FR3007495A1 - Ensemble pour la realisation d'un joint filete pour le forage et l'exploitation des puits d'hydrocarbures, joint filete et procede de realisation d'un tel joint - Google Patents

Ensemble pour la realisation d'un joint filete pour le forage et l'exploitation des puits d'hydrocarbures, joint filete et procede de realisation d'un tel joint Download PDF

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Abstract

L'invention a pour objet un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté, comprenant un premier, un second, un troisième et un quatrième composants tubulaires d'axe de révolution, le premier composant tubulaire étant doté en chacune de ses extrémités d'une première et d'une seconde zones filetées ménagées sur la surface périphérique intérieure du composant, le second composant tubulaire étant doté en chacune de ses extrémités d'une troisième et d'une quatrième zones filetées ménagées sur la surface périphérique extérieure du composant, le troisième composant tubulaire étant doté en l'une de ses extrémités d'une cinquième et d'une sixième zones filetées ménagées respectivement sur la surface périphérique intérieure et extérieure du composant, le quatrième composant tubulaire étant doté en l'une de ses extrémités d'une septième et d'une huitième zones filetées ménagées respectivement sur la surface périphérique intérieure et extérieure du composant, les premières et sixième, troisième et cinquième, deuxième et huitième, quatrième et septième zones filetées étant apte à coopérer entre elles en vissage, le pas des premières et sixième zones filetées étant égale au pas des quatrième et septième zones filetées ou bien, le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées, ou bien le pas des premières et sixième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des quatrième et septième zones filetées. L'invention a également pour objet un joint fileté et un procédé de réalisation d'un tel joint.

Description

ENSEMBLE POUR LA RÉALISATION D'UN JOINT FILETE POUR LE FORAGE ET L'EXPLOITATION DES PUITS D'HYDROCARBURES, JOINT FILETE ET PROCEDE DE REALISATION D'UN TEL JOINT [1] La présente invention concerne les connexions filetées destinées au forage et/ou à l'exploitation de puits d'hydrocarbures, et plus précisément l'optimisation de la performance globale d'une connexion en termes d'efficacité et d'étanchéité lorsque la connexion travaille en traction compression. [2] Par connexions filetées, on entend tout ensemble constitué d'éléments de forme sensiblement tubulaire métalliques aptes à être assemblés entre eux par vissage, en vue de constituer, notamment, soit une garniture apte à forer un puits d'hydrocarbures, soit une colonne montante sous-marine pour la maintenance appelée aussi work over riser ou l'exploitation de tels puits, telle qu'un riser, soit une colonne de cuvelage ou de production intervenant dans l'exploitation du puits. [3] Chaque élément tubulaire comporte une portion d'extrémité dotée d'une zone filetée mâle ou d'une zone filetée femelle destinée à être vissée avec une portion d'extrémité correspondante d'un élément analogue. Ainsi assemblés, les éléments composent ce que l'on appelle un joint ou une connexion. [4] Ces composants tubulaires filetés d'une connexion sont assemblés sous des contraintes définies afin de répondre aux exigences de serrage et d'étanchéité imposées par les conditions d'utilisation. En outre, il faut savoir que les composants tubulaires filetés peuvent avoir à subir plusieurs cycles de vissage et de dévissage, en particulier en service. [5] Les conditions d'utilisation de ces composants tubulaires filetés donnent lieu à des contraintes mécaniques, qui sollicitent sur des plages étendues les parties sensibles de ces composants, telles que les zones filetées, les zones en butée, ou encore les surfaces d'étanchéité. [6] C'est pourquoi, la conception des connexions est un cahier des charges complexe qui demande de prendre en compte conjointement plusieurs paramètres. Il est ainsi recommandé de préserver l'efficacité de la connexion ainsi que 30 l'épaisseur de la zone des composants tubulaires qui porte les surfaces d'étanchéité, et de minimiser au mieux les risques de déplacement des points de contact étanche lorsque la connexion travaille en traction compression. [7] [007] Un type de solutions a été développé au travers des connexions du type VAM HTF © qui mettent en oeuvre deux zones filetées entre lesquelles sont disposées une première portée d'étanchéité, et une seconde portée d'étanchéité ménagée au niveau de la lèvre de l'extrémité mâle. Ce design permet une bonne stabilité de la première étanchéité située entre les zones filetées, toutefois, la seconde étanchéité est localisée sur une épaisseur de lèvre très faible qui rend vulnérable le fonctionnement de cette étanchéité. De plus, lorsque la connexion travaille en traction compression, la seconde étanchéité n'est pas stable du fait des charges alternées. Enfin, la présence de l'étanchéité ménagée sur la lèvre de l'extrémité mâle diminue l'efficacité de l'extrémité femelle. [8] Un autre type de solutions a également été développé dans le document US4570982 Al. Ce type de connexion présente trois portions filetées étagées, ce qui signifie que les conicités des trois zones filetées ne sont pas confondues mais parallèles. Entre chacune des zones filetées est disposée une portée d'étanchéité et une butée. Toutefois, le positionnement adjacent des butées vis-à-vis des portées d'étanchéité fragilise lesdites portées dans la mesure où les butées sont des zones particulièrement sollicitées lorsque l'amplitude des contraintes est élevée. Les zones filetées ne sont pas à serrage autobloquant et présentent des jeux au niveau des flancs porteurs et/ou au niveau des flancs d'engagement. Toutefois, du fait de ces jeux, la stabilité des portées d'étanchéité est remise en cause lorsque la connexion travaille en traction / compression. [9] Un type de solutions a encore été développé au travers des connexions du type VAM Edge qui met en oeuvre deux zones filetées à serrage autobloquant entre lesquelles est disposée une portée d'étanchéité. Tout comme pour le VAM HTF © ce design permet une bonne stabilité de l'étanchéité intermédiaire aux zones filetées, toutefois, l'unique portée d'étanchéité est insuffisante dans le cas de connexion flush ou semi-flush pour résister à la pression interne tout comme à la pression externe. [10] Des connexions ou joints ont été développés comme par exemple le VAM 21 SC80 ©. Toutefois, ce type de connexion est une connexion de type T&C, c'est-à- dire manchonné, dans la mesure où l'on a un élément fileté femelle ayant un diamètre extérieur important et de faible longueur raccordé en chacune de ses extrémités à un élément fileté mâle de diamètre plus réduit et de longueur supérieure. [011] C'est pourquoi l'invention vise à répondre au triple objectif qui consiste à la fois à préserver l'efficacité de la connexion, maximiser l'épaisseur de la zone des composants tubulaires qui porte les surfaces d'étanchéité, et de prévenir les risques de déplacement des points de contact étanche lorsque la connexion travaille en traction compression. [012] Plus précisément, l'invention a pour objet un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté, comprenant un premier, un second, un troisième et un quatrième composants tubulaires d'axe de révolution, le premier composant tubulaire étant doté en chacune de ses surfaces d'extrémités d'une première et d'une seconde zones filetées ménagées sur la surface périphérique intérieure du composant, le second composant tubulaire étant doté en chacune de ses extrémités d'une troisième et d'une quatrième zones filetées ménagées sur la surface périphérique extérieure du composant, le troisième composant tubulaire étant doté en l'une de ses extrémités d'une cinquième et d'une sixième zones filetées ménagées respectivement sur la surface périphérique intérieure et extérieure du composant, le quatrième composant tubulaire étant doté en l'une de ses extrémités d'une septième et d'une huitième zones filetées ménagées respectivement sur la surface périphérique intérieure et extérieure du composant, les premières et sixième, troisième et cinquième, deuxième et huitième, quatrième et septième zones filetées étant apte à coopérer entre elles deux par deux en vissage, le pas des premières et sixième zones filetées étant égal au pas des quatrième et septième zones filetées ET/OU, le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées ET/OU, le pas des premières et sixième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées ET le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des quatrième et septième zones filetées. [013] Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou de substitution, sont énoncées ci-après. [14] Le pas des premières et sixième zones filetées peut être égal au pas des quatrième et septième zones filetées, la sixième zone filetée du troisième composant tubulaire peut admettre une même conicité que celle de la septième zone filetée du quatrième composant tubulaire, cette dernière étant comprise entre 5 et 25 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.025 et 0.125, et préférentiellement à une conicité comprise entre 10 et 18 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.05 et 0.09. [15] Le pas des deuxième et huitième zones filetées peut être égal au pas des troisième et cinquième zones filetées, la cinquième zone filetée du troisième composant tubulaire peut admettre une même conicité que celle de la huitième zone filetée du quatrième composant tubulaire, cette dernière étant comprise entre 5 et 25 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.025 et 0.125, et préférentiellement à une conicité comprise entre 10 et 18 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.05 et 0.09. [16] Le troisième composant tubulaire peut admettre une surface d'extrémité terminale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution, ladite surface d'extrémité étant dotée d'une première surface de butée apte à coopérer en butée avec une seconde surface correspondante ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire et ladite surface d'extrémité étant dotée d'une troisième surface de butée apte à coopérer en butée avec une quatrième surface correspondante ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire. [017] Le quatrième composant tubulaire peut admettre une surface d'extrémité terminale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution, ladite surface d'extrémité étant dotée d'une cinquième surface de butée apte à coopérer en butée avec une sixième surface correspondante ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire et ladite surface d'extrémité peut être dotée d'une septième surface de butée apte à coopérer en butée avec une huitième surface correspondante ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire. [18] Le troisième composant tubulaire peut admettre sur sa surface périphérique extérieure un épaulement doté d'une première surface de butée apte à coopérer en butée avec une seconde surface correspondante ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire et peut admettre sur sa surface périphérique intérieure un épaulement doté d'une troisième surface de butée apte à coopérer en butée avec une quatrième surface correspondante ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire. [19] Le quatrième composant tubulaire peut admettre sur sa surface périphérique extérieure un épaulement doté d'une cinquième surface de butée apte à coopérer en butée avec une sixième surface correspondante ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire et peut admettre sur sa surface périphérique intérieure un épaulement doté d'une septième surface de butée apte à coopérer en butée avec une huitième surface correspondante ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire. [020] Le troisième composant tubulaire peut admettre sur sa surface périphérique extérieure une portion non filetée précédant son extrémité terminale, et dotée d'une première surface d'étanchéité apte à coopérer en serrage étanche avec une seconde surface correspondante ménagée sur le premier composant tubulaire. [21] Le troisième composant tubulaire peut admettre sur sa surface périphérique intérieure une portion non filetée précédant son extrémité terminale, et dotée d'une troisième surface d'étanchéité apte à coopérer en serrage étanche avec une quatrième surface correspondante ménagée sur le second composant tubulaire. [22] Le quatrième composant tubulaire peut admettre sur sa surface périphérique extérieure une portion non filetée précédant son extrémité terminale, et dotée d'une cinquième surface d'étanchéité apte à coopérer en serrage étanche avec une sixième surface correspondante ménagée sur le premier composant tubulaire. [23] Le quatrième composant tubulaire peut admettre sur sa surface périphérique intérieure une portion non filetée précédant l'extrémité terminale, et dotée d'une septième surface d'étanchéité apte à coopérer en serrage étanche avec une huitième surface correspondante ménagée sur le second composant tubulaire. [24] Les surfaces d'étanchéités des troisième et quatrième composants tubulaires peuvent être respectivement ménagées entre les épaulements porteurs de surfaces de butée desdits composants tubulaires et l'extrémité libre desdits composants tubulaires. [25] L'une des au moins unes surfaces d'étanchéité peut être une surface tronconique, l'autre surface d'étanchéité en regard correspondante étant torique de rayon R, compris entre 2,5 et 60 mm. [26] Le premier et le second composants tubulaires peuvent être solidaires de sorte qu'ils forment un seul et même composant, le pas des premières et sixième zones filetées étant alors égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des quatrième et septième zones filetées. [27] L'invention a également pour objet un joint fileté résultant du vissage d'un ensemble conforme à l'un quelconque des ensembles décrits précédemment. [28] L'invention a également pour objet un premier procédé de réalisation d'un joint caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - On approvisionne un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté conforme à l'invention et selon lequel le pas des premières et sixième zones filetées est égal au pas des quatrième et septième zones filetées et en ce que la sixième zone filetée du troisième composant tubulaire admet une même conicité que celle de la septième zone filetée du quatrième composant tubulaire, cette dernière étant comprise entre 5 et 25 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.025 et 0.125, et préférentiellement à une conicité comprise entre 10 et 18 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.05 et 0.09, - On assemble par vissage le troisième composant tubulaire avec le second composant tubulaire, - On assemble par vissage le quatrième composant tubulaire avec le premier composant tubulaire, - On assemble par vissage les résultantes des deux précédentes étapes. [29] Avantageusement, le pas des première et sixième zones filetées est dans le sens inverse au pas des troisième et cinquième zones filetées. [30] L'invention a également pour objet un second procédé de réalisation d'un joint caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - On approvisionne un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté conforme à l'invention et selon lequel le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et en ce que la cinquième zone filetée du troisième composant tubulaire admet une même conicité que celle de la huitième zone filetée du quatrième composant tubulaire, cette dernière étant comprise entre 5 et 25 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.025 et 0.125, et préférentiellement à une conicité comprise entre 10 et 18 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.05 et 0.09, - On assemble par vissage le quatrième composant tubulaire avec le second composant tubulaire, - On assemble par vissage le troisième composant tubulaire avec le premier composant tubulaire, - On assemble par vissage les résultantes des deux précédentes étapes. [31] Avantageusement, le pas des première et sixième zones filetées est dans le sens inverse au pas des troisième et cinquième zones filetées. [32] L'invention a également pour objet un troisième procédé de réalisation d'un joint caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - On approvisionne un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté conforme à l'invention et selon lequel le premier et le second composants tubulaires sont solidaires de sorte qu'ils forment un seul et même composant, le pas des premières et sixième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des quatrième et septième zones filetées, - On assemble par vissage le troisième composant tubulaire avec le composant résultant de la solidarisation des premier et second composants tubulaires On assemble par vissage le quatrième composant tubulaire avec le composant résultant de la solidarisation des premier et second composants tubulaires. [33] Les caractéristiques et avantages de l'invention sont exposés plus en détail dans la description ci-après, avec référence aux dessins annexés. [34] La figure 1 est une vue schématique selon une coupe longitudinale passant par l'axe du joint d'un joint résultant de l'assemblage par vissage d'un ensemble conforme à un mode de réalisation de l'invention. [35] La figure 2 est une vue schématique selon une coupe longitudinale passant par l'axe du joint d'une partie d'un ensemble conforme à un mode de réalisation de l'invention. [36] La figure 3 est une vue schématique selon une coupe longitudinale passant par l'axe du joint d'une autre partie d'un ensemble conforme à un mode de réalisation de l'invention. [037] La figure 4 est une vue schématique selon une coupe longitudinale passant par l'axe du joint d'un détail d'un ensemble conforme à un mode de réalisation de l'invention. [38] La figure 5 est une vue schématique selon une coupe longitudinale passant par l'axe du joint d'un autre détail d'un ensemble conforme à un mode de réalisation de l'invention. [39] La figure 6 est une vue schématique selon une coupe longitudinale passant par l'axe du joint d'un autre détail d'un ensemble conforme à un mode de réalisation de l'invention. [40] La figure 7 est une vue schématique selon une coupe longitudinale passant par l'axe du joint d'un autre détail d'un ensemble conforme à un mode de réalisation de l'invention. [41] Les figures 8A et 8B sont des courbes d'essais. [42] On a représenté sur la figure 1 un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté conforme à un mode de réalisation de l'invention. Ce joint comprend un axe de révolution 10. Il comprend également un premier UCS, un second BCS, un troisième PIN-A et un quatrième Pl N-B composants tubulaires d'axe de révolution 10, [43] Le premier composant tubulaire UCS est doté en chacune de ses surfaces d'extrémités d'une première Ti et d'une seconde T2 zones filetées ménagées sur la surface périphérique intérieure du composant. Le premier composant tubulaire UCS est un tube de longueur relativement courte, c'est-à-dire comprise entre 100 et 800mm. On entend par zone filetée, toute zone appartenant à la surface circonférentielle du composant tubulaire, et qui comprend un filetage, le filetage pouvant être continu, interrompu, multiple, simple, régulier, irrégulier, etc Les zones filetées peuvent être du type à filet trapézoïdal, autobloquantes, en queue d'aronde ou autre. [044] Le second composant tubulaire BCS est doté en chacune de ses surfaces d'extrémités d'une troisième T3 et d'une quatrième T4 zones filetées ménagées sur la surface périphérique extérieure du composant. Le second composant tubulaire BCS est également un tube de longueur relativement courte, c'est-à-dire comprise entre 100 et 800mm. [045] Le troisième composant tubulaire PIN-A est doté en l'une de ses extrémités d'une cinquième T5 et d'une sixième T6 zones filetées ménagées respectivement sur la surface périphérique intérieure et extérieure du composant. Le troisième composant tubulaire PIN-A est un tube de longueur importante, c'est-à-dire comprise entre 1000 et 13000 mm. [046] Le quatrième composant tubulaire PIN-B est doté en l'une de ses extrémités d'une septième T7 et d'une huitième T8 zones filetées ménagées respectivement sur la surface périphérique intérieure et extérieure du composant. Le quatrième composant tubulaire PIN-B est également un tube de longueur importante, c'est-à-dire comprise entre 1000 et 13000 mm. [047] Selon l'invention, les première et sixième, troisième et cinquième, deuxième et huitième, quatrième et septième zones filetées sont aptes à coopérer entre elles deux à deux en vissage. On entend par « coopérer en vissage deux à deux », le fait que les filets de la première zone filetée doivent être compatibles en termes de formes, dimensions, conicité, etc ... avec les filets de la sixième zone filetée. Il en va de même pour les filets de la troisième zone filetée et les filets de la cinquième zone filetée, etc ... [48] De ce fait, il est nécessaire que le pas des première et sixième zones filetées soit égal au pas des quatrième et septième zones filetées ou bien, que le pas des deuxième et huitième zones filetées soit égal au pas des troisième et cinquième zones filetées, ou bien que le pas des premières et sixième zones filetées soit égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et que le pas des deuxième et huitième zones filetées soit égal au pas des quatrième et septième zones filetées [49] Avantageusement et afin de faciliter la progression du vissage, les zones filetées des composants tubulaires peuvent admettre une conicité, ces conicités étant notées 11a, 11b, 11c, 11 d sur la figure 1. Dans cette configuration, il est nécessaire que la sixième zone filetée T6 du troisième composant tubulaire PIN-A admette une même conicité lld que celle 11 b de la septième zone filetée T7 du quatrième composant tubulaire PIN-B, ou bien que la cinquième zone filetée T5 du troisième composant tubulaire PIN-A admette une même conicité lia que celle 11c de la huitième zone filetée T8 du quatrième composant tubulaire PIN-B. [050] Avantageusement la conicité est comprise entre 5 et 25 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.025 et 0.125, et préférentiellement à une conicité comprise entre 10 et 18 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.05 et 0.09. [051] Avantageusement, le troisième et/ou le quatrième composant tubulaire peut peuvent coopérer en butée avec le premier et/ou le second composant tubulaire. [052] Ainsi, tels que représenté sur les figures 4 et 5, le troisième composant tubulaire PIN-A admet une surface d'extrémité terminale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution 10. La surface d'extrémité est dotée d'une première surface de butée Cl apte à coopérer en butée avec une seconde surface correspondante 02 ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire UCS. [53] De même, ladite surface d'extrémité est dotée d'une troisième surface de butée 03 apte à coopérer en butée avec une quatrième surface correspondante 04 ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire BCS. [54] De même, le quatrième composant tubulaire Pl N-B admet une surface d'extrémité terminale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution 10. La surface d'extrémité est dotée d'une cinquième surface de butée 05 apte à coopérer en butée avec une sixième surface correspondante 06 ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire UCS. [55] De même, ladite surface d'extrémité est dotée d'une septième surface de butée 07 apte à coopérer en butée avec une huitième surface correspondante 08 ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire BCS. [56] En variante, et tels que représenté sur les figures 6 et 7, le troisième composant tubulaire PIN-A admet sur sa surface périphérique extérieure un épaulement doté d'une première surface de butée Cl apte à coopérer en butée avec une seconde surface correspondante 02 ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire UCS. [57] De même, le troisième composant tubulaire PIN-A admet sur sa surface périphérique intérieure un épaulement doté d'une troisième surface de butée 03 apte à coopérer en butée avec une quatrième surface correspondante 04 ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire BCS. [58] De même, le quatrième composant tubulaire PIN-B admet sur sa surface périphérique extérieure un épaulement doté d'une cinquième surface de butée 05 apte à coopérer en butée avec une sixième surface correspondante 06 ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire UCS. [59] De même, le quatrième composant tubulaire PIN-B admet sur sa surface périphérique extérieure un épaulement doté d'une septième surface de butée 07 apte à coopérer en butée avec une huitième surface correspondante 08 ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire BCS. [060] Avantageusement, le troisième et/ou le quatrième composant tubulaire peut peuvent comporter des surfaces d'étanchéité aptes à coopérer en serrage étanche avec des surfaces d'étanchéité correspondantes ménagées sur le premier et/ou le second composant tubulaire. [061] Ainsi, tels que représenté sur les figures 4 et 5, le troisième composant tubulaire PIN-A admet une portion non filetée précédant l'extrémité terminale, dotée d'une première surface d'étanchéité Si ménagée sur sa surface périphérique extérieure et apte à coopérer en serrage étanche avec une seconde surface correspondante S2 ménagée sur le premier composant tubulaire UCS. [062] De même, le troisième composant tubulaire PIN-A est doté d'une troisième surface d'étanchéité S3 ménagée sur sa surface périphérique intérieure et apte à coopérer en serrage étanche avec une quatrième surface correspondante S4 ménagée sur le second composant tubulaire BCS. [63] De même, le quatrième composant tubulaire Pl N-B est dotée d'une cinquième surface d'étanchéité S5 ménagée sur sa surface périphérique extérieure et apte à coopérer en serrage étanche avec une sixième surface correspondante S6 ménagée sur le premier composant tubulaire UCS. [64] De même, le quatrième composant tubulaire Pl N-B admet une portion non filetée précédant l'extrémité terminale, dotée d'une septième surface d'étanchéité S7 ménagée sur sa surface périphérique intérieure et apte à coopérer en serrage étanche avec une huitième surface correspondante S8 ménagée sur le second composant tubulaire BCS. [65] Avantageusement, l'une des surfaces d'étanchéité est une surface tronconique, l'autre surface d'étanchéité en regard correspondante étant torique. [066] Toujours avantageusement, la surface torique est une surface torique bombée convexe, dont le rayon R est préférentiellement compris entre 2,5 et 60 mm. Un rayon trop grand > 60 mm de la surface torique induit des inconvénients identiques à ceux du contact cône sur cône. Un rayon trop faible < 2,5 mm de cette surface bombée induit une largeur de contact insuffisante. [067] En regard de la surface d'étanchéité torique, la surface d'étanchéité tronconique est supportée par une génératrice de conicité faisant un angle avec l'axe 10 du joint compris dont la tangente du demi-angle au sommet est comprise entre 0,025 et 0,25, ce qui correspond à une conicité comprise entre 5 et 50 %. [068] L'invention porte également sur un procédé de réalisation d'un joint fileté qui consiste tout d'abord à approvisionner un ensemble conforme à l'invention dans lequel le pas des premières et sixième zones filetées est égal au pas des quatrième et septième zones filetées et dans lequel la sixième zone filetée T6 du troisième composant tubulaire PIN-A admet une même conicité que celle de la septième zone filetée T7 du quatrième composant tubulaire PIN-B. Puis, on assemble par vissage le troisième composant tubulaire PIN-A avec le second composant tubulaire BCS. Ensuite, on assemble par vissage le quatrième composant tubulaire PIN-B avec le premier composant tubulaire UCS. Pour finir, on assemble par vissage les résultantes des deux précédentes étapes. [069] Une autre variante consiste tout d'abord à approvisionner un ensemble conforme à l'invention dans lequel le pas des deuxième et huitième zones filetées est égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et dans lequel la cinquième zone filetée T5 du troisième composant tubulaire PIN-A admet une même conicité que celle de la huitième zone filetée T8 du quatrième composant tubulaire PIN-B. Puis, on assemble par vissage le quatrième composant tubulaire PIN-B avec le second composant tubulaire BCS. Ensuite on assemble par vissage le troisième composant tubulaire PIN-A avec le premier composant tubulaire UCS. Enfin, on assemble par vissage les résultantes des deux précédentes étapes. [70] Une autre variante consiste tout d'abord à approvisionner un ensemble conforme à l'invention dans lequel le premier (UCS) et le second (BCS) composants tubulaires sont solidarisés de manière à former un seul et même composant. Cette solidarisation peut être réalisée par soudage, boulonnage, vissage, etc ... [71] De plus, le pas des première et sixième zones filetées est égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et le pas des deuxième et huitième zones filetées est égal au pas des quatrième et septième zones filetées. Puis, on assemble par vissage le troisième composant tubulaire (PIN-A) avec le composant résultant de la solidarisation des premier (UCS) et second (BCS) composants tubulaires. Puis, on assemble par vissage le quatrième composant tubulaire (PIN-B) avec le composant résultant de la solidarisation des premier (UCS) et second (BCS) composants tubulaires. [72] Avantageusement, les premier (UCS), second (BCS), troisième (PIN-A) et quatrième (PIN-B) composants tubulaires peuvent admettre des zones filetées comportant des sens de vissage inversés. Ainsi, les première, sixième, quatrième et septième zones filetées (Ti), (T6), (T4) et (T7) peuvent avoir un pas de vissage dit « à gauche », tandis que les seconde, huitième, troisième et cinquième zones filetées (T2), (T8), (T3) et (T5) peuvent avoir un pas de vissage dit « à droite ». Bien entendu, ceci oriente le montage de l'ensemble puisqu'il faut alors visser les composants dans un ordre défini. [73] De même, les première, sixième, troisième et cinquième zones filetées (Ti), (T6), (T3) et (T5) peuvent avoir un pas de vissage dit « à gauche », tandis que les seconde, huitième, quatrième et septième zones filetées (T2), (T8), (T4) et (T7) peuvent avoir un pas de vissage dit « à droite ». Ce cas est adapté à la configuration selon laquelle les premier (UCS), second (BCS) composants tubulaires sont d'abord solidarisés. [74] Ceci permet d'atteindre plus facilement le couple de serrage lors du vissage de l'ensemble et de limiter voire rendre impossible tout dévissage intempestif lorsque le joint vissé est en fonctionnement. [75] Des simulations comparatives ont été conduites sur des connexions VAM SLIJ-II et sur des connexions conformes à l'invention. Les connexions VAM SLIJ-II sont des connexions de type intégral comportant deux zones filetées étagées séparées par une butée intermédiaire et deux portées d'étanchéité, l'une interne et l'autre externe. [76] Le graphique en figure 8A représente en ce qui concerne la courbe 1 le déplacement relatif des surfaces d'étanchéité interne en contact d'une connexion VAM SLIJ-II en acier au carbone, de diamètre extérieur 9 7/8" (soit 250,83 mm), de poids nominal 62.8 (soit une épaisseur de 15.88mm) et de limite d'élasticité P110, soit 758 MPa. [77] Le graphique en figure 8A représente en ce qui concerne la courbe 2 le déplacement relatif des surfaces d'étanchéité interne en contact d'une connexion conforme à l'invention en acier au carbone, de diamètre extérieur 9 7/8" (soit 250,83 mm), de poids nominal 62.8 (soit une épaisseur de 15.88mm) et de limite d'élasticité P110, soit 758 MPa. [78] Il apparaît clairement que la courbe 2 reste proche de l'axe horizontal. Ceci signifie que la connexion conforme à l'invention est peu sensible aux contraintes appliquées, que ce soit des variations de pression interne (IP) ou de pression externe (EP), des contraintes de traction (T), des contraintes de compression (C), ou plusieurs d'entre elles combinées. [79] La courbe 1 en revanche comporte des portions qui s'éloignent brutalement de l'axe horizontal. Ceci signifie que la connexion VAM SLIJ-II est davantage sensible aux contraintes décrites précédemment. [80] Sur le graphique de la figure 8B, on a représenté des résultats comparatifs entre le déplacement relatif des surfaces d'étanchéité externe en contact de la connexion VAM SLIJ-II de la figure 8A, et le déplacement relatif des surfaces d'étanchéité en contact de la connexion conforme à l'invention de la figure également 8A. Les conclusions sont identiques à celles de la figure 8A. [81] Notons que ce type de connexion est particulièrement adapté aux connexions de type flush ou semi-flush. [82] On notera que le diamètre extérieur des premier UCS, troisième PIN-A et quatrième PIN-B composants tubulaires peuvent être différents ou bien égaux. Préférablement, le diamètre extérieur du premier composant tubulaire UCS est supérieur au diamètre extérieur des troisième PIN-A et quatrième PIN-B composants tubulaires. [83] Les avantages d'avoir un faible déplacement relatif des surfaces d'étanchéité permet d'éviter un matage des surfaces trop important qui peut générer des micros sillons lors des multiples déplacements axiaux et conduire à une perte d'étanchéité lors de sollicitations combinées de traction et compression. [084] Ce type de connexion permet de maximiser le rôle des surfaces d'étanchéités au niveau des premier et second composants tubulaires UCS, BCS et de limiter les déplacements relatifs de celle-ci en traction et compression. De plus ce type de connexion permet avec des filets évanouissants de préserver une bonne efficacité de la connexion.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS1 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté, comprenant un premier (UCS), un second (BCS), un troisième (PIN-A) et un quatrième (PIN-B) composants tubulaires d'axe de révolution (10), - Le premier composant tubulaire (UCS) étant doté en chacune de ses surfaces d'extrémités d'une première (Ti) et d'une seconde (T2) zones filetées ménagées sur la surface périphérique intérieure du composant, - Le second composant tubulaire (BCS) étant doté en chacune de ses extrémités d'une troisième (T3) et d'une quatrième (T4) zones filetées ménagées sur la surface périphérique extérieure du composant, - Le troisième composant tubulaire (PIN-A) étant doté en l'une de ses extrémités d'une cinquième (T5) et d'une sixième (T6) zones filetées ménagées respectivement sur la surface périphérique intérieure et extérieure du composant, - Le quatrième composant tubulaire (PIN-B) étant doté en l'une de ses extrémités d'une septième (T7) et d'une huitième (T8) zones filetées ménagées respectivement sur la surface périphérique intérieure et extérieure du composant, - Les première et sixième, troisième et cinquième, deuxième et huitième, quatrième et septième zones filetées étant apte à coopérer entre elles deux par deux en vissage, - Le pas des première et sixième zones filetées étant égal au pas des quatrième et septième zones filetées ET/OU, - Le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées ET/OU, - Le pas des première et sixième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées ET le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des quatrième et septième zones filetées.2 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon la revendication 1, caractérisé en ce que le pas des premières et sixième zones filetées est égal au pas des quatrième et septième zones filetées et en ce que la sixième zone filetée (T6) du troisième composant tubulaire (PIN-A) admet une même conicité que celle de la septième zone filetée (T7) du quatrième composant tubulaire (PIN-B), cette dernière étant comprise entre 5 et 25 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.025 et 0.125, et préférentiellement à une conicité comprise entre 10 et 18 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.05 et 0.09.. 3 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et en ce que la cinquième zone filetée (T5) du troisième composant tubulaire (PIN-A) admet une même conicité que celle de la huitième zone filetée (T8) du quatrième composant tubulaire (Pl N-B), cette dernière étant comprise entre 5 et 25 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.025 et 0.125, et préférentiellement à une conicité comprise entre 10 et 18 %, ceci correspondant à une tangente du demi-angle au sommet comprise entre 0.05 et 0.09. 4 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le troisième composant tubulaire (PIN-A) admet une surface d'extrémité terminale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution (10), ladite surface d'extrémité étant dotée d'une première surface de butée (Cl) apte à coopérer en butée avec une seconde surface correspondante (02) ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire (UCS) et ladite surface d'extrémité étant dotée d'une troisième surface de butée (03) apte à coopérer en butée avec une quatrième surface correspondante (04) ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire (BCS).5 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le quatrième composant tubulaire (PIN-B) admet une surface d'extrémité terminale s'étendant de manière sensiblement perpendiculaire à l'axe de révolution (10), ladite surface d'extrémité étant dotée d'une cinquième surface de butée (05) apte à coopérer en butée avec une sixième surface correspondante (06) ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire (UCS) et ladite surface d'extrémité étant dotée d'une septième surface de butée (07) apte à coopérer en butée avec une huitième surface correspondante (08) ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire (BCS). 6 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le troisième composant tubulaire (PIN-A) admet sur sa surface périphérique extérieure un épaulement doté d'une première surface de butée (Cl) apte à coopérer en butée avec une seconde surface correspondante (02) ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire (UCS) et admet sur sa surface périphérique intérieure un épaulement doté d'une troisième surface de butée (03) apte à coopérer en butée avec une quatrième surface correspondante (04) ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire (BCS). 7 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon la revendication 6, caractérisé en ce que le quatrième composant tubulaire (PIN-B) admet sur sa surface périphérique extérieure un épaulement doté d'une cinquième surface de butée (05) apte à coopérer en butée avec une sixième surface correspondante (06) ménagée sur un épaulement du premier composant tubulaire (UCS) et admet sur sa surface périphérique intérieure un épaulement doté d'une septième surface de butée (07) apte à coopérer en butée avec une huitième surface correspondante (08) ménagée sur un épaulement du second composant tubulaire (BCS).308 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le troisième composant tubulaire (PIN-A) admet sur sa surface périphérique extérieure une portion non filetée précédant son extrémité terminale, et dotée d'une première surface d'étanchéité (Si) apte à coopérer en serrage étanche avec une seconde surface correspondante (S2) ménagée sur le premier composant tubulaire (UCS). 9 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le troisième composant tubulaire (PIN-A) admet sur sa surface périphérique intérieure une portion non filetée précédant son extrémité terminale, et dotée d'une troisième surface d'étanchéité (S3) apte à coopérer en serrage étanche avec une quatrième surface correspondante (S4) ménagée sur le second composant tubulaire (BCS). 10 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le quatrième composant tubulaire (Pl N-B) admet sur sa surface périphérique extérieure une portion non filetée précédant son extrémité terminale, et dotée d'une cinquième surface d'étanchéité (S5) apte à coopérer en serrage étanche avec une sixième surface correspondante (S6) ménagée sur le premier composant tubulaire (UCS). 11 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le quatrième composant tubulaire (PIN-B) admet sur sa surface périphérique intérieure une portion non filetée précédant l'extrémité terminale, et dotée d'une septième surface d'étanchéité (S7) apte à coopérer en serrage étanche avec une huitième surface correspondante (S8) ménagée sur le second composant tubulaire (BCS).3012 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon les revendications ensembles 6 à 11, caractérisé en ce que les surfaces d'étanchéités des troisième et quatrième composants tubulaires (PIN-A) et (Pl N-B) sont respectivement ménagées entre les épaulements porteurs de surfaces de butée desdits composants tubulaires (PIN-A) et (PIN-B) et l'extrémité libre desdits composants tubulaires (PIN-A) et (PIN-B). 13 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications 8 à 12, caractérisé en ce que l'une des au moins unes surfaces d'étanchéité est une surface tronconique, l'autre surface d'étanchéité en regard correspondante étant torique de rayon R, compris entre 2,5 et 60 mm. 14 Ensemble pour la réalisation d'un joint fileté selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le premier (UCS) et le second (BCS) composants tubulaires sont solidaires de sorte qu'ils forment un seul et même composant, le pas des premières et sixième zones filetées étant égal au pas des troisième et cinquième zones filetées et le pas des deuxième et huitième zones filetées étant égal au pas des quatrième et septième zones filetées. 15 Joint fileté résultant du vissage d'un ensemble conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 14. 16 Procédé de réalisation d'un joint caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - On approvisionne un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté conforme à la revendication 2, - On assemble par vissage le troisième composant tubulaire (PIN-A) avec le second composant tubulaire (BCS), - On assemble par vissage le quatrième composant tubulaire (PIN-B) avec le premier composant tubulaire (UCS), - On assemble par vissage les résultantes des deux précédentes étapes.3017 Procédé de réalisation d'un joint caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - On approvisionne un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté conforme à la revendication 3, - On assemble par vissage le quatrième composant tubulaire (Pl N-B) avec le second composant tubulaire (BCS), - On assemble par vissage le troisième composant tubulaire (PIN-A) avec le premier composant tubulaire (UCS), - On assemble par vissage les résultantes des deux précédentes étapes. 18 Procédé de réalisation d'un joint selon la revendication 16 ou 17, caractérisé en ce que le pas des première et sixième zones filetées est dans le sens inverse au pas des troisième et cinquième zones filetées. 19 Procédé de réalisation d'un joint caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - On approvisionne un ensemble pour la réalisation d'un joint fileté conforme à la revendication 14, - On assemble par vissage le troisième composant tubulaire (PIN-A) avec le composant résultant de la solidarisation des premier (UCS) et second (BCS) composants tubulaires - On assemble par vissage le quatrième composant tubulaire (Pl N-B) avec le composant résultant de la solidarisation des premier (UCS) et second (BCS) composants tubulaires.
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