FR2536783A1

FR2536783A1 - Vanne de securite pour puits petrolier

Info

Publication number: FR2536783A1
Application number: FR8219954A
Authority: FR
Inventors: Paul Helderle
Original assignee: Compagnie Francaise des Petroles SA
Current assignee: Total Compagnie Francaise des Petroles SA
Priority date: 1982-11-29
Filing date: 1982-11-29
Publication date: 1984-06-01
Also published as: US4597446A; JPS59150895A; FR2536783B1; CA1229042A; NO834366L; GB8331346D0; GB2131069A; GB2131069B; JPS6250639B2

Abstract

VANNE DE SECURITE POUR PUITS PETROLIER SE CARACTERISANT PAR L'INSTALLATION ENTRE DEUX GARNITURES D'ETANCHEITE D'UN SYSTEME DE VERROUILLAGE COMPRENANT, DE PREFERENCE, UNE PREMIERE BAGUE ELASTIQUE 36 D'ACCROCHAGE A UN RACCORD-RECEPTABLE 5 ET UNE DEUXIEME BAGUE ELASTIQUE 38 PREVUE POUR PENETRER DANS LA PREMIERE BAGUE ELASTIQUE APRES ACCROCHAGE DE CELLE-CI ET LA TENIR EN POSITION D'EXPANSION, LA SOLIDARISATION DES DEUX BAGUES 36, 38 SE FAISANT PAR DES DENTURES INTERNE ET EXTERNE.

Description

"Vanne de sécurité pour puits pétrolier" La présente invention concerne

une vanne de sécurité devant être installée dans un raccord-réceptacle (dit "nipple") d'un tube de production de puits pétrolier pour obturer le passage dans ce tube de

l'effluent produit: pétrole ou gaz.

Les vannes de sécurité actuellement utilisées sont munies d'un système de verrouillage monté à la partie supérieure du corps de

vanne pour verrouiller celui-ci dans une gorge d'arrêt du raccord-

réceptacle du tube de production et de deux garnitures d'étanchéité disposées en dessous du système de verrouillage et s'appliquant contre deux portées lisses internes du raccord-réceptacle entre lesquelles

débouche une etrée du fluide de commande de la vanne.

Cette disposition présente l'inconvénient que les vannes de

sécurité constituent des organes d'une assez grande longueur et qu'el-

les réduisent sensiblement la section de passage du fluide du fait que leur partie active se trouve entièrement placée sous la gorge d'arrêt du raccord-réceptacle, c'est-à-dire dans une portion rétrécie de celui-ci Il en résulte des pertes de charge importantes D'autre part,

le système de verrouillage est soumis à l'action corrosive de l'efflu-

ent. Un objectif de l'invention est ainsi de proposer une vanne de sécurité de longueur réduite, offrant une section accrue au passage du fluide produit, de sorte que les pertes de charge occasionnées par l'existence de la vanne et le coût de cette vanne soient réduits Un

objectif de l'invention est aussi de protéger le système de verrouil-

lage de toute action corrosive.

Un objet de l'invention est une vanne de sécurité qui comporte:

un corps de vanne de forme générale cylindrique, un organe d'obtura-

tion à la partie inférieure de ce corps, un coulisseau cylindrique capable de coulisser longitudinalement à l'intérieur dudit corps et d'entraîner dans son mouvement descendant l'ouverture de l'organe d'obturation, -un système de verrouillage disposé dans des logements -2-

radialement extérieurs dudit corps et comprenant une pièce d'accrocha-

ge radialement extensible, apte à s'encastrer, à l'état expansé, dans

une gorge d'arrêt extérieure audit corps et deux garnitures d'étan-

ch'éité, l'une supérieure, l'autre inférieuredisposées dans des ré-

gions radialement extérieures dudit corps et formant entre elles un

espace destiné à recevoir un fluide de commande, vanne dans laquelle.

les deux garnitures d'étanchéité sont disposée de part et d'autre

longitudinalemant du système de verrouillage Celui-ci se trouve ain-

si baigné par le fluide de commande, généralement de l'huile hydrauli-

que,et la vanne n'est qu'en partie disposée dans la partie plus étroi-

te du tube de production située en dessous de la gorge d'arrêt '

Un objet de l'invention consiste aussi en ce que ledit coulis-

seau cylindrique est-solidaire d'une part d'une cage-de piston s'appuyant de manière étanche contre le corps de vanne et disposée au-dessus du système de verrouillage, sur laquelle agit le fluide de commande pour la descente du coulisseau cylindrique et d'autre part

d'une bague d'appui également disposée au-dessus du système de ver-

rouillage et sur laquelle agit un ressort de rappel tendant à faire monter le coulisseau cylindrique Cette disposition permet de tirer

encore un plus grand avantage de l'installation du système de verrouil-

lage entre les deux garnitures d'étanchéité en ce qui concerne l -

l'accroissement de section pour le passage de l'effluent produit.

Selon un autre objet de l'invention, la pièce d'accrochage est constituée par une bague élastique à profil extérieur adapté au profil de la gorge d'arrgt dans laquelle elle doit s'encastrer et à

denture interne, tandis que le corps de vanne comporte un premier lo-

gement destiné à recevoir cette pièce d'accrochage en position non expansée et en position non pleinement active de celle-ci, ce premier logement étant bordé inférieurement par un organe de retenue qui est

prévu pour retenir radialement et longitudinalement la pièce d'accro-

chage et qui est solidaire du corps de vanne et supérieurement par un organe d'extension qui est disposé dans un deuxième logement, du corps de vanne, qui est apte à s'insérer dans la pièce d'accrochage pour en parfaire l'expansion et qui est muni d'une denture externe apte à 3 -

s'engager avec la denture interne de la pièce d'accrochage.

Selon un objet complémentaire de l'invention, les dentures de-

la pièce d'accrochage et de l'organe d'extension sont des filets héli-

coldaux à hélice à gauche.

Un objet de l'invention consiste aussi en ce que ledit deuxiè-

me logement a un fond radialement interne percé d'ouvertures traversées par des clavettes de maintien radial de l'organe d'extension et bordées par ledit coulisseau cylindrique contre lequel ces pièces de maintien s'appuient, tandis que ledit coulisseau cylindrique est percé dans une région inférieure de lumières aptes à venir en face desdites ouvertures

si le coulisseau cylindrique est remonté dans une position haute maxi-

male de repêchage, qu'il ne peut atteindre qu'après avoir cisaillé une butée cisaillable, de fonctionnement normal de la vanne, montée sur le

corps de vanne.

Dans le cas o la vanne est installée dans un raccord-rgcepta-

cle non conçu spécialement pour elle, il n'existe pas de portée lisse interne au-dessus de la gorge d'arrêt dans le raccord-réceptacle etl'on réalise- alors la garniture d'étanchéité supérieure disposée au-dessus du système de verrouillage, en un matériau élastique plein qui, comprime,

s'applique fortement contre le raccord réceptacle du tube de production.

Un objet de l'invention consiste alors en ce qu'un tube d'espacement est fixé sur le çorps de vanne, par une goupille cisaillable, dans une position et sur une longueur telles qu'il heurte la pièce d'accrochage si celle-ci est retenue dans un mouvement descendant du corps de vanne et qu'après cisaillement de cette goupille, il comprime la garniture

d'étanchéité supérieure en s'appuyant sur la pièce d'accrochage.

Dans le cas d'un puits pétrolier à remontée de l'effluent par allègement au gaz de la colonne de l'effluent, dans lequel on installe

un tube interne à l'intérieur du tube de production de manière à dis-

poser d'un passage interne au tube interne et d'un passage annulaire entre le tube interne et le tube de production, l'un de ces passages servant à une injection de gaz d'allègement et l'autre à la montée de l'effluent allégé, l'invention s'applique de manière particulièrement -4 avantageuse du fait qu'il est alors primordial de disposer de sections

de passage aussi grandes que possible.

Un objet de l'invention consiste dans ce cas, si l'on fixe la vanne de sécurité vers -l'extrémité inférieure du tube interne et si l'on utilise comme organe d'obturation un clapet, en ce qu'un tronçon tubulaire coaxial est fixé sur le corps de vanne en dessous du clapet, et en ce qu'une portion tubulaire intermédiaire, coulissant, d'une part, de manière télescopique et étancheen hautle long du tube interne dont l'extrémité inférieure se trouve à une certaine distance au-dessus du clapet et apte, d'autre part, à coulisser de manière télescopique et

étanche, en bas, le long dudit tronçon tubulaire, est entraîné en dé-

placement longitudinal par le coulisseau cylindrique et a une longueur

telle que, suivant la position haute ou basse du coulisseau cylindri-

que, elle puisse être soit entièrement située au-dessus du clapet fermé

soit engagée avec ledit tronçon tubulaire, le clapet étant alors ouvert.

D'autres particularités et avantages de l'invention ressorti-

ront de la description d'exemples de réalisation qui vont être donnés,

à titre non limitatif, en se référant au dessin joint dans lequel les Fig I et 2 représentent de haut en bas une vanne de sécurité

installée dans un raccord-réceptacle de tube de production, en demi-

coupe axiale; la Fig 3 est une vue analogue d'une portion de la vanne de sécurité et du raccord-réceptacle au cours de la descente de la vanne de sécurité dans le raccord-réceptacle, la Fig 4 est une vue analogue partielle de la vanne de sécurité et du raccord-réceptacle au moment o la pièce d'accrochage est déjà engagée dans la gorge d'arrêt mais sans y être encore verrouillée; la Fig 5 est une vue éclatée en perspective de la pièce d'accrochage et d'un organe d'extension de celle-ci; la Fig 6 est une coupe axiale d'une variante de l'organe d'obturation; et les Fig 7, 8 et 9 sont une vue analogue à celle des

Fig I et 2 dans le cas o la vanne de sécurité est adaptée à la récep-

tion d'un tube interne pour allègement au gaz de la colonne d'effluent.

Sur les Fig I et 2 on a représenté en demi-coupe, une portion

d'un tube de production I comprenant une succession d'éléments tubu-

laires tels que 2, 3, 4 et un raccord-réceptacle 5 Ce tube de produc-

-5 -

tion 1 est installé de manière connue à l'intérieur d'un puits pétro-

lier non représenté Le raccord-réceptacle 5 comporte une gorge interne d'arrêt 6 à sa partie supérieure et au-dessous de la gorge d'arrêt 6 deux portées lisses, l'une supérieure 7, l'autre inférieure 8, séparées par un évidement 9 dans lequel un fluide de commande, généralement de l'huile hydraulique, peut être introduit par un orifice 10 ménagé dans

la paroi du raccord-réceptacle 5.

Une vanne de sécurité 11 est descendue dans ce tube de produc-

tion Elle comprend un corps de vanne 12 qui porte à sa partie infé-

rieure un organe d'obturation 13, constitué par un clapet dans l'exem-

ple représenté sur la figure 2, et latéralement deux garnitures d'étani chéité, l'une supérieure 14 constituée par un élément plein en un

matériau élastomère et l'autre inférieure 15 constituée par un ensem-

ble de chevrons La garniture d'étanchéité inférieure 15 s'applique

contre la portée lisse inférieure 8 et la garniture d'étanchéité su-

périeure 14 contre la paroi interne de l'élément tubulaire 3, la portée

lisse supérieure 7 du raccord-réceptacle 5 n'étant pas utilisée contral-

rement aux installations classiques de vannes de sécurité Bien enten-

du, il est possible de remplacer le raccord-réceptacle 5, de type classique, du tube de production I par un raccord-réceptacle conçu

spécialement pour une vanne de sécurité Il du type décrit ici et com-

portant une portée lisse supérieure située au-dessus de la gorge inter-

ne d'arrêt, ce qui permet d'utiliser des garnitures d'étanchéité 14 et

l'une et l'autre du type à chevrons.

Le corps de vanne 12 comprend de haut en bas les portions sui-

vantes vissées les unes aux autres: une portion supérieure 16 radiale-

ment extérieure, une première portion médiane 17 radialement intérieure,

une deuxième portion médiane 18 radialement médiane, une portion infé-

rieure 19 radialement intérieure et une portion 20 support d'organe d'obturation. Un coulisseau cylindrique 21, installé à l'intérieur du corps de vanne 12, se termine à sa partie supérieure par une bague d'appui 22 sur la face inférieure de laquelle agit un ressort de compression 23

disposé dans l'espace annulaire 24 compris entre le coulisseau cylin-

drique 21 et la portion supérieure 16 du coprs de vanne 12 et reposant -6 -

sur la première portion médiane 17 de ce corps; de-tvanne La position hau-

te normale de la bague d'appui 22 et, par suite, du coulisseau cylin-

drique 21 est définie par une butée annulaire 25 retenue dans la région supérieure de la portion supérieure 16 du corps de vanne 12 par une goupille cisaillable 26 La première portion médiane 17 du corps de

vanne 12 sert d'une part d'appui au ressort 23 et d'autre part de sup-

port pour la garniture d'étanchéité supérieure 14.

La deuxième portion médiane 18 du corps de vanne 12 délimite avec l'élément tubulaire 3 du tube de production 1 un espace annulaire

27 dans lequel est inséré avec un certain jeu transversal un tube espa-

ceur 28 qui est retenu par une goupille cisaillable 29 sur le corps de vanne 12 et dont le r 6 le est, après cisaillement de la goupille 29, de comprimer la garniture d'étanchéité supérieure pour l'appliquer contre l'élément tubulaire 3, comme on l'expliquera plus loin Cette deuxième portion médiane 18 délimite avec le coulisseau cylindrique 21 un espace annulaire 30 qui est situé en dessous de la première portion médiane-17

du corps de vanne 12 le séparant de l'espace annulaire 24 et dans le-

quel peut se déplacer une cage de piston 31 solidaire du coulisseau

annulaire 21 Cette cage de piston 31 sépare de manière étanche l'espa-

ce annulaire 30 en une partie supérieure communiquant avec l'orifice 10 par l'intermédiaire d'un passage 32 ménagé dans la deuxième portion médiane 18 du corps de vanne 12 et en une partie inférieure o l'on évite toute contrepression s'opposant au déplacement de la cage de piston en prévoyant au moins un évent 33 dans le coulisseau cylindrique 21 en dessous de la cage de piston 31, La partie supérieure de l'espace

annulaire 30 constitue une chambre de manoeuvre vers le bas du coulis-

seau cylindrique 21 L'étanchéité de cette chambre est assurée d'une part par la cage de piston 31 et d'autre part par un joint d'atanchéité torique 34 inséré entre la première portion médiane 17 du corps de

vanne 12 et le coulisseau cylindrique 21.

La portion inférieure 19 du corps de vanne 12 porte de bas en haut la garniture d'étanchéité inférieure 15, un premier logement 35 destiné à recevoir une pièce d'accrochage 36 constituée par une bague

extensible fendue et un deuxième logement 37 recevant un organe d'ex-

tension 38 destiné à écarter radialement la pièce d'accrochage 36 lorsqu'il pénètre à l'intérieur de celle-ci L'organe d'extension 38 a une position longitudinale invariable dans le deuxième logement 37

tandis que la bague extensible 36, originairement retenue longitudina-

lement et radialement dans la partie inférieure du premier logement 35 par un organe de retenue 39 en forme de bague vissable sur la portion inférieure 19 du corps de vanne,auquel elle est liée par une goupille cisaillable 40 telle qu'une vis (Fig 3),peut, si elle est arrêtée dans

un mouvement descendant de la vanne de sécurité Il et après cisaille-

ment de la goupille 40, se déplacer longitudinalement pour venir dans la partie supérieure du premier logement 35 ou, libérée de l'organe de retenue 39, elle peut reprendre sa position naturelle radialement expansée La pièce d'accrochage 36 est effectivement arrêtée lors du mouvement descendant de la'vanne de sécurité Il par le bord inférieur

de la gorge d'arrêt 6 et, dès qu'elle est libérée de l'organe de rete-

nue 39, elle peut s'engager dans la gorge d'arrêt 6, comme le montre la Fig 4 Lors de la poursuite du mouvement descendant de la vanne de sécurité 11, l'organe d'extension 38 pénètre à l'intérieur de la pièce

d'accrochage 36 et il écarte encore davantage celle-ci La pièce d'ac-

crochage 36 se trouve ainsi fermement maintenue appliquée contre le

raccord-réceptacle 5 dans la gorge d'arrêt 6.

Sur la Fig 5 on a représenté en perspective l'ensemble du système de verrouillage porté par le corps de vanne 12 La pièce d'accrochage 36, munie d'un profil extérieur 41, correspondant à celui

de la gorge d'arrêt 6, a une position naturelle radialement expansée.

L'organe d'extension 38 est constitué par une bague élastique fendue,

légèrement conique, dont la position naturelle est une position radiale-

ment rétracte, tandis que des clavettes 42, au nombre de trois par exemple (dont une seule a été représentée), sont disposées à l'intérieur de l'orgnae d'extension 38 pour tenir cet organe d'extension en position écartée Les clavettes 42 traversent des ouvertures 43 ménagées dans le fond du deuxième logement 37 à travers la portion inférieure 19 du

corps de vanne 12 et s'appuient contre le coulisseau-cylindrique 21.

L'organe d'extension 38 présente un filetage extérieur à hélice à gau-

che et la pièce d'accrochage 36 présente intérieurement un filetage à

hélice à gauche correspondant au filetage extérieur de l'organe d'ex-

tension 38 Ces deux filetages sont aptes à s'interpénétrer pour assu-

rer le maintien en position longitudinale de la pièce d'accrochage 36 8 par rapport au corps de vanne 12 L'intérêt de ces filetages est de permettre, comme on le verra plus loin, un éventuel désancrage de la pièce d'accrochage 36 d'avec le raccord-réceptacle 5 par rotation du corps de vanne 12, mais on pourrait aussi lier la pièce d'accrochage 36

à l'organe d'extension 38 par des dentures ne formant par un filetage.

Le coulisseau cylindrique 21 est muni de lumières 44 (Fig 1)

disposées de manière à se trouver en dessous des ouvertures 43 en fonc-

tionnement normal de la vanne de sécurité 11, un joint torique 45 as-

surant l'étanchéité entre les lumières 44 et les ouvertures 43, de mê-

me qu'un joint torique 46 assure l'étanchéité entre l'espace annulaire et les ouvertures 43 et qu'un joint torique 47 assure l'étanchéité entre la deuxième portion médiane 18 et la portion inférieure 19 du corps de vanne 12 Ces lumières 44 sont également disposées de manière à se trouver en face des ouvertures 43 lorsqu'après avoir cisaillé la

goupille 26 en tirant sur la butée annulaire 25, on remonte suffisam-

ment le coulisseau cylindrique 21 pour l'amener dans sa position haute maximale de repèchage,ces opérations pouvant être effectuées au cable en insérant un outil de préhension dans une gorge interne 48 prévue à

l'intérieur de la bague d'appui 22 et utilisée également pour descen-

dre la vanne de sécurité 1 il dans le raccord-réceptacle 5.

On voit sur la Fig 4 que, lorsque la pièce d'accrochage 36 est entrée dans la gorge d'arrêt 6, le tube espaceur 28 vient buter contre

cette pièce d'accrochage 36 La goupille 29 de retenue de ce tube espa-

ceur 28 se cisaille et la poursuite du mouvement descendant du corps

de vanne 12 provoque la compression de la garniture d'étanchéité supé-

rieure 14 par le tube espaceur 28 et l'application étanche de cette garniture d'étanchéité contre le raccord-réceptacle 5 L'interposition d'un coin annulaire 49 facilite l'action du tube espaceur 28 sur la

garniture dtétanchéité 14.

On peut remarquer ici deux avantages du dispositif qui vient d'être décrit D'une part, l'huile hydraulique de conmmande introduite

dans la vanne 11 par l'orifice d'entrée 10 contribue à plaquer la gar-

niture d'étanchéité supérieure 14 contre le raccord-réceptacle 5, ce qui renforce l'action du coin 49 D'autre part, lors de la mise en place de la vanne de sécurité, on peut s'assurer que l'ancrage de 9 _ celle-ci dans le raccord-réceptacle 5 est correctement effectué en envoyant un fluide sous pression dans la vanne par l'orifice d'entrée et en vérifiant ainsi que l'étanchéité de la garniture d'étanchéité

supérieure 14 est bien réalisée.

La portion support 20 du corps de vanne 12 est fixée à la por-

tion inférieure 19 du corps de vanne par vissage et cette fixation est rendue étanche par un joint torique 50 Cette portion support porte une

charnière 51 autour de laquelle peut pivoter le clapet 13 qui est sol-

licité en position de fermeture par un ressort 52 Un passage d'égali-

sation de pression 53 a été ménagé dans la portion inférieure 19 du

corps de vanne entre deux joints toriques 54 et 55 Un orifice 56 pré-

vu dans le coulisseau cylindrique 21 vient en face du passage 53 lors-

que le coulisseau cylindrique 21 atteint le clapet 13 Pour faciliter

l'ouverture du clapet, le coulisseau cylindrique 21 se termine en bi-

seau 57 de manière à atteindre le clapet 13 dans une région de celui-ci

éloignée de la charnière 51 En dessous du clapet 13, la portion sup-

port 20 du corps de vanne 12 présente une face cylindrique interne 58

de diamètre correspondant au diamètre externe du coulisseau cylindri-

que 21, de manière à être apte à recevoir celui-ci dans la position

basse du coulisseau cylindrique.

Le fonctionnement résulte clairement de ce qui précède Lors

de la descente au câble de la vanne de sécurité 11, la pièce d'accro-

chage 36-est retenue par le bord inférieur de la gorge d'arrêt 6, et la goupille 40 se cisaille, libérant la pièce d'accrochage 36 qui-s'insère dans la gorge d'arrêt 6 Puis, le tube espaceur 28 est retenu par la pièce d'accrochage 36 et la goupille 29 se cisaille, ce qui permet au

tube espaceur 28 de commencer à comprimer la garniture d'étanchéité 14.

En même temps, l'organe d'extension 38 pénètre dans la pièce d'accro-

chage 36 et la verrouille dans la gorge d'arrêt 6 La garniture d'étan-

chéité 15 est appliquée sur la portée 8 La vanne Il est alors prête

à fonctionner Pour l'ouvrir, il suffit d'envoyer de l'huile hydrauli-

que par l'orifice d'entrée 10 dans l'espace formé entre le corps de vanne 12 et le raccord-réceptacle 5 et limité par les garnitures

d'étanchéité 14 et 15 Cette huile passe par le passage 32 dans la par-

tie supérieure de l'espace annulaire 30 et fait descendre la cage de piston 31 et, par suite, le coulisseau cylindrique 21 qui, à son tour, amène l'orifice 56 en face du passage 53 pour égaliser les pressions de

part et d'autre du clapet 13 et ouvre ce clapet Pour refermer la van-

ne 11, il suffit de supprimer la pression d'huile de commande arrivant

en 10, le ressort 3 faisant remonter le coulisseau cylindrique 21.

Lorsqu'on désire remonter la vanne de sécurité 11, on tire au câble la bague d'appui 22 qui cisaille la goupille 26 et fait remonter le coulisseau cylindrique 21 jusqu'à ce que la cage de piston 31 vienne en butée contre la première portion médiane 17 du corps de vanne 12 ce qui définit la position haute maximale de repêchage Les lumières 44 se trouvent alors en face des ouvertures 43, ce qui permet aux clavettes 42 de libérer l'organe d'extension 38 qui reprend sa position naturelle

rétractée et se désolidarise de la pièce d'accrochage 36 Cette derniè-

re est alors reprise par l'organe de retenue 39 et revient en position rétractée dans le premier logement 35 En même temps, les clavettes 42

solidarisent le coulisseau cylindrique 21 avec le corps de vanne 12.

La vanne de sécurité Il est ainsi désancrée et peut être remontée à la surface. On remarquera que le passage interne à la vanne Il est défini

par le coulisseau cylindrique 21 qui ne comporte aucune partie en sail-

lie interne et présente peu d'irrégularités le long de sa surface in-

terne Il en résulte des pertes de charge minimales pour l'effluent qui

s'écoule dans un conduit presque lisse.

La vanne Il peut aisément s'adapter à des profils différents de

la gorge d'arrêt 6 Il suffit pour cela de changer la pièce d'accro-

chage 36.

Si l'on désire utiliser un organe d'obturation constitué par un boisseau sphérique 59, on peut remplacer la portion support 20 du corps de vanne 12 par une portion support 60 portant un siège flottant 61 dans lequel peut pivoter le boisseau sphérique 59 muni d'une gorge 62 recevant un ergot 63 solidaire de la portion 60, comme le représente la Fig 6 Le- coulisseau cylindrique 21, en se déplaçant verticalement,

entraîne le siège flottant 61 et fait ainsi pivoter le boisseau sphéri-

que 59, de manière connue en soi, au lieu d'ouvrir un clapet 13 Dans la liaison entre le coulisseau cylindrique 21 et le siège flottant on insère des goupilles cisaillables permettant la remontée du coulisseau

cylindrique 21 lorsqu'on veut déverrouiller la vanne.

Les fig 7, 8 et 9 montrent comment on peut modifier la vanne re-

présentée sur la Fig I et 2 pour l'adapter au cas o l'on veut instal-

ler à l'intérieur du tube de production I un tube interne 64 afin de disposer d'un passage interne au tube interne et d'un passage annulaire

entre tube interne et tube de production, notamment en vue d'un allège-

ment au gaz de l'effluent On a prévu essentiellement les modifications suivantes. La portion supérieure 16 du corps de vanne 12 est prolongée vers le haut par une coulisse 65 qui se visse à sa partie inférieure sur un filetage 66 prévu au sommet de la portion 16 (ce filetage est

visible aussi sur la Fig I o il a été prévu pour permettre cette éven-

tuelle adaptation bien qu'il ne soit pas utilisé dans le cas de la Fig 1) et qui est liée à sa partie supérieure par un croisillon 67 au tube interne 64 Une goupille cisaillable 68 maintient la coulisse 65 en position fermée Le tube interne 64 se termine légèrement au-dessus

de la face inférieure de la butée annulaire 25 et présente dans sa par-

tie inférieure au moins une lumière verticale 69 de longueur inféri-

eure à la course de la coulisse 65 entre ses positions fermée et ouver-

te. Le coulisseau cylindrique 21 porte, au moyen d'un croisillon de jonction 70, une portion tubulaire intermédiaire 71 s'engageant de manière télescopique à l'intérieur du tube interne 64 avec lequel une liaison étanche est assurée par un joint moulé en matériau élastomère 72 La bague d'appui 22 a été un peu modifiée et'elle est-solidaire du

croisillon de jonction 70 dont elle assure la liaison avec le coulis-

seau cylindrique 21 La butée annulaire 25 a été également un peu mo-

difiée et une bague de centrage 73 facilite le cisaillement de la goupille 26 La portion tubulaire intermédiaire 71 porte un ergot 74

253,6783

12 - qui s'engage dans la lumière 69 et vient près de ou contre le bord supérieur de cette lumière 69 lorsque le coulisseau cylindrique 21 est en position haute normale, c'est-à-dire lorsque la bague d'appui 22 est contre la butée annulaire 25 La portion tubulaire intermédiaire 71 porte dans sa partie inférieure un croisillon de centrage 75 qui assure le centrage de la portion tubulaire intermédiaire 71 dans le coulisseau cylindrique 21 La portion tubulaire intermédiaire 71 porte;vers son extrémité inférieure un joint moulé en matériau élastomère 76 et elle

se termine par un biseau 77 qui est situé plus bas que l'extrémité in-

férieure du coulisseau cylindrique 21 et qui permet à la portion tubu-

laire intermédiaire 71 d'agir sur le clapet 13 dans une région éloignée

de la charnière 51.

La portion support 20 du corps de vanne 12 a reçu à son extré-

mité inférieure une portion complémentaire 78 qui porte, au moyen d'un

croisillon de jonction 79, un tronçon tubulaire coaxial 80 apte à rece-

voir de manière télescopique l'extrémité inférieure de la portion tubu-

laire intermédiaire 71, avec-laquelle une liaison étanche s'effectue

grâce au joint moulé 76.

Le fonctionnement de la vanne de sécurité Il est analogue dans le cas dela réalisation selon les Fig 7,8-t 9-à celui de la réalisation

selon les Fig I et 2, à la différence près que c'est la portion tubu-

laire intermédiaire 71 qui ouvre le clapet 13 et que le mouvement de descente du coulisseau cylindrique 21 se prolonge suffisamment pour

provoquer l'emmanchement de l'extrémité inférieure de la portion tubu-

laire intermédiaire 71 dans le tronçon tubulaire coaxial 80.

On voit ainsi que, selon le type d'organe d'obturation 13 ou 59 et selon que la vanne de sécurité Il est utilisée ou non avec un tube interne 64, la course de la cage de piston 31 doit être différentes On prévoit alors, avec une réalisation standard de la vanne de sécurité 11, de modifier cette course en insérant éventuellement dans la partie inférieure de l'espace annulaire 30 une bague flottante 81 de longueur

appropriée, représentée sur la Fig 2 sans être mise en place.

13 - La descente de la vanne de sécurité 1 I de la Fig 6 s'effectue au moyen du t 4 be interne 64 au lieu que ce soit avec un câble, mais le mode de fonctionnement du système de verrouillage et du système de compression de la garniture d'étanchéité supérieure 14 est le même que

celui décrit à propos de la Fig 1.

La méthode de déverrouillage et de repêchage est, par contre, un peu différentes On a toutd'abord la possibilité de déverrouiller la

vanne de sécurité Il en effectuant une rotation à droite du tube inter-

ne 64 Cette rotation entraîne, par la coulisse 65 d'une part et par

l'ergot 74 d'autre part, la rotation de l'ensemble de la vanne de sécu-

rité, à l'exception de la pièce d'accrochage 36 qui, normalement, reste

coincée dans la gorge d'arrêt 6 Cela fait remonter l'organe d'exten-

sion 38 et finalement le désolidarise de la pièce d'accrochage 36 qui, n'étant plus tenue intérieurement, peut être reprise par l'organe de retenue 39 En même temps, la garniture d'étanchéité supérieure 14 est décomprimée. A la place de ce mode de déverrouillage de la vanne de sécurité 11, on peut aussi utiliser une mithode de traction et de battage vers le haut exercée sur le tube interne 64 Cette action provoque d'abord le cisaillement de la goupille 68, c'est-à-dire une-deimi-ouverture de la coulisse 65, ce qui permet à l'ergot 74 de venir en butée inférieure sur le bord inférieur de la lumière 69 En continuant à tirer sur le tube interne 64, on cisaille la goupille 26, ce qui libère la butée annulaire 25 et permet au coulisseau cylindrique 21 de venir dans sa position haute maximale de repêchage, définie par l'arrivée de la cage

de piston 31 contre la première portion médiane 17 du corps de vanne 12.

Les lumières 44 se trouvent alors en face des ouvertures 43 et les cla-

vettes 42 (Fig 5) sont libérées On retrouve ainsi le processus décrit précédemment- La coulisse 65 est alors complètement ouverte et c'est elle qui supporta-le poids de l'ensemble de la vanne de sécurité 11,

l'ergot 74 n'ayant servi qu'à effectuer les manoeuvres de déverrouil-

lage, mais n'intervenant plus lors du repêchage.

* De nombreuses variantes peuvent être apportées aux dispositifs

qui viennent d'9 tre décrits sans sortir du cadre de l'invention.

-4 =

Claims

Revendications Vanne de sécurité comportant un corps de vanne ( 12) de forme générale cylindrique, un organe d'obturation ( 13, 59) à la partie inférieure de ce corps, un coulisseau cylindrique ( 21) capable de coulisser longitudinalement à l'intérieur dudit corps ( 12) et d'entraîner dans son mouvement descendant l'ouverture de l'organe d'obturation ( 13, 59), un système de verrouillage ( 36, 38) disposé dans des logements radialement extérieurs ( 35, 37) dudit corps ( 12) et comprenant une pièce d'accrochage ( 36) radialement extensible, apte à s'encastrer, à l'état expansé, dans une gorge d'arrgt exté- rieure audit corps ( 12), et deux garnitures d'étanchéité, l'une supérieure ( 14), l'autre inférieure ( 15), disposée dans des régions radialement extérieures dudit corps ( 12) et formant entre elles un espace destiné à recevoir un fluide de commande, caractérisée en ce que les deux garnitures d'étanchéité ( 14, 15) sont disposées de part et d'autre longitudinalement du système de verrouillage ( 36, 38).

2 Vanne de sécurité selon la revendication 1, dans laquelle ledit coulisseau cylindrique ( 21) est solidaire d'une part d'une cage de piston ( 31) s'appuyant de manière étanche contre le corps de vanne ( 12) et sur laquelle agit le fluide de commande pour la descente du coulisseau cylindrique ( 21) et d'autre part d'une bague d'appui ( 22) sur laquelle agit un ressort de rappel ( 23) tendant à faire monter le coulisseau cylindrique ( 21), caractérisée en ce que la cage de piston ( 31) et la bague d'appui ( 22) sont l'une et l'autre

disposées au-dessus du système de verrouillage ( 369 38).
3 Vanne de sécurité selon la revendication 2, dans laquelle le

ressort de rappel ( 23) est disposé dans un premier espace annulai-

re ( 24) formé entre le coulisseau cylindrique ( 21) et le corps de vanne ( 12) et la cage de piston ( 31) est disposée dans un deuxième espace annulaire ( 30) formé entre le coulisseau cylindrique ( 21) et le corps de vanne ( 12), caractérisée en ce que ce premier espace annulaire ( 24) est situé au-dessus de la garniture d'étanchéité supérieure ( 14) tandis que ce deuxième espace annulaire ( 30) est situé au-dessous de la garniture d'étanchéité supérieure ( 14), ces

* 15

deux espaces annulaires ( 24, 30) étant séparés longitudinalement par une première portion médiane ( 17) du corps de vanne ( 12) qui est radialement intérieure et qui porte la garniture d'étanchéité

supérieure ( 14) à sa périphérie radialement extérieure.
4 Vanne de sécurité selon la revendication 1, caractérisée en ce que la pièce d'accrochage ( 36) est constituée par une bague élastique à profil extérieur ( 41) adapté au profil de la gorge d'arrêt dans laquelle elle doit s'encastrer et à denture interne, tandis que le corps de vanne ( 12) comporte un premier logement ( 35) destiné à recevoir cette pièce d'accrochage ( 36) en position non expansée et en position non pleinement active de celle-ci, ce premier logement ( 35) étant bordé inférieurement par un organe de retenue ( 39) qui est prévu pour retenir radialement et longitudinalement la pièce

d'accrochage ( 36) et qui est solidaire du corps de vanne ( 12) et supé-

rieurement par un organe d'extension ( 38) qui est disposé dans un deuxième logement ( 37) du corps de vanne ( 12), qui est apte à

s'insérer dans la pièce d'accrochage ( 36) pour en parfaire l'expan-

sion et qui est muni d'une denture externe apte à s'engager avec la

denture interne de la pièce d'accrochage ( 36).

Vanne de sécurité selon la revendication 4,-caractérisée en ce que lesdites dentures internes et externes sont des filets hélicoïdaux

à hélice à gauche.
6 Vanne de sécurité selon la revendication 4, caractérisée en ce que la pièce d'accrochage ( 36) présente une position naturelle expansée tandis que l'organe d'extension ( 38) est constitué par une bague élastique à position naturelle rétractée, à l'intérieur de laquelle

sont disposées des clavettes de maintien radial ( 42).
7 Vanne de sécurité selon la revendication 6, caractérisée en ce que le fond radialement interne du deuxième logement ( 37) est percé d'ouvertures ( 43) dans lesquelles passent lesdites clavettes ( 42) pour s'appuyer contre ledit coulisseau cylindrique ( 21), tandis que celui-ci est percé, dans une région inférieure, de lumières ( 44) 16 - aptes à venir en face desdites ouvertures ( 43) si le coulisseau cylindrique ( 21) est remonté dans une position haute maximale de repêchage, une butée cisaillable ( 25) étant montée sur le corps de vanne ( 12) pourempêcher, en fonctionnement normal, le coulisseau cylindrique ( 21) d'atteindre cette position haute maximale de repêchage.
8 Vanne de sécurité selon la revendication 1, dans laquelle la garniture d'étanchéité supérieure ( 14) est en un matériau élastique plein apte à être comprimé pour former étanchéité, caractérisée en ce qu'un tube d'espacement ( 28) est fixé sur le corps de vanne ( 12) par une goupille cisaillable ( 29), dans une position et sur une longueur telles qu'il heurte la pièce d'accrochage ( 36) si celle-ci est retenue dans un mouvement descendant du corps de vanne ( 12) et

qu'après cisaillement de cette goupille ( 29), il comprime la garni-

ture d'étanchéité supérieure ( 14) en s'appuyant sur la pièce

d'accrochage ( 36).
9 Vanne de sécurité selon la combinaison des revendications 3 et 8,

caractérisée en ce que le tube d'espacement ( 28) est disposé dans un troisième espace annulaire ( 27) concentrique audit deuxième espace annulaire ( 30) et séparé radialement de celui-ci par une

deuxième portion médiane ( 18) du corps de vanne ( 12).

Vanne de sécurité selon la revendication 1, dans laquelle l'organe d'obturation ( 13) est un clapet et qui est fixée vers l'extrémité inférieure d'un tube interne ( 64) descendu dans un tube production

( 1) muni de ladite gorge d'arrêt, pour disposer d'un passage inter-

ne au tube interne et d'un passage annulaire compris entre tube interne et tube de production, caractériséeen ce qu'un tronçon tubulaire coaxial ( 80) est fixé sur le corps de vanne ( 12) en

dessous de l'organe d'obturation ( 13) et en ce qu'une portion tu-

bulaire intermédiaire ( 71), coulissant, d'une part, de manière télescopique et étanche, en haut, le long du tube interne ( 64) dont l'extrémité inférieure se trouve à une certaine distance au-dessus de l'organe d'obturation ( 13), et apte, d'autre part, à coulisser de manière télescopique et étanche, en bas, le long dudit tronçon 17 -

tubulaire ( 80), est solidaire en déplacement longitudinal du coulis-

seau cylindrique ( 21) et a une longueur telle que, suivant l'une ou l'autre & deux positions haute et basse du coulisseau cylindrique ( 21), elle puisse être soit entièrement située au-dessus de l'organe d'obturation ( 13) fermé soit engagée avec ledit tronçon tubulaire

( 80), l'organe d'obturation ( 13) étant alors ouvert.

Il Vanne de sécurité selon la revendication 10, caractérisée en ce que

le corps de vanne ( 12) est accroché au tube interne ( 64) par l'in-

termédiaire d'une coulisse ( 65) pouvant s'étendre d'une position fermée à une position ouverte et munie d'une goupille cisaillable ( 68) la maintenant en position fermée, tandis que ladite portion tubulaire intermédiaire ( 71) porte un ergot ( 74) engagé dans une lumière verticale ( 69) du tube interne ( 64) de manière à se trouver

en haut de cette lumière verticale ( 69) lors de ladite position hau-

te dudit coulisseau cylindrique, la longueur de cette lumière verti-

cale ( 69) étant inférieure à la course de ladite coulisse ( 65)

comprise entre sa position fermée et sa position ouverte.