FR2662467A1 - Improved oil well head - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a essentiellement pour objet une tête de puits pétrolier perfectionnée et comportant de nombreux avantages par rapport aux têtes de puits actuellement connues. The present invention essentially relates to an improved oil well head and having many advantages compared to currently known well heads.
On sait que les puits pétroliers sont équipés de têtes de puits pour permettre le prélèvement du fluide gazeux et/ou liquide se trouvant au fond des puits. It is known that oil wells are equipped with well heads to allow the withdrawal of the gaseous and / or liquid fluid located at the bottom of the wells.
Ces têtes de puits se composent essentiellement de deux parties, à savoir d'une part une partie inférieure logée de façon permanente dans le puits et comportant plusieurs tubes plongeant dans le puits et suspendus à une pièce tubulaire, et d'autre part une partie supérieure située au-dessus du sol et équipée d'une pluralité d'éléments tels que notamment des vannes pour réaliser l'ouverture ou la fermeture du puits. These well heads essentially consist of two parts, namely on the one hand a lower part permanently housed in the well and comprising several tubes plunging into the well and suspended from a tubular piece, and on the other hand an upper part. located above the ground and equipped with a plurality of elements such as in particular valves for opening or closing the well.
La partie supérieure de la tête de puits est raccordée de façon amovible à la partie inférieure logée en permanence dans le puits, et cela par l'intermédiaire de la pièce tubulaire à laquelle sont suspendus les tubes plongeant dans le puits. The upper part of the wellhead is removably connected to the lower part permanently housed in the well, and this by means of the tubular part to which the tubes plunging into the well are suspended.
Jusqu'à présent, lorsqu'il se produit un incident, tel que par exemple une fuite, au niveau de la partie supérieure de la tête de puits, ou bien lorsqu'on veut tester cette tête de puits, on introduisait par la partie supérieure de la tête de puits un système traversant cette partie supérieure et susceptible de se bloquer dans la pièce tubulaire située au niveau de l'orifice d'entrée du puits et à laquelle sont suspendus les tubes plongeant dans ce puits. Up to now, when an incident occurs, such as for example a leak, at the level of the upper part of the well head, or else when we want to test this well head, we introduced through the upper part from the wellhead, a system passing through this upper part and capable of being blocked in the tubular part situated at the level of the inlet orifice of the well and to which the tubes plunging into this well are suspended.
Ainsi, on pouvait réaliser l'isolement de la partie supérieure de la tête de puits, de sa partie inférieure et permanente. Mais une telle façon de procéder n'était pas sans présenter de nombreux inconvénients. Thus, it was possible to isolate the upper part of the wellhead, its lower and permanent part. However, such a procedure was not without many disadvantages.
En effet, le système en question devant s'ancrer dans la pièce tubulaire de raccordement des deux parties de la tête de puits était nécessairement compliqué et sa mise en oeuvre exigeait des moyens lourds en matériel et en main d'oeuvre. Indeed, the system in question to be anchored in the tubular connecting piece of the two parts of the wellhead was necessarily complicated and its implementation required heavy resources in terms of material and labor.
En outre, le système devant traverser la partie supérieure de la tête de puits et s'arrêter dans la pièce tubulaire précitée, il imposait soit un diamètre intérieur de la tête de puits important, soit une réduction importante de diamètre au niveau de la pièce tubulaire en question. In addition, the system having to pass through the upper part of the well head and stop in the aforementioned tubular part, it required either a large internal diameter of the well head, or a significant reduction in diameter at the level of the tubular part in question.
Il faut également dire qu'il était extrêmement difficile, sinon impossible, de mettre en oeuvre le système dès l'apparition d'un incident, tel qu'une fuite par exemple, au niveau de la partie supérieure de la tête de puits. It must also be said that it was extremely difficult, if not impossible, to implement the system as soon as an incident appeared, such as a leak, for example, at the top of the wellhead.
Aussi, la présente invention a pour but de remédier notamment à ces inconvénients en proposant une tête de puits perfectionnée permettant d'isoler d'une façon simple, immédiate et sans manoeuvres difficiles et compliquées les deux parties supérieure amovible et inférieure permanente d'une tête de puits pétrolier. Also, the present invention aims to remedy these drawbacks in particular by proposing an improved well head making it possible to isolate in a simple, immediate manner and without difficult and complicated maneuvers the two removable upper and permanent lower parts of a head oil well.
A cet effet, l'invention a pour objet une tête de puits pétrolier perfectionnée comprenant une partie supérieure munie d'une pluralité d'éléments tels que notamment des vannes, situés au-dessus du sol et une partie inférieure comportant un ou plusieurs tubes plongeant dans le puits et suspendus à une pièce tubulaire communiquant avec ladite partie supérieure hors-sol, caractérisée en ce que ladite pièce tubulaire s'étendant dans le sol, se compose d'un élément inférieur indépendant raccordé aux tubes de préférence par vissage et d'un élément supérieur indépendant raccordable à ladite partie supérieure hors-sol, avec interposition entre les deux éléments inférieur et supérieur d'un boisseau sphérique qui prend appui sur ces éléments par l'intermédiaire de portées étanches et qui est actionnable depuis l'extérieur de la tête de puits par tout moyen approprié tel que par exemple une poignée ou une clé. To this end, the subject of the invention is an improved oil well head comprising an upper part provided with a plurality of elements such as in particular valves, situated above the ground and a lower part comprising one or more dip tubes in the well and suspended from a tubular part communicating with said above-ground upper part, characterized in that said tubular part extending into the ground, consists of an independent lower element connected to the tubes preferably by screwing and an independent upper element connectable to said upper above-ground part, with interposition between the two lower and upper elements of a ball which bears on these elements by means of watertight surfaces and which can be actuated from outside the wellhead by any suitable means such as for example a handle or a key.
On comprend donc déjà que le boisseau sphérique intégré à la pièce tubulaire constitue un système d'isolation permanent, manoeuvrable instantanément par une personne seule, même en cas d'incident sur la tête de puits, et n'imposant aucun diamètre de passage particulier pour la partie supérieure de la tête de puits ou pour la pièce tubulaire elle-même. It is therefore already understood that the ball valve integrated into the tubular part constitutes a permanent insulation system, instantaneously maneuverable by a single person, even in the event of an incident on the well head, and imposing no particular passage diameter for the upper part of the wellhead or for the tubular part itself.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les portées étanches précitées sont constituées par deux bagues avec joints interposés entre le boisseau sphérique et les deux éléments supérieur et inférieur précités, et constamment sollicitées chacune par au moins un ressort pour prendre appui sur ledit boisseau. According to another characteristic of the invention, the aforementioned sealed bearing surfaces consist of two rings with seals interposed between the ball valve and the two aforementioned upper and lower elements, and constantly urged each by at least one spring to bear on said plug.
On précisera encore ici que l'élément supérieur sur lequel est monté à rotation le boisseau sphérique par l'intermédiaire d'axes transversaux, comporte une butée faisant saillie dans ledit élément et coopérant avec un évidement ménagé dans la périphérie du boisseau pour limiter sa course de rotation entre une position d'ouverture et une position de fermeture. It will also be specified here that the upper element on which the ball valve is rotatably mounted via transverse axes, has a stop protruding into said element and cooperating with a recess formed in the periphery of the valve to limit its stroke of rotation between an open position and a closed position.
Les axes transversaux précités sont, suivant un exemple de réalisation, montés sur le boisseau sphérique de façon diamétralement opposée à l'aide de vis ou analogues et comportent chacun au moins un joint permettant leur rotation étanche sur l'élément supérieur. The aforementioned transverse axes are, according to an exemplary embodiment, mounted on the ball valve diametrically opposite by means of screws or the like and each comprise at least one seal allowing their tight rotation on the upper element.
Suivant une autre caractéristique de l'invention, les extrémités en vis-à-vis des éléments tubulaires supérieur et inférieur sont vissées et verrouillées l'une à l'autre par au moins une clavette et une vis traversant ladite clavette. According to another characteristic of the invention, the opposite ends of the upper and lower tubular elements are screwed and locked to each other by at least one key and one screw passing through said key.
La tête de puits selon cette invention est encore caractérisée en ce que l'élément inférieur indépendant est muni de joints d'étanchéité coopérant avec une chemise. The wellhead according to this invention is further characterized in that the independent lower element is provided with seals cooperating with a jacket.
Suivant encore une autre caractéristique de l'invention, l'extrémité de l'élément supérieur située du côté de la partie supérieure hors-sol de la tête de puits est munie d'une bague d'étanchéité coopérant avec un écrou et comprimée entre ledit élément supérieur et une chemise dans laquelle sont montés les deux éléments supérieur et inférieur et qui est raccordée par un collier ou analogue à la partie supérieure de la tête de puits. According to yet another characteristic of the invention, the end of the upper element located on the side of the above-ground upper part of the well head is provided with a sealing ring cooperating with a nut and compressed between said upper element and a jacket in which are mounted the two upper and lower elements and which is connected by a collar or the like to the upper part of the well head.
Un certain nombre de joints seront également prévus entre les deux éléments supérieur et inférieur et la chemise pour réaliser une étanchéité appropriée. A number of seals will also be provided between the two upper and lower elements and the jacket to achieve an appropriate seal.
Mais d'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux dans la description détaillée qui suit et se réfère aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple, et dans lesquels
- la figure 1 est une vue en coupe axiale de la partie inférieure d'une tête de puits équipée des perfectionnements selon cette invention ; et
- la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1, montrant le boisseau sphérique en position de fermeture comme sur la figure 1.However, other characteristics and advantages of the invention will appear more clearly in the detailed description which follows and refers to the appended drawings, given solely by way of example, and in which
- Figure 1 is an axial sectional view of the lower part of a well head equipped with the improvements according to this invention; and
- Figure 2 is a sectional view along line II-II of Figure 1, showing the ball in the closed position as in Figure 1.
En se reportant à la figure 1, on voit en 1 la partie inférieure d'une tête de puits, qui est raccordée de façon amovible par un collier ou analogue 2 à une partie supérieure située au-dessus du sol S, laquelle partie supérieure comporte un certain nombre d'éléments tels que notamment des vannes et n'est pas représentée ici puisqu'elle ne fait pas partie de la présente invention, sinon que l'on voit en 3, le début de cette partie supérieure qui constitue la tête de puits proprement dite. Referring to Figure 1, we see in 1 the lower part of a wellhead, which is removably connected by a collar or the like 2 to an upper part located above the ground S, which upper part comprises a certain number of elements such as in particular valves and is not shown here since it is not part of the present invention, except that we see in 3, the beginning of this upper part which constitutes the head of proper well.
Cependant, par l'expression "tête de puits" utilisée ici, il faut entendre l'ensemble constitué par la partie inférieure 1 et par la partie supérieure et hors-sol non représentée. However, the expression "wellhead" used here means the assembly constituted by the lower part 1 and by the upper part and above-ground not shown.
La partie inférieure 1 de la tête de puits se compose d'une pièce tubulaire repérée d'une manière générale en 4 et à laquelle est suspendue une pluralité de tubes (non représentés) plongeant dans le puits, étant entendu que les tubes et la pièce tubulaire 4 raccordés de façon amovible à la partie supérieure de la tête de puits par le collier 2, sont susceptibles de communiquer avec ladite partie supérieure. The lower part 1 of the well head consists of a tubular part generally identified in 4 and to which is suspended a plurality of tubes (not shown) plunging into the well, it being understood that the tubes and the part tubular 4 removably connected to the upper part of the wellhead by the collar 2, are capable of communicating with said upper part.
Conformément à l'invention, la pièce tubulaire 4 s'étendant dans le sol se compose d'un élément tubulaire inférieur 5 raccordé aux tubes (non représentés) de préférence par vissage, et d'un élément tubulaire supérieur 6 communiquant avec la partie supérieure hors-sol de la tête de puits. According to the invention, the tubular part 4 extending into the ground consists of a lower tubular element 5 connected to the tubes (not shown) preferably by screwing, and an upper tubular element 6 communicating with the upper part above ground level of the wellhead.
Entre les deux éléments inférieur 5 et supérieur 6, est interposé un boisseau sphérique 7 comportant un canal traversant 8 et monté rotulant entre les deux extrémités des éléments inférieur 5 et supérieur 6 de la façon qui sera décrite en détail maintenant. Between the two lower 5 and upper 6 elements, is interposed a ball valve 7 comprising a through channel 8 and mounted to pivot between the two ends of the lower 5 and upper 6 elements as will be described in detail now.
L'élément tubulaire supérieur 6 comporte un épaulement 6a recevant une bague 9 portant un premier joint 10 d'étanchéité entre bague 9 et élément 6, ainsi qu'un deuxième joint 11 prenant appui sur la périphérie 7a du boisseau sphérique 7. Au moins un ressort 12 interposé entre l'élément 6 et la bague 9 sollicite constamment cette dernière en position d'appui étanche contre la périphérie 7a du boisseau sphérique 7. The upper tubular element 6 comprises a shoulder 6a receiving a ring 9 carrying a first seal 10 between ring 9 and element 6, as well as a second seal 11 bearing on the periphery 7a of the ball valve 7. At least one spring 12 interposed between the element 6 and the ring 9 constantly biases the latter in the sealed support position against the periphery 7a of the ball valve 7.
De même, l'élément tubulaire inférieur 5 comporte un épaulement 5a dans lequel est retenue une autre bague 13 portant un premier joint 14 d'étanchéité entre bague 13 et élément 5, ainsi qu'un deuxième joint torique 15 prenant appui sur la périphérie 7a du boisseau 7. Au moins un ressort 16 est interposé entre l'élément 5 et la bague 13 pour plaquer de façon étanche ladite bague contre la périphérie 7a du boisseau 7. Likewise, the lower tubular element 5 has a shoulder 5a in which is retained another ring 13 carrying a first seal 14 between ring 13 and element 5, as well as a second O-ring 15 bearing on the periphery 7a of the plug 7. At least one spring 16 is interposed between the element 5 and the ring 13 in order to press said ring tightly against the periphery 7a of the plug 7.
On a montré en 17 d'autres joints toriques assurant l'étanchéité entre les éléments tubulaires inférieur 5 et supérieur 6 qui, comme on le voit bien sur la figure 1, sont vissés et verrouillés l'un à l'autre par au moins une clavette 18 et au moins une vis 19 traversant cette clavette. We have shown in 17 other O-rings ensuring the seal between the lower 5 and upper 6 tubular elements which, as can be seen in FIG. 1, are screwed and locked to each other by at least one key 18 and at least one screw 19 passing through this key.
Le boisseau sphérique 7 qui comporte un canal 8 de diamètre sensiblement égal au diamètre intérieur de l'élément tubulaire inférieur 5 et de la bague 13, est monté à rotation sur l'élément tubulaire supérieur 6 par l'intermédiaire de deux axes 20 transversaux et diamétralement opposés. Ces axes 20 sont solidaires de et bloqués sur le boisseau 7 par des vis 21 et comportent chacun au moins un joint 22 assurant l'étanchéité à la rotation desdits axes sur l'élément tubulaire supérieur 6 qui comporte des orifices 23 formant paliers pour recevoir ces axes. The ball valve 7 which has a channel 8 of diameter substantially equal to the internal diameter of the lower tubular element 5 and of the ring 13, is mounted for rotation on the upper tubular element 6 by means of two transverse axes 20 and diametrically opposite. These axes 20 are integral with and blocked on the plug 7 by screws 21 and each comprise at least one seal 22 ensuring the sealing of the rotation of said axes on the upper tubular element 6 which comprises orifices 23 forming bearings to receive these axes.
On a montré schématiquement en 24 sur la figure 1 un système permettant la manoeuvre, depuis l'extérieur, du boisseau sphérique 4 et qui est constitué par tout moyen approprié quelconque tel qu'une poignée ou une clé. There is shown diagrammatically at 24 in FIG. 1 a system allowing the maneuvering, from the outside, of the ball 4 and which is constituted by any suitable means whatsoever such as a handle or a key.
Ce système 24 est relié par une transmission quelconque 25 aux axes 20 solidaires du boisseau sphérique 7.This system 24 is connected by any transmission 25 to the axes 20 integral with the ball valve 7.
La course ou l'angle de rotation du boisseau 7 est limitée par une butée 26 faisant saillie vers l'intérieur de l'élément tubulaire supérieur 6 et coopérant avec un évidement 27 ménagé dans la périphérie 7a du boisseau 7. Ainsi, la rotation du boisseau 7 pourra s'effectuer suivant un angle limité à 900 et permettant la fermeture de la partie inférieure 1 de la tête de puits, comme on le voit sur la figure 1, ou l'ouverture de cette partie inférieure 1, comme on le voit sur la figure 2. The stroke or the angle of rotation of the plug 7 is limited by a stop 26 projecting towards the inside of the upper tubular element 6 and cooperating with a recess 27 formed in the periphery 7a of the plug 7. Thus, the rotation of the bushel 7 can be made at an angle limited to 900 and allowing the closing of the lower part 1 of the well head, as seen in FIG. 1, or the opening of this lower part 1, as seen. in figure 2.
L'assemblage constitué par les éléments tubulaires inférieur 5 et supérieur 6 avec boisseau sphérique interposé 7 commandé depuis l'extérieur par le système de manoeuvre 24, est monté dans une chemise ou analogue 28 s'étendant dans le puits. On a montré en 29 sur la figure 1 des joints toriques assurant l'étanchéité entre la chemise 28 et l'élément tubulaire inférieur 5. The assembly constituted by the lower 5 and upper 6 tubular elements with an interposed ball valve 7 controlled from the outside by the operating system 24, is mounted in a jacket or the like 28 extending in the well. O-rings have been shown at 29 in FIG. 1 ensuring the seal between the jacket 28 and the lower tubular element 5.
L'extrémité de l'élément tubulaire supérieur 6 située du côté de la partie supérieure hors-sol de la tête de puits est munie d'un écrou 30 pouvant comprimer une bague 31 d'étanchéité entre l'élément supérieur 6 et la chemise 28. The end of the upper tubular element 6 located on the side of the above-ground upper part of the well head is provided with a nut 30 which can compress a sealing ring 31 between the upper element 6 and the jacket 28 .
Cette chemise 28 est raccordée au début 3 de la partie supérieure de la tête de puits par le collier 2, étant entendu que des joints d'étanchéité 32 sont prévus entre l'extrémité supérieure de la chemise 28 et l'extrémité inférieure ou début 3 de la partie supérieure de la tête de puits. This jacket 28 is connected to the start 3 of the upper part of the well head by the collar 2, it being understood that seals 32 are provided between the upper end of the jacket 28 and the lower end or start 3 from the top of the wellhead.
On comprend donc de la description qui précède que le boisseau sphérique 7 constitue un système d'isolation intégré à la partie inférieure de la tête de puits, c'est-à-dire un système d'isolation permanent qui est manoeuvrable instantanément par une personne seule agissant sur la commande 24 depuis l'extérieur. It is therefore understood from the above description that the ball valve 7 constitutes an insulation system integrated into the lower part of the well head, that is to say a permanent insulation system which can be operated instantly by a person only acting on the control 24 from the outside.
En outre, ce système d'isolation n'impose, contrairement à ce qui était le cas avec les têtes de puits antérieures, aucun diamètre particulier de passage, ni pour la partie supérieure de la tête de puits, ni pour la pièce tubulaire 4 constituée, selon l'invention, par les deux éléments supérieur 6 et inférieur 5 entre lesquels est interposé, par l'intermédiaire des bagues 9 et 13, le boisseau sphérique 7. In addition, this isolation system does not, unlike what was the case with the anterior well heads, impose any particular passage diameter, neither for the upper part of the well head, nor for the tubular part 4 made up , according to the invention, by the two upper 6 and lower 5 elements between which is interposed, by means of the rings 9 and 13, the ball 7.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple. Of course, the invention is in no way limited to the embodiment described and illustrated, which has been given only by way of example.
Au contraire, l'invention comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci sont effectuées suivant son esprit. On the contrary, the invention includes all the technical equivalents of the means described and their combinations if these are carried out according to the spirit.
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2662467B1 (en) | 1996-08-09 |
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