FR2524962A1

FR2524962A1 - Joint de tuyaux

Info

Publication number: FR2524962A1
Application number: FR8305927A
Authority: FR
Inventors: George M Raulins; George G Grimmer
Original assignee: Otis Engineering Corp
Current assignee: Otis Engineering Corp
Priority date: 1982-04-13
Filing date: 1983-04-12
Publication date: 1983-10-14
Also published as: FR2524962B1; GB2118658B; US4433862A; IT8367401A0; GB8307376D0; GB2118658A; CA1194055A; DE3312528A1; IT1193134B; IT8353182V0

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN JOINT DE TUYAUX DESTINE NOTAMMENT A DES PUITS PROFONDS. DEUX SURFACES 13, 18 FORMENT UN CONTACT D'ETANCHEITE PRINCIPAL METAL-SUR-METAL, DONT L'ACTION EST COMPLETEE PAR UN AUTRE CONTACT D'ETANCHEITE SECONDAIRE METAL-SUR-METAL, FORME DES SURFACES 24 ET 25, ET PAR UNE GARNITURE PLASTIQUE 22. L'EPAISSEUR TB DE LA PAROI DE LA PARTIE FEMELLE 15 ET SON DIAMETRE EXTERIEUR DB SONT CALCULES PAR RAPPORT A LA PLEINE EPAISSEUR TP DE LA PAROI DU TUYAU 10, ET AU DIAMETRE EXTERIEUR DP DE CE TUYAU, DE FACON A EVITER TOUT BALLONNEMENT DE LA PARTIE FEMELLE, SOUS L'EFFET DE LA PRESSION. DOMAINES D'APPLICATION: PUITS DE PETROLE ET DE GAZ A HAUTE PRESSION.

Description

L'invention concerne des joints de tuyaux, et plus particulièrement des

joints destinés à être utilisés à

l'intérieur d'un puits de production.

L'invention peut être utilisée avec une tige de forage, une colonne ou un tubage, tous ces éléments étant en-

globés par le terme "tuyau" utilisé ci-après.

La tendance à la réalisation de puits de plus en plus profonds, associée aux pressions de plus en plus élevées et aux milieux de plus en plus agressifs rencontrés à ces profondeurs, a fait apparaître la nécessité d'utiliser des

pièces tubulaires à paroi épaisse Les profondeurs et pres-

sions exigent l'utilisation de tuyaux à haute résistance; par ailleurs, les milieux agressifs contenant du H 2 S exigent

l'utilisation d'une matière de faible dureté La faible dure-

té impose naturellement des matières plus molles et donc de

faible résistance Par conséquent, il faut utiliser des "pa-

rois ultra-épaisses" pour obtenir les résistances nécessai-

res. Pour bénéficier de toute la résistance de ces tuyaux à paroi ultraépaisse, il faut mettre au point des connexions présentant le même nombre de caractéristiques

que celles demandées aux tuyaux, en ne sacrifiant, si pos-

sible, que le plus petit nombre d'autres caractéristiques.

Les caractéristiques demandées aux connexions sont qu'elles présentent une résistance égale à la résistance maximale des tuyaux et la même résistance à la traction que celle des tuyaux, la même résistance à la pression interne et la même

résistance à l'écrasement La connexion doit également pou-

voir supporter des températures élevées et/ou des flexions.

Conformément à l'invention, le joint de tuyaux est conçu de façon que la partie femelle du joint présente approximativement la même pression interne nominale, au point de contact d'étanchéité maximale métal-surmétal, c' est-à-dire, la même résistance au ballonnement, que la

pleine épaisseur de la paroi du tuyau entre deux connecteurs.

2. Le système de filetage peut être conçu sans tenir compte

des surfaces d'étanchéité entre le tuyau et la partie fe-

melle, et une surface épaulée peut relier le système à con-

tact étanche métal-sur-métal au système de filetage.

Il est souvent souhaitable d'ajouter au contact étanche métal-sur-métal d'un joint de tuyau une garniture

secondaire d'étanchéité en matière plastique ou en matiè-

re élastique.

Conformément à l'invention, le joint de tuyaux

est conçu de façon qu'une garniture élastique ou en matiè-

re pladque puisse être utilisée Lorsqu'une matière plasti-

que inerte aux fluides du puits est utilisée et doit être

comprimée pour être efficace, l'invention prévoit le main-

tien de cette matière sous compression sans que la garnitu-

-5 re de matière platique gêne le contact normal et la fonc-

tion d'étanchéité du joint à contact métal-sur-métal.

L'invention a pour objet un joint de tuyaux dans lequel la partie femelle est conçue pour avoir une résistance au ballonnement égale ou supérieure à celle du tuyau qui est

relié par ce joint.

L'invention a pour autre objet un joint de tuyau

dans lequel la résistance au ballonnement de la partie femel-

le, au diamètre maximal du joint d'étanchéité à contact

métal-sur-métal, est au moins égale à la résistance au bal-

lonnement du tuyau raccordé par le joint, et le système de filetage peut être conçu pour avoir une résistance optimale,

sans tenir compte du contact d'étanchéité métal-sur-métal.

L'invention a pour autre objet un joint de

tuyaux du type établissant un contact d'étanchéité métal-

sur-métal entre la partie femelle et une surface extérieure du tuyau, en même temps qu'un joint de renfort en matière

plastique est utilisé.

L'invention a pour autre objet un joint de tu-

yaux présentant un contact d'étanchéité métal-sur-métal et

une garniture d'étanchéité de renfort en matière compressi-

ble dont la matière est placée sous compression sans gêner le contact étanche normal des surfaces métalliques portant

l'une contre l'autre.

3. L'invention a également pour objet un joint de tuyaux présentant un contact étanche métal-sur-métal ainsi

qu'une garniture d'étanchéité de renfort en matière compres-

sible, dont l'excédent, lors de la formation du joint, est refoulé de la zone de la garniture de renfort jusqu'à un instant précédant immédiatement le serrage final du joint, instant à partir duquel la matière compressible est retenue et placée en compression pendant le serrage final Des moyens sont prévus pour recevoir la matière refoulée, afin qu'elle

n'atteigne pas les surfaces métalliques du contact d'étan-

chéité principal et ne risque ainsi de gêner leurs fonc-

tions de contact et d'étanchéité normales.

L'invention a pour autre objet un joint de tuyaux

du type comportant un contact détanchéité primaire métal-sur-

métal et une garniture d'étanchéité de renfort en matière compressible dont l'excédent, lors du serrage du joint, est refoulé de la zone de cette garniture, après quoi un contact d'étanchéité secondaire métal-sur- métal forme efficacement un joint d'étanchéité secondaire à contact métalsur-métal

pour le joint de tuyaux et empêche la continuation du refou-

lement de la matière compressible, afin que, lorsque le joint est finalement serré, la matière puisse être placée sous une

compression importante.

L'invention a pour autre objet un joint de tu-

yaux tel que décrit ci-dessus, dans lequel des moyens sont prévus pour recevoir la matière d'étanchéité refoulée afin

qu'elle n'atteigne pas la zone du contact d'étanchéité pri-

maire métal-sur-métal et ne risque de gêner le serrage

complet et l'étanchéité réalisée par ce contact.

Un joint de tuyaux réalisé conformément à l'in-

vention présente une épaisseur de paroi, au niveau de la

partie de plus grand diamètre du contact étanche métal-sur-

métal, telle que le rapport de cette épaisseur au diamètre de la partie femelle soit égal ou légèrement supérieur au rapport de l'épaisseur maximale de la paroi du tuyau au

diamètre du tuyau.

Ainsi, le tuyau est réalisé conformément à la relation tb = tp dans laquelle: tb est l'épaisseur de la Db Dp 4. paroi de la partie femelle au point de plus grand diamètre de l'emboîtement d'étanchéité et des surfaces d'étanchéité de la partie femelle, et de la surface cylindrique extérieure du tuyau, Db est le diamètre extérieur de la partie femelle au point de mesure de tb, tp est l'épaisseur maximale de la paroi du tuyau, Dp est le diamètre du tuyau au point o sa

paroi présente l'épaisseur maximale.

L'invention sera décrite plus en détail en re-

gard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limi-

tatifs et sur lesquels: La figure 1 est une demi coupe longitudinale du joint de tuyaux selon l'invention, comportant un raccord disposé entre deux tuyaux;

La figure 2 est une coupe longitudinale partiel-

le à échelle agrandie d'une forme de réalisation modifiée du joint de tuyaux selon l'invention;

Les figures 3, 4 et 5 sont des demi-coupes longi-

tudinales partielles, montrant des étape successives de for-

mation du joint de tuyaux de la figure 1;

Les figures 6 et 7 sont des demi-coupes longitu-

dinales partielles montrant les étapes successives de forma-

tion du joint de tuyaux de la figure 2;

Les figures 8, 9 et 10 sont des coupes longitu-

dinales partielles d'une variante du joint de tuyaux montré sur les figures 8 A et 10 A, la figure 8 montrant l'état du dispositif d'étanchéité avant que la partie mâle filetée arrive sur la matière compressible, la figure 9 montrant

la matière d'étanchéité refoulée au-delà de l'élément d'étan-

chéité secondaire pendant le serrage, et la figure 10 mon-

trant le joint totalement serré, la matière refoulée étant retenue dans une gorge destinée à recevoir l'excédent de cette matière;

La figure 8 A est une coupe longitudinale par-

tielle, à échelle agrandie, de la variante du joint de tuyaux des figures 8, 9 et 10, dans lequel un élément compressible constitue un joint d'étanchéité de renfort, la figure 8 A montrant ce joint avant que les filets de la partie male 5. portent contre la matière compressible; La figure 10 A est une coupe partielle analogue à la figure 8 A, montrant le joint de tuyaux en position de serrage complet, la matière d'étanchéité étant comprimée et l'excédent de cette matière, qui a été refoulé pendant le serrage, étant retenu dans une gorge destiné à recevoir

cet excédent de matière, et les joints d'étanchéité métalli-

ques primaire et secondaire étant en contact d'étanchéité.

Le tuyau 10 présente un filetage extérieur co-

nique 11 Ce filetage est de préférence du type trapézoïdal,

sa surface de charge s'étendant à peu près perpendiculaire-

ment à l'axe central du tuyau Dans certains cas, la coni-

cité des filets peut être celle normalement utitisée, c'est-

-à-dire, de l'ordre de 62,5 mm par mètre Dans de nombreux cas, lorsqu'un tuyau à paroi très épaisse est utilisé, il est préférable d'utiliser une plus forte conicité, par exemple 104,1 mm par mètre L'utilisation de la plus forte conicité permet de raccourcir le tronçon fileté du tuyau et de la partie femelle du raccord Le raccourcissement du tronçon fileté entraîne une diminution de la longueur totale du raccord et permet une plus grande maîtrise et une plus

grande précision de l'usinage des filets et d'autres surfa-

ces. Le diamètre extérieur du tuyau présente, à proximité de l'extrémité de faible diamètre du filetage 11, un épaulement 12, aboutissant a une surface cylindrique 13 de plus faible diamètre, ce dernier diamètre pouvant être inférieur au diamètre du filetage de la partie femelle la plus petite Cette surface 13 est une surface d'étanchéité

qui s'étend de façon annulaire autour du tuyau et longitu-

dinalement sur une faible distance, à proximité immédiate de l'extrémité du tuyau La surface 13 doit être profilée afin d'établir un contact d'étanchéité ferme avec la partie femelle du raccord, lorsque le joint est serré Par exemple, la surface peut être légèrement conique, ou bien suivre un

rayon pour réaliser le contact d'étanchéité.

Le tuyau est de préférence soumis à une contrainte orientée radialement 6.

vers l'extérieur, pour assurer la présence des caractéris-

tiques d'étanchéité de la surface 13 et, à cet effet, l'ex-

trémité 14 du tuyau forme un angle aigu avec la surface 13.

A titre d'exemple, la surface 13 d'étanchéité peut être for-

mée suivant un angle légèrement inférieur à 3 et la surface

14 de butée peut être formée suivant un angle d'environ 150.

La partie femelle 15 du raccord présente un file-

tage intérieur 16 complémentaire du filetage 11 du tuyau et

s'accouplant avec ce filetage 11.

La partie femelle présente un épaulement 17 qui

aboutit à une surface 18 d'étanchéité de diamètre plus pe-

tit, établissant un contact étanche avec la surface 13

d'étanchéité du tuyau.

La partie femelle comporte un épaulement 19 de torsion, qui s'étend vers l'intérieur de la surface 18

d'étanchéité jusqu'à l'alésage 21 traverrant le raccord.

Cet épaulement 19 doit avoir une conicité correspon-

dant à celle de l'épaulement 14 -situé à l'extrémité du tuyau, ce qui, lorsque le tuyau est descendu à fond dans

la partie femelle, limite le serrage du tuyau et de la par-

tie femelle et, de préférence en raison de la surface incli-

née de l'épaulement 19, sollicite le tuyau vers une position d'étanchéité entre les surfaces 13 et 18 formant l'élément d'étanchéité primaire De plus, l'épaulement 19 de torsion

et l'extrémité 14 du tuyau peuvent former un élément d'étan-

chéité, cet élément étant particulièrement étanche à la pres-

sion extérieure.

Dans la forme de réalisation représentée, les surfaces 13 et 18 doivent être en contact étanche sur toute la longueur sur laquelle elles sont en prise En raison de la

légère conicité de ces surfaces, le point de contact d'étan-

chéité ayant le diamètre maximal est leur point de contact éloigné de l'épaulement 19 de butée Ce point constitue le dernier contact d'étanchéité métal-sur-métal s'opposant à

la pression régnant à l'intérieur de la colonne.

Conformément à l'invention, la partie femelle est constituée de façon que sa résistance au ballonnement, 7. en ce point de diamètre maximal d'étanchéité, soit égale ou

supérieure à la résistance opposée par le tuyau au ballonne-

ment. Conformément à l'invention, le rapport de l'épaisseur (tb) de la paroi de la partie femelle au point de diamètre maximal des surfaces d'étanchéité 13 et 18, en contact, au diamètre extérieur (Db) du raccord, est à peu près égal ou supérieur au rapport de l'épaisseur maximale

(tp) de la paroi du tuyau au diamètre extérieur(Dp) du tu-

yau, de façon que la partie femelle soit aussi résistante

au ballonnement dû à la pression interne que l'est le tuyau.

Ceci empêche le ballonnement du raccord et le risque de dé-

gagement des filetages 11 et 16 qui en résulte Ainsi, tant que l'étanchéité assurée par les surfaces 13 et 18 reste

effective, il n'existe aucun risque de dégagement des file-

tages sous l'effet d'un ballonnement du raccord.

Dans la forme de réalisation représentée, la présence d'un rebord cylindrique intérieur 20 a pour effet

d'accroltre la valeur tb mesurée au niveau de ce rebord.

Etant donné que ce dernier est adjacent au point d'étanchéi-

té maximale des surfaces 13 et 18, le rebord maintient les surfaces d'étanchéité contre le ballonnement, de sorte que

le raccord présente un rapport D supérieur à celui du tu-

yau.

Une garniture élastique est de préférence cons-

tituée d'une bague 22 de matière plastique logée dans la

gorge 23 de la partie femelle Cette bague est de préféren-

ce faite d'une matière plastique telle que du tétrafluor-

éthylène La gorge 23 est positionnée de façon que, lorsque le tuyau est tourné jusqu'à une position de serrage complet, l'extrémité de faible diamètre du filetage 11 pénètre dans

la zone de la gorge 23 et place la bague sous une compres-

sion relativement importante Le tuyau présente une surface annulaire 24 située au-dessous du filetage 11 et qui s'étend au-dessus de la garniture 22 avant qu'elle commence à être comprimée par le filetage 11 La surface 24 sur les tuyaux 8. est de préférence située à une faible distance de la surface complémentaire 25 de la partie femelle, afin que la matière

plastique puisse fluer sous l'effet de la pression dans l'es-

pace ainsi ménagé Ainsi, la matière de la garniture refou-

lée à force dans l'espace compris entre les surfaces 24 et constitue une garniture primaire en matière plastique renforcée par la matière du filetage 11 et de la gorge 23,

formant un joint étanche Cette garniture en matière plasti-

que constitue un renfort ou un appoint pour les joints à

contact métal-sur-métal.

Il peut être souhaitable d'éviter tout risque, pour le fluide sous pression se trouvant à l'intérieur du joint de tuyaux, d'atteindre les filetages 11 et 16 Lors

du serrage des filetages, on utilise un enduit pouvant for-

mer un joint étanche entre les filetages Si les autres joints ou garnitures permettaient à un fluide de pénétrer

dans la zone des filetages et qu'une obturation apparais-

sait accidentellement en un point quelconque le long des

filetages, la pression régnant à l'intérieur du joint agi-

rait alors vers l'extérieur sur le filetage de la partie femelle et pourrait provoquer un dégagement des filets sous l'effet du ballonnement du tronçon fileté de la partie femelle Pour éviter cette possibilité, un orifice 26 de purge peut être prévu dans la partie femelle, de préférence à proximité immédiate de la garniture élastique 22, afin que toute fuite de fluide au-delà des garnituressoit ventilée vers l'extérieur du joint et ne provoque pas de ballonnement

du tronçon fileté de la partie femelle.

Si cela est souhaité, les surfaces 18 peuvent être prolongées au-delà de l'épaulement 19 de torsion et une gorge peut être prévue dans cette surface prolongée

afin de recevoir la garniture en matière plastique.

Si l'épaulement 17 est de dimension relativement grande,

il positionne la garniture de matière plastique à pro-

ximité immédiate du joint à contact métal-sur-métal et la valeur de tb devient à peu près la même pour le contact étanche métal-sur-métal et pour la garniture en matière 9. plastique.

La surface relative de l'épaulement 19 de tor-

sion et du couple de serrage doit être telle que la pression engendrée sur l'épaulement 19 soit sensiblement supérieure à la pression interne envers laquelle l'étanchéité doit être

assurée Pour des puits profonds à haute pression, la pres-

sion engendrée peut être de l'ordre de 210 à 350 M Pa.

Les figures 3, 4 et 5 montrent le serrage du tuyau et de la partie femelle de la figure 1 Sur la figure 3, le tuyau 10 est vissé dans la partie femelle 15 jusqu'à ce que la surface 24 s'étende au-dessus de la garniture 22

pour la maintenir dans sa gorge pendant le serrage final.

Sur la figure 4, le tuyau 10 est représenté inséré dans la

partie femelle 15 jusqu'à ce que la garniture 22 soit re-

foulée dans l'espace compris entre les surfaces 24 et 25, et que les surfaces 13 et 18 d'étanchéité commandent leur serrage Sur la figure 5, le tuyau 10 est représenté dans sa position d'étanchéité complète finale à l'intérieur de la partie femelle, le nez du tuyau portant fermement contre l'épaulement 18 d'application de couple et le serrage du tuyau exerçant de préférence sur l'épaulement d'application

de couple une pression qui, par unité de surface, est su-

périeure à celle régnant à l'intérieur de la colonne.

Seul le tronçon supérieur du tuyau 27 est repré-

senté dans l'extrémité inférieur du raccord Il convient de noter que le tuyau 27 est identique au tuyau 10, et que le raccord est symétrique et identique, au-dessous de la bride

, à la partie représentée au-dessus de la bride 20.

Les figures 2, 6 et 7 représentent une forme de réalisation modifiée de l'invention Dans cette forme de réalisation de l'invention, le tuyau 28 présente la-surface 13 d'étanchéité et une surface-supplémentaire 29 dlétanchéité quicoopère arec l surfaeextrême 31 du tuyau pour constituer un élément annulaire de forme en V Les surfaces 31 et 29

s'ajustent contre des épaulements complémentaires 32 d'ap-

plication de couple et une surface 33 d'étanchéité situés 10. à l'intérieur de la partie femelle 34 Dans cette forme de réalisation de l'invention, des joints étanches sont formés au niveau de l'épaulement 3132, des surfaces 28 et 33 d'étanchéité et des surfaces 13 et 18 d'étanchéité La partie femelle présente une gorge 35 adjacente à l'extrémité supé- rieure de la surface 18 détanchéité et une garniture 36 en

matière plastique est logée dans cette gorge, comme pré-

cédemment.

Le tuyau 28 et la partie femelle 34 sont repré-

sentés dans une position dans laquelle les surfaces d'étan-

chéité sont éloignées l'une de l'autre sur la figure 6, et il convient de noter que la garniture 36 dépasse de la gorge Ainsi qu'on peut mieux le voir sur la figure 7, lorsque lenez du tuyau arrive dans la position finale d'étanchéité, la garniture 36 est comprimée et expansée, et elle flue dans l'interstice formé entre les surfaces d'étanchéité

13 et 18 Comme montré sur la figure 7, si un léger interval-

le est laissé entre les surfaces 13 et 18 sur le côté du joint adjacent aux filets, comme indiqué en 37 sur la figure

7, on obtient un espace dans lequel la matière de la garnitu-

re peut fluer, sur le côté de la garniture 36 en matière

plastique éloigné de l'épaulement 31 d'application de cou-

ple Ainsi, si la garniture présente un excédentde matière,

comme suggéré sur la figure 7, cet excédent flue dans l'es-

pace 37 et ne gêne pas l'établissement du contact étanche

métal-sur-métal des surfaces 13 et 18.

Dans cette forme de réalisation de l'invention, tb est mesuré dans le raccord, à proximité immédiate de la

gorge 35, sur le côté de cette gorge adjacent à l'épaule-

ment 31, car la zone la plus étendue du contact étanche métal-sur-métal est située en ce point Dans le cas d'une défaillance de tous les contacts étanches métal-sur-métal,

et d'une sollicitation de la garniture 36 en matière plasti-

que, la valeur de tb au point de contact étanche de la gar-

niture en matière plastique n'est que légèrement supérieure à la valeurde t b au point de contact étanche métal-sur-métal; par conséquent, le raccord au niveau de la garniture en 11. matière plastique est aussi résistant au ballonnement que l'est le tuyau 28, et le raccord ne se ballonne pas de façon appréciable au niveau de la garniture en matière plastique Il en est notamment ainsi par le fait que la bride 37 supporte, comme précédemment, les garnitures, et la résistance du raccord au ballonnement, par suite de l'action de support constituée par la bride, est en fait

supérieure à la résistance opposée par la colonne au bal-

lonnement. La rapport D du raccord est de préférence égal D à celui du tuyau Cependant, il convient de noter que le rapport D du raccord doit seulement être à peu près égal à celui du tuyau Dans le cas o l'épaulement d'application de couple et la bride associée sont utilisés, le rapport D du raccord peut être légèrement inférieur à celui du tuyau au niveau du diamètre maximal d'obturation étanche, car le

support constitué par la bride pour la surface d'étanchéi-

té rend le raccord plus résistant que le tuyau, si le rap-

port du raccord est égal à celui du tuyau Il est évident D t que le rapport du raccord peut être légèrement supérieur

à celui du tuyau, car on obtient alors une résistance sup-

plémentaire et ceci peut être préféré lorsque l'épaulement d'application de couple et la bride associée ne sont pas utilisés De plus, dans certaines conceptions, il peut être

acceptable d'utiliser un raccord ayant un rapport D appro-

chant celui du tuyau, mais légèrement inférieur Par consé-

quent, l'invention s'étend aux formes de réalisation dans lesquelles le rapport D du raccord est à peu près égal à

celui du tuyau.

Pour donner au raccord une résistance à la

traction égale à celle du tuyau, la quantité de métal uti-

lisée dans le raccord, mesurée au niveau de la gorge de la garniture en matière plastique, est de préférence au moins égale à la quantité de métal du tuyau, mesurée à la pleine

épaisseur de la paroi du tuyau.

Sur les figures 8 à 10, 8 A et 10 A, il est re-

présenté une variante du joint selon l'invention qui utili-

se une garniture compressible de renfort Dans cette forme 12.

de réalisation de l'invention, la partie femelle 15 présen-

te, à son dernier filet, une gorge 23 a recevant une garnitu-

re 22 a d'étanchéité en matière compressible Dans certaines conditions de service, les fluides des puits produits sont tels que seules des matières spéciales, insensibles à l'at-

taque de ces fluides, permettent d'assurer l'étanchéité en-

vers de tels fluides Par exemple, il peut être souhaitable

d'utiliser une matière d'étanchéité constituée principale-

ment ou en totalité de tétrafluoréthylène, couramment connu sous l'appellation commerciale "Teflon" Le "Teflon" résiste

aux fluides rencontrés dans de nombreux puits et il consti-

tue une matière d'étanchéité souhaitable Pour travailler

convenablement, le "Teflon" et les matières analogues doi-

vent être placés sous une certaine compression et la concep-

tion du joint montré sur les figures 8 à 10 permet l'utili-

sation d'une matière compressible, qui peut être placée sous

une compression importante.

* Pour empêcher tout refoulement substantiel de la matière comprimée entre les filets, ces derniers doivent être réalisés avec précision, et le joint doit être serré, comme cela est courant avec l'utilisation d'un lubrifiant qui remplit et obture hermétiquement les espaces compris entre

les filetages de la partie mâle et de la partie femelle.

La disposition est de préférence telle que, lorsque le joint est serré, les fonds et les crêtes, ainsi que les flancs de charge des filets 11 et 16, sont en contact serré les uns avec les autres Les flancs de guidage lia de la partie mâle et les flancs comolémentaires -16 a de la partie femelle

ont un jeu, entre eux, de quelques centièmes de millimètre.

Grâce à ce dimensionnement et aux lubrifiants normalement utilisés lors du serrage des joints filetés dans des puits de pétrole, la liaison filetée ne constitue pas un passage permettant l'échappement de la matière de la garniture 22 a, lorsqu'elle est placée sous une compression importante, et aucune quantité importante de matière de la garniture n'est refoulée dans l'accouplement vissé lors du serrage final, au moment o la matière de la garniture est placée

sous une compression importante.

13. La garniture 22 a présente un volume légèrement supérieur à celui de la gorge 23 a définie par le tuyau et les filets pénétrant dans cette gorge 23 a lorsque le joint est complètement serré Cet excédent de matière est refoulé entre la surface 24 a de la partie mâle et la surface 25 a de la partie femelle, au moment o la partie mâle se déplace vers sa position de prise étanche finale, telle que montrée

sur la figure 9.

Ces surfaces d'étanchéité secondaires 24 a et 25 a

sont formées de façon à avoir des conicités légèrement dif-

férentes, afin qu'elles puissent entrer en prise et s'ap-

pliquer de manière étanche l'une contre l'autre de façon

non critique, lorsque la partie mâle se déplace vers sa posi-

tion de serrage final, montrée sur les figures 10 et 10 A. Avant que cette position soit atteinte, la garniture 22 a

est placée sous une certaine compression et elle est refou-

lée dans l'espace compris entre les surfaces d'étanchéité secondaires 24 a et 25 a, alors que la partie mâle est vissée

dans la gorge 23 a et en réduit le volume L'excédent de ma-

tière de la garniture est refoulé entre les deux surfaces d'étanchéité secondaires et, lorsque la partie mâle tourne par rapport à la partie femelle, la matière refoulée est

également arrachée, habituellement en plusieurs points. Lorsque la liaison filetée approche de sa posi-

tion de serrage finale montrée sur les figures 10 et 1 OA, les surfaces secondaires d'étanchéité 24 a et 25 a entrent en contact étanche, légèrement avant le serrage final de la partie mâle et de la partie femelle et, étant donné qu'une zone supplémentaire de la gorge 23 a est occupée par le filetage 11 de la partie mâle, la matière de la garniture 22 a est placée sous une compression importante, de sorte qu'elle assume au maximum sa fonction d'étanchéité De plus,

les surfaces 24 a et 25 a constituent, à présent, non seule-

ment un joint étanche retenant la matière compressible 22 a

dans la gorge 23 a, mais également une garniture supplémentai-

re d'étanchéité à contact métal-sur-métal, empêchant toute

perte du fluide transporté à travers le joint.

14.

Pour empêcher la matière refoulée de la garnitu-

re d'atteindre la zone d'étanchéité principale, constituée

par la surface d'étanchéité principale 18 de la partie fe-

melle et la surface d'étanchéité principale 13 de la partie mâle, des moyens sont prévus pour recevoir au moins une par- tie de cet excédent de matière de la garniture Ces moyens se présentent avantageusement sous la forme d'une gorge 38 située entre les surfaces d'étanchéité secondaires 24 a et 25 a

et les surface d'étanchéité primaires 13 et 18 Ainsi, lors-

que la matière est refoulée au-delà des surfaces d'étanchéité secondaires 24 a et 25 a, elle est recueillie dans la gorge 38

recevant l'excédent de matière d'étanchéité et ne peut at-

teindre ni gêner les surfaces d'étanchéité primaires 13 et 18 Aucune forme particulière n'est demandée pour la gorge 38 Cette dernière reçoit de préférence la totalité de la

matière refoulée Elle est avantageusement espacée au maxi-

mum des surfaces d'étanchéité primaires 13 et 18 et elle est de préférence située à proximité immédiate des surfaces

d'étanchéité secondaires 24 a et 25 a, comme représenté.

Bien qu'une gorge spéciale 38 soit représentée, il convient de noter que la fonction de cette gorge peut-être obtenue par un agrandissement de l'espace 39, forxé entre la partie mâle et la partie femelle Il est apparu qu'une petite gorge 38, située à proximité immédiate des surfaces secondaires 24 a et 25 a, permet de recevoir convenablement la matière refoulée Il est préférable que l'espace indiqué en 39 soit

maintenu à de faibles dimensions afin que la matière refou-

lée tende à être recueillie dans la gorge 38 plut 8 t que de passer dans l'espace 39 Dans Le joint de tuyaux montré sur les figures 8 à 10 et 8 A et 10 A, l'excédent de matière de ladite garniture peut être utilisé de manière que la quantité de matière-et la présence d'un enduit de tuyaux ne soient pas critiques, et que la matière du joint et tout enduit de tuyaux, ayant pu être retenus dans la gorge 23 a, puissent être placés sous une compression importante après l'entrée en contact des surfaces secondaires d'étanchéité 24 a et 25 a Ces surfaces constituent un moyen permettant 15. de retenir la matière de la garniture pour qu'elle puisse être placée sous compression, tout en formant un contact étanche secondaire métal-sur-métal s'opposant à la perte des fluides transportés à travers le joint La gorge 38 d'excédent de matière de la garniture retient la matière re- foulée de la garniture et l'empêche d'atteindre les surfaces primaires d'étanchéité 13 et 18 Il convient de noter qu'avec ce type de garniture, on obtient trois joints d'étanchéité, à savoir le joint primaire formé par les surfaces 13 et 18, le joint secondaire formé par les surfaces 24 a et 25 a et

la matière comprimée de la garniture 22 a.

Un orifice de purge tel que l'orifice 26 (fig 1)

peut être utilisé si cela est souhaité.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées aux joints de tuyaux décrits et

représentés, sans sortir du cadre de l'invention.

16.

Claims

REVENDICATIONS

1 Joint de tuyaux,caractérisé en ce qu'il com-

porte une partie femelle ( 10, présentant un filetage conique.

06) et une surface annulaire primaire ( 18)d'étanchéité, une gorge annulaire( 23 a)d'étanchéité, formée dans la partie fe- melle, à son dernier filet, une gorge annulaire( 38)pour excédent de matière d'étanchéité, formée entre la gorge

d'étanchéité et la surface primaire d'étanchéité, une sur-

face annulaire secondaire( 25 a)d'étanchéité, située entre les deux gorges, un tuyau( 10), ayant un filetage conique ( 11) et une surface annulaire primaire( 13)d'étanchéité, destinée

à établir un contact étanche avec la surface primaire d'étan-

chéité de la partie femelle, le filetage de ce tuyau péné-

trant dans ladite gorge d'étanchéité, lorsque le joint de tuyaux est totalement serré, le tuyau présentant également une surface annulaire secondaire 24 a'd'étanchêité, située entre le filetage et la surface primaire d'étanchéité et destinée à entrer en contact avec la surface secondaire d'étanchéité de la partie femelle avant le serrage complet

du joint de tuyaux, et une garniture annulaire( 22 a)en ma-

tière compressible, logée dans la gorge d'étanchéité, cette garniture ayant initialement un volume supérieur à celui de la gorge, tel que défini par le tuyau, lorsque le joint est totalement serré, les filetages de la partie femelle et du tuyau empêchant tout refoulement important de la garniture entre eux, ladite garniture, pendant le serrage, étant refoulée au-delà des surfaces secondaires d'étanchéité, jusqu'à ce que lesdites surfaces portent l'une contre

l'autre pour former un contact étanche secondaire et re-

tiennent ladite garniture, afin qu'elle soit comprimée pen-

dant le serrage final du joint, la gorge destinée à l'excé-

dent de la matière de la garniture recevant au moins une partie de la matière refoulée pour l'empêcher d'atteindre

les surfaces primaires d'étanchéité.

2 Joint de tuyaux, caractérisé en ce qu'il

comporte une partie femelle( 15), présentant un filetage co-

nique( 16)et une surface annulaire primaire( 18)d'étanchéité, 17.

une gorge annulaire( 23 a)d'étanchéité, située dans la par-

tie femelle, au dernier filet, une gorge annulaire( 38), des-

tinée à recevoir l'excédent de la matière d'étanchéité et située entre la gorge d'étanchéité et la surface primaire d'étanchéité, une surface annulaire secondaire( 25 a)d'étan-

chéité, située entre les deux gorges, un tuyau( 10)qui pré-

sente un filetage conique( 11)et une surface-annulaire pri-

maire( 13)d'étanchéité, destinée à établir un contact étan-

che avec la surface primaire d'étanchéité de la partie fe-

melle, le filetage du tuyau pénétrant dans ladite gorge

d'étanchéité, lorsque le joint de tuyau est totalement ser-

ré, le tuyau présentant également une surface annulaire se-

condaire( 24 a)d'étanchéité, située entre le filetage et la

surface primaire d'étanchéité et destinée à entrer en con-

tact avec la surface secondaire d'étanchéité située dans

la partie femelle avant le serrage complet du joint de tu-

yaux, une garniture annulaire( 22 a)d'étanchéité, en matière compressible, étant logée dans ladite gorge d'étanchéité et ayant initialement un vo ume supérieur à celui de la gorge,

tel que délimité par le tuyau lorsque le joint est totale-

ment serré, les filetages de la partie femelle et du tuyau empêchant tout refoulement substantiel de la garniture entre eux, ladite garniture, pendant le serrage, étant refoulée au-delà des surfaces secondaires d'étanchéité, jusqu'à ce

qu'elles portent l'une contre l'autre, pour former un con-

tact étanche secondaire et retenir ainsi la garniture pour qu'elle soit comprimée pendant le serrage final du joint, la gorge destinée à recevoir l'excédent de la matière de la garniture recevant au moins une partie de la matière refoulée pour l'empêcher d'atteindre les surfaces primaires d'étanchéité, la partie femelle et le tuyau respectant la relation approximative suivante tb -p Db Dp o tb est l'épaisseur de la paroi de la partie femelle, au point de plus grand diamètre du contact d'étanchéité entre les surfaces d'étanchéité, Db est le diamètre extérieur de 18. la partie femelle au point de mesure de tb, tp est la pleine épaisseur de la paroi du tuyau, et Dp est le diamètre du

tuyau, o la paroi présente sa pleine épaisseur.

3 Joint de tuyaux, caractérisé en ce qu'il com-

porte une partie femelle ( 15), présentant un filetage conique ( 16)et une surface annulaire primaire( 18)d'étanchéité, une

gorge annulaire( 23 a)d'étanchéité ménagée dans la partie fe-

melle, au dernier filet, une gorge annulaire( 38)d'excédent de matière d'étanchéité, située entre la gorge d'étanchéité et la surface primaire d'étanchéité, une surface annulaire secondaire( 25 a)d'étanchéité, située entre les deux gorges,

un tuyauo 10)ayant un filetage conique 11)et une surface annu-

laire primaire ( 13)d'étanchéité, destinée à établir un contact d'étanchéité avec la surface primaire d'étanchéité de la partie femelle, le filetage du tuyau pénétrant dans ladite

gorge d'étanchéité, lorsque le joint de tuyaux es-t totale-

ment serré, le tuyau présentant une surface annulaire secon-

daire( 24 a)d'étanch 6 ité, située entre le filetage et la sur-

face primaire d'étanchéité, afin d'entrer en contact avec la surface secondaire d'étanchéité de la partie femelle avant le serrage complet du joint, une garniture annulairet 22 a)en matière compressible étant logée dans la gorge d'étanchéité

et ayant initialement un volume supérieur à celui de la gor-

ge, tel que délimité par le tuyau lorsque le joint ets tota-

lement serré, les filetages de la partie femelle et du tuyau empêchant tout refoulement substantiel de la garniture entre eux, ladite garniture, pendant le serrage, étant refoulée au-delà des surfaces secondaires d'étanchéité, jusqu'à ce que ces dernières portent l'une contre l'autre pour former un joint secondaire et retenir la garniture pour qu'elle puisse être comprimée pendant le serrage final du joint, la gorge pour excédent de matière d'étanchéité recevant au moins une partie de la matière refoulée pour l'empêcher d'atteindre les surfaces primaires d'étanchéité, la partie femelle et le tuyau satisfaisant la relation approximative suivante: tb b Dp Db Dp 19. o tb est l'épaisseur de la paroi de la partie femelle au point de plus grand diamètre du contact d'étanchéité entre les surfaces d'étanchéité, Db est le diamètre extérieur de la partie femelle au point de mesure de tb, tp est la pleine épaisseur de la paroi du tuyau, Dp est le diamètre du tuyau

o la paroi présente sa pleine épaisseur, l'aire de la sec-

tion de la paroi de la partie femelle, au niveau du dernier filet complet de cette dernière, étant égale ou supérieure à l'aire de la section de la paroi du tuyau o la pleine

épaisseur de la paroi est mesurée, dans des plans perpendicu-

laires à l'axe du joint.

4 Joint selon l'une quelconque des revendica-

tions 1, 2 et 3, caractérisé en ce que la garniture est réa-

lisée principalement en "Teflon".

5 Joint selon la revendication 1, 2 et 3, carac-

térisé en ce que les surfaces secondaires d'étanchéité pré-

sentent des conicités légèrement différentes.

6 Joint selon l'une quelconque des revendica-

tions 1, 2 et 3, caractérisé en ce que les surfaces secon-

daires d'étanchéité présentent des conicités légèrement dif-

férentes et la garniture est réalisée principalement en "Teflon".

7 Joint selon l'une des revendications 2 et 3,

caractérisé en ce que la partie femelle et le tuyau présen-

tent chacun une surface épaulée( 17)ou( 12), située entre les surfaces primaires d'étanchéité et les filetages coniques, ledit point de plus grand diamètre du contact d'étanchéité,

entre les surfaces primaires d'étanchéité, ayant un dia-

mètre inférieur à celui du plus petit filet de la partie

femelle.

8 Joint selon l'une des revendications 2 et 3,

caractérisé en ce que la partie femelle présente un orifice (; 6)de purge adjacent au filet de plus petit diamètre, sur le côté du filet tourné vers tous les joints formés entre

le tuyau et la partie femelle, afin qu'un joint d'étanchéi-

té se forme effectivement dans les filetages.

9 Joint selon l'une des revendications 2 et 3,

caractérisé en ce que la partie femelle présente un épaule-

20.

ment 09)d'application de couple, portant contre l'extrémi-

té 04)du tuyau et, lorsque le joint est totalement serré,

la pression engendrée entre l'extrémité du tuyau et l'6 pau-

lement, résultant du serrage du joint, est plus grande que la pression interne contre laquelle l'étanchéité doit 4 tre assurée.

Joint selon l'une des revendications 2 et 3,

caractérisé en ce que la partie femelle est formée dans un

raccord comportant des parties femelles identiques et pré-

sentant des épaulements intérieurs d'application de couple formant, avec les surfaces d'étanchéité primaires, un angle

inférieur à 900, et portant contre les surfaces complémen-

taires des tuyaux.