CA2247667A1 - Tige renforcee en materiau composite - Google Patents
Tige renforcee en materiau composite Download PDFInfo
- Publication number
- CA2247667A1 CA2247667A1 CA002247667A CA2247667A CA2247667A1 CA 2247667 A1 CA2247667 A1 CA 2247667A1 CA 002247667 A CA002247667 A CA 002247667A CA 2247667 A CA2247667 A CA 2247667A CA 2247667 A1 CA2247667 A1 CA 2247667A1
- Authority
- CA
- Canada
- Prior art keywords
- layer
- rod
- reinforcing
- semi
- wires
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Abandoned
Links
- 239000011208 reinforced composite material Substances 0.000 title 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims abstract description 14
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 9
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 3
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 claims description 18
- 239000012783 reinforcing fiber Substances 0.000 claims description 10
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 8
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 claims description 8
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 4
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 3
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 2
- 229910001294 Reinforcing steel Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 6
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 description 6
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- 239000004760 aramid Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 2
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 229920006231 aramid fiber Polymers 0.000 description 1
- 229920003235 aromatic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000009412 basement excavation Methods 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 239000003129 oil well Substances 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229920006305 unsaturated polyester Polymers 0.000 description 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 1
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
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4401—Optical cables
- G02B6/4415—Cables for special applications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
- H01B11/00—Communication cables or conductors
- H01B11/22—Cables including at least one electrical conductor together with optical fibres
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4401—Optical cables
- G02B6/4415—Cables for special applications
- G02B6/4427—Pressure resistant cables, e.g. undersea cables
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4401—Optical cables
- G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
- G02B6/44—Mechanical structures for providing tensile strength and external protection for fibres, e.g. optical transmission cables
- G02B6/4401—Optical cables
- G02B6/4429—Means specially adapted for strengthening or protecting the cables
- G02B6/443—Protective covering
- G02B6/4432—Protective covering with fibre reinforcements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
- Ropes Or Cables (AREA)
Abstract
- La présente invention concerne une tige en matériau composite rigide en compression mais suffisamment flexible pour être enroulée sur un touret de moins de trois mètres de diamètre. - La tige comporte au moins trois parties: une âme comportant au moins un élément de transmission de données, une couche de fils de renfort en acier, une couche de matériau composite en fibres enrobées. - Dans une variante, les fils d'acier sont sensiblement parallèles à l'axe de l'âme. - Application de la tige au déplacement d'instruments de mesure dans un puits ou une conduite comportant une portion fortement inclinée.
Description
TIGE RENFORCEE EN MATERIAU COMPOSITE
La présente invention concerne une tige de grande longueur, suffisamment flexible pour être enroulée sur un touret, tout en étant rigide en compression pour pouvoir être introduite dans un conduit de 10 grande longueur, par exemple un trou de forage, une canalisation, ou un tunnel.
On connaît le document EP-352148 B1 de la demanderesse qui décrit une tige composite semi-rigide comportant des conducteurs et/ou des fibres optiques intégrés dans un matériau composite renforcé par des 15 fibres de verre, de carbone ou d'aramide enrobées dans une matrice thelrnoplastique ou thermodurcissable. Les caractéristiques de rigidité et de résistance à la traction obtenues par une telle tige sont adaptées à la plupart des applications, en particulier dans les domaines ou les fluides présents autour de la tige n'ont pas d'effet sur la résistance mécanique du 20 matériau composite.
Mais les fibres de renfort, fibres de verre ou autres, peuvent se fragiliser en cours d'application. En effet, on peut citer en exemple le fait que les fibres de verre mises sous contraintes mécaniques dans un environnement de fluide aqueux salé et chaud peuvent se détériorer. Une 25 rupture partielle ou totale des fibres de renfort entraîne également la détérioration des conducteurs et fibres optiques. Cette rupture qui peut conduire jusqu'à la perte d'un tronçon de tige dans le puits ou la conduite, peut avoir des conséquences graves pour les opérations en cours, et le repêchage en fond de puits peut etre très difficile, voire impossible.
La présente invention décrit une tige, perfectionnée par rapport a la tige décrite dans le document EP-352 148-B 1, qui comporte un renforcement mécanique optimisé pour notamment éviter les inconvénients précités.
Ainsi, la présente invention concerne une tige semi-rigide en matériau composite comportant une ame constituée d'au moins une ligne 5 de transmission de données électriques, optiques ou fluidiques, une couche de fibres de renfort enrobées dans une matrice plastique qui confère une rigidité déterminée tout en pouvant etre élastiquement enroulée sur un tambour. La tige comporte en outre au moins une couche de renfort en fils d'acier disposée au dessus de ladite ame, telle que la 10 résistance à la traction de ladite couche de renfort est au plus la moitié de la résistance à la traction de ladite couche de fibres.
La couche de renfort en fils d'acier peut etre constituée par une seule rangée de fils jointifs sur la surface extérieure de ladite ame.
Les fils de renfort en acier peuvent etre di$posés sensiblement 15 longitudinalement.
La résistance à la traction de la couche de renfort peut etre au plus le quart de la résistance à la traction de la couche de fibres.
Selon une variante, une gaine extérieure d'étanchéité peut etre extrudée au dessus de la couche de fibres de renfort. Cette gaine peut etre 20 en thermoplastique, par exemple un PVC, destinée notamment à protéger la couche de fibres de renfort et la matrice thermodurcissable des agressions chimiques par des fluides ou les rayonnements W.
L'invention peut etre appliquée aux opérations de déplacement de moyens mesure ou d'instruments dans un conduite ou un puits fortement 25 incliné.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaltront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'exemples, nullement limitatifs, de réalisations de la tige selon 30 l'invention, illustrés par les figures ci-annexées, parmi lesquelles:
~ La figure 1 montre en coupe transversale la tige semi-rigide.
~ Les figures 2A et 2B montrent schématiquement les dispositions des fils de renfort.
~ La figure 3 montre en coupe longitudinale un exemple de moyen de connexion en extrémité de la tige selon l'invention.
La figure 1 montre un exemple de structure d'une tige semi-rigide selon l'invention. Ladite tige est constituée d'au moins trois éléments:
~ l'âme centrale 1 constitue la partie comportant les moyens de transmission d'informations ou de commandes. Généralement, cette 10 âme comporte au moins un conducteur électrique. Dans certains cas, comme représenté sur la figure 1, il y a sept conducteurs électriques 4 entourant une fibre optique 5. Il pourra également y avoir des conduits fluidiques au sein de cette ame. Pour blinder électriquement les conducteurs, un film cuivré peut enrober l'ame. On peut également 15 disposer des fils de continuité de masse.
~ La partie 2 est constituee de fils métalliques de renforcement. La section des fils 6 peut être circulaire, carrée, rectangulaire, ou autre. La surface totale de la section des fils de renfort est déterminée en fonction de la resistance à la traction que l'on souhaite pouvoir toujours appliquer sur 20 la tige, même si le matériau composite 3 est partiellement ou totalement rompu.
~ La partie 3 est constituée par un matériau composite comportant des fibres de renfort, en verre, en carbone ou aramide, enrobées dans une matrice en résine thermoplastique ou thermodurcissable, par exemple 25 de la résine époxyde, phénolique, ou polyester insaturé ou vinylester. La plupart des fibres sont disposées longitudinalement, mais un certain nombre de fibres peut être posé en hélice. Le taux de fibres de renfort et de matrice est determiné pour que la raideur de la tige soit grande tout en permettant l'enroulement de ladite tige sur un tambour dont le 30 diamètre est environ entre 1,5 et 3 mètres et de préférence voisin de 2 mètres. La flexion due à l'enroulement ne doit pas entralner de déformation des matériaux constitutifs de la tige au delà de la limite élastique. Ainsi, la section de la partie composite 3 est relativement grande proportionnellement au diamètre de la tige, lui conferant une résistance à la traction (compte tenu des caractéristiques mécaniques 5 des fibres) qui dépasse ce que l'on a besoin pour effectuer le retrait de la tige et les outils fixes en extremité.
~ La reference 20 designe une couche supplémentaire optionnelle deposée par extrusion, dans le but d'isoler au mieux la couche de matériau composite 3 des fluides extérieurs, ou pour limiter l'abrasion.
Un exemple de caractéristiques dimensionnelles et mécaniques d'une tige semi-rigide renforcée est donné ci-après:
~ Diamètre exterieur de la partie 1: 5,5 mm ~ Epaisseur des fils de renfort 6: 1 mm 15 ~ Les fils de renforts sont disposés de façon jointive sur l'extérieur de l'âme.
~ Module d'élasticité de l'acier des fils de renfort: 500 à 2000 Mpa, et de préférence environ 1700 Mpa.
~ Diamètre extérieur de la tige: 19 mm.
~ Poids lineique de la tige: 0,6 à 1 kg/m ~ Taux de fibres de verre: au plus 80%.
~ Matrice en résine vinylester.
. Résistance à la traction du composite seul (fibres de verre): environ ~3 tonnes 25 ~ Résistance à la traction des fils de renfort 6: 2 à 4 tonnes On note que la tige ci-dessus pèse entre 600 kg et 1000 kg pour 1000 m de longueur. Les instruments (par exemple sondes de mesure) que l'on peut etre conduit à fixer à l'extrémité de la tige ont un poids qui 30 n'excède pas 800 kg. La capacité de traction des fils de renfort est généralement entre 2 et 4 t, mais pourrait etre augmentée en choisissant d'autres aciers de limite élastique supérieure. Cette capacité est donc compatible avec des longueurs de tiges de plusieurs milliers de mètres.
Bien entendu, il faut tenir compte du fait que la canalisation est remplie d'un liquide dont la densité diminue le poids à tracter vers la surface, Les figures 2A et 2B représentent schématiquement les dispositions de la ou des couches 2 de fils de renforts 6 qui sont disposés sur la surface extérieure de l'âme 1 d'axe longitudinal t. Sur la figure 2A, les fils de renfort sont posés selon une hélice faisant un angle o~ avec la direction t. Cet angle (x doit être de préférence inférieur à 35~ puisque ces 10 fils ont pour fonction de résister à des contraintes longitudinales de traction.
Pour des raisons de fabrication, il peut être nécessaire de tenir les fils 6 par des moyens de fixation 7 autour des fils. Ces moyens peuvent être des bandes collantes renforcées, disposées en anneau ou enroulées 15 sensiblement en continu autour de la couche 2.
La figure 2B montre une disposition des fils de renfort disposés longitudinalement de manière sensiblement parallèle à la direction de l'axe t. Dans ce cas, on maintient les fils également par des moyens de fixation 7. Ainsi disposés, les fils d'acier ne génèrent pas de torsion lorsque la tige 20 est en tension.
Les parties l et 2 sont ensuite enrobées par le matériau composite 3 selon la technique de pultrusion. Il est clair que les fils de renfort sont alors noyés dans la matrice d'enrobage des fibres de renfort dudit matériau composite.
Une tige semi-rigide selon l'invention présente ainsi une raideur importante, une relative légèreté par rapport à un coiled-tubing acier, une surface extérieure lisse qui a un coefficient de frottement réduit avec les parois de la canalisation ou du puits dans lequel est introduite la tige selon l'invention. En fonctionnement normal, tous les efforts, y compris en 30 traction, sont supportés par la matériau composite. En cas de détérioration partielle ou totale du matériau composite, les fils de renfort 6 en acier reprennent progressivement l'effort de traction. S'il y a rupture des fibres du composite, il restera une continuité mécanique par les fils de renfort de la partie 2 ainsi que la continuité des conducteurs de l'âme 1.
Cette continuité permet de remonter hors du puits les instruments de 5 mesure dans la limite de traction des fils d'acier de la couche de renfort 2.
La figure 3 illustre schématiquement un moyen de connexion mécanique avec les instruments 8 fixés à l'extrémité inférieure de la tige selon l'invention. Le moyen de connexion peut aussi être utilisé pour relier deux tronçons de tige semi-rigide, ou un tronçon de tige avec un coiled-10 tubing ou des tiges de manoeuvre conventionnelle. On pourra se référeraux documents EP-352148-Bl et FR-2708055, cités ici en référence, qui décrivent des moyens de connexion mécanique sur des tiges semi-rigides antérieures. Avec une tige comportant à la fois des fils en acier de renfort et un matériau composite, par exemple époxy et fibres de verre, la retenue 15 pourra de préférence être réalisée à la fois sur les fils en acier et sur le matériau composite. Sur la figure 3, un manchon 9 comportant deux éléments 9a et 9b est enfilé sur une extrémité d'une tige semi-rigide selon l'invention. L'élément 9a est serti, et/ou collé, sur la surface extérieure de l'extrémité de la tige, par exemple selon ce qui est décrit dans le document 20 FR~2708055. L'élément 9b comporte: un orifice central qui permet le passage de l'âme 1, une surface conique femelle 13, et un filetage 11 pour l'assemblage avec l'extrémité supérieure de l'instrument 8. Les fils d'acier 6 sont coincés sur la surface 13 par le moyen d'un cône 10.
Sans sortir de l'invention, on pourra connecter deux moyens de 25 connexion ensembles, par l'intermédiaire du filetage 11, de façon à relier deux tronçons de tige semi-rigide. Egalement, si la tige comporte deux couches superposées de fils de renfort, on pourra utiliser un système de coincement des fils à double cône coaxiaux.
Une telle tige semi-rigide est utilisée dans des opérations de 30 mesure dans des conduites ou des puits où la mise en place des instruments est problématique car ils ne peuvent pas descendre sous leur propre poids, par exemple parce que la conduite ou le puits comportent une portion très inclinée et même horizontale. La tige selon l'invention peut permettre d'exercer une poussée sur les instruments afin de les déplacer, puis une traction pour les remonter à la surface du sol, ou pour 5 les sortir de la conduite. Les manoeuvres sont facilitées par le fait que la tige est enroulée sur un tambour ayant un diamètre généralement d'environ 2 mètres. Avec la tige selon l'invention, les applications suivantes sont possibles. mais nullement limitees à celles-ci: opérations de logging dans un puits pétrolier fortement incliné, mise en place de 10 capteurs permanents dans des tubes de production, contrôle et inspection interne dans des pipe-lines ou des flexibles, mesures géologiques dans des forages en amont d'un creusement de tunnel, etc.
La présente invention concerne une tige de grande longueur, suffisamment flexible pour être enroulée sur un touret, tout en étant rigide en compression pour pouvoir être introduite dans un conduit de 10 grande longueur, par exemple un trou de forage, une canalisation, ou un tunnel.
On connaît le document EP-352148 B1 de la demanderesse qui décrit une tige composite semi-rigide comportant des conducteurs et/ou des fibres optiques intégrés dans un matériau composite renforcé par des 15 fibres de verre, de carbone ou d'aramide enrobées dans une matrice thelrnoplastique ou thermodurcissable. Les caractéristiques de rigidité et de résistance à la traction obtenues par une telle tige sont adaptées à la plupart des applications, en particulier dans les domaines ou les fluides présents autour de la tige n'ont pas d'effet sur la résistance mécanique du 20 matériau composite.
Mais les fibres de renfort, fibres de verre ou autres, peuvent se fragiliser en cours d'application. En effet, on peut citer en exemple le fait que les fibres de verre mises sous contraintes mécaniques dans un environnement de fluide aqueux salé et chaud peuvent se détériorer. Une 25 rupture partielle ou totale des fibres de renfort entraîne également la détérioration des conducteurs et fibres optiques. Cette rupture qui peut conduire jusqu'à la perte d'un tronçon de tige dans le puits ou la conduite, peut avoir des conséquences graves pour les opérations en cours, et le repêchage en fond de puits peut etre très difficile, voire impossible.
La présente invention décrit une tige, perfectionnée par rapport a la tige décrite dans le document EP-352 148-B 1, qui comporte un renforcement mécanique optimisé pour notamment éviter les inconvénients précités.
Ainsi, la présente invention concerne une tige semi-rigide en matériau composite comportant une ame constituée d'au moins une ligne 5 de transmission de données électriques, optiques ou fluidiques, une couche de fibres de renfort enrobées dans une matrice plastique qui confère une rigidité déterminée tout en pouvant etre élastiquement enroulée sur un tambour. La tige comporte en outre au moins une couche de renfort en fils d'acier disposée au dessus de ladite ame, telle que la 10 résistance à la traction de ladite couche de renfort est au plus la moitié de la résistance à la traction de ladite couche de fibres.
La couche de renfort en fils d'acier peut etre constituée par une seule rangée de fils jointifs sur la surface extérieure de ladite ame.
Les fils de renfort en acier peuvent etre di$posés sensiblement 15 longitudinalement.
La résistance à la traction de la couche de renfort peut etre au plus le quart de la résistance à la traction de la couche de fibres.
Selon une variante, une gaine extérieure d'étanchéité peut etre extrudée au dessus de la couche de fibres de renfort. Cette gaine peut etre 20 en thermoplastique, par exemple un PVC, destinée notamment à protéger la couche de fibres de renfort et la matrice thermodurcissable des agressions chimiques par des fluides ou les rayonnements W.
L'invention peut etre appliquée aux opérations de déplacement de moyens mesure ou d'instruments dans un conduite ou un puits fortement 25 incliné.
La présente invention sera mieux comprise et ses avantages apparaltront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'exemples, nullement limitatifs, de réalisations de la tige selon 30 l'invention, illustrés par les figures ci-annexées, parmi lesquelles:
~ La figure 1 montre en coupe transversale la tige semi-rigide.
~ Les figures 2A et 2B montrent schématiquement les dispositions des fils de renfort.
~ La figure 3 montre en coupe longitudinale un exemple de moyen de connexion en extrémité de la tige selon l'invention.
La figure 1 montre un exemple de structure d'une tige semi-rigide selon l'invention. Ladite tige est constituée d'au moins trois éléments:
~ l'âme centrale 1 constitue la partie comportant les moyens de transmission d'informations ou de commandes. Généralement, cette 10 âme comporte au moins un conducteur électrique. Dans certains cas, comme représenté sur la figure 1, il y a sept conducteurs électriques 4 entourant une fibre optique 5. Il pourra également y avoir des conduits fluidiques au sein de cette ame. Pour blinder électriquement les conducteurs, un film cuivré peut enrober l'ame. On peut également 15 disposer des fils de continuité de masse.
~ La partie 2 est constituee de fils métalliques de renforcement. La section des fils 6 peut être circulaire, carrée, rectangulaire, ou autre. La surface totale de la section des fils de renfort est déterminée en fonction de la resistance à la traction que l'on souhaite pouvoir toujours appliquer sur 20 la tige, même si le matériau composite 3 est partiellement ou totalement rompu.
~ La partie 3 est constituée par un matériau composite comportant des fibres de renfort, en verre, en carbone ou aramide, enrobées dans une matrice en résine thermoplastique ou thermodurcissable, par exemple 25 de la résine époxyde, phénolique, ou polyester insaturé ou vinylester. La plupart des fibres sont disposées longitudinalement, mais un certain nombre de fibres peut être posé en hélice. Le taux de fibres de renfort et de matrice est determiné pour que la raideur de la tige soit grande tout en permettant l'enroulement de ladite tige sur un tambour dont le 30 diamètre est environ entre 1,5 et 3 mètres et de préférence voisin de 2 mètres. La flexion due à l'enroulement ne doit pas entralner de déformation des matériaux constitutifs de la tige au delà de la limite élastique. Ainsi, la section de la partie composite 3 est relativement grande proportionnellement au diamètre de la tige, lui conferant une résistance à la traction (compte tenu des caractéristiques mécaniques 5 des fibres) qui dépasse ce que l'on a besoin pour effectuer le retrait de la tige et les outils fixes en extremité.
~ La reference 20 designe une couche supplémentaire optionnelle deposée par extrusion, dans le but d'isoler au mieux la couche de matériau composite 3 des fluides extérieurs, ou pour limiter l'abrasion.
Un exemple de caractéristiques dimensionnelles et mécaniques d'une tige semi-rigide renforcée est donné ci-après:
~ Diamètre exterieur de la partie 1: 5,5 mm ~ Epaisseur des fils de renfort 6: 1 mm 15 ~ Les fils de renforts sont disposés de façon jointive sur l'extérieur de l'âme.
~ Module d'élasticité de l'acier des fils de renfort: 500 à 2000 Mpa, et de préférence environ 1700 Mpa.
~ Diamètre extérieur de la tige: 19 mm.
~ Poids lineique de la tige: 0,6 à 1 kg/m ~ Taux de fibres de verre: au plus 80%.
~ Matrice en résine vinylester.
. Résistance à la traction du composite seul (fibres de verre): environ ~3 tonnes 25 ~ Résistance à la traction des fils de renfort 6: 2 à 4 tonnes On note que la tige ci-dessus pèse entre 600 kg et 1000 kg pour 1000 m de longueur. Les instruments (par exemple sondes de mesure) que l'on peut etre conduit à fixer à l'extrémité de la tige ont un poids qui 30 n'excède pas 800 kg. La capacité de traction des fils de renfort est généralement entre 2 et 4 t, mais pourrait etre augmentée en choisissant d'autres aciers de limite élastique supérieure. Cette capacité est donc compatible avec des longueurs de tiges de plusieurs milliers de mètres.
Bien entendu, il faut tenir compte du fait que la canalisation est remplie d'un liquide dont la densité diminue le poids à tracter vers la surface, Les figures 2A et 2B représentent schématiquement les dispositions de la ou des couches 2 de fils de renforts 6 qui sont disposés sur la surface extérieure de l'âme 1 d'axe longitudinal t. Sur la figure 2A, les fils de renfort sont posés selon une hélice faisant un angle o~ avec la direction t. Cet angle (x doit être de préférence inférieur à 35~ puisque ces 10 fils ont pour fonction de résister à des contraintes longitudinales de traction.
Pour des raisons de fabrication, il peut être nécessaire de tenir les fils 6 par des moyens de fixation 7 autour des fils. Ces moyens peuvent être des bandes collantes renforcées, disposées en anneau ou enroulées 15 sensiblement en continu autour de la couche 2.
La figure 2B montre une disposition des fils de renfort disposés longitudinalement de manière sensiblement parallèle à la direction de l'axe t. Dans ce cas, on maintient les fils également par des moyens de fixation 7. Ainsi disposés, les fils d'acier ne génèrent pas de torsion lorsque la tige 20 est en tension.
Les parties l et 2 sont ensuite enrobées par le matériau composite 3 selon la technique de pultrusion. Il est clair que les fils de renfort sont alors noyés dans la matrice d'enrobage des fibres de renfort dudit matériau composite.
Une tige semi-rigide selon l'invention présente ainsi une raideur importante, une relative légèreté par rapport à un coiled-tubing acier, une surface extérieure lisse qui a un coefficient de frottement réduit avec les parois de la canalisation ou du puits dans lequel est introduite la tige selon l'invention. En fonctionnement normal, tous les efforts, y compris en 30 traction, sont supportés par la matériau composite. En cas de détérioration partielle ou totale du matériau composite, les fils de renfort 6 en acier reprennent progressivement l'effort de traction. S'il y a rupture des fibres du composite, il restera une continuité mécanique par les fils de renfort de la partie 2 ainsi que la continuité des conducteurs de l'âme 1.
Cette continuité permet de remonter hors du puits les instruments de 5 mesure dans la limite de traction des fils d'acier de la couche de renfort 2.
La figure 3 illustre schématiquement un moyen de connexion mécanique avec les instruments 8 fixés à l'extrémité inférieure de la tige selon l'invention. Le moyen de connexion peut aussi être utilisé pour relier deux tronçons de tige semi-rigide, ou un tronçon de tige avec un coiled-10 tubing ou des tiges de manoeuvre conventionnelle. On pourra se référeraux documents EP-352148-Bl et FR-2708055, cités ici en référence, qui décrivent des moyens de connexion mécanique sur des tiges semi-rigides antérieures. Avec une tige comportant à la fois des fils en acier de renfort et un matériau composite, par exemple époxy et fibres de verre, la retenue 15 pourra de préférence être réalisée à la fois sur les fils en acier et sur le matériau composite. Sur la figure 3, un manchon 9 comportant deux éléments 9a et 9b est enfilé sur une extrémité d'une tige semi-rigide selon l'invention. L'élément 9a est serti, et/ou collé, sur la surface extérieure de l'extrémité de la tige, par exemple selon ce qui est décrit dans le document 20 FR~2708055. L'élément 9b comporte: un orifice central qui permet le passage de l'âme 1, une surface conique femelle 13, et un filetage 11 pour l'assemblage avec l'extrémité supérieure de l'instrument 8. Les fils d'acier 6 sont coincés sur la surface 13 par le moyen d'un cône 10.
Sans sortir de l'invention, on pourra connecter deux moyens de 25 connexion ensembles, par l'intermédiaire du filetage 11, de façon à relier deux tronçons de tige semi-rigide. Egalement, si la tige comporte deux couches superposées de fils de renfort, on pourra utiliser un système de coincement des fils à double cône coaxiaux.
Une telle tige semi-rigide est utilisée dans des opérations de 30 mesure dans des conduites ou des puits où la mise en place des instruments est problématique car ils ne peuvent pas descendre sous leur propre poids, par exemple parce que la conduite ou le puits comportent une portion très inclinée et même horizontale. La tige selon l'invention peut permettre d'exercer une poussée sur les instruments afin de les déplacer, puis une traction pour les remonter à la surface du sol, ou pour 5 les sortir de la conduite. Les manoeuvres sont facilitées par le fait que la tige est enroulée sur un tambour ayant un diamètre généralement d'environ 2 mètres. Avec la tige selon l'invention, les applications suivantes sont possibles. mais nullement limitees à celles-ci: opérations de logging dans un puits pétrolier fortement incliné, mise en place de 10 capteurs permanents dans des tubes de production, contrôle et inspection interne dans des pipe-lines ou des flexibles, mesures géologiques dans des forages en amont d'un creusement de tunnel, etc.
Claims (6)
1) Tige semi-rigide en matériau composite comportant une âme constituée d'au moins une ligne de transmission de données électriques, optiques ou fluidiques, une couche de fibres de renfort enrobées dans une matrice plastique qui confère une rigidité déterminée tout en pouvant être élastiquement enroulée sur un tambour, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre au moins une couche de renfort en fils d'acier disposée au dessus de ladite âme, telle que la résistance à la traction de ladite couche de renfort est au plus la moitié de la résistance à la traction de ladite couche de fibres.
2) Tige semi-rigide selon la revendication 1, dans laquelle ladite couche de renfort en fils d'acier est constituée par une seule rangée de fils jointifs sur la surface extérieure de ladite âme.
3) Tige semi-rigide selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle lesdits fils de renfort en acier sont disposés sensiblement longitudinalement.
4) Tige semi-rigide selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la résistance à la traction de ladite couche de renfort est au plus le quart de la résistance à la traction de ladite couche de fibres.
5) Tige semi-rigide selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle une gaine extérieure d'étanchéité est extrudée au dessus de la couche de fibres de renfort.
6) Application de la tige selon l'une des revendications 1 à 5, au déplacement de moyens mesure dans un conduite ou un puits fortement incliné.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR9712868 | 1997-10-13 | ||
FR9712868A FR2769749B1 (fr) | 1997-10-13 | 1997-10-13 | Tige renforcee en materiau composite |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CA2247667A1 true CA2247667A1 (fr) | 1999-04-13 |
Family
ID=9512235
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CA002247667A Abandoned CA2247667A1 (fr) | 1997-10-13 | 1998-10-08 | Tige renforcee en materiau composite |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6157761A (fr) |
CA (1) | CA2247667A1 (fr) |
FR (1) | FR2769749B1 (fr) |
GB (1) | GB2330940B (fr) |
NO (1) | NO984752L (fr) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7185700B2 (en) * | 2004-06-14 | 2007-03-06 | Weatherford/Lamb, Inc. | Separable plug for use with a wellbore tool |
WO2002086287A2 (fr) * | 2001-04-23 | 2002-10-31 | Weatherford/Lamb, Inc. | Instruments de transport dans un forage |
US6830467B2 (en) * | 2003-01-31 | 2004-12-14 | Intelliserv, Inc. | Electrical transmission line diametrical retainer |
CA2556914A1 (fr) | 2004-02-25 | 2005-09-09 | La Jolla Pharmaceutical Company | Activite enzymatique d'inhibiteurs d'amine oxidase a base d'amine et d'amide sensible aux semicarbazides (ssao), et adhesion induite par vap-1 utile pour le traitement de maladies |
GB2413629B (en) * | 2004-04-30 | 2008-02-06 | Qinetiq Ltd | Cable for traffic control and monitoring |
DE102004027048B3 (de) * | 2004-05-24 | 2006-02-16 | Warschau, Katrin | Verfahren und Vorrichtung zum Einbringen von geophysikalischen Messkabeln in horizontale und vertikale Bohrlöcher |
US7350569B2 (en) * | 2004-06-14 | 2008-04-01 | Weatherford/Lamb, Inc. | Separable plug for use in a wellbore |
GB0415223D0 (en) | 2004-07-07 | 2004-08-11 | Sensornet Ltd | Intervention rod |
EP1669783B1 (fr) * | 2004-12-11 | 2009-05-27 | Autoflug Steuerungs- und SensorTechnik GmbH | Câble de transmission à guide optique |
US20160290835A1 (en) * | 2015-10-14 | 2016-10-06 | Shell Oil Company | Fiber optic cable system |
JP2020183978A (ja) * | 2019-04-26 | 2020-11-12 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 接続装置、ケーブル装置及び照明器具 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4172106A (en) * | 1976-06-24 | 1979-10-23 | Telephone Cables Limited | Optical fibre cables and their manufacture |
DE3127901A1 (de) * | 1981-07-15 | 1983-02-03 | Philips Kommunikations Industrie AG, 8500 Nürnberg | Optisches nachrichtenkabel mit einem lichtwellenleiter und eiem zugfesten sekundaercoating |
FR2547066A1 (fr) * | 1983-06-03 | 1984-12-07 | Cables De Lyon Geoffroy Delore | Cable sous-marin a fibres optiques et procede de fabrication d'un tel cable |
DE3567307D1 (en) * | 1984-09-18 | 1989-02-09 | Nkf Kabel Bv | Signal transmission cable |
GB8505866D0 (en) * | 1985-03-07 | 1985-04-11 | Pearpoint Ltd | Semi-rigid rods |
FR2631708B1 (fr) * | 1988-05-20 | 1990-09-28 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif permettant d'effectuer des mesures ou des interventions dans un puits, methode utilisant le dispositif et applications du dispositif |
US4979795A (en) * | 1989-06-29 | 1990-12-25 | At&T Bell Laboratories | Coilable torque-balanced cable and method of manufacture |
FR2708055B1 (fr) * | 1993-07-19 | 1995-08-25 | Inst Francais Du Petrole | Dispositif de liaison pour tige composite. |
FR2725553B1 (fr) * | 1994-10-07 | 1996-12-20 | Silec Liaisons Elec | Procede de realisation d'une gaine tubulaire comportant des organes porteurs filiformes, et gaine tubulaire obtenue |
-
1997
- 1997-10-13 FR FR9712868A patent/FR2769749B1/fr not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-10-08 CA CA002247667A patent/CA2247667A1/fr not_active Abandoned
- 1998-10-09 US US09/169,144 patent/US6157761A/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-10-09 GB GB9822154A patent/GB2330940B/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-10-12 NO NO984752A patent/NO984752L/no not_active Application Discontinuation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB9822154D0 (en) | 1998-12-02 |
FR2769749B1 (fr) | 1999-12-17 |
FR2769749A1 (fr) | 1999-04-16 |
NO984752D0 (no) | 1998-10-12 |
US6157761A (en) | 2000-12-05 |
NO984752L (no) | 1999-04-14 |
GB2330940B (en) | 2001-10-03 |
GB2330940A (en) | 1999-05-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0352148B1 (fr) | Dispositif et méthode pour effectuer des mesures ou des interventions dans un puits | |
EP2795281B1 (fr) | Méthode de suivi de l'intégrité d'une ligne flexible s'étendant à travers une installation d'exploitation de fluide, ligne flexible, nécessaire et procédé de fabrication associés | |
CA2247310C (fr) | Methode et systeme de mesure dans un conduit horizontal | |
US9534719B2 (en) | Flexible pipe end fitting | |
EP3024641B1 (fr) | Procédé et installation de fabrication d'une conduite instrumentée | |
EP0542584B1 (fr) | Tube flexible contenant une ligne de transfert d'énergie ou d'information centrée et procédé de production de ce tube | |
EP0302784B1 (fr) | Conduites tubulaires flexibles stables en longueur sous l'effet d'une pression interne | |
US8104797B2 (en) | Extended collar | |
CA2247667A1 (fr) | Tige renforcee en materiau composite | |
FR2996280A1 (fr) | Conduite tubulaire flexible instrumentee | |
US20130122296A1 (en) | Downhole Cables for Well Operations | |
FR3028913A1 (fr) | Couche d'isolation thermique pour conduite tubulaire flexible sous-marine | |
FR2794477A1 (fr) | Cable de structure d'ouvrage de construction, troncon de gaine d'un tel cable, et procede de pose | |
OA12749A (fr) | Conduite flexible aplatissable. | |
FR2875286A1 (fr) | Dispositif d'etancheite servant a obturer un puits ou une canalisation | |
FR2683591A1 (fr) | Dispositif de mesure et d'intervention dans un forage et utilisation dans un puits petrolier. | |
FR2691203A1 (fr) | Tube auxiliaire sans raccord pour puits de forage profond. | |
EP1129313B1 (fr) | Conduit d'installation pour la construction d'un reseau de transport subaquatique de fluide, d'energie, ou de signaux | |
US20220390051A1 (en) | Wire securement | |
WO2003071179A1 (fr) | Embout instrumente de conduite flexible adapte a la detection du deplacement d'une couche de conduite, et conduite associee | |
FR2678703A1 (fr) | Procede de fabrication d'une ligne a raideur variable et element associe. |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
EEER | Examination request | ||
FZDE | Discontinued |