenche avec le segment denté le plus haut des segments dentés 66 du corps de la tête de puits 24 Le siège 70 est ensuite tourné sur moins de 30 pour permettre aux groupes 82 de dents du siège 70 de s'enclencher dans les rainures 87 comprises entre les dents des groupes 88 de la tête de puits 24 Cette descente est importante, pouvant atteindre 30 cm, et elle peut être aisément détectée à la surface, ce qui permet de s'assurer que le siège 70 est enclenché avec la tête de puits 24 et peut être tourné pour réaliser l'enclenchement des blocs de culasse Lorsqu'on utilise l'accouplement ou l'enclenchement à blocs de culasse selon l'invention, on obtient une indication nette de l'instant o le siège 70 de corps est totalement enclenché avec la tête de puits 24 L'accouplement par blocs de culasse selon l'invention présente l'avantage supplémen- taire de permettre d'emmancher le'siège 70 dans la tête de puits 24 et d'effectuer une rotation de 300 du siège pour réaliser un enclenchement complet entre ce dernier

et la tête de puits 24.

Comme représenté sur les figures 2 C, 3 et 3 A, un ensemble 78 à clavettes comprend plusieurs cliquets 92 sollicités vers l'extérieur, pouvant coulisser chacun dans une cavité 94 tournée vers l'extérieur et ménagée dans un segment denté inférieur 84 sur deux de l'anneau solide 94 Le cliquet 92 présente des côtés plats 90, des côtés supérieur et inférieur inclinés 91, et un alésage 96 ménagé dans son côté inférieur et destiné à recevoir une extrémité d'un ressort 98, Les rondelles 93 sont montées au moyen de vis 95 dans la cavité 94 de chaque côté du cliquet 92, de manière à délimiter une rainure pour ce cliquet 92 L'autre extrémité du ressort 98 porte contre le fond de la cavité 94 afin que le cliquet 92 soit repoussé vers l'extérieur Une encoche 64 de butée est située au- dessous des six groupes 88 de dents, de manière que le cliquet 92 soit positionné sur l'anneau solide 72 afin d'être adjacent à une encoche 64 de butée ménagée dans le corps 46 de la tête de puits

lorsque l'enclenchement est achevé entre les dents inté-

rieures et extérieures 66 et 76 de la tête de puits 24 et du siège 70 -Le cliquet 92 est rappelé vers l'intérieur de l'encoche 64 sous l'effet de la rotation de l'anneau 72 dans les filets 66 pour arrêter ainsi la rotation de l'anneau 72 Une ouverture 102 est ménagée à travers l'anneau 72 et débouche dans la cavité 94 pour permettre

la libération du cliquet 92.

Dans l'art antérieur, l'épaulement de support du dispositif de suspension du tube guide de surface était réalisé d'une seule pièce avec le corps de la tête, de puits et était assez grand pour supporter la charge

du tube guide et de la pression Cependant, cet épaule-

ment de support de l'art antérieur réduisait l'ouverture de l'alésage du bord de la tête de puits pour accéder à la colonne se trouvant au-dessous du corps de la tête de puits pour le forage Si l'on utilisait un épaulement assez grand pour supporter des pressions de travail

de 105 M Pa, l'alésage délimité par cet épaulement ne per-

mettrait pas le passage d'un trépan normal de 44,45 cm.

De tels systèmes de tête de puits sous-marine demandaient

un élargissement.

Selon l'invention, le siège 70 du corps de blocs de culasse constitue un épaulement de support qui peut être installé et qu'il n'est pas indispensable de mettre en place dans le corps 46 de la tête de puits avant que l'on rencontre de plus fortes pressions de

travail Le siège 70 de corps n'est posé qu'après l'achè-

vement de l'opération de forage pour le tube guide 44

de surface, permettant un accès par la totalité de l'alé-

sage de la tête Etant donné que des pressions de travail seulement minimes sont rencontrées dans le forage destine à recevoir le tube guide 44 de surface, l'épaulement de support plus grand n'est pas indispensable A la fin du forage destiné au tube guide 44 de surface, le siège 70 de corpsde blocs de culasse est mis en place pour qu'il soit possible de supporter des charges, exercées par le tubage et la pression, atteignant 105 M Pa Ainsi, on dispose d'un espace suffisant, avant l'installation du siège 70 de corps,pour permettre le passage d'un

trépan de 44,45 cm.

Pour la pose du siège 70 de corps de blocs de culasse, on relie ce siège 70 à un outil de descente (non représenté) au moyen de goupilles de cisaillement dont l'une est représentée en 104 L'outil de descente monté sur un train de tiges de forage fait ensuite descendre le siège 70 de corps dans l'alésage 60 de la

tête 24 de puits jusqu'à ce que le segment denté infé-

rieur 84 se pose sur le segment denté supérieur des t ' 25:21635 dents 66 Le siège 70 est ensuite tourné jusqu'à ce que les groupes 88 de dents de la tête de puits 24 tombent dans les rainures 86 des blocs de culasse et que les groupes 82 de dents de l'anneau 72 se logent dans les rainures correspondantes 87 des dents 66 de la tête de puits Le rebord annulaire continue 85 se pose sur le segment denté le plus haut des segments 66 dans la tête de puits 24 Le siège 70 est ensuite tourné au moyen du train de tiges de forage et de l'outil de descente jusqu'à ce que les clavettes 78 s'enclenchent dans les encoches 66 d'arrêt pour faire cesser la rotation Un essai de pression peut être exécuté pour que l'on s'assure de la pose convenable du siège 70 Puis les goupilles de cisaillement, retenant le siège 70 sur l'outil de descente, sont cisaillées en 104 afin de libérer l'outil de descente

et de permettre-son retrait.

La figure 2 C illustre la pose d'un dispositif de suspension de tube guide de surface sur le siège de corps de blocs de culasse à l'intérieur de la tête de puits 24 Le dispositif 50 de suspension comprend

un corps sensiblement tubulaire 110 qui comporte un man-

chon inférieur fileté 112 relié par vissage au raccord supérieur de la rame 44 afin de suspendre cette dernière à l'intérieur du sondage 42, un tronçon supérieur épaissi 11 i 4 qui présente un épaulement annulaire radial 116 faisant saillie vers l'extérieur, et plusieurs gorges annulaires 120 (représentées sur la figure 2 B) ménagées dans la surface périphérique intérieure du corps 110 et destinées au raccordement avec un outil 200 de

descente, décrit ci-après.

Comme représenté sur les figures 2 A et 2 B,

des filets 118 sont réalisés à partir du haut, en descen-

dant, sur une longueur substantielle de la surface exté-

rieure du corps tubulaire 10 afin d'entrer en prise avec un ensemble 180 de retenue et d'obturation, décrit ci-après. L'opération de cimentation du tube guide 44 de surface dans le sondage 42 exige la présence d'un canal s'étendant de l'espace annulaire inférieur 130, compris entre le tube guide 44 de surface et le tube guide 22, et l'espace annulaire supérieur 134 compris entre la tête 24 de puits et les tiges de forage 236, pour permettre l'écoulement des produits de retour vers la surface Plusieurs cannelures supérieures et inférieures ou orifices 122 et 124 de circulation sont prévu S à travers le tronçon supérieur 114 pour permettre l'écoule-'

ment des fluides, par exemple pour l'opération de cimen-

tation, autour du dispositif 50 de suspension Les canne-

lures inférieures 122 forment des canaux d'écoulement de fluide traversant l'épaulement annulaire radial 116 et les cannelures supérieures 124 en forme d'écoulement de fluide traversant l'extrémité supérieure filetée du corps tubulaire 110 pour permettre le passage de fluide

autour de l'ensemble 180 de retenue et d'obturation.

Des filets 126 sont formés sur la surface

périphérique extérieure du tronçon supérieur 114, au-

dessous de l'épaulement annulaire 116, afin d'être vissés et d'entrer en prise avec un anneau épaulé fileté 128 entourant le dispositif 50 de suspension L'anneau 128 présente une face conique 132 tournée vers le bas, es resserrant vers le haut et destinée à reposer de façon complémentaire et à porter sur l'épaulement conique 80 de support, tourné vers le haut, se resserrant vers le

bas et situé sur le siège 70 du corps de blocs de culasse.

Le dispositif 50 de suspension se pose ainsi que le siège 70 lors de l'entrée en contact de la face conique 132 de l'anneau épaulé 128 avec l'épaulement 80 de support

du siège afin que le siège 70 résiste aux charges résul-

tant du tubage et de la pression.

Des puits ayant une pression de travail de l'ordre de 105 M Pa imposent des charges particulières au support des têtes de puits Non seulement la tête de puits doit supporter le poids des dispositifs de suspension de tubages, ainsi que celui des tubages qui

leur sont suspendus, et le poids d'un ou plusieurs-dis-

positifs de suspension de colonnes, ainsi que le poids des colonnes qui leur sont suspendues, mais la zête de puits doit également supporter et contenir la pression de travail de 105 M Pa Ainsi, la tête de puits doit supporter à la fois le poids du tubage et de la colonne et la charge exercée par la pression Une tête de puits

destinée à une pression de travail de 105 M Pa doit pré-

senter une surface suffisante de support et d'appui, de par sa conception, pour que la charge ne dépasse pas

sensiblement la limite d'élasticité en compression verti-

cale de la matière constituant les supports de tête de puits Alors qu'à des pressions de travail plus faibles on utilise des matières ayant une résistance à la traction de 490 M Pa, au minirum, une matière ayant une résistance à la traction plus élevée, à savoir au minimum de 595 M Pa, est normalement utilisée pour des têtes de puits soumises à des pressions de 105 M Pa Par prudence, en supposant un effort vertical de compression de 630 M Pa appliqué à la tête de puits, la tête de puits selon l'invention supportera une charge de plus de 27 MN, car la surface d'appui est de l'ordre de 420 à 450 cm' Cette surface d'appui doit être établie, lors de la conception, de manière que la charge ne dépasse pas de plus de 25 % la résistance de la matière en compression verticale La surface d'appui entre le dispositif 50 de suspension de tubage le plus bas et le siège 70, et celle entre le siège 70 et les dents 66 de blocs de culasse sur la tête de puits 24 doivent être suffisantes pour supporter de telles charges sans que la résistance limite de leur matière soit notablement dépassée en compression verticale, c'est-à-dire de plus de 25 % Une telle réalisation a

été obtenue dans le système de tête de puits selon l'in-

vention. Pour assurer la présence d'une surface d'appui suffisante entre le dispositif 50 de suspension de tubage et le siège 70, l'anneau épaulé 128 du dispositif de suspension est vissé sur un épaulement annulaire radial 116 faisant saillie du tronçon supérieur 114 du corps 110 du dispositif de suspension du tubage L'anneau épaulé 128 présente une face conique 132 s'étendant sur 3600, destinée à entrer en contact avec l'épaulement de support du siège 70 de corps, afin d'établir un contact complet et total entre cet épaulement 80 et la face conique 132 En l'absence de l'anneau épaulé 128

de suspension, les cannelures ou orifices 122 de circu-

lation traversant l'épaulement 116 empêchent l'établisse-

ment d'une surface d'appui sur 3600 entre le dispositif de suspension et le siège 70 du corps L'enclenchement entre l'épaulement 80 de support et la face conique 132 réalise une surface d'appui excédentaire, déterminée par le diamètre intérieur de 44,6 cm de la tête de puits et par le diamètre intérieur de 40,8 cm du siège 70 Ainsi, la surface d'appui entre l'épaulement 80 et la face 132 est d'environ 450 cm 2, permettant à cette surface de

supporter une charge de plus de 27 MN.

Les dents intérieures et extérieures 66 et 76 des blocs de culasse de la tête de puits 24 et du siège de corps sont conçues de façon à établir une surface

d'appui suffisante pour supporter la charge prévue indi-

quée ci-dessus Comme décrit précédemment, les dents 66 et 76 des blocs de culasse forment six groupes 82 et 88 disposés sur la tête de puits 24 et le siège 70 Chacun des groupes 82 et 88 comprend six dents 66 et 76 destinées à supporter la charge La surface d'appui des dents 66 et 76 des blocs de culasse est supérieure à la surface

d'appui entre l'épaulement 80 et la face conique 132.

Le nombre de dents est déterminé par la perte de surface d'appui due aux six espaces 86 et 87 destinés à recevoir

les groupes correspondants 82 et 88 pendant l'assemblage.

Si l'on se réfère de nouveau à la figure 2 C, on voit que l'épaulement annulaire radial 116 faisant saillie'du tronçon supérieur 114 du corps 110 du dispositif de suspension présente une surface conique 136 de came tournée vers le haut, s'évasant vers le bas et comprenant une gorge annulaire 138 de dégagement qui s'élève à sa base Une chambre annulaire 142 s'étend du côté supérieur de la gorge 138 jusqu'à une surface verticale annulaire 140 d'obturation s'étendant de la gorge 138 à l'extrémité inférieure des filets 118 L'épaulement annulaire radial 116 est disposé au-dessous de la gorge annulaire 68 de verrouillage ménagée dans le corps 46 de la tête de puits, après que le dispositif 50 de suspension a été posé dans la tête 24 Le bord annulaire

inférieur de la surface de came 136 se termine juste au-

dessus de l'extrémité inférieure de la gorge 68.

Le dispositif 50 de suspension de tubage

comporte une bague 144 de verrouillage disposée sur l'épau-

lement annulaire-radial 116 La bague 144 de verrouillage peut être une bague fendue qui est destinée à s'expanser cdans la gorge 68 de la tête de puits pour réaliser un enclenchement avec le corps 46 de la tête de puits afin de maintenir et verrouiller le dispositif 50 de suspension dans la tâte 24 La gorge 68 de la tête de puits comporte une paroi verticale 146 de base de laquelle partent une paroi inclinée vers le haut et une paroi inclinée vers le bas La bague 144 de verrouillage présente une surface verticale 148 de base, une surface inclinée vers le bas, dont l'étendue correspond à celle de la paroi inclinée vers le haut de la gorge 68, et une surface inclinée vers le haut, parallèle à la paroi inclinée

vers le bas de la gorge 68 de manière que, lors de l'ex-

pansion de la bague 144 de verrouillage, la surface ver-

-ticale 148 de cette bague 144 porte contre la paroi verticale 146 de la gorge 68 En outre, la bague 144 de verrouillage présente une surface inférieure 152 de came tournée vers le bas, s'évasant vers l'extérieur et pouvant porter et agir contre la surface 136 de came tournée vers le haut de l'épaulement annulaire radial 136, un rebord annulaire 154 faisant saillie vers l'intérieur étant logé dans la gorge annulaire 138 de dégagement en position de retrait, et une tête 156 de came, tournée vers le haut et vers l'intérieur, étant destinée à produire une action de came sur l'ensemble 180 de retenue et d'obturation avec lequel elle s'enclenche, comme décrit ci-après Une surface inclinée 158, parallèle à la paroi de la chambre 142, s'étend entre la tête de

came 156 et le rebord annulaire 154.

Le rebord annulaire 154 en saillie est logé dans la gorge 138 du dispositif 50 de suspension de tubage pour empêcher la bague 144 de verrouillage d'être dégagée par traction de la gorge 138 lorsque le dispositif 50 de suspension est descendu dans le puits Il est nécessaire, pendant la descente du dispositif 50 de suspension de

tubage, que la bague 144 de verrouillage franchisse plu-

* sieurs diamètres réduits tels que le diamètre de l'obtu-

rateur 40 anti-éruption Cet obturateur 40 comporte souvent un joint en caoutchouc, du type torique, qui ne se rétracte pas complètement, de sorte que le dispositif de suspension du tubage doit passer à force à travers ce joint de caoutchouc Si le rebord annulaire 154 n'était pas logé dans la gorge 138, la bague 144 de verrouillage risquerait d'être accrochée au niveau d'un tel passage de diamètre réduit et de frotter le long de la surface

extérieure Ceci pourrait dégager la bague 144 de ver-

rouillage de la gorge 138 et pourrait lui permettre de

s'élever en glissant autour du dispositif 50 de suspen-

sion du tubage jusqu'à ce que cette bague 144 porte contre

le dispositif 210 d'étanchéité Ceci non seulement empêche-

rait la mise en oeuvre du dispositif 212 d'actionnement

des moyens de retenue, mais empêcherait également l'action-

nement du dispositif 10 d'étanchéité La chambre annulaire 142 détermine un espace permettant à la gorge 138 de recevoir le rebord annulaire 154 Le profil ainsi obtenu présente également un gradin qui protège la bague 144 de verrouillage d'une charge exercée vers le haut sur

cette bague 144 de verrouillage.

L'ensemble 180 de retenue et d'obturation est représenté sur les figures 2 B et 2 C, enclenché avec

un outil 200 de descente et actionné en position de rete-

nue Cet ensemble 180 comprend un élément fixe 184 monté de façon à pouvoir tourner sur un élément tournant ou écrou 182 de serrage de garniture par des moyens de retenue 186 L'écrou 182 de serrage comporte un corps analogue à un anneau, ayant une tige inférieure 188 et une extrémité supérieure crénelée 198 de laquelle font saillie vers le haut des butées 202 La surface cylindrique intérieure de l'écrou 182 présente des filets 204 vissés sur les filets extérieurs 118 du corps 110

du dispositif de suspension de tubage.

L'élément fixe 184 comporte un corps annulaire 216 et un dispositif 210 destiné à assurer l'étanchéité entre la paroi intérieure 61 de l'alésage de la tête de puits 24 et la surface extérieure 140 d'étanchéité du dispositif 50 de suspension de tubage, ainsi qu'un actionneur 212 de retenue destiné à actionner la bague 144 de verrouillage pour l'enclencher en position de retenue dans la gorge 68 de la tête de puits 24 Le corps annulaire 216 comprend un élément métallique continu

réalisé d'une seule pièce et comportant un tronçon supé-

rieur 218 d'entraînement, un tronçon intermédiaire 220

en forme de Z et un tronçon inférieur 222 de came.

Le tronçon supérieur 218 d'entraînement présente un contre-alésage supérieur 190 dans lequel est logée et peut tourner la tige inférieure 188 de l'écrou 182

de serrage de garniture Les moyens 186 de retenue compren-

nent des bagues intérieure et extérieure disposées dans le contre-alésage 190 et dans la tige 188 et renfermant des rouleaux coniques ou billes 196 de retenue Les moyens 186 de retenue ne portent aucune charge et ne sont pas utilisés pour transmettre un couple ou une poussée de l'anneau 182 de serrage à l'élément fixe 184 Des moyens 205 d'appui sont prévus au-dessus du dispositif 210 d'étanchéité et comprennent des anneaux d'appui 206 et 208 disposés entre le fond du contre-alésage 190 et l'extrémité inférieure de la tige 188 Les anneaux d'appui 206 et 208 présentent un faible coefficient de frottement de façon à pouvoir glisser l'un sur l'autre lors de la mise en action de l'actionneur 212 de retenue et du dispositif 210 d'étanchéité Ainsi, les moyens d'appui 205 sont utilisés pour transmettre une poussée

de l'écrou 182 de serrage à l'élément fixe 184.

Les billes 196 de retenue retiennent simplement en tour-

nant l'élément fixe 184 sur l'écrou 182 de serrage.

L'actionneur 212 de retenue comprend le tronçon inférieur 222 de came qui présente une surface 224 de came tournée vers le bas et vers l'extérieur (comme représenté sur la figure 2 C) et destinée à produire une action de came sur la tête de came 156 de la bague 144 de verrouillage, l'actionneur 212 comprenant également le tronçon supérieur 218 d'entraînement et le tronçon intermédiaire 201 en forme de Z destinés à transmettre la poussée de l'écrou 182 de serrage au tronçon inférieur

222 de came.

Le dispositif 210 d'étanchéité comprend le tronçon 220 en forme de Z et des joints 330 et 332 de renfort en élastomère qui serqnt décrits plus en détail ci-après en regard de la figure 4, ainsi que le tronçon supérieur 218 d'entraînement et le tronçon inférieur 222 de came destinés à comprimer le tronçon intermédiaire 220 en forme de Z Le dispositif 210 d'étanchéité comprend l'association d'un joint principal métal sur métal et d'un joint secondaire en élastomère Le joint principal étant à contact métal sur métal, il présente l'avantage de ne pas tendre à se détériorer comme c'est le cas

d'un joint en élastomère.

L'ensemble 180 de retenue et d'obturation

est descendu dans le puits, sur le dispositif 50 de sus-

pension de tubage, au moyen d'un outil 200 de descente.

Cet outil 200 comprend un mandrin 230, qui constitue le corps principal dudit outil 200, un corps ou manchon 240 de raccord, une jupe ou manchon extérieur 250 et un

écrou 260 d'assemblage Le mandrin 230 présente une ex-

trémité femelle supérieure 232 à filets intérieurs 234 destinée à être raccordée à la tige la plus basse du train de tiges de forage 236 descendant de la surface 18, et il présente également une extrémité femelle inférieure 238 ayant aussi des filets intérieurs Une gorge annulaire

242 de diamètre réduit est située au-dessus de l'extré-

mité femelle 238 Une autre partie 248 de diamètre réduit est disposée audessus de la gorge 242 de façon à former une nervure annulaire 252 Une troisième partie filetée 254 de diamètre réduit (représentée sur la

figure 2 A), située au-dessous de l'extrémité femellesupé-

rieure 232 et au-dessus de la partie 248 de diamètre réduit, présente un diamètre inférieur à celui des parties

242 et 248.

Le corps ou manchon 240 de raccord présente

un alésage 246 dimensionné pour être emmanché télesco-

piquement sur la nervure annulaire 252 et l'extrémité

femelle 238 Le corps 240 de raccord est logé télescopi-

quement dans l'espace annulaire formé par le mandrin 230 et la jupe 250 La nervure 252 présente des gorges annulaires 258 et 262 logeant des joints annulaires 264 et 266, respectivement, destinés à réaliser un contact

étanche avec la surface intérieure cylindrique de l'alé-

sage 246 L'extrémité-supérieure du corps 240 de raccord

comporte un rebord annulaire radial 268 tourné vers l'in-

térieur qui s'ajuste à glissement sur la surface de la partie 248 de diamètre réduit L'extrémité inférieure

du corps 240 de raccord comporte une partie 270 de dia-

mètre réduit qui est dimensionnée pour s'emmancher à

glissement dans l'alésage 272 du dispositif 50 de suspen-

sion de tubage La partie 270 de diamètre réduit forme un épaulement annulaire 274 tourné vers l'extérieur, qui porte contre l'extrémité supérieure 276 du dispositif de suspension de tubage lorsque l'outil 200 de descente pose l'ensemble 180 de retenue et d'obturation sur le dispositif 50 de suspension du tubage dans la tête de puits 24 La partie 270 de diamètre réduit présente

plusieurs trous oblongs ou fenêtres 278 espacés circon-

férentiellement, dans lesquels peuvent coulisser des segments ou cliquets 280 ayant plusieurs dents 282 destinées à se loger dans les gorges 120 du dispositif 50 de suspension du tubage pour raccorder un outil 200 de descente avec ce dispositif 50 de suspension Les cliquets 280 comportent une saillie supérieure 284 logée dans une gorge annulaire 286 entourant la surface

périphérique intérieure supérieure des fenêtres 278.

Plusieurs gorges 288 et 290, situées au-dessus des fenêtres 278, logent des joints annulaires 292 et 294 destinés à réaliser un contact étanche avec l'alésage 272 du dispositif 50 de suspension du tubage Une gorge 296, adjacente à l'extrémité extérieure supérieure du corps 240 de raccord, loge un anneau élastique 298 utilisé lors de l'assemblage de l'outil 200 de descente, comme décrit ci-après Les cliquets 280 se replient en arrière dans la gorge 242 après que l'extrémité femelle inférieure 238 a été amende dans la position inférieure, comme représenté, lors de l'application d'un couple sur l'outil 200 pour positionner l'ensemble 180 de

retenue et d'obturation.

La jupe ou le manchon extérieur 250 comprend un corps sensiblement tubulaire comportant une partie radiale supérieure 300 dirigée vers l'intérieur, une partie médiane 302, une partie 304 de transition et une partie inférieure 306 d'actionnement Les parties 300, 302, 304 et 306 sont contiguës et ont des dimensions leur permettant de recevoir télescopiquement l'extrémité supérieure 276 du dispositif 50 de suspension de tubage, le corps 240 de raccord et le mandrin 230 La partie inférieure 306 d'actionnement présente une extrémité

inférieure crénelée 308 enclenchée avec l'extrémité supé-

rieure crénelée 98 de l'écrou 182 de serrage de garniture afin qu'un couple puisse être transmis de l'outil 200

de descente à l'ensemble 180 de retenue et d'obturation.

Le diamètre intérieur de la partie 306 d'actionnement est assez grand pour se dégager du diamètre extérieur des

sièges 118 du dispositif 50 de suspension du tubage.

Le corps 240 de raccord se loge en coulissant dans la partie médiane 302 Cette dernière présente une gorge annulaire intérieure 310 destinée à recevoir l'anneau élastique 298 monté sur le corps 240 lorsque l'outil de descente est dégagé de l'ensemble 180 de retenue et d'obturation et du dispositif 50 de suspension de tubage, comme décrit ci-après La partie 302 présente plusieurs trous taraudés 312 s'étendant de sa surface extérieure jusqu'à la gorge 310 afin que des boulons (non représentés) puissent être vissés à l'intérieur de la gorge 310 pour empêcher l'anneau élastique 298 de s'enclencher dans la gorge 310 pendant que l'outil de descente est remis en place sur un autre dispositif de'suspension de tubage L'anneau élastique 298 présente une surface supérieure 316 de came destinée àporter contre les extrémités des boulons Une fois que le corps -10 240 de raccord est logé dans la partie supérieure de la zone annulaire formée par le manchon extérieur 250 et le mandrin 230 afin que l'anneau élastique 298 se trouve au-dessus de la gorge annulaire 310, le corps 240 de raccord ne peut être déplacé sans que l'anneau élastique 298 s'engage dans la gorge 310 Ainsi, pour retirer le corps 240 lors de la remise en place de l'outil 200 de descente, les boulons sont vissés dans les trous 312 pour fermer la gorge 310 et l'empêcher de recevoir et de loger l'anneau élastique 298 Ceci permet au corps 240 de raccord de descendre sur le mandrin 230 p>rs le raccordement sur un autre dispositif de suspension de tubage. La partie 304 de transition relie la partie

306 d'actionnement à la partie médiane 302 afin de compen-

ser le changement de diamètres Des orifices 318 d'écoule-

ment sont ménagés dans la partie 304 de transition pour permettre au ciment de revenir en passant par le manchon

extérieur 250 et dans l'espace annulaire 134.

La partie radiale supérieure 300 présente une surface annulaire intérieure crénelée afin de former un accouplement à cannelures 320 avec le mandrin 230

pour la transmission de couples.

Comme représenté sur les figures 2 A et 2 B l'écrou 260 d'assemblage présente des filets intérieurs 324 destinés à réaliser une liaison vissée 322 avec les filets 235 de la partie 254 de diamètre réduit du mandrin 230 La face extrême inférieure de l'écrou 260 d'assemblage porte sur l'extrémité supérieure du manchon extérieur 250 afin de retenir ce dernier sur le mandrin 230.

En fonctionnement, l'écrou 182 de serrage de.

garniture n'est vissé que partiellement sur les filets 118 situés à l'extrémité supérieure du dispositif 50 de suspension de tubage afin que le mandrin 230 soit monté

en position de descente sur le dispositif 50 de suspension.

Dans la position de descente, le rebord annulaire 252 bute sur l'épaulement 269 formé par le rebord annulaire radial 268 sur le corps 240 de raccordement La surface tubulaire extérieure de l'extrémité femelle 238 est adjacente à et en prise avec le côté intérieur des cliquets

280 afin que les dents 282 soient sollicitées vers l'in-

térieur des gorges 120 du dispositif 50 de suspension de tubage, empêchant l'outil 200 de descente de se dégager du dispositif 50 pendant la descente de cet outil et de ce dispositif dans le puits sur les tiges de forage 236 La position de descente de l'outil 200 n'est pas

représentée sur les figures.

Lorsque la face 132 de l'anneau épaulé 128 du dispositif 50 de suspension de tubage est posée sur l'épaulement 80 de support du siège 70 de corps dans la tête de puits 24, le tube guide 44 de surface est cimenté en position dans le sondage 42 Lorsque l'opération de cimentation est achevée, l'outil 200 de descente est tourné et un couple est transmis à l'ensemble 180 de retenue et d'obturation pour amener cet ensemble 180 en position de retenue montrée sur les figures 2 B et 2 C. La rotation du train de tiges de forage 236, à la surface 18, provoque une rotation du mandrin 230 qui fait tourner

le manchon extérieur 250 par l'intermédiaire de l'accou-

plement cannelé 320 Le couple exercé par le manchon extérieur 250 est alors transmis à l'écrou 182 de serrage de garniture par l'accouplement crénelé des butées 202 de l'écrou 182 et de l'extrémité inférieure 308 du manchon 250 L'écrou 182 exerce une charge axiale sur l'ensemble 180 de retenue et d'obturation, de manière que la partie 222 de came de l'actionneur 212 de retenue arrive en contact et s'enclenche avec la tête 156 de came de la bague 144 de verrouillage Cette action de came provoque une expansion de la bague 144 de verrouillage dans la gorge 68 de la tête du puits, afin que la bague s'enclenche avec le corps 46 de la tête de puits pour maintenir et bloquer le dispositif 50 de suspension de tubage à l'intérieur de la tête 24, comme montré sur les figures 2 A à 2 C Le dispositif 210 d'étanchéité n'a pas encore été actionné pour assurer l'étanchéité entre l'espace annulaire supérieur 134 et l'espace annulaire

inférieur 130 L'actionnement de la bague 144 de verrouil-

lage ne demande que l'application d'une charge prédéter-

minée produisant une action de came et cette bague

possède donc une tension de contraction prédéterminée.

Le dispositif 210 d'étanchéité est réalisé, en section, de façon à ne pas pouvoir être comprimé prématurément au moment o l'actionneur 212 de retenue agit et produit un effet de came sur la bague 144 de verrouillage La

charge demandée pour comprimer le dispositif 210 d'étan-

chéité est sensiblement supérieure à celle demandée pour expanser et actionner la bague 144 de verrouillage Le mandrin 230 descend avec la jupe 250 lors de l'actionnement de l'ensemble 180 de retenue et d'obturation Ce mouvement

de descente du mandrin 230 libère les cliquets 280.

Le dispositif 210 d'étanchéité sera à présent décrit en regard des figures 4 et 4 A qui représentent le dispositif 210 dans les positions de descente et de

retenue et dans la position d'obturation étanche, res-

pectivement Le dispositif 210 d'étanchéité comprend la

partie métallique 220 en forme de Z, des éléments supé-

rieur et inférieur 330 et 332 en élastomère, respective-

ment, et la partie supérieure 218 d'entraînement et la partie inférieure 222 de came destinées à comprimer la partie 220 en forme de Z et les éléments en élastomère 330 et 332 La partie annulaire métallique 220 en forme de Z comprend plusieurs anneaux de liaison 334, 336, 338 reliés les uns aux autres par des bagues annulaires métalliques 340 et 342 de raccordement, et reliés à la

partie supérieure 218 d'entraînement par une bague métalli-

que supérieure 344 de raccordement et à la partie infé-

rieure 222 de came par une bague métallique inférieure 346 de raccordement. Les anneaux de liaison 334, 336 et 338 forment, avec les bagues de raccordement 340, 342, 344 et 346, une liaison franche de bas en haut, entre la partie inférieure

222 de came et la partie supérieure 218 d'entraînement.

Cette liaison franche a pour effet d'amener les anneaux de liaison 334, 336 et 338 dans une position de dégagement plus inclinée par rapport à la tête de puits 24 et au dispositif 50 de suspension de tubage lors du retrait et

du dégagement du dispositif 210 d'étanchéité et de l'action-

neur 212 de la tête de puits 24 En outre, cette liaison franche constitue un raccordement métallique s'étendant de la partie 218 d'entraînement à la partie inférieure 222 de came pour permettre l'application d'une charge franche, exercée vers le haut, sur la partie inférieure -20 222 de came lors du dégagement Les bagues 340, 342, 344 et 346 de raccordement pourraient ne pas être indispensables

si ce n'était pour l'avantage de cette récupération.

Les bagues 344 et 346 de raccordement adjacentes à la partie 218 d'entraînement et à la partie 222 de came, respectivement doivent avoir une longueur minimale pour assurer le contact d'obturation étanche des anneaux de liaison 334 et 338 Si les bagues de raccordement 344 et

346 sont trop courtes, il se produira une flexion insuffi-

sante pour permettre aux anneaux de liaison 334 et 338 d'entrer en contact avec les surfaces 61 et 140, res > pectivement Etant donné que la partie 218 d'entraînement et la partie 222 de came sont de forte dimension par rapport à celles des bagues 344 et 346 de raccordement, le corps relativement massif des parties 218 et 222 ne fléchit pas pour permettre l'engagement d'étanchéité des anneaux de liaison 334 et 338 Il est donc essentiel que les bagues 344 et 346 de raccord permettent cette flexion Les bagues 340, 342, 344 et 346 de raccordement constituent un point de contact à effort local élevé dans la partie métallique 220 en forme de Z. La partie métallique 220 est réalisée en acier

ductile très doux, par exemple en acier inoxydable 316.

Un tel métal présente une résistance de traction d'environ 280 M Pa Cette résistance est inférieure à la moitié de la résistance, d'environ 595 M Pa,de la matière constituant

la tête de puits 24 et le dispositif 50 de suspension.

Lors de l'engagement d'obturation étanche de la partie métallique 220 en forme de Z, cette partie 220 subit une déformation plastique, tandis que la surface 61 de la tête

de puits 24 et la surface 140 du dispositif 50 de suspen-

sion tendent à se déformer élastiquement Dans le cas

o les surfaces 61 et 140 présentent une imperfection quel-

conque, la ductilité de la matière de la partie annulaire 220 en forme de Z permet à cette matière de se déformer

ou de fluer sur les crêtes et dans les creux des i Luper-

fections des surfaces 61 et 140 pour réaliser un joint métal sur métal à haute compression Ainsi, la partie métallique 220 en forme de Z est conçue pour s'appliquer par estampage en contact étanche avec les parois 61

et 140 de la tête de puits 24 et du dispositif 50 de sus-

pension de tubage, respectivement, lors de l'actionnement.

Les anneaux de liaison supérieur, intermédiaire et inférieur 334, 336, 338, respectivement, présentent chacun une section en forme de losange Etant donné que -la section est pratiquement la même pour tous les anneaux

de liaison 334, 336 et 338, la description de l'anneau 336

s'applique également aux anneaux 334 et 338 L'anneau 336 de liaison présente des côtés annulaires supérieur et inférieur 348 et 350, sensiblement parallèles, le côté supérieur 348 étant tourné sensiblement vers le haut et le côté inférieur 350 étant tourné sensiblement vers le bas, des côtés annulaires intérieur et extérieur 352 et 354, sensiblement parallèles, le côté extérieur 352 étant tourné radialement vers l'extérieur et le côté intérieur 354 étant tourné radialement vers l'intérieur, et des rebords annulaires parallèles intérieur et extérieur 356 et 368 -33 de contact d'étanchéité, respectivement Les anneaux de liaison 334 et 338 présentent des côtés supérieur et inférieur, des côtés intérieur et extérieur, et des rebords intérieur et extérieur de contact d'étanchéité, comparables à ceux de l'anneau 336 1 Dans la position de retenue, les rebords de contact d'étanchéité des anneaux de liaison 334, 336 et 338 sont déformés à peu près parallèlement à la paroi 61 de l'alésage du corps 46 de la tête de puits et à la paroi extérieure 140 du dispositif 50 de suspension du tubage La bague supérieure 344 de raccordement s'étend de l'extrémité supérieure 364 du tronçon supérieur 218 d'entraînement au côté supérieur 335 de l'anneau supérieur

334 de liaison afin de former un canal annulaire 366.

La bague métallique 340 de raccordement s'étend du côté inférieur 337 de l'anneau supérieur 334 de liaison jusqu'au côté supérieur 348 de l'anneau intermédiaire 336 de liaison de façon à former un canal annulaire 368 et la bague métallique 342 de raccordement s'étend du côté inférieur 350 de l'anneau intermédiaire 336 de liaison jusqu'au côté supérieur 339 de l'anneau inférieur 338 pour former un canal annulaire 370 La bague inférieure 346 de raccordement s'étend du côté inférieur 341 de

l'anneau inférieur 338 de liaison jusqu'à l'extrémité supé-

rieure 372 de la partie inférieure 222 de came afin de former un canal annulaire 374 Les canaux annulaires 366, 368, 370 et 372 compris entre les nervures adjacentes tendent à favoriser le pliage de la partie 220 en forme de Z en des points prédéterminés, à savoir au niveau des bagues 340, 342, 344 et 346 de raccordement L'extrémité

inférieure 364 du tronçon 218 d'entratnement est sensible-

blement parallèle au côté supérieur 335 de l'anneau supérieur 334 de liaison et l'extrémité supérieure 372 du tronçon 222 de came est sensiblement parallèle au côté inférieur 341 de l'anneau inférieur 338 de liaison Dans les positions de descente et de retenue, les rebords extérieur et intérieur de contact d'étanchéité ont le même diamètre que les surfaces cylindriques extérieure et intérieure du tronçon supérieur 218 d'entraînement et

du tronçon inférieur 222 de came, respectivement.

Les éléments supérieur et inférieur 330 et 332 en élastomère sont moulés de façon que leurs formes correspondent à celles de gorges annulaires 376 et 378 formées par les anneaux de liaison 334, 336 et 338, et que ces éléments soient liés aux anneaux 334, 336 et 338 Les éléments supérieur et inférieur 330 et 332 en élastomère présentent des surfaces verticales annulaires

extérieure et intérieure 380 et 382 d'étanchéité, res-

pectivement, destinées à réaliser un contact étanche avec la paroi 61 de l'alésage et avec la paroi extérieure 140 en position d'obturation étanche Les nervures annulaires

supérieure et inférieure formées par les surfaces d'étan-

dhéit 6 380 et 382 sont chanfreinées pour permettre une déformation en position d'étanchéité des éléments 330 et 332 sous l'effet d'une compression Les éléments 330

et 332 en élastomère sont également chanfreinés pour per-

mettre une déformation prédéterminée de ces éléments 330 et 332 entre les anneaux de liaison 334, 336 et 338 Bien que les sections des éléments 330 et 332 en élastomère soient sensiblement les mêmes, l'élément intérieur 332 peut être chanfreiné ou coupé davantage que l'élément extérieur 330 afin d'éviter une extrusion prématurée des éléments 330 et 332 avant que les anneaux de liaison 334, 336 et 338 forment un joint anti-extrusion avec la paroi 61 de l'alésage de la tête de puits 24 et avec la surface extérieure 140 d'étanchéité du dispositif 50 de suspension

de tubage.

Il est avantageux que le dispositif d'étanchéité 210 comprenne au moins trois éléments de liaison Ce nombre

est préféré, car, ainsi, un élément de liaison anti-

extrusion est associé à chaque côté des éléments 330 et 332 en élastomère De plus, les trois éléments de liaison

334, 336 et 338 établissent une symétrie de configuration.

Cependant, le dispositif 210 d'étanchéité peut comporter un ou plusieurs éléments de liaison et peut comprendre -tout aussi bien plusieurs éléments de liaison retenant plusieurs éléments en élastomère Les surfaces 364 et 372 du tronçon 218 d'entraînement et du tronçon inférieur 222 de came, respectivement, présentent avantageusement des conicités orientées dans le même sens que celle des éléments adjacents de liaison tels que les anneaux de liai-

son 334 et 338 de la forme préférée de réalisation.

La section en forme de losange des anneaux de liaison 334, 336 et 338 permet à la partie médiane de ces anneaux 334, 336 et 338 d'être très rigide Etant donné que la partie médiane est épaisse, les zones réduites présentées par les extrémités des anneaux de liaison 334, 336 et 338 deviennent les zones qui fléchissent ou se plient de la même manière que la zone adjacente aux bagues de raccordement 340, 342, 344 et 346 Il n'est pas souhaitable que les anneaux de liaison 334, 336 et 338 plient ou fléchissent en leur milieu Cependant, la section particulière en losange représentée n'est utilisée que pour la facilité de fabrication d'éléments ayant cette forme Les anneaux de liaison 334, 336 et 338 peuvent avoir une forme convexe ou ellipsoldale continue Cette forme peut être appelée "tronconoldels On obtient ainsi une partie centrale en saillie Si la section des anneaux de liaison 334, 336 et 338 était d'épaisseur constante, -ces anneaux 334, 336 et 338 pourraient tendre à se plier ou se courber dans leur milieu Bien qu'il soit avantageux que les anneaux 334, 336 et 338 comportent une partie centrale épaissie pour obliger la flexion à se produire au niveau des rebords afin de réaliser une déformation plastique prédéterminée et d'empêcher toute déformation du centre des anneaux 334, 336 et 338 de liaison, ces derniers peuvent se présenter sous la forme d'anneaux métalliques tronconiques ayant une section d'épaisseur

constante, plutô-t que sous la forme d'anneaux tronconoides.

Si l'on se réfère à présent aux figures 4 et 4 A, la figure 4 A montre le dispositif 210 en position assurant l'étanchéité Ce dispositif 210 est comprimé lorsque l'actionneur 212 de retenue atteint la limite de sa course contre la bague 144 de verrouillage et l'écrou 142 de serrage de la garniture poursuit son mouvement de descente sur les filets 118 du dispositif 50 de suspension de tubage, comme montré sur les figures 2 B et 2 C. Le dispositif 210 d'étanchéité métal sur métal est actionné en série de bas en haut En d'autres termes, l'anneau le plus bas 338 de liaison fléchit et se déforme en premier sous l'effet de la compression du dispositif 210 d'étanchéité et il est le premier à entrer en contact

étanche avec la surface 61 et la surface 140 L'actionne-

ment en série est préféré pour limiter le frottement des

anneaux supérieurs 334 et 336 de liaison le long des sur-

faces 61 et 140 lors de la mise en oeuvre; ce frottement se produirait si les anneaux supérieurs 334 et 336 de

liaison réalisaient un contact étanche avant l'anneau infé-

rieur 338 Il est préférable qu'une force équilibrée soit

appliquée à l'anneau supérieur 334 de liaison.

Les éléments en élastomère 330 et 332 réalisent le joint initial Ces éléments 330 et 332 portent contre les surfaces 61 et 140 avant que les rebords des anneaux

334, 336 et 338 de liaison entrent en contact avec les sur-

faces 61 et 140 Aucune extrusion des joints 330 et 332 en élastomère ne se produit au-delà des rebords lors d'une déformation initiale par compression, sous quelques

mégapascals par exemple 21 M Pa, du dispositif 210 d'étan-

chéité Les anneaux 334, 336 et 338 constituent un soutien pour les éléments 330 et 332, à savoir des moyens s'opposant à l'extrusion de ces éléments et des moyens de retenue desdits éléments Par conséquent, il est souhaitable que les rebords des anneaux 334, 336 et 338 de liaison portent contre les surfaces 61 et 140 avant l'extrusion des éléments

330 et 332 en élastomère au-delà des rebords adjacents.

Il est indésirable que cette extrusion au-delà des rebords se produise avant l'entrée en contact étanche des rebords car tout élastomère se plaçant entre les rebords et les surfaces 61 et 140 peut nuire à l'engagement d'étanchéité des anneaux de liaison 334, 336 et 338 Ainsi, comme décrit et représenté, le volume d'élastomère des éléments 330 et 332 est calculé et prédéterminé de manière que les rebords entrant en contact avec les surfaces 61 et 141

avant toute extrusion des éléments 330 et 332.

Les anneaux de liaison 334, 336 et 338 sont réalisés de façon à être assez minces pour entrer en contact d'étanchéité en se déformant sous une compression de quelques mégapascals Les bagues 340, 342 et 346 de raccordement forment des points de contrainte ou des zones de faiblesse autour du tronçon annulaire 220 en forme de Z, localisant la flexion de ce tronçon 220 en des points prédéterminés afin que les rebords intérieur et extérieur du tronçon 220 s'appliquent convenablement en contact étanche contre la paroi 61 de l'alésage et la paroi extérieure 140 Lors de l'actionnement, les rebords s'appliquent par action d'estampage sur la paroi 61 de l'alésage et sur la paroi extérieure 140 afin de former un joint métal sur métal entre la tête de puits 24 et le dispositif 50 de suspension de tubage, séparant ainsi hermétiquement l'espace annulaire supérieur 134 de l'espace annulaire inférieur 130 du puits Le dispositif 210 d'étanchéité est conçu pour empêcher la formation de tout canal d'écoulement de fluide ou de tout trajet de

fuite entre les surfaces 61 et 140.

Dans la position de contact étanche, l'anneau inférieur 338 de liaison se plie sur la bague 346 de raccordement, de manière que le côté extérieur 343 de cet anneau 338 se déplace vers le bas et porte contre l'extrémité supérieure 372 du tronçon inférieur 222 de came L'inclinaison de la surface 372 du tronçon inférieur

222 de came établit un angle initial d'amorce de déforma-

tion pour l'anneau inférieur 338 de liaison La surface 372 empêche également l'anneau 338 de vernir en position horizontale, afin que cet anneau 338 ne puisse se dégager lors du retrait du dispositif 210 d'étanchéité Lorsque l'extrémité inférieure 364 du tronçon 218 d'entraînement se déplace vers le bas, l'anneau supérieur 334 de liaison plie sur la bague 344 de raccordement afin que le côté intérieur 333 de cet anneau 334 porte contre l'extrémité inférieure 364 lorsque celle-ci comprime le tronçon 220

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en forme de Z L'anneau intermédiaire 336 de liaison passe de sa position inclinée vers une position plus horizontale Les éléments 330 et 332 en élastomère sont comprimés entre les anneaux 334, 336 et 338 de liaison et portent de façon étanche contre la paroi 61 de l'alésage et contre la paroi extérieure 140 Les rebords intérieurs des anneaux de liaison 334, 336 et 338 réalisent des contacts d'étanchéité annulaires avec la paroi extérieure du dispositif 50 de suspension degtubage, comme indiqué en 380, 382 et 384, et les rebords extérieurs des anneaux

de liaison 334, 336 et 338 réalisent des contacts d'étan-

chéité annulaires avec la paroi 61 de l'alésage de la

tête de puits, comme indiqué en 386, 388 et 390 Le dispo-

sitif 210 d'étanchéité réalise donc un contact annulaire d'étanchéité métal sur métal en six points Le contact d'étanchéité des rebords intérieur et extérieur fait assumer aux anneaux de liaison 334, 336 et 338 une fonction

anti-extrusion pour les éléments 330 et 332 en élastomère.

Ces derniers constituent des joints de renfort pour les

joints métalliques.

Lorsque les anneaux de liaison 334, 336 et 338 passent de leur position inclinée vers une position plus horizontale lorsqu'ils sont actionnés, chaque extrémité ou chaque rebord intérieur et extérieur des anneaux 334, 336 et 338 arrive en contact avec les parois 61 et 140 de l'alésage Il n'est pas prévu que les anneaux 334, 336 et 338 de liaison deviennent horizontaux Il est essentiel que les rebords intérieur et extérieur des anneaux, 334, 336 et 338 soient sollicités entre la paroi 61 de l'alésage

de la tète de puits 24 et la paroi extérieure 140 du dis-

positif 50 de suspension de tubage Les rebords intérieur et extérieur de chaque anneau de liaison réagissent à la charge d'appui des autres anneaux Par exemple, lorsque le rebord intérieur 356 de l'anneau 336 porte contre la paroi 140 du dispositif de suspension de tubage, ce

contact applique une charge de réaction au rebord exté-

rieur 358, déplaçant ce dernier vers la paroi 61 de l'alésage de la tête de puits Si aucun anneau de liaison ne comportait de rebord de réaction, chacun de ces anneaux continuerait de descendre jusqu'à ce que son côté porte contre un anneau adjacent, au lieu de réaliser un contact étanche avec la paroi 61 ou la paroi 140 Cet appui contre les rebords intérieur et extérieur nécessite de prévenir tout flambage ou toute flexion de la partie médiane de l'anneau de liaison Par conséquent, la section en forme de losange exige que la partie médiane de l'anneau de liaison soit rigide afin qu'elle ne puisse flamber ni se dégager En outre, si les anneaux de liaison 334, 336 et 338 pouvaient se placer horizontalement, les tolérances entre le diamètre intérieur de la tête de puits 24 et le diamètre extérieur dudispositif 50 de suspension de tubage deviendraient critiques De plus, lorsque les anneaux 334, 336 et 338 de liaison ne sont pas horizontaux, mais inclinés, il est plus facile de dégager le tronçon 220 en forme de Z lors de l'extraction du dispositif 210 d'étanchéité La surface 364 du tronçon d'entraînement 218 et la surface 372 du tronçon inférieur 222 de came sont inclinées pour empêcher les anneaux 334 et 338 de liaison,

respectivement, de se disposer horizontalement.

Il convient de noter que les joints 330 et 332 en élastomère ne sont pas indispensables lorsque les rebords des anneaux 334, 336 et 338 de liaison portent suffisamment contre les surfaces 61 de la tête de puits 24 et 140 du dispositif 50 de suspension de tubage pour permettre l'application d'une pression hydraulique dans l'espace annulaire 134 Ainsi, les éléments 330 et 332 peuvent être supprimés dans certaines applications dans lesquelles un vide existe entre les anneaux de liaison 334, 336 et 338 De plus, il convient de noter que les éléments 330 et 332 peuvent être remplacés par une entretoise permettant un écrasement ou une déformation prédéterminé des anneaux de liaison 334, 336 et 338 Comme décrit dans le présent mémoire, les éléments 330 et 332 en élastomère constituent de tels moyens d'entretoisement De plus, la présente invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un élastomère Les éléments 330 et 332 peuvent être réalisés dans d'autres matières élastiques telles qu'une

matière du type "Grafoil", à savoir une matière de garni-

ture entièrement en graphite, fabriquée par la firme Du Pont.

La matière du type "Grafoil", en particulier, peut être utilisée lorsque l'on souhaite obtenir une résistance au feu Cette matière "Grafoil" est décrite dans les publications "Grafoil Ribbon-Pack, Universal Flexible Graphite Packing for Pumps and Valves" de F W Russell <Precision Products) Ltd, Great Runmow, Essex, Angleterre, et"Grafoil Brand Packing" de Crane Packing Company, Morton Grove,,Illinois,N E U A. Il convient également de noter que lorsqu'un joint métal sur métal n'est pas souhaité, des rainures 368, 370 et 374 peuvent être utilisées pour appliquer un élastomère sur les surfaces 61 et 140 afin de former

un joint principal en élastomère plutôt qu'un joint prin-

cipal-métal sur métal, comme décrit dans la forme préférée de réalisation Dans le cas o les joints 330 et 332 en élastomère constituent les joints principaux, les anneaux

de liaison 334, 336 et 338 deviennent le renfort princi-

pal des joints 330 et 332 en élastomère Ces anneaux de liaison constituent des anneaux de renfort actionnés pour les éléments 330 et 332 Dans ce cas, les joints de

renfort ne sont pas tirés et descendus en position.

La présente invention est conçue pour des pres-

sions de travail de 105 M Pa et, par conséquent, l'invention a pour objectif d'appliquer une compression nominale de M Pa sur le dispositif 210 d'étanchéité afin que ce

dernier soit soumis à une précharge supérieure à la pres-

sion de travail prévue.

Pour obtenir une compression nominale de 140 M Pa,

le dispositif 210 d'étanchéité est actionné par l'applica-

tion, à la fois d'un couple et d'une pression hydraulique.

Initialement, un couple d'environ 13 500 Nim est appliqué aux tiges de forage 236, au niveau de la surface 18 Des clés sont utilisées pour faire tourner les tiges de forage 236 afin de transmettre le couple à l'outil 200 de descente et donc une poussée au dispositif 210 d'étanchéité En particulier, le train de tiges de forage 236 fait tourner le mandrin 230 qui, lui-même, fait tourner le manchon

extérieur 250 au moyen de l'accouplement à cannelures 320.

Le manchon extérieur 250 entraîne l'écrou 182 de serrage de garniture parl'intermédiaire de l'accouplement crénelé constitué des dents 198 et 308 L'écrou 182 de serrage porte contre le tronçon 218 d'entraînement en transmettant

une poussée par l'intermédiaire des moyens d'appui 205.

Etant donné que l'actionneur 212 de retenue a atteint pré-

cédemment la limite de sa course de descente contre la bague 144 de verrouillage en se déplaçant vers la position

de retenue, le dispositif 210 d'étanchéité et plus parti-

culièrement le tronçon 220 en forme de Z sont comprimés

entre le tronçon 218 d'entraînement et le tronçon infé-

rieur 222 de came Ce couple applique une force axiale d'environ 670 k N. Lorsque le tronçon 220 en forme de Z est comprimé entre le tronçon 218 d'entraînement et le tronçon inférieur 222 de came, les éléments 330 et 332 en élastomère se compriment entre les anneaux de liaison 334, 336 et 338 lorsque ces derniers se déplacent vers une position plus horizontale Lorsque cette compression se produit, les éléments 330 et 332 en élastomère commencent à remplir

complètement les gorges formées entre les anneaux de liai-

son 334, 336 et 338 et logeant les éléments en élastomère 330 et 332 La quantité d'élastomère des éléments 330 et 332 est déterminée à l'avance de manière que, lorsque les anneaux de liaison 334, 336 et 338 prennent une position

plus horizontale, ces anneaux réalisent un contact suffi-

sant avec la paroi 61 de l'alésage de la tête de puits 24 et avec la paroi extérieure 140 de l'alésage du dispositif de suspension de tubage pour assumer la fonction de moyens métalliques anti-extrusion empêchant l'extrusion des joints 330 et 332 en élastomère En particulier, les zones annulaires intérieures 382 et 384 de contact empêchent l'extrusion de l'élément intérieur 332 en élastomère et les zones annulaires 386 et 388 de contact empêchent

l'extrusion de l'élément extérieur 330 en élastomère.

Ainsi, un joint initial anti-extrusion est réalisé par

les anneaux de liaison 334, 336 et 338 avant que les élé-

ments 330 et 332 en élastomère puissent s'extruder au-

delà de leurs surfaces annulaires adjacentes de contact étanche Il est essentiel que les éléments 330 et 332 en Uastcin-re possèdent le volume approprié d'élastomère et la configuration appropriée de manière que, lors de la compression du dispositif 210 d'étanchéité, un contact métallique anti-extrusion soit obtenu avant l'extrusion des éléments 330 et 332 en élastomère au-delà des zones

de contact 382, 384, 386 et 388.

L'objectif particulier du couple initial est

de positionner les joints de renfort 330 et 332 en élas-

tomêre et non d'établir un joint métal sur métal entre

les surfaces 61 et 140 de la tête de puits 24 et du dis-

positif 50 de suspension de tubage, respectivement Le couple initial est incapable d'actionner totalement le dispositif 210 d'obturation à contact métal sur métal, en raison des pertes de frottement apparaissant dans le tube prolongateur, dans l'obturateur à vannes anti-éruption,

dans le train de tiges de forage lui-même, et plus parti-

culièrement en raison des diverses charges de vissage

telles que celles présentes au niveau des filets 118.

Ces pertes de frottement limitent la charge de compression pouvant être appliquée au dispositif 210 d'étanchéité par

les tiges de forage 236.

Pour appliquer la compression nominale souhaitée au dispositif 210 d'étanchéité, une pression hydraulique est associée au couple pour mettre en position les joints métal sur métal du dispositif 210 d'étanchéité Comme représenté sur les figures 2 A et 2 B, l'obturateur 40 est montré schématiquement et il comprend des mâchoires 34,

la ligne 38 de sécurité communiquant avec l'espace annu-

laire 134 au-dessous des mâchoires 34 de l'obturateur.

La ligne 38 de sécurité est disposée habituellement au-

dessous de la mâchoire inférieure Dans le cas o la ligne 36 de duse est, pour toute raison quelconque, la ligne la plus basse dans l'obturateur 40 de sécurité, la pression hydraulique est appliquée par l'intermédiaire

de cette ligne 36 de duse.

Lors de l'application d'une pression par l'inter-

médiaire de la ligne 38 de sécurité dans l'espace annulaire 134, il est nécessaire d'obturer hermétiquement cet espace annulaire 134 Il convient de noter que sur la figure 2 A, la ligne 38 de sécurité est représentée en phase avec les mâchoires 34 mais que, en réalité, elle est réalisée de façon à être décalée de 900 Ainsi, les mâchoires 34 à tube sont refermées hermétiquement autour de la tige 236 de forage, des joints annulaires 264 et 266 assurent l'étanchéité entre le mandrin 230 et le manchon 240, des joints annulaires 292 et 294 assurent l'étanchéité entre le manchon 240 et la surface intérieure 272 du dispositif 50 de suspension et, comme décrit ci-dessus, le dispositif 210 d'étanchéité réalise le joint initial fermant l'espace annulaire 134 Ainsi, la pression hydraulique peut être appliquée dans cet espace annulaire 134 par l'intermédiaire

de la ligne 38 de sécurité.

En raison de l'effet de tire-bouchon provoqué par l'application d'un couple à un train de tiges de forage

* tel que les tiges 236, un couple de 13 500 N m est généra-

lement considéré comme le couple maximal pouvant être transmis par l'intermédiaire d'une rame de tiges de forage

dans un environnement sous-marin Dans la présente inven-

tion, un couple de 13 500 N m appliqué aux tiges de forage 236 provoque l'établissement d'un joint en travers de l'espace annulaire 134, pouvant supporter une pression hydraulique de quelques mégapascals Ce joint à pression relavivement faible permettrait alors la mise sous pression de l'espace annulaire 134 pour comprimer davantage le

dispositif 210 d'étanchéité, ce qui entraînerait uh accrois-

sement de l'obturation étanche réalisée dans l'espace annulaire 134 pour résister à une pression hydraulique supplémentaire Le tronçon annulaire métallique 220 en forme de Z, avec les anneaux de liaison 334, 336 et 338, est conçu de manière que ces anneaux 334, 336 et 338 soient assez minces pour établir un joint à contact métal sur métal, en coopération avec les joints en élastomère 330 et 332, de façon à résister à une pression hydraulique de quelques mégapascals lors de l'application d'un couple

de 13 500 N m.

Lors de l'application d'une pression sur le dispositif 210 d'étanchéité, les surfaces utiles soumises à la pression sont déterminées par la différence entre

le diamètre du joint 264 de l'outil de descente et le dia-

mètre des tiges de forage 236, différence à laquelle s'ajoute la surface annulaire d'étanchéité du dispositif 210 Etant donné que la surface annulaire d'étanchéité

est fixée pour une tête de puits et un dispositif de sus-

pension de tubage de dimension particulière, la princi-

pale variable pour déterminer la force associée à la pression est la différence entre les surfaces, soumises à la pression, du joint 264 de l'outil de descente et des tiges de forage 236 Ainsi, cette différence peut varier pour permettre l'application d'une force prédéterminée de compression sur le dispositif 210 d'étanchéité La différence de diamètre peut varier, par exemple, de 12,5 cm

à 25 cm.

La fonction particulière de la pression hydrau-

lique est d'appliquer une force axiale capable d'engendrer une pression de 140 M Pa dans le dispositif 210 d'étanchéité sans dépasser les limites de la pression nominale de l'appareil monté dans le système de la tête de puits La fonction appliquée à l'écrou 182, après l'application de la pression hydraulique, est de faire suivre à cet écrou 182 la course du dispositif 210 d'étanchéité lorsque ce dernier descend sous l'application d'une force, et de l'empêcher de se relâcher lorsque la force hydraulique est éliminée Il est essentiel qu'un couple élevé, c'est-à-dire de 13 500 N m, soit maintenu appliqué aux tiges de forage 236 afin que l'écrou 192 de serrage de garniture suive le dispositif 210 d'étanchéité car, dans le cas contraire, l'écrou 182 pourrait empêcher le mouvement de descente du dispositif 210 d'étanchéité Ce procédé est répété par accroissement progressif et continu de la pression hydraulique jusqu'à ce que l'écrou 182 de serrage ait tourné sur un nombre suffisant de tours pour assurer qu'une compression nominale de 140 M Pa a été atteinte par

le dispositif 210 d'étanchéité.

L'outil 200 de descente est un outil combiné destiné à appliquer un couple à l'ensemble 140 de retenue et d'obturation et à assister l'application d'une pression hydraulique sur cet ensemble 180 La rotation du train de tiges de forage 236 pour la transmission du couple par l'intermédiaire de l'outil 200 de descente à l'ensemble de retenue et d'obturation permet un engagement étanche initial du dispositif 210 d'étanchéité dans l'espace

annulaire 134 compris entre la tête de puits 24 et le dis-

positif 50 de suspension afin qu'une pression hydraulique puisse ensuite être appliquée à cet espace annulaire 134

pour positionner davantage le dispositif 210 d'étanchéité.

Lorsque la pression hydraulique est augmentée progressive-

ment et en continu dans l'espace annulaire 134 par l'inter-

médiaire de la ligne 38 de sécurité, le dispositif 210 d'étanchéité est davantage comprimé en contact étanche plus fort contre la surface 61 de la tête de puits 24

et contre la surface 140 du dispositif 50 de suspension.

Lorsque la force de ce contact étanche augmente, le dispo-

sitif 210 d'étanchéité résiste hermétiquement à une pression encore plus grande dans l'espace annulaire Par conséquent, la pression appliquée par l'intermédiaire

de la ligne 38 de sécurité peut être augmentée progressive-

ment jusqu'à ce que le dispositif 10 d'étanchéité atteigne une compression nominale d'environ 140 M Pa La pression hydraulique appliquée par l'intermédiaire de la ligne 38 de sécurité et de l'espace annulaire 134 ne dépasse pas les limites nominales du système Tous les systèmes ont une pression normale de travail qu'un opérateur ne peut dépasser Le système selon l'invention est conçu pour des pressions de travail de 105 M Pa et, par conséquent, la pression hydraulique engendrée dans l'espace annulaire

134 pour actionner complètement le dispositif 210 d'étan-

chéité ne peut dépasser 105 M'a, bien qu'une compression nominale de 140 M Pa soit souhaitée La pression du système selon l'invention atteint une valeur correspondant à une compression nominale de 140 M Pa du dispositif 210 d'étanchéité, sans qu'une pression hydraulique supérieure à 105 M Pa soit appliquée.

Lorsque la pression hydraulique augmente pro-

gressivement dans l'espace annulaire 134 pour atteindre une compression nominale de 140 M Pa sur le dispositif 210 d'étanchéité, l'écrou 182 de serrage de la garniture, sous l'effet de l'application continue du couple de 13 500 N m sur les tiges de forage 236, ce couple étant transmis à la jupe 250, suit le dispositif d'étanchéité vers le bas, dans l'espace annulaire 134, sur les filets 204 Lors de l'élimination de la pression hydraulique appliquée par la ligne 38 de sécurité et l'espace annulaire 134, l'écrou 182 de serrage empéche l'élimination de la compression nominale de 140 M Pa appliquée au dispositif 210 d'étanchéité, par suite de la prise des filets 204

avec le dispositif 50 de suspension de tubage.

Il est essentiel que les joints 330 et 332 en élastomère soienrt sollicités en contact étanche après l'application du couple initial par les tiges de forage 236 Si les éléments 330 et 332 en élastomère ne sont pas engagés, l'application d'une pression hydraulique par l'intermédiaire de la ligne 38 de sécurité se perd

au-delà du dispositif 10 d'étanchéité, dans l'espace annu-

laire inférieur 130 Cependant, le joint réalisé par les éléments 330 et 332 en élastomère doit seulement être suffisant pour s'opposer hermétiquement à un accroissement progressif de la pression hydraulique appliquée par la ligne 38 de sécurité, par exemple 3500 k Pa Après que le joint initial a été établi, l'application de pas croissant de pression hydraulique comprime davantage le tronçon 220 en forme de Z et les éléments 330 et 332 en élastomère afin d'accroître le contact d'étanchéité métal sur métal et le contact d'étanchéité des éléments en élastomère avec les parois 61 et 140 Ce contact d'étanchéité accru permet l'accroissement continu de la pression hydraulique appliquée par l'intermédiaire de la ligne 38 de sécurité

pour continuer d'actionner le dispositif 210 d'étanchéité.

Les moyens d'actionnement du dispositif d'étan-

chéité, décrits ci-dessus, constituent une simplification par rapport aux actionneurs de l'art antérieur Les actionneurs de l'art antérieur utilisent la pression régnant

dans le train de tiges de forage pour manoeuvrer un dis-

positif à piston à orifices internes Un clapet obture l'extrémité de la lumière des tiges de forage pendant l'application de la pression au dispositif à piston, et par suite au joint Bien qu'un tel actionneur antérieur puisse être adapté à la présente invention, le dispositif selon l'invention présente des avantages importants par

rapport à l'art antérieur.

Il peut être nécessaire d'accroître le couple initial appliqué au train de tiges de forage 236 après que les mâchoires 34 de l'obturateur antiéruption ont été fermées Bien que le contact du caoutchouc des mâchoires 34 avec la tige 236 de forage n'engendre pas une perte de frottement égale à celle qui se produirait lors d'un contact métal sur métal, une certaine perte supplémentaire de frottement apparaît Par conséquent, un couple plus important peut être appliqué, si cela est possible, à la tige 236 de forage, en plus du couple initial, pour vaincre cette perte de frottement Cependant, le train de tiges 236 de forage tourne alors que les mâchoires 34 sont en position de fermeture L'espace annulaire compris entre le tube prolongateur et la tige 236 de forage contient des fluides de puits, ce qui a pour effet d'introduire ces fluides entre les mâchoires 34 et la

tige 236 de forage lors de la fermeture de l'obturateur 40.

On pense donc que le couple de 13 500 N m n'est pas sensi-

blement réduit Si, en raison d'une application particu-

lière, le frottement entre les mâchoires 34 et la tige 236 de forage doit être réduit, un raccord spécial ce tiges (non représenté) peut être monté en série dans le train de tiges 236 de forage, de manière que les mâchoires 34 portent contre un élément tubulaire fixe traversé par un élément tournant pour transmettre le couple au-delà des mâchoires 34 Un tel raccord spécial de tiges comporte des joints tournants disposés entre l'élément fixe et l'élément intérieur tournant, afin d'empêcher le passage du fluide. Les figures 5 A; 5 B et 5 C représentent l'assemblage complet de la tige de puits 24 avec un dispositif 420 de suspension d'un tubage de 40,6 cm, un dispositif 50 de

suspension d'un tubage de 34 cm, un dispositif 400 de sus-

pension d'un tubage de 24,5 cm et un dispositif 410 de suspension d'un tubage de 17,8 cm Le dispositif 50 de suspension est représenté, sur la figure 5 B, en position de retenue et d'obturation, décrite en regard des figures 1 à 4, l'ensemble 180 de retenue et d'obturation étant

fractionné dans cette position de retenue et d'obturation.

Le dispositif 400 de suspension d'un tubage de 24,5 cm est représenté comme étant supporté en 402 sur le haut du dispositif 50 de suspension Le dispositif 400 comporte également un ensemble 404 de retenue et d'obturation comparable à l'ensemble 180 du dispositif 50 Le dispositif 410 de suspension d'un tubage de 17,8 cm est représenté comme étant supporté en 412 sur le haut du dispositif 400 de suspension d'un tubage de 14,5 cm Le dispositif 410

comporte un ensemble 414 de retenue et d'obturation compa-

irable à l'ensemble 180 Les figures 5 A et 5 B montrent, les gorges de retenue de la tête de puits 24, à savoir la gorge 68 de retenue du dispositif 50 de suspension, la gorge 406 de retenue du dispositif 40 de suspension

et la gorge 416 de retenue du dispositif 410 de suspension.

Lesdispositifs 400 et 410 de suspension de tubages ne nécessitent pas la présence d'un anneau épaulé

tel que l'anneau épaulé 128 associé au dispositif 50.

Etant donné que les dispositifs 400 et 410 de suspension supportent une charge plus petite, l'étendue de la surface de support en contact demandée pour le dispositif 50 de suspension n'est pas nécessaire pour les dispositifs 400 et 410 de suspension Le dispositif 50 de suspension exige une zone de contact de 100 %, ce qui n'est pas nécessaire pour les dispositifs 400 et 410 En outre, les épaulements des dispositifs 400 et 410 sont carrés et se répartissent régulièrement à la partie supérieure de

ces dispositifs.

La figure 5 C représente une autre forme de réalisation d'un siège amovible de support de dispositif de suspension de tubage ou siège 70 de corps de blocs de culasse tel que montré sur la figure 2 C Comme représenté sur la figure 5 C, un siège modifié 420 de corps de blocs de culasse est conçu pour être descendu dans l'alésage et pour être relié aux dents 66 de blocs de culasse

de la tête de puits 24.

Dans certaines zones, des formations se trouvant au-dessous du tubage de 50,8 cm ne peuvent supporter la pression résultant du poids de la boue utilisée pour contenir la pression régnant en fond de sondage Pour empêcher la rupture de cette formation sous l'effet du poids de la boue, il devient nécessaire de faire descendre un tubage de 40,6 cm à travers cette formation avant le forage du sondage devant recevoir le tubage de 34 cm Le tubage de 40,6 cm est suspendu au siège modifié 420 de corps de blocs de culasse Ainsi, le siège 420 constitue à la fois un épaulement de support pour le dispositif de suspension et un dispositif de suspension lui-même

pour le tubage 422 de 40,6 cm.

Le siège 420 de corps comprend un anneau bubu-

laire 424 et un anneau 426 de serrage L'anneau tubulaire plein 424 comporte des dents extérieures 428 de blocs de culasse sensiblement analogues aux dents 76 de blocs de culasse décrites pour le siège 70 L'anneau 424 comporte également un siège ou épaulement conique 430 de support, tourné vers le haut et incliné, destiné à entrer en contact avec l'anneau 426 de serrage L'anneau

424 comporte en outre plusieurs clavettes 432, sensible-

ment identiques aux clavettes 92 montrées sur la figure 2 C, destinées à bloquer le siège 420 dans le corps 46 de la tête de puits L'anneau 424 présente une extrémité femelle 434 destinée à être reliée par vissage à la tige

supérieure du tubage 422 de 40,6 cm.

La partie supérieure de l'anneau 424 présente un contre-alésage 438 destiné à recevoir l'extrémité

m Ale 440 de l'anneau 426 de serrage Cet anneau 426 pré-

sente des filets extérieurs destinés à être vissés dans les filets intérieurs du contre-alésage 438 de l'anneau 424 afin de réaliser une liaison vissée 442 L'anneau 426 de serrage de garniture comporte un épaulement 450 de support tourné vers le haut, destiné à entrer en contact avec l'épaulement 132 tourné vers le bas du dispositif de suspension de tubage Des joints annulaires 444 et 446 sont logés dans des gorges annulaires entourant l'extrémité supérieure de l'anneau 426 de serrage afin

de réaliser un contact étanche avec la paroi 61 de l'alé-

sage de la tête de puits 24 L'anneau 426 de serrage comporte également des joints annulaires 452 et 454 logés dans des gorges annulaires situées au-dessus des filets 442 de l'extrémité mâle 440 pour établir un contact étanche avec la paroi du contre-alésage 38 de l'anneau 424 Un orifice 456 d'essai est ménagé entre les joints annulaires

452 et 454 pour essayer la bague 426 de serrage de garni-

ture. Etant donné que le tubage 422 de 40,6 cm doit être cimenté, le siège 420 de corps comporte des cannelures ou des rainures 435 représentées en traits pointillés

sur la figure 5 C Les rainures 435 constituent la déiziva-

tion naturelle des rainures des blocs de culasse, telles que les rainures 86 et 87 du siège 70 de corps et de la tête de puits 24 montrés sur la figure 3, et une série de trous oblongs espacés circonférentiellement, traversant le rebord annulaire continu 85 aligné au-dessus des rainures 86 et 87 de blocs de culasse Les trous oblongs du rebord 85 sont plus étroits que les rainures 86 et 87 des blocs de culasse pour empêcher le siège 420 de passer à travers la tête de puits 24 L'anneau 426 de serrage est destiné, après la cimentation, à obturer l'espace annulaire 134 Pour essayer l'anneau 426 de serrage, les mâchoires de l'obturateur antiéruption sont fermées et l'outil de descente est fermé hermétiquement audessous de l'orifice 456 d'essai, puis l'espace annulaire 134 est mis sous pression S'il apparaît une fuite entre le corps 46 de la tête de puits et l'anneau 426 de serrage, ou bien entre l'anneau de serrage et le contre-alésage 438, il est impossible de faire monter la pressionëbns l'espace

annulaire 134 Il apparaît également un écoulement hydrau-

lique plus important de la ligne 38 de sécurité vers

l'espace annulaire 134 Il n'est pas nécessaire que l'an-

neau 428 de serrage de garniture réalise un joint à haute pression, car à ce stade de la complétion du puits, la plupart des pressions sont dans une plage inférieure à

M Pa.

Il convient de noter qu'une variante peut consis-

ter à réaliser le siège 70 de corps et le dispositif 50 de suspension de tubage d'une seule pièce de manière que le siège 70 et le dispositif 50 puissent être descendus et disposés dans la tête de puits 24 en une seule manoeuvre dans le puits Le dispositif 50 de suspension, par exemple, peut comporter des dents de blocs de culasse destinées à entrer en prise directement avec les dents 66 de blocs

de culasse de la tête de puits.

Une autre variante peut consister à augmenter la longueur longitudinale de l'anneau tubulaire 424 du siège 420 de corps afin que le dispositif 210 d'étanchéité et/ou le dispositif 212 de retenue de l'actionneur puissent être disposés directement sur le siège 420 et entre ce dernier et la tête de puits 24 pour assurer l'étanchéité

et/ou l'enclenchement de retenue avec la tête de puits 24.

Dans ce cas, l'anneau 426 de serrage de garniture n'est

plus nécessaire.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au système décrit et représenté

sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Siège destiné à supporter plusieurs dispo-

sitifs de suspension ( 420, 50, 400, 410) de colonnes dans une tête de puits ( 24) et à permettre la suspension d'une colonne dans un puits, caractérisé en ce qu'il comporte un corps tubulaire ( 70) logé dans la tête de puits, des moyens d'accouplement ( 76) disposés sur le corps tubulaire pour réaliser une liaison amovible entre ce corps et la tête de puits, les moyens d'accouplement pouvant'notamment être actionnés par une rotation de 30 du corps tubulaire et lesdits moyens d'accouplement pouvant notamment comporter des dents ( 66, 76) de blocs de culasse, le siège comportant en outre un épaulement situé sur le corps tubulaire et destiné à s'enclencher avec le dispositif de suspension de colonne le plus bas et à supporter ce dispositif, et des moyens de fixation situés sur le corps tubulaire

et destinés à la fixation de la colonne.

2 Appareil destiné à suspendre une colonne dans un puits, caractérisé en ce qu'il comporte une tête ( 24), un support ( 70) fixe à un train de tiges ( 236) afin de permettre sa suspension dans le puits, le support pouvant être inséré dans la tête, cette dernière et le support comportant des dents ( 66, 76) permettant de les relier de façon amovible l'un à l'autre par rotation du support, les dents formant plusieurs groupes espacés ( 82, 88), les groupes de dents du support étant destinés à passer entre les groupes de dents de la tête lors de

l'insertion du support dans la tête.

3 Appareil selon la revendication 2, caracté-

risé en ce que les dents sont enclenchées totalement

lors d'une rotation du support sur moins d'un tour.

4 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que les dents ont un angle de pas hélicoïdal nul et sont effilées pour accroître la surface de cisaillement

desdites dents.

Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce que toutes les dents ont la même longueur, le nombre de groupes de dents de la tête étant égal au nombre de groupes de dents du support et chacun de ces éléments, constitués par la tête et le support, comportant un nombre

pair de groupes de dents de manière que, lors de l'enclen-

chement, les efforts et les charges soient répartis régu-

Fièrement entre les dents. 6 Appareil selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 210) destiné à assurer l'étanchéité entre la tête et le support et comprenant des anneaux métalliques tronconiques ( 334, 336, 338) empilés les uns à la suite des autres et dont les conicités sont de sens alterné, un épaulement annulaire monté sur le support, un élément ( 182) d'actionnement monté de façon à pouvoir exécuter un mouvement alternatif sur le support, l'épaulement annulaire et l'élément d'actionnement présentant des surfaces correspondantes et opposées ( 364, 372) qui portent contre les anneaux extrêmes de l'empilage

lors de l'enclenchement d'étanchéité, les anneaux métalli-

ques, l'épaulement annulaire et l'élément d'actionnement ayant un diamètre extérieur inférieur au diamètre de l'alésage ( 60) de la tête, des moyens d'actionnement étant destinés à appliquer une force axiale sur l'élément d'actionnement afin que ce dernier porte contre l'empilage d'anneaux métalliques et déplace les bords intérieurs et extérieurs des anneaux pour les faire entrer en contact

étanche, métal sur métal, avec le support et la tête.

7 Appareil selon la revendication 6, caraçtérisé en ce qu'il comporte des moyens ( 198, 202) de transmission de couple enclenchés avec l'élément d'actionnement pour lui transmettre un couple et le faire tourner, cet élément d'actionnement étant relié par vissage au support de manière que lorsqu'un couple est transmis audit élément d'actionnement dans un premier sens, ledit élément d'actionnement se déplace vers le bas sur le support, sur une distance suffisante pour solliciter le dispositif d'étanchéité en position d'enclenchement étanche, des moyens hydrauliques ( 36, 38) étant destinés à appliquer une pression hydraulique au dispositif d'étanchéité afin que les anneaux métalliques de ce dispositif soient sollicités vers une position de contact étanche, métal

sur métal, avec la tête et le support, l'élément d'actionne-

ment suivant le mouvement du dispositif d'étanchéité

vers le bas sur le support afin que ce dispositif d'étan-

chéité ne puisse se relâcher lors de l'élimination de

la pression hydraulique.

8 Appareil destiné à la suspension d'une colonne

dans un puits et au support d'un dispositif ( 50) de sus-

pension de colonne auquel une autre colonne est suspendue dans le puits, caractérisé en ce qu'il comporte une tête de puits ( 24), un support ( 70) de dispositif de suspension logé télescopiquement dans la tête de puits et relié par vissage à la tige supérieure d'un train de tiges ( 236) afin de permettre la suspension de ce train de tiges

dans le puits, plusieurs filets ( 66, 67) espacés circonfé-

rentiellement, sans pas de vis, situés sur la circonférence intérieure de la tête et sur la circonférence extérieure du support, les filets étant enclenchés à la suite d'une rotation du support sur moins de 360 , le support comportant également un siège conique ( 80) tourné vers le haut, une bague ( 182) de serrage de garniture qui comporte une

partie cylindrique inférieure et un rebord épaulé annu-

laire supérieur présentant une surface ( 132) tournée vers le bas destinée à porter contré le siège conique tourné vers le haut, la partie cylindrique de la bague de serrage comportant des filets extérieurs destinés à entrer en prise avec des filets intérieurs du support du dispositif de suspension, un dispositif ( 210) étant destiné à assurer l'étanchéité entre le support et la bague de serrage, d'autres moyens étant destinés à assurer l'étanchéité entre le rebord épaulé et la tête de puits, la bague de serrage présentant une surface supérieure d'appui

destinée à entrer en contact avec le dispositif de suspen-

sion de colonne.

9 Procédé de complétion d'un puits sous-marin, caractérisé en ce qu'il consiste à mettre en place des moyens-( 16) de forage sur un site de puits sous-marin, à installer un tube guide ( 22) sur le fond ( 12) d'une masse d'eau ( 14), une tête de puits ( 24 >, un obturateur ( 26) à vannes anti-éruption superposées, et un tube prolongateur ( 28) étant reliés à ce tube guide, en un point proche du fond, le tube prolongateur s'élevant jusqu'au moyens de forage, à faire descendre un train de tiges de forage ( 236) et un trépan de forage normal de 44,45 cm à travers la tête de puits et dans le tube guide, à forer un trou ( 42) pour suspendre un tubage ( 44) de 40,6 cm dans la tête de puits et dans le tube guide, à faire descendre dans le puits un siège ( 70) de suspension, auquel un tubage est relié, jusqu'à ce que ce siège repose dans la tête de puits, à faire tourner le siège sur moins de 3600 pour l'enclencher dans la tête de puits, à verrouiller le siège à l'intérieur de la tête de puits, à forer un trou pour la suspension d'un autre tubage à l'intérieur de la tête de puits, à faire descendre un dispositif ( 50) de suspension de tubage, avec un tubage, dans le tube prolongateur et dans la tête de puits, et

à poser le dispositif de suspension de tubage sur le siège.