FR2717532A1 - Elément de suspension de tube incorporant un joint. - Google Patents
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- E21B33/02—Surface sealing or packing
- E21B33/03—Well heads; Setting-up thereof
- E21B33/04—Casing heads; Suspending casings or tubings in well heads
Abstract
Un élément de suspension de tube (13) destiné à être bloqué sur une tête de tube (11) est pourvu sur sa surface extérieure d'un joint métallique (73) qui assure l'étanchéité entre l'élément de suspension de tube (13) et la tête de tube (11) lorsqu'un poids ou une pression hydraulique est appliqué sur l'élément de suspension de tube (13). Ceci peut être obtenu soit du fait du poids de l'élément de suspension de tube (13) ou en appliquant une pression sur l'élément de suspension de tube (13). Des joints en élastomère (58, 65) peuvent être prévus au-dessus et en dessous du joint métallique (73) de sorte que l'intégrité du joint métallique (73) peut être testée. Le joint métallique (73) peut être utilisé avec des éléments de suspension de tube conventionnels ou bien avec un élément de suspension de tube (13) conçu spécialement. Dans ce dernier cas, le nombre d'opérations nécessaire pour placer la bague conique peut être réduit.
Description
l L'invention se rapporte à des éléments de
suspension de tube.
Un élément de suspension de tube est utilisé dans un puits, par exemple un puits de pétrole, afin de suspendre une longueur de tube dans un tubage. L'élément de suspension de tube, avec le tube suspendu en dessous, est abaissé dans une tête de tube au niveau d'une extrémité supérieure du tubage et bloqué sur la
tête de tube.
Il est nécessaire de prévoir un joint entre la surface extérieure de l'élément de suspension de tube et la tête de tube de telle sorte que l'espace annulaire entre le tubage et le tube est isolé. Ceci
permet le passage de fluides dans cet espace.
Il a été proposé antérieurement de prévoir sur l'élément de suspension de tube un joint qui se trouve entre l'élément de suspension de tube et la tête de tube lorsque l'élément de suspension de tube est bloqué sur la tête de tube. Toutefois, du fait que l'élément de suspension de tube avec le joint doit être déplacé par rapport à la tête de tube dans une position de blocage sur la tête de tube, le joint ne peut
engager de manière étanche la tête de tube.
Selon un premier aspect de l'invention, il est prévu un élément de suspension de tube pour un puits de pétrole comportant une surface extérieure portant un joint annulaire ayant une partie prévue pour l'engagement avec une tête de tube lorsque l'élément de suspension de tube se trouve dans une tête de tube afin d'empêcher le mouvement relatif entre le joint et la tête de tube, l'élément de suspension de tube étant mobile axialement par rapport au joint lorsqu'il est engagé afin d'amener le joint en engagement d'étanchéité avec l'élément de suspension de tube et la tête de tube de façon à former un joint annulaire entre eux. Selon un deuxième aspect de l'invention, il est prévu un procédé d'étanchement d'un élément de suspension de tube dans une tête de tube comportant la descente d'un élément de suspension de tube dans une tête de tube jusqu'à ce qu'un joint annulaire s'étendant autour de l'élément de suspension de tube engage un épaulement sur une surface intérieure de la tête de tube afin d'empêcher un mouvement relatif entre le joint et la tête de tube, la poursuite dudit mouvement de descente dudit élément de suspension de tube de telle sorte que ledit élément de suspension de tube se déplace par rapport audit joint, ledit mouvement relatif forçant le joint en engagement d'étanchéité avec la tête de tube et l'élément de
suspension de tube.
Une description plus détaillée d'une forme de
réalisation de l'invention va suivre, à titre d'exemple, en se référant aux dessins annexes, dans lesquels: La figure 1 est une coupe d'une tête de tube reliée à une extrémité d'une colonne montante et contenant un élément de suspension de tube relié à un outil de mise en place, avec l'élément de suspension de tube positionné pour un raccordement à la tête de tube, La figure 2 est une vue à une échelle agrandie d'une partie de l'agencement de la figure 1 montrant plus en détail un joint annulaire et une bague de blocage portés par l'élément de suspension de tube, La figure 3 est une vue similaire à la figure 2 mais montrant le joint annulaire et la bague de blocage en position opérationnelle, La figure 4 est une vue similaire aux figures 2 et 3 mais montrant la bague de blocage dans une position serrée, La figure 5 est une vue similaire à la figure 1 mais montrant une variante d'élément de suspension de tube, le côté gauche de la figure montrant l'élément de suspension de tube dans une position initiale pour raccordement à la tête de tube et le côté droit de la figure montrant l'élément de suspension de tube relié avec étanchéité à la tête de tube. Si l'on se réfère à la figure 1, une colonne montante 10 est reliée à une tête de tube 11. Un outil de mise en place 12 porte un élément de suspension de tube 13. Le but de l'agencement qui va maintenant être décrit est de bloquer l'élément de suspension de tube 13 sur la tête de tube 11 et de former un joint étanche
au gaz entre ces parties.
La colonne montante 10 possède une surface extérieure 14 pourvue au niveau de son extrémité inférieure d'un épaulement annulaire incliné 15. Une face d'extrémité 16 de la colonne montante 10 adjacente à l'épaulement 15 est formée avec un canal 17. La tête de tube 11 possède une face d'extrémité supérieure 18 engageant la face d'extrémité de colonne montante 16 et pourvue d'un canal 19 face au canal de colonne montante 17. Une surface extérieure 20 de la tête de tube 11 est pourvue d'un épaulement annulaire incliné 21 complémentaire de l'épaulement 15 sur la colonne
montante 10.
La colonne montante 10 et la tête de tube 11 sont reliées par un agencement de serrage comportant un anneau de segments 22 dont les extrémités supérieures s'engagent dans le canal de colonne montante 17 et dont les extrémités inférieures s'engagent dans le canal de tête de tube 19. Une série de boulons s'étendant radialement vers l'extérieur et espacés angulairement 23 dépasse entre la face d'extrémité de colonne montante 16 et la face d'extrémité de tête de tube 18 et passe à travers des bagues de serrage 24 respectives qui possèdent des épaulements annulaires espacés 25 qui engagent l'épaulement de colonne montante 15 et l'épaulement de tête de tube 21 respectivement. En serrant des écrous 26 sur les boulons 23, les bagues de serrage 24 sont tirées vers les segments 22 afin de
serrer la colonne montante 10 sur la tête de tube 11.
La tête de tube 11 possède une surface intérieure 27 qui, comme cela se voit mieux sur les figures 2, 3 et 4, possède, en partant du sommet de la tête de tube 11, une rainure de blocage annulaire 28 avec une base 29 et des surfaces d'extrémité supérieure et inférieure évasées vers l'extérieur 30, 31. La surface intérieure 27 est ensuite formée avec un premier épaulement annulaire de support de charge dirigé vers l'intérieur 32 suivi par un deuxième épaulement annulaire de support de charge dirigé vers l'intérieur 33. La fonction de la rainure 28 et des
épaulements 32, 33 sera décrite ci-dessous.
La tête de tube 11 est également pourvue au niveau de son extrémité inférieure d'un agencement qui est un reflet de la face d'extrémité 18, du canal 19 et de l'épaulement 21 prévus au niveau de son extrémité supérieure. Ces parties permettent à la tête de tube
d'être reliée à une tête de puits d'une manière connue.
La colonne montante 10 et la tête de tube 11 décrites ci-dessus en se référant aux dessins sont
d'une conception conventionnelle.
L'outil de mise en place 12 comporte un tube 34 portant à son extrémité inférieure un manchon annulaire 35 en engagement vissé avec l'extrémité du tube 34. Le manchon 35 possède une surface interne 36 pourvue d'un canal 37 portant un joint en élastomère 38
et pourvu, sous le joint 38, d'un filetage à droite 39.
La surface extérieure 40 du manchon 35 porte un tube d'accouplement annulaire 41, avec une surface intérieure 42 du tube d'accouplement 41 en ajustement
coulissant sur la surface extérieure 40 du manchon 35.
La surface 43 du tube d'accouplement 41 est pourvue entre ses extrémités d'un épaulement dirigé radialement vers l'intérieur et orienté vers le bas 44. Un alésage s'étend entre l'épaulement 44 et une face d'extrémité supérieure 46 o il se raccorde, au moyen d'un raccord 47, à un tube d'alimentation 48 relié à son tour à une source de fluide sous pression (non représentée). Le tube d'accouplement 41 est crénelé au niveau de son extrémité inférieure avec une série de
dents espacées 49.
L'élément de suspension de tube 13 possède un corps principal avec une surface extérieure 50 pourvu à une extrémité inférieure d'un filetage 51 en engagement avec le filetage 39 sur le manchon 35. Cette surface 50, au-delà du filetage 51, engage le joint 38 sur le manchon 35. Sous le filetage 51, l'élément de suspension de tube 13 est pourvu d'un épaulement dirigé radialement vers l'extérieur 52 qui mène à une partie de la surface extérieure 50 de diamètre accru. Cette partie est formée de manière successive avec un filetage 53, un épaulement annulaire s'étendant radialement vers l'extérieur et globalement incliné 54, et des épaulements axialement espacés d'une faible valeur s'étendant radialement 55, 56. Un canal 57 sous le deuxième épaulement 56 contient un joint en
élastomère 58.
La partie de diamètre accru du corps principal de l'élément de suspension de tube 13 porte un élément de blocage annulaire 59 ayant une surface interne pourvue d'un filetage 60 engageant le filetage 53 sur la surface 50. Ces filetages 53, 60 sont des
filetages à gauche.
L'extrémité supérieure de l'élément de blocage 59 est pourvue d'un crénelage dont les dents 61 s'entrelacent avec les dents 49 du crénelage sur le tube d'accouplement 41 avec un espacement axial entre les extrémités des dents d'une part et les extrémités des espaces d'autre part. Un canal 62 adjacent aux dents 61 et sur la surface intérieure de l'élément d'étanchéité 59 porte un joint en élastomère 63 qui engage la surface extérieure 50 du corps principal de l'élément de suspension de tube 13. La surface extérieure de l'élément d'étanchéité 59 comprend un
canal 64 portant un joint en élastomère 65.
Le filetage 51 engage également un filetage 66 sur un élément d'étanchéité annulaire 67 dont l'extrémité supérieure, dans la position représentée sur les figures 2 et 3, bute contre l'extrémité inférieure de l'élément de blocage 59. L'élément d'étanchéité 67 est pourvu sur sa surface intérieure d'une face annulaire inclinée 68 qui engage l'épaulement 54 sur le corps principal de l'élément de suspension de tube 13. L'élément de blocage 67 est formé avec des bagues d'étanchéité annulaires intérieure et extérieure radialement espacées 69, 70 qui dépassent de l'extrémité inférieure de l'élément
d'étanchéité 67.
La bague d'étanchéité intérieure 69 a une extrémité inférieure qui bute contre le premier épaulement 55 et la bague d'étanchéité extérieure 70 a une extrémité inférieure qui bute contre le deuxième épaulement 56. La surface extérieure 71 de la bague d'étanchéité extérieure 70 est tronconique afin de former un cône autobloquant qui peut être incliné à 5 par rapport à l'axe commun 72 de la colonne montante 10, de la tête de tube 11, de l'outil de mise en place 12 et de l'élément de suspension de tube 13, de sorte que la surface 71 est inclinée vers l'intérieur de haut
en bas.
Un joint annulaire activé hydrauliquement 73 en métal s'étend autour de l'élément d'étanchéité 67 et comprend une partie inférieure décalée vers l'intérieur 74 dont la surface intérieure 75 porte contre une partie inférieure de la surface extérieure tronconique 71 de la bague d'étanchéité extérieure 70. Le décalage forme un épaulement 76 entre les extrémités axialement espacées du joint 73. L'extrémité inférieure de la partie inférieure 74 est pourvue de dents 76 ou de saillies similaires sur ces surfaces intérieure et extérieure. L'extrémité supérieure du joint activé hydrauliquement 73 est en engagement coulissant avec la surface extérieure de la bague d'étanchéité intérieure 69. Une bague de blocage 77 se trouve entre l'élément d'étanchéité 67 et le tube d'accouplement 41 et comporte une surface interne annulaire 78 formée à son extrémité inférieure avec un bourrelet dépassant vers l'intérieur 79 qui, dans la position de la bague de blocage 77 représentée sur la figure 2, s'engage dans une rainure annulaire 80 qui s'étend autour d'une extrémité intérieure d'un épaulement radial 81 dans l'élément de blocage 59. Une extrémité supérieure de la surface interne 78 de la bague de blocage 77 est pourvue d'un chanfrein dirigé vers l'extérieur 82. La surface extérieure 83 de la bague de blocage 77 est de forme complémentaire à la forme de la rainure de
blocage 28 dans la tête de tube 11.
Une bague d'activation 84 se trouve au-dessus de la bague de blocage 77 et a une extrémité inférieure avec une surface extérieure conique de sorte que l'extrémité inférieure plus étroite de la bague d'activation 84 s'ajuste entre le chanfrein 82 sur la bague de blocage 77 et la surface extérieure adjacente de l'élément de blocage 59. La bague d'activation 84, entre ses extrémités, est pourvue d'un épaulement annulaire incliné dirigé vers l'extérieur 86 complémentaire du chanfrein 82 sur la bague de blocage 77. Une extrémité supérieure de la bague d'activation 84 possède une surface intérieure 87 pourvue d'une découpe dirigée vers le bas 88 dans un but qui sera
décrit ci-dessous.
Un piston annulaire 89 a une partie supérieure 90 de sa surface extérieure en engagement coulissant avec la surface extérieure 43 du tube d'accouplement 41 au-dessus de l'épaulement 44 et une partie de surface inférieure 91 en engagement avec la surface extérieure 43 du tube d'accouplement 41 sous l'épaulement 44. Un épaulement 92 s'étend entre les parties de surface supérieure et inférieure 90, 91 afin de définir une chambre entre l'épaulement 92 et
l'épaulement 44 adjacent sur le tube d'accouplement 41.
Un joint 94 entre la partie de surface inférieure 91 et le tube d'accouplement 41 et un joint 95 entre le tube d'accouplement 41 et la partie supérieure 90 du piston
rendent la chambre 93 étanche au fluide.
Une extrémité inférieure du piston 89 porte sur une extrémité supérieure de la bague de dispositif
d'actionnement 85.
Comme cela se voit mieux sur la figure 1, une conduite de commande 96 s'étend le long de la surface extérieure de la colonne montante 10 et passe à travers un alésage 97 dans le tube d'accouplement 41 afin de sortir dans l'espace entre l'élément de suspension de tube 13 et la surface interne du tube d'accouplement 41 o elle fait quatre tours autour de l'élément de suspension de tube 13 avant de se raccorder à un passage 98 s'étendant à travers le corps principal de l'élément de suspension de tube 13 et de sortir au niveau d'un raccord 99 à l'extrémité inférieure de l'élément de suspension de tube 13. Cette conduite 96 est prévue pour l'alimentation en fluide de l'espace annulaire entre la tête de tube 11 et l'élément de
suspension de tube 13.
L'extrémité inférieure du corps principal de l'élément de suspension de tube 13 est pourvue d'un filetage intérieur 100 destiné à relier l'élément de suspension de tube 13 à une longueur associée de tube qui peut faire des milliers de mètres de longueur,
comme cela est bien connu.
Lors de l'utilisation, la colonne montante 10 est serrée sur la tête de tube 11 comme cela a été décrit ci-dessus en utilisant les segments 22 et les bagues de serrage 24. De plus, la tête de tube 11 est elle-même serrée sur une tête de puits (non
représentée) par un agencement de serrage similaire.
Avant une utilisation en mer, l'élément d'étanchéité 67 et l'élément de blocage 59 sont vissés sur l'élément de suspension de tube 13. Le joint activé hydrauliquement 73 est pré-positionné sur l'élément d'étanchéité 67. La bague de blocage 77 et la bague d'activation 84 sont montées sur l'élément de blocage 59 et le manchon 35 est vissé sur l'élément de suspension de tube 13 portant le tube d'accouplement 41 et le piston 89 avec le crénelage sur le tube d'accouplement 41 qui est engagé avec le crénelage sur l'élément de blocage 59. Le tube 34 est vissé sur le manchon. Alors qu'il se trouve au niveau du plancher de l'installation de forage, à l'extrémité supérieure de la colonne montante 10, l'élément de suspension de tube 13 est engagé avec l'extrémité d'un train de tiges
(non représenté) au moyen du filetage 100.
L'outil de mise en place 12 et l'élément de suspension de tube 13 sont alors abaissés à travers la colonne montante 10 en utilisant le tube 34. Ceci continue jusqu'à ce que l'épaulement 76 sur le joint activé hydrauliquement 73 engage le premier épaulement 32 sur l'intérieur de la tête de tube 11. Cette
position est représentée sur la figure 2.
Comme cela se voit sur cette figure, dans cette disposition, l'extrémité de l'élément de suspension de tube 13 est espacée axialement du deuxième épaulement 33 sur la tête de tube 11, et la bague de blocage 77 et la bague d'activation 84 sont espacées axialement l'une de l'autre avec la chambre 93
d'une taille minimum.
L'élément de suspension de tube 13 est ensuite enfoncé vers le bas. Ceci peut être fait selon deux manières. Premièrement, il peut être enfoncé vers le bas simplement par le poids du tube suspendu sous l'élément de suspension de tube 13 qui, comme cela a été mentionné ci-dessus, peut faire des milliers de
mètres de long. En variante, lorsqu'un obturateur anti-
éruption est appliqué au niveau de la tête de la colonne montante 10, l'obturateur anti-éruption est fermé autour d'un joint et le volume sous le joint et au-dessus de l'élément de suspension de tube 13 est mis sous pression afin d'entraîner un mouvement vers le bas
de l'élément de suspension 13.
Dans chaque cas, l'effet est de déplacer l'élément de suspension 13 vers le bas jusqu'à ce que l'extrémité de l'élément de suspension 13 engage le deuxième épaulement 33 sur l'intérieur de la tête de tube 11. Le joint activé hydrauliquement 73 ne peut se déplacer avec l'élément de suspension 13 du fait de l'engagement entre l'épaulement 76 sur le joint activé hydrauliquement 73 et le premier épaulement 33 sur la tête de tube 11. Ceci amène la partie inférieure 74 du joint annulaire activé hydrauliquement 73 à coulisser vers le haut sur le tronc de cône autobloquant sur la surface extérieure 71 de la bague d'étanchéité extérieure 70 afin de forcer les dents ou saillies sur le joint activé hydrauliquement 73 à se coincer en engagement étanche au fluide avec la bague d'étanchéité extérieure 70 et la surface intérieure 27 de la tête de Il tube 11 de façon à former un joint étanche au fluide entre ses parties et entre l'élément de suspension de
tube 13 et la tête de tube 11.
La bague de blocage 77 est ensuite mise en place en envoyant du fluide sous pression à travers le tube d'alimentation 48 et l'alésage 45 jusqu'à la chambre 93. Ceci amène le piston 89 à se déplacer vers le bas par rapport au tube d'accouplement 41 en poussant la bague d'activation 84 derrière la bague de blocage 77, avec la conicité sur la bague d'activation 84 qui engage le chanfrein 82 sur la bague de coincement 77. Ceci amène la bague de blocage 77 à s'écarter vers l'extérieur dans la rainure de blocage
28 sur la tête de tube 11.
Ceci est la position représentée sur la figure 3. On peut voir que, dans cette position, il y a un espace entre l'extrémité de la bague de blocage 77 et l'élément de blocage 59 qui peut permettre un mouvement entre l'élément de suspension de tube 13 et la tête de tube 11. Ceci est rattrapé de la manière suivante. Le tube 34 est entraîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre. Ceci provoque une rotation relative entre le manchon 35 et l'élément de suspension de tube 13 grâce aux filetages 39, 51. Cela provoque également une rotation relative entre le manchon 35 et le tube d'accouplement 41 avec un axe 101 qui dépasse radialement de l'extérieur du tube d'accouplement 41 qui se désengage du sommet d'un bloc 102 sur le tube d'accouplement 41 et qui tourne par rapport au bloc 102. A la fin d'un tour, l'axe 101 engage un côté du bloc et rattrape ainsi le tube d'accouplement 41, faisant tourner le tube d'accouplement 41. Cette rotation est transmise au moyen du crénelage à l'élément de blocage 59 qui, du fait que les filets entre l'élément de blocage 59 et l'élément de suspension de tube 13 sont dans le sens opposé aux filets entre le manchon 35 et l'élément de suspension de tube 13, amène l'élément de blocage 59 à se déplacer axialement vers le haut lors de la rotation avec le déplacement relatif entre le tube d'accouplement 41 et l'élément de blocage 59 qui est
rattrapé par le jeu axial dans les crénelages.
Ceci amène l'épaulement radial 81 sur l'élément de blocage d'étanchéité 59 en engagement avec l'extrémité inférieure de la bague de blocage 77 en serrant la bague de blocage 77 entre l'épaulement 81 et le piston 89 de façon à empêcher un mouvement axial relatif entre l'élément de suspension de tube 13 et la tête de tube 11. cette position est représentée sur la
figure 4.
L'outil de mise en place 12 est alors récupéré par une rotation en sens inverse du tube 34 afin de faire tourner le manchon 35 hors du filetage 51 sur l'élément de suspension de tube 13. Le manchon 35 tourne par rapport au tube d'accouplement 41 mais saisit le tube d'accouplement par engagement d'une bague de blocage 104 sur la surface extérieure du manchon 35 avec un épaulement 105 sur l'intérieur du tube d'accouplement 41. La chambre 93 est dépressurisée de sorte que le piston 89 est tiré avec le reste de
l'outil de mise en place.
L'intégrité du joint formée par le joint activé hydrauliquement 73 peut être testée en envoyant du fluide sous pression à travers la tête de tube 11 jusqu'à l'espace annulaire entre l'élément de suspension de tube 13 et la tête de tube 11 délimité à une extrémité par le joint 58 sur l'élément de suspension de tube 13 et à l'autre extrémité par le joint 63 sur l'élément de blocage 59. Si le joint s'avère être défectueux, l'outil de mise en place 12 peut être abaissé le long de la colonne montante 10 et équipé, d'une manière connue, de doigts flexibles qui s'évasent vers l'intérieur derrière la bague d'activation 84 et engagent la découpe 88. Ceci tire la bague de dispositif d'actionnement 85 et la bague d'activation 84 par l'arrière de la bague de blocage 77 et permet à la bague de blocage 77 de se contracter
sous l'effet de sa propre élasticité.
L'élément de suspension de tube 13 peut alors être tiré vers le haut avec l'inclinaison sur la surface extérieure 71 de la bague d'étanchéité intérieure 69 qui permet au joint activé hydrauliquement 73 de se désengager de la bague
d'étanchéité extérieure 70 et de la tête de tube 11.
Le joint activé hydrauliquement 73 peut alors
être remis en place comme cela a été décrit ci-dessus.
L'agencement décrit ci-dessus en se référant aux figures 1 à 3 utilise un élément de suspension de tube qui, en dehors du joint activé hydrauliquement 73 et de la surface extérieure inclinée 71 de la bague d'étanchéité extérieure 70, est globalement le même que dans les éléments de suspension de tube connus. Dans une variante de réalisation, qui va maintenant être décrite en se référant à la figure 5, une nouvelle
forme d'élément de suspension de tube 13 est utilisée.
Dans la forme de réalisation de la figure 5, il y a plusieurs parties qui sont communes à celle des figures 1 à 4. Ces parties portent les mêmes références
et ne sont pas décrites en détail.
Dans la forme de réalisation de la figure 5, la colonne montante 10 et la tête de tube 11 sont décrites ci-dessus en se référant aux figures 1 à 4. Le manchon 35 possède, à son extrémité supérieure, un épaulement annulaire dirigé vers l'extérieur 110. Le tube d'accouplement 41 et le piston 89 sont omis et sont remplacés par un élément d'actionnement annulaire 111 qui présente un ajustement coulissant sur l'extérieur du manchon 35 et est relié au manchon par une bague de blocage 112 engageant un filetage 113 sur la surface intérieure de l'extrémité supérieure de l'élément d'actionnement 111 de sorte que la bague de blocage 112 engage l'épaulement 110 afin de tirer un rebord 114 sur la surface interne de l'élément d'actionnement 111 en engagement avec un rebord directement opposé 115 sur la surface extérieure du manchon 35. La bague de blocage 112 est empêchée de tourner par une vis sans tête 116 qui s'étend à travers
l'extrémité supérieure de l'élément d'actionnement 111.
L'élément d'actionnement 111 est formé au niveau de son extrémité inférieure avec plusieurs doigts circonférentiellement espacés s'étendant axialement 117 pourvus à leurs extrémités éloignées de l'élément 111 de crochets respectifs 118. L'extrémité crochue de chaque doigt 117 engage une surface
supérieure de la bague d'activation 84.
L'élément d'actionnement 111 porte également un manchon d'entraînement de bague annulaire 119 dont l'extrémité supérieure est boulonnée sur la surface extérieure de l'élément d'actionnement 111 et dont l'extrémité inférieure engage également la surface
supérieure de la bague d'activation 84.
Un deuxième ensemble de points de fixation est prévu sur l'élément d'actionnement 111 dans une position axialement espacée vers le haut du point de fixation représenté sur la figure 5 de sorte que le manchon d'entraînement 119 peut être fixé sur l'élément d'actionnement 111 dans une position axialement espacée vers le haut de la position représentée sur la figure 5. La raison pour laquelle ceci est nécessaire est
expliquée ci-dessous.
L'ensemble de l'élément de blocage 59 et de l'élément d'étanchéité 67 est totalement omis. En fait, la surface extérieure du corps principal de l'élément de suspension de tube 13 est formée avec un épaulement annulaire 120 qui se termine à son extrémité extérieure par un rebord annulaire 121 sur lequel repose l'extrémité inférieure de la bague de blocage 77. La partie 122 de la surface extérieure du corps principal de l'élément de suspension de tube 13 sous le rebord 121 est formée tout d'abord avec un joint en élastomère 133, et ensuite avec une section renfoncée qui reçoit le joint activé hydrauliquement 73 relié à l'élément de suspension de tube 13 par des axes cassables 124. La surface tronconique 125 de cette partie renfoncée forme un cône autobloquant qui peut être incliné à 5 par rapport à l'axe 72 de telle sorte que, dans la position représentée sur le côté gauche de la figure 5, la partie inférieure 74 du joint activé hydrauliquement 73 est en ajustement libre entre la tête de tube 11 et le
corps principal de l'élément de suspension de tube 13.
Cette partie 122 du corps principal de l'élément de suspension de tube 13 porte également une bague de support de charge 126 dont l'extrémité supérieure engage l'extrémité inférieure du joint activé hydrauliquement 73 dans la disposition représentée sur la gauche de la figure 5 afin d'empêcher le joint activé hydrauliquement 73 de tomber de l'extrémité du corps principal de l'élément de suspension de tube 13, et qui est maintenue sur l'élément de suspension 13 par un joint torique 127 porté par l'élément de suspension de tube 13 et
engageant l'extrémité inférieure de la bague 126.
Un joint 128 est prévu entre la surface extérieure 122 du corps principal de l'élément de suspension de tube 13 et la surface interne de la bague 126, et la surface externe de la bague 126 porte un
deuxième joint 128.
Lors de l'utilisation, la colonne montante 10 et la tête de tube 11 sont positionnées comme cela a été décrit ci-dessus. L'outil de mise en place 12 est relié à l'élément de suspension de tube 13 avec la bague d'activation 84 axialement espacée de la bague de blocage 77 et engageant les doigts 117 et le manchon d'entraînement 119. Le tube 34 est utiliséafin de positionner l'outil de mise en place 12 et l'élément de suspension de tube 13 dans la tête de tube 11 de telle sorte que l'épaulement 76 sur le joint activé hydrauliquement 73
engage le premier épaulement 32 sur la tête de tube 11.
Ceci est la disposition représentée sur le côté gauche
de la figure 5.
Un poids est alors placé sur l'élément de suspension de tube 13 selon l'une des manières décrites ci-dessus en se référant aux figures 1 à 4. Ceci amène l'élément de suspension de tube 13 à se déplacer vers le bas et, du fait que le joint activé hydrauliquement 73 est empêché de réaliser ce mouvement, les axes cassables 124 se cisaillent et la partie inférieure 74 du joint activé hydrauliquement 73 est coincée entre la surface extérieure 122 de l'élément de suspension de tube 13 et la surface intérieure de la tête de tube 11 afin de former un joint entre les parties. Ce mouvement continue jusqu'à ce que la bague 126 engage le deuxième
épaulement 33 sur la tête de tube 11.
Le tube 34 est alors entraîné en rotation afin de faire tourner l'outil de mise en place 12 par rapport à l'élément de suspension de tube 13 au moyen des filetages 39, 53. Ceci entraîne un mouvement axial vers le bas du manchon d'entraînement 119 (et des doigts 117) qui pousse la bague d'activation 84 derrière la bague de blocage 77 en forçant la bague de blocage 77 hors de la rainure de blocage 28 dans la tête de tube 11. La surface radialement intérieure de la bague de blocage 77 est tronconique afin de former un cône autobloquant qui peut être incliné de 5 vers l'intérieur de haut en bas afin de donner une action de coin progressivement plus grande lorsque la bague d'activation 84 est forcée derrière la bague de blocage 77. Cette action continue jusqu'à ce que l'extrémité de la bague d'activation 84 entre dans le canal derrière le rebord 121 sur l'épaulement 120 de l'élément de
suspension de tube 13.
Le tube 34 peut alors être entraîné en rotation dans un sens opposé afin de ramener l'outil de mise en place 12 à la surface. L'intégrité du joint
peut alors être testée comme cela a été décrit ci-
dessus. Si le joint n'est pas efficace, l'élément de suspension de tube 13 peut être retiré de la manière suivante. Premièrement, le manchon d'entraînement 119 est découplé du point de montage représenté sur la figure 5 et réaccouplé dans la position axialement espacée vers le haut décrite ci-dessus. Ceci laisse les extrémités des doigts 117 qui dépassent sous
l'extrémité du manchon d'entraînement 119.
L'outil de mise en place 12 peut alors être abaissé le long de la colonne montante 10 en utilisant le tube 34 jusqu'à ce que les filetages 39 sur le manchon 35 soient engages avec les filetages 53 sur l'élément de suspension de tube 13. Le tube 34 est alors entraîné en rotation dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à ce que les doigts 117 viennent en contact avec l'extrémité supérieure de la bague d'activation 84 lorsque les doigts 117 fléchissent vers l'intérieur jusqu'à ce que leurs crochets 118 engagent la découpe 88. Le tube 34 peut être alors entraîné en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre afin de tirer la bague d'activation 84 par derrière la bague de blocage 77 de façon à permettre à la bague de blocage de se déplacer hors de la rainure de blocage 28 grâce à sa propre élasticité. La rotation est alors arrêtée et l'outil de mise en place 12 et l'élément de suspension de tube 13 peuvent être retirés avec le joint activé hydrauliquement 73 qui est saisi
par la bague 126.
Le joint annulaire activé hydrauliquement 73 décrit ci-dessus en se référant aux dessins est prévu pour être utilisé principalement dans des situations d'entretien de tête de puits. La partie de la tête de tube 11 qui reçoit l'élément de suspension de tube 13 ne peut être réusinée; après installation, seul l'élément de suspension de tube original peut être enlevé et remplacé par un nouveau. Dans cette situation, le joint entre l'élément de suspension de tube 13 et la tête de tube 11 doit de préférence assurer l'étanchéité sur une surface de tête de tube utilisée précédemment mais qui se trouve éloignée de l'emplacement du joint original. Ceci est obtenu en positionnant la partie inférieure 74 du joint annulaire activé hydrauliquement 73 avec des bossages ou des dents au-dessus et en dessous de l'emplacement de la bande circonférentielle d'étanchéité originale dans la
tête de tube 11.
Claims (13)
1. Elément de suspension de tube pour un puits de pétrole, caractérisé en ce qu'il comporte une surface extérieure (50) portant un joint annulaire (73) ayant une partie prévue pour l'engagement avec une tête de tube (11) afin d'empêcher le mouvement relatif entre le joint et la tête de tube (11), le joint étant mobile axialement par rapport à l'élément de suspension de tube (13) lorsqu'il est engagé afin d'amener une partie d'étanchéité du joint en engagement d'étanchéité avec l'élément de suspension de tube (13) et la tête de tube
(11) de façon à former un joint annulaire entre eux.
2. Elément de suspension de tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie d'étanchéité du joint recouvre une partie de l'élément de suspension de tube (13) pourvue d'un c6ne autobloquant de telle sorte que, lors dudit déplacement du joint par rapport à l'élément de suspension de tube (13), la partie d'étanchéité se déplace le long dudit cône et radialement vers l'extérieur de ladite surface afin de pousser la partie d'étanchéité dans ledit
engagement d'étanchéité.
3. Elément de suspension de tube selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le joint est pourvu d'un épaulement annulaire dirigé vers l'intérieur entre des extrémités axialement espacées de celui-ci, ledit épaulement formant ladite partie d'engagement de tête de tube (11) et engageant un épaulement (32) sur la tête de tube (11) afin
d'empêcher ledit mouvement relatif.
4. Elément de suspension de tube selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce
qu'il comporte un corps principal ayant à une extrémité supérieure un filetage pour engagement avec un outil de mise en place (12) et à une extrémité inférieure un filetage (100) pour engagement avec un train de tiges, ladite surface extérieure étant formée sur ledit corps principal.
5. Elément de suspension de tube selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit joint annulaire (73) est empêché de tomber du corps principal par une bague (126) s'étendant autour dudit corps principal au niveau d'une extrémité inférieure de
ladite surface extérieure.
6. Elément de suspension de tube selon l'une
quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce
qu'il comporte un corps principal ayant à une extrémité supérieure un filetage pour engagement avec un outil de mise en place (12) et à une extrémité inférieure un filetage (100) pour engagement avec un train de tiges, le corps principal portant sur une surface extérieure de celui- ci un élément d'étanchéité annulaire, ladite surface extérieure étant formée sur ledit élément
d'étanchéité annulaire.
7. Elément de suspension de tube selon l'une
quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce
qu'il comporte deux joints annulaires en élastomère (58, 65; 128, 133) espacés axialement qui s'étendent tout autour sur des côtés opposés respectifs du joint pour un engagement d'étanchéité avec une tête de puits associée de façon à isoler ledit joints de sorte que
21 2717532
l'intégrité du joint peut être testée par l'envoi d'un
fluide sous pression entre les joints en élastomère.
8. Elément de suspension de tube selon l'une
quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce
qu'il comprend une bague de blocage (77) pour une dilatation radialement vers l'extérieur en engagement de blocage avec une rainure de blocage (28) sur une tête de tube (11) associée, une bague d'activation (84) étant prévue et étant mobile entre une surface radialement intérieure de la bague de blocage (77) et une surface adjacente du reste de l'élément de suspension de tube (13) afin de forcer la bague de blocage (77) radialement vers l'extérieur dans ledit engagement de blocage, ladite surface de bague de blocage (77) radialement intérieure étant une surface tronconique de diamètre décroissant dans la direction du mouvement de coincement de la bague d'activation (84).
9. Elément de suspension de tube selon l'une
quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce
que la partie d'étanchéité est pourvue de saillies (76) qui, lorsque la partie d'étanchéité est dans ledit engagement d'étanchéité, se coincent dans l'élément de suspension de tube (13) et la tête de tube (11) sur au
moins une saillie afin de former le joint.
10. Procédé d'étanchement d'un élément de suspension de tube (13) dans une tête de tube (11), caractérisé en ce qu'il comprend la descente d'un élément de suspension de tube (13) dans une tête de tube (11) jusqu'à ce qu'un joint annulaire (73) s'étendant autour de l'élément de suspension de tube (13) engage un épaulement (32) sur une surface intérieure de la tête de tube (11) afin d'empêcher un mouvement relatif entre le joint et la tête de tube (11), la poursuite dudit mouvement de descente dudit élément de suspension de tube (13) de telle sorte que ledit élément de suspension de tube (13) se déplace par rapport audit joint, ledit mouvement relatif forçant le joint en engagement d'étanchéité avec la tête de tube
(11) et l'élément de suspension de tube (13).
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que, pendant ledit mouvement relatif entre l'élément de suspension de tube (13) et le joint, le joint se déplace sur une surface tronconique sur l'élément de suspension de tube (13) afin de forcer
ledit joint dans ledit engagement d'étanchéité.
12. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que ledit mouvement continu vers le bas de l'élément de suspension de tube (13) est obtenu en plaçant un poids sur l'élément de suspension de tube
(13).
13. Procédé selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que ledit mouvement continu vers le bas de l'élément de suspension de tube (13) est obtenu en appliquant du fluide sous pression sur une surface
supérieure de l'élément de suspension de tube (13).
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