WO2007039686A1 - Colonne montante avec conduites auxiliaires montées sur tourillons - Google Patents

Colonne montante avec conduites auxiliaires montées sur tourillons Download PDF

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WO2007039686A1
WO2007039686A1 PCT/FR2006/002293 FR2006002293W WO2007039686A1 WO 2007039686 A1 WO2007039686 A1 WO 2007039686A1 FR 2006002293 W FR2006002293 W FR 2006002293W WO 2007039686 A1 WO2007039686 A1 WO 2007039686A1
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main tube
tube
axis
riser
section according
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PCT/FR2006/002293
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English (en)
Inventor
Gérard PAPON
Jean Guesnon
Original Assignee
Institut Francais Du Petrole
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Publication date
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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/08—Casing joints
    • E21B17/085—Riser connections
    • E21B17/0853—Connections between sections of riser provided with auxiliary lines, e.g. kill and choke lines
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/10—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers
    • E21B17/1035—Wear protectors; Centralising devices, e.g. stabilisers for plural rods, pipes or lines, e.g. for control lines

Definitions

  • the present invention relates to the field of drilling and oil exploitation in deep sea. It relates to a riser element (commonly called “riser”) comprising at least one pipe, or auxiliary line, integrated in the main pipe.
  • a riser element commonly called “riser”
  • auxiliary line integrated in the main pipe.
  • a riser is constituted by a set of tabular elements of length between 15 and 25 m assembled by connectors.
  • the weight of these columns suspended at sea can be very important, which imposes suspension means of very high surface capacity and suitable dimensions for the main tube and the connection fittings.
  • the auxiliary lines: "kill line”, “choke line”, “booster line” and “hydraulic line” are arranged around the main tube and comprise push-fit fittings fixed on the connectors of the riser elements of a such that these high pressure lines can admit a longitudinal clearance between two successive line elements, however without possibility of dislocation. Due to this sliding assembly of one element in the other, the lines intended to allow the high pressure circulation of an effluent coming from the well or from the surface can not participate in the longitudinal strength of the structure constituted by the set of the riser.
  • a riser element comprises a main tube, connection means at its two ends, at least one auxiliary pipe length disposed substantially parallel to the main tube.
  • the auxiliary pipe length is secured by its two ends to the connecting means of the main tube so that the longitudinal mechanical forces to which the connection means are distributed in the tube and in the pipe.
  • a difficulty in producing the riser according to document FR 2 799 789 lies in the means for fastening the length of the auxiliary pipe to the main pipe.
  • the tension forces supported by the auxiliary pipe are applied to these fixing means.
  • the assembly and construction requirements make it necessary to leave a distance between the main tube and the auxiliary line. This distance acts as a lever arm for the tensioning forces experienced by the auxiliary pipe. Due to the tensioning forces associated with the lever arm, the fastening means are subject to bending deformations which can adversely affect the proper functioning of the riser.
  • the present invention provides a particular embodiment for mounting the auxiliary lines to the main tube so that a length of auxiliary pipe participates, together with the main tube, the recovery of the longitudinal forces applied to the riser.
  • the invention relates to a riser section comprising a main tube, at least one auxiliary pipe element substantially parallel to said main tube, and at least two fixing means connecting the ends of said element to the main tube.
  • the fixing means make it possible to transmit longitudinal forces of said element to the main tube and in that at least one of the fixing means allows at least one rotational movement of said element with respect to said main tube, the rotational movement along an axis perpendicular to the plane passing through the axis of the main tube and the axis of the auxiliary pipe element.
  • each of the two fixing means may allow at least one rotational movement of the auxiliary pipe element relative to said main pipe, the rotational movement being effected along an axis perpendicular to the plane passing through the axis. of the main pipe and the axis of the auxiliary pipe element.
  • One of the fixing means may consist of a ball joint connection or a pivot connection.
  • the fixing means may comprise a fork secured to the main tube, the fork having two bearings, the auxiliary pipe element comprising two coaxial shafts cooperating with said two bearings.
  • the main tube may be a steel tube shrunk by reinforcing composite tapes.
  • the auxiliary pipe element may be a steel tube fretted by reinforcing composite tapes.
  • the reinforcing composite tapes may be glass fiber, carbon fiber or aramid, embedded in a polymer matrix.
  • FIGS. 1 and 2 represent an auxiliary line section
  • Figure 3 schematically in detail a trunnion.
  • Figure 1 shows a section 1 of a riser or "riser”.
  • the section 1 is provided, at one of its ends, with female connection means 5 and, at the other end, with male connection means 6. To form a riser, several sections 1 are assembled end-to-end thanks to the means connection 5 and 6.
  • the riser section 1 comprises a main tube element 2 whose axis 4 constitutes the axis of the riser.
  • the lines or auxiliary lines are arranged parallel to the axis 4 of the column so as to be integrated in the main tube.
  • References 3 denote the unitary elements of the auxiliary lines.
  • the elements 3 have lengths substantially equal to the length of the main tube element 2.
  • These lines called “kill line”, “choke line” are used to ensure the safety of the well during the course of the procedures for controlling the inflow of fluids under pressure in the well.
  • the "booster line” is used to inject sludge.
  • the “hydraulic line” line is used to control the shutter commonly called "B. O.P.” at the wellhead.
  • the female and male connection means 6 are composed of a mechanical connector mounted on the ends of the main tube element 2, as well as connectors mounted at the ends of the auxiliary line elements 3.
  • the mechanical connector transmits forces of a rising column section to the next section, including the voltage forces to which the riser is subjected.
  • the connections do not transmit longitudinal forces.
  • the mechanical connector may be of the type described in documents FR 2 432 672, FR 2 464 426 and FR 2 526 517. These connectors make it possible to assemble two sections of tube.
  • a connector comprises a male tubular member and a female tabular member interlocking with each other and having an axial shoulder for positioning longitudinally the male tubular element relative to the female element.
  • the connector further comprises a locking ring mounted for rotation on one of the tubular elements. The ring has tenons that cooperate with the tenons of the other tubular member to form a bayonet assembly.
  • the connectors allow two auxiliary line elements 3 to be connected.
  • a connector is composed of a male end located at one end of the element 3 and a female end located at the other end of the element 3.
  • a male end of an element 3 cooperates with 3.
  • the male member of the connector is a tube that fits into another tube making up the female member, the inner surface of the female tube is adjusted to the surface. outer of the male tube. Seals are mounted in grooves machined on the inner surface of the female member to seal the connection.
  • the connector allows axial movement of one of the elements 3 relative to each other, while maintaining the sealed connection between the two elements.
  • the auxiliary line element 3 is securely connected at each of its ends to the main tube 2.
  • the riser section 1 comprises at each of its ends fastening means 7 and 8 which make it possible to axially link the element 3 of auxiliary line to the main tube 2.
  • the fastening means 7 and 8 make it possible to transmit longitudinal forces of the main tube to the elements 3.
  • these fastening means 7 and 8 make it possible to distribute the tensioning forces applied to each of the sections of the riser, the main tube and the auxiliary line elements.
  • At least one of the fastening means 7 and 8 blocks in translation the auxiliary line element 3 with respect to the main tube 2 and leaves at least one freedom of movement in rotation.
  • Fixing means 7 and 8 may allow a rotation of the element 3 relative to the tube 2 along an axis perpendicular to the axis 4 of the riser, more precisely along an axis perpendicular to the plane passing through the axis of the main tube and the auxiliary line. Because of the rotational mobility of the element 3 with respect to the tube 2, the fastening means 7 or 8 may undergo flexural deformations without repercussion of bending forces in the auxiliary pipe elements 3.
  • the fastening means 7 and 8 may consist of a ball joint. This ball joint allows any rotational movement, but blocks any translational movement of the auxiliary line element 3 relative to the tube 2.
  • the element 3 is provided at each of its ends with fixing means 7 and 8 consisting of a journal which allows a rotational movement of the element 3.
  • the journal is composed of on the one hand, a ring 10 provided with two pivots 11, for example two coaxial shafts, and, on the other hand, a fork 12 pierced with two coaxial holes.
  • the ring is securely mounted on the element 3, for example by screwing, pinching or welding.
  • the fork 12 is firmly mounted on the main tube 2, for example by screwing, pinching or welding.
  • the fork is positioned at the periphery of the main tube 2, the two holes extending along an axis perpendicular to the axis 4 of the main tube.
  • FIG. 2 represents a riser section comprising two different types of fastening means of the element 3 to the main tube 2: a rigid fixing means 7 and a fastening means 8 allowing a rotational movement.
  • the fastening means 7 consists of a rigid attachment formed by the flange 9 and a stop 10 made on the element 3.
  • the abutment 10 comes into contact with the flange 9 so as to form a rigid connection.
  • the fastening means 8 consists of pins as previously described.
  • the fixing means 7 and 8 mounted at the two ends of the element 3 block in translation the ends of the element 3 on the main tube 2.
  • At least one of the fixing means 7 and 8 mounted at both ends of the element 3 allows a rotation of the element 3 at the point of attachment about an axis perpendicular to the axis 4 of the riser.
  • these fastening means can withstand bending deformation without changing the rectilinear shape of the auxiliary pipe elements.
  • the elements 3 can remain parallel to the axis of the main tube 2 while the parts and supports of the fastening means 7 and 8 bend under the load generated by the tension forces in the riser.
  • a riser according to the invention may have the following characteristics: Main tube diameter: 21 " Diameter of auxiliary lines: 6 "
  • metal pipe elements of optimized resistance are used by a hoop made of composite material composed of fibers coated with polymer matrix.
  • a tube hooping technique can be one which consists in winding under tension of the strips of composite material around a metal tubular body, described in the documents FR 2 828 121, FR 2 828 262, US 4 514 254.
  • the ribbons consist of fibers, for example glass, carbon or aramid fibers, the fibers being embedded in a thermoplastic or thermosetting polymer matrix, such as a polyamide.
  • the thickness of composite material wound around the tubular body of metal, preferably steel, is determined according to the prestressing it is necessary for the tube to withstand, according to the rules of the art, the forces of pressure and tension.

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Abstract

L'invention concerne un tronçon de colonne montante comportant un tube principal (2), au moins un élément (3) de conduite auxiliaire sensiblement parallèle audit tube principal (2), et au moins deux moyens de fixation (7, 8) reliant les extrémités dudit élément (3) au tube principal (2). Le tronçon est caractérisé en ce que les moyens de fixation (7, 8) permettent de transmettre des efforts longitudinaux dudit élément (3) au tube principal (2) et en ce que au moins un des moyens de fixation (7, 8) autorise au moins un mouvement de rotation dudit élément (3) par rapport audit tube principal (2), le mouvement de rotation s'effectuant selon un axe perpendiculaire au plan passant par l'axe (4) du tube principal et par l'axe de l'élément (3) de conduite auxiliaire.

Description

COLONNE MONTANTE AVEC CONDUITES AUXILIAIRES MONTÉES SUR TOURILLONS
La présente invention a trait au domaine du forage et de l'exploitation pétrolière en mer très profonde. Elle concerne un élément de colonne montante (couramment appelée "riser") comprenant au moins une conduite, ou ligne auxiliaire, intégrée au tube principal.
Une colonne montante de forage est constituée par un ensemble d'éléments tabulaires de longueur comprise entre 15 et 25 m assemblés par des connecteurs. Le poids de ces colonnes suspendues en mer peut être très important, ce qui impose des moyens de suspension de très forte capacité en surface et des dimensions adaptées pour le tube principal et les raccords de liaison. Jusqu'à présent, les lignes auxiliaires : "kill line", "choke line", "booster line" et "hydraulic line" sont disposées autour du tube principal et comportent des raccords emboîtables fixés sur les connecteurs des éléments de riser d'une manière telle que ces lignes haute pression peuvent admettre un jeu longitudinal entre deux éléments de lignes successifs, toutefois sans possibilité de déboîtement. Du fait de ce montage coulissant d'un élément dans l'autre, les lignes destinées à permettre la circulation haute pression d'un effluent venant du puits ou de la surface ne peuvent pas participer à la résistance mécanique longitudinal de la structure constituée par l'ensemble de la colonne montante.
Or, dans l'optique de forer à des profondeurs d'eau pouvant atteindre 3500 m ou plus, le poids mort des lignes auxiliaires devient très pénalisant. Ce phénomène est aggravé par le fait que, pour une même pression maximale de service, la longueur de ces lignes impose un diamètre intérieur plus grand compte tenu de la nécessité de limiter les pertes de charge. Le document FR 2 799 789 propose de faire participer les lignes auxiliaires "kill line", "choke line", "booster line" ou "hydraulic line" à la résistance mécanique longitudinale de la colonne montante. Selon ce document, un élément de colonne montante comporte un tube principal, des moyens de connexion à ses deux extrémités, au moins une longueur de conduite auxiliaire disposée sensiblement parallèlement au tube principal. La longueur de conduite auxiliaire est solidaire par ses deux extrémités aux moyens de connexion du tube principal de manière à ce que les efforts mécaniques longitudinaux auxquels sont soumis les moyens de connexion se répartissent dans le tube et dans la conduite.
Une difficulté de réalisation de la colonne montante selon le document FR 2 799 789 se situe au niveau des moyens de fixation de la longueur de conduite auxiliaire sur le tube principal. Les efforts de tension supportés par la conduite auxiliaire sont appliqués sur ces moyens de fixation. Les impératifs de montage et de construction imposent de laisser une distance entre le tube principal et la conduite auxiliaire. Cette distance joue le rôle d'un bras de levier pour les efforts de tension subis par la conduite auxiliaire. Du fait des efforts de tension associés au bras de levier, les moyens de fixation sont sujet à des déformations de flexion qui peuvent nuire au bon fonctionnement de la colonne montante.
La présente invention propose un mode de réalisation particulier pour le montage des lignes auxiliaires au tube principal de manière à ce qu'une longueur de conduite auxiliaire participe, conjointement avec le tube principal, à la reprise des efforts longitudinaux appliqués à la colonne montante.
De manière générale, l'invention concerne un tronçon de colonne montante comportant un tube principal, au moins un élément de conduite auxiliaire sensiblement parallèle audit tube principal, et au moins deux moyens de fixation reliant les extrémités dudit élément au tube principal. Selon l'invention, les moyens de fixation permettent de transmettre des efforts longitudinaux dudit élément au tube principal et en ce que au moins un des moyens de fixation autorise au moins un mouvement de rotation dudit élément par rapport audit tube principal, le mouvement de rotation s'effectuant selon un axe perpendiculaire au plan passant par l'axe du tube principal et par l'axe de l'élément de conduite auxiliaire.
Selon l'invention, chacun des deux moyens de fixation peut autoriser au moins un mouvement de rotation de l'élément de conduite auxiliaire par rapport audit tube principal, le mouvement de rotation s'effectuant selon un axe perpendiculaire au plan passant par l'axe du tube principal et par l'axe de l'élément de conduite auxiliaire. Un des moyens de fixation peut consister en une liaison rotule ou en une liaison pivot. Le moyen de fixation peut comporter une fourche solidaire du tube principal, la fourche comportant deux paliers, l'élément de conduite auxiliaire comportant deux arbres coaxiaux coopérant avec lesdits deux paliers.
Selon l'invention, le tube principal peut être un tube en acier fretté par des rubans composites de renfort. L'élément de conduite auxiliaire peut être un tube en acier fretté par des rubans composites de renfort.
Les rubans composites de renfort peuvent être en fibres de verre, de carbone ou en aramide, enrobés dans une matrice polymère.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront clairement à la lecture de la description faite ci-après en se référant aux dessins parmi lesquels :
- les figures 1 et 2 représentent un tronçon de ligne auxiliaire,
- la figure 3 schématise en détail un tourillon. La figure 1 représente un tronçon 1 d'une colonne montante ou "riser".
Le tronçon 1 est muni, à une de ses extrémités, de moyens de connexion femelle 5 et, à l'autre extrémité, de moyens de connexion mâle 6. Pour former une colonne montante, on assemble bout à bout plusieurs tronçons 1 grâce aux moyens de connexion 5 et 6.
Le tronçon de colonne montante 1 comporte un élément de tube principal 2 dont l'axe 4 constitue l'axe de la colonne montante. Les lignes ou conduites auxiliaires, sont disposées parallèlement à l'axe 4 de la colonne de façon à être intégrées au tube principal. Les références 3 désignent les éléments unitaires des lignes auxiliaires. Les éléments 3 ont des longueurs sensiblement égales à la longueur de l'élément de tube principal 2. Il y a au moins une ligne 3 disposée à la périphérie du tube principal 2. Ces conduites dénommées "kill line", "choke line" sont utilisées pour assurer la sécurité du puits pendant le déroulement des procédures de contrôle des venues de fluides sous pression dans le puits. La conduite "booster line" permet d'injecter de la boue. La conduite "hydraulic line" permet de commander l'obturateur couramment nommé "B. O.P." en tête de puits.
Les moyens de connexion femelle 5 et mâle 6 sont composés d'un connecteur mécanique monté sur les extrémités de l'élément 2 de tube principal, ainsi que de raccords montés aux extrémités des éléments 3 de ligne auxiliaire. Le connecteur mécanique transmet des efforts d'un tronçon de colonne montante au tronçon suivant, notamment les efforts de tension auxquels est soumise la colonne montante. Par contre, les raccords ne transmettent pas d'efforts longitudinaux. Par exemple, le connecteur mécanique peut être du type de ceux décrits dans les documents FR 2 432 672, FR 2 464 426 et FR 2 526 517. Ces connecteurs permettent d'assembler deux tronçons de tube. Un connecteur comporte un élément tubulaire mâle et un élément tabulaire femelle s'emboîtant l'un dans l'autre et ayant un épaulement axial pour positionner longitudinalement l'élément tubulaire mâle par rapport à l'élément femelle. Le connecteur comporte, en outre, une bague de verrouillage montée mobile en rotation sur l'un des éléments tubulaires. La bague comporte des tenons qui coopèrent avec les tenons de l'autre élément tubulaire pour former un assemblage à baïonnette.
Les raccords permettent de connecter deux éléments 3 de ligne auxiliaire. Un raccord est composé d'un embout mâle situé à l'une des extrémités de l'élément 3 et d'un embout femelle situé à l'autre extrémité de l'élément 3. Un embout mâle d'un élément 3 coopère de façon étanche avec l'embout femelle d'un autre élément 3. Par exemple, l'élément mâle du raccord est un tube qui s'insère dans un autre tube composant l'élément femelle, la surface intérieure du tube femelle est ajustée à la surface extérieure du tube mâle. Des joints sont montés dans des rainures usinées sur la surface intérieure de l'élément femelle afin d'assurer l'étanchéité de la liaison. Le raccord autorise un déplacement axial d'un des éléments 3 par rapport à l'autre, tout en maintenant la liaison étanche entre les deux éléments.
Selon l'invention, l'élément 3 de ligne auxiliaire est solidement lié à chacune de ses extrémités au tube principal 2. En d'autres termes, le tronçon de colonne montante 1 comporte à chacune de ses extrémités des moyens de fixation 7 et 8 qui permettent de lier axialement l'élément 3 de ligne auxiliaire au tube principal 2. Les moyens de fixation 7 et 8 permettent de transmettre des efforts longitudinaux du tube principal aux éléments 3. Ainsi, ces moyens de fixation 7 et 8 permettent de répartir les efforts de tension s'appliquant sur chacun des tronçons de la colonne montante, dans le tube principal et dans les éléments de ligne auxiliaire.
Selon l'invention, au moins un des moyens de fixation 7 et 8 bloque en translation l'élément 3 de ligne auxiliaire par rapport au tube principal 2 et laisse au moins une liberté de mouvement en rotation. Les moyens de fixation 7 et 8 peuvent autoriser une rotation de l'élément 3 par rapport au tube 2 selon un axe perpendiculaire à l'axe 4 de la colonne montante, plus précisément selon un axe perpendiculaire au plan passant par l'axe du tube principal et de la ligne auxiliaire. Du fait de la mobilité en rotation de l'élément 3 par rapport au tube 2, les moyens de fixation 7 ou 8 peuvent subir des déformations de flexion sans répercuter d'efforts de flexion dans les éléments de conduite auxiliaire 3.
Par exemple, les moyens de fixation 7 et 8 peuvent consister en une liaison rotule. Cette liaison rotule autorise tout mouvement de rotation, mais bloque tout mouvement de translation de l'élément de ligne auxiliaire 3 par rapport au tube 2.
Sur la figure 1, l'élément 3 est pourvu à chacune de ses extrémités des moyens de fixation 7 et 8 consistant en un tourillon qui autorise un mouvement de rotation de l'élément 3. En référence à la figure 3, le tourillon est composé, d'une part, d'une bague 10 munie de deux pivots 11, par exemple deux arbres coaxiaux, et, d'autre part, d'une fourche 12 percée de deux trous coaxiaux. La bague est montée solidement sur l'élément 3, par exemple par vissage, par pincement ou par soudage. La fourche 12 est montée solidement sur le tube principal 2, par exemple par vissage, par pincement ou par soudage. La fourche est positionnée à la périphérie du tube principal 2, les deux trous s'étendant selon un axe perpendiculaire à l'axe 4 du tube principal. Les deux arbres 11 s'engagent respectivement dans les trous de la fourche 12 qui servent de pallier support dans lesquels tournent les arbres. Ainsi, l'élément 3 peut pivoter par rapport au tube principal 2 selon l'axe des deux arbres de la bague. Par contre, les efforts de tension dirigés selon l'axe de la colonne montante sont transmis des moyens de connexion 5 ou 6 à l'élément 3 par l'intermédiaire de la fourche et des deux arbres de la bague. Ce type de montage permet de transmettre des efforts de tension du tube principal 2 à l'élément 3 pouvant dépasser 200 tonnes. La figure 2 représente un tronçon de colonne montante comportant deux types différents de moyens de fixation de l'élément 3 au tube principal 2 : un moyen de fixation 7 rigide et un moyen de fixation 8 autorisant un mouvement de rotation. Le moyen de fixation 7 consiste en une fixation rigide formée par la bride 9 et une butée 10 pratiqué sur l'élément 3. Lorsque le tronçon de colonne montante est sous tension, la butée 10 entre en contact avec la bride 9 de sorte à former une liaison rigide. Le moyen de fixation 8 consiste en des tourillons tels précédemment décrits.
Les moyens de fixation 7 et 8 montés aux deux extrémités de l'élément 3 bloquent en translation les extrémités de l'élément 3 sur le tube principal 2. Ainsi, lorsque la colonne montante est sous tension, par exemple sous l'effet du poids propre de la colonne ou sous l'action de tensionneur lors d'opération de forage, les efforts de tension supportés par un tronçon de colonne montante sont distribués dans le tube principal et dans chacun des éléments de ligne auxiliaire, au prorata des sections d'acier.
De plus, selon l'invention, au moins un des moyens de fixation 7 et 8 montés aux deux extrémités de l'élément 3 autorise une rotation de l'élément 3 au niveau du point de fixation autour d'un axe perpendiculaire à l'axe 4 de la colonne montante. Ainsi, ces moyens de fixation peuvent supporter une déformation en flexion sans modifier la forme rectiligne des élément de conduite auxiliaire. En d'autres termes, les éléments 3 peuvent rester parallèles à l'axe du tube principal 2 alors que les pièces et appuis des moyens de fixation 7 et 8 fléchissent sous la charge engendrée par les efforts de tension dans la colonne montante.
A titre d'exemple, une colonne montante selon l'invention peut présenter les caractéristiques suivantes : Diamètre du tube principal : 21" Diamètre des lignes auxiliaires : 6"
Pression de service : 1050 bars
Efforts de tension exercés sur la colonne montante : 1000 tonnes
En outre, pour pouvoir réaliser des colonnes montantes pouvant opérer à des profondeurs allant jusqu'à 3500 m et plus, on utilise des élément de tubes métalliques de résistance optimisée par un frettage en matériau composite composé de fibres enrobées de matrice polymère.
Une technique de frettage de tubes peut être celle qui consiste à enrouler sous tension des rubans en matériau composite autour d'un corps tubulaire en métal, décrite dans les document FR 2 828 121, FR 2 828 262, US 4 514 254.
Les rubans sont constitués de fibres, par exemple fibres de verre, de carbone ou d'aramide, les fibres étant enrobées dans une matrice polymère, thermoplastique ou thermodurcissable, telle qu'un polyamide.
On peut également utiliser une technique connue sous le nom d'auto- frettage qui consiste à créer la contrainte de frettage lors d'une épreuve hydraulique du tube à une pression provoquant le dépassement de la limite élastique dans le corps métallique. En d'autres termes, on enroule des rubans en matériau composite autour du corps tubulaire en métal. Lors de l'opération d'enroulement, les rubans n'induisent pas de contrainte ou n'induisent qu'une très faible contrainte dans le tube métallique. Puis, on applique une pression déterminée à l'intérieur du corps en métal de sorte que le corps métallique se déforme de manière plastique. Après retour à la pression nulle, il subsiste des contraintes résiduelles de compression dans le corps en métal et des contraintes de traction dans les rubans en matériau composite.
L'épaisseur de matériau composite enroulé autour du corps tubulaire en métal, de préférence en acier, est déterminée en fonction de la précontrainte de frettage nécessaire pour que le tube résiste, selon les règles de l'art, aux efforts de pression et de tension.

Claims

REVENDICATIONS
1) Tronçon de colonne montante comportant un tube principal (2), au moins un élément (3) de conduite auxiliaire sensiblement parallèle audit tube principal (2), et au moins deux moyens de fixation (7, 8) reliant les extrémités dudit élément (3) au tube principal (2), caractérisé en ce que les moyens de fixation (7, 8) permettent de transmettre des efforts longitudinaux dudit élément (3) au tube principal (2) et en ce que au moins un des moyens de fixation (7, 8) autorise au moins un mouvement de rotation dudit élément (3) par rapport audit tube principal (2), le mouvement de rotation s'effectuant selon un axe perpendiculaire au plan passant par l'axe (4) du tube principal et par l'axe de l'élément (3) de conduite auxiliaire.
2) Tronçon de colonne montante selon la revendication 1, dans lequel chacun des deux moyens de fixation (7, 8) autorisent au moins un mouvement de rotation de l'élément (3) de conduite auxiliaire par rapport audit tube principal (2), le mouvement de rotation s'effectuant selon un axe perpendiculaire au plan passant par l'axe (4) du tube principal et par l'axe de l'élément (3) de conduite auxiliaire.
3) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel au moins un des moyens de fixation (7, 8) consiste en une liaison rotule.
4) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel au moins un des moyens de fixation (7, 8) consiste en une liaison pivot. 5) Tronçon de colonne montante selon la revendication 4, dans lequel le moyen de fixation (7, 8) comporte une fourche (12) solidaire du tube principal (2), la fourche comportant deux paliers, l'élément de conduite auxiliaire comportant deux arbres coaxiaux (11) coopérant avec lesdits deux paliers.
6) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel le tube principal (2) est un tube en acier fretté par des rubans composites.
7) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel l'élément de conduite auxiliaire (3) est un tube en acier fretté par des rubans composites.
8) Tronçon de colonne montante selon l'une des revendications 6 et 7, dans lequel lesdits rubans composites comportent des fibres de verre, de carbone ou d'aramide, enrobés dans une matrice polymère.
PCT/FR2006/002293 2005-10-04 2006-10-04 Colonne montante avec conduites auxiliaires montées sur tourillons WO2007039686A1 (fr)

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