OA16612A - Pipe system - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un système de canalisation comportant une série de tuyaux (2) assemblés bout à bout par des jonctions articulées à rotule (4), définissant intérieurement un conduit de circulation continue pour un fluide véhiculé. Selon l'invention, les tuyaux sont respectivement formés par une partie courante à paroi perméable filtrante (8) se laissant traverser par le fluide et par des parties terminales (10) à parois non perméables rapportés à chaque extremité de la partie courante filtrante. Ce sont sur ces parties non perméables que sont rendus solidaires un boîtier ou une tête de rotule d'une des jonctions par raccodement étanche. Le fluide parcourant les tuyaux de proche en proche via les jonctions peut être du pétrole extrait des nappes souterraines dans le cas usuel d'utilisation d'une crépine ou un fluide injecté depuis la surface vers des nappes souterraines. The invention relates to a pipeline system comprising a series of pipes (2) assembled end to end by articulated ball joints (4), internally defining a continuous circulation duct for a conveyed fluid. According to the invention, the pipes are respectively formed by a running part with a permeable filtering wall (8) allowing the fluid to pass through and by end parts (10) with non-permeable walls attached to each end of the main filtering part. It is on these non-permeable parts that a housing or a ball head of one of the junctions are made integral by sealed connection. The fluid passing through the pipes step by step via the junctions may be petroleum extracted from underground water tables in the usual case of using a strainer or a fluid injected from the surface to underground water tables.
Description
La présente invention concerne un système de canalisation et plus particulièrement un système de canalisation comportant une série de tuyaux assemblés bout à bout par des jonctions articulées à rotule. L’insertion de ces jonctions entre les tuyaux permet de faire 5 suivre à la canalisation la forme d'un tube de forage courbe dans lequel elle pénètre.The present invention relates to a piping system and more particularly to a piping system comprising a series of pipes assembled end to end by articulated ball joints. The insertion of these junctions between the pipes allows the pipeline to follow the shape of a curved drill pipe into which it enters.
L'invention vise ainsi à proposer un système de canalisation qui permette aussi bien l'injection de fluide véhiculé depuis la surface vers des nappes souterraines que la filtration du pétrole en /o sous-sol et son pompage vers la surface. L'invention propose de tels systèmes de canalisation dans le champ d'application particulier que sont les forages transversaux aux puits verticaux. On vise ainsi, dans l'exemple d'une extraction de fluide, à pomper le pétrole sur une plus grande surface à iso-profondeur.The invention thus aims to provide a pipe system which allows both the injection of fluid conveyed from the surface to subterranean aquifers and the filtration of oil in / o subsoil and its pumping to the surface. The invention proposes such piping systems in the particular field of application of drilling transverse to vertical wells. Thus, in the example of a fluid extraction, the aim is to pump the oil over a larger surface at iso-depth.
Selon des caractéristiques avantageuses de l'invention, le système de canalisation est constitué d’une série de tuyaux rigides et de jonctions articulées qui ont une forme tubulaire creuse pour définir intérieurement un conduit de circulation de fluide continu le long de la canalisation. Le liquide peut ainsi passer de proche en 20 proche dans les tuyaux successifs. Afin que le fluide traverse la canalisation, on prévoit de réaliser des tuyaux avec des tubes à paroi perméable filtrante. A l'extrémité des tuyaux, des parties terminales à paroi non perméables sont rapportées par soudage ou vissage de manière à offrir une surface de raccordement pour les 25 jonctions articulées dans une zone de fixation étanche. On permet ainsi une circulation étanche du fluide véhiculé à l’intérieur des tuyaux via les jonctions articulées.According to advantageous features of the invention, the pipe system consists of a series of rigid pipes and articulated joints which have a hollow tubular shape to internally define a continuous fluid circulation pipe along the pipe. The liquid can thus pass step by step in the successive pipes. In order for the fluid to pass through the pipe, it is planned to make pipes with tubes with a permeable filtering wall. At the end of the pipes, non-permeable wall end portions are attached by welding or screwing so as to provide a mating surface for the articulated joints in a sealed attachment area. This allows a sealed circulation of the fluid conveyed inside the pipes via the articulated joints.
On pourra prévoir différentes conceptions de la partie courante perméable de ces tuyaux, en proposant par exemple des 30 tubes perforés ou des tubes filtrants constitués de barres disposées t annulairement et recouvertes par un fil enroulé autour de ces barres. Le fil présentera avantageusement une section triangulaire, et l'orientation du fil pourra être choisie en fonction de l'application qui sera faite du système de canalisation. La pointe du triangle pourra 5 ainsi être orientée vers l’intérieur de la partie courante de manière à ce que la base fasse obstacle à l’entrée de sable à l’intérieur du tuyau pour réaliser un ensemble filtrant particulièrement efficace pour laisser passage au pétrole vers l'intérieur du tube tout en filtrant le sable par exemple.Different designs can be provided for the permeable main part of these pipes, by proposing for example perforated tubes or filter tubes made up of bars arranged annularly and covered by a wire wound around these bars. The wire will advantageously have a triangular section, and the orientation of the wire may be chosen according to the application to be made of the pipe system. The point of the triangle can thus be oriented towards the inside of the running part so that the base obstructs the entry of sand into the interior of the pipe to produce a particularly effective filter assembly to allow passage of oil. towards the inside of the tube while filtering the sand for example.
to Les jonctions articulées à rotule comportent classiquement un boîtier de rotule et une tête de rotule qui sont avantageusement, comme cela a été précisé précédemment, portés par les parties terminales des tuyaux à paroi non perméable pour permettre un passage étanche du fluide depuis un tuyau vers l'autre au passage !5 des jonctions articulées. En outre, on prévoit des moyens d'étanchéité entre le boîtier et la tête de rotule de chacune des jonctions articulées pour que la circulation du fluide véhiculé reste continue sans fuite même en cas de basculement de la tête de rotule dans son boîtier.to Ball joint articulated joints conventionally comprise a ball joint housing and a ball head which are advantageously, as was specified previously, carried by the end portions of the pipes with a non-permeable wall to allow a sealed passage of the fluid from a pipe to the other in passing! 5 articulated junctions. In addition, sealing means are provided between the housing and the ball head of each of the articulated junctions so that the circulation of the fluid conveyed remains continuous without leakage even in the event of tilting of the ball head in its housing.
Selon des caractéristiques particulières de l'invention, la tête de rotule est creuse et elle présente la forme d'une calotte sphérique. De façon complémentaire, le boîtier de rotule est formé par une bague intérieure et par une bague extérieure montée vissée sur la bague intérieure et bloquée en position par une clavette anti25 rotation pour enserrer la tête de rotule. Dans ce cas, la bague intérieure comporte une extrémité courbe qui vient se loger dans la tête de rotule contre la surface intérieure de la calotte sphérique et un épaulement surmontant cette extrémité courbe et disposé en regard de l'extrémité libre de la tête de rotule à distance pour permettre le jeu de rotation de la tête de rotule.According to particular characteristics of the invention, the ball head is hollow and it has the shape of a spherical cap. Complementarily, the ball joint housing is formed by an inner ring and an outer ring mounted screwed on the inner ring and locked in position by an anti-rotation key to grip the ball head. In this case, the inner ring has a curved end which is received in the ball head against the inner surface of the spherical cap and a shoulder surmounting this curved end and disposed opposite the free end of the ball head to distance to allow rotational play of the ball head.
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Les moyens d'étanchéité, prévus pour d'une part empêcher l’intrusion de particules au niveau des jonctions articulées et pour d'autre part empêcher la perte de pétrole à ces mêmes endroits, prennent la forme de joints internes annulaires disposés entre la 5 bague extérieure et la tête de rotule et entre cette même bague extérieure et la bague intérieure. Ils sont agencés de telle sorte que le vissage de la bague extérieure sur la bague intérieure, pour fermer le boîtier de rotule sur de la tête de rotule, permet de les comprimer et de les rendre plus performants dans leur fonction ίο d'étanchéité.The sealing means, provided on the one hand to prevent the intrusion of particles at the articulated junctions and on the other hand to prevent the loss of oil at these same places, take the form of annular internal seals arranged between the 5 outer ring and the ball head and between this same outer ring and the inner ring. They are arranged so that the screwing of the outer ring on the inner ring, to close the ball joint housing on the ball head, allows them to be compressed and makes them more efficient in their sealing function.
Selon une série de caractéristiques avantageuses complémentaires de l'invention, le système de canalisation comporte une jonction finale qui est disposée à une extrémité de la série des tuyaux filtrants, et plus particulièrement à l'extrémité située la plus is proche de la surface de sorte qu'il s’agit du dernier module du système inséré dans le tube de forage correspondant depuis la surface, et donc celui directement accessible depuis la surface.According to a series of additional advantageous characteristics of the invention, the pipe system comprises a final junction which is arranged at one end of the series of filter pipes, and more particularly at the end situated closest to the surface so that it is the last module of the system inserted into the corresponding drill pipe from the surface, and therefore the one directly accessible from the surface.
Cette jonction finale est particulière en ce qu'elle comporte un joint disposé sur sa surface extérieure adapté à se déployer en 20 saillie de ladite surface par l'action d'un outil de serrage adapté à être engagé dans la jonction finale à son extrémité libre. Ainsi, on peut déployer un joint externe pour créer une étanchéité entre la canalisation et le tube de forage, de manière à ce que le pétrole qui n’a pas pénétré dans la canalisation et qui n'a donc pas été filtré par 25 les tuyaux perméables de la canalisation ne puisse pas remonter dans le tube de forage au-delà de la jonction finale. On a de la sorte un agencement qui permet de déployer ainsi le joint externe formant étanchéité lorsque tout le système de canalisation est en place dans le tube de forage, de sorte que l'on n'est pas obligé de déployer le 30 joint externe avant l'insertion de la canalisation dans le tube de forage et de faire frotter ce joint contre les parois du tube pendant cette insertion de la canalisation.This final junction is particular in that it comprises a seal arranged on its outer surface adapted to be deployed projecting from said surface by the action of a clamping tool adapted to be engaged in the final junction at its free end. . Thus, an external seal can be deployed to create a seal between the pipeline and the drill pipe, so that oil which has not entered the pipeline and therefore has not been filtered through the pipes. permeable pipe cannot back up into the drill pipe past the final junction. There is thus an arrangement which allows the outer seal forming to be thus deployed when the entire piping system is in place in the drill pipe, so that one is not required to deploy the outer seal beforehand. inserting the pipe into the drill pipe and rubbing this seal against the walls of the pipe during this pipe insertion.
Afin de réaliser l'expansion du joint par l’action de l'outil de serrage, on prévoit une jonction finale qui comporte, à une première 5 extrémité, un boîtier de rotule adapté à recevoir une tête de rotule solidaire d'un tuyau du système, ledit boîtier de rotule étant formé par une bague intérieure et une bague extérieure rendues solidaires pour emprisonner la tête de rotule, et qui comporte à une deuxième extrémité des moyens d'entraînement adaptés à coopérer avec l'outil lo de serrage.In order to achieve the expansion of the joint by the action of the tightening tool, a final joint is provided which comprises, at a first end, a ball housing adapted to receive a ball head integral with a pipe of the joint. system, said ball joint housing being formed by an inner ring and an outer ring made integral to trap the ball head, and which comprises at a second end drive means adapted to cooperate with the lo tightening tool.
Ces moyens d'entraînement comportent un cylindre d'entraînement intérieur présentant des rainures longitudinales sur sa surface intérieure adaptées à recevoir des ergots disposés radialement sur l'outil de serrage pour l'entraînement en rotation du 15 cylindre par l'outil de serrage. Ils comportent en outre un cylindre extérieur qui, sous l'effet de la rotation du cylindre d'entraînement intérieur et via un système vis-écrou et une goupille de guidage en translation, est adapté à se déplacer en translation en rapprochement du boîtier de rotule, de manière à comprimer un joint 20 d'étanchéité externe disposé entre le cylindre extérieur et la bague extérieure, ledit joint d'étanchéité externe étant conformé pour s'étendre en saillie de la jonction lorsqu'il est comprimé.These driving means comprise an internal driving cylinder having longitudinal grooves on its internal surface adapted to receive lugs arranged radially on the tightening tool for the rotation driving of the cylinder by the tightening tool. They further include an outer cylinder which, under the effect of the rotation of the inner drive cylinder and via a screw-nut system and a translational guide pin, is adapted to move in translation in close proximity to the ball joint housing. , so as to compress an outer seal disposed between the outer cylinder and the outer ring, said outer seal being shaped to protrude from the junction when compressed.
Ainsi, on réalise simplement et efficacement l'expansion du joint externe sur la périphérie de la jonction finale par une action 25 réalisée à son extrémité libre accessible depuis la surface. Cette expansion du joint externe est avantageusement rendue irréversible par la combinaison du filetage entre les moyens d'entraînement et de la liaison rainure-ergot qui permet de retirer l'outil de serrage sans dévisser les moyens d'entraînement.Thus, the expansion of the outer seal is achieved simply and efficiently on the periphery of the final junction by an action performed at its free end accessible from the surface. This expansion of the external seal is advantageously made irreversible by the combination of the thread between the drive means and the groove-lug connection which makes it possible to remove the tightening tool without unscrewing the drive means.
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Selon une caractéristique secondaire de l'invention, une goupille frangible est disposée entre le cylindre d'entraînement intérieur et le cylindre extérieur, ladite goupille étant dimensionnée pour se rompre sous l'effet de la rotation du cylindre intérieur induite par l’outil de serrage. On évite ainsi, lors de la mise en place de la jonction finale dans le tube de forage, que les moyens d'entraînement se désolidarisent, et l’on pourra facilement passer d'un état dans lequel ils sont retenus l’un par rapport à l’autre à un état où ils sont libres de tourner l'un par rapport à l'autre sous l'action de l'outil de serrage.According to a secondary characteristic of the invention, a frangible pin is arranged between the inner drive cylinder and the outer cylinder, said pin being dimensioned to break under the effect of the rotation of the inner cylinder induced by the tightening tool. . This prevents, during the establishment of the final junction in the drill pipe, that the drive means become detached, and we can easily go from a state in which they are retained relative to each other. the other to a state where they are free to rotate relative to each other under the action of the clamping tool.
L'invention concerne également un ensemble de forage impliquant un système de canalisation selon l'invention. L'ensemble de forage comporte un puits vertical au fond duquel est disposé un bouchon cimenté, et un tube de forage qui s'étend transversalement depuis ce bouchon cimenté en présentant un rayon de courbure adapté. Le système de canalisation est disposé en intégralité dans le tube de forage transversal, et la jonction finale et son joint externe expansé s'étendent dans ce tube de forage transversal.The invention also relates to a drilling assembly involving a pipe system according to the invention. The drilling assembly comprises a vertical well at the bottom of which is placed a cemented plug, and a drilling tube which extends transversely from this cemented plug, having a suitable radius of curvature. The pipeline system is disposed integrally within the transverse drill pipe, and the final junction and its expanded outer seal extend into this transverse drill pipe.
On peut prévoir que plusieurs tubes de forage s'étendent transversalement depuis le bouchon cimenté, chaque tube de forage étant adapté à recevoir un système de canalisation tel que décrit précédemment. Ainsi, on peut disposer de plusieurs systèmes de canalisation sur un même puits de forage pour multiplier la surface d'échange avec les nappes souterraines, tout en s'assurant facilement de l'étanchéité du puits de forage à l'encontre des liquides non filtrés, puisque chaque système de canalisation selon l'invention présente à son extrémité un joint externe d'étanchéité entre lui et son propre tube de forage.Provision can be made for several drilling tubes to extend transversely from the cemented plug, each drilling tube being adapted to receive a pipe system as described above. Thus, it is possible to have several piping systems on the same borehole to increase the exchange surface with the groundwater, while easily ensuring the tightness of the borehole against unfiltered liquids. , since each pipe system according to the invention has at its end an external seal between it and its own drill pipe.
Il est dès lors intéressant de noter la caractéristique selon laquelle l'outil de serrage est monté en bout d'une tige de forage motorisée, l'outil de serrage présentant un élément en forme deIt is therefore interesting to note the characteristic according to which the tightening tool is mounted at the end of a motorized drill rod, the tightening tool having an element in the form of a
Ή baïonnette disposée à son extrémité libre par l'intermédiaire d'une articulation à rotule adaptée pour suivre le rayon de courbure du tube de forage transversal. Ainsi, on peut aisément entraîner en rotation la jonction finale pour réaliser l'expansion du joint associé 5 quelle que soit la portion du tube de forage et son rayon de courbure.Ή bayonet disposed at its free end via a ball joint adapted to follow the radius of curvature of the transverse drill pipe. Thus, the final junction can easily be rotated to achieve expansion of the associated joint 5 regardless of the portion of the drill pipe and its radius of curvature.
L'invention sera maintenant plus complètement décrite dans le cadre de ses caractéristiques préférées et de leurs avantages, en faisant référence aux figures 1 à 8 qui illustrent les éléments io essentiels d'un système de canalisation en se plaçant ici dans le cas de l’application de l’invention à la réalisation d’une crépine servant à l'extraction de pétrole. Parmi elles :The invention will now be more fully described in the context of its preferred features and their advantages, with reference to Figures 1 to 8 which illustrate the essential elements of a piping system by placing it here in the case of application of the invention to the production of a strainer used for oil extraction. Among them :
-la figure 1 représente une vue en coupe d’un détail d'un système de canalisation selon un mode de réalisation de l'invention, /5 au niveau de la liaison entre les moyens formant rotule et la partie courant filtrante d'un tuyau ;FIG. 1 represents a sectional view of a detail of a pipe system according to one embodiment of the invention, / 5 at the level of the connection between the means forming a ball joint and the filtering current part of a pipe ;
-la figure 2 représente une vue partiellement en coupe d’une jonction finale du système de canalisation, monté à l'extrémité d'un tuyau perméable filtrant ;FIG. 2 represents a partially sectional view of a final junction of the pipe system, mounted at the end of a permeable filter pipe;
-les figures 3 et 4 sont des agrandissements des zones III et-figures 3 and 4 are enlargements of zones III and
IV référencées sur la figure 2 ;IV referenced in Figure 2;
-la figure 5 représente une jonction finale tel qu'illustrée sur la figure 2, ici associée à un outil de serrage selon l'invention ;FIG. 5 represents a final junction as illustrated in FIG. 2, here associated with a tightening tool according to the invention;
-la figure 6 représente schématiquement un ensemble de 25 forage comportant deux tubes de forage transversaux dans lesquels sont disposés des systèmes de canalisation selon l'invention ;FIG. 6 schematically represents a drilling assembly comprising two transverse drilling tubes in which pipe systems according to the invention are arranged;
-et les figures 7 et 8 représentent chacune une vue partiellement en coupe d'une jonction articulée à rotule disposée Ml vissée entre deux tuyaux rigides, la figure 7 illustrant un premier mode de réalisation de la jonction et la figure 8 illustrant un deuxième mode de réalisation de cette jonction.-and Figures 7 and 8 each show a partially sectional view of an articulated ball joint disposed Ml screwed between two rigid pipes, Figure 7 illustrating a first embodiment of the junction and Figure 8 illustrating a second embodiment realization of this junction.
L'invention va être décrite en conformité avec ces figures, s et l'on comprendra que les caractéristiques de chacun des modes de réalisation pourront être combinées pour l'obtention d'un système de canalisation conforme à l'invention qui peut être inséré dans des tubes de forage courbes.The invention will be described in accordance with these figures, and it will be understood that the characteristics of each of the embodiments can be combined to obtain a pipe system according to the invention which can be inserted into curved drill pipes.
Un système de canalisation selon l'invention comporte une série de tuyaux 2 assemblés bout à bout par des jonctions articulées à rotule 4, l'ensemble étant adapté à être déployé à l'intérieur d'un tube de forage 6, qui peut être courbe. Le système de canalisation est particulièrement adapté à l'extraction de pétrole en filtrant le sable qui peut être présent dans le tube de forage. Le fluide est is aspiré à l'intérieur de la canalisation en passant à travers un dispositif filtrant qui retient le sable hors de la canalisation. A cet effet, les tuyaux présentent une structure adaptée à filtrer le fluide et un capuchon est prévu pour fermer l’extrémité du tuyau qui sera inséré le premier dans le puits, de façon à imposer au fluide de 20 passer uniquement par la structure filtrante des tuyaux.A pipe system according to the invention comprises a series of pipes 2 assembled end to end by articulated ball joints 4, the assembly being adapted to be deployed inside a drill pipe 6, which can be curved. . The pipeline system is particularly suitable for oil extraction by filtering out any sand that may be present in the drill pipe. Fluid is drawn into the pipeline by passing through a filter device which retains the sand out of the pipeline. To this end, the pipes have a structure suitable for filtering the fluid and a cap is provided to close the end of the pipe which will be inserted first into the well, so as to force the fluid to pass only through the filtering structure of the tubes. pipes.
On comprend que le système de canalisation selon l'invention prendra une forme similaire dans le cas d'une injection de fluide de la surface vers le sol.It is understood that the pipe system according to the invention will take a similar form in the case of an injection of fluid from the surface to the ground.
Les tuyaux et les jonctions présentent les uns et les autres une forme tubulaire creuse pour définir intérieurement le long de la canalisation un conduit de circulation continue pour le fluide véhiculé.The pipes and the junctions each have a hollow tubular shape in order to define internally along the pipe a continuous circulation duct for the conveyed fluid.
Les tuyaux sont réalisés dans des matériaux adaptés à l’utilisation particulière du système de canalisation selon l’invention, 30 notamment en acier pour le forage pétrolier. Il en est de même pour les jonctions qui relient les tuyaux deux à deux.The pipes are made of materials suitable for the particular use of the pipe system according to the invention, in particular steel for oil drilling. It is the same for the junctions which connect the pipes two by two.
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Les tuyaux sont respectivement formés par une partie courante à paroi perméable filtrante 8 formant crépine pour permettre l'entrée du fluide dans la canalisation et par des parties terminales 10 à paroi non perméable, disposées à chaque extrémité 5 de la partie courante filtrante.The pipes are respectively formed by a main part with a permeable filtering wall 8 forming a strainer to allow the entry of the fluid into the pipe and by end parts 10 with a non-permeable wall, arranged at each end 5 of the main filtering part.
Dans l'exemple illustré sur la figure 1, la partie courante à paroi filtrante est formée par une structure tubulaire à trous recouverte par un fil 12 à section triangulaire enroulé autour de ladite structure. La structure tubulaire à trous est réalisée par des io barres 14 symétriques régulièrement espacées et laissant de fait des passages radiaux entre elles. En variante, la structure aurait pu être formée d'un tube à la paroi perforée. Le fil est enroulé de façon hélicoïdale autour des barres, et il est orienté ici de sorte que la base soit tournée vers l'extérieur des tuyaux et que la pointe repose 15 contre les barres, ce qui permet une bonne filtration du sable voulant entrer dans la canalisation, dans le cas d’une filtration de pétrole.In the example illustrated in FIG. 1, the main part with a filtering wall is formed by a tubular structure with holes covered by a wire 12 of triangular section wound around said structure. The tubular structure with holes is produced by symmetrical bars 14 regularly spaced and in fact leaving radial passages between them. Alternatively, the structure could have been formed of a tube with a perforated wall. The wire is helically wound around the bars, and is oriented here so that the base faces outward from the pipes and the tip rests against the bars, allowing good filtration of the sand wanting to enter. the pipeline, in the case of petroleum filtration.
Les parties terminales des tuyaux présentent la forme d'un embout lisse non perforé 16, non perméable, qui a un diamètre intérieur égal à celui de la partie courante à paroi filtrante, de telle 20 sorte qu'il peut être rapporté soudé sur la partie courante à paroi filtrante. Tel que cela sera décrit ci-après, l'embout non perforé offre une surface de raccordement non perméable, dans une zone étanche, pour le montage d'un élément de la jonction à rotule, qui sera monté vissé ou soudé sur cet embout.The end portions of the pipes are in the form of a smooth, non-perforated, non-permeable end piece 16 which has an inside diameter equal to that of the running part with the filter wall, so that it can be added welded to the part. current with filtering wall. As will be described below, the non-perforated end piece provides a non-permeable connection surface, in a sealed area, for mounting an element of the ball joint, which will be mounted screwed or welded to this end piece.
Les tuyaux successifs de la canalisation peuvent être identiques ou différents. En particulier, on peut prévoir qu’ils présentent des diamètres différents, dans un rapport décroissant en allant vers l'extrémité de la canalisation destinée à plonger au fond du puits au cours du forage, de sorte que la canalisation peut ainsi 30 pénétrer dans des tubes de forage de plus en plus étroits. De même, on peut prévoir que tous les tuyaux soient perforés, ou que seuls les tuyaux destinés à être placés au fond du tube de forage le soient. Dans tous les cas, chacun des tuyaux comporte, à chacune de ses extrémités, un embout non perméable offrant une surface de 35 raccordement du tuyau aux différents éléments de la jonction dans une zone étanche. Tel que cela sera détaillé ci-après, il est particulièrement avantageux dans le contexte de la présente application, que le raccordement soit étanche pour s'assurer que le fluide véhiculé passe uniquement par la partie courante à paroi filtrante des tuyaux.The successive pipes of the pipeline may be identical or different. In particular, provision can be made for them to have different diameters, in a decreasing ratio going towards the end of the pipe intended to dip to the bottom of the well during drilling, so that the pipe can thus penetrate into holes. increasingly narrow drill pipes. Likewise, provision can be made for all the pipes to be perforated, or for only the pipes intended to be placed at the bottom of the drill pipe to be so. In all cases, each of the pipes comprises, at each of its ends, a non-permeable end piece providing a surface for connecting the pipe to the various elements of the junction in a sealed zone. As will be detailed below, it is particularly advantageous in the context of the present application for the connection to be sealed to ensure that the fluid conveyed passes only through the current part with the filtering wall of the pipes.
Les jonctions 4, tel qu'illustré sur la figure 7, comportent une tête de rotule sphérique 18 qui se prolonge par une tige 20 se raccordant à l’un des deux tuyaux successifs et qui est adaptée à loger dans un boîtier de rotule 22 formant cavité de réception de la tête et se raccordant au tuyau suivant. La tige prolonge la tête de rotule de manière à s'étendre en saillie du boîtier de rotule.The junctions 4, as illustrated in FIG. 7, comprise a spherical ball head 18 which is extended by a rod 20 connecting to one of the two successive pipes and which is adapted to be housed in a ball joint housing 22 forming receiving cavity of the head and connecting to the following pipe. The rod extends the ball head so as to protrude from the ball housing.
Le boîtier et la tête de rotule d'une jonction sont rendus respectivement solidaires d'une partie terminale d'un tuyau correspondant par un raccordement étanche. Par ailleurs, des moyens d'étanchéité sont prévus entre le boîtier et la tête de rotule de chacune des jonctions pour éviter les entrées et les sorties de fluide au niveau des jonctions. De la sorte, dans le cas ici décrit d'une extraction de fluide, on s'assure que le fluide entrant a bien été filtré par son passage au niveau des tuyaux et l'on confine dans un conduit rendu étanche la circulation du fluide extrait entre les tuyaux de proche en proche via les jonctions. Afin de permettre le passage du fluide extrait à travers la rotule, la tête de rotule et la tige le prolongeant sont creusées, et le boîtier comporte une bague intérieure 24 et une bague extérieure 26 vissées l'une sur l'autre pour définir ensemble la cavité de réception de la tête de rotule.The housing and the ball head of a junction are respectively secured to an end part of a corresponding pipe by a sealed connection. Furthermore, sealing means are provided between the housing and the ball head of each of the junctions to prevent fluid inlets and outlets at the junctions. In this way, in the case described here of a fluid extraction, it is ensured that the entering fluid has indeed been filtered by its passage through the pipes and the circulation of the extracted fluid is confined in a sealed duct. between the pipes step by step via the junctions. In order to allow the passage of the fluid extracted through the ball joint, the ball head and the rod extending it are hollowed out, and the housing comprises an inner ring 24 and an outer ring 26 screwed together to define the joint. ball head receiving cavity.
Dans la description qui va suivre, on va arbitrairement qualifier d'avant la partie d'un élément de la jonction orientée vers la droite de la figure et d'arrière la partie de cet élément orientée vers la gauche de la figure, et on va arbitrairement qualifier de premier tuyau le tuyau sur lequel est rendu solidaire le boîtier de rotule et de deuxième tuyau le tuyau sur lequel est rendue solidaire la tige de rotule.In the following description, we will arbitrarily qualify as before the part of an element of the junction oriented towards the right of the figure and as rear the part of this element oriented towards the left of the figure, and we will arbitrarily qualify as the first pipe the pipe to which the ball joint housing is made integral and as the second pipe the pipe to which the ball joint rod is made integral.
La bague intérieure 24 est vissée sur l'embout lisse non perméable formant partie terminale du premier tuyau. Elle présente fcc une forme tubulaire d'axe de révolution confondu avec celui du premier tuyau sur lequel elle est vissée. Elle présente une partie avant de diamètre intérieur égal au diamètre intérieur du premier tuyau ou très proche de celui-ci afin de définir une section de 5 passage constante pour le fluide véhiculé, et une partie arrière dont le diamètre intérieur présente un filetage légèrement supérieur au diamètre extérieur de l'embout lisse qui présente à son extrémité libre un filetage complémentaire pour permettre le vissage de la bague sur l'embout.The inner ring 24 is screwed onto the smooth non-permeable end piece forming the end part of the first pipe. It has fcc a tubular shape with an axis of revolution coincident with that of the first pipe on which it is screwed. It has a front part with an internal diameter equal to the internal diameter of the first pipe or very close to the latter in order to define a constant passage section for the fluid conveyed, and a rear part whose internal diameter has a thread slightly greater than outer diameter of the smooth end piece which has at its free end a complementary thread to allow the ring to be screwed onto the end piece.
La surface d'extrémité 28 de la bague intérieure opposée au premier tuyau s'évase vers l'extérieur en présentant un profil sphérique, de centre sensiblement porté par l'axe de révolution du premier tuyau.The end surface 28 of the inner ring opposite the first pipe widens outwards, presenting a spherical profile, with a center substantially carried by the axis of revolution of the first pipe.
La surface intérieure de la partie arrière de la bague 15 extérieure est filetée et son diamètre est légèrement supérieur au diamètre de la surface extérieure de la bague intérieure, de telle manière que ladite partie arrière peut être vissée autour de la bague intérieure sur toute la longueur de cette dernière. On a prévu de figer en position la bague extérieure par rapport à la bague 20 intérieure par une clavette anti-rotation.The inner surface of the rear part of the outer ring is threaded and its diameter is slightly larger than the diameter of the outer surface of the inner ring, so that said rear part can be screwed around the inner ring over the entire length. of the latter. Provision has been made to fix the outer ring in position relative to the inner ring 20 by an anti-rotation key.
Les contours de la cavité de réception sont alors définis par la surface d'extrémité 28 de la bague intérieure, et par la surface intérieure de la partie avant de la bague extérieure, qui dépasse en saillie de la bague intérieure.The contours of the receiving cavity are then defined by the end surface 28 of the inner ring, and by the inner surface of the front part of the outer ring, which protrudes from the inner ring.
La surface intérieure de la partie avant bague extérieure présente une partie de raccordement à profil sphérique dont l'extrémité forme une lèvre 30.The inner surface of the outer ring front part has a spherical profile connecting part, the end of which forms a lip 30.
Ainsi, la surface d'extrémité 28 de la bague intérieure et la partie de raccordement de la bague extérieure, toutes deux formant 30 des portions de sphère dont les centres se trouvent sur l'axe de révolution du premier tuyau, créent une cavité de réception sphérique dans laquelle la tête de rotule vient se loger.Thus, the end surface 28 of the inner ring and the connecting portion of the outer ring, both forming portions of a sphere whose centers lie on the axis of revolution of the first pipe, create a receiving cavity. spherical in which the ball head is housed.
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La lèvre 30 définit une ouverture dont le diamètre est supérieur au diamètre de la surface extérieure de la tige de rotule et inférieur au diamètre de la surface extérieure de la tête de rotule. Cette lèvre est apte à venir se placer, lorsque la jonction articulée est assemblée, au niveau de l'intersection de la tête de rotule 18 et de la tige de rotule 20 de manière à bloquer la tête de rotule entre la surface d'extrémité de la bague et la partie avant de la bague extérieure. La lèvre 30 sert par ailleurs de butée pour éviter que la bague extérieure ne s'échappe lorsqu'elle est enfilée autour de la tige de rotule avant que celle-ci soit rapportée sur un tuyau, et avant que la bague extérieure soit vissée sur la bague intérieure. Il en résulte que la tête de rotule, une fois positionnée dans sa cavité de réception par le vissage des bagues de la jonction, ne peut en être extraite que par le désassemblage de la jonction.The lip 30 defines an opening whose diameter is greater than the diameter of the outer surface of the ball joint rod and less than the diameter of the outer surface of the ball head. This lip is able to come to be placed, when the articulated junction is assembled, at the level of the intersection of the ball head 18 and the ball joint rod 20 so as to block the ball head between the end surface of the ring and the front part of the outer ring. The lip 30 also serves as a stop to prevent the outer ring from escaping when it is threaded around the ball joint rod before the latter is attached to a pipe, and before the outer ring is screwed onto the inner ring. As a result, the ball head, once positioned in its receiving cavity by screwing the rings of the junction, can only be extracted therefrom by disassembling the junction.
Un joint interne annulaire 32 est interposé entre la surface intérieure de la bague extérieure et la surface extérieure de la tête de rotule, afin d’assurer l’étanchéité entre ces deux pièces sans gêner leurs déplacements relatifs. Ce joint interne est avantageusement collé dans une rainure radiale ménagée à cet effet dans la surface intérieure de la bague extérieure, et ils viennent en contact avec la tête de rotule, qui les écrase lorsque la bague extérieure est plaquée contre la rotule. On comprend qu'avantageusement c'est le vissage de la bague extérieure sur la bague intérieure, qui tend à resserrer la cavité de réception autour de la tête de rotule, et qui permet de comprimer le joint pour optimiser la prestation d'étanchéité.An annular internal seal 32 is interposed between the inner surface of the outer ring and the outer surface of the ball head, in order to seal between these two parts without hindering their relative movements. This internal seal is advantageously glued in a radial groove provided for this purpose in the inner surface of the outer ring, and they come into contact with the ball head, which crushes them when the outer ring is pressed against the ball joint. It is understood that advantageously it is the screwing of the outer ring on the inner ring, which tends to tighten the receiving cavity around the ball head, and which allows the seal to be compressed to optimize the sealing performance.
On pourra prévoir d'autres joints annulaires, également mis en compression lorsque la bague extérieure est vissée sur la bague intérieure, par exemple pour assurer l'étanchéité de contact à l’intersection des trois pièces que sont la bague extérieure, la bague intérieure et la tête de rotule.Other annular gaskets may be provided, also placed in compression when the outer ring is screwed onto the inner ring, for example to ensure contact sealing at the intersection of the three parts which are the outer ring, the inner ring and the ball head.
Il est particulièrement intéressant dans la mise en place de ces joints internes annulaires qu'ils soient agencés de manière à être serrés entre les portées de deux éléments de la jonction se vissant l’un sur l’autre pour fermer la cage de rotule sur la tête deIt is particularly advantageous in the establishment of these internal annular seals that they are arranged so as to be clamped between the bearing surfaces of two elements of the junction screwing on one another to close the ball cage on the head of
VIL rotule. Ainsi la mise en place de la cage de rotule favorise la compression du joint et rend celui-ci plus performant dans sa fonction d'étanchéité.VIL ball joint. Thus the establishment of the ball joint promotes compression of the seal and makes it more efficient in its sealing function.
Les jonctions comportent en outre un manchon de liaison 34 qui permet de relier la rotule et notamment la tige de rotule à l'embout lisse non perméable du tuyau associé à cette rotule.The junctions further comprise a connecting sleeve 34 which makes it possible to connect the ball joint and in particular the ball joint rod to the non-permeable smooth end piece of the pipe associated with this ball joint.
Le manchon comporte sur sa surface intérieure, de diamètre légèrement supérieur au diamètre extérieur de la tige et de l'embout lisse, deux filetages pour permettre le vissage du manchon sur la tige et sur l'embout lisse. La surface intérieure présente en outre un profil qui définit un rétrécissement entre les deux filetages formant épaulement 36 aussi bien pour la tige de rotule que pour l'embout.The sleeve has on its inner surface, with a diameter slightly greater than the outer diameter of the rod and the smooth end, two threads to allow screwing of the sleeve on the rod and on the smooth end. The inner surface further has a profile which defines a constriction between the two shoulder threads 36 for both the ball joint rod and the end cap.
La section de passage constante à l'intérieur de la jonction pour la correcte circulation du fluide extrait par ailleurs au niveau des tuyaux filtrants, telle qu'elle a été évoquée précédemment, est définie par les diamètres intérieurs successifs de l'embout non perforé du premier tuyau, de la partie avant de la bague intérieure, de la tête de rotule et de la tige associée, de l'épaulement en saillie du manchon et de l'embout non perforé du deuxième tuyau.The constant passage section inside the junction for the correct circulation of the fluid extracted elsewhere at the level of the filter pipes, as mentioned previously, is defined by the successive internal diameters of the non-perforated end piece of the first pipe, the front part of the inner ring, the ball head and associated rod, the protruding shoulder of the sleeve and the unperforated end of the second pipe.
Tel qu'illustré sur la figure 7, l'agencement des éléments de la jonction est tel qu'un espace 38 est crée entre l'extrémité arrière du manchon de liaison 34 et l'extrémité avant de la bague extérieure 26.As illustrated in Figure 7, the arrangement of the elements of the junction is such that a space 38 is created between the rear end of the connecting sleeve 34 and the front end of the outer ring 26.
En combinaison avec les profils sphériques coopérants de la cavité de réception et de la tête de rotule, l'espace 38 permet le débattement de la tige de rotule lors des mouvements de la rotule autour d'axes non confondus avec l'axe de révolution du tuyau. Le basculement d'un tuyau par rapport au tuyau voisin est rendu possible par les degrés de liberté de la jonction articulée, ce qui permet sur toute la longueur de la canalisation d'adapter celle-ci à la courbure du tube de forage.In combination with the cooperating spherical profiles of the receiving cavity and of the ball head, the space 38 allows the movement of the ball joint rod during movements of the ball about axes not coincident with the axis of revolution of the pipe. The tilting of a pipe with respect to the neighboring pipe is made possible by the degrees of freedom of the articulated junction, which makes it possible over the entire length of the pipe to adapt the latter to the curvature of the drill pipe.
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On observe que l'on peut choisir arbitrairement une dimension longitudinale plus ou moins grande de l'espace 38 pour limiter le débattement de la tige de rotule, et, ainsi, le débattement angulaire relatif d'un tuyau par rapport au tuyau voisin, de manière à 5 permettre de garantir l'étanchéité assurée par les joints disposés à l'intérieur de la jonction.It is observed that one can arbitrarily choose a more or less large longitudinal dimension of the space 38 in order to limit the movement of the ball joint rod, and, thus, the relative angular movement of a pipe with respect to the neighboring pipe, of so as to make it possible to guarantee the sealing provided by the gaskets arranged inside the junction.
On comprendra que d'autres agencements de la jonction peuvent être utilisés, par exemple dans le mode de réalisation particulier illustré sur la figure 8. La jonction diffère notamment en 10 ce que la tête de rotule 18 présente une forme de calotte sphérique telle que la surface intérieure de la tête de rotule présente un profil sphérique centré sur l'axe du deuxième tuyau, la tête de rotule présentant comme précédemment une forme tubulaire creuse pour définir un passage interne. La paroi définissant la tête est is d'épaisseur continue avec l'épaisseur de la tige 20. D’autre part, pour conserver la complémentarité de la tête de rotule et de sa cavité de réception, la partie avant 25 de la bague intérieure 24 est prolongée pour se loger à l'intérieur de la tête de rotule de sorte qu'elle présente un profil sphérique sur sa surface extérieure et non 20 plus sur sa surface intérieure comme décrit précédemment, le profil sphérique en question étant toujours centré sur l'axe du tuyau associé au boîtier de rotule.It will be understood that other arrangements of the junction can be used, for example in the particular embodiment illustrated in FIG. 8. The junction differs in particular in that the ball head 18 has the shape of a spherical cap such as the junction. The inner surface of the ball head has a spherical profile centered on the axis of the second pipe, the ball head as before having a hollow tubular shape to define an internal passage. The wall defining the head is of continuous thickness with the thickness of the rod 20. On the other hand, to maintain the complementarity of the ball head and its receiving cavity, the front part 25 of the inner ring 24 is extended to fit inside the ball head so that it presents a spherical profile on its outer surface and no longer on its inner surface as previously described, the spherical profile in question still being centered on the axis of the pipe associated with the ball joint housing.
La bague intérieure comporte un épaulement radial 27 qui s’étend à distance en regard de l'extrémité libre de la calotte 25 sphérique formant tête de rotule. Un joint interne d'étanchéité 29 est disposé entre cet épaulement de la bague intérieure et l'extrémité de la calotte sphérique. Il présente une forme adaptée, ici avec une section en croisillon, pour être efficace dans toutes les positions que peut prendre la tête de rotule dans la cavité de réception, selon la 30 position que peuvent prendre les tuyaux successifs.The inner ring has a radial shoulder 27 which extends at a distance opposite the free end of the spherical cap 25 forming the ball head. An internal seal 29 is arranged between this shoulder of the inner ring and the end of the spherical cap. It has a suitable shape, here with a cross section, to be effective in all the positions that the ball head can take in the receiving cavity, depending on the position that the successive pipes can take.
On constate qu'avantageusement, la mise en place des tuyaux les uns après les autres et le vissage des jonctions sur ces tuyaux forcent le rapprochement de l'épaulement vers l'extrémité libre de la calotte sphérique et comprime d'avantage le joint interne d'étanchéité, ce qui a pour effet d'améliorer l'étanchéité de l'ensemble.It is noted that advantageously, the installation of the pipes one after the other and the screwing of the junctions on these pipes force the approach of the shoulder towards the free end of the spherical cap and further compresses the internal seal d sealing, which has the effect of improving the sealing of the assembly.
On voit clairement sur la figure 8 que la partie avant de la bague extérieure présente un profil intérieur tronconique 31 5 s'évasant vers l'extrémité avant de cette bague extérieure. Ce profil participe au débattement de la tige lors de mouvements de rotation de la tête de rotule autour d'axes différents de l'axe longitudinal du tuyau. On comprend que ce profil pourra être repris dans le mode de réalisation de la figure 7, tout comme le profil conique de la paroi 10 extérieure du manchon de liaison 34. Cette forme tronconique est orientée de sorte que l'extrémité de plus petit diamètre soit dirigée vers le fond du puits, ce qui permet de faciliter l'installation du système de canalisation en diminuant la friction lors de la mise en place des éléments successifs dans le puits.It can be clearly seen in FIG. 8 that the front part of the outer ring has a frustoconical inner profile 31 which widens towards the front end of this outer ring. This profile participates in the movement of the rod during rotational movements of the ball head about different axes of the longitudinal axis of the pipe. It will be understood that this profile could be used in the embodiment of FIG. 7, just like the conical profile of the outer wall of the connecting sleeve 34. This frustoconical shape is oriented so that the end of smaller diameter is directed towards the bottom of the well, which makes it possible to facilitate the installation of the pipe system by reducing the friction during the installation of the successive elements in the well.
is Dans ce mode de réalisation, il est intéressant d'orienter la jonction en fonction du sens de circulation du fluide. Dans l'exemple illustré sur la figure 8, on préférera que le fluide circule de l'arrière vers l'avant pour éviter que le fluide ne s'engage entre la calotte sphérique et la bague intérieure, étant entendu qu'il ne pourrait 20 s'échapper eu égard au joint d'étanchéité.is In this embodiment, it is advantageous to orient the junction according to the direction of flow of the fluid. In the example illustrated in FIG. 8, it will be preferred that the fluid circulates from the rear to the front to prevent the fluid from engaging between the spherical cap and the inner ring, it being understood that it could not 20 escape with respect to the seal.
La canalisation telle qu'elle vient d'être décrite permet donc de réaliser un conduit comportant plusieurs tuyaux filtrants articulés bout à bout entre eux, et dont les jonctions articulées sont étanches vis à vis de l'extérieur, grâce aux filetages liant les différents 25 éléments de ces jonctions entre eux et grâce aux joints précédemment évoqués, par ailleurs compressés pour une plus grande efficacité lors du vissage de tous ces éléments les uns sur les autres.The pipe as it has just been described therefore makes it possible to produce a pipe comprising several filtering pipes articulated end to end between them, and whose articulated junctions are sealed with respect to the outside, thanks to the threads connecting the different 25 elements of these junctions with each other and thanks to the previously mentioned joints, moreover compressed for greater efficiency when screwing all these elements onto each other.
On a représenté sur les figures 2 à 6 une jonction finale 40, 30 particulière en ce que qu'elle est disposée à une extrémité de la série de tuyaux, du côté du haut du puits. Elle est ainsi reliée à un tuyau d’un seul côté et elle présente une extrémité libre, tournée vers le haut du puits.There is shown in Figures 2 to 6 a final junction 40, 30 particular in that it is arranged at one end of the series of pipes, on the side of the top of the well. It is thus connected to a pipe on one side only and it has a free end, facing the top of the well.
La jonction finale présente une forme tubulaire creuse et elle comporte de façon spécifique un joint externe 42 disposé sur sa surface extérieure et adapté à se déployer en saillie de cette surface extérieure par l'action d'un outil de serrage 44 (visible sur la figure 5 5) que l’on engage dans la jonction finale à son extrémité libre.The final junction has a hollow tubular shape and it specifically comprises an outer seal 42 disposed on its outer surface and adapted to be deployed projecting from this outer surface by the action of a clamping tool 44 (visible in FIG. 5 5) which is engaged in the final junction at its free end.
La jonction finale comporte, de façon similaire à ce qui a été décrit précédemment, un boîtier de rotule adapté à loger une tête de rotule solidaire d'un tuyau du système, ledit boîtier de rotule comportant une bague intérieure 124 et une bague extérieure 126 10 rendus solidaires pour emprisonner entre eux la tête de rotule 118.The final junction comprises, in a manner similar to what has been described previously, a ball joint housing adapted to house a ball joint head secured to a pipe of the system, said ball joint housing comprising an inner ring 124 and an outer ring 126 10 made integral to trap the ball head 118 between them.
On peut observer sur la figure que la jonction finale comporte une tête de rotule formant une calotte sphérique et une bague intérieure et une bague extérieure qui définisse une cavité de réception de forme complémentaire, tel que cela a été décrit précédemment. La 15 bague extérieure est enfilée autour de la tête de rotule avant que la rotule soit rapportée sur un tuyau, et cette bague extérieure est vissée sur la bague intérieure pour former la cavité de réception formant logement pour la tête de rotule. Le vissage permet la compression d'un joint interne d'étanchéité 132 contre la tête de 20 rotule, le joint interne étant disposé dans une gorge annulaire formée dans la surface intérieure de la bague extérieure.It can be seen in the figure that the final junction comprises a ball head forming a spherical cap and an inner ring and an outer ring which define a receiving cavity of complementary shape, as has been described previously. The outer ring is threaded around the ball head before the ball is attached to a pipe, and this outer ring is screwed onto the inner ring to form the receiving cavity forming a housing for the ball head. The screwing allows the compression of an internal seal 132 against the ball head, the internal seal being disposed in an annular groove formed in the inner surface of the outer ring.
La jonction finale comporte en outre, à son extrémité libre, des moyens d'entraînement reliés à la bague intérieure et adaptés à coopérer avec l'outil de serrage. Les moyens d'entraînement 25 comportent un cylindre d'entraînement intérieur 46 et un cylindre d'entraînement extérieur 48 rapporté vissé sur la surface extérieure du cylindre intérieur, chaque cylindre comportant à cet effet un filetage complémentaire, avec ici un pas à gauche inversé par rapport aux autres filetages prévus dans cette jonction finale. Ils 30 comportent en outre deux anneaux disposés de part et d'autre du joint externe 42, ces deux anneaux et le joint reposant sur la surface extérieure de la bague intérieure. Un premier anneau 50 est vissé sur le cylindre d'entraînement extérieur tandis qu'un deuxième anneau 52 est vissé sur la bague extérieure.The final junction further comprises, at its free end, drive means connected to the inner ring and adapted to cooperate with the tightening tool. The drive means 25 comprise an interior drive cylinder 46 and an exterior drive cylinder 48 attached screwed onto the exterior surface of the interior cylinder, each cylinder comprising for this purpose a complementary thread, here with a left pitch reversed by compared to the other threads provided in this final junction. They further comprise two rings arranged on either side of the outer seal 42, these two rings and the seal resting on the outer surface of the inner ring. A first ring 50 is screwed onto the outer drive cylinder while a second ring 52 is screwed onto the outer ring.
On comprendra que pour servir de support aux anneaux et au joint, la bague intérieure s'étend axialement au-delà de la bague extérieure, vers l'extrémité libre de la jonction finale. Par ailleurs, à son extrémité opposée à la bague extérieure, la bague intérieure est 5 rendue solidaire d'une clavette 54 par une goupille de fixation 56 (visible sur la figure 3). La surface extérieure de la bague intérieure comporte en outre une rainure longitudinale 58 qui s'étend entre la clavette et le joint externe lorsque la jonction finale est assemblée.It will be understood that to serve as a support for the rings and the seal, the inner ring extends axially beyond the outer ring, towards the free end of the final junction. Furthermore, at its end opposite the outer ring, the inner ring is made integral with a key 54 by a fixing pin 56 (visible in FIG. 3). The outer surface of the inner ring further includes a longitudinal groove 58 which extends between the key and the outer seal when the final joint is assembled.
Le cylindre d'entraînement intérieur présente une rainure jo longitudinale 60 (visible sur la figure 5) sur sa surface intérieure dans laquelle peut se loger un ergot 62 disposé sur la périphérie de l'outil et de forme complémentaire à la rainure, de manière à permettre l'entraînement en rotation du cylindre intérieur par l'intermédiaire de l'outil de serrage. Il comporte par ailleurs une 15 gorge 64 s'étendant radialement sur la surface extérieure du cylindre intérieur et adaptée à recevoir l’extrémité de la clavette. Tel que cela est particulièrement visible sur la figure 3, cette clavette présente une forme en L de sorte que l'extrémité logée dans la gorge est adaptée à bloquer la translation relative du cylindre d'entraînement 20 intérieur par rapport à la bague intérieure, tout en autorisant la rotation de ce cylindre par rapport à la bague qui reste fixe. Des joints toriques sont disposés dans les zones de contact entre cette clavette et les éléments qu'elle relie.The inner drive cylinder has a longitudinal groove jo 60 (visible in Figure 5) on its inner surface in which can be housed a lug 62 disposed on the periphery of the tool and of complementary shape to the groove, so as to allow the internal cylinder to be driven in rotation by means of the clamping tool. It further includes a groove 64 extending radially on the outer surface of the inner cylinder and adapted to receive the end of the key. As is particularly visible in Figure 3, this key has an L-shape so that the end housed in the groove is adapted to block the relative translation of the inner drive cylinder 20 with respect to the inner ring, while by allowing the rotation of this cylinder relative to the ring which remains fixed. O-rings are arranged in the areas of contact between this key and the elements it connects.
Le cylindre extérieur comporte une goupille de guidage 66 25 qui s'étend en saillie vers l'intérieur du cylindre et qui est logée dans la rainure longitudinale 58 formée sur la surface extérieure de la bague intérieure lorsque le cylindre extérieur est rapporté vissé sur le cylindre intérieur. De la sorte, lorsque le cylindre d'entraînement intérieur est mis en rotation, on crée une transmission vis-écrou 30 avec le cylindre extérieur qui est guidé en translation par la goupille, en éloignement du cylindre intérieur et en rapprochement du joint externe. Ce rapprochement tend à forcer le déplacement de l'anneau vissé sur le cylindre extérieur et donc à comprimer le joint de compression entre les anneaux, l’anneau vissé sur la bague 35 extérieure de l'autre côté du joint restant fixe. Le joint externe est conformé pour s'étendre en saillie de la jonction finale lorsqu'il est comprimé.The outer cylinder has a guide pin 66 which projects inwardly of the cylinder and which is accommodated in the longitudinal groove 58 formed on the outer surface of the inner ring when the outer cylinder is attached screwed onto the cylinder. interior. In this way, when the inner drive cylinder is rotated, a screw-nut transmission 30 is created with the outer cylinder which is guided in translation by the pin, away from the inner cylinder and towards the outer seal. This approximation tends to force the displacement of the ring screwed on the outer cylinder and therefore to compress the compression seal between the rings, the ring screwed on the outer ring 35 on the other side of the seal remaining fixed. The outer seal is shaped to protrude from the final junction when compressed.
Une goupille frangible 68 est disposée entre le cylindre d'entraînement intérieur et le cylindre extérieur. Elle permet de 5 stopper les mouvements relatifs d’un cylindre par rapport à l’autre lorsque l'on descend la canalisation dans le tube de forage. La goupille est dimensionnée pour rompre sous l'effet de la rotation du cylindre intérieur induite par l'outil de serrage, lorsque la canalisation est en place et que l’on a besoin de déployer le joint ίο externe.A frangible pin 68 is disposed between the inner drive cylinder and the outer cylinder. It makes it possible to stop the relative movements of one cylinder with respect to the other as the pipe is lowered into the drill pipe. The pin is sized to break under the effect of the rotation of the inner cylinder induced by the tightening tool, when the pipeline is in place and the need to deploy the outer ίο seal.
On observe qu'avantageusement, les anneaux ont un diamètre extérieur supérieur au diamètre extérieur du joint externe lorsqu'il est au repos. Les anneaux permettent alors d'éviter tout contact (notamment par frottement) entre le joint externe, is relativement fragile mécaniquement, et les parois du tube de forage dans lequel la canalisation est insérée, contact qui pourrait endommager, à la longue, le joint et nuire aux qualités d'étanchéité du système.It is observed that advantageously, the rings have an outer diameter greater than the outer diameter of the outer seal when it is at rest. The rings then make it possible to avoid any contact (in particular by friction) between the external seal, which is relatively fragile mechanically, and the walls of the drill pipe in which the pipe is inserted, a contact which could damage, in the long run, the seal and adversely affect the sealing qualities of the system.
L'outil de serrage est adapté à être monté en bout d'une 2o tête de forage. Tel qu'illustré sur la figure 5, il présente principalement une tige 70 en saillie porteuse de l'ergot de forme complémentaire à la rainure disposée dans le cylindre intérieur. On pourra prévoir une coopération de type baïonnette entre l'ergot et un renfoncement radial réalisé dans la rainure longitudinale du cylindre 25 intérieur, qui permettra d'assurer la prise entre l'outit et les moyens d'entraînement, et qui permettra notamment d'utiliser l’outil pour retirer la canalisation du tube de forage en tirant dessus. Avantageusement, l’outil présente des jonctions articulées à rotule du type précédemment décrit, pour que l'outil puisse efficacement 30 réaliser le serrage quelle que soit la courbure du tube de forage, et la tige 70 consistera en le prolongement de la tête de rotule en saillie de l'outil.The tightening tool is suitable for being mounted at the end of a 2o drilling head. As illustrated in FIG. 5, it mainly presents a projecting rod 70 carrying the lug of complementary shape to the groove arranged in the inner cylinder. A bayonet-type cooperation can be provided between the lug and a radial recess made in the longitudinal groove of the inner cylinder 25, which will ensure engagement between the tool and the drive means, and which will in particular allow use the tool to pull the pipe out of the drill pipe. Advantageously, the tool has articulated ball joints of the type previously described, so that the tool can effectively tighten whatever the curvature of the drill pipe, and the rod 70 will consist of the extension of the ball head. projecting from the tool.
Le montage de la canalisation s'effectue ainsi. Les tuyaux et les différents éléments des jonctions sont fabriqués en usine. Les jonctions sont ensuite assemblées. Pour ce faire, la bague extérieure, munie des joints disposés dans les rainures, est tout d'abord positionnée autour de la tête de rotule, emmanchée du côté de la tige. L'ensemble formé par ces deux éléments est ensuite vissé d'un côté sur la bague intérieure et de l'autre côté sur le manchon de liaison. Les jonctions ainsi assemblés sont ensuite fixées entre les tuyaux successifs de manière à assembler ceux-ci deux à deux bout à bout. La bague intérieure est vissée sur l'embout lisse non perméable d'un premier tuyau et le manchon est vissé sur l'embout lisse non perméable d'un deuxième tuyau voisin.This is how the pipe is assembled. The pipes and the various joint elements are manufactured in the factory. The junctions are then assembled. To do this, the outer ring, provided with the seals arranged in the grooves, is first of all positioned around the ball head, fitted on the side of the rod. The assembly formed by these two elements is then screwed on one side on the inner ring and on the other side on the connecting sleeve. The junctions thus assembled are then fixed between the successive pipes so as to assemble the latter two by two end to end. The inner ring is screwed onto the smooth non-permeable end of a first pipe and the sleeve is screwed onto the smooth non-permeable end of a second adjacent pipe.
On va maintenant décrire l'utilisation du système de canalisation décrit précédemment dans un ensemble de forage.We will now describe the use of the pipe system described above in a drilling assembly.
L'ensemble de forage est formé d'un puits vertical 100 au fond duquel est disposé un bouchon 102. Afin de multiplier les zones de prospection et d'extraction de fluide, on aménage des tubes secondaires de forage 104, 106 qui partent transversalement depuis le bouchon, en présentant une forme courbe. Le système de canalisation tel qu'il a été décrit précédemment, notamment par la série de tuyaux reliés deux à deux par des jonctions à rotule, peut être disposé dans l'un de ces tubes secondaires courbes. On envisage, tel que cela est illustré sur la figure 6, de disposer une canalisation dans chaque tube secondaire. Dans cette configuration, chaque canalisation doit être arrêtée au niveau du bouchon pour ne pas se heurter à une autre canalisation, et le fluide extrait en bout des tubes secondaires et pompé à travers la canalisation est délivré au niveau du bouchon, pour être ensuite aspiré à travers le puits vertical jusqu'à la surface. Avantageusement selon l'invention, chaque canalisation présente une jonction finale et son joint d'étanchéité externe qui peut être expansé à l'intérieur du tube secondaire sous l'action d'un outil de serrage.The drilling assembly is formed by a vertical well 100 at the bottom of which is placed a plug 102. In order to increase the number of prospecting and extraction zones for fluid, secondary drilling tubes 104, 106 are fitted which extend transversely from there. the stopper, having a curved shape. The pipe system as described above, in particular by the series of pipes connected in pairs by ball joints, can be arranged in one of these curved secondary tubes. It is envisaged, as illustrated in FIG. 6, to have a pipe in each secondary tube. In this configuration, each line must be stopped at the level of the plug so as not to collide with another line, and the fluid extracted at the end of the secondary tubes and pumped through the line is delivered at the level of the plug, to be then sucked into through the vertical shaft to the surface. Advantageously according to the invention, each pipe has a final junction and its external seal which can be expanded inside the secondary tube under the action of a tightening tool.
Le déploiement du joint externe permet de créer une étanchéité entre la canalisation et le tube de forage, de manière à ce que le pétrole qui n'a pas pénétré dans la canalisation et qui n'a donc pas été filtré par les tuyaux perméables de la canalisation ne puisse pas remonter dans le tube de forage au-delà de la jonction finale. Le joint externe permet aussi d'éviter que le pétrole extrait qui débouche de la canalisation dans le puits central ne reparte dans les tubes secondaires hors de la canalisation. On a de la sorte un agencement qui permet de déployer le joint externe formant 5 étanchéité lorsque tout le système de canalisation est en place dans le tube de forage, de sorte que l'on n'est pas obligé de déployer le joint avant l'insertion de la canalisation dans le tube de forage et de faire frotter ce joint contre les parois du tube pendant cette insertion de la canalisation.The deployment of the external seal creates a seal between the pipeline and the drill pipe, so that the oil which has not entered the pipeline and which has therefore not been filtered by the permeable pipes of the pipe cannot go back up the drill pipe beyond the final junction. The external seal also makes it possible to prevent the extracted oil which emerges from the pipeline in the central well from re-entering the secondary tubes outside the pipeline. This provides an arrangement which allows the outer seal to be deployed when the entire piping system is in place in the drill pipe, so that the seal is not required to be deployed prior to the installation. insertion of the pipe into the drill pipe and rub this seal against the walls of the pipe during this insertion of the pipe.
io L’outil de serrage adapté à coopérer avec le système de canalisation est monté en bout d'une tige de forage motorisée, qui est descendu dans le puits de forage vertical pour venir coopérer tour à tour avec chacune des jonctions finales. L'articulation par rotule de l'outil permet de s'adapter au rayon de courbure du tube /5 secondaire et d'être malgré cette courbure convenablement en prise dans le cylindre d'entraînement intérieur. On comprend que les moyens d'articulation de l'ensemble permettant de s'adapter à toute configuration du puits de sorte que l'on peut déployer le joint d'étanchéité 42 dans toute partie du tube, quelle que soit la courbure 20 du tube à l'endroit choisi.The tightening tool adapted to cooperate with the pipe system is mounted at the end of a motorized drill rod, which is lowered into the vertical wellbore to cooperate in turn with each of the final junctions. The ball joint of the tool makes it possible to adapt to the radius of curvature of the secondary tube / 5 and to be in spite of this curvature suitably engaged in the inner drive cylinder. It is understood that the articulation means of the assembly making it possible to adapt to any configuration of the well so that the seal 42 can be deployed in any part of the tube, whatever the curvature of the tube. at the chosen location.
L'ergot de l'outil de serrage coopère avec la rainure du cylindre d’entraînement intérieur de sorte que la rotation de l'outil entraîne en rotation le cylindre intérieur. Le cylindre intérieur ne bouge pas axialement par le blocage de la clavette solidaire de la 25 bague intérieure. La rotation du cylindre intérieur transmet un effort de translation au cylindre extérieur par une coopération de type visécrou et par le guidage en translation du cylindre extérieur par rapport à la bague intérieure fixe. Cette translation tend à rapprocher le premier anneau solidaire du cylindre extérieur vers le 30 deuxième anneau qui reste fixe étant solidaire des bagues intérieure et extérieure. De la sorte, le joint externe est comprimé entre les anneaux et il se déforme en saillie de la surface extérieure de la bague intérieure. Il convient alors de désengager l'outil de serrage en l'éloignant de la jonction pour rendre opératif la canalisation dans 35 son tube secondaire.The pin of the clamping tool cooperates with the groove of the inner drive cylinder so that rotation of the tool rotates the inner cylinder. The inner cylinder does not move axially by blocking the key integral with the inner ring. The rotation of the inner cylinder transmits a translational force to the outer cylinder by a screw-nut type cooperation and by guiding the outer cylinder in translation with respect to the fixed inner ring. This translation tends to bring the first ring integral with the outer cylinder closer to the second ring which remains fixed being integral with the inner and outer rings. In this way, the outer seal is compressed between the rings and it deforms protruding from the outer surface of the inner ring. It is then necessary to disengage the tightening tool by moving it away from the junction to make the pipe in its secondary tube operational.
Il ressort néanmoins de ce qui précède que l'invention n'est pas limitée aux modes de mise en œuvre qui ont été spécifiquement décrits et illustrés par les figures. Elle s'étend au contraire à toute variante passant par le biais de moyens équivalents. Comme décrit 5 précédemment, le système de canalisation s'applique aussi bien dans le cas d'une extraction de liquide par pompage que dans le cas d'une injection de liquide depuis la surface vers des nappes souterraines.It nevertheless emerges from the above that the invention is not limited to the embodiments which have been specifically described and illustrated by the figures. On the contrary, it extends to any variant passing through equivalent means. As previously described, the pipeline system is applicable both in the case of pumping liquid extraction and in the case of liquid injection from the surface to groundwater.
Claims (10)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DK120703 | 2012-10-11 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| OA16612A true OA16612A (en) | 2015-11-20 |
Family
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