La présente invention concerne des raccords pour éléments tubulaires ouThe present invention relates to fittings for tubular elements or
cylindriques et plus particulièrement des raccords destinés à former une colonne d'éléments pour le forage de puits, notamment de puits de pétrole. Elle concerne plus précisément un ensemble à raccord pour masse-tiges et/ou tiges lourdes de forage. Lors du forage d'un puits dans le sol, il est nécessaire de raccorder des portions de conduits tubulaires ou autres éléments cylindriques de manière à former une colonne ou un train d'éléments permettant d'atteindre la profondeur désirée. Dans le domaine du forage pétrolier, visant l'extraction d'hydrocarbures liquides ou gazeux, il est fondamental que ces raccords garantissent, au niveau des assemblages des éléments, notamment résistance structurelle et tenue en pression. Une colonne de forage est constituée, généralement, respectivement de haut en bas, de quatre types d'éléments : tiges de forage (en Anglais : drill pipes) tiges lourdes (en Anglais : heavy weight drill pipes) masse tiges (en Anglais : drill collars) outil de forage. Ces trois types de tiges sont percés axialement de part en part afin de 20 fournir un passage pour les fluides à extraire ou à injecter lors du forage. Ces différents types de tiges se distinguent principalement par le fait que : les tiges de forage, sont, à l'unité, les plus légères de ces trois types de tiges. Elles sont généralement un assemblage par soudure d'un 25 tube et de deux raccords (tool joint en Anglais). Les tiges de forage servent de lien entre l'outil et la surface, elles sont généralement en sollicitées en traction et servent à transmettre le couple de rotation et le fluide de forage vers l'outil. les tiges lourdes ont une section beaucoup plus importante que les 30 tiges de forage et peuvent être monobloc ; elles sont souvent sollicitées en flexion et ont des renflements extérieurs sur le corps (wear pads en Anglais) afin de réduire les contacts et donc l'usure sur les parois du puits. Elles sont utiles comme éléments de transition entre les masses tiges et les tiges de forage. Elles diminuent considérablement les vibrations générées par la coupe de la roche par l'outil. les masse-tiges ont des parois très épaisses (de l'ordre de plusieurs pouces soit plusieurs dizaines de millimètres) ; elles sont souvent usinées en spirale sur leur partie extérieure afin de laisser un passage pour le fluide de forage entre la surface extérieure de la masse tige et la paroi du puits, ceci afin de réduire les collages par pression différentielle. Elles peuvent aussi recevoir des usinages extérieurs pour faciliter leur manoeuvre ou leur mise en oeuvre ( slip and elevator recess )) en anglais). Elles contribuent par leur poids à exercer un effort de coupe sur l'outil de forage et à mettre en tension les tiges de forage. L'ensemble des tiges lourdes, des masse-tiges et de l'outil de forage est parfois appelé (en anglais) Bottom Hole Assembly . cylinders and more particularly fittings intended to form a column of elements for drilling wells, including oil wells. It relates more specifically to a set with connection for drill collars and / or heavy drill rods. When drilling a well in the ground, it is necessary to connect portions of tubular conduits or other cylindrical elements to form a column or a train of elements to achieve the desired depth. In the field of oil drilling, aiming at the extraction of liquid or gaseous hydrocarbons, it is essential that these connections guarantee, at the level of the assemblies of the elements, in particular structural strength and pressure resistance. A drill string consists, generally, respectively from top to bottom, of four types of elements: drill rods heavy rods (in English: heavy weight drill pipes) mass rods (in English: drill collars) drilling tool. These three types of rods are drilled axially through to provide a passage for the fluids to be extracted or injected during drilling. These different types of rods are distinguished mainly by the fact that: the drill rods, are, by unit, the lightest of these three types of rods. They are generally a solder joint of a tube and two fittings (tool joint in English). The drill rods serve as a link between the tool and the surface, they are generally stressed in traction and serve to transmit the torque and the drilling fluid to the tool. the heavy rods have a much larger cross section than the drill rods and can be monobloc; they are often stressed in bending and have external bulges on the body (wear pads in English) to reduce contact and thus wear on the walls of the well. They are useful as transition elements between the rod masses and the drill rods. They considerably reduce the vibrations generated by cutting the rock by the tool. the drill-rods have very thick walls (of the order of several inches or several tens of millimeters); they are often machined in a spiral on their outer part to allow a passage for the drilling fluid between the outer surface of the rod body and the wall of the well, in order to reduce the collages by differential pressure. They can also receive external machining to facilitate their maneuver or their implementation (slip and elevator recess) in English). They contribute by their weight to exert a cutting force on the drill bit and to put in tension the drill rods. All heavy rods, drill collars and drill bits are sometimes referred to as Bottom Hole Assemblies.
C'est le raccordement des éléments inférieurs d'une telle colonne de forage que vise la présente invention. La gravité agissant, notamment, sur les tiges lourdes et masse tiges permet de les utiliser en compression afin d'appliquer une force de pénétration aux éléments coupants de l'outil de forage à l'extrémité inférieure de la colonne de forage. La quantité des tiges lourdes et masse tiges utilisées dans une colonne donnée dépend de la charge que l'on souhaite appliquer à l'extrémité de forage. De plus, les éléments de la colonne de forage sont entrainés en rotation afin de donner un mouvement de coupe à l'outil de forage situé à son extrémité inférieure. Les éléments de la colonne de forage et notamment les masse tiges et les tiges lourdes sont donc, à la fois, sollicités en compression et en torsion. Les tiges constituant la colonne de forage sont pourvues de raccords à chacune de leurs extrémités permettant de les assembler les unes aux autres, afin d'obtenir une configuration souhaitée. Habituellement, ce type de raccord est réalisé à l'aide de surfaces filetées complémentaires disposées aux extrémités des éléments à assembler, sur des portions respectivement mâles et femelles, utilisant, habituellement, des joints d'étanchéité enserrés par deux surfaces appropriées desdites deux portions. En général, il s'agit de filetages coniques ayant un pas important (plusieurs millimètres) afin de faciliter un assemblage rapide (une fraction de tour nécessaire pour le serrage). De tels raccords à filetage conique pour éléments de forage pétrolier ont étés normalisés dans la norme API Specification 7 considérée ici à titre de 5 référence (API : American Petroleum Institute). Un raccord tel que défini par cette norme est composé d'un élément mâle comportant un épaulement et une portion conique au moins partiellement filetée s'étendant depuis cet épaulement jusqu'à l'extrémité libre de cet élément et d'un élément femelle complémentaire ayant une première surface intérieure 10 conique filetée de même conicité que la surface conique de l'élément male, mais plus courte que celle ûci, et prolongée par une autre surface conique intérieure lisse de conicité plus faible que ladite première surface conique. Un problème rencontré dans ce domaine technique et en particulier avec ce type de raccords résulte du fait que les éléments de la colonne de forage, 15 notamment les masse tiges et les tiges lourdes, ont des dimensions radiales plusieurs fois inférieures à leurs dimensions longitudinales (typiquement, pour une tige lourde : 900cm de longueur pour un diamètre de 25cm). De plus, le diamètre des trous de forage dans lequel sont mises en ceuvre les tiges lourdes et les masse tiges est largement supérieur à leur diamètre propre. En général, le diamètre d'un 20 tel trou de forage est de 17'/2 pouces (soit environ 44,5cm). Par conséquent, étant soumises à des contraintes en compression, ces colonnes d'éléments de forage sont naturellement sollicitées à se déformer en flambage dans le trou foré. Ce flambage se traduit localement par des efforts de flexion, notamment au niveau des raccords entre les éléments constituant la 25 colonne. En pratique, ces raccords constituent des discontinuités géométriques, (notamment en raison des réductions de section) par rapport au reste de la colonne ; ils sont donc, en cas de flambage de celle-ci, le lieu de concentrations de contraintes, que par conséquent des risques importants de rupture à ce niveau. Notamment, les efforts de torsion combinés à des efforts de flexion 30 répétés au niveau des raccords entraînent typiquement des problèmes de rupture par fatigue causés principalement par des concentrations de contraintes sur l'élément femelle, notamment sur le cercle formant limite entre lesdites deux surfaces intérieures coniques. Il a été constaté, dans la pratique, que des ruptures causées par des phénomènes de fatigue avaient lieu le long de ce cercle, dont des portions sont sollicitées tantôt en compression, tantôt en traction selon l'orientation angulaire aléatoire du flambage de la colonne. La présente invention vise à pallier ces inconvénients et a pour objet un ensemble à raccord pour éléments de forage, répondant au mieux à la norme API Specification 7 mais permettant de résister à des contraintes internes élevées, résultant des efforts de torsion, compression et du flambage de la colonne de forage, et éviter ainsi la rupture d'éléments du raccord, notamment par phénomène de fatigue. Plus particulièrement, elle vise à réduire la valeur maximale des contraintes locales observées au niveau du raccord. It is the connection of the lower elements of such a drilling column that the present invention aims. The gravity acting, in particular, on the heavy rods and mass rods makes it possible to use them in compression in order to apply a force of penetration to the cutting elements of the drilling tool at the lower end of the drill string. The amount of heavy rods and rod weights used in a given column depends on the load that is to be applied to the drill end. In addition, the elements of the drill string are rotated to give a cutting motion to the drill bit at its lower end. The elements of the drill string and in particular the mass rods and heavy rods are therefore, at the same time, stressed in compression and in torsion. The rods constituting the drill string are provided with connections at each of their ends to assemble them to each other, in order to obtain a desired configuration. Usually, this type of connection is made using complementary threaded surfaces disposed at the ends of the elements to be assembled, on respectively male and female portions, usually using seals sandwiched by two appropriate surfaces of said two portions. In general, these are conical threads having a large pitch (several millimeters) to facilitate quick assembly (a fraction of a turn needed for tightening). Such tapered threaded fittings for oil rig elements have been standardized in API Specification 7 hereby incorporated by reference (API: American Petroleum Institute). A fitting as defined by this standard is composed of a male element comprising a shoulder and an at least partially threaded conical portion extending from this shoulder to the free end of this element and a complementary female element having a first tapered inner threaded surface 10 of the same conicity as the tapered surface of the male member, but shorter than that thereof, and extended by another tapered inner smooth surface of taper lower than said first tapered surface. A problem encountered in this technical field and in particular with this type of connection results from the fact that the elements of the drill string, in particular the rods and the heavy rods, have radial dimensions several times smaller than their longitudinal dimensions (typically , for a heavy stem: 900cm long for a diameter of 25cm). In addition, the diameter of the boreholes in which the heavy rods and the rods are used is much larger than their diameter. In general, the diameter of such a borehole is 17 '/ 2 inches (about 44.5cm). Therefore, being subjected to compressive stresses, these columns of drilling elements are naturally biased to deform buckling in the drilled hole. This buckling is translated locally by bending forces, especially at the connections between the elements constituting the column. In practice, these connections constitute geometrical discontinuities, (in particular because of section reductions) relative to the rest of the column; they are therefore, in case of buckling thereof, the place of concentration of stress, that consequently significant risks of rupture at this level. In particular, the torsion forces combined with repeated bending stresses at the fittings typically cause fatigue failure problems caused mainly by stress concentrations on the female element, particularly on the boundary circle between said two interior surfaces. conical. It has been found, in practice, that breaks caused by fatigue phenomena occur along this circle, portions of which are stressed sometimes in compression, sometimes in tension according to the random angular orientation of the buckling of the column. The present invention aims to overcome these drawbacks and relates to a connection assembly for drilling elements, best meeting the API Specification 7 standard but allowing to withstand high internal stresses resulting from torsional forces, compression and buckling of the drill string, and thus prevent the breaking of elements of the connection, in particular by fatigue phenomenon. More particularly, it aims at reducing the maximum value of the local stresses observed at the connection.
Elle propose à cet effet un ensemble à raccord pour tiges lourdes ou masse-tiges de forage comprenant : - un élément de raccord mâle ayant sensiblement une forme de révolution autour d'un axe longitudinal et qui comporte dans son sens longitudinal respectivement : une première portion sensiblement cylindrique formant épaulement à une de ses extrémités, une seconde portion de surface conique au moins partiellement filetée et s'effilant à partir de la première portion vers l'extrémité libre de l'élément - un élément de raccord femelle sensiblement cylindrique, complémentaire dudit élément de raccord mâle, et qui comporte : une portion radiale formant une face d'appui pour ledit épaulement du premier élément et, longitudinalement, coaxialement et respectivement, à partir de cette portion, une surface intérieure conique au moins partiellement filetée complémentaire de la surface conique au moins partiellement filetée de l'élément mâle, une surface intérieure cylindrique lesdits deux éléments de raccord étant destinés à être assemblés l'un dans l'autre par vissage sur plusieurs tours des filetages, caractérisé en ce que l'élément de raccord mâle comporte, en outre, entre ladite deuxième portion et son extrémité libre, une troisième portion de surface de conicité inférieure à celle de la seconde portion de surface conique, et dimensionnée par rapport à ladite surface intérieure cylindrique de manière à ce qu'il existe un jeu grâce à quoi, lors d'une sollicitation en flexion de l'ensemble, ces deux surfaces entrent respectivement en appui. Ainsi, la présente invention permet de réduire les contraintes observées au niveau des raccords, résultant notamment du flambage des éléments, et d'augmenter ainsi la résistance à la rupture par fatigue au niveau des raccords. De manière préférée, l'élément femelle reprend les dimensions standard définies par la norme API Specification 7 et l'élément mâle est le seul élément de l'ensemble à raccord à être modifié tout en étant compatible avec des éléments femelle standard selon cette norme. It proposes for this purpose a connection assembly for heavy rods or drill pipe-bodies comprising: - a male coupling element having substantially a shape of revolution about a longitudinal axis and which comprises in its longitudinal direction respectively: a first portion substantially cylindrical shoulder forming at one of its ends, a second conical surface portion at least partially threaded and tapered from the first portion towards the free end of the element - a substantially cylindrical female connector element complementary to said male coupling element, and which comprises: a radial portion forming a bearing face for said shoulder of the first element and, longitudinally, coaxially and respectively, from this portion, a conical inner surface at least partially threaded complementary to the surface at least partially threaded cone of the male element, an interior surface cylindrical said two connecting elements being intended to be assembled one into the other by screwing several turns of the threads, characterized in that the male connector element further comprises between said second portion and its free end a third portion of conical surface smaller than that of the second conical surface portion, and dimensioned with respect to said cylindrical inner surface so that there is a clearance whereby at a bending stress of together, these two surfaces respectively support. Thus, the present invention makes it possible to reduce the stresses observed at the connections, resulting in particular from the buckling of the elements, and thus to increase the resistance to fatigue fracture at the connections. Preferably, the female element takes the standard dimensions defined by the API Specification 7 standard and the male element is the only element of the connector assembly to be modified while being compatible with standard female elements according to this standard.
C'est ainsi que l'invention propose en outre un élément de raccord mâle pour tiges lourdes ou masse-tiges de forage destiné à coopérer avec un élément femelle et ayant sensiblement une forme de révolution autour d'un axe longitudinal et qui comporte dans son sens longitudinal respectivement : une première portion sensiblement cylindrique formant épaulement à une de ses extrémités, une seconde portion de surface conique au moins partiellement filetée et s'effilant à partir de la première portion vers l'extrémité libre de l'élément, caractérisé en ce que l'élément de raccord mâle comporte, en outre, entre ladite deuxième portion et son extrémité libre, une troisième portion de surface de conicité inférieure à celle de la seconde portion de surface conique. En fait, il a déjà été proposé par le document FR-2 508 970 d'utiliser des portées cylindriques de guidage sur chacun des éléments à assembler, de part et d'autre des portions coniques filetées, lesdites portées étant dimensionnées de manière à ce qu'elles soient emboîtées les unes dans les autres avant que les filetages n'entrent en prise, dans l'objectif d'assurer un alignement correct de ceux-ci préalablement au vissage, pour éviter tout endommagement des filets. Mais ce document se place dans un domaine très différent de celui du forage pétrolier puisqu'il se situe dans le domaine du tubage de surface, notamment en mer. Thus, the invention also proposes a male coupling element for heavy rods or drill collars intended to cooperate with a female element and having substantially a shape of revolution about a longitudinal axis and which comprises in its longitudinal direction respectively: a first substantially cylindrical portion forming a shoulder at one of its ends, a second conical surface portion at least partially threaded and tapering from the first portion towards the free end of the element, characterized in that that the male connector element further comprises, between said second portion and its free end, a third conical surface portion smaller than that of the second conical surface portion. In fact, it has already been proposed by document FR-2 508 970 to use cylindrical guiding spans on each of the elements to be assembled, on either side of the threaded conical portions, said spans being dimensioned so as to they are nested into each other before the threads come into engagement, in order to ensure proper alignment thereof before screwing, to prevent damage to the nets. But this document is located in a field very different from that of oil drilling since it is in the field of surface casing, especially at sea.
Les éléments tubulaires décrits par ce document ne sont pas du matériel de forage proprement dit. Ils sont utilisés de manière quasi-statique lors de l'exploitation d'un trou foré, et ne sont pas soumis à des efforts de torsion et compression que l'on rencontre dans le matériel de forage. Ces éléments sont uniquement soumis à des efforts de traction exercés par leur propre poids. Le rôle des raccords entre ces éléments se limite à assurer l'étanchéité entre lesdits éléments et le milieu extérieur. Les contraintes mécaniques qui s'appliquent à ces éléments de tubage sont donc totalement différentes de celles de la présente invention. De plus, sur le type de tubages décrits par le document FR 2 508 970, le principal problème est de guider le filetage lors de l'assemblage de deux éléments afin de ne pas l'endommager lors du vissage. A contrario, les connections entre tiges de forage, objet de la présente invention, ne posent généralement pas de problème de vissage, et ne nécessitent pas d'éléments de guidage. The tubular elements described in this document are not actual drilling equipment. They are used quasi-statically when operating a drilled hole, and are not subject to torsional and compressive forces encountered in the drilling equipment. These elements are only subjected to tensile forces exerted by their own weight. The role of the connections between these elements is limited to ensure the seal between said elements and the external environment. The mechanical stresses that apply to these casing elements are therefore totally different from those of the present invention. In addition, on the type of casing described in document FR 2 508 970, the main problem is to guide the threading during the assembly of two elements so as not to damage it during screwing. Conversely, the connections between drill pipes, object of the present invention, do not generally pose a problem of screwing, and do not require guiding elements.
Or, la présente invention vise à réduire, au niveau des raccords entre éléments de forage, la concentration de contraintes générées par le flambage résultant des efforts de compression/torsion agissant sur la colonne. Il résulte de ce qui précède, que l'homme de métier cherchant à améliorer les raccords pour éléments de forage n'a a priori aucune raison de faire appel aux connaissances du domaine technique diamétralement opposé des raccords pour tubages pour extraction, d'autant que les normes applicables au forage sont très strictes et dissuadent en pratique l'homme de métier de chercher à les retoucher. Selon des caractéristiques avantageuses de l'invention, éventuellement 20 combinées : l'élément mâle comporte une gorge disposée entre ladite seconde portion et ladite troisième portion, de telle manière que, lorsque lesdits deux éléments sont assemblés, et lorsque ledit épaulement se trouve en butée contre la face d'appui radiale, la limite géométrique entre ladite surface intérieure conique et 25 ladite surface intérieure cylindrique se trouve comprise dans l'espace formé par ladite gorge ; - la troisième portion de surface de l'élément mâle formant portée est sensiblement cylindrique ; -ladite portion est partiellement conique à son extrémité libre ; 30 -ladite conicité est inférieure à celle de la seconde portion conique au moins partiellement filetée ; - la troisième portion a une dimension longitudinale au plus égale aux 2/3 de la dimension longitudinale de la seconde portion ; - la troisième portion a une dimension longitudinale comprise entre 10%et50%desondiamètre ; - la gorge a un rayon de courbure compris entre '/2 et 3 pouces soit environ entre 12 millimètres et 76 millimètres suivant le diamètre des raccords. - les deux éléments sont axialement percés et débouchants. Ainsi, la présente invention propose de répartir les contraintes de part et d'autre de la limite entre les deux surfaces, sans solliciter cette zone critique directement par contact mécanique. 10 En d'autres termes, pour une même flexion du raccord, l'invention propose de répartir les efforts résultant de cette flexion sur une surface de contact plus élevée entre les deux éléments constituant le raccord, et donc de réduire la valeur des contraintes maximales observées (la contrainte étant par définition une force par unité de surface). 15 De plus, le fait d'ajouter une portée faiblement conique, voire cylindrique, au-delà de cette zone critique, permet de déplacer une partie des efforts sur une surface plus éloignée de l'extrémité libre de l'élément femelle vers une portion de cet élément femelle où les parois ont une section plus importante leur permettant de mieux résister aux sollicitations mécaniques. 20 Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, donnée à titre illustratif et nullement limitatif, en regard aux dessins annexés sur lesquels : - La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'un élément femelle classique en soi, conforme à la norme API. 25 - La figure 2 est vue en coupe longitudinale d'un élément male selon l'invention, - La figure 3 est une vue en coupe longitudinale des deux éléments précités à l'état assemblé selon l'invention. Comme visible en figure 3, un ensemble à raccord 100 selon l'invention 30 est composé d'un élément male 300 et d'un élément femelle 200 assemblés. Ces deux éléments sont respectivement visibles isolément en figures 2 et 1. L'élément de raccord mâle 300 présente une forme de révolution et comporte dans son sens longitudinal une première portion 302 sensiblement cylindrique conformée à une de ses extrémités en épaulement 301, et destinée, à5 son extrémité opposée, à coopérer avec un élément de colonne de forage (non représenté), une portion conique 310 pourvue d'un filetage 311, une gorge 320 étant prévue entre ladite portion sensiblement cylindrique 302 conformée en épaulement 301 et la portion conique 310, et une portion sensiblement cylindrique 330 formant extrémité de l'élément 300, et raccordée à la portion conique 310 par une gorge 340. Cette gorge a avantageusement un rayon de courbure compris entre 1/2 et 3 pouces suivant les diamètres des raccords, soit entre environ 12 millimètres et 76 millimètres. However, the present invention aims to reduce, at the connections between drilling elements, the stress concentration generated by the buckling resulting compression forces / torsion acting on the column. It follows from the foregoing that the skilled person seeking to improve the connections for drilling elements has a priori no reason to appeal to the knowledge of diametrically opposite technical field of extraction casing fittings, especially as the standards applicable to drilling are very strict and deter in practice the skilled person to seek to retouch. According to advantageous features of the invention, possibly combined: the male element comprises a groove disposed between said second portion and said third portion, such that when said two elements are assembled, and when said shoulder is in abutment against the radial bearing face, the geometrical limit between said conical inner surface and said cylindrical inner surface is included in the space formed by said groove; the third surface portion of the male bearing element is substantially cylindrical; the said portion is partially conical at its free end; The taper is lower than that of the second tapered portion at least partially threaded; the third portion has a longitudinal dimension at most equal to 2/3 of the longitudinal dimension of the second portion; the third portion has a longitudinal dimension of between 10% and 50% of the diameter; - The groove has a radius of curvature between / 2 and 3 inches or about 12 millimeters and 76 millimeters depending on the diameter of the connectors. the two elements are axially pierced and open. Thus, the present invention proposes to distribute the stresses on both sides of the boundary between the two surfaces, without soliciting this critical area directly by mechanical contact. In other words, for the same bending of the coupling, the invention proposes to distribute the forces resulting from this bending on a higher contact surface between the two elements constituting the connection, and thus to reduce the value of the maximum stresses. observed (the constraint being by definition a force per unit area). In addition, the fact of adding a slightly conical or even cylindrical range beyond this critical zone makes it possible to move a part of the forces on a surface further from the free end of the female element towards a portion this female element where the walls have a larger section allowing them to better withstand mechanical stresses. The characteristics and advantages of the invention will emerge from the description which follows, given by way of illustration and in no way limitative, with reference to the appended drawings in which: FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a conventional female element per se , compliant with the API standard. FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a male element according to the invention, FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the two abovementioned elements in the assembled state according to the invention. As can be seen in FIG. 3, a connection assembly 100 according to the invention 30 is composed of a male element 300 and a female element 200 assembled. These two elements are respectively visible in isolation in FIGS. 2 and 1. The male coupling element 300 has a shape of revolution and comprises in its longitudinal direction a first substantially cylindrical portion 302 formed at one of its ends in the shoulder 301, and intended, at its opposite end, cooperating with a drill string element (not shown), a conical portion 310 provided with a threading 311, a groove 320 being provided between said substantially cylindrical portion 302 shaped as a shoulder 301 and the conical portion 310 , and a substantially cylindrical portion 330 forming the end of the element 300, and connected to the conical portion 310 by a groove 340. This groove advantageously has a radius of curvature of between 1/2 and 3 inches depending on the diameters of the connectors, or between about 12 millimeters and 76 millimeters.
L'élément de raccord 300 est percé à l'extrémité destinée à coopérer avec un élément de colonne d'un alésage 350 sensiblement cylindrique terminé par une portion 360 conique s'élargissant pour déboucher à l'extrémité opposée de l'élément de raccord 300. L'élément de raccord femelle 200 est également débouchant et présente une forme extérieure sensiblement cylindrique, et, à son extrémité opposée à l'extrémité destinée à coopérer avec un élément de colonne de forage (non représenté), une face radiale 201 formant face d'appui pour coopérer avec ledit épaulement 301, et, dans le sens longitudinal, coaxialement respectivement, une portion de surface intérieure conique 210 partiellement pourvue d'un filetage 211 complémentaire de la surface conique 310 pourvue du filetage 311, une portion de surface intérieure sensiblement cylindrique 220 destinée à coopérer avec la portion cylindrique 330 en ajustement libre et de préférence glissant juste, une portion de surface intérieure conique 230 de même conicité que la portion 210, une portion de surface intérieure 240 de conicité sensiblement plus élevée que la portion 210, et une portion de surface cylindrique 250 débouchant à l'extrémité destinée à coopérer avec un élément de colonne de forage (non représenté). Comme visible en figure 3, lorsque les deux éléments 200 et 300 sont assemblés, l'épaulement 301 se trouve en butée contre la surface radiale 201, et la portée 330 sensiblement en face de la portée 220, un léger jeu, exagéré pour la clarté de la figure, étant visible entre ces deux portées. Ce jeu est avantageusement de l'ordre d'un ajustement H7g6, par exemple (selon NF R91-011). Le contact entre l'épaulement 301 et la surface radiale 201 assure l'étanchéité de l'ensemble. The connecting element 300 is pierced at the end intended to cooperate with a column element of a substantially cylindrical bore 350 terminated by a widening conical portion 360 to open at the opposite end of the connecting element 300. The female coupling member 200 is also open and has a substantially cylindrical outer shape, and at its end opposite the end intended to cooperate with a drill string element (not shown), a radial face 201 forming a face support member for cooperating with said shoulder 301, and, in the longitudinal direction, coaxially respectively, an inner conical surface portion 210 partially provided with a threading 211 complementary to the conical surface 310 provided with the threading 311, an inner surface portion substantially cylindrical 220 intended to cooperate with the cylindrical portion 330 in free adjustment and preferably sliding just , a conical inner surface portion 230 of the same conicity as the portion 210, an inner surface portion 240 of substantially greater conicity than the portion 210, and a cylindrical surface portion 250 opening at the end intended to cooperate with an element drill string (not shown). As can be seen in FIG. 3, when the two elements 200 and 300 are assembled, the shoulder 301 is in abutment against the radial surface 201, and the surface 330 substantially opposite the span 220, a slight clearance, exaggerated for clarity. of the figure, being visible between these two staves. This clearance is advantageously of the order of an adjustment H7g6, for example (according to NF R91-011). The contact between the shoulder 301 and the radial surface 201 seals the assembly.
La gorge 340 se trouve à cheval entre la surface conique 210 et la surface cylindrique 220, sensiblement en face du cercle 260 formant limite entre ces deux surfaces. Ainsi, lors d'une sollicitation en flexion de l'ensemble 100, les deux surfaces formant portée 330 et 220 entrent en contact puis en appui, ce qui permet de distribuer les efforts, réduire les contraintes observées au niveau de l'élément femelle, sans que le cercle critique et son voisinage immédiat ne soient sollicités en contact. Il est à noter que les gorges 320 et 340 peuvent être utilisées pour l'engagement et le dégagement d'un outil de coupe servant à l'usinage du filetage 311 de la partie 310 qu'elles encadrent. Le filetage 311 peut, cependant, être fabriqué selon tout autre procédé. Par ailleurs, les deux gorges peuvent également servir de gorges de relaxation pour fluides sous pression afin de contribuer à l'étanchéité de l'ensemble. The groove 340 is astride between the conical surface 210 and the cylindrical surface 220, substantially opposite the circle 260 forming a boundary between these two surfaces. Thus, during a flexural biasing of the assembly 100, the two surfaces forming surfaces 330 and 220 come into contact and then support, which makes it possible to distribute the forces, reduce the stresses observed at the level of the female element, without the critical circle and its immediate neighborhood being solicited in contact. It should be noted that the grooves 320 and 340 can be used for engaging and disengaging a cutting tool for machining the thread 311 of the part 310 they frame. Thread 311 may, however, be manufactured by any other method. In addition, the two grooves can also serve as relaxation grooves for pressurized fluids to help seal the assembly.
Avantageusement, ces deux gorges peuvent recevoir des joints d'étanchéité (non représentés), par exemple des joints toriques, afin d'améliorer l'étanchéité du raccord. Alternativement ou en complément de ce qui précède, une gorge (non représentée) peut être usinée dans la portée 330 afin d'accueillir un joint d'étanchéité, par exemple un joint torique, toujours en vue d'améliorer l'étanchéité de l'ensemble, notamment lors d'un forage en éruption, par exemple. Avantageusement, la portée 330 peut être non pas cylindrique mais légèrement conique (avec une conicité inférieure à celle des portions filetées), au moins partiellement, à son extrémité libre, pour faciliter un contact linéique avec portée 220 en cas de flexion de l'ensemble, et assurer une meilleure distribution (répartition) des contraintes. Ces éléments sont avantageusement conformes à la norme API Specification 7. Plus précisément, les éléments ont avantageusement les dimensions 30 suivantes, données à titre d'exemple (pour une connexion de type NC50 selon la norme API) : diamètre intérieur maximal de la portion 210: 153 millimètres environ ; environ ; diamètre intérieur minimal de la portion 210: 134 millimètres environ ; - longueur totale de la portion conique 210: 114 millimètres environ ; longueur filetée de la portion conique 210 : 98 millimètres environ ; longueur de la portion cylindrique 220: 51 millimètres environ ; diamètre intérieur de la portion cylindrique 220: 134 millimètres environ ; longueur de la portion conique 230 : 51 millimètres environ ; conicité de la portion 240 : 30 environ ; - diamètre intérieur de la portion cylindrique 250: 76 millimètres environ ; diamètre intérieur de la gorge 320: 138 millimètres environ ; - diamètre extérieur maximal de la portion conique 310: 154 millimètres environ ; longueur entre l'épaulement 301 et l'extrémité la plus éloignée de la gorge 340: 114 millimètres environ ; diamètre minimal de la gorge 340: 128 millimètres environ ; largeur maximale de la gorge 340: 20 millimètres environ ; rayon de courbure minimal de la gorge 340 : diamètre intérieur de la portion 350: 76 millimètres environ ; diamètre intérieur maximal de la portion conique 360: 83 millimètres environ ; jeu sur le diamètre entre les portions 330 et 220: ajustement H7g6) Un test a permis d'évaluer à environ 60 % la réduction des contraintes ainsi obtenues à 10 cm de la portée d'étanchéité, constituée par le contact entre l'épaulement 301 et la surface radiale 201 (ce test a été réalisé avec des jauges de contraintes posées sur la surface extérieure de l'élément femelle, à 2, 4, 6, 8 pouces, à savoir 50,8 ; 101,6 ; 152,4 ; 203,2 millimètres, de la portée d'étanchéité 201). Il est à noter que de nombreuses modifications ou variantes de l'ensemble à raccord décrit et représenté peuvent être aisément réalisées par l'homme de métier sans sortir du cadre de l'invention. Advantageously, these two grooves can receive seals (not shown), for example O-rings, to improve the sealing of the connection. Alternatively or in addition to the above, a groove (not shown) can be machined in the scope 330 to accommodate a seal, for example an O-ring, always with a view to improving the tightness of the seal. together, especially during an erupting drilling, for example. Advantageously, the span 330 may not be cylindrical but slightly conical (with a conicity smaller than that of the threaded portions), at least partially, at its free end, to facilitate a linear contact with the bearing 220 in case of flexion of the assembly. , and ensure a better distribution (distribution) of constraints. These elements are advantageously in accordance with the API Specification 7 standard. More precisely, the elements advantageously have the following dimensions given by way of example (for an NC50 type connection according to the API standard): maximum inside diameter of the portion 210 Approximately 153 millimeters; about ; minimum inside diameter of portion 210: approximately 134 millimeters; total length of the conical portion 210: 114 millimeters approximately; threaded length of the conical portion 210: about 98 millimeters; length of the cylindrical portion 220: about 51 millimeters; inner diameter of the cylindrical portion 220: about 134 millimeters; length of the conical portion 230: about 51 millimeters; taper of the 240: 30 portion; inner diameter of the cylindrical portion 250: about 76 millimeters; inner diameter of throat 320: approximately 138 millimeters; maximum outside diameter of the conical portion 310: approximately 154 millimeters; length between the shoulder 301 and the end farthest from the groove 340: 114 millimeters approximately; minimum diameter of throat 340: approximately 128 millimeters; maximum width of the groove 340: approximately 20 millimeters; minimum radius of curvature of the groove 340: inner diameter of the portion 350: about 76 millimeters; maximum inside diameter of conical portion 360: approximately 83 millimeters; play on the diameter between the portions 330 and 220: adjustment H7g6) A test made it possible to evaluate at approximately 60% the reduction of the stresses thus obtained at 10 cm from the sealing surface, constituted by the contact between the shoulder 301 and the radial surface 201 (this test was performed with strain gauges placed on the outer surface of the female element at 2, 4, 6, 8 inches, namely 50.8, 101.6, 152.4 203.2 millimeters from the sealing range 201). It should be noted that many modifications or variations of the connector assembly described and shown can be easily performed by the skilled person without departing from the scope of the invention.