FR2560924A1 - Garniture d'etancheite de puits resistant aux hautes temperatures actionnee par des pistons - Google Patents

Abstract

CETTE INVENTION CONCERNE UNE GARNITURE D'ETANCHEITE DE PUITS QUI COMPORTE UN ELEMENT D'ETANCHEITE DE GARNITURE ET UN ENSEMBLE 20 DE COINS DE RETENUE QUI SONT ACTIONNES PAR DES PISTONS HYDRAULIQUES ANNULAIRES 48, 60 MONTES FACE A FACE DANS UNE CHAMBRE HYDRAULIQUE 31 ET MAINTENUS ESPACES L'UN DE L'AUTRE PAR UNE BAGUE DE PROTECTION 156. POUR PERMETRE L'EMPLOI DE LA GARNITURE DANS DES MILIEUX A HAUTE TEMPERATURE, LES PISTONS METALLIQUES SONT MUNIS DE SURFACES D'ETANCHEITE RESPECTIVES 152, 154 EN FORME DE CUVETTE QUI SONT MAINTENUES APPLIQUEES DE MANIERE ETANCHE CONTRE LES PAROIS DE LA CHAMBRE 31 PAR LA PRESSION DU FLUIDE HYDRAULIQUE. LES AUTRES JOINTS D'ETANCHEITE DE LA GARNITURE SONT EGALEMENT METALLIQUES.

Description

Il est bien connu d'utiliser des garnitures d'étan-héité de puits,pour

assurer l'étanchéité d'un conduit de puitsdans lesquelles l'élément d'étanchéité de la garniture et les

coins de retenue de la garniture sont actionnés par des pis-

tons hydrauliques, comme représenté dans le brevet des EUA n5 3 603 383, délivré le 7 septembre 1971. Typiquement, les garnitures de puits actionnées par des pistons utilisent diovers élimnts d'étanchéité en matière élastomère sur les

pistons et ils utilisent également divers éléments d'étan-

cheité en matière élastomère dans d'autres parties de la gar-

ni dure.

Cependant, dans les applications à haute température d'une garniture d'étanchéité de puits, par exemple dans les

puis à injection de vapeur; on pose la garniture, on in-

i5 jecte de la vapeur dans le puits, le puits se refroidit,

et on répte ensuite le processus de chauffage et de refroi-

dissemento TLe recyclage thermique agit sur la garniture et prol oque son rel!chement. Cependant, la haute temperature d=ruit le!ns délmtanchéité en matière élastomère et la r e, iication de fluide hydraulique aux pistons n'est pas

capable de mettre en place la garni t-ure et on doit la re-

raonter.

La prsente inZvention se rapporte à une garniture d é-

tanc eih d1e puits résistant aux hautes températures action-

2 5 ne par * de- pistons dans laquelle les organes d'é-tanchéité de.s pishos ainsi,e les autres joints d'étanchéité de la

garnicLure sont construits de manière à résister à des mi-

!ieuX hisut. t-empérature.

La prsente invention a ainsi pour objet un perfection-

nement apporté à divers organes d'étanchéité d'une garniture o. 2étanchéité de puits conçue pour être posée dans un conduit afin d'obturer le puits de forage de manière à permettre

l'emploi de la garniture dans des milieux à haute température.

La garniture comrporte un carter, un mandrin, un élément d'é tanchéité de gsrniture initialement rétracté, un ensemble de coins de retenue initialement rétracé,des moyens actionnés

hydrauliquement pouz dilater 1 'élément d'étanchéité de garni-

ture et des moyens actionnés hydrauliquement pour écarter

les coins de retenue.

Une caractéristique de la présente invention réside en ce que chacun des moyens actionnés hydrauliquement comporte un piston métallique monté mobile dans une chambre hydrau- lique et en ce que chacun des pistons a une forme annulaire et est muni d'une surface d'étanchéité en forme de cuvette

s'étendant à partir du piston en direction de l'orifice d'a-

limentation en fluide hydraulique formé à travers le mandrin de la garniture de sorte que le fluide hydraulique agit contre les surfaces d'étanchéité et appuie de manière étanche

les surfaces d'étanchéité contre les parois de la chambre.

Suivant une autre caractéristique de l'invention, des moyens d'espacement sont positionnés entre les pistons pour empêcher le mouvement des pistons en direction de l'orifice,

empêchant ainsi que les surfaces d'étanchéité en forme de cu-

vette puissent être endommagées. De préférence, les moyens d'espacement comprennent une bague circulaire assemblée au

mandrin de façon à être en appui contre les pistons.

Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, la garniture d'étanchéité comporte une butte qui entoure le

mandrin et qui est positionnée adjacente à l'élément d'étan-

chéité de la garniture, un joint d'étanchéité métallique cir-

culaire étant disposé adjacent à la butée. Des surfaces en coin coopérantes sont prévues sur le joint métallique et sur

la butée de sorte que, lorsque le joint et la butée sont rap-

prochés l'un de l'autre, ils coopèrent pour établir un joint

étanche entre les surfaces en coin coopérantes et ils re-

poussent également le joint vers l'intérieur pour assurer

l'étanchéité intérieure.

Suivant une caractéristique alternative de la présente

invention,la garniture comporte des première et seconde bu-

tées qui entourent le mandrin et sont positionnées adja-

centes à une extrémité de l'élément d'étanchéité de la gar-

niture, une bague d'étanchéité métallique circulaire étant

positionnée entre les butées. Des surfaces en coin coopé-

rantes sont formées sur la bague d'étanchéité métallique et

sur chacune des butées de sorte que, lorsque l'élément d'é-

tanchéité de la garniture est posé et que les butées sont rapprochées l'une de l'autre, elles coopèrent avec la bague d'étanchéité métallique pour établir un joint étanche entre

les surfaces en coin coopérantes et elles repoussent égale-

ment la bague d'étanchéité métallique vers l'intérieur afin d'assurer l'étanchéité intérieure Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, un joint d'étanchéité métallique statique est disposé entre le carter et le mandrin, le carter comprenant un filetage pour comprimer le joint d'étanchéité métallique dans une disposition relative d'étanchéité avec le mandrin. Un autre joint d'étanchéité métallique statique peut être disposé entre la butée supérieure et le mandrin, la butée comprenant un filetage pour comprimer le joint d'étanchéité métallique

statique dans une disposition étanche entre la butée supé-

rieure et le mandrin.

D'autres buts,caractéristiques et avantages de l'inven-

tion apparaitront à la lecture de la description qui va

suivre d'un mode de réalisation actuellement préféré de l'in-

vention, donnée uniquement aux fins de la divulgation, con-

sidérée à la lumière des dessins annexes dans lesquels: la Fig. 1A est une vue en élévation et en partie en coupe de la partie supérieure d'une garniture utilisant la présente invention dont les éléments sont représentés dans la position qu'ils occupent pendant que la garniture est descendue dans le puits de forage; la Fig. lB est une continuation de la Fig. 1A; la Fig. 1C est une continuation de la Fig. lB; et

la FiG. 1D est une continuation de la Fig. 1C.

On décrira ci-après la présente invention telle qu'elle

est utilisée dansla garniture d'étanchéité de puits à com-

mande hydraulique décrite dans le brevet des EUA n 3 603 388, délivré le 7 septembre 1971, mais il est bien entendu que la présente invention peut être utilisée avec toute garniture

d'étanchéité à commande hydraulique appropriée.

Sur les dessins auxquels on se référera maintenant, on a désigné la garniture d'étanchéité de la présente invention par la référence générale 10 et on l'a représentée pendant qu'elle est en train d'être descendue en position par une colonne ou train de tiges de descente d'outil 12, dans un conduit, tel que le tubage 14 d'un puits de forage. Pour per-

mettre l'actionnement de la garniture 10 par un fluide hydrau-

lique,un outil d'obturation approprié (non représenté) est assemblé à l'extrémité inférieure de la garniture 10 afin

d'obturer la partie inférieure de sorte qu'une pression hy-

draulique peut être appliquée à l'intérieur de la garniture.

La garniture 10 comporte un élément d'étanchéité que l'on a désigné par la référence générale 18 et un ensemble

de coins de retenue que l'on a désigné par la référence gé-

nérale 20 qui ont tous deux étéreprésentés dans leurs posi-

tions rétractées sur les Fig. lB à 1D.

Comme représenté sur les Fig. 1A à 1D, auxquelles on se référera maintenant, la garniture 10 comporte également un mandrin 22 qui par commodité, comporte une partie supérieure 24 et une partie inférieure 26 assemblées entre elles et un passage intérieur 28 qui communique avec le train de tiges de descente 12 afin de pouvoir recevoir du fluide hydraulique pour poser la garniture, ce mandrin comportant au moins un orifice 30 permettant le passage du fluide hydraulique sous pression afin de poser l'ensemble 20 de coins et l'élément

d'étanchéité 18 de garniture.

Un cOne coulissant inférieur 54 est fixé à la partie 26 du mandrin et est positionné contre l'extrémité inférieure

des coins de retenue 74 de l'ensemble 20 de coins de retenue.

Des moyens d'écartement des coins actionnés hydrauliquement,

qui comprennent un manchon 56 de pose des coins,sont dispo-

sés au-dessus de l'ensemble 20 de coins de retenue et com-

prennent un cône coulissant mobile supérieur 58 et un pis-

ton 60 qui est exposé à la pression hydraulique qui règne dans une chambre 31 qui communique avec l'orifice 30 afin d'actionner le piston 60 de manière à écarter l'ensemble 20

de coins vers l'extérieur et en appui contre le tubage 14.

Des moyens de dilatation ou d'expansion de l'élément d'étanchéité 18 de la garniture,actionnés hydrauliquement, comprennent un manchon 44 de pose d'élément d'étanchéité de garniture dont l'extrémité supérieure 46 est positionnée adjacente au dessous de l'élément d'étanchéité 18 et dont l'extrémité inférieure est munie d'un piston 48. Le piston 48 est exposé à la pression hydraulique qui règne dans la chambre 31 de façon à pouvoir se déplacer vers le haut en appui contre l'élément d'étanchéité 18 de la garniture pour

poser l'élément d'étanchéité 18. Un embrayage unidirection-

nal 66 est disposé entre le manchon 56 et le manchon 44,per-

mettant le déplacement vers le bas du manchon 56 lorsqu' une pression hydraulique est appliquée au piston 60 de manière à

permettre à l'ensemble 20 de coins de s'écarter vers:lexté-

rieur, de manière à permettre au manchon 44 de se déplacer

vers le haut par rapport au manchon 56 et de manière à empê-

cher le manchon 56 de se déplacer vers le haut par rapport au manchon 44, verrouillant ainsi l'ensemble 20 de coins dans

sa position écartée. Un embrayage unidirectionnel 53 est dis-

posé entre le manchon 44 et le mandrin 24 et permet le dépla-

cerent du manchon 44 vers le haut pour dilater l'élément d'é-

tanchéité 18 de la garniture mais empêche le déplacement du manchon 44 vers le bas, verrouillant, de ce fait, l'élément

d'étanchéité 18 de la garniture dans la position dilatée lors-

qu'il a été actionné.

Ainsi, lorsqutune pression hydraulique est appliquée par

le train de tiges 12 au passage 28, le fluide hydraulique s5é-

coule par l'orifice 30 et est appliqué aux deux pistons dispo-

sés face à face, 48 et 60. Un premier moyen de retenue déta-

chable, tel qu'une goupille de cisaillement 68, est monté entre le manchon 56 de pose des coins et le manchon 44 de pose de l'élément d'étanchéité pour empêcher l'actionnement

du manchon 56 de pose des coins tant qu'une pression hydrau-

lique de pose des coins prédéterminée n'a pas été appliquée après que la garniture d étanchéité a été positionnée de la manière désirée dans le conduit de puits 14. Un second moyen de retenue détachable, tel qu'une goupille de cisaillement , est disposé entre le manchon 44 de pose de l'élément d'étanchéité et le manchon de déblocage 36 afin d'empêcher

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1' actionnement du mandrin 44 tant qu'une pression hydrau-

lique prédéterminée n'a pas été appliquée dans la chambre 31.

La goupille de cisaillement 68 se cisaille la première, rer-

mettant au manchon 56 de pose des coins de se déplacer vers le bas en entraînant le cône coulissant supérieur 58 afin d'écarter l'ensemble 20 de c6nes en appui de pose contre le

conduit 14. La goupille de cisaillement 70 est ensuite ci-

saillée,permettant le déplacement vers le haut du manchon 44 de pose de l'élément d'étanchéité 18 afin de comprimer et de déplacer l'élément d'étanchéité 18 et de dilater l'élément

d'étanchéité de la garniture vers l'extérieur dans une rela-

tion d'étanchéité avec le conduit 14.

Sur les Fig. 1A et lB auxquelles on se référera mainte-

nant,on a désignê l'ensemble de déblocage par la référence générale 80, cet ensemble comiportarnt,d'une manière générale,

un corps 82, un carter 84, des moyens d'accrochage décro-

chables 86 montés entre le carter 84 et le mandrin 22 et des moyens de verrouillage déblocables 88 pour verrouiller et déverrouiller les moyens d'accrochage 86. Ainsi, le corps 82 est agencé de manière à pouvoir êtreassemblé au train de tiges 12 et il est monté en appui coulissant et télescopique sur le mandrin 22,avec interposition d'un joint d'étanchéité pour assurer normalement l'étanchéité de l'intérieur 28 de

la garniture d'étanchéité 10. Le corps 12 comporte une ouver-

ture de dérivation 92. Un racleur 94 disposé entre le corps 82 et le carter 84 empêche les débris de pénétrer dans le

mécanisme de déblocage.

Le corps 82 est maintenu, dans sa position de descente,

dans une position fixe par rapport au carter 84 par une gou-

pille de cisaillement primaire 96 et par une goupille de ci-

saillement secondaire 98, comme plus particulièrement repré-

senté sur la Fig. 1A. Ainsi, la goupille de cisaillement 96 est montée soit dans le carter 84 soit dans le corps 82, dans le carter 84 dans l'exemple représenté sur les dessins, et elle pénètre dans une rainure annulaire 100 formée dans le corps 8Z rainure qui communique avec une fente longitudinale 102 que l'on décrira plus complètement ci-après. La goupille de cisaillement secondaire 98 pénètre dans une fente 104 et empêche un mouvement de rotation relatif entre le corps' 82 et le carter 84 et la goupille 96 empêche le mouvement

longitudinal entre le corps 82 et le carter 84.

L'extrémité inférieure du carter 84 est en butée contre l'extrémité supérieure de l'élément d'étanchéité 18 de la garniiture parl'intermédiaire d'une butée 162 et elle est initialement empêchée de se déplacer longitudinalement par

les moyens d'accrochage décrochables 86 qui ont été repré-

zentés ici com.e constitués par des rochets qui sont fixés au carter 84 et ont des dents 106 qui coopèrent avec des dents 108 formées sur le mandrin 22. Initialement,les moyens

de voerrouillage déblccables 88, tels que des verrous de ro-

chets en forme de coin, sont positionnés, comme plus particu-

lièrement représenté sur la Fig. lB, entre les faces arrière des rochets 85 et l'intérieur du carter 84 pour maintenir les dents de rochet 106 en prise avec les dents 108 formées sur

le mandrin 22. Les moyens de verrouillage déblocables ou ver-

rous de rochets sont initialement assemblés de mani&re déta-

chable au carter 84, par exemple, par une goupille de cisail-

lement 110. Les éléments sont initialement positionnés de la

manière représentée sur les Fig. 1A et lB, ce qui a pour ef-

fet que le carter 84 est rigidement verrouillé au mandrin 22, de sorte que l'élément d'étanchéité 18 de la garniture peut

être comprimé contre l'extrémité inférieure du carter 84 for-

mée par la butée 162 et dilaté en position d'étanchéité,comme

préc.damment indiqué. Les surfaces biseautées ou en coin coo-

pérantes 112 formées sur les verrous 88 de rochet et 114 crmnées our les rochets 86 sont choisies de façon à provoquer

l'application d'une légère force dirigée vers le haut aux ver-

rous 88 de rcchet sous l'action d'une force importante diri-

gée vers le haut appliquée au carter 84 par rapport au man-

drin 22 après pose de la garniture.

Des moyens cooperants entre le corps 82 et les moyens de verrouillage déblocables 88, tels qu'un épaulement 116 formé sur le corps 82 ccopérant avec un épaulement 118 formé sur

les verrous 88 de rochetf sont prévus pour permettre le dé-

blocage des verrous 88 de rochet. Ainsi, lors d'un déplace-

ment vers le haut du corps 82 par rapport au carter 84, l'6-

paulement 116 se déplace vers le haut en appui contre l'épau-

lement coopérant 118 pour cisailler la goupille de cisaille-

ment 110 et tirer les verrous 88 de rochet de derrière les rochets 86, permettant ainsi aux rochets 86 de se dégager du

mandrin 22 pour libérer la garniture.

Lorsqu'on désire écarter la garniture du tubage 14 uniquement au moyen d'une traction longitudinale rectiligne, on exerce une traction dirigée vers le haut sur le train de tiges 12,ce qui a pour effet que l'épaulement inférieur de la rainure annulaire 100 vient en appui contre la goupille 96 et la cisaille. Le corps 82 se déplace ensuite vers le

haut en déplaçant le joint d'étanchéité 90 au-delà de l'ex-

trémité supérieure du mandrin 22, assurant ainsi l'égalisation des pressions entre le passage 28 et l'intérieur du tubage

14 par l'intermédiaire du passage 92.

La poursuite du déplacement vers le haut du train de tiges 12 élève le corps 82 longitudinalement, cisaillant la goupille 110, tirant les verrous 88 de rochet de derrière les rochets 86, permettant ainsi à l'élémentd'étanchéité 18 de la garniture de se rétracter et de déplacer le corps 84 vers le haut en surmontant la force du ressort-jarretière qui maintient normalement les dents 106 des rochets 86 en prise avec les dents 108 du mandrin 22 et de déplacer les rochets 86 vers le haut. La poursuite du déplacement du

corps 82 par rapport au carter 84 a pour effet que les épau-

lements coopérants 122 formé sur le corps 82 et 124 formé

sur le carter 84 (Fig. 1A) viennent en butée de façon à dé-

placer davantage le carter 84 vers le haut afin de permettre à l'élément d'étanchéité 18 de la garniture de se rétracter

davantage et de déplacer le manchon 36 vers le haut,de ma-

nière à dégager l'ensemble 20 de coin de retenue.

En outre, le mécanisme de déblocage 80 peut être déblo-

qué par la combinaison d'un mouvement de rotation et d'un mou-

vement longitudinal,sans nécessiter le cisaillement de la gou-

pille 96. Ainsi, on peut faire tourner le train de tiges 12 et, de ce fait, le corps 82 pour cisailler la goupille de

cisaillement secondaire 98 et permettre à la goupille de ci-

saillerment 96 de tourner dans la rainure annulaire 100. Après que la tige 96 a été alignée avec la fente longitudinale 102, on exerce une traction dirigée vers le haut sur le train de

tiges 12 et sur le corps 82. Etant donné que l'étendue longi-

tudinale de la fente 102 est plus grande que la distance re-

quise pour rétracter les verrous 88 de coin de derrière les rochets 86, les épaulements '116 et 118 viennent en butée

pour cisailler la goupille 110 et tirer les verrous 88 de ro-

chet de derrière les rochets 86, libérant ainsi la garniture,

tout cela sans cisailler la goupille 96.

Les rochets 86 peuvent être réenclenchés et verrouillés

par un déplacement vers le bas du corps 82 qui amène son épau-

lement 126 et l'épaulement coopérant 128 formé sur les ver-

rous 88 de rochet en appui l'un contre l'autre (Fig. 1A) pour repousser les extrémités biseautées des verrous de rochet à nouveau contre les rochets 86 de façon à mettre à nouveau en prise les dents 106 et 108 afin de permettre qu'une force dirigée vers le bas puisse être exercée sur le mandrin 22 et ainsi sur l'équipement positionné au-dessous de la garniture

d'étanchéité 10.

On peut ouvrir et fermer le passage de dérivation 92 (Fig. 1A) formé dans le corps 82 sans débloquer la garniture 10 afin de permettre au fluide de s 'écouler entre le tubage 14 et l'intérieur 28 de la garniture. Ainsi, on peut faire tourner le train de tiges 12 et,de ce fait,le corps 82 pour

cisailler la goupille de cisaillement secondaire 98,permet-

tant ainsi à la goupille de cisaillement 96 de tourner dans la rainure annulaire 100. Après qu'on a aligné la goupille 96 avec la fente longitudinal 102,on effectue une traction vers le haut sur le train de tiges 12 et on soulève le corps 82 pour soulever le joint d'étanchéité 90 porté par le corps 82 au-dessus de l'extrémité supérieure du mandrin 22, ce qui

permet la commnunication fluidique entre le tubage 14 et l'in-

térieur 28 de la garniture d'étanchéité 10,par l'intermé-

diaire du passage 92. Pendant que le corps 82 est déplacé vers le haut, la goupille 110 n'est pas cisaillée et, ainsi,

la garniture d'étanchéité 10 n'est pas relâchée. Naturelle-

ment, on pourrait supprimer le passage 92 de valve de circu-

lation. Une clavette de verrouillage 130 et une rainure de cla- vette allongée 132 sont prévues respectivement sur le carter

84 et sur le corps 82 ou vice-versa et,dans le mode de réa-

lisation représenté, la clavette 130 est portée par le carter

84 et la rainure de clavette 132 est formée dans le corps 82.

Lorsque la clavette de verrouillage 130 est positionnée en

appui contre un côté de la fente 132, la goupille de cisaille-

ment primaire 96 est alignée avec la fente longitudinale 102, la clavette de verrouillage 130 servant ainsi de clavette d'indexage. En outre, on notera que la rainure de clavette 132 est allongée par rapport à la clavette de verrouillage ,ce qui permet ainsi le mouvement longitudinal vers le

haut du corps 82 pour actionner la valve de dérivation 92.

En outre, après déblocage de la garniture, un mouvement de rotation peut être transmis à partir du train de tiges 12 par l'intermédiaire du corps 82, de la rainure de clavette 132 et de la clavette de verrouillage 130 au carter 84 et, par l'intermédiaire d'une seconde clavette 134 et d'une seconde

rainure de clavette allongée 136, ce couple peut être trans-

mis au mandrin 22 et, ainsi, à l'équipement situé au-dessous

de la garniture 10.

On a représenté les éléments de la garniture dans la posi-

tion qu'ils occupent pendant leur descente dans le puits avec l'élément d'étanchéité 18 de la garniture rétracté et

avec l'ensemble 20 de coins rétracté. Dans l'ensemble de dé-

blocage 80, les verrous 88 de rochet sont positionnés der-

rière les rochets 86,verrouillant le carter 84 au mandrin 22.

On descend la garniture 10 jusqu'à l'emplacement de pose dé-

siré dans le conduit 14 et on envoie un fluide sous pression dans le train de tiges 12 jusqu'au passage interne 28 de la garniture etpar l'intermédiaire de l'orifice 30,dans la chambre 31 dans laquelle il applique une force hydraulique au piston 48 de pose de l'élément d'étanchéité et au piston I1

de pose des coins disposés en vis à vis. Lorsqu'une pres-

siron hydraulique prédéterminée est atteinte,! la goupille de ci-

saillement 68 se brise et permet au piston 60 de pose des

coins dz se déplacer vers le bas en déplaçant le cône coulis-

sant supérieur 58 en direction du cône coulissant inférieur 54 et en déplaçant, de ce fait, les coins 74 vers l'extérieur dans une disposition d'ancrage contre la paroi intérieure du conduit 14. Une fois que l'ensemble 20 de coins de retenue

a été pos6, la poursuite du déplacement vers le bas de l'en-

o1 semble de pose des coins est empêchée et la goupille 70 est cisaillée. ce qui permet au piston 48 de pose de l'élément d'.tanchéité de la garniture de se déplacer vers le haut et

le manchon 44 de pose de l'élément d'étanchéité pousse l'é-

lément.d'tanchéiti 18 de la garniture vers le haut en appui conitre 1 1 exté-mit inférieure du carter 84 et contre la butée

162 qui sont fizxés et verrouillés au mandrin 22 par l'inter-

mrdiaire des rochets 86 pour poser l'élément d' étanchéité 18 de la garniture en appui dans une disposition étanche contre

le conduit 14.

Pour une plus ample description de la structure et du

fonctionnementon renverra au brevet des EUA n 3 603 388

dont la description doit être considérée comme incorporée.

à la présente description par la référence qui y est faite

ici.

La description ci-dessus d'une garniture d'étanchéité

de pluits actionnée hydrauliquement et de son fonctionnement est reprise dans ses grandes lignes de celle du brevet des EUA no 3 603 388. Cependant, ce brevet décrit l'emploi de divets joints d'étanchéité du type en matière élastomère

pour for er les pistons et pour assurer l'étanchéité des di-

verses parties de la garniture afin d'empêcher l'écoulement

du fluide entre elles. Cependant, une telle garniture ne ré-

sie t.era pas aux températures élevées qui sont produites lors

de linjicticn de vapeur dans un puits ou dans d'autres con-

ditions anmbiantes dans lesquelles des températures élevées, par exemple, de l'ordre de 1200 F {648,89 C),peuvent être rencorntrées Par conséquent, la présente garniture d'étanchéité de

puits est munie de divers types de joints d'étanchéité per-

fectionnés pour résister aux milieux à haute température.

En premier lieu, l'élément d'étanchéité 18 de la garniture est fabriqué en une substance, telle que l'amiante, qui ré-

siste aux hautes températures. En outre, une série de res-

sorts, tels que des rondelles Belleville 150,sont disposés

entre une extrémité de l'élément d'étanchéité 18 de la gar-

niture et l'extrémité supérieure 46 du manchon 44 de pose

de l'élément d'étanchéité de la garniture. Ces ressorts con-

tribuent à maintenir l'élément d'étanchéité en amiante dans

une position dilatée lorsque la garniture est posée.

* Comme représenté sur la Fig. 1C à laquelle on se réfé-

rera, le piston 60 servant à écarter l'ensemble 20 de coins

de retenue et le piston 48 servant à poser l'élément d'é-

tanchéité 18 de la garniture sont constitués par des pistons métalliques de forme annulaire circulaire qui sont munis de

surfaces d'étanchéité respectives 152 et 154 en forme de cu-

vette qui s'étendent à partir du piston respectif 60, 48

en direction de l'orifice ou des orifices 30. Les pistons mé-

talliques 60 et 48 sont montés mobiles dans la chambre hydrau-

lique 31 et le fluide hydraulique qui est introduit par l'o-

rifice 30 dans la chambre agit contre l'intérieur des surfaces d'étanchéité 152 et 154 en forme de cuvette pour les repousser vers l'extérieur en appui étanche contre rintérieur de la chambre hydraulique 31. Le piston 60 agit contre le cône 58 et déplace le manchon 56. Le piston 48 agit contre le manchon

44 de pose de l'élément d'étanchéité de la garniture.

Cependant, il est souhaitable que les pistons mobiles 60 et 48 ne se déplacent pas en direction de l'orifice 30 étant donné qu'ils rencontreraient divers épaulements formés dans la chambre 31 et risqueraient d'endommager les minces

bords des surfaces d'étanchéité 152 et 154 en forme de cu-

vette. Afin d'empêcher que de tels dommages et une perte

éventuelle d'étanchéité puissent se produire, un moyen d'es-

pacement 156 est disposé entre les pistons 60 et 48 et est en appui contre les faces arrière de ces pistons et empêche leur déplacement vers l'intérieur en direction de l'orifice hydraulique 30. De préférence, le moyen d'espacement 156 est constitué par une bague circulaire assemblée au manchon 22, par exemple, par un filetage 158. Ainsi, même lorsque le pis-

ton 60 s'éloigne pour poser l'ensemble 20 de coins de rete- nue, le moyen d'espacement 156 reste intact et en place pour retenir et protéger les surfaces d'étanchéité 154 en forme

de cuvette du piston 48.

Comme représenté sur la Fig. lB à laquelle on se référe-

ra maintenant, l'élément d'étanchéité 18 de la garniture comporte une butée circulaire 160 à une de ses extrémités, telle que l'extrémité supérieure. En outre, il est prévu une seconde butée 162 assemblée au manchon de déblocage 36 et au carter 84 qui entoure le mandrin 22. Un joint d'étanchéité annulaire métallique 164 est disposé entre les butées 160 et 162. Des première et seconde surfaces biseautées ou en coin coopérantes 166 et 168 sont respectivement formées sur le

joint métallique164 et sur la butée 160. En outre, des sur-

faces biseautées ou en coin coopérantes 170 et 172 sont res-

pectivemrent formées sur la butée 162 et sur la bague métal-

lique 164. Lorsque la garniture est posée,les butées 160 et

162 sont repoussées l'une vers l'autre. Les surfaces biseau-

tées coopérantes 166 et 168 sont déplacées l'une sur l'autre pour former un premier joint étanche entre la butée 160 et le joint métallique annulaire 164, ceci repoussant également la lèvre inférieure du joint 164 vers l'intérieur en appui

contre le manchon de déblocage 36. Cette action assure l'étan-

chéité à l'encontre de toute fuite à travers la garniture entre le manchon de déblocage 36 et l'élément d'étanchéité

18 de la garniture.

De la même manière, les surfaces biseautées coopérantes

et 172 lorsqu'elles sont déplacées l'une vers l'autres.

établissent un joint étanche entre la bague 164 et la butée

162 et la lèvre supérieure de la bague est également repous-

sée vers l'intérieur en appui contre lemanchon de déblocage

36 pour former avec lui un joint étanche. Par conséquent, -

toute fuite éventuelle entre le mandrin 22 et le manchon de

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déblocage 36 et vers l'extérieur entre les butées est empê-

chée. La bague d'étanchéité métallique 164 est fixée en place avec un ajustage libre, en premier lieu, à la butée 162 au moyen d'une vis 174 et, en second lieu, au manchon de déblocage 36 par un anneau de serrage 176.

Comme représenté sur la Fig. lB à laquelle on continue-

ra de se référer, un joint d'étanchéité métallique statique est disposé entre la butée supérieure 162 et le mandrin 22 pour empêcher les fuites de fluide entre eux. Cependant, afin d'obtenir une étanchéité satisfaisante entre la butée 162 et le mandrin 22, la butée comprend une tige filetée 182 qui peut être vissée sur la butée 162 au moyen de filetages

coopérants 184 afin de comprimer le joint d'étanchéité sta-

tique 180 de manière à assurer l'action d'étanchéité désirée.

Nous référant à la Fig. 1A, le joint d'étanchéité 90 est également un joint métallique statique qui est mis en place par compression entre les éléments filetés 186 et 188

qui forment le corps 80.

Ainsi, tous les joints d'étanchéité 90, 164, 180 et les joints des pistons 60 et 48 sont capables de résister aux hautes températures. Par conséquent, dans le cas o à la suite de cycles à hautes et basses températures auxquels la garniture 10 est soumisel'élément d'étanchéité 18 de la garniture se relâche, tous les joints d'étanchéité restent

utilisables et la garniture 10 peut être remise sous pres-

sion par le fluide hydraulique et reposée.

Par conséquent, la présente invention est bien appro-

priée pour atteindre les buts et objectifs et réaliser les avantages cidessus mentionnés ainsi que d'autres qui lui sont inhérents. Bien qu'aux fins de la divulgation, on ait décrit un mode de réalisation préféré de l'invention, il est évident que de nombreux changements en ce qui concerne les détails de construction et l'agencement des éléments et qui viendront immédiatement à l'esprit des spécialistes entrent dans l'esprit de l'invention et dans le cadre des

revendications annexées.

Claims (9)

REVENDICATIONS

1 - Une garniture (10) d'étanchéité de puits conçue pour pouvoir être posée dans un conduit (14) afin d'obturer un puits de forage, ayant un carter (80) et un mandrin (22), un élément d'étanchéité (18) de garniture initialement rétracté entourant le mandrin, un ensemble (20) de coins de retenue

initialement rétracté entourant le mandrin, des moyens ac-

tionnés hydrauliquement pour dilater l'élément d'étanchéité

de garniture, des moyens actionnés hydrauliquement pour écar-

ter l'ensemble de coins,au moins un orifice (30) formé à travers le mandrin pour assurer l'alimentation en fluide

hydraulique des deux moyens actionnés hydrauliquement, carac-

térisé en ce qu'elle comporte des moyens d'étanchéité pour permettre d'utiliser la garniture dans des milieux à haute !5 température, chacun des moyens actionnés hydrauliquement comprenant à cette fin un piston métallique (48, 60) monté mobile dans une chambre hydraulique (31), chacun des pistons

ayant une forme annulaire et étant muni de surfaces d'étan-

chéité respectives (152, 154) en forme de cuvette qui s'é-

tendent à partir du piston en direction de l'orifice (30) pour assurer l'étanchéité des pistons avec la chambre en étant appliqués contre la chambre sous l'action du fluide hydraulique.

2 - Garniture de puits selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que les pistons (48, 60) sont disposés face àface et en ce qu'elle comporte, en outre, des moyens d'espacement

(156) disposées entre les pistons pour empêcher le déplace-

ment des pistons en rapprochement de l'orifice (30)

3 - Garniture de puits selon la revendication(W caractéri-

sée en ce que les moyens d'espacement comprennent une bague

circulaire (156) assemblée au mandrin (22).

4 - Garniture de puits selon la revendication 1, caractéri-

see en ce qu'elle comporte une butée (162) entourant le man-

drin 122) et positionnée adjacente à l'élément d'étanchéité 33 {18) de la garniture, un joint d'étanchéité métallique (164) disposé adjacent à la butée, des surfaces en coin coopérantes (170, 172) formées r le joint d'étanchéité et sur la butée de sorte que,lorsque le joint d'étanchéité et la butée sont rapprochés l'un de l'autre, ils coopèrent pour établir une

étanchéité entre les surfaces en coin et ils repoussent éga-

lement le joint vers l'intérieur pour assurer l'étanchéité.

5 - Garniture de puits selon la revendication 1, caractéri- sée en ce qu'elle comporte des première et seconde butées (160, 162-) entourant le mandrin et positionnées adjacentes à une extrémité de l'élément d'étanchéité de garniture, une

bague d'étanchéité métallique (164) disposée entre les bu-

tées, des surfaces en coin coopérantes (166, 168 et 170,

172) formées sur la bague d'étanchéité métallique et sur cha-

cune des butées de sorte que, lorsque la garniture d'étan-

chéité est posée et que les butées sont rapprochées l'une de l'autre, elles coopèrent pour établir une étanchéité entre

les surfaces en coin coopérantes et elles repoussent égale-

ment la bague d'étanchéité métallique vers l'intérieur pour

assurer l'étanchéité.

6 - Garniture de puits selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce qu'elle comporte un-joint d'étanchéité métallique statique (90) disposé entre le carter <80) et le mandrin,

le carter comportant un filetage pour comprimer ce joint d'é-

tanchéité métallique statique.

7 - Garniture de puits selon la revendication 4, caractéri-

sée en ce qu'elle comporte un joint d'étanchéité métallique statique (180) disposé entre la butte (162) et le mandrin (22),la butée comportant un filetage 1184) pour comprimer

le joint d'étanchéité métallique statique.

8 - Une garniture (10) d'étanchéité de puits conçue pour pouvoir être posée dans un conduit (14) afin d'obturer un puits de forage,ayant un carter (80) et un mandrin (22),

un élément d'étanchéité (18) de garniture initialement ré-

tracté entourant le mandrin, un ensemble (20) de coins de retenue initialement rétracté entourant le mandrin, des

moyens actionnés hydrauliquement pour dilater l'élément d'é-

tanchéité de garniture, des moyens actionnés hydrauliquement pour écarter l'ensemble de coins,au moins un orifice (30) formé à travers le mandrin pour assurer l'alimentation en fluide hydraulique des deux moyens actionnés hyrauliquement, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens d'étanchéité pour permettre d'utiliser la garniture dans des milieux à

haute température, chacun des moyens actionnés hydraulique-

ment comprenant,à cette fin,un piston métallique (48, 60) monté mobile dans une chambre hydraulique (31), chacun des pistons ayant une forme annulaire et étant muni de surfaces d'étanchéité respectives (152, 154) en forme de cuvette qui s'étendent à partir du piston en direction de l'orifice (30) pour assurer l'étanchéité des pistons avec la chambre en étant appliqués contre la chambre sous l'action du fluide

hydraulique, des première et seconde butées (160, 162) en-

tourant le mandrin et positionnées adjacentes à une extrémité

de l'élément d'étanchéité de garniture, une bague d'étanchéi-

té métallique (164) disposée entre les butées, des surfaces en coin coopérantes (166, 168 et 170, 172) formées sur la bague d'étanchéité métallique et sur chacune des butées de sorte que, lorsque la garniture d'étanchéité est posée et

que les butées sont rapprochées l'une de l'autre elles coo-

pèrent pour établir une étanchéité entre les surfaces en coin

coopérantes et elles repoussent également la bague d'étanchéi-

té métallique vers l'intérieur pour assurer l'étanchéité, et un joint d'étanchéité métallique statique (90) disposé entre

le carter (80) et le mandrin, le carter comportant un file-

tage pour comprimer ce joint d'étanchéité métallique sta-

tique.

9 - Garniture de puits selon la revendication 8, caractéri-

sée en ce qu'elle comporte un second joint d'étanchéité métal-

lique statique (180) disposé entre 1l butée supérieure (162)

et le mandrin (22), la butée supérieure comportant un file-

tage pour comprimer le second joint d'étanchéité métallique statique.

- Garniture de puits selon la revendication 9, caractéri-

sée en ce qu'elle comporte des moyens d'espacement (156) po-

sitionnés entre les pistons (48, 60) pour empêcher le dépla-

cement des pistons en rapprochement de l'orifice (30).