FR3137966A1 - Device and method for determining the assembly state of a threaded end - Google Patents
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Abstract
Titre de l’invention Dispositif d’évaluation de la qualité d’assemblage de composants tubulaires filetés comprenant un premier transducteur électromécanique séparé d’un deuxième transducteur électromécanique par une portion de paroi, le premier transducteur électromécanique (51) et le deuxième transducteur électromécanique (61) étant en interaction électromécanique telle qu’une réponse à un signal électrique appliqué au deuxième transducteur est fonction de l’impédance de la première électronique, le dispositif permettant de déterminer l’état d’un capteur relié au premier transducteur électromécanique basé sur les réponses du premier transducteur électromécanique à des signaux appliqués sur le deuxième transducteur électromécanique. Figure de l’abrégé : [Fig. 1]Title of the invention Device for evaluating the quality of assembly of threaded tubular components comprising a first electromechanical transducer separated from a second electromechanical transducer by a wall portion, the first electromechanical transducer (51) and the second electromechanical transducer ( 61) being in electromechanical interaction such that a response to an electrical signal applied to the second transducer is a function of the impedance of the first electronics, the device making it possible to determine the state of a sensor connected to the first electromechanical transducer based on the responses of the first electromechanical transducer to signals applied to the second electromechanical transducer. Abstract figure: [Fig. 1]
Description
L’invention se rapporte de manière générale, au domaine des composants tubulaires filetés et, plus précisément, à un procédé de raccordement d’une extrémité filetée d’un premier composant tubulaire avec une extrémité filetée d’un deuxième composant tubulaire pour former un joint fileté.The invention relates generally to the field of threaded tubular components and, more specifically, to a method of connecting a threaded end of a first tubular component with a threaded end of a second tubular component to form a joint threaded.
Plus particulièrement, l’invention concerne un procédé d’évaluation de l’état d’assemblage d’une extrémité filetée avec une extrémité filetée correspondante, et l’évaluation de la conformité du raccordement d’une portion filetée d’un premier composant tubulaire avec une portion filetée d’un deuxième composant tubulaire.More particularly, the invention relates to a method for evaluating the state of assembly of a threaded end with a corresponding threaded end, and the evaluation of the conformity of the connection of a threaded portion of a first tubular component with a threaded portion of a second tubular component.
Des tubes métalliques sont largement utilisés dans différents domaines de l’industrie de l’énergie tels que la production électrique, le pétrole et le gaz, ainsi que dans la construction mécanique, les puits de géothermie, de stockage de gaz tels que l’hydrogène ou le dioxyde de carbone.Metal tubes are widely used in different areas of the energy industry such as power generation, oil and gas, as well as in mechanical engineering, geothermal wells, gas storage such as hydrogen or carbon dioxide.
Dans le domaine de l’exploitation pétrolière et gazière, que ce soit dans le cadre d’une implantation offshore ou onshore qui fait intervenir des opérations de forages et d’exploitation de puits, les opérations réalisées comprennent le raccordement de composants tubulaires entre eux et leur descente dans les puits afin de constituer des colonnes de forage ou des colonnes de puits.In the field of oil and gas exploitation, whether in the context of an offshore or onshore installation which involves drilling and well exploitation operations, the operations carried out include the connection of tubular components together and their descent into the wells in order to form drilling columns or well columns.
Une portion filetée mâle ou femelle disposée à une extrémité d’un premier composant tubulaire peut être directement raccordée à une portion filetée complémentaire d’un deuxième composant tubulaire.A male or female threaded portion arranged at one end of a first tubular component can be directly connected to a complementary threaded portion of a second tubular component.
Selon un autre cas, les premier et deuxième composants tubulaires peuvent être indirectement raccordés au moyen d’un composant tubulaire intermédiaire, tel qu’un manchon.According to another case, the first and second tubular components can be indirectly connected by means of an intermediate tubular component, such as a sleeve.
Les composants tubulaires sont assemblés sous des contraintes définies afin de répondre aux exigences de serrage et d’étanchéité imposées par des conditions d’utilisation, afin de garantir l’intégrité de l’assemblage lors de son utilisation sur toute sa durée de vie.The tubular components are assembled under defined constraints in order to meet the tightening and sealing requirements imposed by conditions of use, in order to guarantee the integrity of the assembly during its use over its entire lifespan.
Cependant, il peut arriver que le raccordement ne soit pas correctement réalisé ce qui peut provoquer des défauts d’étanchéité dans la conduite, voire endommager les composants tubulaires ou conduire à leur séparation prématurée.However, it may happen that the connection is not made correctly, which can cause leaks in the pipe, or even damage the tubular components or lead to their premature separation.
Ainsi, la qualité du vissage ou assemblage influe directement sur l’étanchéité des joints formés et la longévité de l’assemblage de composants tubulaires. Il est donc nécessaire d’évaluer la qualité du raccordement effectué en validant ou invalidant la conformité du vissage réalisé.Thus, the quality of the screwing or assembly directly influences the tightness of the joints formed and the longevity of the assembly of tubular components. It is therefore necessary to evaluate the quality of the connection made by validating or invalidating the conformity of the screw connection made.
Classiquement, les outils destinés au raccordement de composants tubulaires comprennent des capteurs configurés pour déterminer le couple appliqué lors du vissage ainsi que le nombre de tours du premier composant tubulaire relativement au deuxième composant tubulaire. Ces outils permettent de tracer une courbe représentant l’évolution de la valeur du couple en fonction du nombre de tours effectués pendant l’assemblage, que l’on appelle généralement une « courbe de vissage ».Conventionally, tools intended for connecting tubular components include sensors configured to determine the torque applied during screwing as well as the number of turns of the first tubular component relative to the second tubular component. These tools allow you to draw a curve representing the evolution of the torque value as a function of the number of turns made during assembly, which is generally called a “screwing curve”.
Des solutions d’évaluation de la qualité de raccordement de deux composants tubulaires consistent en l’étude de la courbe de vissage par une personne compétente.Solutions for evaluating the connection quality of two tubular components consist of studying the screwing curve by a competent person.
On connaît par EP3529574 des solutions basées sur l'évolution de la température dans l’extrémité pendant l'assemblage, qui permettent de détecter en cas d'élévation anormale de température l'éventuelle apparition d'un grippage ou arrachement de matière.We know from EP3529574 solutions based on the evolution of the temperature in the end during assembly, which make it possible to detect in the event of an abnormal rise in temperature the possible appearance of seizure or tearing of material.
On connaît par EP2059800 des solutions d'investigations ultrasonores permettant d'évaluer la mise en contact de surfaces fonctionnelles, telles que les filetages, des surfaces de butée. Cependant, ces techniques nécessitent la mise en place d’appareillages sur l'extérieur des extrémités de tubes pour mesurer des évolutions dans la propagation des ondes acoustiques dans les connexions, ces appareillages impliquent des précautions de mise en place et peuvent présentent des inconvénients pratiques ou demander trop de temps de mise en place sur le terrain.We know from EP2059800 ultrasonic investigation solutions making it possible to evaluate the contacting of functional surfaces, such as threads, of abutment surfaces. However, these techniques require the installation of equipment on the outside of the tube ends to measure changes in the propagation of acoustic waves in the connections, this equipment requires installation precautions and may have practical or practical disadvantages. require too much time to set up in the field.
Il existe un besoin pour un dispositif ou une méthode d'évaluation de l'assemblage de connexions filetées qui ne nécessite pas de manipulation conséquente sur le terrain et qui permet de réaliser une évaluation du contact entre surfaces fonctionnelles.There is a need for a device or method for evaluating the assembly of threaded connections which does not require significant manipulation in the field and which makes it possible to carry out an evaluation of the contact between functional surfaces.
Par ailleurs, il est connu d'utiliser des dispositifs de transmission de signal par radiofréquence, mais cette technologie ne fonctionne pas lorsqu'un capteur et un système d'interrogation du capteur sont séparés par un support conducteur, comme peut l'être l'acier d'une connexion filetée.Furthermore, it is known to use radio frequency signal transmission devices, but this technology does not work when a sensor and a sensor interrogation system are separated by a conductive support, as can be the steel of a threaded connection.
Une idée à la base de l’invention est de pouvoir accéder à l’état d’assemblage de la connexion en obtenant une information liée à une mesure ou à la détection d’un état d’une propriété mécanique de la connexion en un endroit de la connexion difficile d’accès par les moyens conventionnels. En particulier, une idée à la base de l’invention est d’accéder à cette information en limitant fortement l’impact de l’appareillage sur la connexion.An idea underlying the invention is to be able to access the assembly state of the connection by obtaining information linked to a measurement or detection of a state of a mechanical property of the connection in a location of the connection difficult to access by conventional means. In particular, one idea underlying the invention is to access this information by strongly limiting the impact of the equipment on the connection.
Selon un mode de réalisation, l’invention fournit un dispositif d’évaluation de la qualité d’assemblage de composants tubulaires filetés, le dispositif comprenant un premier élément tubulaire en acier ayant une première extrémité apte à être assemblée avec une deuxième extrémité correspondante, la première extrémité comprenant une paroi, un filetage, une surface de butée, le premier élément tubulaire comprenant :
- une première électronique comprenant un capteur monté sur une surface intérieure, un circuit capteur étant relié d’une part au capteur et d’autre part étant relié à un premier transducteur électromécanique couplé à la paroi,
le premier élément tubulaire comprenant en outre une deuxième électronique comprenant un circuit de commande relié à un deuxième transducteur électromécanique couplé à la paroi sur une surface extérieure, le deuxième transducteur électromécanique étant séparé du premier transducteur électromécanique par une portion de paroi, le premier transducteur électromécanique et le deuxième transducteur électromécanique étant en interaction électromécanique telle qu’une réponse à un signal électrique appliqué au deuxième transducteur est fonction de l’impédance de la première électronique, et le circuit de commande de la deuxième électronique étant configuré pour :
- appliquer un premier signal électrique au deuxième transducteur électromécanique avec une première caractéristique d’entrée, déterminer une première réponse avec une première caractéristique électrique de réponse, et appliquer un deuxième signal électrique au deuxième transducteur électromécanique avec une deuxième caractéristique d’entrée, déterminer une deuxième réponse avec une deuxième caractéristique électrique de réponse, et déterminer un état du capteur en fonction de l’écart entre la première caractéristique électrique de réponse et la deuxième caractéristique de réponse, puis déterminer un état d’assemblage du premier élément tubulaire fileté à partir de l’état du capteur.According to one embodiment, the invention provides a device for evaluating the quality of assembly of threaded tubular components, the device comprising a first tubular steel element having a first end capable of being assembled with a corresponding second end, the first end comprising a wall, a thread, a stop surface, the first tubular element comprising:
- a first electronics comprising a sensor mounted on an interior surface, a sensor circuit being connected on the one hand to the sensor and on the other hand being connected to a first electromechanical transducer coupled to the wall,
the first tubular element further comprising second electronics comprising a control circuit connected to a second electromechanical transducer coupled to the wall on an exterior surface, the second electromechanical transducer being separated from the first electromechanical transducer by a wall portion, the first electromechanical transducer and the second electromechanical transducer being in electromechanical interaction such that a response to an electrical signal applied to the second transducer is a function of the impedance of the first electronics, and the control circuit of the second electronics being configured to:
- apply a first electrical signal to the second electromechanical transducer with a first input characteristic, determine a first response with a first electrical response characteristic, and apply a second electrical signal to the second electromechanical transducer with a second input characteristic, determine a second response with a second electrical response characteristic, and determining a state of the sensor as a function of the difference between the first electrical response characteristic and the second response characteristic, then determining an assembly state of the first threaded tubular element from of the sensor status.
Grâce à ces caractéristiques, il est possible d’obtenir une information sur l’état d’assemblage de la connexion. En effet, grâce à ces caractéristiques il est possible d’obtenir l’information par un capteur situé au plus près d’une zone d’intérêt pour l’évaluation, sans atteinte significative à la structure mécanique de la connexion.Thanks to these characteristics, it is possible to obtain information on the assembly state of the connection. Indeed, thanks to these characteristics it is possible to obtain information from a sensor located as close as possible to an area of interest for the evaluation, without significant damage to the mechanical structure of the connection.
Selon des modes de réalisation, un tel dispositif peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes.According to embodiments, such a device may include one or more of the following characteristics.
Selon un mode de réalisation, le capteur présente un premier état lorsque la première extrémité est à l’état libre et le capteur présente un deuxième état lorsque la première extrémité est assemblée, de manière à ce que la première électronique comprenant ledit capteur forme un circuit ayant une première impédance lorsque la première extrémité est libre et ayant une deuxième impédance lorsque la première extrémité est à l’état assemblé avec la deuxième extrémité correspondante, ainsi le capteur présente au moins deux états qui peuvent être utilisés pour déterminer l’état d’assemblage de la connexion.According to one embodiment, the sensor presents a first state when the first end is in the free state and the sensor presents a second state when the first end is assembled, so that the first electronics comprising said sensor forms a circuit having a first impedance when the first end is free and having a second impedance when the first end is in the assembled state with the corresponding second end, thus the sensor presents at least two states which can be used to determine the state of assembly of the connection.
Selon un aspect, le dispositif d’évaluation de la qualité d’assemblage de composants tubulaires filetés est caractérisé en ce que le premier transducteur est un premier élément piézo-électrique et le deuxième transducteur est un deuxième élément piézo-électrique.According to one aspect, the device for evaluating the quality of assembly of threaded tubular components is characterized in that the first transducer is a first piezoelectric element and the second transducer is a second piezoelectric element.
Selon un aspect, le capteur est un capteur sensible à la déformation. Le capteur permet une mesure ou une détection liée à la déformation de la matière près d’une zone d’intérêt.In one aspect, the sensor is a sensor sensitive to deformation. The sensor allows measurement or detection linked to the deformation of the material near an area of interest.
Selon un aspect, ledit capteur sensible à la déformation est un capteur MEMS passif à deux états et la première électronique comprenant ledit capteur forme un circuit électrique non-linéaire. Ceci permet de mettre en place une détection d’état de la matière.According to one aspect, said sensor sensitive to deformation is a passive two-state MEMS sensor and the first electronics comprising said sensor forms a non-linear electrical circuit. This makes it possible to implement state of matter detection.
Selon un aspect, le premier élément tubulaire est un manchon.According to one aspect, the first tubular element is a sleeve.
Selon un aspect, la deuxième électronique comprend un outil de lecture arrangé pour recevoir du circuit de commande, un signal représentatif de l’état du capteur.According to one aspect, the second electronics comprises a reading tool arranged to receive from the control circuit, a signal representative of the state of the sensor.
Dans le dispositif d’évaluation de la qualité d’assemblage de composants tubulaires filetés, le capteur est situé à une distance d’au plus 20 mm de la surface de butée. Ce positionnement permet d’avoir un niveau de détection de déformation efficace d’une zone d’intérêt constituée par la butée qui est déformée en fin de vissage, une déformation marquant alors l’assemblage de la connexion avec une autre connexion.In the device for assessing the assembly quality of threaded tubular components, the sensor is located at a distance of not more than 20 mm from the abutment surface. This positioning makes it possible to have an effective level of deformation detection of a zone of interest constituted by the stop which is deformed at the end of screwing, a deformation then marking the assembly of the connection with another connection.
L’invention porte aussi sur un procédé de détermination de la qualité d’assemblage d’un premier élément tubulaire avec un deuxième élément tubulaire comprenant les étapes de :
- Fournir un premier élément tubulaire comprenant un capteur sur une surface intérieure du premier élément tubulaire, une première électronique reliée au dit capteur et comprenant un premier transducteur électromécanique,
le premier élément tubulaire comprenant en outre une deuxième électronique sur une surface extérieure séparée de la première électronique par une portion de paroi et la deuxième électronique comprenant un deuxième transducteur électromécanique, la deuxième électronique étant reliée électro-mécaniquement à la première électronique , et un deuxième élément tubulaire
- Appliquer un premier signal électrique au deuxième transducteur électromécanique dans la deuxième électronique et déterminer une première caractéristique de réponse de la première électronique,
- Visser le premier élément tubulaire sur le deuxième élément tubulaire,
- Appliquer un second signal électrique au deuxième transducteur électromécanique dans la deuxième électronique et déterminer une deuxième caractéristique de réponse de la première électronique,
- Déterminer un état du capteur et un état d’assemblage du premier élément fileté sur le deuxième élément fileté en fonction de l’écart entre la première caractéristique de réponse et la deuxième caractéristique de réponse.The invention also relates to a method for determining the quality of assembly of a first tubular element with a second tubular element comprising the steps of:
- Providing a first tubular element comprising a sensor on an interior surface of the first tubular element, first electronics connected to said sensor and comprising a first electromechanical transducer,
the first tubular element further comprising a second electronics on an exterior surface separated from the first electronics by a wall portion and the second electronics comprising a second electromechanical transducer, the second electronics being electro-mechanically connected to the first electronics, and a second tubular element
- Apply a first electrical signal to the second electromechanical transducer in the second electronics and determine a first response characteristic of the first electronics,
- Screw the first tubular element onto the second tubular element,
- Apply a second electrical signal to the second electromechanical transducer in the second electronics and determine a second response characteristic of the first electronics,
- Determine a state of the sensor and a state of assembly of the first threaded element on the second threaded element as a function of the difference between the first response characteristic and the second response characteristic.
Selon un aspect, de cette méthode, la première caractéristique de réponse est une première impédance et la deuxième caractéristique de réponse est une deuxième impédance.According to one aspect of this method, the first response characteristic is a first impedance and the second response characteristic is a second impedance.
L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés.
- La
- La
- La
- La
- There
- There
- There
- There
L’exploitation pétrolière, de gaz ou autre nécessite un nombre important de tubes. Du fait des nombreuses contraintes que subissent ces tubes aussi bien lors de leur installation que durant leur exploitation, ces tubes répondent à des normes afin d’éviter toute dégradation et toute fuite dans l’environnement.Oil, gas or other exploitation requires a large number of tubes. Due to the numerous constraints that these tubes undergo both during their installation and during their operation, these tubes meet standards in order to avoid any degradation and any leaks into the environment.
Les puits comprennent une grande quantité de composants tubulaires assemblés les uns aux autres. Ces composants tubulaires sont assemblés par leurs extrémités. Ces extrémités comprennent généralement des filetages, et peuvent comprendre des portées d’étanchéité qui permettent d’établir des étanchéités fortes aux liquides et aux gaz, et des surfaces de butées qui permettent d’imposer des couples de vissage importants de façon à empêcher des désassemblages des extrémités. Il est important de s’assurer que les extrémités sont donc bien assemblées entre elles, de façon à s’assurer que les joints formés à partir d’extrémités assemblées entre elles ne présentent pas de risque lié à leur intégrité et à leur étanchéité.The wells comprise a large quantity of tubular components assembled together. These tubular components are assembled by their ends. These ends generally include threads, and can include sealing surfaces which make it possible to establish strong seals against liquids and gases, and abutment surfaces which make it possible to impose significant screwing torques so as to prevent disassembly. of the ends. It is important to ensure that the ends are properly assembled together, so as to ensure that the joints formed from ends assembled together do not present a risk linked to their integrity and their tightness.
Les forces d’assemblage étant mises en jeu étant importantes, de plusieurs dizaines de milliers de N.m, des contraintes fortes sont créées dans les surfaces fonctionnelles des extrémités telles que certaines parties du filetage, les portées d’étanchéité, les surfaces de butée. Ces surfaces fonctionnelles se déforment entre leur état dit « libre » lorsque l’extrémité est libre, et l’état « assemblé » lorsque l’extrémité est assemblée à une extrémité correspondante. Ces surfaces sont enfermées dans un espace défini par les parois des extrémités assemblées ou en cours d’assemblage. De sorte qu’il est difficile ou quasi impossible de les observer directement ou de les équiper de capteurs pour des mesures directes ou à proximité des surfaces sans aménager, par exemple des conduits d’accès qui sont incompatibles avec les exigences d’intégrité mécanique ou d’étanchéité qui sont requises pendant l’utilisation des composants tubulaires.The assembly forces being brought into play being significant, of several tens of thousands of N.m, strong stresses are created in the functional surfaces of the ends such as certain parts of the thread, the sealing surfaces, the abutment surfaces. These functional surfaces deform between their so-called “free” state when the end is free, and the “assembled” state when the end is assembled to a corresponding end. These surfaces are enclosed in a space defined by the walls of the ends assembled or being assembled. So that it is difficult or almost impossible to observe them directly or to equip them with sensors for direct measurements or near surfaces without arranging, for example, access conduits which are incompatible with the requirements of mechanical integrity or seals that are required during the use of tubular components.
L’invention permet d’accéder à une mesure directe ou quasi directe des propriétés de ces surfaces fonctionnelles, c’est-à-dire par exemple les propriétés mécaniques, par exemple les contraintes ou déformations de ces surfaces, et donc de pouvoir connaître la qualité d’assemblage de l’extrémité comprenant lesdites surfaces fonctionnelles, ce qui n’était pas possible avec les solutions de l’état de l’art. L’invention permet donc de s’assurer du bon assemblage d’une extrémité selon un critère extrêmement fiable tel que le bon accostage des surfaces fonctionnelles, et la génération conforme de contraintes dans la matière ou les déformations correspondantes. Ces critères sont non limitatifs pour l’invention.The invention makes it possible to access a direct or almost direct measurement of the properties of these functional surfaces, that is to say for example the mechanical properties, for example the stresses or deformations of these surfaces, and therefore to be able to know the quality of assembly of the end comprising said functional surfaces, which was not possible with state-of-the-art solutions. The invention therefore makes it possible to ensure the correct assembly of an end according to an extremely reliable criterion such as the correct docking of the functional surfaces, and the correct generation of stresses in the material or the corresponding deformations. These criteria are non-limiting for the invention.
Le dispositif 3 de la
Le composant tubulaire 1 comprend sur une extrémité une paroi 8, un filetage 11 et une surface de butée 12. La surface de butée 12 est une surface avec une orientation d’au plus 15° par rapport à une perpendiculaire à l’axe X. Le composant tubulaire 1 est représenté à l’état assemblé avec le composant tubulaire 2. Ainsi le filetage 11 est vissé sur un filetage correspondant d’une extrémité du composant tubulaire 2, la surface de butée 12 est en contact avec une surface de butée correspondante sur l’extrémité du composant tubulaire 3. Le composant tubulaire 1 comprend une surface d’étanchéité 13. A l’état assemblé, la surface d’étanchéité 13 est en contact avec une surface d’étanchéité correspondante sur l’extrémité du composant tubulaire 3 et coopère avec la surface d’étanchéité correspondante pour former une étanchéité aux liquides ou une étanchéité aux liquides et aux gaz. Un composant tubulaire de l’invention peut ne pas comprendre de surface d’étanchéité.The tubular component 1 comprises on one end a wall 8, a thread 11 and a stop surface 12. The stop surface 12 is a surface with an orientation of at most 15° relative to a perpendicular to the axis X. The tubular component 1 is shown in the assembled state with the tubular component 2. Thus the thread 11 is screwed onto a corresponding thread of one end of the tubular component 2, the abutment surface 12 is in contact with a corresponding abutment surface on the end of the tubular component 3. The tubular component 1 comprises a sealing surface 13. In the assembled state, the sealing surface 13 is in contact with a corresponding sealing surface on the end of the tubular component 3 and cooperates with the corresponding sealing surface to form liquid tightness or liquid and gas tightness. A tubular component of the invention may not include a sealing surface.
Un composant tubulaire selon l’invention comprend au moins une surface fonctionnelle choisie parmi une surface d’étanchéité ou une surface de butée. Plus généralement, un dispositif selon l’invention comprend un premier composant tubulaire ayant une surface fonctionnelle agencée pour être en contact interférent avec une surface fonctionnelle correspondante d’un deuxième composant tubulaire correspondant lorsque le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire sont à l’état assemblés.A tubular component according to the invention comprises at least one functional surface chosen from a sealing surface or a stop surface. More generally, a device according to the invention comprises a first tubular component having a functional surface arranged to be in interfering contact with a corresponding functional surface of a second corresponding tubular component when the first tubular component and the second tubular component are at each other. assembled condition.
Les contacts entre surfaces fonctionnelles sont interférents à l’état assemblé, c’est-à-dire que les surfaces fonctionnelles exercent des pressions de contact entre elles qui peuvent résulter en des déformations locales de la matière, lesdites pressions de contact résultant de l’assemblage des composants tubulaires entre eux.The contacts between functional surfaces are interferent in the assembled state, that is to say that the functional surfaces exert contact pressures between them which can result in local deformations of the material, said contact pressures resulting from the assembly of tubular components together.
L’extrémité 2 comprend un capteur 14. Le capteur 14 est situé à proximité d’une surface fonctionnelle. Sur l’extrémité 2 de la
Le capteur pourrait être aussi situé sur une surface proche d’une autre surface fonctionnelle de l’extrémité. Le capteur pourrait être situé à proximité de la première surface d’étanchéité 13.The sensor could also be located on a surface close to another functional surface of the extremity. The sensor could be located near the first sealing surface 13.
Les surface de butée 12 et surface d’étanchéité 13 sont représentées en extrémité du premier composant tubulaire 1 axialement situées sur un premier côté du filetage 11, mais ces surfaces fonctionnelles pourraient être situées du côté opposé à ce premier côté du filetage, ou encore, ces surfaces pourraient être situées entre deux segments de filetage, que ces segments de filetage soient sur la même trajectoire hélicoïdale ou non.The abutment surface 12 and sealing surface 13 are shown at the end of the first tubular component 1 axially located on a first side of the thread 11, but these functional surfaces could be located on the side opposite this first side of the thread, or else, these surfaces could be located between two thread segments, whether these thread segments are on the same helical trajectory or not.
Le capteur 14 présente une impédance électrique. Cette impédance électrique peut être modifiée sous l’effet d’un phénomène physique capté.The sensor 14 presents an electrical impedance. This electrical impedance can be modified under the effect of a detected physical phenomenon.
Le capteur 14 est arrangé sur une surface de manière à capter une modification physique liée à la surface fonctionnelle. Dans le mode de réalisation de la
Le capteur 14 est relié à un circuit capteur 15. Le circuit capteur 15 est relié à un premier transducteur électromécanique 51. Le premier transducteur électromécanique 51 est couplé à la paroi 9. L’extrémité 2 comprend sur une surface extérieure 8 un deuxième transducteur électromécanique 61. Le deuxième transducteur électromécanique 61 est séparé du premier transducteur électromécanique 51 par une portion de paroi 9. Le deuxième transducteur électromécanique 61 et le premier transducteur électromécanique sont arrangés pour être en interaction électromécanique, c’est-à-dire que l’application d’un signal alternatif dans le deuxième transducteur électromécanique 61 permet de générer une onde vibratoire se propageant dans la paroi 9 et pouvant atteindre le premier transducteur électromécanique 51. De préférence, le premier transducteur électromécanique 51 fait face au deuxième transducteur électromécanique à travers la paroi 9, donc le premier transducteur électromécanique 51 et le deuxième transducteur électromécanique sont sensiblement à la même position axiale.The sensor 14 is connected to a sensor circuit 15. The sensor circuit 15 is connected to a first electromechanical transducer 51. The first electromechanical transducer 51 is coupled to the wall 9. The end 2 comprises on an exterior surface 8 a second electromechanical transducer 61. The second electromechanical transducer 61 is separated from the first electromechanical transducer 51 by a wall portion 9. The second electromechanical transducer 61 and the first electromechanical transducer are arranged to be in electromechanical interaction, that is to say that the application of an alternating signal in the second electromechanical transducer 61 makes it possible to generate a vibratory wave propagating in the wall 9 and capable of reaching the first electromechanical transducer 51. Preferably, the first electromechanical transducer 51 faces the second electromechanical transducer through the wall 9, therefore the first electromechanical transducer 51 and the second electromechanical transducer are substantially at the same axial position.
Le circuit capteur 15 est arrangé pour transmettre un signal électrique en provenance du premier transducteur 51 vers le capteur 14. Le capteur 14, le circuit capteur 15 et le premier transducteur 51 forment un circuit ayant une impédance vue par le deuxième transducteur 61.The sensor circuit 15 is arranged to transmit an electrical signal coming from the first transducer 51 to the sensor 14. The sensor 14, the sensor circuit 15 and the first transducer 51 form a circuit having an impedance seen by the second transducer 61.
Un circuit de commande 62 est relié au deuxième transducteur électromécanique 61. Il en résulte qu’un signal alternatif appliqué par le circuit de commande 62 sur le deuxième transducteur électromécanique 61génère un signal acoustique reçu par le premier transducteur électromécanique 51, ledit premier transducteur électromécanique 51 générant un signal électrique dans le circuit capteur 52. Le circuit capteur 52 est agencé pour alimenter électriquement le capteur 14.A control circuit 62 is connected to the second electromechanical transducer 61. As a result, an alternating signal applied by the control circuit 62 to the second electromechanical transducer 61 generates an acoustic signal received by the first electromechanical transducer 51, said first electromechanical transducer 51 generating an electrical signal in the sensor circuit 52. The sensor circuit 52 is arranged to electrically power the sensor 14.
Le circuit capteur 52 comprend un module réserve d’énergie alimentée par le deuxième transducteur électromécanique 51 pour stocker de l’électricité, le module réserve d’énergie comprenant un condensateur ou une batterie, un contrôleur alimenté par le module réserve d’énergie et interrogeant le capteur 14, le contrôleur est agencé pour stocker dans une mémoire la donnée mesurée et génèrer un signal électrique vers le premier transducteur électromécanique 51, ledit premier transducteur électromécanique 51 générant un signal acoustique de retour au second transducteur électromécanique 61. Un signal représentatif du signal retour est enregistré par le circuit de commande 61 de la deuxième électronique 16.The sensor circuit 52 comprises an energy reserve module powered by the second electromechanical transducer 51 for storing electricity, the energy reserve module comprising a capacitor or a battery, a controller powered by the energy reserve module and interrogating the sensor 14, the controller is arranged to store the measured data in a memory and generate an electrical signal to the first electromechanical transducer 51, said first electromechanical transducer 51 generating an acoustic signal returning to the second electromechanical transducer 61. A signal representative of the signal return is recorded by the control circuit 61 of the second electronics 16.
La deuxième électronique 16 comprend un module d’évaluation 18 agencée pour évaluer l’état d’assemblage du premier composant tubulaire 1 avec le deuxième composant tubulaire 2. De préférence, l’évaluation de l’état d’assemblage du premier composant tubulaire 1 avec le deuxième composant tubulaire 2 se fait par comparaison entre le niveau de contrainte mesuré par le capteur 14 et un ensemble de valeurs de références stockées dans une mémoire de la deuxième électronique 16.The second electronics 16 comprises an evaluation module 18 arranged to evaluate the state of assembly of the first tubular component 1 with the second tubular component 2. Preferably, the evaluation of the state of assembly of the first tubular component 1 with the second tubular component 2 is done by comparison between the stress level measured by the sensor 14 and a set of reference values stored in a memory of the second electronics 16.
La deuxième électronique 16 comprend une interface 17 agencée pour générer un message représentatif de l’état d’assemblage des deux composants tubulaires, par exemple par un voyant lumineux ou un message sur un afficheur électronique, un écran de type LCD.The second electronics 16 comprises an interface 17 arranged to generate a message representative of the state of assembly of the two tubular components, for example by an indicator light or a message on an electronic display, an LCD type screen.
De préférence, la deuxième électronique 16 comprend un premier bloc physique comprenant l’interface 17, le module d’évaluation, le circuit de commande 61 et un premier contacteur électrique. La deuxième électronique 16 comprend un deuxième bloc physique monté sur la surface extérieure de l’extrémité filetée 1 et comprenant un deuxième contacteur électrique agencé pour établir un contact électrique avec le premier contacteur électrique, ledit deuxième contacteur électrique étant électriquement relié au deuxième transducteur électromécanique 61. Ainsi, l’équipement électronique monté sur la surface extérieure du composant tubulaire 1 est minimisé.Preferably, the second electronics 16 comprises a first physical block comprising the interface 17, the evaluation module, the control circuit 61 and a first electrical contactor. The second electronics 16 comprises a second physical block mounted on the exterior surface of the threaded end 1 and comprising a second electrical contactor arranged to establish electrical contact with the first electrical contactor, said second electrical contactor being electrically connected to the second electromechanical transducer 61 Thus, the electronic equipment mounted on the outer surface of the tubular component 1 is minimized.
L’interface 17 est agencée pour fournir une indication à l’utilisateur que le premier contacteur électrique est en contact ou non avec le deuxième contacteur électrique. L’interface 17 est agencée pour fournir une information à l’utilisateur relative à l’état assemblé ou non des deux extrémités filetées.The interface 17 is arranged to provide an indication to the user that the first electrical contactor is in contact or not with the second electrical contactor. The interface 17 is arranged to provide information to the user relating to the assembled state or not of the two threaded ends.
En pratique, l’utilisateur peut amener au contact un boitier comprenant le premier bloc physique, s’assurer que le premier contacteur électrique est en contact avec le deuxième contacteur électrique via l’interface 17, déclencher une mesure de l’état d’assemblage des extrémités filetées, puis le résultat de ladite mesure s’affiche sur l’interface 17.In practice, the user can bring into contact a box comprising the first physical block, ensure that the first electrical contactor is in contact with the second electrical contactor via interface 17, trigger a measurement of the assembly state threaded ends, then the result of said measurement is displayed on interface 17.
Le mode de réalisation représenté en
De manière analogue au premier mode de réalisation, le composant tubulaire 31 comprend sur une extrémité 32 une paroi 9, un filetage 11, une surface d’étanchéité 13 et une surface de butée 12. La surface de butée 13 est une surface avec une orientation d’au plus 15° par rapport à une perpendiculaire à l’axe X. Le composant tubulaire 31 est représenté à l’état assemblé avec le composant tubulaire 33. Ainsi le filetage 11 est vissé sur un filetage correspondant d’une extrémité du composant tubulaire 33, la surface d’étanchéité 13 est en contact avec une surface d’étanchéité correspondante sur le composant tubulaire 33, la surface de butée 12 est en contact avec une surface de butée correspondante sur le composant tubulaire 33.Analogous to the first embodiment, the tubular component 31 comprises on one end 32 a wall 9, a thread 11, a sealing surface 13 and a stop surface 12. The stop surface 13 is a surface with an orientation at most 15° relative to a perpendicular to the axis tubular 33, the sealing surface 13 is in contact with a corresponding sealing surface on the tubular component 33, the abutment surface 12 is in contact with a corresponding abutment surface on the tubular component 33.
L’extrémité 32 comprend un capteur 34. Le capteur 34 est situé à proximité d’une surface fonctionnelle. Sur l’extrémité 32 de la
Le capteur pourrait être aussi situé sur une surface proche d’une autre surface fonctionnelle de l’extrémité. Le capteur 34 présente une impédance électrique. Cette impédance électrique peut être modifiée sous l’effet d’un phénomène physique capté.The sensor could also be located on a surface close to another functional surface of the extremity. The sensor 34 presents an electrical impedance. This electrical impedance can be modified under the effect of a detected physical phenomenon.
Le capteur 34 est arrangé sur une surface de manière à capter une modification physique liée à la surface fonctionnelle. Dans le mode de réalisation de la
De préférence, le capteur est situé à une distance entre 1 mm et 15 mm de la surface fonctionnelle, la distance dépendant de la taille nominale de la connexion et de l’acier utilisé, le capteur devant être à une distance minimale pour ne pas être dans la zone de plastification, et le capteur devant être à une distance maximale qui permet de relever une déformation de la matière en cohérence avec les forces de contact exercées sur la surface fonctionnelle correspondante.Preferably, the sensor is located at a distance between 1 mm and 15 mm from the functional surface, the distance depending on the nominal size of the connection and the steel used, the sensor having to be at a minimum distance so as not to be in the plasticization zone, and the sensor must be at a maximum distance which makes it possible to detect a deformation of the material consistent with the contact forces exerted on the corresponding functional surface.
La surface de butée est une surface fonctionnelle préférentielle par rapport à la surface d’étanchéité, car les pressions de contact entre surfaces de butées sont plus grandes que les pressions de contact entre surfaces d’étanchéité ; ainsi, les déformations de matières sont plus importantes et sont plus détectables par un capteur de déformation ou jauge de contrainte monté à proximité.The abutment surface is a preferential functional surface compared to the sealing surface, because the contact pressures between abutment surfaces are greater than the contact pressures between sealing surfaces; thus, material deformations are greater and are more detectable by a deformation sensor or strain gauge mounted nearby.
Le capteur 34 est relié à un circuit capteur 35. Le circuit capteur 35 est relié à un premier transducteur électromécanique 36. Le premier transducteur électromécanique 36 est couplé à la paroi 9. L’extrémité 32 comprend sur une surface extérieure 8 un deuxième transducteur électromécanique 43. Le deuxième transducteur électromécanique 43 est séparé du premier transducteur électromécanique 36 par une portion de paroi 9. Le deuxième transducteur électromécanique 43 et le premier transducteur électromécanique sont arrangés pour être en interaction électromécanique, c’est-à-dire que l’application d’un signal alternatif dans le deuxième transducteur électromécanique 43 permet de générer une onde vibratoire se propageant dans la paroi 9 et pouvant atteindre le premier transducteur électromécanique 36. De préférence, le premier transducteur électromécanique fait face au deuxième transducteur électromécanique à travers la paroi 9.The sensor 34 is connected to a sensor circuit 35. The sensor circuit 35 is connected to a first electromechanical transducer 36. The first electromechanical transducer 36 is coupled to the wall 9. The end 32 comprises on an exterior surface 8 a second electromechanical transducer 43. The second electromechanical transducer 43 is separated from the first electromechanical transducer 36 by a wall portion 9. The second electromechanical transducer 43 and the first electromechanical transducer are arranged to be in electromechanical interaction, that is to say that the application of an alternating signal in the second electromechanical transducer 43 makes it possible to generate a vibration wave propagating in the wall 9 and capable of reaching the first electromechanical transducer 36. Preferably, the first electromechanical transducer faces the second electromechanical transducer through the wall 9 .
Le deuxième transducteur 43 et le circuit de commande 45 sont arrangés pour isoler une réponse représentative de l’impédance vue par le deuxième transducteur électromécanique 43. En conséquence, l’état du capteur 34 modifie l’impédance vue par le deuxième transmetteur électromécanique 43.The second transducer 43 and the control circuit 45 are arranged to isolate a response representative of the impedance seen by the second electromechanical transducer 43. Consequently, the state of the sensor 34 modifies the impedance seen by the second electromechanical transmitter 43.
La deuxième électronique comprend un contacteur 42 relié électriquement au deuxième transducteur électromécanique 43, un circuit de commande 45 arrangé pour déterminer l’état d’assemblage de l’extrémité filetée en fonction de l’impédance du circuit capteur 35 et du capteur 34 et une interface de commande 44. Le circuit de commande 45 est physiquement situé dans un boitier de l’interface de commande 44 et le circuit de commande 45 est apte à être relié au deuxième transducteur électromécanique 43 par le contacteur 42. Ainsi, l’équipement électronique monté sur la surface extérieure du composant tubulaire 1 est encore plus minimisé pour le deuxième mode de réalisation.The second electronics comprises a contactor 42 electrically connected to the second electromechanical transducer 43, a control circuit 45 arranged to determine the state of assembly of the threaded end as a function of the impedance of the sensor circuit 35 and the sensor 34 and a control interface 44. The control circuit 45 is physically located in a housing of the control interface 44 and the control circuit 45 is capable of being connected to the second electromechanical transducer 43 by the contactor 42. Thus, the electronic equipment mounted on the outer surface of the tubular component 1 is further minimized for the second embodiment.
Dans le détail illustré dans la
Pour un capteur 34 de type « tout-ou-rien », tel qu’un capteur de butée ou de fin de course, le système permet de déterminer si le contact du capteur est ouvert (circuit ouvert) ou fermé (court-circuit).For an “all-or-nothing” type sensor 34, such as a stop or end-of-travel sensor, the system makes it possible to determine whether the sensor contact is open (open circuit) or closed (short circuit). .
Un prototype a été fabriqué en utilisant un capteur 34 de type MEMS fabriqué par la société SILMACH, plus précisément dans la gamme de capteurs ChronoMEMS de la société Silmach, qui est avantageusement un capteur passif. Ce capteur est en court -circuit jusqu’à une certaine déformation du substrat sur lequel il est monté pour passer en circuit ouvert à partir de ladite certaine déformation. Pour le prototype, le capteur choisi passe de l’état de court-circuit à l’état de circuit ouvert pour une déformation de 10µm. le capteur est positionné à un endroit de la connexion où, lorsque la connexion est assemblée à une connexion correspondante, la déformation de la matière est de 10µm lorsque le couple final minimal d’assemblage de la connexion est atteint. Ce positionnement du capteur peut être déterminé par l’homme du métier à l’aide de simulations à éléments finis ou FEA.A prototype was manufactured using a MEMS type sensor 34 manufactured by the company SILMACH, more precisely in the range of ChronoMEMS sensors from the company Silmach, which is advantageously a passive sensor. This sensor is short-circuited until a certain deformation of the substrate on which it is mounted to go into open circuit from said certain deformation. For the prototype, the chosen sensor goes from the short circuit state to the open circuit state for a deformation of 10µm. the sensor is positioned at a location in the connection where, when the connection is assembled to a corresponding connection, the deformation of the material is 10µm when the minimum final assembly torque of the connection is reached. This positioning of the sensor can be determined by those skilled in the art using finite element or FEA simulations.
Par exemple, dans un dispositif expérimental défini pour des essais, le capteur passe en court-circuit pour une déformation de 10 µm correspondant à la déformation sous butée de la connexion choisie lorsque celle-ci est vissée au couple minimal d’assemblage. Ainsi, lors du vissage, lorsque le couple de vissage atteint ou dépasse le couple minimal d’assemblage, le capteur 34 passe en court-circuit et modifie de façon non linéaire l’impédance du circuit capteur 35. Le circuit capteur 35 étant relié au premier transducteur électromécanique 35, la réponse du premier transducteur électromécanique 35 à un signal généré par le deuxième transmetteur électromécanique 43 est différente de la réponse du premier transducteur électromécanique 35 à un signal généré par le deuxième transmetteur électromécanique 43 lorsque le capteur 34 n’est pas en court-circuit.For example, in an experimental device defined for tests, the sensor goes into short circuit for a deformation of 10 µm corresponding to the deformation under abutment of the chosen connection when it is screwed to the minimum assembly torque. Thus, during screwing, when the screwing torque reaches or exceeds the minimum assembly torque, the sensor 34 goes into short circuit and modifies the impedance of the sensor circuit 35 in a non-linear manner. The sensor circuit 35 being connected to the first electromechanical transducer 35, the response of the first electromechanical transducer 35 to a signal generated by the second electromechanical transmitter 43 is different from the response of the first electromechanical transducer 35 to a signal generated by the second electromechanical transmitter 43 when the sensor 34 is not in short circuit.
L’information relative à l’état ouvert ou fermé peut être déterminée en appliquant le signal électrique à deux amplitudes différentes, comme décrit précédemment.The information relating to the open or closed state can be determined by applying the electrical signal at two different amplitudes, as described previously.
Si le capteur 35 est en court-circuit, l’impédance vue par le deuxième transducteur électromécanique 43 est identique, ou sensiblement identique, indépendamment de l’amplitude du signal électrique. Ainsi, s’il est déterminé que l’écart entre le premier ensemble de valeurs et le deuxième ensemble de valeurs est nul, il peut être conclu que le capteur 1 est en court-circuit.If the sensor 35 is short-circuited, the impedance seen by the second electromechanical transducer 43 is identical, or substantially identical, independently of the amplitude of the electrical signal. Thus, if it is determined that the difference between the first set of values and the second set of values is zero, it can be concluded that sensor 1 is short-circuited.
L’avantage de cette variante est de permettre des mesures peu sensibles à l’amplitude du signal électrique, donc peu sensibles à la qualité de la transmission des signaux acoustiques à travers la paroi de l’extrémité filetée. En effet, la qualité de transmission des signaux acoustiques peut sensiblement varier en fonction des éléments extérieurs qui peuvent être en contact avec les composants tubulaires, et en fonction de la température par exemple.The advantage of this variant is to allow measurements that are not very sensitive to the amplitude of the electrical signal, and therefore not very sensitive to the quality of the transmission of the acoustic signals through the wall of the threaded end. Indeed, the quality of transmission of acoustic signals can vary significantly depending on the external elements which may be in contact with the tubular components, and depending on the temperature for example.
La prise d’information sur l’état du capteur 34 est faite par le circuit de commande 45. Le circuit de commande 45 est arrangé pour déterminer un signal représentatif de l’impédance de la première électronique vue par le deuxième transducteur électromécanique 43.Information on the state of the sensor 34 is obtained by the control circuit 45. The control circuit 45 is arranged to determine a signal representative of the impedance of the first electronics seen by the second electromechanical transducer 43.
Avantageusement, dans ce deuxième mode de réalisation, le circuit capteur 35 ne comprend pas de réserve d’énergie de type batterie ni d’électronique, le circuit capteur 35 est passif. C’est le comportement du premier transducteur électromécanique 36 mis en mouvement par la paroi 9, qui en retour de cette mise en mouvement, présente une contre-réaction mécanique non linéaire avec l’amplitude.Advantageously, in this second embodiment, the sensor circuit 35 does not include a battery-type energy reserve or electronics, the sensor circuit 35 is passive. This is the behavior of the first electromechanical transducer 36 set in motion by the wall 9, which in return for this setting in motion, presents a non-linear mechanical counter-reaction with the amplitude.
L’avantage de ce mode de réalisation est de décorréler une variation d’impédance due à une variation d’état du capteur 34, variation d’état due à l’état d’assemblage de l’extrémité, d’une variation due à l’influence d’éléments extérieurs par exemple sur la paroi 9, en particulier la température ou un élément extérieur. En effet, si la paroi 9 est en contact avec un élément extérieur, tel qu’une mâchoire d’un outil de vissage, ou bien en contact avec un objet extérieur comme une formation rocheuse, ou alors avec un fluide, la transmission d’un signal électromécanique peut être impactée. Cependant, cet impact est essentiellement linéaire. Le circuit de commande 45 est arrangé pour séparer une variation linéaire de l’impédance et une variation non linéaire de l’impédance vue par le deuxième transducteur électromécanique 43. Ce mode de réalisation est donc moins sensible aux perturbations extérieures pouvant s’exercer sur l’extrémité 32.The advantage of this embodiment is to decorrelate a variation in impedance due to a variation in the state of the sensor 34, a variation in state due to the assembly state of the end, from a variation due to the influence of external elements for example on the wall 9, in particular the temperature or an external element. Indeed, if the wall 9 is in contact with an external element, such as a jaw of a screwing tool, or in contact with an external object such as a rock formation, or with a fluid, the transmission of an electromechanical signal may be impacted. However, this impact is essentially linear. The control circuit 45 is arranged to separate a linear variation of the impedance and a non-linear variation of the impedance seen by the second electromechanical transducer 43. This embodiment is therefore less sensitive to external disturbances which may be exerted on the end 32.
La deuxième électronique comprend un circuit de commande 45 physiquement situé dans une interface de commande 44 arrangée pour déterminer l’impédance du circuit capteur 35 et du capteur 34 en fonction d’un signal d’entrée appliqué à un contacteur 42 situé sur la surface externe 8 du composant tubulaire 2, le contacteur 42 étant relié électriquement au deuxième transducteur électromécanique 43. Le circuit de commande 45 comprend un circuit de calcul arrangé pour déterminer l’état d’assemblage de l’extrémité filetée en fonction de l’impédance du circuit capteur 35 et du capteur 34.The second electronics includes a control circuit 45 physically located in a control interface 44 arranged to determine the impedance of the sensor circuit 35 and the sensor 34 based on an input signal applied to a contactor 42 located on the outer surface 8 of the tubular component 2, the contactor 42 being electrically connected to the second electromechanical transducer 43. The control circuit 45 comprises a calculation circuit arranged to determine the assembly state of the threaded end as a function of the impedance of the circuit sensor 35 and sensor 34.
L’interface de commande 44 comprend une interface utilisateur pour afficher une information relative à l’état d’assemblage de l’extrémité filetée à l’utilisateur.The control interface 44 includes a user interface for displaying information relating to the assembly status of the threaded end to the user.
Claims (10)
- une première électronique (15) comprenant un capteur (14) monté sur une surface intérieure (7), un circuit capteur (52) étant relié d’une part au capteur (14) et d’autre part étant relié à un premier transducteur électromécanique (51) couplé à la paroi (9),
le premier élément tubulaire (1) comprenant en outre une deuxième électronique (16) comprenant un circuit de commande (62) relié à un deuxième transducteur électromécanique (61) couplé à la paroi (9) sur une surface extérieure (8), le deuxième transducteur électromécanique (61) étant séparé du premier transducteur électromécanique (51) par une portion de paroi (9), le premier transducteur électromécanique (51) et le deuxième transducteur électromécanique (61) étant en interaction électromécanique telle qu’une réponse à un signal électrique appliqué au deuxième transducteur est fonction de l’impédance de la première électronique (15), et le circuit de commande (61) de la deuxième électronique (16) étant configuré pour :
- appliquer un premier signal électrique au deuxième transducteur électromécanique (61) avec une première caractéristique d’entrée, déterminer une première réponse avec une première caractéristique électrique de réponse, et
- appliquer un deuxième signal électrique au deuxième transducteur électromécanique (61) avec une deuxième caractéristique d’entrée, déterminer une deuxième réponse avec une deuxième caractéristique électrique de réponse, et
- déterminer un état du capteur (14) en fonction de l’écart entre la première caractéristique électrique de réponse et la deuxième caractéristique de réponse, puis
- déterminer un état d’assemblage du premier élément tubulaire fileté à partir de l’état du capteur (14).Device for evaluating the quality of assembly of threaded tubular components, the device comprising a first tubular element (1) made of steel having a first end (2) capable of being assembled with a corresponding second end, the first end (2) comprising a wall (9), a thread (11), a stop surface (12), the first tubular element (1) comprising
- a first electronics (15) comprising a sensor (14) mounted on an interior surface (7), a sensor circuit (52) being connected on the one hand to the sensor (14) and on the other hand being connected to a first transducer electromechanical (51) coupled to the wall (9),
the first tubular element (1) further comprising second electronics (16) comprising a control circuit (62) connected to a second electromechanical transducer (61) coupled to the wall (9) on an exterior surface (8), the second electromechanical transducer (61) being separated from the first electromechanical transducer (51) by a wall portion (9), the first electromechanical transducer (51) and the second electromechanical transducer (61) being in electromechanical interaction such as a response to a signal electrical applied to the second transducer is a function of the impedance of the first electronics (15), and the control circuit (61) of the second electronics (16) being configured to:
- apply a first electrical signal to the second electromechanical transducer (61) with a first input characteristic, determine a first response with a first electrical response characteristic, and
- apply a second electrical signal to the second electromechanical transducer (61) with a second input characteristic, determine a second response with a second electrical response characteristic, and
- determine a state of the sensor (14) as a function of the difference between the first electrical response characteristic and the second response characteristic, then
- determine an assembly state of the first threaded tubular element from the state of the sensor (14).
- Fournir un premier élément tubulaire (1) comprenant un capteur (14) sur une surface intérieure (7) du premier élément tubulaire (1), une première électronique (15) reliée au dit capteur (14) et comprenant un premier transducteur électromécanique (51),
le premier élément tubulaire (1) comprenant en outre une deuxième électronique (16) sur une surface extérieure (8) séparée de la première électronique (15) par une portion de paroi (9) et la deuxième électronique (16) comprenant un deuxième transducteur électromécanique (61), la deuxième électronique (16) étant reliée électro-mécaniquement à la première électronique (15), et
- un deuxième élément tubulaire (2)
Appliquer un premier signal électrique au deuxième transducteur électromécanique (61) dans la deuxième électronique (16) et déterminer une première caractéristique de réponse de la première électronique (15),
Visser le premier élément tubulaire (1) sur le deuxième élément tubulaire (2),
Appliquer un second signal électrique au deuxième transducteur électromécanique (61) dans la deuxième électronique (16) et déterminer une deuxième caractéristique de réponse de la première électronique (15),
Déterminer un état du capteur (14) et un état d’assemblage du premier élément fileté sur le deuxième élément fileté en fonction de l’écart entre la première caractéristique de réponse et la deuxième caractéristique de réponse.Method for determining the quality of assembly of a first tubular element (1) with a second tubular element (2) comprising the steps of:
- Providing a first tubular element (1) comprising a sensor (14) on an interior surface (7) of the first tubular element (1), first electronics (15) connected to said sensor (14) and comprising a first electromechanical transducer ( 51),
the first tubular element (1) further comprising a second electronics (16) on an exterior surface (8) separated from the first electronics (15) by a wall portion (9) and the second electronics (16) comprising a second transducer electromechanical (61), the second electronics (16) being electro-mechanically connected to the first electronics (15), and
- a second tubular element (2)
Apply a first electrical signal to the second electromechanical transducer (61) in the second electronics (16) and determine a first response characteristic of the first electronics (15),
Screw the first tubular element (1) onto the second tubular element (2),
Apply a second electrical signal to the second electromechanical transducer (61) in the second electronics (16) and determine a second response characteristic of the first electronics (15),
Determining a state of the sensor (14) and a state of assembly of the first threaded element on the second threaded element based on the difference between the first response characteristic and the second response characteristic.
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|---|---|---|---|
| FR2207318A FR3137966A1 (en) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | Device and method for determining the assembly state of a threaded end |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3137966A1 true FR3137966A1 (en) | 2024-01-19 |
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| FR2207318A Pending FR3137966A1 (en) | 2022-07-18 | 2022-07-18 | Device and method for determining the assembly state of a threaded end |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
2022
- 2022-07-18 FR FR2207318A patent/FR3137966A1/en active Pending
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