FR2521634A1 - SEAT AND APPARATUS FOR SUPPORTING MULTIPLE COLUMN SUSPENSION DEVICES IN A WELL HEAD, JOINT ASSEMBLY, APPARATUS FOR OPERATING AN ELASTOMERIC JOINT AND METAL CONTACT ON METAL, TOOL FOR OPERATING A CLUTCH AND RETENTION ASSEMBLY, TOOL TO DESCEND SUSPENSION DEVICE IN SUBMARINE WELL HEAD, SHUTTERING AND RETENTION ASSEMBLY, COLUMN SUSPENSION DEVICE, APPARATUS FOR SHUTTING AND LOCKING A U-SUSPENSION DEVICE - Google Patents
SEAT AND APPARATUS FOR SUPPORTING MULTIPLE COLUMN SUSPENSION DEVICES IN A WELL HEAD, JOINT ASSEMBLY, APPARATUS FOR OPERATING AN ELASTOMERIC JOINT AND METAL CONTACT ON METAL, TOOL FOR OPERATING A CLUTCH AND RETENTION ASSEMBLY, TOOL TO DESCEND SUSPENSION DEVICE IN SUBMARINE WELL HEAD, SHUTTERING AND RETENTION ASSEMBLY, COLUMN SUSPENSION DEVICE, APPARATUS FOR SHUTTING AND LOCKING A U-SUSPENSION DEVICE Download PDFInfo
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UN SYSTEME DE TETE DE PUITS SOUS-MARIN. LE SYSTEME COMPORTE UN SIEGE TUBULAIRE 70 DESTINE A ETRE ENCLENCHE DANS UNE TETE DE PUITS 24 AU MOYEN DE DENTS 66, 76 ET DE CLIQUETS 92. CE SIEGE PRESENTE UN EPAULEMENT 80 DESTINE A RECEVOIR UN DISPOSITIF 50 DE SUSPENSION DE TUBAGE OU DE COLONNE. DOMAINE D'APPLICATION: FORAGE DE PUITS SOUS-MARINS DE PETROLE ET DE GAZ.THE INVENTION RELATES TO A SUBWELL HEAD SYSTEM. THE SYSTEM INCLUDES A TUBULAR SEAT 70 DESIGNED TO BE ENGAGED IN A WELL HEAD 24 BY MEANS OF TEETH 66, 76 AND RATCHETS 92. THIS SEAT HAS A SHOULDER 80 INTENDED TO RECEIVE A TUBING OR COLUMN SUSPENSION DEVICE 50. FIELD OF APPLICATION: DRILLING OF OIL AND GAS UNDERWATER WELLS.
Description
L'invention concerne des systèmes de têtes de puits sous-marins, et plusThe invention relates to submarine wellhead systems, and more
particulièrement des procédés et des appareils destinés à supporter, retenir et assurer l'étanchéité de dispositifs de suspension de tubages dans une tête de puits sous-marin L'activité accrue du forage et de la complétion en mer a entraîné un accroissement des pressions de travail tel qu'il est prévu de nouveaux puits ayant une pression de travail atteignant 105 M Pa Pbur faire face aux problèmes particularly methods and apparatus for supporting, retaining and sealing casing suspension devices in underwater wellhead Increased drilling and completion activity at sea has resulted in increased work pressures as well as new wells with a working pressure of up to 105 M Pa
particuliers associés au forage et à la complétion sous- associated with drilling and under completion
marins à des pressions de travail aussi élevées, de nou- at such high working pressures, new
veaux systèmes de têtes de puits sous-marines sont néces- Underwater wellhead systems are required.
saires Des puits ayant une pression de travail atteignant M Pa sont actuellement en cours de forage au large des côtes du Canada et en mer du Nord, à des profondeurs de plus de 90 m Ces opérations de forage s'effectuent généralement au moyen d'un navire de surface ayant un compensateur de pilonnement pour un tube prolongateur et des tiges de forage s'étendant jusqu'à l'obturateur et Wells with a working pressure of up to M Pa are currently being drilled off the coast of Canada and in the North Sea at depths greater than 90 m. These drilling operations are generally carried out by means of a surface vessel having a heave compensator for an extension tube and drill rods extending to the shutter and
la tête de puits placés sur la conduite de boue L'obtura- the wellhead placed on the mud pipe
teur à vannes superposées est généralement monté sur un tube de 50 cm, le tube prolongateur s'étendant jusqu'à la surface Un raccord à séparation rapide est souvent placé au sommet de l'obturateur Un joint articulé est utilisé pour permettre les mouvements du navire Deux problèmes principaux se posent dans des systèmes de têtes de puits sous-marins fonctionnant dans un tel milieu, à une pression Overflow valve is usually mounted on a 50 cm tube, the extension tube extending to the surface. A quick-release fitting is often placed at the top of the shutter. An articulated joint is used to allow the vessel's movements Two main problems arise in submarine wellhead systems operating in such a medium, at a pressure
de travail de 105 M Pa, à savoir l'utilisation d'un épaule- working capacity of 105 M Pa, namely the use of a shoulder-
ment de support dans le corps de la tête de puits, pour supporter les charges-du tubage et de la pression, et un support in the body of the wellhead, to support the casing and pressure loads, and a
moyen d'obturation placé entre les dispositifs de suspen- shutter means placed between the suspension devices
sion du tubage et la tête de puits et supportant et conte- tubing and the wellhead and supporting and
nant la pression de travail.the working pressure.
Dans le passé, les têtes de puits de l'art anté- In the past, the wellheads of the prior art
rieur étaient conçues de façon à permettre une pose et un support convenables des dispositifs successifs de suspension de tubage Cependant, avec l'accroissement de la pression nominale et la pose et le maintien de rames multiples de cuvelage et de tiges dans la tête de puits, were designed in such a way as to allow suitable installation and support of the successive casing suspension devices. However, with the increase of the nominal pressure and the installation and maintenance of multiple casings and rods in the wellhead,
un petit épaulement de support ne résiste pas à la charge. a small support shoulder does not resist the load.
Bien qu'une réponse évidente aux problèmes consiste à utiliser simplement un épaulement de support suffisamment grand pour résister aux charges du cuvelage et de la pres- sion, de grands épaulements de support dépassant dans Although an obvious answer to the problem is to simply use a support shoulder large enough to withstand the loads of casing and pressure, with large supporting shoulders protruding into
la lumière d'écoulement du corps de la tête de puits rédui- the flow of the body of the wellhead reduces
sent l'accès au cuvelage, au-dessous du corps de la tête de puits, pour le forage Au début du forage en mer, les systèmes de têtes de puits sousmarins d'un calibre de access to the casing, below the body of the wellhead, for drilling. At the beginning of the offshore drilling, underwater wellhead systems of a
42,5 cm exigeaient un élargissement A ce moment, la plu- 42.5 cm required expansion At this point, most of
part des appareils de forage flottants étaient équipés d'un système d'obturation de 42,5 cm afin d'éliminer les deux empilements ( 51 cm et 34,5 cm) et le système à deux tubes prolongateurs nécessaires auparavant Lorsque la pression de travail des systèmes de têtes de puits est passée de 35 à 70 M Pa, on a mis au point un épaulement de support de 47,5 cm de diamètre, concu pour une pression de 70 M Pa, afin de supporter les charges du cuvelage et de la pression et de permettre un accès total dans le Floating rigs were equipped with a 42.5 cm shutter system to eliminate the two stacks (51 cm and 34.5 cm) and the two tube extender system previously required when the working pressure Wellhead systems have been increased from 35 to 70 M Pa, a support shoulder 47.5 cm in diameter, designed for a pressure of 70 M Pa, has been developed to support casing and pipe loads. pressure and allow full access in the
cuvelage au-dessous du corps de la tête de puits. casing below the body of the wellhead.
Le second problème principal concerne les moyens d'obturation Ces moyens d'obturation doivent pouvoir The second main problem concerns the sealing means These sealing means must be able to
supporter et contenir des pressions de travail de 105 M Pa. support and contain working pressures of 105 M Pa.
Les sources d'énergie disponibles pour actionner les moyens d'obturation comprennent la masse, la pression hydraulique et le couple Chaque moyen d'obturation exige des quantités d'énergie différentes pour son positionnement et son The energy sources available to operate the shutter means include mass, hydraulic pressure and torque. Each shutter means requires different amounts of energy for its positioning and operation.
actionnement Le poids constitue le moyen le moins souhai- Weight is the least desirable way
table, car la manipulation de masses-tiges fournissant table, because the manipulation of mass-rods providing
le poids est difficile et longue sur le plancher de l'appa- the weight is difficult and long on the floor of the appa-
reil de forage Si une pression hydraulique est appliquée par l'intermédiaire de la tige de forage, il est nécessaire de disposer d'un équipement à câble pour descendre des If hydraulic pressure is applied through the drill pipe, it is necessary to have cable equipment to
clapets sur, et récupérer les clapets du système d'actionne- flaps on, and recover the valves from the operating system
ment de l'obturation à mise en oeuvre hydraulique En l'absence de l'utilisation de clapets, la manipulation de tiges mouillées" de forage est très salissante et peu In the absence of the use of valves, the manipulation of wet rods "drilling is very messy and little
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appréciée des équipes de forage Si le moyen d'actionnement du joint utilise la technique du dispositif de suspension de tubage à manoeuvre unique, le fluide de cimentation Appreciated by the Drilling Teams If the seal actuation means utilize the single maneuver casing suspension system, the cementing fluid
peut faire apparaître des problèmes dans le système hydrau- can cause problems in the hydrau-
lique utilisé pour actionner le joint La maintenance pose également un problème Bien que l'application d'un used to operate the seal Maintenance is also a problem although the application of a
couple constitue le procédé le plus souhaitable pour action- couple is the most desirable process for action-
ner un joint, l'amplitude du couple pouvant être transmis à partir de la surface est limitée en raison de pertes de frottement dans le tube prolongateur, dans l'obturateur à vannes superposées, et dues également à la position In the case of a joint, the amplitude of the torque that can be transmitted from the surface is limited because of friction losses in the extension tube, in the superimposed valve gate, and also due to the position
déportée, aux divers filetages et au train de tiges lui- deported, to the various threads and to the drill string itself.
même. Le système de tête de puits sous-marin selon l'invention élimine les inconvénients de l'art antérieur even. The underwater wellhead system according to the invention eliminates the drawbacks of the prior art
et présente de nombreuses autres caractéristiques avanta- and has many other features that are
geuses Il est simple; il comporte moins de 50 éléments et il convient à un service en milieu riche en H 25 Il peut être mis en oeuvre en une manoeuvre simple, tout en permettant cependant l'utilisation de procédés à manoeuvres It is simple; it has less than 50 elements and is suitable for a service in a medium rich in H It can be implemented in a simple maneuver, while still allowing the use of maneuvering processes
multiples Tous les dispositifs de suspension sont inter- multiple All suspension devices are inter-
changeables en fonction du profil extérieur, de sorte qu'ils peuvent être descendus dans des positions plus basses Les éléments d'étanchéité sont interchangeables et sont totalement actionnés à une pression supérieure à la pression prévue dans le sondage Des joints de renfort sont disponibles Les joints ne sont pas déchargés par la pression Les dispositifs de suspension peuvent être changeable according to the outer profile, so that they can be lowered to lower positions The sealing elements are interchangeable and are fully actuated at a pressure higher than the pressure provided in the sounding Reinforcement joints are available The joints are not discharged by pressure The suspension devices can be
descendus sans blocages et les éléments d'obturation assu- descended without locks and the shut-off elements
rent l'étanchéité même si le dispositif de suspension se sealed even if the suspension device
pose à un niveau élevé.pose at a high level.
Le siège de support du corps résiste à une charge de plus de 27 MN (pression de travail plus poids du tubage ou pression d'essai), sans dépasser 150 % de la limite d'élasticité de la matière en compression La tête de puits The body support seat withstands a load of more than 27 MN (working pressure plus casing weight or test pressure), not exceeding 150% of the yield strength of the compression material. Wellhead
permet le passage d'un trépan de 44,5 cm de diamètre. allows the passage of a trephine 44.5 cm in diameter.
Selon l'invention, on ne tente pas d'effectuer une pose sur deux types de sièges à la fois ou sur deux sièges à la fois En outre, le siège de support du corps est insensible à l'accumulation de détritus en cours de forage ou à l'accumulation de détritus pendant la descente d'un tubage de 34 cm En outre, le siège de support du corps n'exige pas de manoeuvre séparée ni la descente dans le sondage According to the invention, no attempt is made to apply two types of seats at a time or two seats at a time. In addition, the body support seat is insensitive to the accumulation of detritus during drilling. or the accumulation of debris during the descent of a casing of 34 cm In addition, the support seat of the body does not require separate maneuver or descent in the sounding
d'anneaux de fermeture à frottement. of friction closure rings.
Les moyens de retenue du dispositif de suspension supportent 9 MN Ces moyens de retenue sont rétractés mécaniquement à force lors de la récupération du corps The retaining means of the suspension device support 9 MN These retaining means are mechanically forced to retract during the recovery of the body
du dispositif de suspension du tubage et ils sont compati- of the casing suspension device and they are compatible with
bles avec des opérations à manoeuvre unique Les moyens de retenue du dispositif de suspension sont libérés pour permettre la récupération du dispositif de suspension du tubage lorsque l'élément d'obturation est récupéré Les The retaining means of the suspension device are released to allow recovery of the casing suspension device when the closure member is retrieved.
moyens de retenue du dispositif de suspension sont compa- retaining means of the suspension device are
tibles avec des opérations à manoeuvres multiples et ils permettent la descente du dispositif de suspension, avec ou sans ces moyens de retenue Le dispositif d'étanchéité ou d'obturation travaille même si les moyens de retenue ne sont pas utilisés Les moyens de retenue du dispositif de suspension sont réutilisables et ils présentent un nombre minimal de tolérances pouvant s'accumuler entre With the aid of multiple operations, they allow the descent of the suspension device, with or without these retaining means. The sealing or sealing device operates even if the retaining means are not used. The retaining means of the device are reusable and have a minimum number of tolerances that can accumulate between
des gorges de retenue.gorges of restraint.
Les moyens d'obturation ou d'étanchéité selon l'invention obturent de façon fiable une zone-annulaire The sealing or sealing means according to the invention reliably seal an annular zone
d'environ 47 cm de diamètre extérieur et 43,2 cm de dia- approximately 47 cm in outside diameter and 43.2 cm in diameter
mètre intérieur et ils exercent, par du caoutchouc, une pression supérieure à 105 M Pa (pression nominale de 140 M Pa) lorsqu'ils sont actionnés et qu'ils sont soumis par le dessus ou par le dessous à une pression de 105 M Pa Après internal meter and they exert, by rubber, a pressure greater than 105 M Pa (nominal pressure of 140 M Pa) when actuated and they are subjected from above or from below to a pressure of 105 M Pa After
que l'outil de descente a été retiré, les moyens d'obtura- that the descent tool has been removed, the means of closure
tion résistent à une pression supérieure à 105 M Pa Ces moyens d'obturation s'actionnent en outre d'eux-mêmes pour supporter une pression totale lorsqu'une force de charge totale n'est pas appliquée ou lorsqu'une force de charge totale n'est pas retenue La pression ne provoque pas la mise hors d'action des moyens d'obturation Ces derniers établissent une zone d'étanchéité relativement These shut-off means additionally operate on their own to withstand a full pressure when a total load force is not applied or when a total load force is applied. The pressure does not cause the closure means to be put out of action. The latter establish a relatively tight sealing zone.
longue pour couvrir les défauts du corps et/ou les détritus. long to cover body defects and / or debris.
En outre, ils comprennent des joints principaux métal sur métal et utilisent les joints métal sur métal à titre de-renfort pour empêcher l'extrusion sous haute pression de joints secondaires en élastomère Les moyens d'obtura- tion selon l'invention rétractent fermement les joints métal sur métal des parois avant que ces moyens d'obturation soient récupérés Les joints en élastomère des moyens d'obturation peuvent se relâcher pendant la récupération In addition, they include metal-on-metal key seals and use metal-to-metal seals as reinforcement to prevent high-pressure extrusion of secondary elastomer seals. The sealing means according to the invention firmly shrink the metal-to-metal joints of the walls before these shut-off means are recovered The elastomeric seals of the shut-off means can relax during the recovery
de l'ensemble de régulation de débit et ils sont totale- of the flow regulation assembly and they are total-
ment récupérables Les moyens d'obturation selon l'inven- recoverable means of filling according to the invention
tion comprennent une liaison mécanique importante entre le haut et le bas de la zone des garnitures d'étanchéité afin d'assurer la récupération de la bague inférieure La conception permet des opérations à manoeuvre unique La zone d'obturation ne comporte pas de pièces métalliques agissant par intermittence pour donner des pressions de There is an important mechanical connection between the top and the bottom of the seal area to ensure the recovery of the lower ring. The design allows for single-maneuvering operations. The sealing area does not include any metal parts acting intermittently to give pressure
caoutchouc irrégulières Les moyens d'obturation compren- Irregular rubber The sealing means comprise
nent un nombre minimal de zones d'étanchéité en parallèle a minimum number of sealing zones in parallel
afin de minimiser les trajets de fuite Les moyens d'obtu- to minimize leakage paths. The means of ob-
ration sont reliés fermement à l'élément de garniture afin de ne pouvoir être entraînés par le courant pendant les opérations de descente La conception permet également are firmly connected to the trim element so that they can not be drawn by the current during downhill operations.
des opérations à manoeuvres multiples et une interchan- operations with multiple maneuvers and interchange
geabilité de tous les dispositifs de suspension de tubage geability of all casing hanger
compris dans une dimension nominale. included in a nominal dimension.
Les moyens destinés à charger les moyens d'obtu- The means intended to load the means of ob-
ration utilisent de façon fiable une force pour actionner les moyens d'obturation à une pression nominale de 140 M Pa Ils permettent une circulation complète dans le cas d'une utilisation en une manoeuvre unique Cependant, ration reliably use a force to actuate the closure means at a nominal pressure of 140 M Pa They allow full circulation in the case of use in a single maneuver However,
les moyens de chargement sont compatibles avec une opéra- the loading means are compatible with an operation
tion à manoeuvre unique ou une opération à manoeuvres multiples En outre, ils sont interchangeables pour tous les dispositifs de suspension de tubage utilisés dans le système de tête de puits Les moyens de chargement agissent In addition, they are interchangeable for all the casing suspension devices used in the wellhead system. The loading means act
sur les moyens d'obturation afin qu'ils assurent l'étan- shut-off means so that they ensure the
chéité même dans le cas o le dispositif de suspension de tubage est positionné à une grande hauteur En outre, ils ne relâchent pas une quantité importante de la charge de pression complète après l'actionnement Les moyens de chargement n'exigent pas un enclenchement à distance de filets de retenue En outre, ils ne comportent pas de goupilles de cisaillement Les moyens de chargement sont réutilisables et ils n'ont pas à être enclenchés à distance sur des filets de retenue lors du remplacement d'un écrou Even in the case where the casing suspension device is positioned at a great height In addition, they do not release a significant amount of the full pressure load after actuation. The loading means do not require remote engagement. In addition, they do not have shear pins The loading means are reusable and they do not have to be remotely interlocked on retaining nets when replacing a nut
de garniture.of filling.
L'outil de descente du dispositif de suspension de tubage comporte un raccord le reliant au dispositif de suspension et supportant une charge des tiges supérieure à 3 MN L'outil de descente peut exercer une force axiale The lowering tool of the casing suspension device has a connection connecting it to the suspension device and supporting a load of the rods greater than 3 MN The descent tool can exert an axial force
supérieure à 4 MN pour actionner les moyens d'obturation. greater than 4 MN to actuate the sealing means.
En outre, l'outil de descente est capable de se raccorder dans le dispositif de suspension de tubage sans couple orienté à gauche L'outil de descente peut être descendu In addition, the descent tool is able to connect in the left-handed torque-free casing suspension device. The descent tool can be lowered
sur le tubage ou sur le train de tiges de forage. on the casing or on the drill string.
L'invention concerne donc un ensemble à tête de puits sous-marin particulièrement utile à des puits The invention thus relates to an underwater wellhead assembly particularly useful for wells
en mer, ayant une pression de travail de l'ordre de 105 M Pa. at sea, having a working pressure of the order of 105 M Pa.
L'ensemble à tête de puits comprend généralement une tête de puits, un siège de corps destiné à supporter la charge du tubage et de la pression, un dispositif de suspension The wellhead assembly generally includes a wellhead, a body seat for supporting the load of tubing and pressure, a suspension device
-25 d'un tubage à l'intérieur du puits, un ensemble de retenue. -25 of a casing inside the well, a set of restraint.
et d'obturation destiné à verrouiller le dispositif de suspension du tubage sur la tête de puits et à obturer l'espace annulaire formé par le dispositif de suspension et la tête de puits, un outil de descente destiné à abaisser le dispositif de suspension de tubage dans la tête de puits et à actionner initialement l'ensemble de retenue et d'obturation, et d'autres dispositifs associés destinés à appliquer une pression hydraulique à l'ensemble de retenue et d'obturation pour appliquer à l'ensemble de retenue et d'obturation une compression supérieure à la pression de travail du puits La tête de puits est conçue pour recevoir d'autres dispositifs de suspension de tubage empilés les uns sur les autres et pour retenir et obturer ou assurer l'étanchéité de ces autres dispositifs de and shutter for locking the casing suspension device on the wellhead and closing the annular space formed by the hanger and the wellhead, a descent tool for lowering the casing hanger in the wellhead and initially actuating the retainer and shutter assembly, and other associated devices for applying hydraulic pressure to the retainer and shutter assembly for application to the restraint assembly and greater than the working pressure of the well The wellhead is adapted to receive other casing suspension devices stacked on top of each other and to retain and seal or seal these other devices.
suspension de tubage à l'intérieur de la tête de puits. casing suspension inside the wellhead.
La tête de puits est traversée par un alésage The wellhead is traversed by a bore
de 44,7 cm afin de permettre le passage d'un trépan nor- 44.7 cm to allow the passage of a standard trephine
malisé de forage de 44,45 cm Le siège du corps est posé dans la tête de puits et relié à cette dernière afin de former une surface d'appui pouvant supporter la charge du dispositif de suspension du tubage et de la pression à l'intérieur de la tête de puits Des dents de blocs de culasse sont prévues sur la tête de puits et le siège du corps pour permettre à ce dernier d'être emmanché dans la tête de puits et tourné sur moins de 3600 pour réaliser un raccordement complet entre eux Les dents de blocs de culasse comprennent six groupes de six dents Les-dents se présentent sous la forme de filets espacés, sans pas de vis La surface d'appui des dents de blocs de culasse est supérieure à la surface d'appui offerte par le siège du corps pour le dispositif de suspension de tubage La surface d'appui du siège du corps supporte la charge du tubage et de la colonne, en plus de la pression de The body seat is placed in the wellhead and connected to the wellhead to form a bearing surface capable of supporting the load of the tubing hanger and the pressure inside it. Well bolt teeth are provided on the wellhead and the body seat to allow it to be fitted into the wellhead and turned on less than 3,600 to make a complete connection between them The breechblock teeth comprise six groups of six teeth. The teeth are in the form of spaced threads, with no threads. The bearing surface of the breechblock teeth is greater than the bearing surface provided by the teeth. body seat for the casing suspension device The body seat bearing surface supports the load of the casing and the column, in addition to the pressure of the casing
travail de 105 M Pa.work of 105 M Pa.
Le dispositif de suspension de tubage comprend un épaulement annulaire présentant des cannelures pour le passage de fluides de puits Un siège annulaire amovible est vissé sur l'épaulement du dispositif de suspension de tubage pour réaliser un contact circonférentiel complet sur 360 avec le siège du dispositif de suspension afin de supporter le poids du tubage et de la colonne et la charge de la pression Un élément de verrouillage est The casing suspension device comprises an annular shoulder having splines for the passage of well fluids. A removable annular seat is screwed onto the shoulder of the casing suspension device to make 360 complete circumferential contact with the seat of the casing device. suspension to support the weight of the casing and the column and the pressure load A locking element is
disposé au-dessus de l'épaulement du dispositif de sus- disposed above the shoulder of the susceptor
pension de tubage et est destiné à pénétrer par expansion casing pension and is intended to penetrate by expansion
dans une gorge de retenue ménagée dans la tête de puits. in a retaining groove in the wellhead.
L'ensemble de retenue et d'obturation est disposé autour du dispositif de suspension du tubage et au-dessus de l'élément de verrouillage et de l'épaulement du dispositif de suspension Cet ensemble de retenue et d'obturation comprend un élément monté de façon à pouvoir tourner sur un élément fixe L'élément fixe comprend une partie supérieure d'actionnement montée de façon à pouvoir tourner sur l'élément tournant, une partie médiane d'étanchéité comportant un joint principal métal The retainer and shutter assembly is disposed around the casing hanger and above the latch member and shoulder of the hanger. The retainer and shutter assembly comprises a hanger-mounted member. The stationary member includes an actuating upper portion rotatably mounted on the rotating member, a medial sealing portion having a metal main seal
sur métal et un joint secondaire en élastomère afin d'obtu- on metal and a secondary elastomer seal to ob-
rer l'espace annulaire, et une partie inférieure formant the annular space, and a lower part forming
came destinée à actionner l'élément de verrouillage. cam for actuating the locking member.
La partie d'étanchéité comprend plusieurs élé- The sealing part comprises several elements
ments de liaison métalliques tronconiques reliés entre eux par des parties de raccordement afin de présenter la forme d'un Z Cette partie de forme en Z est reliée à la partie supérieure formant actionneur et à la partie inférieure formant came par des parties de raccordement Tapered metal connecting elements interconnected by connecting parts to be Z-shaped This Z-shaped part is connected to the actuator upper part and the cam bottom part by connecting parts
afin de réaliser une liaison solide entre la partie supé- in order to achieve a strong connection between the higher
rieure formant actionneur et la partie inférieure formant came Les parties métalliques adjacentes forment des gorges annulaires destinées à loger des éléments élastiques en-élastomère. L'élément tournant est vissé sur le dispositif The adjacent metal portions form annular grooves for accommodating elastic elastomeric members. The rotating element is screwed onto the device
de suspension-de tubage de manière que, lorsque cet élé- suspension-casing so that, when this
ment est mis en rotation sur le dispositif de suspension, il se déplace vers le bas, faisant également descendre ment is rotated on the suspension device, it moves downwards, also
l'élément fixe à l'intérieur de l'espace annulaire Ini- the fixed element inside the annular space Ini-
tialement, la partie inférieure formant came fait pénétrer l'élément de verrouillage dans la gorge de verrouillage tially, the lower cam part causes the locking element to penetrate into the locking groove
présentée par la tête de puits afin de verrouiller le dis- presented by the wellhead to lock the disc
positif de suspension du tubage à l'intérieur de la tête positive suspension of the casing inside the head
de puits La poursuite de la rotation de l'élément tour- The continued rotation of the tower element
nant provoque une compression de la partie médiane d'étan- causes compression of the middle part of
chéité de l'élément fixe Initialement, lorsque la partie en forme de Z se déforme, les parties métalliques de raccordement compriment les éléments en élastomère pour les faire entrer When the Z-shaped part deforms, the metal connecting parts compress the elastomeric elements to bring them in.
en contact étanche avec la tête de puits et avec le dis- in sealed contact with the wellhead and with the disc
positif de suspension du tubage La poursuite de la compression de la partie en forme de Z provoque une flexion des parties métalliques et leur déformation à proximité immédiate des parties de raccordement afin d'établir un joint métal sur métal entre le dispositif de suspension du tubage et la tête de puits Les parties métalliques sont réalisées en une matière ductile ayant une limite d'élasticité inférieure à la moitié de celle de la matière de la tête de puits et du dispositif de suspension du tubage, de manière que la matière ductile de la partie en forme de Z se déforme et remplisse les crêtes et les-creux des imperfections présentées par les surfaces de la tête Casing Suspension Positive Continued compression of the Z-shaped portion causes the metal portions to bend and deform in close proximity to the connecting portions to provide a metal to metal seal between the casing suspender and the wellhead The metal parts are made of a ductile material having a yield strength less than half that of the wellhead material and the casing suspension device, so that the ductile material of the part Z-shaped deforms and fills the ridges and troughs of imperfections presented by the surfaces of the head
de puits et du dispositif de suspension. well and suspension device.
L'outil de descente, destiné à faire descendre et poser le dispositif de suspension du tubage, comprend The descent tool for lowering and installing the casing suspension device comprises
une jupe entrant en prise avec l'élément tournant de l'en- a skirt engaging with the rotating element of the
semble de retenue et d'obturation afin de transmettre un couple à cet élément, un mandrin relié à une rame de tiges de forage, et un manchon disposé télescopiquement entre la jupe et le mandrin Le manchon comporte des it seems to retain and seal to transmit a torque to this element, a mandrel connected to a string of drill pipes, and a sleeve arranged telescopically between the skirt and the mandrel The sleeve comprises
verrous rappelés en position d'enclenchement avec le dis- latches in the engaged position with the disc
positif de suspension du tubage par le mandrin lorsque ce dernier occupe une position haute Après que l'ensemble de retenue et d'obturation a été actionné, le mandrin est déplacé vers le bas pour éliminer la force sollicitant les verrous, puis il est élevé pour enclencher le manchon avec la jupe afin que les verrous soient dégagés par action de came du dispositif de suspension du tubage, Des joints sont prévus entre l'outil de descente et le dispositif Positive suspension of the casing by the mandrel when the latter occupies a high position After the retainer and shutter assembly has been actuated, the mandrel is moved down to eliminate the force urging the locks, and then it is raised to snap the sleeve with the skirt so that the latches are disengaged by the cam action of the casing suspension device. Gaskets are provided between the descent tool and the device.
de suspension.suspension.
L'ensemble de retenue et d'obturation est ini- The retainer and shutter assembly is
tialement actionné par une rotation de l'outil de descente à l'aide des tiges de forage Pour actionner davantage le joint de l'ensemble de retenue et d'obturation, les mâchoires de l'obturateur anti-éruption sont actionnées pour assurer l'étanchéité avec les tiges de forage Une tially actuated by a rotation of the descent tool using the drill rods To further actuate the seal of the retainer and shutter assembly, the jaws of the blowout preventer are actuated to provide the sealing with the drill rods A
pression hydraulique est appliquée au-dessous de l'obtura- hydraulic pressure is applied below the
teur anti-éruption afin d'appliquer une pression hydrau- anti-eruption device to apply hydraulic pressure
lique à l'outil de descente et à l'ensemble de retenue et d'obturation Lorsque le joint de l'ensemble de retenue et d'obturation est davantage comprimé, l'élément tournant de cet ensemble descend davantage sur le dispositif de suspension du tubage tandis qu'un couple continu est appliqué aux tiges de forage Une fois que la déformation souhaitée par compression du joint de l'ensemble de When the seal of the retainer and shutter assembly is further compressed, the rotating member of this assembly further descends on the suspension device and the retainer and shutter assembly. casing while a continuous torque is applied to the drill rods Once the desired deformation by compression of the joint of the set of
retenue et d'obturation est obtenue, la pression hydrau- holding and sealing is obtained, the hydraulic pressure
Lique est éliminée et l'élément tournant de cet ensemble Lique is eliminated and the rotating element of this set
empêche le joint de quitter sa position de prise étanche. prevents the seal from leaving its watertight position.
Un objet de l'invention est d'appliquer au joint de l'en- An object of the invention is to apply to the gasket of the
semble de retenue et-d'obturation une compression supé- appears to retain and -capture higher compression
rieure à la pression de travail du puits. better than the working pressure of the well.
Lorsque l'outil de descente est retiré, un second dispositif de suspension de tubage et un tubage sont posés When the descent tool is removed, a second casing hanger and casing are laid
sur le dessus du premier dispositif de suspension de tubage. on the top of the first casing hanger.
Un ensemble analogue de retenue et d'obturation, actionné de façon similaire, est disposé entre la tête du puits et le second dispositif de suspension afin de retenir A similarly-operated damper and shutter assembly is disposed between the wellhead and the second suspension device to retain
ce second dispositif de suspension et d'en assurer l'étan- this second suspension device and to ensure the
chéité Un troisième dispositif de suspension de tubage est ensuite descendu dans le puits, posé sur le second A third casing suspension device is then lowered into the well, placed on the second
dispositif de suspension et, de façon similaire, un en- suspension device and, similarly, a
semble de retenue et d'obturation est actionné pour retenir le troisième dispositif de suspension et en assurer appears restraint and shutter is operated to hold the third suspension device and ensure
l'étanchéité Ainsi, le siège supporte les trois disposi- Thus, the seat supports the three
tifs de suspension et les tubages ou colonnes qui leur sont suspendus et, dans le même temps, il supporte et suspension and casings or columns suspended from them and, at the same time,
contient la pression de travail de 105 M Pa. contains the working pressure of 105 M Pa.
L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemple nullement limitatif et sur lesquels: la figure 1 est une élévation schématique montrant l'environnement dans lequel l'invention est utilisée; les figures 2 A, 2 B et 2 C sont des demi-coupes longitudinales de la tête de puits, de l'anneau de support des dispositifs de suspension, de l'outil de descente des dispositifs de suspension de tubages, de l'ensemble d'obturation et de retenue et, schématiquement, d'une The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting example and in which: FIG. 1 is a diagrammatic elevation showing the environment in which the invention is used; FIGS. 2A, 2B and 2C are longitudinal half-sections of the wellhead, of the support ring of the suspension devices, of the casing suspension device descent tool, of the assembly, shutter and retainer and, schematically, a
partie de l'obturateur anti-éruption pour le puits sous- part of the blowout preventer for the subwell
marin de la figure 1; la figure 3 est une vue en perspective éclatée, avec arrachement partiel, du siège du corps de blocs 1 1 de culasse et d'une partie de la tête de puits de la figure 2; la figure 3 A est une vue en perspective à échelle agrandie d'une clavette représentée sur la figure 3; marine of Figure 1; Figure 3 is an exploded perspective view, partially broken away, of the seat of the block body 1 January yoke and a portion of the wellhead of Figure 2; Figure 3A is an enlarged perspective view of a key shown in Figure 3;
la figure 4 est une coupe longitudinale par- FIG. 4 is a longitudinal section through
tielle de l'élément d'étanchéité en position de descente la figure 4 est une coupe longitudinale of the sealing element in the down position FIG. 4 is a longitudinal section
partielle de l'élément d'étanchéité en position d'étan- of the sealing element in a sealing position
chéité; et les figures 5 A, 5 B et 5 C sont des demi-coupes longitudinales partielles de la tête de puits équipée de dispositifs de suspension de colonnes de 40,5 cm, 34 cm, 24,5 cm et 17,8 cm, posées et en position de retenue chéité; and FIGS. 5A, 5B and 5C are partial longitudinal half sections of the wellhead equipped with suspension devices of 40.5 cm, 34 cm, 24.5 cm and 17.8 cm columns, placed and in a restraining position
et d'obturation.and shutter.
L'invention concerne donc un système de tête de puits sous-marin destiné à la descente, au support, à l'obturation, au maintien et à l'essai d'un dispositif de suspension de tubage ou de colonnes dans une tête The invention therefore relates to an underwater wellhead system for the descent, support, sealing, holding and testing of a casing suspension device or columns in a head
de puits de pétrole ou de gaz Bien que la présente in- of oil or gas wells Although the present
vention puisse être utilisée dans divers environnements, la figure 1 illustre schématiquement une installation typique utilisant un dispositif de suspension de tubage et un tubage, selon l'invention, dans une tête de puits disposée sur le fond de l'océan et destinée à un puits FIG. 1 schematically illustrates a typical installation using a casing suspension device and casing, according to the invention, in a wellhead disposed on the ocean floor and intended for a well.
en mer.at sea.
Si l'on se réfère initialement à la figure 1, on voit un sondage 10 foré dans le fond 12 de la mer, au-dessous d'une masse d'eau 14, à partir d'un navire 16 de forage qui flotte sur la surface 18 de l'eau Une structure ou plaque de base 20, un tube guide 22, une tête de puits 24, un obturateur 26 à vannes anti-éruption superposées, comportant un équipement de commande de pression, et un tube prolongateur marin 28 sont descendus du navire flottant 16 de forage et installés dans le fond 12 de la mer Le tube guide 22 peut être poussé ou enfoncé par lançage de jets dans le fond 12 de la mer jusqu'à ce que la tête de puits 24 repose à proximité du fond 12 ou bien, comme montré sur la figure 1, un sondage 30 peut être foré pour l'insertion du tube guide 22 La plaque de base 20 est fixée autour de l'extrémité supérieure du tube guide 22 sur le fond 12 de la mer, et le tube guide 22 est ancré dans le sondage 30 par une colonne 32 de ciment l'entourant sur une certaine partie de sa longueur L'obturateur anti-éruption 26 est relié de manière amovible, par un raccord convenable, à la tête 24 montée sur la plaque de base 20 reposant sur le fond 12 de la mer, et il comporte une ou plusieurs vannes telles que celles représentées en 40 Ces obturateurs comprennent un certain nombre de machoires d'obturation de tubes, telles que les mâchoires 34 de l'obturateur 40, destinées à être déplacées vers le corps de l'obturateur et en sens opposé pour s'appliquer de manière étanche contre un élément tubulaire, tel qu'une tige de forage, Referring initially to FIG. 1, a borehole 10 drilled in the bottom 12 of the sea below a body of water 14 is seen from a drilling vessel 16 which floats on the surface 18 of the water A base structure or plate 20, a guide tube 22, a wellhead 24, a shutter 26 with superimposed anti-eruption valves, comprising a pressure control equipment, and a marine extension tube 28 are lowered from the floating vessel 16 and installed in the bottom 12 of the sea The guide tube 22 can be pushed or depressed by launching jets in the seabed 12 until the wellhead 24 rests in the vicinity of the bottom 12 or, as shown in FIG. 1, a borehole 30 can be drilled for the insertion of the guide tube 22 The base plate 20 is fixed around the upper end of the guide tube 22 on the bottom 12 of the sea, and the guide tube 22 is anchored in the sounding 30 by a column 32 of cement surrounding it on a certain Part of its length The blowout preventer 26 is detachably connected, by a suitable connection, to the head 24 mounted on the base plate 20 resting on the bottom 12 of the sea, and it comprises one or more valves. Such shutters include a number of tube closure jaws, such as the jaws 34 of the shutter 40, to be moved toward the shutter body and in opposite directions to apply. sealingly against a tubular element, such as a drill pipe,
ou s'en éloigner, cet élément tubulaire traversant l'obtu- or move away from it, this tubular element crossing the ob-
rateur 40, ainsi qu'il est bien connu Le tube prolonga- 40, as is well known in the art.
teur marin 28 s'étend du sommet de l'obturateur 26 au 28 extends from the top of the shutter 26 to
navire 16 de surface.16 surface ship.
L'obturateur 26 anti-éruption comprend des lignes de duses 36 et 38 aboutissant à la surface 18 Les lignes de duses sont utilisées, entre autres choses, The blowout preventer 26 includes choke lines 36 and 38 leading to the surface 18. The choke lines are used, among other things,
pour l'essai des mâchoires 34 à tubes de l'obturateur 40. for testing the jaws 34 with tubes of the shutter 40.
Lors de l'essai des mâchoires 34, un bouchon d'essai est descendu dans le puits au moyen du tube prolongateur 28 pour obturer le puits au niveau-de la tête 24 Les machoires 34 sont actionnées et fermées et la pression est ensuite appliquée par l'intermédiaire de la ligne 38 de sécurité, une vanne montée sur la ligne 36 de duse During the test of the jaws 34, a test plug is lowered into the well by means of the extension tube 28 to close the well at the level of the head 24 The jaws 34 are actuated and closed and the pressure is then applied by via the safety line 38, a valve mounted on line 36 of chutes
étant fermée pour essayer les machoires 34 à tubes. being closed to try the tube jaws 34.
L'appareil de forage, comprenant les tiges de forage équipées d'un trépan normal de forage de 44,45 cm, est descendu au moyen du tube prolongateur 28 et du tube guide 22 afin d'accroître la profondeur à laquelle le sondage 42 est foré dans le fond de l'océan pour la mise en place d'un tubage 44 de surface ou tube guide Un dispositif 50 de suspension de tubage de surface, représenté sur la figure 2 C et auquel le tubage 44 est suspendu, est abaissé dans le tube guide 22 jusqu'à ce que ce dispositif 50 se pose dans la tête de The drill rig, comprising drill rods equipped with a normal 44.45 cm drill bit, is lowered by means of the extension tube 28 and the guide tube 22 to increase the depth at which the borehole 42 is drilled in the ocean floor for placing a casing 44 surface or guide tube A surface casing suspension device 50, shown in Figure 2 C and to which the casing 44 is suspended, is lowered in the guide tube 22 until the device 50 arises in the head of
puits et soit raccordé à cette tête 24 comme décrit ci- well and is connected to this head 24 as described above.
après D'autres tubages et tiges intérieures de colonnes sont ensuite posés et suspendus dans la tête de puits 24, comme décrit ci-après en regard des figures 5 A, 5 B et 5 C. Comme représenté sur la figure 2 C, la tête After further casings and inner rods of columns are then placed and suspended in the wellhead 24, as described below with reference to Figures 5A, 5B and 5C. As shown in Figure 2C, the head
de puits 24 comporte un corps 46 ayant une extrémité infé- well 24 has a body 46 having an inferior end
rieure 48 de diamètre réduit qui forme un épaulement 48 smaller diameter which forms a shoulder
conique 52 tourné vers le bas et se resserrant vers l'in- tapered 52 facing down and tightening towards the
térieur L'extrémité inférieure 48 de diamètre réduit comporte un tronçon tubulaire réduit 54 dont l'extrémité forme un autre épaulement conique 56 tourné vers le bas plus petit et se resserrant vers l'intérieur Le tube guide 22 est un tube de 51 cm de diamètre extérieur et il est soudé au tronçon tubulaire réduit 54, sur le fond de la tête de puits 24 Le tube guide 22 présente une épaisseur de 12,7 mm et un alésage intérieur 62 de 48,25 cm de diamètre afin de recevoir initialement les tiges de forage et le trépan pour permettre le forage du sondage 42, puis le tube guide 44 de surface, comme montré sur la figure 1 Le corps 46 de la tête de puits présente un alésage 60 d'un diamètre d'environ 47,5 cm, légèrement inférieur à celui de l'alésage intérieur 62 du tube guide 22. Plusieurs encoches 64 de butée, des dents 66 de blocs de culasse et quatre gorges annulaires (montrées sur la figure 5 B) telles que la gorge 68, sont disposées à l'intérieur de l'alésage 60 de la tête de puits, les gorges étant espacées le long de l'alésage 60 au-dessus des dents 66 de blocs de culasse Les dents 66 ont un diamètre intérieur d'environ 44,6 cm pour permettre le passage du trépan normal de forage de 44,45 cm pour le The lower end 48 of reduced diameter has a reduced tubular section 54, the end of which forms another conical shoulder 56 which is turned downwards and is narrowed inwards. The guide tube 22 is a tube 51 cm in diameter. The guide tube 22 has a thickness of 12.7 mm and an interior bore 62 of 48.25 cm in diameter to receive the rods at the beginning. and the drill bit to allow drilling of the borehole 42 and the guide tube 44 surface, as shown in Figure 1 The body 46 of the wellhead has a bore 60 with a diameter of about 47.5 cm slightly smaller than that of the inner bore 62 of the guide tube 22. A plurality of abutment slots 64, yokes 66 of cylinder blocks and four annular grooves (shown in Fig. 5B) such as the groove 68 are arranged at the interior of e the bore 60 of the wellhead, the grooves being spaced along the bore 60 above the teeth 68 of the breechblocks The teeth 66 have an inside diameter of about 44.6 cm to allow the passage of the standard 44.45 cm drill bit for the
forage du sondage 42.drill hole 42.
La tête de puits 24 comporte un siège amovible de support de dispositif de suspension ou siège 70 de corps de blocs de culasse conçu pour êtredescendu dans l'alésage 60 et pour être relié aux dents 66 de blocs de culasse Le siège 70 comprend un tube annulaire plein 72 qui présente un alésage intérieur lisse 74, des dents extérieures 67 de blocs de culasse destinées & s'enclencher avec des dents intérieures 66 de blocs de culasse du corps 46 de la tête de puits, un siège ou épaulement conique 80 de support tourné vers le haut, se resserrant vers le bas et destiné à s'enclencher avec le dispositif 50 de suspension du tube guide de surface, 1 o et un ensemble 78 à clavettes destiné à verrouiller le The wellhead 24 has a removable suspension support seat or breech block body seat 70 adapted to be lowered into the bore 60 and to be connected to the breechblock teeth 66. The seat 70 comprises a ring tube full 72 which has a smooth inner bore 74, outer teeth 67 of breech blocks for engagement with inner teeth 66 of breech blocks of the body 46 of the wellhead, a seat or conical shoulder 80 of support turned upward, tapering downwards and intended to engage with the device 50 for suspending the surface guide tube, 1 o and a set 78 with keys for locking the
siège 70 de corps dans le corps 46 de la tête de puits. body seat 70 in the body 46 of the wellhead.
L'alésage 74 du tube ou anneau solide 72 présente un diamètre intérieur de 40,8 cm, donnant à The bore 74 of the tube or solid ring 72 has an internal diameter of 40.8 cm, giving
l'épaulement conique 80 de support une épaisseur horizon- the conical shoulder 80 of support a horizontal thickness
-15 tale utile d'environ 3,3 cm pour supporter le dispositif de suspension de tubage Le siège 70 présente une épaisseur de paroi assez forte pour ne pas s'écraser -sous un effort de compression vertical de 630 M Pa Ceci est important, car-la tête de puits 24, en raison de sa dimension, son poids et son épaisseur, est un élément -15 tale useful about 3.3 cm to support the casing suspension device The seat 70 has a wall thickness strong enough not to crash-under a vertical compressive force of 630 M Pa This is important, because the wellhead 24, because of its size, its weight and its thickness, is an element
rigide par rapport au siège 70 qui est un élément relati- rigid with respect to the seat 70 which is a relative element
vement flexible.flexibly.
Comme représenté sur la figure 3, le siège 70 de corps comprend plusieurs groupes 82 de dents segmentées 76 séparées par des rainures ou espaces 86 de blocs de culasse afin de recevoir des groupes correspondants 88 de dents segmentées 66, disposés dans le corps 46 de la tête de puits comme montré sur la figure 2 C Les dents segmentées 66, 76 peuvent ou non présenter un certain pas, mais elles sont de préférence sans pas Les dents 66 et 76 ne sont pas conçues pour s'enclencher étroitement lors d'une rotation du siège 70 pour un branchement avec la tête de puits 24 Les dents 66 de la tête de puits sont inclinées vers l'intérieur et vers le bas pour faciliter le passage du trépan Si les dents ou filets 66 étaient carrés, épaulés ou du type trapézoïdal, ils risqueraient d'accrocher le trépan lors de sa descente à travers la tête de puits 24 vers le sondage 42 destiné à recevoir le tube guide 44 de surface Les dents 76 de l'épaulement présentent des inclinaisons correspondantes pour s'enclencher de façon complémentaire avec les dents 66 de la tête de puits Chacun des groupes 82 et 88 comporte six rangées de dents segmentées ayant une épaisseur d'environ 12,7 mm de leur base jusqu'à leur face La surface occupée par les six rangées de dents segmentées 66, 76 dépasse la surface de l'épaulement de support Un rebord annulaire supérieur continu 85 du siège 70, situé au-dessus des dents 76, limite la profondeur d'introduction des groupes de dents 82 dans les espaces 87 Le rebord annulaire supérieur continu 85 empêche le siège 70 de passer à travers la tête de puits 24 Le segment denté inférieur 84 est surdimensionné pour empêcher une rotation prématurée du siège 70 dans la tête de puits 24 avant que le siège 70 se soit posé As shown in FIG. 3, the body seat 70 comprises a plurality of groups 82 of segmented teeth 76 separated by grooves or spaces 86 of breech blocks for receiving corresponding groups 88 of segmented teeth 66, disposed in the body 46 of the wellhead as shown in FIG. 2 C Segmented teeth 66, 76 may or may not have a certain pitch, but preferably they are without steps Teeth 66 and 76 are not designed to snap tightly during a rotation of the seat 70 for a connection with the wellhead 24 The teeth 66 of the wellhead are inclined inwardly and downwardly to facilitate the passage of the bit If the teeth or threads 66 were square, shouldered or trapezoidal type , they may hook the drill as it descends through the wellhead 24 to the borehole 42 for receiving the guide tube 44 surface The teeth 76 of the shoulder have inclination corresponding segments to engage in complementary manner with the teeth 66 of the wellhead Each of the groups 82 and 88 has six rows of segmented teeth having a thickness of about 12.7 mm from their base to their face. occupied by the six rows of segmented teeth 66, 76 exceeds the surface of the support shoulder A continuous upper annular flange 85 of the seat 70, located above the teeth 76, limits the insertion depth of the groups of teeth 82 into the gaps 87 The continuous upper annular flange 85 prevents the seat 70 from passing through the wellhead 24 The lower toothed segment 84 is oversized to prevent premature rotation of the seat 70 in the wellhead 24 before the seat 70 is laid
sur le rebord annulaire 85.on the annular flange 85.
Les six rangées ou groupes 82 et 88 de dents segmentées 66, 76 constituent un nombre pair de rangées pour supporter et distribuer uniformément la charge On égalise ainsi les efforts appliqués aux dents segmentées 66 et 76 Du fait de la présence de six groupes de dents, les dents segmentées 66 et 76 peuvent être enclenchées par rotation du siège 70 sur 30 , c'est-à-dire sur un arc de 1800 divisé par le nombre de groupes Si lest dents segmentées 66 et 76 étaient de plus grande longueur, leur enclenchement demanderait une plus grande rotation du siège 70 Il est préférable que les dents segmentées 66 et 76 soient de même longueur afin qu'un contact The six rows or groups 82 and 88 of segmented teeth 66, 76 constitute an even number of rows for supporting and distributing the load uniformly. Thus, the forces applied to the segmented teeth 66 and 76 are equalized. Due to the presence of six groups of teeth, the segmented teeth 66 and 76 can be engaged by rotation of the seat 70 on 30, that is to say on an arc of 1800 divided by the number of groups If the segmented teeth 66 and 76 were of greater length, their engagement would require a greater rotation of the seat 70 It is preferable that the segmented teeth 66 and 76 are of the same length so that a contact
maximal puisse être utilisé pour supporter les charges. maximum can be used to support the loads.
Les dents segmentées 66 et 76 peuvent être constituées simplement de gorges circulaires présentant des rainures ou espaces 86, 87 pour l'accouplement ou l'enclenchement Les dents segmentées 66 et 76 présentent un angle de pas nul et elles sont effilées de façon à accroître la surface de prise pour que les filets ou The segmented teeth 66 and 76 may simply consist of circular grooves having grooves or gaps 86, 87 for engagement or engagement. Segmented teeth 66 and 76 have a zero pitch angle and are tapered to increase the clearance. catch area for that nets or
dents 66, 76 supportent un plus grand effort de cisaille- teeth 66, 76 support a greater shear force
ment L'angle de profil des dents segmentées 66 et 76 est supérieur à 30 et il est de préférence d'environ 55 afin que la surface de prise soit notablement accrue pour la résistance au cisaillement Ce profil de dent tend à égaliser les efforts sur la totalité des dents segmentées 66 et 76 afin qu'elles ne travaillent pas séparément. The profile angle of the segmented teeth 66 and 76 is greater than 30 and is preferably about 55 so that the engagement area is significantly increased for shear strength. This tooth profile tends to equalize the forces on the tooth. all segmented teeth 66 and 76 so that they do not work separately.
Les dents 66 et 76 peuvent être du type tra- The teeth 66 and 76 may be of the
pézoldal Un épaulement carré présenté par les dents 66 perzoldal A square shoulder presented by the teeth 66
et 76-retiendrait des débris et d'autres déchets s'écou- and 76-hold debris and other waste
lant dans le puits Un avantage supplémentaire de l'accou- in the well An additional benefit of the
plement à blocs de culasse entre la tête 24 de puits et le siège 70 de corps est que les dents segmentées 76 nettoient les dents segmentées 66 lorsque le siège 70 est tourné dans la tête 24 de puits Les dents 76 repoussent tout débris des dents 66 afin que ces débris tombent dans les rainures ou espaces 86, 96 des blocs Preferably, the breech blocks 76 between the wellhead 24 and the body seat 70 clean the segmented teeth 66 when the seat 70 is rotated into the wellhead 24. The teeth 76 push back any debris from the teeth 66 to that these debris fall into the grooves or spaces 86, 96 of the blocks
de culasse.breech.
Des filets continus présentent plusieurs inconvénients Ils exigent de multiples rotations pour l'accouplement et doivent être soutenus jusqu'à ce qu'ils tombent sur une fraction de centimètre avant l'entrée en prise initiale des entrées des filets En outre, des filets se déplacent sur un point lorsqu'ils sont tournés pour l'accouplement L'accouplement à blocs de culasse Continuous nets have several disadvantages They require multiple rotations for mating and must be supported until they fall a fraction of a centimeter before the initial entry of the nets In addition, nets are moving on one point when turned for coupling The breechblock coupling
entre le siège 70 et la tête de puits 24 évite ces incon- between the seat 70 and the wellhead 24 avoids these inconveniences.
vènients Lorsque le siège 70 de corps est abaissé dans la tête de puits 24 en étant porté par un outil approprié de descente, le segment denté 84 le plus bas situé sur le siège 70 s'enclenche avec le segment denté le plus haut des segments dentés 66 du corps de la tête de puits 24 Le siège 70 est ensuite tourné sur moins de 30 pour permettre aux groupes 82 de dents du siège 70 de s'enclencher dans les rainures 87 comprises entre les dents des groupes 88 de la tête de puits 24 Cette descente est importante, pouvant atteindre 30 cm, et elle peut être aisément détectée à la surface, ce qui permet de s'assurer que le siège 70 est enclenché avec la tête de puits 24 et peut être tourné pour réaliser l'enclenchement des blocs de culasse Lorsqu'on utilise l'accouplement ou l'enclenchement à blocs de culasse selon l'invention, on obtient une indication nette de l'instant o le siège 70 de corps est totalement enclenché avec la tête de puits 24 L'accouplement par blocs de culasse selon l'invention présente l'avantage supplémen- taire de permettre d'emmancher le siège 70 dans la tête de puits 24 et d'effectuer une rotation de 300 du siège pour réaliser un enclenchement complet entre ce dernier When the body seat 70 is lowered into the wellhead 24 by being carried by a suitable descent tool, the lowest toothed segment 84 on the seat 70 engages with the highest toothed segment of the toothed segments. The seat 70 is then rotated through less than 30 to allow the groups 82 of teeth of the seat 70 to snap into the grooves 87 between the teeth of the groups 88 of the wellhead 24. This descent is important, up to 30 cm, and it can be easily detected on the surface, which ensures that the seat 70 is engaged with the wellhead 24 and can be rotated to engage the blocks When using the coupling or interlocking cylinder block according to the invention, there is obtained a clear indication of the instant when the body seat 70 is fully engaged with the wellhead 24 The coupling by The cylinder head blocks according to the invention have the additional advantage of allowing the seat 70 to be fitted into the wellhead 24 and of rotating the seat 300 in order to make a complete engagement therebetween.
et la tête de puits 24.and the wellhead 24.
Comme représenté sur les figures 2 C, 3 et 3 A, un ensemble 78 à clavettes comprend plusieurs cliquets 92 sollicités vers l'extérieur, pouvant coulisser chacun dans une cavité 94 tournée vers l'extérieur et ménagée dans un segment denté inférieur 84 sur deux de l'anneau solide 94 Le cliquet 92 présente des côtés plats 90, des côtés supérieur et inférieur inclinés 91, et un alésage 96 ménagé dans son côté inférieur et destiné à recevoir une extrémité d'un ressort 98 i Les rondelles 93 sont montées au moyen de vis 95 dans la cavité 94 de chaque côté du cliquet 92, de manière à délimiter une rainure pour ce cliquet 92 L'autre extrémité du ressort 98 porte contre le fond de la cavité 94 afin que le cliquet 92 soit repoussé vers l'extérieur Une encoche 64 de butée est -située au- dessous des six groupes 88 de dents, de manière que le cliquet 92 soit positionné sur l'anneau solide 72 afin d'être adjacent à une encoche 64 de butée ménagée dans le corps 46 de la tête de puits As shown in FIGS. 2C, 3 and 3A, a set 78 with keys comprises a plurality of pawls 92 urged outwardly, each slidable in a cavity 94 facing outwards and arranged in a lower toothed segment 84 on two The pawl 92 has flat sides 90, inclined upper and lower sides 91, and a bore 96 in its lower side for receiving one end of a spring 98. The washers 93 are mounted on screw means 95 in the cavity 94 on each side of the pawl 92, so as to define a groove for the pawl 92 The other end of the spring 98 bears against the bottom of the cavity 94 so that the pawl 92 is pushed back to the An abutment notch 64 is located below the six groups 88 of teeth, so that the pawl 92 is positioned on the solid ring 72 to be adjacent a notch 64 of abutment s the body 46 of the wellhead
lorsque l'enclenchement est achevé entre les dents inté- when the engagement is completed between the teeth
rieures et extérieures 66 et 76 de la tête de puits 24 et du siège 70 Le cliquet 92 est rappelé vers l'intérieur de l'encoche 64 sous l'effet de la rotation de l'anneau 72 dans les filets 66 pour arrêter ainsi la rotation de l'anneau 72 Une ouverture 102 est ménagée à travers l'anneau 72 et débouche dans la cavité 94 pour permettre 66 and 76 of the wellhead 24 and the seat 70 The pawl 92 is biased inwardly of the notch 64 under the effect of the rotation of the ring 72 in the threads 66 to thereby stop the rotation of the ring 72 An opening 102 is formed through the ring 72 and opens into the cavity 94 to allow
la libération du cliquet 92.the release of the pawl 92.
Dans l'art antérieur, l'épaulement de support du dispositif de suspension du tube guide de surface était réalisé d'une seule pièce avec le corps de la tête de puits et était assez grand pour supporter la charge In the prior art, the support shoulder of the surface guide tube suspension device was made integral with the body of the wellhead and was large enough to support the load.
du tube guide et de la pression Cependant, cet épaule- of guide tube and pressure However, this shoulder-
ment de support de l'art antérieur réduisait l'ouverture de l'alésage du bord de la tête de puits pour accéder à la colonne se trouvant au-dessous du corps de la tête de puits pour le forage Si l'on utilisait un épaulement assez grand pour supporter des pressions de travail Prior art support means reduced the opening of the bore of the wellhead edge to access the column below the wellhead body for drilling. If a shoulder was used large enough to withstand work pressures
de 105 M Pa, l'alésage délimité par cet épaulement ne per- of 105 M Pa, the bore delimited by this shoulder
mettrait pas le passage d'un trépan normal de 44,45 cm. would not allow the passage of a normal 44.45 cm trephine.
De tels systèmes de tête de puits sous-marine demandaient Such underwater wellhead systems required
un élargissement.an enlargement.
Selon l'invention, le siège 70 du corps de blocs de culasse constitue un épaulement de support qui peut être installé et qu'il n'est pas indispensable de mettre en place dans le corps 46 de la tête de puits avant que l'on rencontre de plus fortes pressions de According to the invention, the seat 70 of the bolt block body constitutes a support shoulder that can be installed and that it is not essential to put in place in the body 46 of the wellhead before one meeting stronger pressures of
travail Le siège 70 de corps n'est posé qu'après l'achè- The body seat 70 is only installed after the completion of
vement de l'opération de forage pour le tube guide 44 the drilling operation for the guide tube 44
de surface, permettant un accès par la totalité de l'alé- surface, allowing access through the whole of the
sage de la tête Etant donné que des pressions de travail seulement minimes sont rencontrées dans le forage destiné à recevoir le tube guide 44 de surface, l'épaulement de support plus grand n'est pas indispensable A la fin du forage destiné au tube guide 44 de surface, le siège 70 de corpsde blocs de culasse est mis en place pour qu'il soit possible de supporter des charges, exercées par le tubage et la pression, atteignant 105 M Pa Ainsi, on dispose d'un espace suffisant, avant l'installation du siège 70 de corps,pour permettre le passage d'un Since only minimal working pressures are encountered in the bore for receiving the surface guide tube 44, the larger support shoulder is not essential. At the end of the drilling for the guide tube 44 surface, the seat 70 of cylinder block body is set up so that it is possible to withstand loads, exerted by the casing and the pressure, reaching 105 M Pa Thus, there is sufficient space, before the installing the body seat 70, to allow the passage of a
trépan de 44,45 cm.bit of 44.45 cm.
Pour la pose du siège 70 de corps de blocs de culasse, on relie ce siège 70 à un outil de descente (non représenté) au moyen de goupilles de cisaillement dont l'une est représentée en 104 L'outil de descente monté sur un train de tiges de forage fait ensuite descendre le siège 70 de corps dans l'alésage 60 de la For the installation of the breech block body seat 70, this seat 70 is connected to a descent tool (not shown) by means of shear pins, one of which is shown at 104. The descent tool mounted on a train of drill rods is then lowered the body seat 70 into the bore 60 of the
tête 24 de puits jusqu'à ce que le segment denté infé- well head 24 until the lower toothed segment
rieur 84 se pose sur le segment denté supérieur des dents 66 Le siège 70 est ensuite tourné jusqu'à ce que les groupes 88 de dents de la tête de puits 24 tombent dans les rainures 86 des blocs de culasse et que les groupes 82 de dents de l'anneau 72 se logent dans les rainures correspondantes 87 des dents 66 de la tête de puits Le rebord annulaire continue 85 se pose sur le segment denté le plus haut des segments 66 dans la tête de puits 24 Le siège 70 est ensuite tourné au moyen du train de tiges de forage et de l'outil de descente jusqu'à ce que les clavettes 78 s'enclenchent dans les encoches 66 d'arrêt pour faire cesser la rotation Un essai de pression peut être exécuté pour que l'on s'assure de la pose convenable du siège 70 Puis les goupilles de cisaillement, retenant le siège 70 sur l'outil de descente, sont cisaillées en 104 afin de libérer l'outil de descente The seat 70 is then rotated to the upper toothed segment 66 until the toothhead groups 88 of the wellhead 24 fall into the grooves 86 of the breechblocks and the tooth groups 82 Ring 72 fits into the corresponding grooves 87 of the teeth 66 of the wellhead. The continuous annular flange 85 rests on the highest toothed segment of the segments 66 in the wellhead 24. The seat 70 is then rotated. means of the drill string and the descent tool until the keys 78 snap into the stop slots 66 to stop the rotation A pressure test may be performed to ensures proper seating of the seat 70 Then the shear pins, holding the seat 70 on the descent tool, are sheared at 104 to release the descent tool
et de permettre son retrait.and allow its withdrawal.
La figure 2 C illustre la pose d'un dispositif de suspension de tube guide de surface sur le siège de corps de blocs de culasse à l'intérieur de la tête de puits 24 Le dispositif 50 de suspension comprend Fig. 2C illustrates the placement of a surface guide tube suspension device on the cylinder head body seat within the wellhead 24. The suspension device 50 comprises
un corps sensiblement tubulaire 110 qui comporte un man- a substantially tubular body 110 which includes a
chon inférieur fileté 112 relié par vissage au raccord supérieur de la rame 44 afin de suspendre cette dernière à l'intérieur du sondage 42, un tronçon supérieur épaissi 114 qui présente un épaulement annulaire radial 116 faisant saillie vers l'extérieur, et plusieurs gorges annulaires 120 (représentées sur la figure 2 B) ménagées dans la surface périphérique intérieure du corps 110 et destinées au raccordement avec un outil 200 de lower threaded sleeve 112 threadably connected to the upper coupling of the train 44 to suspend the latter inside the borehole 42, a thick upper section 114 which has a radially annular shoulder 116 projecting outwards, and a plurality of annular grooves 120 (shown in FIG. 2B) formed in the inner peripheral surface of the body 110 and intended for connection with a tool 200 of
descente, décrit ci-après.descent, described below.
Comme représenté sur les figures 2 A et 2 B, As shown in FIGS. 2A and 2B,
des filets 118 sont réalisés à partir du haut, en descen- nets 118 are made from the top, in descending
dant, sur une longueur substantielle de la surface exté- over a substantial length of the outer surface
rieure du corps tubulaire 10 afin d'entrer en prise avec un ensemble 180 de retenue et d'obturation, décrit ci-après. L'opération de cimentation du tube guide 44 de surface dans le sondage 42 exige la présence d'un canal s'étendant de l'espace annulaire inférieur 130, compris entre le tube guide 44 de surface et le tube guide 22, et l'espace annulaire supérieur 134 compris entre la tête 24 de puits et les tiges de forage 236, pour permettre l'écoulement des produits de retour vers la surface Plusieurs cannelures supérieures et inférieures ou orifices 122 et 124 de circulation sont prévus à the tubular body 10 to engage with a set 180 for holding and sealing, described hereinafter. The cementing operation of the surface guide tube 44 in the borehole 42 requires the presence of a channel extending from the lower annular space 130, between the surface guide tube 44 and the guide tube 22, and the upper annular space 134 between the wellhead 24 and the drillpipes 236, to allow the flow of return products to the surface Several upper and lower flutes or holes 122 and 124 circulation are provided to
travers le tronçon supérieur 114 pour permettre l'écoule- through the upper section 114 to allow the flow of
ment des fluides, par exemple pour l'opération de cimen- fluids, for example for the cement operation.
tation, autour du dispositif 50 de suspension Les canne- around the suspension device 50 The cane-
lures inférieures 122 forment des canaux d'écoulement de fluide traversant l'épaulement annulaire radial 116 et les cannelures supérieures 124 en forme d'écoulement de fluide traversant l'extrémité supérieure filetée du corps tubulaire 110 pour permettre le passage de fluide The lower channels 122 form fluid flow channels through the radial annular shoulder 116 and the upper fluid flow-through grooves 124 through the threaded upper end of the tubular body 110 to allow the passage of fluid.
autour de l'ensemble 180 de retenue et d'obturation. around the assembly 180 of restraint and shutter.
Des filets 126 sont formés sur la surface Threads 126 are formed on the surface
périphérique extérieure du tronçon supérieur 114, au- outer ring of the upper section 114,
dessous de l'épaulement annulaire 116, afin d'être vissés et d'entrer en prise avec un anneau épaulé fileté 128 entourant le dispositif 50 de suspension L'anneau 128 présente une face conique 132 tournée vers le bas, es resserrant vers le haut et destinée à reposer de façon complémentaire et à porter sur l'épaulement conique 80 de support, tourné vers le haut, se resserrant vers le below the annular shoulder 116, to be screwed into and engage with a threaded shouldered ring 128 surrounding the suspension device 50. The ring 128 has a conical face 132 facing downwards, being tightened upwardly. and intended to rest in a complementary manner and to bear on the conical shoulder 80 of support, turned upwards, tightening towards the
bas et situé sur le siège 70 du corps de blocs de culasse. low and located on the seat 70 of the bolt block body.
Le dispositif 50 de suspension Se pose ainsi que le siège 70 lors de l'entrée en contact de la face conique 132 de l'anneau épaulé 128 avec l'épaulement 80 de support The suspension device 50 is placed together with the seat 70 when the conical face 132 of the shoulder ring 128 comes into contact with the support shoulder 80.
du siège afin que le siège 70 résiste aux charges résul- the seat 70 to withstand the resulting loads.
*tant du tubage et de la pression.* both tubing and pressure.
Des puits ayant une pression de travail de l'ordre de 105 M Pa imposent des charges particulières au support des têtes de puits Non seulement la tête de puits doit supporter le poids des dispositifs de suspension de tubages, ainsi que celui des tubages qui Wells with a working pressure of the order of 105 M Pa impose special loads on the wellhead support. Not only does the wellhead bear the weight of the casing suspension devices, but also the casings which
leur sont suspendus, et le poids d'un ou plusieurs dis- they are suspended, and the weight of one or more
positifs de suspension de colonnes, ainsi que le poids des colonnes qui leur sont suspendues, mais la tête de puits doit également supporter et contenir la pression de travail de 105 M Pa Ainsi, la tête de puits doit supporter à la fois le poids du tubage et de la colonne et la charge exercée par la pression Une tête de puits column suspension, and the weight of the columns suspended from them, but the wellhead must also support and contain the working pressure of 105 M Pa Thus, the wellhead must withstand both the weight of the casing and the column and the load exerted by the pressure A wellhead
destinée à une pression de travail de 105 M Pa doit pré- intended for a working pressure of 105 M Pa shall be
senter une surface suffisante de support et d'appui, de par sa conception, pour que la charge ne dépasse pas a sufficient surface of support and support, by design, so that the load does not exceed
sensiblement la limite d'élasticité en compression verti- substantially the limit of elasticity in vertical compression
cale de la matière constituant les suppàrts de tête de puits Alors qu'à des pressions de travail plus faibles on utilise des matières ayant une résistance à la traction de 490 M Pa, au minium, une matière ayant une résistance à la traction plus élevée, à savoir au minimum de 595 M Pa, est normalement utilisée pour des têtes de puits soumises à des pressions de 105 M Pa Par prudence, en supposant un effort vertical de compression de 630 M Pa appliqué à la tête de puits, la tête de puits selon l'invention supportera une charge de plus de 27 MN, car la surface d'appui est de l'ordre de 420 à 450 cm 2 Cette surface d'appui doit être établie, lors de la conception, de manière que la charge ne dépasse pas de plus de 25 % la résistance de la matière en compression verticale La surface d'appui entre le dispositif 50 de suspension de tubage le plus bas et le siège 70, et celle entre le siège 70 et les dents 66 de blocs de culasse sur la tête de puits 24 doivent être suffisantes pour supporter de telles charges sans que la résistance limite de leur matière soit notablement dépassée en compression verticale, c'est-à-dire de plus de 25 % Une telle réalisation a of the material of the wellheads While at lower working pressures, materials having a tensile strength of at least 490 M Pa are used, a material having a higher tensile strength, that is at least 595 M Pa, is normally used for wellheads subjected to pressures of 105 M Pa For caution, assuming a vertical compressive force of 630 M Pa applied to the wellhead, the wellhead according to the invention will support a load of more than 27 MN, because the bearing surface is of the order of 420 to 450 cm 2 This bearing surface must be established, during the design, so that the load does not The support surface between the lowest casing suspension device 50 and the seat 70, and that between the seat 70 and the bolt block teeth 66 is not more than 25% greater than that of the vertical compression material. on the wellhead 24 must be sufficient to support such loads without the limit resistance of their material being significantly exceeded in vertical compression, that is to say by more than 25%.
été obtenue dans le système de tête de puits selon l'in- was obtained in the wellhead system according to the
vention. Pour assurer la présence d'une surface d'appui suffisante entre le dispositif 50 de suspension de tubage et le siège 70, l'anneau épaulé 128 du dispositif de suspension est vissé sur un épaulement annulaire radial 116 faisant saillie du tronçon supérieur 114 du corps 110 du dispositif de suspension du tubage L'anneau épaulé 128 présente une face conique 132 s'étendant sur 360 , destinée à entrer en contact avec l'épaulement de support du siège 70 de corps, afin d'établir un contact complet et total entre cet épaulement 80 et la face conique 132 En l'absence de l'anneau épaulé 128 vention. To ensure the presence of a sufficient bearing surface between the casing suspension device 50 and the seat 70, the shouldered ring 128 of the suspension device is screwed onto a radial annular shoulder 116 projecting from the upper portion 114 of the body. The stepped ring 128 has a tapered face 132 extending 360 extending in contact with the support shoulder of the body seat 70 to provide full and complete contact between this shoulder 80 and the conical face 132 In the absence of the shoulder ring 128
de suspension, les cannelures ou orifices 122 de circu- suspension, splines or holes 122 of
lation traversant l'épaulement 116 empêchent l'établisse- passing through the shoulder 116 prevent the establishment
ment d'une surface d'appui sur 3600 entre le dispositif de suspension et le siège 70 du corps L'enclenchement entre l'épaulement 80 de support et la face conique 132 réalise une surface d'appui excédentaire, déterminée par le diamètre intérieur de 44,6 cm de la tête de puits et par le diamètre intérieur de 40,8 cm du siège 70 Ainsi, la surface d'appui entre l'épaulement 80 et la face 132 est d'environ 450 cm 2, permettant à cette surface de 3600 between the suspension device and the seat 70 of the body. The engagement between the support shoulder 80 and the conical face 132 provides an excess bearing surface, determined by the inside diameter of the seat. 44.6 cm from the wellhead and the 40.8 cm inside diameter of the seat 70 Thus, the bearing surface between the shoulder 80 and the face 132 is about 450 cm 2, allowing this surface of
supporter une charge de plus de 27 MN. withstand a load of more than 27 MN.
Les dents intérieures et extérieures 66 et 76 des blocs de culasse de la tête de puits 24 et du siège de corps sont conçues de façon à établir une surface The inner and outer teeth 66 and 76 of the well head 24 and body seat head blocks are designed to provide a surface
d'appui suffisante pour supporter la charge prévue indi- sufficient support to withstand the expected indi-
quée ci-dessus Comme décrit précédemment, les dents 66 et 76 des blocs de culasse forment six groupes 82 et 88 disposés sur la tête de puits 24 et le siège 70 Chacun des groupes 82 et 88 comprend six dents 66 et 76 destinées à supporter la charge La surface d'appui des dents 66 et 76 des blocs de culasse est supérieure à la surface As previously described, the teeth 66 and 76 of the breech blocks form six groups 82 and 88 disposed on the wellhead 24 and the seat 70. Each of the groups 82 and 88 includes six teeth 66 and 76 for supporting the load The bearing surface of the teeth 66 and 76 of the breech blocks is greater than the surface
d'appui entre l'épaulement 80 et la face conique 132. bearing between the shoulder 80 and the conical face 132.
Le-nombre de dents est déterminé par la perte de surface d'appui due aux six espaces 86 et 87 destinés à recevoir The number of teeth is determined by the loss of bearing surface due to the six spaces 86 and 87 intended to receive
les groupes correspondants 82 et 88 pendant l'assemblage. the corresponding groups 82 and 88 during assembly.
Si l'on se réfère de nouveau à la figure 2 C, on voit que l'épaulement annulaire radial 116 faisant saillie du tronçon supérieur 114 du corps 110 du dispositif de suspension présente une surface conique 136 de came tournée vers le haut, s'évasant vers le bas et comprenant une gorge annulaire 138 de dégagement qui s'élève à sa base Une chambre annulaire 142 s'étend du côté supérieur de la gorge 138 jusqu'à une surface verticale annulaire 140 d'obturation s'étendant de la gorge 138 à l'extrémité inférieure des filets 118 L'épaulement annulaire radial 116 est disposé au-dessous de la gorge annulaire 68 de verrouillage ménagée dans le corps 46 de la tête de puits, après que le dispositif 50 de suspension a été posé dans la tête 24 Le bord annulaire Referring back to FIG. 2C, it can be seen that the radial annular shoulder 116 projecting from the upper portion 114 of the suspension member body 110 has a conical cam surface 136 facing upwardly. The annular chamber 142 extends downwardly and includes an annular clearance groove 138 which extends at its base. The annular chamber 142 extends from the upper side of the groove 138 to an annular vertical annular surface 140 extending from the throat. 138 at the lower end of the threads 118 The radial annular shoulder 116 is disposed below the annular locking groove 68 formed in the body 46 of the wellhead, after the suspension device 50 has been placed in the head 24 The annular edge
inférieur de la surface de came 136 se termine juste au- bottom of the cam surface 136 just ends
dessus de l'extrémité inférieure de la gorge 68. above the lower end of the throat 68.
Le dispositif 50 de suspension de tubage The casing suspension device 50
comporte une bague 144 de verrouillage disposée sur l'épau- has a locking ring 144 disposed on the shoulder
lement annulaire radial 116 La bague 144 de verrouillage peut être une bague fendue qui est destinée à s'expanser dans la gorge 68 de la tête de puits pour réaliser un enclenchement avec le corps 46 de la tête de puits afin de maintenir et verrouiller le dispositif 50 de suspension dans la tête 24 La gorge 68 de la tête de puits comporte une paroi verticale 146 de base de laquelle partent une paroi inclinée vers le haut et une paroi inclinée vers le bas La bague 144 de verrouillage présente une surface verticale 148 de base, une surface inclinée vers le bas, dont l'étendue correspond à celle de la paroi inclinée vers le haut de la gorge 68, et une surface inclinée vers le haut, parallèle à la paroi inclinée The locking ring 144 may be a slotted ring which is intended to expand in the groove 68 of the wellhead to engage with the body 46 of the wellhead to hold and lock the device. The groove 68 of the wellhead has a vertical wall 146 from which a wall inclined upwardly and a wall inclined downward. The locking ring 144 has a vertical surface 148 which is basic. a downwardly inclined surface, the extent of which corresponds to that of the wall inclined upwardly of the groove 68, and an upwardly inclined surface parallel to the inclined wall
vers le bas de la gorge 68 de manière que, lors de l'ex- down the throat 68 so that during the ex-
pansion de la bague 144 de verrouillage, la surface ver- pansion of the locking ring 144, the green surface
ticale 148 de cette bague 144 porte contre la paroi verticale 146 de la gorge 68 En outre, la bague 144 de verrouillage présente une surface inférieure 152 de came tournée vers le bas, s'évasant vers l'extérieur et pouvant porter et agir contre la surface 136 de came tournée vers le haut de l'épaulement annulaire radial 136, un rebord annulaire 154 faisant saillie vers l'intérieur étant logé dans la gorge annulaire 138 de dégagement en position de retrait, et une tête 156 de came, tournée vers le haut et vers l'intérieur, étant destinée à produire une action de came sur l'ensemble 180 de retenue et d'obturation avec lequel elle s'enclenche, comme décrit ci-après Une surface inclinée 158, parallèle à la paroi de la chambre 142, s'étend entre la tête de This ring 144 bears against the vertical wall 146 of the groove 68. In addition, the locking ring 144 has a lower cam surface 152 facing downwards, flaring outwards and being able to bear and act against the cam surface 136 facing upwardly from the radial annular shoulder 136, an inwardly projecting annular flange 154 being housed in the annular clearance groove 138 in the retracted position, and a cam head 156 facing toward the the top and inwards, being intended to produce a camming action on the assembly 180 for retaining and closing with which it engages, as described below An inclined surface 158, parallel to the wall of the chamber 142, extends between the head of
came 156 et le rebord annulaire 154. cam 156 and the annular flange 154.
Le rebord annulaire 154 en saillie est logé dans la gorge 138 du dispositif 50 de suspension de tubage pour empêcher la bague 144 de verrouillage d'être dégagée par traction de la gorge 138 lorsque le dispositif 50 de suspension est descendu dans le puits Il est nécessaire, pendant la descente du dispositif 50 de suspension de The projecting annular flange 154 is housed in the groove 138 of the casing suspension device 50 to prevent the locking ring 144 from being disengaged by pulling the groove 138 when the suspension device 50 is lowered into the well. during the descent of the suspension device 50 of
tubage, que la bague 144 de verrouillage franchisse plu- tubing, that the locking ring 144 passes more
sieurs diamètres réduits tels que le diamètre de l'obtu- smaller diameters such as the diameter of the obturator
rateur 40 anti-éruption Cet obturateur 40 comporte souvent un joint en caoutchouc, du type torique, qui ne se rétracte pas complètement, de sorte que le dispositif de suspension du tubage doit passer à force à travers ce joint de caoutchouc Si le rebord annulaire 154 n'était pas logé dans la gorge 138, la bague 144 de verrouillage risquerait d'être accrochée au niveau d'un tel passage de diamètre réduit et de frotter le long de la surface This obturator 40 often has a rubber ring-type seal that does not retract completely, so that the casing hanger must force through the rubber seal. was not housed in the groove 138, the locking ring 144 could be attached to such a small diameter passage and rub along the surface
extérieure Ceci pourrait dégager la bague 144 de ver- This could clear the ring 144 of
rouillage de la gorge 138 et pourrait lui permettre de rusting of throat 138 and could allow him to
s'élever en glissant autour du dispositif 50 de suspen- rise by sliding around the suspension device 50
sion du tubage jusqu'à ce que cette bague 144 porte contre casing until this ring
le dispositif 210 d'étanchéité Ceci non seulement empêche- the sealing device 210 This not only prevents-
rait la mise en oeuvre du dispositif 212 d'actionnement the implementation of the actuating device 212
des moyens de retenue, mais empêcherait également l'action- restraint, but would also prevent
nement du dispositif 10 d'étanchéité La chambre annulaire 142 détermine un espace permettant à la gorge 138 de recevoir le rebord annulaire 154 Le profil ainsi obtenu présente également un gradin qui protège la bague 144 de verrouillage d'une charge exercée vers le haut sur The annular chamber 142 determines a space allowing the groove 138 to receive the annular flange 154. The profile thus obtained also has a step which protects the locking ring 144 from a load exerted upwards.
cette bague 144 de verrouillage.this locking ring 144.
L'ensemble 180 de retenue et d'obturation est représenté sur les figures 2 B et 2 C, enclenché avec The retaining and closure assembly 180 is shown in FIGS. 2B and 2C, engaged with
un outil 200 de descente et actionné en position de rete- a descent tool 200 and actuated in the retaining position
nue Cet ensemble 180 comprend un élément fixe 184 monté de façon à pouvoir tourner sur un élément tournant ou écrou 182 de serrage de garniture par des moyens de retenue 186 L'écrou 182 de serrage comporte un corps analogue à un anneau, ayant une tige inférieure 188 et une extrémité supérieure crénelée 198 de laquelle font saillie vers le haut des butées 202 La surface cylindrique intérieure de l'écrou 182 présente des filets 204 vissés sur les filets extérieurs 118 du corps 110 This assembly 180 comprises a fixed member 184 rotatably mounted on a rotating member or nut 182 for clamping the packing by retaining means 186. The tightening nut 182 comprises a ring-like body having a lower stem. 188 and a crenelated upper end 198 from which the stops 202 project upwards. The inner cylindrical surface of the nut 182 has threads 204 screwed onto the outer threads 118 of the body 110.
du dispositif de suspension de tubage. of the casing suspension device.
L'élément fixe 184 comporte un corps annulaire 216 et un dispositif 210 destiné à assurer l'étanchéité entre la paroi intérieure 61 de l'alésage de la tête de puits 24 et la surface extérieure 140 d'étanchéité du dispositif 50 de suspension de tubage, ainsi qu'un actionneur 212 de retenue destiné à actionner la bague 144 de verrouillage pour l'enclencher en position de retenue dans la gorge 68 de la tête de puits 24 Le corps annulaire 216 comprend un élément métallique continu The fixed element 184 comprises an annular body 216 and a device 210 intended to seal between the inner wall 61 of the bore of the wellhead 24 and the outer sealing surface 140 of the casing suspension device 50. as well as a retaining actuator 212 for actuating the locking ring 144 to engage it in a retaining position in the groove 68 of the wellhead 24 The annular body 216 comprises a continuous metal element
réalisé d'une seule pièce et comportant un tronçon supé- made in one piece and having a higher section
rieur 218 d'entraînement, un tronçon intermédiaire 220 218 drive, an intermediate section 220
en forme de Z et un tronçon inférieur 222 de came. Z-shaped and a lower section 222 of cam.
Le tronçon supérieur 218 d'entraînement présente un contre-alésage supérieur 190 dans lequel est logée et peut tourner la tige inférieure 188 de l'écrou 182 The upper drive section 218 has an upper counter-bore 190 in which the lower rod 188 of the nut 182 is housed and can turn.
de serrage de garniture Les moyens 186 de retenue compren- The retaining means 186 comprise
nent des bagues intérieure et extérieure disposées dans le contre-alésage 190 et dans la tige 188 et renfermant des rouleaux coniques ou billes 196 de retenue Les moyens 186 de retenue ne portent aucune charge et ne sont pas utilisés pour transmettre un couple ou une poussée de l'anneau 182 de serrage à l'élément fixe 184 Des -moyens 205 d'appui sont prévus audessus du dispositif 210 d'étanchéité et comprennent des anneaux d'appui 206 et 208 disposés entre le fond du contre-alésage 190 et l'extrémité inférieure de la tige 188 Les anneaux d'appui 206 et 208 présentent un faible coefficient de frottement de façon à pouvoir glisser l'un sur l'autre lors de la mise en action de l'actionneur 212 de retenue et du dispositif 210 d'étanchéité Ainsi, les moyens d'appui 205 sont utilisés pour transmettre une poussée Inner and outer rings are provided in the counter-bore 190 and in the rod 188 and contain tapered rollers or retaining balls 196. The retaining means 186 carry no load and are not used to transmit torque or thrust. the clamping ring 182 to the fixed element 184 -moyens 205 support are provided above the sealing device 210 and comprise bearing rings 206 and 208 disposed between the bottom of the counterbore 190 and the lower end of the rod 188 The bearing rings 206 and 208 have a low coefficient of friction so as to slide on one another during the actuation of the actuator 212 and the retaining device 210 d Thus, the support means 205 are used to transmit a thrust
de l'écrou 182 de serrage à l'élément fixe 184. from the tightening nut 182 to the fixed element 184.
Les billes 196 de retenue retiennent simplement en tour- The retaining beads 196 simply hold in rotation
nant l'élément fixe 184 sur l'écrou 182 de serrage. the fixed element 184 on the tightening nut 182.
L'actionneur 212 de retenue comprend le tronçon inférieur 222 de came qui présente une surface 224 de came tournée vers le bas et vers l'extérieur (comme représenté sur la figure 2 C) et destinée à produire une action de came sur la tête de came 156 de la bague 144 de verrouillage, l'actionneur 212 comprenant également le tronçon supérieur 218 d'entraînement et le tronçon intermédiaire 201 en forme de Z destinés à transmettre la poussée de l'écrou 182 de serrage au tronçon inférieur The retaining actuator 212 comprises the lower cam portion 222 which has a cam surface 224 facing downwardly and outwardly (as shown in FIG. 2C) and intended to produce a camming action on the head of the cam. cam 156 of the locking ring 144, the actuator 212 also comprising the upper drive section 218 and the Z-shaped intermediate section 201 for transmitting the thrust of the clamping nut 182 to the lower section
222 de came.222 of cam.
Le dispositif 210 d'étanchéité comprend le tronçon 220 en forme de Z et des joints 330 et 332 de renfort en élastomère qui seront décrits plus en détail ci-après en regard de la figure 4, ainsi que le tronçon supérieur 218 d'entraînement et le tronçon inférieur 222 de came destinés à comprimer le tronçon intermédiaire 220 en forme de Z Le dispositif 210 d'étanchéité comprend l'association d'un joint principal métal sur métal et d'un joint secondaire en élastomère Le joint principal étant à contact métal sur métal, il présente l'avantage de ne pas tendre à se détériorer comme c'est le cas The sealing device 210 comprises the Z-shaped section 220 and elastomer reinforcing joints 330 and 332 which will be described in more detail below with reference to FIG. 4, as well as the upper drive section 218 and the lower section 222 of cam intended to compress the intermediate section 220 Z-shaped The sealing device 210 comprises the combination of a metal-on-metal main seal and a secondary elastomer seal The main seal being in contact with metal on metal, it has the advantage of not tending to deteriorate as is the case
d'un joint en élastomère.an elastomer seal.
L'ensemble 180 de retenue et d'obturation The set 180 of restraint and shutter
est descendu dans le puits, sur le dispositif 50 de sus- descended into the well, onto the device 50 of
pension de tubage, au moyen d'un outil 200 de descente. tubing pension, by means of a descent tool 200.
Cet outil 200 comprend un mandrin 230, qui constitue le corps principal dudit outil 200, un corps ou manchon 240 de raccord, une jupe ou manchon extérieur 250 et un This tool 200 comprises a mandrel 230, which constitutes the main body of said tool 200, a fitting body or sleeve 240, an outer skirt or sleeve 250 and a
écrou 260 d'assemblage Le mandrin 230 présente une ex- assembly nut 260 The mandrel 230 has an
trémité femelle supérieure 232 à filets intérieurs 234 destinée à être raccordée à la tige la plus basse du train de tiges de forage 236 descendant de la surface 18, et il présente également une extrémité femelle inférieure 238 ayant aussi des filets intérieurs Une gorge annulaire upper female 232 with internal threads 234 for connection to the lower stem of the drill string 236 descending from the surface 18, and it also has a lower female end 238 also having internal threads An annular groove
242 de diamètre réduit est située au-dessus de l'extré- 242 of reduced diameter is located above the extreme
mité femelle 238 Une autre partie 248 de diamètre réduit est disposée audessus de la gorge 242 de façon à former une nervure annulaire 252 Une troisième partie filetée 254 de diamètre réduit (représentée sur la Another portion 248 of reduced diameter is disposed above the groove 242 so as to form an annular rib 252. A third threaded portion 254 of reduced diameter (shown in FIG.
figure 2 A), située au-dessous de l'extrémité femellesupé- Figure 2A), located below the female end
rieure 232 et au-dessus de la partie 248 de diamètre réduit, présente un diamètre inférieur à celui des parties 232 and above the portion 248 of reduced diameter, has a smaller diameter than the parts
242 et 248.242 and 248.
Le corps ou manchon 240 de raccord présente un alésage 246 dimensionné pour être emmanché télesco- The coupling body or sleeve 240 has a bore 246 sized to be telescopically engaged.
piquement sur la nervure annulaire 252 et l'extrémité pically on the annular rib 252 and the end
femelle 238 Le corps 240 de raccord est logé télescopi- female 238 The fitting body 240 is telescoped
quement dans l'espace annulaire formé par le mandrin 230 et la jupe 250 La nervure 252 présente des gorges annulaires 258 et 262 logeant des joints annulaires 264 et 266, respectivement, destinés à réaliser un contact In the annular space formed by the mandrel 230 and the skirt 250, the rib 252 has annular grooves 258 and 262 housing annular seals 264 and 266, respectively, for making contact with each other.
étanche avec la surface intérieure cylindrique de l'alé- sealed with the cylindrical inner surface of the
sage 246 L'extrémité supérieure du corps 240 de raccord sage 246 The upper end of the fitting body 240
comporte un rebord annulaire radial 268 tourné vers l'in- has a radial annular flange 268 turned towards the in-
térieur qui s'ajuste à glissement sur la surface de la partie 248 de diamètre réduit L'extrémité inférieure which adjusts to sliding on the surface of the portion 248 of reduced diameter The lower end
du corps 240 de raccord comporte une partie 270 de dia- 240 of the coupling body comprises a portion 270 of di-
mètre réduit qui est dimensionnée pour s'emmancher à reduced meter that is sized to fit in
glissement dans l'alésage 272 du dispositif 50 de suspen- sliding in the bore 272 of the suspension device 50
sion de tubage La partie 270 de diamètre réduit forme un épaulement annulaire 274 tourné vers l'extérieur, qui porte contre l'extrémité supérieure 276 du dispositif de suspension de tubage lorsque l'outil 200 de descente pose l'ensemble 180 de retenue et d'obturation sur le dispositif 50 de suspension du tubage dans la tête de puits 24 La partie 270 de diamètre réduit présente The portion 270 of reduced diameter forms an outwardly facing annular shoulder 274 which bears against the upper end 276 of the casing hanger when the descent tool 200 places the retainer 180 and shutter on the device 50 for suspending the casing in the wellhead 24 The portion 270 of reduced diameter presents
plusieurs trous oblongs ou fenêtres 278 espacés circon- several oblong holes or windows 278 spaced circumferentially
férentiellement, dans lesquels peuvent coulisser des segments ou cliquets 280 ayant plusieurs dents 282 destinées à se loger dans les gorges 120 du dispositif 50 de suspension du tubage pour raccorder un outil 200 de descente avec ce dispositif 50 de suspension Les cliquets 280 comportent une saillie supérieure 284 logée dans une gorge annulaire 286 entourant la surface essentially, in which segments or pawls 280 having a plurality of teeth 282 intended to be housed in the grooves 120 of the device 50 for suspending the casing for connecting a descent tool 200 can be slid with this device 50 for suspension. The catches 280 comprise a top projection. 284 housed in an annular groove 286 surrounding the surface
périphérique intérieure supérieure des fenêtres 278. upper inner periphery of windows 278.
Plusieurs gorges 288 et 290, situées au-dessus des fenêtres 278, logent des joints annulaires 292 et 294 destinés à réaliser un contact étanche avec l'alésage 272 du dispositif 50 de suspension du tubage Une gorge 296, adjacente à l'extrémité extérieure supérieure du corps 240 de raccord, loge un anneau élastique 298 utilisé lors de l'assemblage de l'outil 200 de descente, comme décrit ci-après Les cliquets 280 se replient en arrière dans la gorge 242 après que l'extrémité femelle inférieure 238 a été amende dans la position inférieure, comme représenté, lors de l'application d'un couple sur l'outil 200 pour positionner l'ensemble 180 de Several grooves 288 and 290, located above the windows 278, house annular seals 292 and 294 intended to make a sealing contact with the bore 272 of the casing suspension device 50. A groove 296, adjacent to the upper outer end of the fitting body 240, houses an elastic ring 298 used during the assembly of the descent tool 200, as described below. The pawls 280 fold back into the groove 242 after the lower female end 238 a. was fine in the lower position, as shown, when applying a torque on the tool 200 to position the assembly 180 of
retenue et d'obturation.restraint and shutter.
La jupe ou le manchon extérieur 250 comprend un corps sensiblement tubulaire comportant une partie radiale supérieure 300 dirigée vers l'intérieur, une partie médiane 302, une partie 304 de transition et une partie inférieure 306 d'actionnement Les parties 300, 302, 304 et 306 sont contiguës et ont des dimensions leur permettant de recevoir télescopiquement l'extrémité supérieure 276 du dispositif 50 de suspension de tubage, le corps 240 de raccord et le mandrin 230 La partie inférieure 306 d'actionnement présente une extrémité The outer skirt or sleeve 250 comprises a substantially tubular body having an inwardly directed radially extending upper portion 300, a medial portion 302, a transition portion 304, and a lower portion 306 for actuating the portions 300, 302, 304 and 306 are contiguous and have dimensions enabling them to telescopically receive the upper end 276 of the casing suspension device 50, the fitting body 240 and the mandrel 230. The lower actuating portion 306 has one end.
inférieure crénelée 308 enclenchée avec l'extrémité supé- crenellated bottom 308 engaged with the upper end
rieure crénelée' 98 de l'écrou 182 de serrage de garniture afin qu'un couple puisse être transmis de l'outil 200 crenelated '98 of the packing nut 182 so that a torque can be transmitted from the tool 200
de descente à l'ensemble 180 de retenue et d'obturation. descent to the assembly 180 for holding and sealing.
Le diamètre intérieur de la partie 306 d'actionnement est assez grand pour se dégager du diamètre extérieur des The inner diameter of the actuating portion 306 is large enough to disengage from the outer diameter of the
sièges 118 du dispositif 50 de suspension du tubage. seats 118 of the device 50 for suspending the casing.
Le corps 240 de raccord se loge en coulissant dans la partie médiane 302 Cette dernière présente une gorge annulaire intérieure 310 destinée à recevoir l'anneau élastique 298 monté sur le corps 240 lorsque l'outil de descente est dégagé de l'ensemble 180 de retenue et d'obturation et du dispositif 50 de suspension de tubage, comme décrit ci-après La partie 302 présente plusieurs trous taraudés 312 s'étendant de sa surface extérieure jusqu'à la gorge 310 afin que des boulons (non représentés) puissent être vissés à l'intérieur de la gorge 310 pour empêcher l'anneau élastique 298 de s'enclencher dans la gorge 310 pendant que l'outil de descente est remis en place sur un autre dispositif de suspension de tubage L'anneau élastique 298 présente une surface supérieure 316 de came destinée à porter contre les extrémités des boulons Une fois que le corps 240 de raccord est logé dans la partie supérieure de la zone annulaire formée par le manchon extérieur 250 et le mandrin 230 afin que l'anneau élastique 298 se trouve au-dessus de la gorge annulaire 310, le corps 240 de raccord ne peut être déplacé sans que l'anneau élastique 298 s'engage dans la gorge 310 Ainsi, pour retirer le corps 240 lors de la remise en place de l'outil 200 de The fitting body 240 is slidably accommodated in the medial portion 302. The latter has an inner annular groove 310 for receiving the elastic ring 298 mounted on the body 240 when the descent tool is disengaged from the retainer assembly 180. and the shutter and the tubular suspension device 50, as hereinafter described. The portion 302 has a plurality of tapped holes 312 extending from its outer surface to the groove 310 so that bolts (not shown) can be screwed in. within the groove 310 to prevent the snap ring 298 from engaging the groove 310 while the descent tool is repositioned on another casing hanger The snap ring 298 has a surface upper cam member 316 intended to bear against the ends of the bolts Once the fitting body 240 is housed in the upper part of the annular zone formed by the outer sleeve 25 0 and the mandrel 230 so that the elastic ring 298 is above the annular groove 310, the fitting body 240 can not be moved without the elastic ring 298 engages the groove 310 Thus, to remove the body 240 when replacing the tool 200 of
descente, les boulons sont vissés dans les trous 312. down, the bolts are screwed into the holes 312.
pour fermer la gorge 310 et l'empêcher de recevoir et de loger l'anneau élastique 298 Ceci permet au corps 240 de raccord de descendre sur le mandrin 230 jusqu'à ce que l'épaulement 269 porte contre la saillie 252 pour le raccordement sur un autre dispositif de suspension de tubage. La partie 304 de transition relie la partie to close the groove 310 and prevent it from receiving and housing the elastic ring 298 This allows the fitting body 240 to descend on the mandrel 230 until the shoulder 269 bears against the projection 252 for connection to another casing suspension device. The transition portion 304 connects the
306 d'actionnement à la partie médiane 302 afin de compen- 306 actuating the middle portion 302 to compensate for
ser le changement de diamètres Des orifices 318 d'écoule- to change the diameters of the orifices 318 of
ment sont ménagés dans la partie 304 de transition pour permettre au ciment de revenir en passant par le manchon are provided in the transition portion 304 to allow the cement to return through the sleeve
extérieur 250 et dans l'espace annulaire 134. outside 250 and in the annular space 134.
La partie radiale supérieure 300 présente une surface annulaire intérieure crénelée afin de former un accouplement à cannelures 320 avec le mandrin 230 The upper radial portion 300 has a crenellated inner annular surface to form a splined coupling 320 with the mandrel 230
pour la transmission de couples.for the transmission of couples.
Comme représenté sur les figures 2 A et 2 B l'écrou 260 d'assemblage présente des filets intérieurs 324 destinés à réaliser une liaison vissée 322 avec les filets 235 de la partie 254 de diamètre réduit du mandrin 230 La face extrême inférieure de l'écrou 260 d'assemblage porte sur l'extrémité supérieure du manchon extérieur 250 afin de retenir ce dernier sur le mandrin' 230. En fonctionnement, l'écrou 182 de serrage de garniture n'est vissé que partiellement sur les filets 118 situés à l'extrémité supérieure du dispositif 50 de suspension de tubage afin que le mandrin 230 soit monté As shown in FIGS. 2A and 2B, the assembly nut 260 has internal threads 324 intended to produce a screw connection 322 with the threads 235 of the portion 254 of reduced diameter of the mandrel 230. The lower end face of the mandrel assembly nut 260 carries on the upper end of the outer sleeve 250 to retain the latter on the mandrel 230. In operation, the nut 182 of the seal clamping is only partially screwed on the threads 118 located at upper end of the casing suspension device 50 so that the mandrel 230 is mounted
en position de descente sur le dispositif 50 de suspension. in the descent position on the suspension device 50.
Dans la position de descente, le rebord annulaire 252 bute sur l'épaulement 269 formé par le rebord annulaire radial 268 sur le corps 240 de raccordement La surface tubulaire extérieure de l'extrémité femelle 238 est adjacente à et en prise avec le côté intérieur des cliquets In the downward position, the annular flange 252 abuts on the shoulder 269 formed by the radial annular flange 268 on the connecting body 240. The outer tubular surface of the female end 238 is adjacent to and in engagement with the inner side of the pawls
280 afin que les dents 282 soient sollicitées vers l'in- 280 so that the teeth 282 are biased towards the in-
térieur des gorges 120 du dispositif 50 de suspension de tubage,, empêchant l'outil 200 de descente de se dégager du dispositif 50 pendant la descente de cet outil et de ce dispositif dans le puits sur les tiges de forage 236 La position de descente de l'outil 200 n'est pas the descending tool 200 of the device 50 during the lowering of this tool and this device into the well on the drill rods 236 The position of descent of tool 200 is not
représentée sur les figures.shown in the figures.
Lorsque la face 132 de l'anneau épaulé 128 When the face 132 of the shoulder ring 128
du dispositif 50 de suspension de tubage est posée sur- of the casing suspension device 50 is pos-
l'épaulement 80 de support du siège 70 de corps dans la tête de puits 24, le tube guide 44 de surface est cimenté en position dans le sondage 42 Lorsque l'opération de cimentation est achevée, l'outil 200 de descente est tourné et un couple est transmis à l'ensemble 180 de retenue et d'obturation pour amener cet ensemble 180 en position de retenue montrée sur les figures 2 B et 2 C. La rotation du train de tiges de forage 236, à la surface 18, provoque une rotation du mandrin 230 qui fait tourner the support shoulder 80 of the body seat 70 in the wellhead 24, the surface guide tube 44 is cemented in position in the borehole 42. When the cementing operation is completed, the descent tool 200 is rotated and a torque is transmitted to the retaining and closure assembly 180 to bring the assembly 180 into the retaining position shown in FIGS. 2B and 2C. The rotation of the drill string 236 at the surface 18 causes a rotation of the mandrel 230 which rotates
le manchon extérieur 250 par l'intermédiaire de l'accou- the outer sleeve 250 via the coupling
plement cannelé 320 Le couple exercé par le manchon extérieur 250 est alors transmis à l'écrou 182 de serrage de garniture par l'accouplement crénelé des butées 202 de l'écrou 182 et de l'extrémité inférieure 308 du manchon 250 L'écrou 182 exerce une charge axiale sur l'ensemble 180 de retenue et d'obturation, de manière que la partie 222 de came de l'actionneur 212 de retenue arrive en contact et s'enclenche avec la tête 156 de came de la bague 144 de verrouillage Cette action de came provoque une expansion de la bague 144 de verrouillage dans la gorge 68 de la tête du puits, afin que la bague s'enclenche avec le corps 46 de la tête de puits pour maintenir et bloquer le dispositif 50 de suspension de tubage à l'intérieur de la tête 24, comme montré sur les figures 2 A à 2 C Le dispositif 210 d'étanchéité n'a pas encore été actionné pour assurer l'étanchéité entre l'espace annulaire supérieur 134 et l'espace annulaire The torque exerted by the outer sleeve 250 is then transmitted to the packing tightening nut 182 by the crenellated coupling of the abutments 202 of the nut 182 and the lower end 308 of the sleeve 250. The nut 182 exerts an axial load on the retainer and shutter assembly 180 so that the cam portion 222 of the retainer actuator 212 engages and engages with the cam head 156 of the lock ring 144 This cam action causes the locking ring 144 to expand into the groove 68 of the wellhead, so that the ring engages with the body 46 of the wellhead to hold and lock the tubing hanger 50. inside the head 24, as shown in FIGS. 2A to 2C The sealing device 210 has not yet been actuated to seal between the upper annular space 134 and the annular space
inférieur 130 L'actionnement de la bague 144 de verrouil- 130 The actuation of the locking ring 144
lage ne demande que l'application d'une-charge prédéter- lage only requires the application of a predetermined load
minée produisant une action de came et cette bague mined producing a cam action and this ring
possède donc une tension de contraction prédéterminée. therefore has a predetermined contraction voltage.
Le dispositif 210 d'étanchéité est réalisé, en section, de façon à ne pas pouvoir être comprimé prématurément au moment o l'actionneur 212 de retenue agit et produit un effet de came sur la bague 144 de verrouillage La The sealing device 210 is made in section so that it can not be compressed prematurely at the moment when the retaining actuator 212 acts and produces a camming effect on the locking ring 144.
charge demandée pour comprimer le dispositif 210 d'étan- load required to compress the device 210 of
chéité est sensiblement supérieure à celle demandée pour expanser et actionner la bague 144 de verrouillage Le mandrin 230 descend avec la jupe 250 lors de l'actionnement de l'ensemble 180 de retenue et d'obturation Ce mouvement The chuck is substantially greater than that required to expand and actuate the locking ring 144 The mandrel 230 descends with the skirt 250 during the actuation of the assembly 180 of retention and closure This movement
de descente du mandrin 230 libère les cliquets 280. downward movement of the mandrel 230 releases the pawls 280.
Le dispositif 210 d'étanchéité sera à présent décrit en regard des figures 4 et 4 A qui représentent le dispositif 210 dans les positions de descente et de The sealing device 210 will now be described with reference to FIGS. 4 and 4A, which represent the device 210 in the descent and
retenue et dans la position d'obturation étanche, res- restraint and in the sealed sealing position,
pectivement Le dispositif 210 d'étanchéité comprend la The sealing device 210 comprises the
partie métallique 220 en forme de Z, des éléments supé- Z-shaped metal part 220, upper elements
rieur et inférieur 330 et 332 en élastomère, respective- and lower 330 and 332 of elastomer, respectively
ment, et la partie supérieure 218 d'entraînement et la partie inférieure 222 de came destinées à comprimer la partie 220 en forme de Z et les éléments en élastomère 330 et 332 La partie annulaire métallique 220 en forme de Z comprend plusieurs anneaux de liaison 334, 336, 338 reliés les uns aux autres par des bagues annulaires métalliques 340 et 342 de raccordement, et reliés à la The Z-shaped portion 220 and the elastomeric members 330 and 332 are formed by the upper portion 218 and the lower cam portion 212 for compressing the Z-shaped portion 220. The Z-shaped metal annular portion 220 comprises a plurality of connecting rings 334. , 336, 338 connected to each other by metal ring rings 340 and 342 connecting, and connected to the
partie supérieure 218 d'entraînement par une bague métalli- upper portion 218 driving by a metal ring
que supérieure 344 'de raccordement et à la partie infé- than the upper 344 'of connection and the lower
rieure 222 de came par une bague métallique inférieure 346 de raccordement. Les anneaux de liaison 334, 336 et 338 forment, avec les bagues de raccordement 340, 342, 344 et 346, une liaison franche de bas en haut, entre la partie inférieure camming member 222 by a lower metal connecting ring 346. The connecting rings 334, 336 and 338 form, with the connecting rings 340, 342, 344 and 346, a straight connection from bottom to top, between the lower part
222 de came et la partie supérieure 218 d'entraînement. 222 and the upper portion 218 drive.
Cette liaison franche a pour effet d'amener les anneaux de liaison 334, 336 et 338 dans une position de dégagement plus inclinée par rapport à la tête de puits 24 et au dispositif 50 de suspension de tubage lors du retrait et This clean connection has the effect of bringing the connecting rings 334, 336 and 338 into a more inclined release position with respect to the well head 24 and the casing suspension device 50 during removal and
du dégagement du dispositif 210 d'étanchéité et de l'action- the release of the sealing device 210 and the action-
neur 212 de la tête de puits 24 En outre, cette liaison franche constitue un raccordement métallique s'étendant de la partie 218 d'entraînement à la partie inférieure 222 de came pour permettre l'application d'une charge franche, exercée vers le haut, sur la partie inférieure 222 de came lors du dégagement Les bagues 340, 342, 344 et 346 de raccordement pourraient ne pas être indispensables Furthermore, this clean connection constitutes a metallic connection extending from the driving portion 218 to the lower portion 222 of the cam to allow the application of a blunt load, exerted upwards. on the lower part 222 of the cam at the time of disengagement The connecting rings 340, 342, 344 and 346 may not be indispensable
si ce n'était pour l'avantage de cette récupération. if not for the benefit of this recovery.
Les bagues 344 et 346 de raccordement adjacentes à la partie 218 d'entraînement et à la partie 222 de came, respectivement doivent avoir une longueur minimale pour assurer le contact d'obturation étanche des anneaux de liaison 334 et 338 Si les bagues de raccordement 344 et The connecting rings 344 and 346 adjacent to the driving portion 218 and the cam portion 222, respectively, must have a minimum length to ensure the sealing contact of the connecting rings 334 and 338. and
346 sont trop courtes 1} il se produira une flexion insuffi- 346 are too short 1} there will be insufficient flexion
sante- pour permettre aux anneaux de liaison 334 et 338 health-to allow 334 and 338 link rings
d'entrer en contact avec les surfaces 61 et 140, res- to come into contact with surfaces 61 and 140,
pectivement Etant donné que la partie 218 d'entraînement et la partie 222 de came sont de forte dimension par rapport à celles des bagues 344 et 346 de raccordement, le corps relativement massif des parties 218 et 222 ne fléchit pas pour permettre l'engagement d'étanchéité des anneaux de liaison 334 et 338 Il est donc essentiel que les bagues 344 et 346 de raccord permettent cette flexion Les bagues 340, 342, 344 et 346 de raccordement constituent un point de contact à effort local élevé dans la partie métallique 220 en forme de Z. La partie métallique 220 est réalisée en acier Since the drive portion 218 and the cam portion 222 are of large size relative to those of the connecting rings 344 and 346, the relatively solid body of the portions 218 and 222 does not flex to allow the engagement of portions. It is therefore essential that the connecting rings 344 and 346 allow this bending. The connecting rings 340, 342, 344 and 346 constitute a point of contact with high local stress in the metallic part 220. Z-shape. The metal part 220 is made of steel
ductile très doux, par exemple en acier inoxydable 316. very soft ductile, for example 316 stainless steel.
Un tel métal présente une résistance de traction d'environ 280 M Pa Cette résistance est inférieure à la moitié de la résistance, d'environ 595 M Pa,de la matière constituant Such a metal has a tensile strength of about 280 M Pa. This resistance is less than half the strength, of about 595 M Pa, of the material constituting
la tête de puits 24 et le dispositif 50 de suspension. the wellhead 24 and the suspension device 50.
Lors de l'engagement d'obturation étanche de la partie métallique 220 en forme de Z, cette partie 220 subit une déformation plastique, tandis que la surface 61 de la tête During the sealing engagement of the Z-shaped metal part 220, this part 220 undergoes a plastic deformation, while the surface 61 of the head
de puits 24 et la surface-140 du dispositif 50 de suspen- of wells 24 and the surface-140 of the suspension device 50
sion tendent à se déformer élastiquement Dans le cas tend to be deformed elastically In the case
o les surfaces 61 et 140 présentent une imperfection quel- the surfaces 61 and 140 have a certain imperfection
conque, la ductilité de la matière de la partie annulaire 220 en forme de Z permet à cette matière de se déformer Because of the ductility of the material of the Z-shaped annular portion 220, this material is deformable.
ou de fluer sur les crêtes et dans les creux des inper- or to flow on the crests and in the hollows of
fections des surfaces 61 et 140 pour réaliser un joint métal sur métal à haute compression Ainsi, la partie métallique 220 en forme de Z est conçue pour s'appliquer par estampage en contact étanche avec les parois 61 fections of the surfaces 61 and 140 to achieve a high compression metal-to-metal seal. Thus, the Z-shaped metal portion 220 is adapted to be stamped into sealing engagement with the walls 61
et 140 de la tête de puits 24 et du dispositif 50 de sus- and 140 of the wellhead 24 and the device 50 of sus-
pension de tubage, respectivement, lors de l'actionnement. tubing pension, respectively, upon actuation.
Les anneaux de liaison supérieur, intermédiaire et inférieur 334, 336, 338, respectivement, présentent chacun une section en forme de losange Etant donné que la section est pratiquement la même pour tous les anneaux The upper, middle and lower link rings 334, 336, 338, respectively, each have a diamond-shaped section since the section is substantially the same for all rings.
de liaison 334, 336 et 338, la description de l'anneau 336 334, 336 and 338, the description of the ring 336
s'applique également aux anneaux 334 et 338 L'anneau 336 de liaison présente des côtés annulaires supérieur et inférieur 348 et 350, sensiblement parallèles, le côté supérieur 348 étant tourné sensiblement vers le haut et le côté inférieur 350 étant tourné sensiblement vers le bas, des côtés annulaires intérieur et extérieur 352 et 354, sensiblement parallèles, le côté extérieur 352 étant tourné radialement vers l'extérieur et le côté intérieur 354 étant tourné radialement vers l'intérieur, et des rebords annulaires parallèles intérieur et extérieur 356 et 368 de contact d'étanchéité, respectivement Les anneaux de liaison 334 et 338 présentent des côtés supérieur et inférieur, des côtés intérieur et extérieur, et des rebords intérieur et extérieur de contact d'étanchéité, comparables à ceux de l'anneau 336. Dans la position de retenue, les rebords de contact d'étanchéité des anneaux de liaison 334, 336 et 338 sont déformés à peu près parallèlement à la paroi 61 de l'alésage du corps 46 de la tête de puits et à la paroi extérieure 140 du dispositif 50 de suspension du tubage La bague supérieure 344 de raccordement s'étend de l'extrémité supérieure 364 du tronçon supérieur 218 d'entraînement au côté supérieur 335 de l'anneau supérieur also applies to the rings 334 and 338 The connecting ring 336 has upper and lower annular sides 348 and 350, substantially parallel, the upper side 348 being turned substantially upwards and the lower side 350 being turned substantially downwards , substantially parallel inner and outer annular sides 352 and 354, the outer side 352 being rotated radially outwardly and the inner side 354 rotated radially inwardly, and inner and outer parallel annular flanges 356 and 368 of The connecting rings 334 and 338 have upper and lower sides, inner and outer sides, and inner and outer sealing contact edges, comparable to those of the ring 336. In the position the sealing contact flanges of the connecting rings 334, 336 and 338 are deformed at approximately parallel to the wall 61 of the bore of the body 46 of the wellhead and the outer wall 140 of the suspension device 50 of the casing The upper connecting ring 344 extends from the upper end 364 of the upper section 218 drive to the upper side 335 of the upper ring
334 de liaison afin de former un canal annulaire 366. 334 to form an annular channel 366.
La bague métallique 340 de raccordement s'étend du côté inférieur 337 de l'anneau supérieur 334 de liaison jusqu'au côté supérieur 348 de l'anneau intermédiaire 336 de liaison de façon à former un canal annulaire 368 et la bague métallique 342 de raccordement s'étend du côté inférieur 350 de l'anneau intermédiaire 336 de liaison jusqu'au côté supérieur 339 de l'anneau inférieur 338 pour former un canal annulaire 370 La bague inférieure 346 de raccordement s'étend du côté inférieur 341 de The connecting metal ring 340 extends from the lower side 337 of the upper connecting ring 334 to the upper side 348 of the intermediate ring 336 of connection so as to form an annular channel 368 and the metal ring 342 connecting extends from the lower side 350 of the intermediate connecting ring 336 to the upper side 339 of the lower ring 338 to form an annular channel 370. The lower connecting ring 346 extends from the lower side 341 of the lower ring 348.
l'anneau inférieur 338 de liaison jusqu'à l'extrémité supé- the lower connecting ring 338 to the upper end
rieure 372 de la partie inférieure 222 de came afin de former un canal annulaire 374 Les canaux annulaires 366, 368, 370 et 372 compris entre les nervures adjacentes tendent à favoriser le pliage de la partie 220 en forme de Z en des points prédéterminés, à savoir au niveau des bagues 340, 342, 344 et 346 de raccordement L'extrémité The annular channels 366, 368, 370 and 372 between the adjacent ribs tend to favor the folding of the Z-shaped portion 220 at predetermined points, such as know at the connection rings 340, 342, 344 and 346 The end
inférieure 364 du tronçon 218 d'entraînement est sensible- 364 of the training section 218 is sensitive to
blement parallèle au côté supérieur 335 de l'anneau supérieur 334 de liaison et l'extrémité supérieure 372 du tronçon 222 de came est sensiblement parallèle au côté inférieur 341 de l'anneau inférieur 338 de liaison Dans les positions de descente et de retenue, les rebords extérieur et intérieur de contact d'étanchéité ont le même diamètre que les surfaces cylindriques extérieure et intérieure du tronçon supérieur 218 d'entraînement et parallel to the upper side 335 of the upper connecting ring 334 and the upper end 372 of the cam section 222 is substantially parallel to the lower side 341 of the lower connecting ring 338. In the lowering and holding positions, the outer and inner sealing contact edges have the same diameter as the outer and inner cylindrical surfaces of the upper drive section 218 and
du tronçon inférieur 222 de came, respectivement. lower section 222 of cam, respectively.
Les éléments supérieur et inférieur 330 et 332 en élastomère sont moulés de façon que leurs formes correspondent à celles de gorges annulaires 376 et 378 formées par les anneaux de liaison 334, 336 et 338, et que ces éléments soient liés aux anneaux 334, 336 et 338 Les éléments supérieur et inférieur 330 et 332 en élastomère présentent des surfaces verticales annulaires The upper and lower elastomeric elements 330 and 332 are molded so that their shapes correspond to those of annular grooves 376 and 378 formed by the connecting rings 334, 336 and 338, and that these elements are connected to the rings 334, 336 and 338 The elastomeric upper and lower elements 330 and 332 have annular vertical surfaces
extérieure et intérieure 380 et 382 d'étanchéité, res- outer and inner 380 and 382 sealing, res-
pectivement, destinées à réaliser un contact étanche avec la paroi 61 de l'alésage et avec la paroi extérieure 140 en position d'obturation étanche Les nervures annulaires respectively, intended to make a sealed contact with the wall 61 of the bore and with the outer wall 140 in sealed sealing position The annular ribs
supérieure et inférieure formées par les surfaces d'étan- upper and lower formed by the surfaces of
chéité 380 et 382 sont chanfreinées pour permettre une déformation en position d'étanchéité des éléments 330 et 332 sous l'effet d'une compression Les éléments 330 Hearing 380 and 382 are chamfered to allow deformation in the sealing position of the elements 330 and 332 under the effect of compression.
et 332 en élastomère sont également chanfreinés pour per- and 332 elastomer are also chamfered to
mettre une déformation prédéterminée de ces éléments 330 et 332 entre les anneaux de liaison 334, 336 et 338 Bien put a predetermined deformation of these elements 330 and 332 between the connecting rings 334, 336 and 338.
que les sections des éléments 330 et 332 en élastomère. that the sections of the elements 330 and 332 made of elastomer.
soient sensiblement les mêmes, l'élément intérieur 332 peut être chanfreiné ou coupé davantage que l'élément extérieur 330 afin d'éviter une extrusion prématurée des éléments 330 et 332 avant que les anneaux de liaison 334, 336 et 338 forment un joint anti-extrusion avec la paroi 61 de l'alésage de la tête de puits 24 et avec la surface extérieure 140 d'étanchéité du dispositif 50 de suspension are substantially the same, the inner member 332 may be chamfered or cut further than the outer member 330 to prevent premature extrusion of the members 330 and 332 before the connecting rings 334, 336 and 338 form an anti-friction seal. extrusion with the wall 61 of the bore of the wellhead 24 and with the outer surface 140 of the sealing device 50 of the suspension
de tubage.casing.
Il est avantageux que le dispositif d'étanchéité 210 comprenne au moins trois éléments de liaison Ce nombre It is advantageous for the sealing device 210 to comprise at least three connecting elements.
est préféré, car, ainsi, un élément de liaison anti- is preferred because, thus, an anti-
extrusion est associé à chaque côté des éléments 330 et 332 en élastomère De plus, les trois éléments de liaison extrusion is associated with each side of the elastomer elements 330 and 332. Moreover, the three connecting elements
334, 336 et 338 établissent une symétrie de configuration. 334, 336 and 338 establish a configuration symmetry.
Cependant, le dispositif 210 d'étanchéité peut comporter un ou plusieurs éléments de liaison et peut comprendre tout aussi bien plusieurs éléments de liaison retenant plusieurs éléments en élastomère Les surfaces 364 et 372 du tronçon 218 d'entraînement et du tronçon inférieur 222 de came, respectivement, présentent avantageusement des conicités orientées dans le même sens que celle des éléments adjacents de liaison tels que les anneaux de liai- However, the sealing device 210 may comprise one or more connecting elements and may also comprise several connecting elements holding a plurality of elastomer elements. The surfaces 364 and 372 of the driving section 218 and the lower section 222 of the cam, respectively, advantageously have conicities oriented in the same direction as that of the adjacent connecting elements such as the connecting rings.
son 334 et 338 de la forme préférée de réalisation. its 334 and 338 of the preferred embodiment.
La section en forme de losange des anneaux de liaison 334, 336 et 338 permet à la partie médiane de ces anneaux 334, 336 et 338 d'être très rigide Etant donné que la partie médiane est épaisse, les zones réduites présentées par les extrémités des anneaux de liaison 334, 336 et 338 deviennent les zones qui fléchissent ou se plient de la même manière que la zone adjacente aux bagues de raccordement 340, 342, 344 et 346 Il n'est pas souhaitable que les anneaux de liaison 334, 336 et 338 plient ou fléchissent en leur milieu Cependant, la section particulière en losange représentée n'est utilisée que pour la facilité de fabrication d'éléments ayant cette forme Les anneaux de liaison 334, 336 et 338 peuvent avoir une forme convexe ou ellipsoidale continue Cette forme peut être appelée "tronconolde" On obtient ainsi une partie centrale en saillie Si la section des anneaux de liaison 334, 336 et 338 était d'épaisseur constante, ces anneaux 334, 336 et 338 pourraient tendre à se plier ou se courber dans leur milieu Bien qu'il soit avantageux que les anneaux 334, 336 et 338 comportent une parties centrale épaissie pour obliger la flexion à se produire au niveau des rebords afin de réaliser une déformation plastique prédéterminée et d'empêcher toute déformation du centre des anneaux 334, 336 et 338 de liaison, ces derniers peuvent se présenter sous la forme d'anneaux métalliques tronconiques ayant une section d'épaisseur The diamond-shaped section of the connecting rings 334, 336 and 338 allows the middle part of these rings 334, 336 and 338 to be very rigid. Since the middle portion is thick, the reduced areas presented by the ends of the Connecting rings 334, 336 and 338 become the zones that flex or fold in the same manner as the area adjacent to the connecting rings 340, 342, 344 and 346. It is not desirable for the connecting rings 334, 336 and However, the particular rhombic section shown is only used for the ease of manufacturing elements having this shape. The connecting rings 334, 336 and 338 may have a continuous convex or ellipsoidal shape. It can be called a "tronconolde". A central protruding part is thus obtained. If the section of the connecting rings 334, 336 and 338 were of constant thickness, these rings 334, 336 and 338 could tending to bend or bend in their middle Although it is advantageous for the rings 334, 336 and 338 to have a thickened central portion to cause bending to occur at the flanges to achieve a predetermined plastic deformation and prevent any deformation of the center of the connecting rings 334, 336 and 338, the latter may be in the form of frustoconical metal rings having a thick section
constante, plutôt que sous la forme d'anneaux tronconoïdes. constant, rather than in the form of truncated rings.
Si l'on se réfère à présent aux figures 4 et 4 A, la figure 4 A montre le dispositif 210 en position assurant l'étanchéité Ce dispositif 210 est comprimé lorsque l'actionneur 212 de retenue atteint la limite de sa course contre la bague 144 de verrouillage et l'écrou 142 de serrage de la garniture poursuit son mouvement de descente sur les filets 118 du dispositif 50 de suspension de tubage, comme montré sur les figures 2 B et 2 C. Le dispositif 210 d'étanchéité métal sur métal est actionné en série de bas en haut En d'autres termes, l'anneau le plus bas 338 de liaison fléchit et se déforme en premier sous l'effet de la compression du dispositif 210 d'étanchéité et il est le premier à entrer en contact Referring now to FIGS. 4 and 4A, FIG. 4A shows the device 210 in sealing position. This device 210 is compressed when the retaining actuator 212 reaches the limit of its stroke against the ring. 144 and the packing tightening nut 142 continues its descent movement on the threads 118 of the casing suspension device 50, as shown in FIGS. 2B and 2C. The metal-on-metal sealing device 210 is operated in series from bottom to top. In other words, the lowest connection ring 338 flexes and deforms first under the effect of the compression of the sealing device 210 and is the first to enter. contact
étanche avec la surface 61 et la surface 140 L'actionne- sealed with the surface 61 and the surface 140
ment en série est préféré pour limiter le frottement des series is preferred to limit the friction of
anneaux supérieurs 334 et 336 de liaison le long des sur- upper link rings 334 and 336 along the sur-
faces 61 et 140 lors de la mise en oeuvre; ce frottement se produirait si les anneaux supérieurs 334 et 336 de faces 61 and 140 during the implementation; this friction would occur if the upper rings 334 and 336 of
liaison réalisaient un contact étanche avant l'anneau infé- connection made a tight contact before the lower ring
rieur 338 Il est préférable qu'une force équilibrée soit 338 It is preferable that a balanced force be
appliquée à l'anneau supérieur 334 de liaison. applied to the upper link ring 334.
Les éléments en élastomère 330 et 332 réalisent le joint initial Ces éléments 330 et 332 portent contre les surfaces 61 et 140 avant que les rebords des anneaux The elastomeric elements 330 and 332 make the initial seal These elements 330 and 332 bear against the surfaces 61 and 140 before the edges of the rings
334, 336 et 338 de liaison entrent en contact avec les sur- Linkages 334, 336 and 338 come into contact with the sur-
faces 61 et 140 Aucune extrusion des joints 330 et 332 en élastomère ne se produit au-delà des rebords lors d'une déformation initiale par compression, sous quelques faces 61 and 140 No extrusion of the elastomer seals 330 and 332 occurs beyond the flanges during initial deformation by compression, under some
mégapascals par exemple 21 M Pa, du dispositif 210 d'étan- megapascals, for example 21 M Pa, of the device 210 for
chéité Les anneaux 334, 336 et 338 constituent un soutien pour les éléments 330 et 332, à savoir des moyens s'opposant à l'extrusion de ces éléments et des moyens de retenue desdits éléments Par conséquent, il est souhaitable que les rebords des anneaux 334, 336 et 338 de liaison portent contre les surfaces 61 et 140 avant l'extrusion des éléments The rings 334, 336 and 338 provide support for the elements 330 and 332, namely means opposing the extrusion of these elements and means for retaining said elements. Therefore, it is desirable that the edges of the rings 334, 336 and 338 connect against the surfaces 61 and 140 before the extrusion of the elements
330 et 332 en élastomère au-delà des rebords adjacents. 330 and 332 elastomer beyond the adjacent flanges.
Il est indésirable que cette extrusion au-delà des rebords se produise avant l'entrée en contact étanche des rebords car tout élastomère se plaçant entre les rebords et les surfaces 61 et 140 peut nuire à l'engagement d'étanchéité des anneaux de liaison 334, 336 et 338 Ainsi, comme décrit et représenté, le volume d'élastomère des éléments 330 et 332 est calculé et prédéterminé de manière que les rebords entrant en contact avec les surfaces 61 et 141 It is undesirable for this extrusion beyond the flanges to occur prior to sealing engagement of the flanges because any elastomer between the flanges and the surfaces 61 and 140 can adversely affect the sealing engagement of the bonding rings 334. , 336 and 338. Thus, as described and shown, the elastomer volume of elements 330 and 332 is calculated and predetermined so that the flanges contacting surfaces 61 and 141
avant toute extrusion des éléments 330 et 332. before any extrusion of elements 330 and 332.
Les anneaux de liaison 334, 336 et 338 sont réalisés de façon à être assez minces pour entrer en contact d'étanchéité en se déformant sous une compression de quelques mégapascals Les bagues 340, 342 et 346 de raccordement forment des points de contrainte ou des zones de faiblesse autour du tronçon annulaire 220 en forme de Z, localisant la flexion de ce tronçon 220 en des points prédéterminés afin que les rebords intérieur et extérieur du tronçon 220 s'appliquent convenablement en contact étanche contre la paroi 61 de l'alésage et la paroi extérieure 140 Lors de l'actionnement, les rebords s'appliquent par action d'estampage sur la paroi 61 de l'alésage et sur la paroi extérieure 140 afin de former un joint métal sur métal entre la tête de puits 24 et le dispositif 50 de suspension de tubage, séparant ainsi hermétiquement l'espace annulaire supérieur 134 de l'espace annulaire inférieur 130 du puits Le dispositif 210 d'étanchéité est conçu pour empocher la formation de tout canal d'écoulement de fluide ou de tout trajet de The connecting rings 334, 336 and 338 are made to be thin enough to come into sealing contact by deforming under a compression of a few megapascals. The connecting rings 340, 342 and 346 form stress points or zones. of weakness around the Z-shaped annular section 220, locating the flexion of this section 220 at predetermined points so that the inner and outer edges of the section 220 suitably engage sealingly against the wall 61 of the bore and the At the actuation, the flanges are applied by stamping action on the wall 61 of the bore and on the outer wall 140 to form a metal-to-metal seal between the wellhead 24 and the device. 50 of casing suspension, thus hermetically separating the upper annular space 134 from the lower annular space 130 of the well The sealing device 210 is designed to pocket the formation of any fluid flow channel or any path of
fuite entre les surfaces 61 et 140.leakage between surfaces 61 and 140.
Dans la position de contact étanche, l'anneau inférieur 338 de liaison se plie sur la bague 346 de raccordement, de manière que le côté extérieur 343 de cet anneau 338 se déplace vers le bas et porte contre, l'extrémité supérieure 372 du tronçon inférieur 222 de came L'inclinaison de la surface 372 du tronçon inférieur In the sealed contact position, the lower connecting ring 338 bends on the connecting ring 346, so that the outer side 343 of this ring 338 moves downwards and bears against the upper end 372 of the section lower cam 222 The inclination of the surface 372 of the lower section
222 de came établit un angle initial d'amorce de déforma- 222 cam establishes an initial angle of deforma-
tion pour l'anneau inférieur 338 de liaison La surface 372 empêche également l'anneau 338 de vernir en position horizontale, afin que cet anneau 338 ne puisse se dégager lors du retrait du dispositif 210 d'étanchéité Lorsque l'extrémité inférieure 364 du tronçon 218 d'entraînement se déplace vers le bas, l'anneau supérieur 334 de liaison plie sur la bague 344 de raccordement afin que le côté intérieur 333 de cet anneau 334 porte contre l'extrémité inférieure 364 lorsque celle-ci comprime le tronçon 220 en forme de Z L'anneau intermédiaire 336 de liaison passe de sa position inclinée vers une position plus horizontale Les éléments 330 et 332 en élastomère sont comprimés entre les anneaux 334, 336 et 338 de liaison et portent de façon étanche contre la paroi 61 de l'alésage et contre la paroi extérieure 140 Les rebords intérieurs des anneaux de liaison 334, 336 et 338 réalisent des contacts d'étanchéité annulaires avec la paroi extérieure du dispositif 50 de suspension de tubage, comme indiqué en 380, 382 et 384, et les rebords extérieurs des anneaux The surface 372 also prevents the ring 338 from being varnished in a horizontal position, so that this ring 338 can not disengage when the sealing device 210 is withdrawn When the lower end 364 of the section 218 drive moves downwards, the upper connecting ring 334 folds on the connecting ring 344 so that the inner side 333 of this ring 334 bears against the lower end 364 when it compresses the section 220 into Z-shape The intermediate connecting ring 336 passes from its inclined position to a more horizontal position The elastomer elements 330 and 332 are compressed between the connecting rings 334, 336 and 338 and seal against the wall 61 of the The inner flanges of the connecting rings 334, 336 and 338 provide annular sealing contacts with the outer wall of the device. if 50 of casing suspension, as indicated in 380, 382 and 384, and the outer edges of the rings
de liaison 334, 336 et 338 réalisent des contacts d'étan- linkages 334, 336 and 338 make contact
chéité annulaires avec la paroi 61 de l'alésage de la ringness with the wall 61 of the bore of the
tête de puits, comme indiqué en 386, 388 et 390 Le dispo- wellhead, as indicated in 386, 388 and 390.
sitif 210 d'étanchéité réalise donc un contact annulaire d'étanchéité métal sur métal en six points Le contact d'étanchéité des rebords intérieur et extérieur fait assumer aux anneaux de liaison 334, 336 et 338 une fonction Sealing device 210 thus produces a six-point metal-to-metal annular contact. The sealing contact of the inner and outer flanges causes the connecting rings 334, 336 and 338 to assume a function.
anti-extrusion pour les éléments 330 et 332 en élastomère. anti-extrusion for elastomer elements 330 and 332.
Ces derniers constituent des joints de renfort pour les These constitute reinforcement joints for the
joints métalliques.metal joints.
Lorsque les anneaux de liaison 334, 336 et 338 passent de leur position inclinée vers une position plus horizontale lorsqu'ils sont actionnés, chaque extrémité ou chaque rebord intérieur et extérieur des anneaux 334, 336 et 338 arrive en contact avec les parois 61 et 140 de l'alésage Il n'est pas prévu que les anneaux 334, 336 et 338 de liaison deviennent horizontaux Il est essentiel que les rebords intérieur et extérieur des anneaux, 334, 336 et 338 soient sollicités entre la paroi 61 de l'alésage When the connecting rings 334, 336 and 338 move from their inclined position to a more horizontal position when actuated, each end or each inner and outer edge of the rings 334, 336 and 338 comes into contact with the walls 61 and 140. It is essential that the inner and outer flanges of the rings, 334, 336 and 338 are biased between the bore wall 61. It is essential that the connecting flanges 334, 336 and 338 become horizontal.
de la tête de puits 24 et la paroi extérieure 140 du dis- of the wellhead 24 and the outer wall 140 of the disc
positif 50 de suspension de tubage Les rebords intérieur et extérieur de chaque anneau de liaison réagissent à la charge d'appui des autres anneaux Par exemple, lorsque le rebord intérieur 356 de l'anneau 336 porte contre la paroi 140 du dispositif de suspension de tubage, ce The inner and outer flanges of each connecting ring react with the bearing load of the other rings. For example, when the inner flange 356 of the ring 336 bears against the wall 140 of the casing suspension device. , this
contact applique une charge de réaction au rebord exté- contact applies a reaction load to the outer edge
rieur 358, déplaçant ce dernier vers la paroi 61 de l'alésage de la tête de puits Si aucun anneau de liaison ne comportait de rebord de réaction, chacun de ces anneaux continuerait de descendre jusqu'à ce que son côté porte contre un anneau adjacent, au lieu de réaliser un contact étancheavec la paroi 61 ou la paroi 140 Cet appui contre les rebords intérieur et extérieur nécessite de prévenir tout flambage ou toute flexion de la partie médiane de l'anneau de liaison Par conséquent, la section en forme de losange exige que la partie médiane de l'anneau de liaison soit rigide afin qu'elle ne puisse flamber ni se dégager En outre, si les anneaux de liaison 334, 336 et 338 pouvaient se placer horizontalement, les tolérances entre le diamètre intérieur de la tête de puits 24 et le diamètre extérieur du dispositif 50 de suspension de tubage deviendraient critiques De plus, lorsque les anneaux 334, 336 et 338 de liaison ne sont pas horizontaux, mais inclinés, il est plus facile de dégager le tronçon 220 en forme de Z lors de l'extraction du dispositif 210 d'étanchéité La surface 364 du tronçon d'entratnement 218 et la surface 372 du tronçon inférieur 222 de came sont inclinées pour empêcher les anneaux 334 et 338 de liaison, 358, moving the latter to the wall 61 of the bore of the wellhead If no connecting ring had a reaction flange, each of these rings would continue to descend until its side bears against an adjacent ring instead of making a sealing contact with the wall 61 or the wall 140 This support against the inner and outer edges requires to prevent any buckling or bending of the middle part of the connecting ring Therefore, the diamond-shaped section requires that the middle part of the connecting ring be rigid so that it can not flare up or come off In addition, if the connecting rings 334, 336 and 338 could be placed horizontally, the tolerances between the inside diameter of the head Well 24 and the outside diameter of the casing suspension device 50 would become critical. Moreover, when the connecting rings 334, 336 and 338 are not horizontal but inclined, it is It is easier to disengage the Z-shaped section 220 when extracting the sealing device 210. The surface 364 of the drive section 218 and the surface 372 of the lower cam section 222 are inclined to prevent the rings 334 and 338. link,
respectivement, de se disposer horizontalement. respectively, to arrange themselves horizontally.
Il convient de noter que les joints 330 et 332 en élastomère ne sont pas indispensables lorsque les rebords des anneaux 334, 336 et 338 de liaison portent suffisamment contre les surfaces 61 de la tête de puits 24 et 140 du dispositif 50 de suspension de tubage pour, permettre l'application d'une pression hydraulique dans l'espace annulaire 134 Ainsi, les éléments 330 et 332 peuvent être supprimés dans certaines applications dans lesquelles un vide existe entre les anneaux de liaison 334, 336 et 338 De plus, il convient de noter que les éléments 330 et 332 peuvent être remplacés par une entretoise permettant un écrasement ou une déformation prédéterminé des anneaux de liaison 334, 336 et 338 Comme décrit dans le présent mémoire, les éléments 330 et 332 en élastomère constituent de tels moyens d'entretoisement De plus, la présente invention n'est pas limitée à l'utilisation d'un élastomère Lès éléments 330 et 332 peuvent être réalisés dans d'autres matières élastiques telles qu'une It should be noted that the elastomeric seals 330 and 332 are not required when the flanges of the connecting rings 334, 336 and 338 bear sufficiently against the surfaces 61 of the wellhead 24 and 140 of the casing hanger 50 For example, the elements 330 and 332 may be omitted in certain applications in which a gap exists between the connecting rings 334, 336 and 338. In addition, it is necessary to provide the application of a hydraulic pressure in the annular space. note that the elements 330 and 332 may be replaced by a spacer for a predetermined crushing or deformation of the connecting rings 334, 336 and 338 As described herein, the elastomeric elements 330 and 332 constitute such bracing means In addition, the present invention is not limited to the use of an elastomer. The elements 330 and 332 can be made in other materials. elastic eras such as
matière du type "Grafoil", à savoir une matière de garni- material of the "Grafoil" type, namely a packing material
ture entièrement en graphite, fabriquée par la firme Du Pont. entirely made of graphite, manufactured by the firm Du Pont.
La matière du type "Grafoil", en particulier, peut être utilisée lorsque l'on souhaite obtenir une résistance au feu Cette matière "Grafoil" est décrite dans les publications "Grafoil Ribbon-Pack, Universal Flexible Graphite Packing for Pumps and Valves" de F W Russell (Precision Products) Ltd, Great Runmow, Essex, Angleterre, et"Grafoil Brand Packing" de Crane Packing Company, Morton Grove, Illinois," E U A. Il convient également de noter que lorsqu'un joint métal sur métal n'est pas souhaité, des rainures 368, 370 et 374 peuvent être utilisées pour appliquer un élastomère sur les surfaces 61 et 140 afin de former The material of the "Grafoil" type, in particular, can be used when it is desired to obtain fire resistance. This "Grafoil" material is described in the publications "Grafoil Ribbon-Pack, Universal Flexible Graphite Packing for Pumps and Valves". FW Russell (Precision Products) Ltd., Great Runmow, Essex, England, and "Grafoil Brand Packing" of Crane Packing Company, Morton Grove, Ill., "USA. It should also be noted that when a metal-to-metal joint is not desired, grooves 368, 370 and 374 may be used to apply an elastomer to surfaces 61 and 140 to form
un joint principal en élastomère plutôt qu'un joint prin- a main elastomer seal rather than a primary seal
cipal métal sur métal, comme décrit dans la forme préférée de réalisation Dans le cas o les joints 330 et 332 en élastomère constituent les joints principaux, les anneaux metal on metal, as described in the preferred embodiment In the case where the elastomer seals 330 and 332 constitute the main seals, the rings
de liaison 334, 336 et 338 deviennent le renfort princi- link 334, 336 and 338 become the main reinforcement
pal des joints 330 et 332 en élastomère Ces anneaux de liaison constituent des anneaux de renfort actionnés pour les éléments 330 et 332 Dans ce cas, les joints de These connecting rings constitute reinforcement rings actuated for the elements 330 and 332. In this case, the seals
renfort ne sont pas tirés et descendus en position. reinforcement are not pulled and lowered into position.
La présente invention est conçue pour des pres- The present invention is designed for pres-
sions de travail de 105 M Pa et, par conséquent, l'invention a pour objectif d'appliquer une compression nominale de M Pa sur le dispositif 210 d'étanchéité afin que ce The purpose of the invention is to provide a nominal compression of M Pa on the sealing device 210 so that
dernier soit soumis à une précharge supérieure à la pres- the last is subjected to a preload greater than
sion de travail prévue.work plan.
Pour obtenir une compression nominale de 140 M Pa, To obtain a nominal compression of 140 M Pa,
le dispositif 210 d'étanchéité est actionné par l'applica- the sealing device 210 is actuated by the application
tion, à la fois d'un couple et d'une pression hydraulique. both torque and hydraulic pressure.
Initialement, un couple d'environ 13 500 N m est appliqué aux tiges de forage 236, au niveau de la surface 18 Des clés sont utilisées pour faire tourner les tiges de forage 236 afin de transmettre le couple à l'outil 200 de descente et donc une poussée au dispositif 210 d'étanchéité En particulier, le train de tiges de forage 236 fait tourner le mandrin 230 qui, lui-même, fait tourner le manchon Initially, a torque of about 13,500 Nm is applied to the drill rods 236 at the surface 18. Keys are used to rotate the drill rods 236 to transmit the torque to the descent tool 200. therefore, a thrust to the sealing device 210 In particular, the drill string 236 rotates the mandrel 230 which, itself, rotates the sleeve
extérieur 250 au moyen de l'accouplement à cannelures 320. 250 outside by means of the splined coupling 320.
Le manchon extérieur 250 entraîne l'écrou 182 de serrage de garniture par l'intermédiaire de l'accouplement crénelé constitué des dents 198 et 308 L'écrou 182 de serrage porte contre le tronçon 218 d'entraînement en transmettant The outer sleeve 250 drives the packing tightening nut 182 through the serrated coupling formed of the teeth 198 and 308. The clamping nut 182 bears against the drive section 218 by transmitting
une poussée par l'intermédiaire des moyens d'appui 205. thrust via the support means 205.
Etant donné que l'actionneur 212 de retenue a atteint pré- Since the retaining actuator 212 has reached pre-
* cédemment la limite de sa course de descente contre la bague 144 de verrouillage en se déplaçant vers la position* cedently the limit of its descent stroke against the lock ring 144 by moving to the position
de retenue, le dispositif 210 d'étanchéité et plus parti- retaining device, the sealing device 210 and more particularly
culièrement le tronçon 220 en forme de Z sont comprimés Z-shaped section 220 are compressed
entre le tronçon 218 d'entraînement et le tronçon infé- between the driving section 218 and the lower section
rieur 222 de came Ce couple applique une force axiale d'environ 670 k N. Lorsque le tronçon 220 en forme de Z est comprimé entre le tronçon 218 d'entraînement et le tronçon inférieur 222 de came, les éléments 330 et 332 en élastomère se compriment entre les anneaux de liaison 334, 336 et 338 lorsque ces derniers se déplacent vers une position plus horizontale Lorsque cette compression se produit, les éléments 330 et 332 en élastomère commencent à remplir This torque applies an axial force of about 670 kN. When the Z-shaped section 220 is compressed between the drive section 218 and the lower cam section 222, the elastomeric elements 330 and 332 compressed between the connecting rings 334, 336 and 338 when the latter move to a more horizontal position When this compression occurs, the elastomer elements 330 and 332 begin to fill
complètement les gorges formées entre les anneaux de liai- completely the grooves formed between the rings of
son 334, 336 et 338 et logeant les éléments en élastomère 330 et 332 La quantité d'élastomère des éléments 3305 et 332 est déterminée à l'avance de manière que, lorsque les anneaux de liaison 334, 336 et 338 prennent une position 334, 336 and 338 and housing the elastomeric elements 330 and 332 The amount of elastomer of the elements 3305 and 332 is determined in advance so that when the connecting rings 334, 336 and 338 take a position
plus horizontale, ces anneaux réalisent un contact suffi- more horizontal, these rings make sufficient contact
sant avec la paroi 61 de l'alésage de la tête de puits 24 et avec la paroi extérieure 140 de l'alésage du dispositif de suspension de tubage pour assumer la fonction de moyens métalliques anti-extrusion empêchant l'extrusion des joints 330 et 332 en élastomère En particulier, les zones annulaires intérieures 382 et 384 de contact empêchent l'extrusion de l'élément intérieur 332 en élastomère et les zones annulaires 386 et 388 de contact empêchent with the wall 61 of the bore of the wellhead 24 and with the outer wall 140 of the bore of the casing suspension device to assume the function of metal anti-extrusion means preventing the extrusion of the joints 330 and 332. In particular, the inner annular contact areas 382 and 384 prevent the extrusion of the elastomeric inner member 332 and the annular contact areas 386 and 388 prevent
l'extrusion de l'élément extérieur 330 en élastomère. the extrusion of the outer element 330 elastomer.
Ainsi, un joint initial anti-extrusion est réalisé par Thus, an initial anti-extrusion seal is made by
les anneaux de liaison 334, 336 et 338-avant que les élé- binding rings 334, 336 and 338-before the
ments 330 et 332 en élastomère puissent s'extruder au- elastomers 330 and 332 can be extruded
delà de leurs surfaces annulaires adjacentes de contact étanche Il est essentiel que les éléments 330 et 332 en élastomère possèdent le volume approprié d'élastomère et la configuration appropriée de manière que, lors de la compression du dispositif 210 d'étanchéité, un contact métallique anti-extrusion soit obtenu avant l'extrusion des éléments 330 et 332 en élastomère au-delà des zones Beyond their adjacent annular sealing contact surfaces It is essential that the elastomer elements 330 and 332 have the appropriate volume of elastomer and the appropriate configuration so that, upon compression of the sealing device 210, an anti-metallic contact is obtained. extrusion is obtained before the extrusion of elastomeric elements 330 and 332 beyond the zones
de contact 382, 384, 386 et 388.contact 382, 384, 386 and 388.
L'objectif particulier du couple initial est The particular purpose of the initial couple is
de positionner les joints de renfort 330 et 332 en élas- to position the reinforcement joints 330 and 332 in
tomère et non d'établir un joint métal sur métal entre tomère and not to establish a metal-to-metal joint between
les surfaces 61 et 140 de la tête de puits 24 et du dis- the surfaces 61 and 140 of the wellhead 24 and the disc
positif 50 de suspension de tubage, respectivement Le couple initial est incapable d'actionner totalement le dispositif 210 d'obturation à contact métal sur métal, en raison des pertes de frottement apparaissant dans le tube prolongateur, dans l'obturateur à vannes anti-éruption, The initial torque is unable to fully actuate the metal-on-metal closure device 210, because of the friction losses occurring in the extension tube, in the blow-off valve obturator. ,
dans le train de tiges de forage lui-même, et plus parti- in the drill string itself, and more particularly
culièrement en raison des diverses charges de vissage because of the various screwing loads
telles que celles présentes au niveau des filets 118. such as those present at nets 118.
Ces pertes de frottement limitent la charge de compression pouvant être appliquée au dispositif 210 d'étanchéité par These friction losses limit the compressive load that can be applied to the sealing device 210 by
les tiges de forage 236.drill pipes 236.
Pour appliquer la compression nominale souhaitée au dispositif 210 d'étanchéité, une pression hydraulique est associée au couple pour mettre en position les joints métal sur métal du dispositif 210 d'étanchéité Comme représenté sur les figures 2 A et 2 B, l'-obturateur 40 est montré schématiquement et il comprend des mâchoires 34, To apply the desired nominal compression to the sealing device 210, a hydraulic pressure is associated with the torque to position the metal-to-metal seals of the sealing device 210 as shown in FIGS. 2A and 2B, the shutter 40 is schematically shown and includes jaws 34,
la ligne 38 de sécurité communiquant avec l'espace annu- security line 38 communicating with the annuity space
laire 134 au-dessous des mâchoires 34 de l'obturateur. 134 below the jaws 34 of the shutter.
La ligne 38 de sécurité est disposée habituellement au- The security line 38 is usually disposed
dessous de la mâchoire inférieure Dans le cas o la ligne 36 de duse est, pour toute raison quelconque, la ligne la plus basse dans l'obturateur 40 de sécurité, la pression hydraulique est appliquée par l'intermédiaire below the lower jaw In the case where the chess line 36 is, for whatever reason, the lowest line in the safety shutter 40, the hydraulic pressure is applied via
de cette ligne 36 de duse.from this line 36 of chess.
Lors de l'application d'une pression par l'inter- When applying pressure through the
médiaire de la ligne 38 de sécurité dans l'espace annulaire 134, il est nécessaire d'obturer hermétiquement cet espace annulaire 134 Il convient de noter que sur la figure 2 A, la ligne 38 de sécurité est représentée en phase avec les mâchoires 34 mais que, en réalité, elle est réalisée de façon à être décalée de 90 Ainsi, les mâchoires 34 à tube sont refermées hermétiquement autour de la tige 236 de forage, des joints annulaires 264 et 266 assurent l'étanchéité entre le mandrin 230 et le manchon 240, des joints annulaires 292 et 294 assurent l'étanchéité entre le manchon 240 et la surface intérieure 272 du dispositif 50 de suspension et, comme décrit ci-dessus, le dispositif 210 d'étanchéité réalise le joint initial fermant l'espace annulaire 134 Ainsi, la pression hydraulique peut être appliquée dans cet espace annulaire 134 par l'intermédiaire the safety line 38 in the annular space 134, it is necessary to seal this annular space 134. It should be noted that in FIG. 2A, the safety line 38 is shown in phase with the jaws 34 but that, in reality, it is made to be shifted by 90 Thus, the tube jaws 34 are hermetically closed around drill rod 236, ring seals 264 and 266 seal between mandrel 230 and the sleeve 240, annular seals 292 and 294 seal between the sleeve 240 and the inner surface 272 of the suspension device 50 and, as described above, the sealing device 210 makes the initial seal closing the annular space 134 Thus, the hydraulic pressure can be applied in this annular space 134 via
de la ligne 38 de sécurité.from security line 38.
En raison de l'effet de tire-bouchon provoqué par l'application d'un couple à un train de tiges de forage Due to the corkscrew effect caused by applying a torque to a drill string
tel que les tiges 236, un couple de 13 500 N m est généra- such as rods 236, a torque of 13,500 Nm is generally
lement considéré comme le couple maximal pouvant être transmis par l'intermédiaire d'une rame de tiges de forage the maximum torque that can be transmitted through a string of drill rods
dans un environnement sous-marin Dans la présente inven- in an underwater environment In the present invention
tion, un couple de 13 500 N m appliqué aux tiges de forage 236 provoque l'établissement d'un joint en travers de l'espace annulaire 134, pouvant supporter une pression hydraulique de quelques mégapascals Ce joint à pression relavivement faible permettrait alors la mise sous pression de l'espace annulaire 134 pour comprimer davantage le As a result, a torque of 13,500 N m applied to the drill rods 236 causes a seal to be established across the annular space 134, which can withstand a hydraulic pressure of a few megapascals. under pressure of the annular space 134 to further compress the
dispositif 210 d'étanchéité, ce qui entraînerait uh accrois- 210 device sealing, which would lead uh increase
sement de l'obturation étanche réalisée dans l'espace annulaire 134 pour résister à une pression hydraulique supplémentaire Le tronçon annulaire métallique 220 en forme de Z, avec les anneaux de liaison 334, 336 et 338, est conçu de manière que ces anneaux 334, 336 et 338 soient assez minces pour établir un joint à contact métal sur métal, en coopération avec les joints en élastomère 330 et 332, de façon à résister à une pression hydraulique de quelques mégapascals lors de l'application d'un couple The Z-shaped metal annular section 220, together with the connecting rings 334, 336 and 338, is designed in such a way that these rings 334, 336 and 338 are thin enough to establish a metal-on-metal contact seal, in cooperation with the elastomeric seals 330 and 332, so as to withstand a hydraulic pressure of a few megapascals when applying a torque
de 13 500 N m.13,500 Nm.
Lors de l'application d'une pression sur le dispositif 210 d'étanchéité, les surfaces utiles soumises à la pression sont déterminées par la différence entre When applying a pressure on the sealing device 210, the useful surfaces subjected to the pressure are determined by the difference between
le diamètre du joint 264 de l'outil de descente et le dia- the diameter of the seal 264 of the descent tool and the di-
mètre des tiges de forage 236, différence à laquelle s'ajoute la surface annulaire d'étanchéité du dispositif 210 Etant donné que la surface annulaire d'étanchéité meter of the drill rods 236, in addition to which is added the annular sealing surface of the device 210 Since the annular sealing surface
est fixée pour une tête de puits et un dispositif de sus- is attached to a wellhead and a susceptor
pension de tubage de dimension particulière, la princi- casing pension of particular size, the main
pale variable pour déterminer la force associée à la pression est la différence entre les surfaces, soumises à la pression, du joint 264 de l'outil de descente et des tiges de forage 236 Ainsi, cette différence peut varier pour permettre l'application d'une force prédéterminée de compression sur le dispositif 210 d'étanchéité La différence de diamètre peut varier, par exemple, de 12,5 cm variable blade for determining the force associated with the pressure is the difference between the surfaces, subjected to the pressure, of the seal 264 of the descent tool and the drill rods 236 Thus, this difference can vary to allow the application of a predetermined compressive force on the sealing device 210 The difference in diameter can vary, for example, by 12.5 cm
à 25 cm.at 25 cm.
La fonction particulière de la pression hydrau- The particular function of the hydraulic pressure
lique est d'appliquer une force axiale capable d'engendrer une pression de 140 M Pa dans le dispositif 210 d'étanchéité sans dépasser les limites de la pression nominale de l'appareil monté dans le système de la tête de puits,La fonction appliquée à l'écrou 182, après l'application de la pression hydraulique, est de faire suivre à cet écrou 182 la course du dispositif 210 d'étanchéité lorsque ce dernier descend sous l'application d'une force, et de l'empêcher de se relâcher lorsque la force hydraulique est éliminée Il est essentiel qu'un couple élevé, c'est-à-dire de 13 500 N m, soit maintenu appliqué aux tiges de forage 236 afin que l'écrou 192 de serrage de garniture suive le dispositif 210 d'étanchéité car, dans le cas contraire, l'écrou 182 pourrait empêcher le mouvement de descente du dispositif 210 d'étanchéité Ce procédé est répété par accroissement progressif et continu de la pression It is to apply an axial force capable of generating a pressure of 140 M Pa in the sealing device 210 without exceeding the limits of the nominal pressure of the apparatus mounted in the wellhead system. The function applied to the nut 182, after the application of the hydraulic pressure, is to follow this nut 182 the stroke of the device 210 sealing when the latter descends under the application of a force, and to prevent it from loosen when the hydraulic force is removed It is essential that high torque, that is, 13,500 Nm, be maintained applied to the drill rods 236 so that the packing nut 192 follows the sealing device 210 because, otherwise, the nut 182 could prevent the downward movement of the sealing device 210 This process is repeated by progressive increase and continuous pressure
È 1634È 1634
hydraulique jusqu'à ce que l'écrou 182 de serrage ait tourné sur un nombre suffisant de tours pour assurer qu'une compression nominale de 140 M Pa a été atteinte par until the tightening nut 182 has rotated a sufficient number of turns to ensure that a nominal compression of 140 M Pa has been achieved by
le dispositif 210 d'étanchéité.the sealing device 210.
L'outil 200 de descente est un outil combiné destiné à appliquer un couple à l'ensemble 140 de retenue et d'obturation et à assister l'application d'une pression hydraulique sur cet ensemble 180 La rotation du train de tiges de forage 236 pour la transmission du couple par l'intermédiaire de l'outil 200 de descente à l'ensemble de retenue et d'obturation permet un engagement étanche initial du dispositif 210 d'étanchéité dans l'espace The descent tool 200 is a combined tool for applying torque to the retainer and shutter assembly 140 and to assist in the application of hydraulic pressure thereto. 180 Rotation of the drill string 236 for the transmission of the torque through the descent tool 200 to the retaining and sealing assembly allows an initial sealing engagement of the sealing device 210 in the space
annulaire 134 compris entre la tête de puits 24 et le dis- ring 134 between the wellhead 24 and the disc
positif 50 de suspension afin qu'une pression hydraulique puisse ensuite être appliquée à cet espace annulaire 134 positive 50 of suspension so that a hydraulic pressure can then be applied to this annular space 134
pour positionner davantage le dispositif 210 d'étanchéité. to further position the sealing device 210.
Lorsque la pression hydraulique est augmentée progressive- When the hydraulic pressure is gradually increased
ment et en continu dans l'espace annulaire 134 par l'inter- continuously in annular space 134 through
médiaire de la ligne 38 de sécurité, le dispositif 210 d'étanchéité est davantage comprimé en contact étanche plus fort contre la surface 61 de la tête de puits 24 In the safety line 38, the sealing device 210 is further compressed in stronger sealing contact against the surface 61 of the wellhead 24.
et contre la surface 140 du dispositif 50 de suspension. and against the surface 140 of the suspension device 50.
Lorsque la force de ce contact étanche augmente, le dispo- When the force of this sealing contact increases, the
sitif 210 d'étanchéité résiste hermétiquement à une pression encore plus grande dans l'espace annulaire Par conséquent, la pression appliquée par l'intermédiaires sealing device 210 hermetically withstands even greater pressure in the annular space. Therefore, the pressure applied by the intermediate
de la ligne 38 de sécurité peut être augmentée progressive- of the safety line 38 can be incrementally increased
ment jusqu'à ce que le dispositif 10 d'étanchéité atteigne une compression nominale d'environ 140 M Pa La pression hydraulique appliquée par l'intermédiaire de la ligne 38 de sécurité et de l'espace annulaire 134 ne dépasse pas les limites nominales du système Tous les systèmes ont une pression normale de travail qu'un opérateur ne peut dépasser Le système selon l'invention est conçu pour des pressions de travail de 105 M Pa et, par conséquent, la pression hydraulique engendrée dans l'espace annulaire until the sealing device 10 reaches a nominal compression of approximately 140 M Pa. The hydraulic pressure applied via the safety line 38 and the annular space 134 does not exceed the nominal limits of the system All systems have a normal working pressure that an operator can not exceed The system according to the invention is designed for working pressures of 105 M Pa and, therefore, the hydraulic pressure generated in the annular space
134 pour actionner complètement le dispositif 210 d'étan- 134 to fully actuate the device 210 of etan-
chéité ne peut dépasser 105 M Pa, bien qu'une compression nominale de 140 M Pa soit souhaitée La pression du système selon l'invention atteint une valeur correspondant à une compression nominale de 140 M Pa du dispositif 210 d'étanchéité, sans qu'une pression hydraulique supérieure à 105 M Pa soit appliquée. The pressure of the system according to the invention reaches a value corresponding to a nominal compression of 140 M Pa of the device 210 of sealing, without which a nominal compression of 140 M Pa is desired. a hydraulic pressure greater than 105 M Pa is applied.
Lorsque la pression hydraulique augmente pro- When the hydraulic pressure increases
gressivement dans l'espace annulaire 134 pour atteindre une compression nominale de 140 M Pa sur le dispositif 210 d'étanchéité, l'écrou 182 de serrage de la garniture, sous l'effet de l'application continue du couple de 13 500 N m sur les tiges de forage 236, ce couple étant transmis à la jupe 250, suit le dispositif d'étanchéité vers le bas, dans l'espace annulaire 134, sur les filets 204 Lors de l'élimination de la pression hydraulique appliquée par la ligne 38 de sécurité et l'espace annulaire 134, l'écrou 182 de serrage empêche l'élimination de la compression nominale de 140 M Pa appliquée au dispositif 210 d'étanchéité, par suite de la prise des filets 204 gressively in the annular space 134 to achieve a nominal compression of 140 M Pa on the sealing device 210, the nut 182 for clamping the packing, under the effect of the continuous application of the torque of 13 500 N m on the drill pipes 236, this torque being transmitted to the skirt 250, follows the sealing device downwards, in the annular space 134, on the threads 204 When eliminating the hydraulic pressure applied by the line 38 and the annular space 134, the clamping nut 182 prevents the elimination of the nominal compression of 140 M Pa applied to the sealing device 210, as a result of the setting of the threads 204
avec le dispositif 50 de suspension de tubage. with the casing suspension device 50.
Il est essentiel que les joints 330 et 332 en élastomère soient sollicités en contact étanche après l'application du couple initial par les tiges de forage 236 Si les éléments 330 et 332 en élastomère ne sont pas engagés, l'application d'une pression hydraulique par l'intermédiaire de la ligne 38 de sécurité se perd It is essential that the elastomer seals 330 and 332 are urged into sealing contact after the application of the initial torque by the drill rods 236. If the elastomer elements 330 and 332 are not engaged, the application of hydraulic pressure via security line 38 gets lost
au-delà du dispositif 10 d'étanchéité, dans l'espace annu- beyond the sealing device 10, in the annular space
laire inférieur 130 Cependant, le joint réalisé par les éléments 330 et 332 en élastomère doit seulement être suffisant pour s'opposer hermétiquement à un accroissement progressif de la pression hydraulique appliquée par la ligne 38 de sécurité, par exemple 3500 k Pa Après que le joint initial a été établi, l'application de pas croissant de pression hydraulique comprime davantage le tronçon 220 en forme de Z et les éléments 330 et 332 en élastomère afin d'accroître le contact d'étanchéité métal sur métal et le contact d'étanchéité des éléments en élastomère avec les parois 61 et 140 Ce contact d'étanchéité accru permet l'accroissement continu de la pression hydraulique appliquée par l'intermédiaire de la ligne 38 de sécurité However, the seal made by the elastomer elements 330 and 332 must only be sufficient to oppose hermetically to a progressive increase in the hydraulic pressure applied by the safety line 38, for example 3500 k Pa. initial application has been established, the application of increasing hydraulic pressure pressure further compresses the Z-shaped section 220 and the elastomeric members 330 and 332 to increase the metal-to-metal sealing contact and the sealing contact of the elements. elastomeric elements with walls 61 and 140 This increased sealing contact allows the continuous increase in hydraulic pressure applied via safety line 38
pour continuer d'actionner le dispositif 210 d'étanchéité. to continue actuating the sealing device 210.
Les moyens d'actionnement du dispositif d'étan- The means for actuating the device for
chéité, décrits ci-dessus, constituent une simplification par rapport aux actionneurs de l'art antérieur Les actionneurs de l'art antérieur utilisent la pression régnant The above described simplities are a simplification compared to the actuators of the prior art. The actuators of the prior art use the prevailing pressure.
dans le train de tiges de forage pour manoeuvrer un dis- in the drill string to maneuver a
positif à piston à orifices internes Un clapet obture l'extrémité de la lumière des tiges de forage pendant l'application de la pression au dispositif à piston, et par suite au joint Bien qu'un tel actionneur antérieur puisse être adapté à la présente invention, le dispositif selon l'invention présente des avantages importants par Piston positive with internal ports A valve closes the end of the borehole light during the application of the pressure to the piston device, and hence the seal Although such anterior actuator can be adapted to the present invention , the device according to the invention has significant advantages by
rapport à l'art antérieur.compared to the prior art.
Il peut être nécessaire d'accroître le couple initial appliqué au train de tiges de forage 236 après que les mâchoires 34 de l'obturateur antiéruption ont été fermées Bien que le contact du caoutchouc des mâchoires 34 avec la tige 236 de forage n'engendre pas une perte de frottement égale à celle qui se produirait lors d'un contact métal sur métal, une certaine perte supplémentaire de frottement apparaît Par conséquent, un couple plus important peut être appliqué, si cela est possible, à la tige 236 de forage, en plus du couple initial, pour vaincre cette perte de frottement Cependant, le train de tiges 236 de forage tourne alors que les mâchoitres 34 sont en-position de fermeture L'espace annulaire compris entre le tube prolongateur et la tige 236 de forage contient des fluides de puits, ce qui a pour effet d'introduire ces fluides entre les mâchoires 34 et la It may be necessary to increase the initial torque applied to the drill string 236 after the jaws 34 of the tamper shutter have been closed Although the contact of the rubber of the jaws 34 with the drill stem 236 does not occur. a loss of friction equal to that which would occur during a metal-to-metal contact, some additional loss of friction occurs. Therefore, a larger torque can be applied, if possible, to the drill shaft 236, However, the drillstring 236 rotates while the cheeks 34 are in the closed position. The annular space between the extension tube and the drill rod 236 contains fluids. of wells, which has the effect of introducing these fluids between the jaws 34 and the
tige 236 de forage lors de la fermeture de l'obturateur 40. drilling rod 236 when closing the shutter 40.
On pense donc que le couple de 13 500 N m n'est pas sensi- It is therefore believed that the torque of 13,500 Nm is not sensi-
blement réduit Si, en raison d'une application particu- if, due to a particular application
lière, le frottement entre les mâchoires 34 et la tige 236 de forage doit être réduit, un raccord spécial ce tiges (non représenté) peut être monté en série dans le train de tiges 236 de forage, de manière que les mâchoires 34 portent contre un élément tubulaire fixe traversé par un élément tournant pour transmettre le couple au-delà des mâchoires 34 Un tel raccord spécial de tiges comporte des joints tournants disposés entre l'élément fixe et l'élément intérieur tournant, afin d'empêcher le passage du fluide. Les figures 5 A 7 5 B et 5 C représentent l'assemblage complet de la tige de puits 24 avec un dispositif 420 de suspension d'un tubage de 40,6 cm, un dispositif 50 de In that case, the friction between the jaws 34 and the drill shaft 236 must be reduced, a special connection of these rods (not shown) can be mounted in series in the drillstring 236, so that the jaws 34 bear against a drill. fixed tubular member traversed by a rotating member for transmitting the torque beyond the jaws 34 Such a special connection rods comprises rotating joints disposed between the fixed member and the inner rotating member, to prevent the passage of fluid. FIGS. 5A, 7B and 5C show the complete assembly of the well shaft 24 with a device 406 for suspending a 40.6 cm casing, a device 50 of
suspension d'un tubage de 34 cm, un dispositif 400 de sus- suspension of a 34 cm casing, a 400
pension d'un tubage de 24,5 cm et un dispositif 410 de suspension d'un tubage de 17,8 cm Le dispositif 50 de suspension est représenté, sur la figure 5 B, en position de retenue et d'obturation, décrite en regard des figures 1 à 4, l'ensemble 180 de retenue et d'obturation étant a suspension of a casing 24.5 cm and a suspension device 410 of a casing 17.8 cm The suspension device 50 is shown in Figure 5 B, in the retaining position and closure, described in FIG. FIGS. 1 to 4, the shut-off and closure assembly 180 being
fractionné dans cette position de retenue et d'obturation. fractionated in this holding position and shutter.
Le dispositif 400 de suspension d'un tubage de 24,5 cm est représenté comme étant supporté en 402 sur le haut du dispositif 50 de suspension Le dispositif 400 comporte également un ensemble 404 de retenue et d'obturation comparable à l'ensemble 180 du dispositif 50 Le dispositif 410 de suspension d'un tubage de 17,8 cm est représenté comme étant supporté en 412 sur le haut du dispositif 400 de suspension d'un tubage de 14,5 cm Le dispositif 410 The suspension device 400 of 24.5 cm tubing is shown as being supported at 402 on the top of the suspension device 50. The device 400 also comprises a set 404 for retaining and sealing comparable to the assembly 180 of FIG. Device 50 The suspension device 410 of a 17.8 cm casing is shown as being supported at 412 on the top of the suspension device 400 of a 14.5 cm casing. The device 410
comporte un ensemble 414 de retenue et d'obturation compa- comprises a set 414 for retaining and filling
rable à l'ensemble 180 Les figures 5 A et 5 B montrent les gorges de retenue de la tête de puits 24, à savoir la gorge 68 de retenue du dispositif 50 de suspension, la gorge 406 de retenue du dispositif 40 de suspension FIGS. 5A and 5B show the retaining grooves of the wellhead 24, namely the retaining groove 68 of the suspension device 50, the retaining groove 406 of the suspension device 40.
et la gorge 416 de retenue du dispositif 410 de suspension. and the groove 416 for retaining the suspension device 410.
Lesd Lspositifs 400 et 410 de suspension de tubages ne nécessitent pas la présence d'un anneau épaulé The casing suspension devices 400 and 410 do not require the presence of a stepped ring
tel que l'anneau épaulé 128 associé au dispositif 50. such as the shoulder ring 128 associated with the device 50.
Etant donné que les dispositifs 400 et 410 de suspension supportent une charge plus petite, l'étendue de la surface de support en contact demandée pour le dispositif 50 de suspension n'est pas nécessaire pour les dispositifs 400 et 410 de suspension Le dispositif 50 de suspension exige une zone de contact de 100 %, ce qui n'est pas nécessaire pour les dispositifs 400 et 410 En outre, les épaulements des dispositifs 400 et 410 sont carrés et se répartissent régulièrement à la partie supérieure de Since the suspension devices 400 and 410 support a smaller load, the extent of the required contacting support surface for the suspension device 50 is not required for the suspension devices 400 and 410. The suspension requires a 100% contact area, which is not necessary for devices 400 and 410. In addition, the shoulders of devices 400 and 410 are square and are evenly distributed at the top of the housing.
ces dispositifs.these devices.
La figure 5 C représente une autre forme de réalisation d'un siège amovible de support de dispositif de suspension de tubage ou siège 70 de corps de blocs de culasse tel que montré sur la figure 2 C Comme représenté sur la figure 5 C, un siège modifié 420 de corps de blocs de culasse est conçu pour être descendu dans l'alésage et pour être relié aux dents 66 de blocs de culasse Fig. 5C shows another embodiment of a removable casing hanger support seat or bolt block body seat 70 as shown in Fig. 2C As shown in Fig. 5C, a seat modified 420 bolt block body is designed to be lowered into the bore and to be connected to the bolt block teeth 66
de la tête de puits 24.wellhead 24.
Dans certaines zones, des formations se trouvant au-dessous du tubage de 50,8 cm ne peuvent supporter la pression résultant du poids de la boue utilisée pour contenir la pression régnant en fond de sondage Pour empêcher la rupture de cette formation sous l'effet du poids de la boue, il devient nécessaire de faire descendre un tubage de 40,6 cm à travers cette formation avant le forage du sondage devant recevoir le tubage de 34 cm Le tubage de 40,6 cm est suspendu au siège modifié 420 de corps de blocs de culasse Ainsi, le siège 420 constitue à la fois un épaulement de support pour le dispositif de suspension et un dispositif de suspension lui-même In some areas, formations below the 50.8 cm casing can not withstand the pressure resulting from the weight of the sludge used to contain the pressure in the bottom of the borehole. the weight of the sludge, it becomes necessary to lower a 40.6 cm casing through this formation before drilling the borehole to receive the 34 cm casing. The 40.6 cm casing is suspended from the modified body seat 420 Thus, the seat 420 constitutes both a support shoulder for the suspension device and a suspension device itself.
pour le tubage 422 de 40,6 cm.for tubing 422 40.6 cm.
Le siège 420 de corps comprend un anneau tnbu- The body seat 420 includes a rubber ring
laire 424 et un anneau 426 de serrage L'anneau tubulaire plein 424 comporte des dents extérieures 428 de blocs de culasse sensiblement analogues aux dents 76 de blocs de culasse décrites pour le siège 70 L'anneau 424 comporte également un siège ou épaulement conique 430 de support, tourné vers le haut et incliné, destiné à entrer en contact avec l'anneau 426 de serrage L'anneau 424 and a clamping ring 426 The solid tubular ring 424 has outer teeth 428 of breech blocks substantially similar to the breechblock teeth 76 described for the seat 70. The ring 424 also includes a conical seat or shoulder 430 of support, turned upwards and downwards, intended to come into contact with the ring 426 for tightening the ring
424 comporte en outre plusieurs clavettes 432, sensible- 424 further comprises a plurality of keys 432, which are
ment identiques aux clavettes 92 montrées sur la figure 2 C, destinées à bloquer le siège 420 dans le corps 46 de la tête de puits L'anneau 424 présente une extrémité femelle 434 destinée à être reliée par vissage à la tige identical to the keys 92 shown in Figure 2 C, for locking the seat 420 in the body 46 of the wellhead The ring 424 has a female end 434 intended to be connected by screwing to the rod
supérieure du tubage 422 de 40,6-cm. upper casing 422 40.6-cm.
La partie supérieure de l'anneau 424 présente un contre-alésage 438 destiné à recevoir l'extrémité The upper part of the ring 424 has a counter-bore 438 intended to receive the end
mâle 440 de l'anneau 426 de serrage Cet anneau 426 pré- male 440 of the ring 426 clamping This ring 426 pre-
sente des filets extérieurs destinés à être vissés dans -les filets intérieurs du contre-alésage 438 de l'anneau 424 afin de réaliser une liaison vissée 442 L'anneau 426 de serrage de garniture comporte un épaulement 450 de support tourné vers le haut, destiné à entrer en contact avec l'épaulement 132 tourné vers le bas du dispositif de suspension de tubage Des joints annulaires 444 et 446 sont logés dans des gorges annulaires entourant l'extrémité supérieure de l'anneau 426 de serrage afin outer threads for being screwed into the inner threads of the counterbore 438 of the ring 424 to provide a threaded connection 442 The packing clamping ring 426 has an upwardly facing support shoulder 450 for contacting the shoulder 132 facing downwards from the casing suspension device Annular seals 444 and 446 are housed in annular grooves surrounding the upper end of the clamping ring 426 so as to
de réaliser un contact étanche avec la paroi 61 de l'alé- to make a sealed contact with the wall 61 of the
sage de la tête de puits 24 L'anneau 426 de serrage comporte'également des joints annulaires 452 et 454 logés dans des gorges annulaires situées au-dessus des filets 442 de l'extrémité mâle 440 pour établir un contact étanche avec la paroi du contre-alésage 38 de l'anneau 424 Un orifice 456 d'essai est ménagé entre les joints annulaires The clamping ring 426 also has annular seals 452 and 454 housed in annular grooves above the threads 442 of the male end 440 to make a sealing contact with the counter wall. -bore 38 of the ring 424 A test port 456 is provided between the annular seals
452 et 454 pour essayer la bague 426 de serrage de garni- 452 and 454 to test the packing ring 426
ture. Etant donné que le tubage 422 de 40,6 cm doit être cimenté, le siège 420 de corps comporte des cannelures ou des rainures 435 représentées en traits pointillés ture. Since the 40.6 cm tubing 422 is to be cemented, the body seat 420 has grooves or grooves 435 shown in dashed lines.
sur la figure 5 C Les rainures 435 constituent la dériva- in FIG. 5C The grooves 435 form the derivation
tion naturelle des rainures des blocs de culasse, telles que les rainures 86 et 87 du siège 70 de corps et de la tête de puits 24 montrés sur la figure 3, et une série de trous oblongs espacés circonférentiellement, traversant le rebord annulaire continu 85 aligné au-dessus des rainures 86 et 87 de blocs de culasse Les trous oblongs du rebord 85 sont plus étroits que les rainures 86 et 87 des blocs de culasse pour empêcher le siège 420 de passer à travers la tête de puits 24 L'anneau 426 de serrage est destiné, après la cimentation, à obturer l'espace annulaire 134 Pour essayer l'anneau 426 de serrage, les mâchoires de l'obturateur antiéruption sont fermées et l'outil de descente est fermé hermétiquement audessous de l'orifice 456 d'essai, puis l'espace annulaire 134 est mis sous pression S'il apparaît une fuite entre le corps 46 de la tête de puits et l'anneau 426 de serrage, ou bien entre l'anneau de serrage et le contre-alésage 438, il est impossible de faire monter la pressiondans l'espace naturally occurring grooves of the bolt blocks, such as the grooves 86 and 87 of the body seat 70 and the wellhead 24 shown in FIG. 3, and a series of circumferentially spaced oblong holes through the continuous annular flange 85 aligned with above the breech block grooves 86 and 87 The elongated holes of the rim 85 are narrower than the grooves 86 and 87 of the breech blocks to prevent the seat 420 from passing through the wellhead 24 The ring 426 of the After tightening, the clamping is intended to seal the annular space 134. In order to test the clamping ring 426, the jaws of the blowout preventer are closed and the lowering tool is hermetically sealed below the orifice 456. test, then the annular space 134 is pressurized If there is a leak between the body 46 of the wellhead and the clamping ring 426, or between the clamping ring and the counter-bore 438, it's impossible to do to increase the pressure in space
annulaire 134 Il apparaît également un écoulement hydrau- Annular 134 It also appears a hydraulic flow
lique plus important de la ligne 38 de sécurité vers most important of the security line 38 towards
l'espace annulaire 134 Il n'est pas nécessaire que l'an- the annular space 134 It is not necessary that the
neau 428 de serrage de garniture réalise un joint à haute pression, car à ce stade de la complétion du puits, la plupart des pressions sont dans une plage inférieure à The sealing ring 428 produces a high-pressure seal, since at this stage of completion of the well, most of the pressures are in a range below
M Pa.M Pa.
Il convient de noter qu'une variante peut consis- It should be noted that a variant may
ter à réaliser le siège 70 de corps et le dispositif 50 de suspension de tubage d'une seule pièce de manière que le siège 70 et le dispositif 50 puissent être descendus et disposés dans la tête de puits 24 en une seule manoeuvre dans le puits Le dispositif 50 de suspension, par exemple, peut comporter des dents de blocs de culasse destinées à entrer en prise directement avec les dents 66 de blocs to realize the body seat 70 and the casing suspension device 50 in one piece so that the seat 70 and the device 50 can be lowered and disposed in the wellhead 24 in a single maneuver in the well. suspension device 50, for example, may have breechblock teeth intended to engage directly with blocks teeth 66
de culasse de la tête de puits.head of the wellhead.
Une autre variante peut consister à augmenter la longueur longitudinale de l'anneau tubulaire 424 du siège 420 de corps afin que le dispositif 210 d'étanchéité et/ou le dispositif 212 de retenue de l'actionneur puissent être disposés directement sur le siège 420 et entre ce dernier et la tête de puits 24 pour assurer l'étanchéité Another variant may be to increase the longitudinal length of the tubular ring 424 of the body seat 420 so that the sealing device 210 and / or the actuator retaining device 212 can be placed directly on the seat 420 and between the latter and the wellhead 24 to ensure sealing
et/ou l'enclenchement de retenue avec la tête de puits 24. and / or retaining engagement with the wellhead 24.
Dans ce cas, l'anneau 426 de serrage de garniture n'est In this case, the packing ring 426 is not
plus nécessaire.more necessary.
Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent ttre apportées au système décrit et représenté It goes without saying that many modifications can be made to the system described and represented
sans sortir du cadre de l'invention. without departing from the scope of the invention.
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