FR2549226A1 - Dispositif et procede d'inspection d'objets tubulaires par ultra-sons - Google Patents

Abstract

UN APPAREIL D'INSPECTION D'OBJETS TUBULAIRES PAR ULTRA-SONS COMPORTE PLUSIEURS TRANSDUCTEURS 26, 28, 30 D'ENERGIE ULTRA-SONIQUE DISPOSES SELON UN AGENCEMENT CIRCONFERENTIEL POUR TRANSMETTRE ET RECEVOIR L'ENERGIE ULTRASONIQUE VERS UN ALESAGE CENTRAL 22. UNE STRUCTURE DE SUPPORT SERT EN OUTRE A DISPOSER LES OBJETS TUBULAIRES 12 DANS L'ALESAGE CENTRAL 22 EN VUE DE LES DEPLACER PAR RAPPORT AUXDITS TRANSDUCTEURS 26-30, CEPENDANT QU'UNE ENVELOPPE 16 RENFERMANT UN FLUIDE MAINTIENT UN ENVIRONNEMENT DE FLUIDE ENTRE CHACUN DESDITS TRANSDUCTEURS 26-30 ET LES OBJETS TUBULAIRES 12.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE D'INSPECTION D'OBJETS TUBULAIRES
PAR ULTRA-SONS.

La présente invention se rapporte, d'une manière générale, à un dispositif et un procédé pour inspecter par ultra-sons des objets allongés de section généralement uniforme et, plus particulièrement mais de manière nullement limitative, l'invention concerne un dispositif perfectionné pour détecter des défauts dans des objets tubulaires tels que des gainages de puits de forage pétrolier, des tiges de forage, des canalisations et objets analogues, ainsi qu'un procédé permettant une telle détection de défauts.

L'art antérieur comporte de nombreux procédés et différentes formes de dispositifs d'inspection par ultrasons d'objets ou spécimens métalliques et de tels dispositifs de l'art antérieur ont fonctionné en mettant en oeuvre différents procédés et systèmes de couplage d'énergie pour permettre une indication des défauts et/ou de discontinuités des spécimens contrôlés. Ce n'est que récemment que des tentatives ont été faites pour mettre en oeuvre sur une grande échelle l'inspection par ultra-sons d'objets tubulaires dans les industries pétrolières, et en parti culer les pro cédé s grâce auxquels la vérification a lieu par un contrôle des mouvements relatifs de la cellule d'inspection et des objets inspectés.

Dans l'art antérieur, le brevet US-4 106 347 décrit l'utilisation d'un cadre muni d'une rangée quadratique de vérins déployables pour déplacer des ensembles de transducteurs à cristaux montés sur des roulettes au contact d'un tronçon d'une tige de forage en un endroit situé au-dessus du plancher d'une tour de forage de puits de pétrole, lors de la remontée et de la redescente du trépan. Dans ce brevet, quatre transducteurs fonctionnant à l'intérieur de roues en caoutchouc emplies d'eau sont maintenus en contact avec des tronçons sélectionnés de la tige de forage en vue de détecter des défauts.De tels systèmes doivent faire face à l'inconvénient d'un dispositif d'interprétation rapporté de nature complexe due à l'interposition de différents matériels tels que le coupleur d'énergie et la structure renfermant les roues en caoutchouc, avant que l'énergie ultrasonique soit transmise à l'intérieur des objets tubulaires soumis à inspection. De plus, un positionnement direct normal des transducteurs d'énergie impose des limitations quant aux types de défaut et aux emplacements de ces défauts pouvant être détectés.

Le brevet US-3 533 281 propose une autre forme d'inspection ultrasonique, dans laquelle plusieurs transducteurs d'énergie ultrasonique sont mis en rotation par rapport aux objets tubulaires soumis au test lorsque ces transducteurs sont déplacés longitudinalement par rapport au tronçon inspecté. Là encore, les transducteurs d'énergie ultrasonique sont directement alignés perpendiculairement aux objets tubulaires et, par conséquent, ils permettent seulement un mode d'inspection simple de l'objet soumis à vérification.Cependant, le brevet US-3 540 267 décrit une autre forme de dispositif d'inspection d'une tige de forage, dans lequel la tige de forage est soumise à une rotation et/ou à une flexion lors du test, de manière à provoquer des efforts de traction et de compression pendant l'inspection par des ensembles relativement classiques de transducteurs d'énergie ultrasonique.

La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif perfectionnés pour inspecter des objets tubulaires par ultra-sons, en particulier des objets tubulaires qui sont testés tout en étant mus longitudinalement par rapport au dispositif d'inspection. Plus parti culièrement, l'invention propose une rangée circulaire de transducteurs a' ultra-sons qui examinent individuellement des défauts transversaux et des défauts longitudinaux, cependant que des transducteurs supplémentaires placés dans cet agencement vérifient l'épaisseur de la paroi du spécimen tubulaire. Un réservoir étanche et coulissant maintient un agent fluide de couplage d'énergie tout autour de la rangée circulaire, tout en permettant un mouvement axial de l'objet testé par rapport à cette rangée.L'agencement d'inspection par ultra-sons, coopérant avec le réservoir d'agent de couplage d'énergie, est ensuite utilisé conjointement à un appareil de support associé pour effectuer l'inspection à l'intérieur de la tour de forage de puits de pétrole pendant les mouvements descendants et ascendants du trépan , ou bien pour vérifier le cubage à l'emplacement d'objets tubulaires installés horizontalement ; ou bien pour vérifier des objets tubulaires en étant déplacé longitudinalement dans ces derniers.Ainsi, en plus du fait que l'agencement d'inspection et le réservoir sont supportés efficacement à l'intérieur de la tour, cet agencement et ce réservoir peuvent comporter des moyens de déplacement assujettis pour transporter 1 'agen- cement le long des objets tubulaires horizontaux pendant l'inspection, ou bien ledit agencement et ledit réservoir peuvent être associés à une structure stationnaire de support équipée de moyens de déplacement pour entralner les objets tubulaires dans le sens axial à travers ledit agence ment pendant 1 'inspection.

La présente invention a par conséquent pour objet de proposer un dispositif qui inspecte des objets tubulaires par ultra-sons et qui effectue simultanément plusieurs types de vérifications.

L'invention vise également à proposer un dispositif d'inspection d'objets tubulaires pouvant être actionné dans de nombreuses positions différentes pour permettre l'inspection d'objets tubulaires dans des forages pétroliers, que ces objets soient neufs ou usagés, qu'ils occupent des positions de fonctionnement ou de stockage, et sans qu'il soit nécessaire de faire tourner ces objets tubulaires.

Un autre objet de la présente invention est de proposer un dispositif d'inspection d'objets tubulaires dans des industries pétroli.ères, pouvant subir un cintrage ou une torsion.

L'invention a en outre pour objet de proposer un dispositif d'inspection de canalisations qui puisse être utilisé dans des environnements sujets à incendie et soit approprié pour des plateformes de forage pétrolier au large,
Enfin, la présente invention vise à proposer un dispositif d'inspection par ultra-sons.installé au-dessous du plancher d'une tour de forage en vue d'une inspection continue d'objets tubulaires pendant que le trépan effectue des mouvements alternatifs verticaux.

L'invention va à présent être décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels
la figure 1 est une coupe fragmentaire agrémentée d'un schéma synoptique représentant le dispositif d'inspection d'objets allongés selon la présente invention
la figure.2 est une coupe fragmentaire d'un objet tubulaire et d'un agencement de transducteurs, mettant en évidence les trajets parcourus par l'énergie ultrasonique conformément à la présente invention
la figure 3 est une coupe fragmentaire selon la ligne 3-3 de la figure 2
la figure 4 est une vue en plan d'une rangée de transducteurs
la figure 5 est une coupe verticale fragmentaire selon la ligne 5-5 de la figure 4
la figure 6 est une coupe transversale d'un bloc comportant un agencement de transducteurs, observé dans la région centrale dudit agencement
la figure 7 est une élévation latérale d'un dispositif d'inspection à ultra-sons dans la position de fonctionnement qu'il occupe à l'intérieur d'une tour de forage de puits de pétrole
la figure 8 est une vue en plan du dispositif d'inspection de la figure 7
la figure 9 est une élévation du dispositif de la figure 7 dont un panneau latéral a été enlevé
la figure 10 est une vue en plan avec coupe partielle d'un châssis selon la présente invention
la figure 11 est une vue fragmentaire en plan dudit châssis dont les panneaux supérieurs ont été enlevés
la figure 12 est une coupe en éclaté observée selon la ligne 12-12 de la figure 11
la figure 13 montre une variante de réalisation de la présente invention utilisée en combinaison avec un mécanisme de déplacement
la figure 14 est une élévation latérale avec arrachement du dispositif d'inspection selon la figure 13
la figure 15 est une élévation frontale représentant en arraché certaines parties du dispositif de la figure 13
la figure 16 représente une seconde variante de réalisation de la présente invention, dans laquelle le dispositif d'inspection est utilisé en combinaison avec une structure stationnaire cet et
la figure 17 est une élévation en bout du dispositif d'inspection de la figure 16.

En se référant à la figure 1, un dispositif 10 d'inspection par ultra-sons est destiné à inspecter des objets tubulaires 12 en utilisant une rangée circulaire 14 de transducteurs logée dans une enveloppe 16 renfermant un fluide de couplage d'énergie. La rangée ou agencement 14 consiste en un bloc 18 fabriqué par exemple en aluminium, en
Plexiglas ou matière analogue, et maintenant plusieurs transducteurs récepteursZ metteurs d'énergie ultrasonique dans des positions sélectionnées autour des objets tubulaires 12.

Une alimentation 20 en fluide, par exemple de l'eau ou un agent approprié de couplage d'énergie, maintient l'enveloppe 16 à un niveau de remplissage sélectionné et des garnitures d'étanchement décrites ci-après sont maintenues en contact avec les objets tubulaires 12 au sommet et au fond de l'enveloppe 16.

Le bloc 18 est percé d'un alésage central 22 présentant une surface biseautée 24 ménagée à un angle d'environ 190 par rapport à la verticale de l'axe dudit alésage 22. Un premier agencement circonférentiel comprend des transducteurs 26 de détection de défauts transversaux équidistants sur la surface biseautée 24. L'utilisation de vingt-deux transducteurs 26 de ce type permet de très bien couvrir " -la circonférence des objets tubulaires 12. Plu- sieurs transducteurs 28 de détection des défauts longitudinaux sont équidistants à l'intérieur de l'alésage central 22. On peut utiliser un nombre moins grand de tels transducteurs 28, par exemple de quatorze à dix-huit.Enfin, plusieurs tranducteurs 30 d-e détection de l'épaisseur de la paroi sont disp-osés autour de 1 'extrémité inférieure de l'alésage central 22. Ces transducteurs 30, d'un nombre compris entre deux et huit, peuvent être placés à n importe quel endroit et ils sont de préférence équidistants circonférentiellement-autour des objets tubulaires 12. On fera également observer que les transducteurs 30 de détection de l'épaisseur de la paroi peuvent etre intercalés entre des rangées de transducteurs 26 et 28 pour conférer une isolation supplémentaire d'énergie.

Dans chaque cas, les transducteurs 26, 28 et 30 peuvent être choisis parmi les types de transducteurs céramiques disponibles dans le commerce. par exemple en titanate de barium, en méthaniobate de plomb, en titanatezirconate de plomb, etc. Ces transducteurs sont fortement focalisés par un meulage convexe de leur face et, dans la forme de réalisation considérée, les transducteurs 26 et 28 de détection des défauts transversaux et longitudinaux, respectivement, sont soumis à des impulsions de 2,25 mégahertz, cependant que les transducteurs 30 détectant l'épaisseur de la paroi sont soumis à des impulsions de 5 mégahertz.

Un système oscillateur de base ou générateur de rythmes 32 assure la synchronisation du système en commandant la vitesse d'un générateur d'impulsions 34 qui, à son tour, provoque une excitation à l'entrée des transducteurs respectifs 26, 28 et 30. L'énergie reçue à partir des transducteurs 26. 28 et 30 est ensuite appliquée à un préamplificateur 36 à canaux multiples en vue d' être introduite dans un oscilloscope 38 à affichage multiple de données. qui est également commandé à partir du générateur de rythmes 32. Il est également possible d'utiliser un enregistreur 40 sur papier pour indiquer des données d'inspection en fonction du mode de fonctionnement et des exigences de l'applica- tion considérée.

L'énergie de sortie reçue à partir des transducteurs 26 peut etre appliquée en parallèle au préamplificateur 36. Cependant, la présente forme de réalisation utilise des entrées doubles branchées en parallèle à partir de onze transducteurs 26 et fournissant individuellement des indications au préamplificateur 36. De manière analogue, les sorties des transducteurs 28 sont appliquées à des entrées parallèles provenant de chacun de neuf transducteurs 28, et les sorties des transducteurs 30 peuvent être branchées en parallèle ou enclenchées de manière inséparable afin d'indiquer l'épaisseur de la paroi. L'électronique associée est largement classique et disponible dans le commerce, bien qu'il soit possible d'utiliser un équipement spécial et un traitement numérisé.L'un es types d'équipements disponibles dans le commerce cour mettre en oeuvre ce procédé peut être un détecteur de crique Far ultra-sons du genre " Model Mark IV H fabrique par la " Sonic Instruments,
Inc. ", conjugué à un enregistreur sur papier du type " Gould
Model 2200
Les figures 2 et 3 représentent en détail la disposition et la directivité des transducteurs 26. 28 et 30 de d'émission et de réception placés dans le bloc 18. Une colonne 42 de fluide de couplage énergétique ( de l'eau. des oléines sélectionnées, etc.) est naturellement maintenue entre les transducteurs 26 à 30 et une face externe 44 de la paroi d'un objet tubulaire 12.Chacun des transducteurs 26 de détection des défauts transversaux est aligné à l'ìnté- rieur de la surface biseautée 24 pour diriger radialeme-nt l'énergie ultrasonique transmise, sur la face externe 44 de la paroi, selon un angle axial de 190 par rapport à la perpendiculaire. Cette énergie est ensuite soumise à une réfraction de la manière classique ( loi de Descartes ) et elle est dirigée afin d'être réfléchie à partir d'une face interne 46 de la paroi dudit objet tubulaire 12, une partie de cette énergie continuant de se réfléchir à partir de la face externe 44 de ladite paroi. L'énergie réfléchie longeant cette ligne transversale retourne ensuite sensiblement le long des mêmes trajets pour être détectée par chaque transducteur 26.

Un quelconque défaut ou une quelconque discontinuité dans la paroi des objets tubulaires 12 se traduira par une indication d'énergie anormale en étant visualisé sur le dispositif d 'actionnement. Les transducteurs 30 de détection de l'épaisseur de la paroi sont soumis à des impulsions de plus grande fréquence, par exemple de 5 mégahertz et ils sont directement orientés perpendiculairement à la face externe 44 de la paroi des objets tubulaires 12, de manière à former un trajet direct de détection de l'énergie de réflexion.

Cette énergie de réflexion ou énergie reçue est ensuite trai tée par une porte de tolérance pour indiquer une quelconque variation dans l'épaisseur de la paroi, par exemple entre les faces interne 46 et externe 44 de cette dernière.

En observant encore la figure 3, les transducteurs 28 de détection des défauts longitudinaux sont alignés perpendiculairement à l'étendue axiale des objets tubulaires 12, mais inclinés dans le plan transversal pour obtenir une vue d'exploration d'un tronçon de la paroi desdits objets tubulaires. Ces transducteurs 28 sont montés avec un décalage transversal d'un angle de 15,50 à partir du rayon afin de provoquer des ondes de cisaillement à l'intérieur de la paroi du tube , cette inclinaison et cet espacement assurant une exploration d'un secteur circulaire suffisant des objets tubulaires 12 tout en empêchant une quelconque interférence par exemple entre les transducteurs 28, c'est-à-dire que chaque transducteur 28 peut seulement recevoir sa propre énergie de réflexion.Là encore, l'énergie ultrasonique provenant des transducteurs 28 est soumise à une réfraction sur la face externe 44 de la paroi avec une réflexion à partir de la face interne 46 et de ladite face externe 44, pour retourner ensuite vers le transducteurs 28. Un étalonnage approprié de la sensibilité de fonctionnement différencie clairement le double trajet de réflexion tel qu'indiqué dans le dispositif d'actionnement.

La figure 4 représente un bloc 18 complet subdivisé en deux moitiés 48 et 50. Plusieurs alésages équidistants 52 sont élaborés selon une inclinaison adéquate dans la surface biseautée 24 [ voir également la figure 5 ) et ces alésages 52 reçoivent les transducteurs 26. De meme, comme le montre la figure 5, plusieurs alésages équidistants 54, agencés par exemple selon une rangée quadratique, sont ménagés pour recevoir les transducteurs 30. Sur la figure 6, on voit qu'un groupe intermédiaire d'alésages 56
[ vingt dans ce cas 1 est élaboré de manière analogue avec une relation angulaire appropriée dans le plan transversal à l'alésage central 22 du bloc 18.

Le bloc 18 peut être fabriqué par exemple en alumisium. ep Plexiglas, etc. et, après que tous les alésages 52, 54 et 56 ont été pratiqués, les transducteurs respectifs de
d'émission et de réception peuvent etre assujettis dans leurs positions, la partie restante des alésages étant isolée hermétiquement en étant emplie d'une masse isolante appropriée de remplissage.Des conducteurs électriques, c'est-àdire des conducteurs d'impulsions et de réception provenant de chacun des transducteurs, peuvent ensuite être connectés mutuellement selon n'importe quel branchement sélectionné en parallèle, puis être enrobés à l'intérieur d'une gorge ( non représentée 3 longeant la périphérie du bloc 18, de façon à donner naissance à un seul et unique conduit de connexion étanche à l'eau pour chaque jeu ou rangée respectif de transducteurs.

La figure 7 représente un dispositif d'inspection 60 installé à l'intérieur d'une tour de forage de puits de pétrole ou " derrick ". L'installation comprend alors 1 'équi- pement classique, par exemple des obturateurs anti-éruption 62 recouvrant u gainage 64 du trou de forage, une tige de forage 66 s'étendant vers le bas en traversant un plancher de forage 68 du derrick. Un raccord enveloppant 70 en forme de cloche s'étend au-dessus des obturateurs 62 et une conduite 72 de retour des boues part de ce raccord. Ensuite, le dispositif 60 d'inspection par ultra-sons est supporté semi-rigidement sur le raccord 70 au moyen de plusieurs câbles 74 chargés élastiquement, qui sont assujettis à la superstructure du derrick sous le chariot.Des boulons 76 à oeillets sont placés sur le châssis du dispositif d'inspection 60 à des fins de fixation. cependant qu'il est possible de controler le niveau du fluide grâce à un conduit d'admission 78 et à un conduit d'évacuation 80, des connexions électriques étant réalisées par l'intermédiaire d'une gaine 82.

De ce fait, le dispositif 60 est assujetti au-dessus du raccord 70 en forme de cloche, mais il jouit d'une liberté suffisante pour se décaler latéralement lors de chaque déport de la tige de forage 66 à l'intérieur du gainage 64.

Les figures 8 et 9 montrent le dispositif d'inspection 60 consistant en un réservoir à fluide délimité par des panneaux latéraux 84, des panneaux antérieur et postérieur 86 et des panneaux supérieur et inférieur 88. Les panneaux supérieur et inférieur 68 sont percés chacun d'un trou central 90 par lequel l'objet à traiter passe verticalement, un châssis 92 étant suspendu dans l'alignement des trous supérieur et inférieur 90. Une plaque supérieure 94 percée d'un trou central 96 est fixée entre les panneaux latéraux 84 et une garniture d'étanchement 98 en caoutchouc rigide présentant un trou rétréci 100 est emprisonnée entre la plaque supérieure 9-4 et le panneau supérieur 88.De manière analogue, une plaque inférieure 102 comportant un trou central 104 est coincée entre les panneaux latéraux 84 afin de retenir une plaquette ou garniture inférieure d 'étan- chient 106 en caoutchouc percée d'un trou 108 et plaquée rigidement contre le panneau inférieur 88.

Le châssis 92 comprend des moitiés séparables et il est maintenu en place dans sa position efficace au moyen de ressorts de retenue 110, en pouvant être suspendu dans a position efficace, à l'intérieur du réservoir de fluide du dispositif 60, à l'aide d'une rangée quadratique appropriée de ressorts supérieurs 112 et inférieurs 114 de retenue. Des procédés classiques de fixation et d'assu- jettissement peuvent être utilisés pour réaliser le dispositif d'inspection 60.

Les figures 10, 11 et 12 illustrent plus en détail un châssis de base 92. Sur la figure 10, ce châssis peut être séparé an deux moitiés 116 et 118 dissociées le long de leurs bords internes 120. Ces moitiés 116 et 118 comportent des panneaux supérieurs 122 et 124 qui coopèrent pour délimiter un orifice 126 par lequel est engagé l'objet à inspecter ou tige de forage 66. Ces panneaux supérieurs 122 et 124 peuvent alors présenter une rangée quadratique de galets de guidage 128, 130, 132 et 134 dont chacun est monté ajustable par des organes de fixation 136 permettant le positionnement radial vers l'intérieur pour s'accommoder de différentes dimensions de pièces, c'est-à-dire des tiges de forage, des gainages, des canalisations et éléments analogues.

Il convient de noter que des galets de guidage 128, 130. 132 et 134 ne sont pas nécessaires dans des cas d'inspection verticale tels que représentés sur les figures 7, 8 et 3, mais seulement dans des cas d'inspection longitudinale. comme décrit ci-après.Des tronçons de la tige 66 sont solidarisés par filetage.

Comme représenté sur la figure 11, sur laquelle les panneaux supérieurs ont été enlevés, le châssis 32 est muni de plaques latérales opposées 140 et 142 aboutées pour épouser la forme de plaques inférieures respectives 144 et 146.

La moitié 116 du châssis comporte des plaques extrêmes opposées 146', cependant que la moitié complémentaire 118 dudit châssis possède des plaques extrêmes opposées 148. Ladite moitié 118 comporte aussi un mécanisme à galets de guidage voir la figure 12 ) consistant en une plaque 150 et en plusieurs galets de guidage 152 montés de manière appropriée, par exemple à l'aide d'organes de fixation, sur les faces internes des plaques extrêmes opposées 148. De la sorte, les mécanismes à galets de guidage servent à guider et à aligner convenablement les moitiés opposées 115 et 118 du châssis lorsqu'elles sont initialement assemblées en position efficace autour d'une pièce.

Les figures 13, 14 et 15 représentent une variante de réalisation de l'invention, dans laquelle le réservoir à fluide et l'agencement d'inspection par ultra-sons prévus initialement sont équipés de moyens de déplacement permettant leur progression le long d'un spécimen d'objet tubulaire placé horizontalement. Ce dispositif d'inspection du type coulissant peut etre utilisé aussi bien avec des objets tubulaires neufs qu'avec dc tels objets usagés, puisqu'il peut être installé dans des zones de stockage.Ainsi, en se référant à la figure 13, un caisson 160 renfermant un fluide et logeant l'agencement de transducteurs du type fondamental précité est accouplé à un mécanisme d' entraînement 162 de telle sorte que le dispositif puisse être placé manuellement sur des objets tubulaires stockés horizontalement et mû pour se déplacer le long de ces derniers tout en inspectant continûment lesdits objets par une exploration d'énergie ultrasonique. Le mécanisme d'entraînement 162 consiste en un châssis principal en forme de V inversé comprenant des plaques frontales 164 et 166, des plaques latérales 166 et 170 et des plaques postérieures 172 et 174.Des poignées de préhension 176 et 178 sont assujettIes par soudage aux plaques latérales respectives 168 et 170 pour permettre une manipulation et un positionnement manuel du dispositif d'inspection.

Des moteurs électriques d'entraînement 180 et 182 sont montés par des boîtes d'engrenages respectives 184 et 186 sur les extrémités inférieures respectives des montants du châssis délimitant des canaux. Comme représenté sur la figure 15, le moteur 180 et la boite d'engrenages 184 fournissent la puissance d'entrée provoquant la rotation d'un arbre menant 188 installé dans un palier 190 ( figure 15 et supportant un rouleau d'entraînement 192 en prise avec les objets tubulaires 12. De la même manière, le moteur d'entraînement 182 et la boîte d'engrenages 186 fournissent la puissance d'entrée provoquant la rotation d'un arbre menant 194 monté dans un palier 196 et supportant un rouleau d'entraînement 198 en prise avec les objets tubulai re 12 du côté opposé.Les paliers 190 et 196 peuvent, par exemple, être assujettis par soudage aux plaques postérieures respectives 172 et 174 : les rouleaux d'entraînement 192 et 198 peuvent être fabriqués en un caoutchouc tendre approprié, en acier cannelé ou matière analogue ayant de bonnes caractéristiques de venue en prise pour déplacer le dispositif d'inspection le long des objets tubulaires 12.

En observant également la figure 14, l'extrémité antérieure du dispositif d'inspection est maintenue alignée en équilibre au moyen de galets réglables de guidage 200 et 202 installés sur des bras de support 204 et 206. Chacun de ces -bras de support 2D4 et 206 est supporté de manière réglable par une broche filetée respective d'ajustement 208 ou 210 montée dans des sabots taraudés espacés 212 assujettis aux plaques frontales 164 et 166.

Le caisson 160 renfermant un fluide est globalement de forme cubique, mais il est scindable en deux parties le long d'une ligne centrale horizontale 214 pour former des parties supérieure 216 et inférieure 218. Un montant antérieur 220 de la partie supérieure 216 du caisson est assujetti,par exemple par soudage, à la plaque postérieure 172 du mécanisme d'entraînement 162. La partie inférieure 218 peut être ajustée amoviblement et hermétiquement à la partie supérieure 216, avec laquelle elle coopère de manière étanche aux fluides, au moyen de charnières de verrouillage 222 et 224.

La partie supérieure 216 présente un tronçon semicirculaire 226 logeant une rangée de transducteurs et fixé par une console 228 dans les limites de ladite partie supérieure 216. D'une manière analogue, la partie inférieure 219 du caisson possède un tronçon semi-circulaire complémentaire 230 supportant une rangée de transducteurs et fixé sur une console de montage 232 dans les limites de ladite partie inférieure 218. Les rangées ou agencements de transducteurs à l'intérieur des tronçons 226 et 230 peuvent être réalisés de la même manière que ceux décrits ci-avant, les transducteurs respectifs de détection des défauts transversaux, des défauts longitudinaux et de l'épaisseur de la paroi étant alignés en vue d'inspecter les objets tubulaires 12.

Des garnitures d'étanchement en caoutchouc 234 et 236 sont fixées amoviblement en étant contiguës aux parois respectives frontale montant antérieur 2203 et postérieure de la partie supérieure 216, afin de conférer une venue en prise étanche autour des objets tubulaires 12. La partie inférieure 218 présente elle aussi des garnitures antérieure et postérieure d'étanchement en caoutchouc 238 et 240.

Des galets réglables de guidage 242 occupant des positions respectives supérieure et inférieure (galets 128 à 134 sur la figure 10) sont disposés de part et d'autre des tronçons 226 et 230 et ces galets peuvent être position nss de manière réglable en fonction du diamètre des objets tubulaires 12 soumis à inspection. De la même manière, les garnitures d'étanchement en caoutchouc 234, 236, 238 et 240 seraient remplacées par des garnitures d'étanchement délimitant le diamètre d'ouverture approprié, et le bras antérieur de support 206 serait ajusté par une rotation de la broche filetée 210 en vue de sa coopération et de son alignement adéquats avec des objets tubulaires 12, de façon à maintenir le dispositif d'inspection dans une position équilibrée en service.

En fonctionnement, le dispositif d'inspection peut être placé à la main sur un tronçon d'objets tubulaires 12 devant être testés, après quoi la partie inférieure 218 du caisson est amenée en prise hermétique avec les objets tubulaires 12 autour desquels elle est verrouillée. Ensuite, du fluide de couplage d'énergie est introduit pour emplir l'espace interne de du caisson 160 et les moteurs électriques d'entraînement 180 et 182 sont excités pour déplacer le dispositif d'inspection le long du tronçon considéré des objets tubulaires 12. Lorsque ce dispositif se déplace, 1 ' agencement de s transducteurs est soumis à des impulsions continue s et une unité d ' affichage ou d' interprétation est raccordée à un poste d'opérateur.Le caisson 160 renfermant le fluide contient une quantité d'eau plus que nécessaire, si bien que les fuites sont réduites à un minimum lors du cheminement du dispositif d'inspection le long d'une longueur normale d'objets tubulaires 12, et que le remplissage ultérieur du caisson 160 en fluide peut etre effectué à chaque fois que ledit dispositif est ramené à sa position pour un nouveau déplacement le long d'un tronçon d'objet tubulaire ; il est cependant possible de procéder à une alimentation et à une purge ininterrompues pour maintenir plein le caisson 160 à fluide lors de certaines opérations particulières du dispositif d'inspection.

En se référant aux figures 16 et 17, un dispositif stationnaire d'inspection 250 est adéquatement en appui sur une semelle 252 pour recevoir des objets tubulaires 12 qui sont entrainés à travers ledit dispositif lorsqu'a lieu l'inspection par ultra-sons. Le dispositif 250 comporte un bâti 254 comprenant plusieurs montants verticaux 256 supportés par des montants transversaux 258 et par des entretoises supérieures 260. Un boitier d'inspection 262 est supporté de façon amovible entre les montants transversaux 258 et 260. Ce boîtier 262 peut être similaire à tous égards à ceux mentionnés ci-avant, en ce qu'il comporte un châssis 264 présentant l'agencement nécessaire de transducteurs de détection des défauts transversaux, des défauts longitudinaux et de l'épaisseur de la paroi.Les accès antérieur et postérieur au boîtier 262 sont rendus convenablement hermétiques par des garnitures d'étanchement 266 et 268 en caoutchouc rigide, qui maintiennent le fluide à l'état tranquille à l'intérieur dudit boîtier 262. Le châssis 264 peut être doté des galets réglables de guidage 128 à 134 représentés sur la figure 1D.

Des consoles de support 270, assujetties aux montants transversaux 258, supportent des roues d'entrainement 272 calées sur un arbre menant 274 auquel un moteur d'entrai- nement 276 imprime une rotation. Sur le coté opposé du bâti 254, des consoles de support 278 supportent une paire de roues folles 280 avec un espacement approprié, de manière à supporter l'objet tubulaire 12 dans une position équilibrée lorsqu'il transite à travers le dispositif d'inspection 250. Une paire de roues antérieures de traction 282 est en appui sur une console réglable de support 284 et des roues postérieures de traction 286 sont en appui de manière analogue sur une console réglable de support 288 assujettie à une entretoise supérieure 260.Ces roues de traction antérieures et postérieures 282 et 286 peuvent être ajustées en hauteur pour s'accommoder à différentes dimensions d'objets tubulaires 12.

Le fluide assurant le couplage de l'énergie est délivré continuellement au boîtier 262 à transducteurs au moyen d'un conduit d'admission 290 provenant d'un réservoir de stockage 292. Une fuite de fluide hors du boîtier 262 est récupérée ensuite dans une cuvette collectrice 294 en appui sur un montant transversal 258, après quoi le fluide ainsi collecté est évacué par des conduits 296 vers un réservoir 298. Le fluide provenant du réservoir 298 est mis continuellement en circulation par une pompe motorisée 300, par l'intermédiaire d'un conduit 302, pour retourner au réservoir supérieur de stockage 292. De préférence, ce réservoir 292 est pourvu d'interrupteurs à flotteurs pour le remplissage simple et répété, qui commandent la pompe 300 pour maintenir dans ledit réservoir un niveau de fluide approprié.

Le dispositif stationnaire d'inspection 250 est approprié pour être utilisé en vue d'inspecter par ultrasons des objets tubulaires allongés, soit neufs, soit usagés. Ces objets tubulaires 12 peuvent être introduits dans le boîtier 262, après quoi on procède au remplissage par du fluide , ensuite, l'agencement d'inspection par transducteurs est excité selon les désirs de l'opérateur et le moteur d'entraînement 276 déplace les objets tubulaires 12 à travers le boîtier 262 à une vitesse uniforme alors que l'inspection a lieu.Un ajustement des roues de traction 282 et 286 permet d'accepter une combinaison de différentes dimensions d'objets tubulaires et il est également possible de faire varier les dimensions et la position du boîtier 262 à transducteurs selon les exigences des opérations particulières à effectuer.

La description qui précède propose une nouvelle approche pour inspecter continûment par ultra-sons des objets tubulaires, ainsi que plusieurs formes de réalisation d'un dispositif spécifique permettant de tester des objets tubulaires en position efficace, en position de stockage, en condition d'assemblage, etc. La forme de réalisation spécifique de l'agencement des transducteurs permet d'obtenir une plus grande exploration par balayage des spécimens tout en examinant concomitamment,pour chaque rangée, les défauts ou discontinuités transversaux, longitudinaux et l'épaisseur de la paroi des objets. La constance de l'inspection est d'une haute fiabilité étant donné que le système demeure inchangé après l'ajustement et l'étalonnage initiau-x du circuit de contrôle par ultra-sons.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées au dispositif et au procédé décrits et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (30)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'inspection d'objets tubulaires par ultra-sons, caractérisé par le fait qu'il comprend : un bloc t18) délimitant des rangées et percé d'un alésage central cylindrique (22) ; plusieurs transducteurs (26, 28, 303 d'énergie ultrasonique assujettis dans ledit bloc (18) pour

emettre et recevoir l'énergie ultrasonique en direction dudit alésage central (22), ces transducteurs comprenant une première rangée de transducteurs (26) équidistants dans le sens circonférentiel pour détecter des défauts transversaux et une deuxième rangée de transducteurs (28) équidistants circonférentiellement pour détecter des défauts longitudinaux ; des moyens pour disposer des objets tubulaires (12) dans ledit alésage central (22) en vue de les déplacer par rapport auxdits transducteurs (26 - 30) d'énergie ultrasonique , une enveloppe t163 renfermant un fluide et percée d'un alésage central délimité par un joint d'étanchéité coulissant, afin de maintenir un environnement de fluide entre chacun desdits transducteurs (23 -30) et lesdits objets tubulaires (12) : ainsi que des moyens d'excitation desdits transducteurs t26 - 303 et d'indication de varialions d'énergie reçue résultant de défauts de discontinuités

dans lesdits objets tubulaires (121.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacun des transducteurs t26) de la première rangée circonférentielle est disposé selon un angle aigu sélectionné par rapport à la perpendiculaire à l'axe longitudinal des objets tubulaires t123 ; et par le fait que chacun des transducteurs [28] de la deuxième ran gé circonférentielle est disposé selon un angle aigu sélec tonné par rapport à l'étendue radiale desdits objets tubulaires t123 lorsqu'il est aligné à un plan normal auxdits objets tubulaires.

3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une troisième rangée circonférentielle de transducteurs (30) dont chacun est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal des objets tubulaires (12).

4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le bloc (18) est réalisé en aluminium et percé de part en part de l'alésage central 122).

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le bloc (18) est suspendu élastiquement dans la position qu'il occupe à l'intérieur de l'enveloppe (16) renfermant un fluide.

6. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que l'enveloppe (16) renfermant un fluide consiste en une enveloppe ayant des cotés étanches à l'eau, ainsi que des premier et second panneaux extrêmes percés chacun d'un trou central cet et par le fait que des pre- mière et seconde garnitures élastiques d'étanchement sont disposées intérieurement à proximité immédiate du premier ou second panneau extrême respectif et délimitent chacune ledit trou central.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte une source (292) de fluide reliée à l'enveloppe (262) pour y introduire le fluide, ainsi qu'un conduit (296) de trop-plein du fluide,raccordé à ladite enveloppe.

8. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les première et seconde garnitures élastiques d'étanchement sont remplaçables en vue d'ajuster la dimension du joint coulissant à alésage central.

9. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre un châssis (92) supportant le bloc, chacun des transducteurs (26 - 30) d'énergie ultrasonique occupant une position efficace entre les première et seconde garnitures élastiques d'étanchement.

10. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de positionnement comprend une plateforme [68) de forage de puits et un mécanisme associé de commande des objets allongés pour déplacer ces objets allongés (12) à travers l'alésage central à une vitesse pou vant être réglée.

11. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de positionnement comprend des moyens pour supporter les objets allongés t123 dans une position généralement horizontale ; ainsi qu'un mécanisme d'entraînement (162) pour déplacer les transducteurs [26-3D) et l'enveloppe (160) renfermant de l'eau le long desdits objets allongés (12) à une vitesse pouvant etre réglée.

12. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le moyen de positionnement consiste en un moyen pour supporter les objets allongés [12) tout en déplaçant ces objets allongés le long des transducteurs (26 - 30) et de l'enveloppe (160) renfermant de l'eau.

13. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les transducteurs (26 - 30) et l'enveloppe renfermant le fluide sont fixés élastiquement (en 74, 76) au-dessous de la plateforme (68) de forage de puits.

14. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que chacun des .transducteurs t26) de la première rangée circonférentielle est disposé selon un angle aigu sélectionné par rapport à la perpendiculaire à l'axe longitudinal des objets tubulaires (12) ; et par le fait que chacun des transducteurs (28) de la deuxième rangée circonférentielle est disposé selon un angle aigu sélectionné par rapport à l'étendue radiale des objets tubulaires (12) en étant aligné dans un plan normal auxdits objets tubulaires.

15. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé par le fait que les objets tubulaires consistent en des tronçons de tige de forage (66) encastrés les uns dans les autres par filetage.

16. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé par le fait que l'enveloppe renfermant le fluide consiste en une enveloppe présentant des côtés étanches à l'eau et des premier et second panneaux extrêmes (88), ces premier et second panneaux extremes étant percés chacun d'un trou central (90) ; et par le fait que des première et seconde garnitures élastiques d'étanchement (98, 105i sont disposées chacune vers l'intérieur à proximité immédiate du premier ou second panneau extrême respectif et délimitent chacune le trou central (100 ; 1083.

17. Dispositif selon la revendication 16, caractérisé par le fait qu'il comporte une source de fluide raccordée à l'enveloppe pour y introduire le fluide, ainsi qu'un conduit de trop-plein du fluide relié à ladite enveloppe.

18. Dispositif selon la revendication IS, caractérisé par le fait que les première et seconde garnitures élastiques d'étanchement [98, 106) sont remplaçables pour ajuster la dimension du joint coulissant à alésage central.

19. Dispositif selon la revendication 14, caractérisé par le fait qu'il comporte une troisième rangée circonférentielle de transducteurs (30) dont chacun est orienté perpendiculairement à l'axe longitudinal des objets tubulaires (12).

20. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que le mécanisme d'entrainement t1623 comprend un châssis d'entrainement assujetti à l'enveloppe (1503 ren fermant de l'eau des des moteurs (180, 182) fixés ur ledit châssis d'entraînement cet et des rouleaux d'entraînement (192, 198) entraînés en rotation par lesdits moteurs et en prise avec les objets tubulaires (12).

21. Dispositif selon la revendication 20. caractérisé par le fait que le chassis d'entraînement a la forme d'un

V inversé, un moteur (180 : 1823 étant monté à chaque extré- mité inférieure pour mener des rouleaux d'entraînement (192, 198) coopérant par paire et mutuellement opposés, pour les amener en prise avec les objets tubulaires (12).

22. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé par le fait que les transducteurs (26 - 30) et l'enveloppe renfermant de l'eau peuvent être subdivisés en deux parties de manière étanche, pour permettre de mettre en place manuellement le dispositif d'inspection par ultra-sons sur les objets tubulaires (12).

23. Dispositif selon la revendication 20, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une troisième rangée circonférentielle de transducteurs (303 pour détecter ltépais- seur de la paroi des objets tubulaires (12).

24. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé par le fait que le moyen de support comprend un châssis vertical formé d'une semelle l2523 et d'un bâti supérieur t2543 supportant les transducteurs et l'enveloppe t262) renfermant de l'eau : ainsi qu'un mécanisme d'entraînement comportant des roues d entraînement (280, 282) en prise avec les objets tubulaires (123 afin de déplacer ces derniers hori zontalement à travers l'alésage central.

25. Dispositif selon la revendication 24, caractérisé par le fait qu'il présente un moyen (292) d'alimentation en eau doté d'un conduit l29Ol d'admission de l'eau dans l'enveloppe t9623 3 ainsi qu'un moyen t294) recueillant l'eau s'échappant de ladite enveloppe en vue de la réintro- duire dans ledit moyen d'alimentation on eau.

26. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé par le fait qu'il comporte en outre une troisième rangée circonférentielle de transducteurs (30) pour détecter 1 'é- paisseur de la paroi des objets tubulaires (12).

27. Procédé d'inspection d'objets tubulaires par ultra-sons, caractérisé par le fait qu'il consiste à déplacer lesdits objets tubulaires longitudinalement par rapport à un point d'inspection : à engendrer à maintes reprises des impulsions et à recevoir l'énergie de ré flexion audit point d'inspection à partir de première et deuxième rangées circonférentielles de transducteurs d'énergie ultrasonique disposés dans un bloc, ladite première rangée circonférentielle étant orientée de telle sorte que chaque transducteur soit disposé sel on un angle aigu sélectionné par rapport à la perpendiculaire à l'axe longitudinal des objets tubulaires en vue de détecter des défauts transversaux, et la deuxième rangée circonférentielle étant orientée de telle sorte que chaque transducteur soit disposé selon un angle aigu sélectionné par rapport à l'étendue radiale desdits objets tubulaires lorsqu'il est aligné dans un plan normal auxdits objets en vue de détecter des défauts longitudinaux , à maintenir en permanence un environnement de fluide de couplage d'énergie audit point d'inspection et à afficher à la fois lesdits défauts transversaux et lesdits défauts longitudinaux détectés le long desdits objets tubulaires.

28. Procédé selon la revendication 27, caractérisé par le fait que les objets tubulaires consistent en une tige de forage de puits de pétrole dont les tronçons sont encastrés mutuellement par filetage dans une position efficace , et par le fait que le point d'inspection est situé au-dessous de la plateforme de forage de puits pétroliers.

29. Procédé selon la revendication 27, caractérisé par le fait qu'il consiste à provoquer à maintes reprises des impulsions et à recevoir l'énergie de réflexion, au point d'inspection, à partir d'une troisième rangée circonférentielle de transducteurs orientés perpendiculairement à l'axe longitudinal des objets tubulaires, en vue de détecter l'épaisseur de la paroi de ces derniers.

30. Procédé selon la revendication 29, caractérisé par le fait que les première, deuxième et troisième rangées de transducteurs sont excitées à des fréquences ultrasoniques différentes en vue d'éliminer l'interférence entre ces rangées.