WO2024099879A1 - Connexion tubulaire filetée - Google Patents

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WO2024099879A1
WO2024099879A1 PCT/EP2023/080593 EP2023080593W WO2024099879A1 WO 2024099879 A1 WO2024099879 A1 WO 2024099879A1 EP 2023080593 W EP2023080593 W EP 2023080593W WO 2024099879 A1 WO2024099879 A1 WO 2024099879A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tubular
thread
tubular component
mark
connection
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/080593
Other languages
English (en)
Inventor
Thimothé DELBOSCO
Pierre Martin
Original Assignee
Vallourec Oil And Gas France
Nippon Steel Corporation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vallourec Oil And Gas France, Nippon Steel Corporation filed Critical Vallourec Oil And Gas France
Publication of WO2024099879A1 publication Critical patent/WO2024099879A1/fr

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Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B17/00—Drilling rods or pipes; Flexible drill strings; Kellies; Drill collars; Sucker rods; Cables; Casings; Tubings
    • E21B17/02—Couplings; joints
    • E21B17/04—Couplings; joints between rod or the like and bit or between rod and rod or the like
    • E21B17/042—Threaded

Definitions

  • the invention relates to the field of threaded connections of tubular components intended for example for drilling, the exploitation of hydrocarbon wells, the transport of oil and gas, the storage of fluids as well as the field of geothermal energy or CO2 capture.
  • tubular components such as those used in hydrocarbon well operating columns, comprise tubular components associated in pairs in a sealed manner in order to transport oil, gas or any other fluid.
  • These associated tubular components each have a respective threaded end.
  • This threaded end is produced on an internal surface of said tubular component in the context of a so-called female threaded end (or “box”, in English) or on an external surface of said tubular component in the context of a so-called male threaded end. (or “pine”, in English).
  • These threaded ends are complementary so as to allow the screwing of said tubular components in pairs.
  • tubular components of a threaded connection are assembled under defined constraints in order to meet the tightening and sealing requirements imposed by the conditions of use.
  • the tubular components form what is called a joint or a so-called assembled connection.
  • these threaded connections are subjected to axial traction and/or compression stresses, internal and/or external fluid pressures, bending or even torsion, possibly combined and of intensity which may fluctuate.
  • the tightness of these threaded connections must be ensured despite the stresses and despite the harsh conditions of use on site.
  • connection it is important that the two tubular components forming the connection have a controlled relative positioning in order to ensure the good cooperation of the sealing surfaces and therefore the good sealing of the connection.
  • screwing of the two tubular components allows sufficient interference between the two sealing surfaces to ensure the tightness of the connection while avoiding excessive interference which could cause seizure and/or degrade the surfaces. sealing.
  • connection described in document US20070158943 also includes complementary abutment surfaces on the tubular components.
  • the abutment of these abutment surfaces ensures good relative positioning between the tubular components forming the connection.
  • abutment surfaces occupy a significant radial space and therefore limit the space available for the other elements of the tubular components.
  • Such abutment surfaces also constitute stress concentration zones which can disrupt the proper functioning of the connection. These abutment surfaces are therefore not fully satisfactory for ensuring the correct relative positioning of the tubular components in a connection with variable tooth width threads with interference and comprising dedicated sealing surfaces.
  • a marker for example of the visual marker type
  • the tubular components are screwed together until a target screwing torque is obtained, hereinafter called target torque, this target torque corresponding to a torque obtained when the threaded connection is in the mounted state.
  • target torque a target screwing torque obtained
  • the connection is considered to have satisfactory operating properties and is therefore validated. If, on the contrary, the end of the tubular component not including the visual marker is not in line with said visual marker in the assembled state of the connection, then the threaded connection is considered not to have satisfactory operating properties and is therefore rejected.
  • the nominal position of the mark is subject to manufacturing tolerances.
  • the nominal optimal relative position as well as the nominal axial positioning tolerances are subject to the manufacturing tolerances for their positioning on the tubular component.
  • an idea underlying the invention is to provide a connection offering high torque and good sealing in a reliable manner.
  • an idea underlying the invention is to position a relative positioning mark between two tubular components of a connection in a precise and reliable manner.
  • an idea underlying the invention is to take into account the structural elements of the threaded connection to determine precise and reliable positioning of the relative positioning mark between the tubular components.
  • An idea underlying the invention is to use the real characteristics of the connection and the tubular components to determine the positioning of the mark.
  • the invention provides a tubular connection comprising a first tubular component and a second tubular component, the first tubular component comprising a first thread and a first sealing surface, the first thread having a variable tooth width, the second tubular component having a second thread and a second sealing surface, the second thread having a variable tooth width, the first thread and the second thread being engaged in a mounted state of the tubular connection, the first sealing surface and the second sealing surface being in sealed contact in said mounted state of the tubular connection, one of the first tubular component and the second tubular component comprising a mark, said mark having an optimal relative position between the first tubular component and the second tubular component, characterized in that the optimal relative position of the mark is a corrected optimal relative position, said corrected optimal relative position corresponding to a nominal optimal relative position to which a correction is applied, said correction being a function of the characteristics of said one among the first tubular component and the second tubular component on which the mark is arranged as well as a target torque of the tubular connection.
  • a thread with variable tooth width has teeth whose width, taken in an axial direction of the tubular component, increases in a direction oriented from the free end of the component towards the main body of said tubular component.
  • This tooth width is taken at an identical height on successive teeth, for example at the level of the crest width of said teeth, with the exception of imperfect teeth.
  • This variation in the width of the teeth is obtained by means of a difference in the thread pitches of the flanks of the teeth, for example the thread pitch of the engagement flanks of the teeth being greater than the thread pitch of the loading flanks of the teeth.
  • the mark making it possible to control the relative position between the first tubular component and the second tubular component in the assembled state of the connection is arranged on the tubular component corresponding to a satisfactory degree of precision.
  • this positioning of the mark is determined by the real characteristics of the tubular components and the tubular connection and not by a theoretical position which would not take into account the manufacturing tolerances of both said mark and the other characteristics of the tubular components and of the connection.
  • a marker arranged according to the above characteristics makes it possible to guarantee adequate optimal relative positioning of the first tubular component and the second tubular component.
  • a mark arranged according to the above characteristics makes it possible to guarantee satisfactory relative positioning of the first sealing surface and the second sealing surface, guaranteeing satisfactory sealing of the connection in the assembled state.
  • this adequate positioning of the mark and therefore of the sealing surfaces ensures that there is no damage caused by excessive interference on the sealing surfaces.
  • connection according to the invention advantageously makes it possible to support high levels of tension and compression forces in a simple and reliable manner, such a connection not requiring the presence of a stop surface to support high levels of forces in tension and compression.
  • a tubular connection may include one or more of the following characteristics, alone or in combination.
  • the correction is a function of an external diameter of said one among the first tubular component and the second tubular component on which the mark is arranged.
  • the correction is a function of a radial thickness of said one among the first tubular component and the second tubular component on which the mark is arranged.
  • the correction is a function of a thread pitch of said one among the first tubular component and the second tubular component on which the mark is arranged.
  • this thread pitch is the thread pitch of a thread engagement flank belonging to said one of the first tubular component and the second tubular component comprising the mark.
  • this thread pitch is the thread pitch of a loading flank of the thread belonging to said one among the first tubular component and the second tubular component comprising the mark
  • the correction is a function of a target torque of the tubular connection.
  • said correction corresponds to the equation: in which ST is a tolerance threshold, OD is an external diameter of said one of the first tubular component and the second tubular component comprising the mark, Wt is a thickness of said one of the first tubular component and the second tubular component comprising the mark, CC is a target torque of the tubular connection, PdF is a thread pitch of the thread, preferably the largest thread pitch among the thread pitch of the loading flank and the thread pitch of the thread pitch of the loading flank engagement, for example the thread pitch of an engagement flank, or the thread pitch of a guide flank, belonging to said one among the first tubular component and the second tubular component comprising the mark.
  • the first thread comprises a plurality of first teeth, the first teeth having a width, taken along a longitudinal axis of the tubular connection, increasing in a first direction along the axis of the connection tubular.
  • the second thread comprises a plurality of second teeth, the second teeth having a width, taken along a longitudinal axis of the tubular connection, increasing in a second direction along the axis of the connection, the first meaning being opposite to the second meaning.
  • the first direction is oriented from a distal end of the first tubular component towards a main body of the first tubular component.
  • the second direction is oriented from a distal end of the second tubular component toward a main body of the second tubular component.
  • the corrected optimal relative position of the mark defines an optimal axial positioning of one end distal to the other among the first tubular component and the second tubular component.
  • the mark defines thanks to the optimal relative position corrected on one of the tubular components where the distal end of the other tubular component must stop to obtain a satisfactory tubular connection in the assembled state.
  • the tubular connection has a lower tolerance zone.
  • the lower tolerance zone is determined on the one hand by the corrected optimal relative position of the mark and, on the other hand, by a corrected lower limit, the lower tolerance zone extending over a distance corresponding to said corrected lower limit from the corrected optimal relative position in the direction of the distal end of said one of the first tubular component and the second tubular component comprising the mark.
  • this lower bound can be defined in numerous ways. For example, this lower bound can be defined arbitrarily, on the basis of lower bound statistics considered acceptable. Preferably this lower limit is determined as a function of the interference between the first sealing surface and the second sealing surface. Ideally, this lower limit is determined as a function on the one hand of the interference between the first sealing surface and the second sealing surface and, on the other hand, of the interference between the first thread and the second thread .
  • the corrected lower limit corresponds to the equation: — SIXRl limit in
  • the inclination STI or ST2 of such a planar sealing surface corresponds to the angle formed between this planar sealing surface and the longitudinal axis of the tubular connection .
  • the inclination of said toric sealing surface corresponds to the angle formed by a straight line connecting the junction points of said toric sealing surface with the portions of tubular component located axially on either side of said toric sealing surface.
  • the corrected lower limit is equal to a minimum value between a first lower limit and a second lower limit, said first lower limit and second lower limit corresponding to the equations: in which SI is a percentage of interference to the tightness, RI is a loss of acceptable tolerance, STI is an inclination of the first sealing surface, ST2 is an inclination of the second sealing surface and TTdeg is an inclination of one of the first thread and the second thread, said one of the first thread and the second thread being arranged on the tubular component having the mark and Ti is a nominal interference between the first thread and the second thread at the target torque.
  • the inclination of the thread corresponds to the inclination of the crest and/or the root.
  • the inclination of the thread corresponds to the inclination of a straight line passing through the same point of the root or crest of successive teeth, teeth presenting singularities such as imperfect teeth not allowing a corresponding point to be defined on this line being ignored in the definition of this inclination.
  • the tubular connection also includes a greater tolerance zone.
  • the upper tolerance zone is determined on the one hand by the corrected optimal relative position of the mark and, on the other hand, by an upper limit, the upper tolerance zone extending over a distance corresponding to said upper limit from the optimal relative position corrected in a direction moving away from a free end of said one among the first tubular component and the second tubular component comprising the mark.
  • This upper bound can be defined in numerous ways. For example, this upper bound can be defined arbitrarily, on the basis of upper bound statistics considered acceptable.
  • this upper limit is determined as a function of the interference between the first sealing surface and the second sealing surface. Ideally, this upper limit is determined as a function on the one hand of the interference between the first sealing surface and the second sealing surface and, on the other hand, of the interference between the first thread and the second thread .
  • the upper bound corresponds to the equation:
  • the upper limit is equal to a minimum value between a first upper limit and a second upper limit, said first upper limit and second upper limit corresponding to the equations:
  • the first tubular component comprises a plurality of first sealing surfaces and the second tubular component comprises a plurality of second sealing surfaces.
  • the lower terminal and the upper terminal are defined as indicated above for each of the sealing zones of the tubular connection, such zones sealing surface being formed by one of the first sealing surfaces and one of the cooperating second sealing surfaces.
  • the lower tolerance zone is then defined by the corrected optimal relative position and the minimum lower limit among all the lower limits.
  • the upper tolerance zone is then defined by the corrected optimal relative position and the minimum upper limit among all the upper limits.
  • Figure 1 is a sectional view of a tubular connection according to one embodiment of the invention.
  • Figure 2 is a schematic representation of a zone of the tubular connection illustrated in Figure 1, said zone comprising a relative positioning mark of the tubular components.
  • Figure 3 is a schematic representation of a first variant of the tubular connection illustrated in Figure 1 illustrating a zone of said variant, said zone comprising a relative positioning mark of the tubular components.
  • Figure 4 is a schematic representation of a second variant of the tubular connection illustrated in Figure 1 illustrating a zone of said variant, said zone comprising a relative positioning mark of the tubular components.
  • the X axis corresponds to the axis of revolution of the tubular components in the assembled state of the tubular connection, said X axis also defining an axis of the tubular connection.
  • the “radial” orientation is directed orthogonal to the X axis and the “axial” orientation is directed parallel to the X axis.
  • the terms “external” and “internal” are used to define the relative position of an element, with reference to the X axis. An element close to the X axis is thus qualified as internal or radially internal as opposed to an element qualified as external or radially external located radially on the periphery.
  • Figure 1 illustrates a sectional view of a tubular connection 1 according to one embodiment of the invention.
  • the tubular connection 1 is formed by assembling a first tubular component 2 with a second tubular component 3.
  • the first tubular component 2 comprises a first main body 4 and a first connection portion 5.
  • the first connection portion 5 is formed on an external surface of the first tubular component 2, the first tubular component 2 thus being qualified as “ male” (or “pin” in the English term).
  • the first connection portion 5 comprises, successively from the first main body 4 to a first free end 6 of the first tubular component 2, a first external sealing surface 7, a first thread 8, a first internal sealing surface 9 then said first free end 6 of the first tubular component 2.
  • the second tubular component 3 comprises a second main body 10 and a second connection portion 11.
  • the second connection portion 11 is formed on an internal surface of the second tubular component 3, the second tubular component 3 being thus qualified as “female” (or “box” in the English term).
  • the second connection portion 11 comprises, successively from the second main body 10 to a second free end 12 of said second tubular component 3, a second internal sealing surface 13, a second thread 14, a second external sealing surface 15 then said second free end 12.
  • the first thread 8 comprises a plurality of first teeth 16.
  • the first teeth 16 have a width, taken parallel to the axis X at an identical radial tooth height on each of said first teeth 16 , variable along the axis X. More particularly, said first teeth 16 have an increasing width along the axis [59]
  • the first teeth 16 respectively have a first root 17, a first engagement flank 18, a first crest 19 and a first loading flank 20.
  • the first engagement flanks 18 are turned towards the first free end 6.
  • the first loading sides 20 face the first main body 4.
  • the second thread 14 comprises a plurality of second teeth 21 with variable tooth width, said second teeth 21 having an increasing width in a second direction oriented from the second free end 12 towards the second main body 10 , the first direction and the second direction thus being opposite with respect to the axis 24 and a second loading side 25 facing the second main body 10.
  • Figure 1 illustrates the tubular connection 1 in the assembled state.
  • This assembled state is obtained by screwing together the first tubular component 2 and the second tubular component 3.
  • the first teeth 16 are engaged with the second teeth 21.
  • the first teeth 16 and the second teeth 21 are engaged with interference.
  • the first engagement flanks 18 interfere with the second engagement flanks 23 and the first loading flanks 20 interfere with the second loading flanks 25.
  • first internal sealing surface 9 and the second internal sealing surface 13 are in contact with interference in order to guarantee the good sealing of the tubular connection 1, in particular against fluids circulating inside the tubular connection 1.
  • the first external sealing surface 7 and the second external sealing surface 15 are also in contact with interference to ensure the good sealing of the tubular connection 1, in particular against fluids outside the tubular connection 1.
  • a mark 26 is arranged on the first tubular component 2. More particularly and as illustrated in Figure 2, this mark 26 is arranged on the external surface of the first main body 4.
  • the mark 26 includes a nominal optimal relative position, that is to say a theoretical position defined in the specifications intended for the manufacture of the first tubular component 2, this nominal optimal relative position being called nominal position in the rest of the description.
  • This nominal position defines a relative position between the first tubular component 2 and the second tubular component 3, and more particularly between the second free end 12 and the first tubular component 2, in which the different elements of the first tubular component 2 and the second tubular component 3, in particular the sealing surfaces ?, 9, 13 and 15, are positioned so as to ensure optimal operation of the tubular connection 1.
  • Mark 26 further comprises a nominal lower terminal and a nominal upper terminal which define on either side of the nominal position areas of relative positioning between the acceptable tubular components 2 and 3.
  • these nominal lower and upper limits can define an acceptable interference loss between the sealing surfaces 7, 9, 13 and 15 or, on the contrary, a maximum acceptable interference limit in relation to optimal interference.
  • this mark 26 is subject to the manufacturing tolerances of the first tubular component 2 and the second tubular component 3.
  • the mark 26 is impacted by the manufacturing tolerances of the threads 8 and 14 which influence the degree of interference between the sides 18, 20, 23 and 25 and therefore the relative position between the first tubular component 2 and the second tubular component 3.
  • the nominal position, the nominal upper terminal and the nominal lower terminal defining the mark 26 are also themselves subject to manufacturing tolerances.
  • sealing surfaces 7, 9, 13 and 15 are also subject to manufacturing tolerances. Thus, there is uncertainty about the reliability of mark 26 to indicate the adequate relative positioning of sealing surfaces 7, 9, 13 and 15.
  • the mark 26 according to the invention is positioned as a function of the actual parameters of the tubular components 2 and 3.
  • the mark 26 is positioned on the first tubular component 2 as a function of parameters of the first component tubular 2 and the second tubular component 3 after their manufacture, these parameters being measured, calculated or obtained by any other means.
  • the parameters relating to one of the tubular components 2 or 3 used in the equations below are the real parameters of said tubular component 2 or 3, for example measured after manufacturing.
  • the parameters relating to the tubular connection 1, such as for example the target torque CC, the percentage of interference to the seal SI or the interference Ti between the first thread 8 and the second thread 14 are the nominal values of the tubular connection 1, that is to say theoretical values. These nominal values are taken at the target torque for the case of interference.
  • a corrected optimal relative position 27 is defined.
  • the mark 26 is arranged on the first tubular component not as a function of the nominal position but as a function of this corrected optimal relative position 27, hereinafter called corrected position 27.
  • This corrected position 27 is defined as a function of the defined nominal position in the specifications but also as a function of an external diameter OD of the first tubular component 2, a thickness Wt of the first tubular component 2 as well as the thread pitch PDF of the first thread 8.
  • the external diameter OD, the thickness Wt and the thread pitch PDF are measured, calculated or obtained by any other means on the first tubular component 2 after its manufacture, these are therefore the real parameters of said first tubular component.
  • the corrected position 27 is also positioned according to the target torque CC of the tubular connection 1.
  • a positioning correction of the optimal relative position is calculated for the mark.
  • This correction corresponds to the equation: in which ST is a tolerance threshold, OD is the external diameter of the first tubular component 2, Wt is the thickness of the first tubular component 2, CC is the target torque of the tubular connection 2 and PdF is the thread pitch of the first thread 8, preferably the largest among a thread pitch of the loading flank and a thread pitch of the engagement flank of the first thread 8.
  • the ST tolerance threshold can be determined in numerous ways. Preferably, this tolerance threshold ST can be determined arbitrarily, for example at a value of 96000, this value being adapted to all the connections according to the invention. A single ST tolerance can also be calculated by analysis of the inclination of the threads as well as the thread pitches, in particular the “wedge ratio”, that is to say a difference between the thread pitch of the engagement flanks and the thread pitches of the loading flanks.
  • the corrected position 27 takes into account the manufacturing tolerances of the first tubular component 2 and the tubular connection 1 so that this corrected position 27 corresponds to a relative positioning of the second free end 12 relative to the mark 26 in which the sealing surfaces 7, 9, 13 and 15 are actually correctly positioned to ensure the sealing of the tubular connection 1.
  • the mark 26 arranged from the corrected position 27 includes a corrected lower limit 28 and a corrected upper limit 29 which can be determined in numerous ways.
  • the corrected lower limit 28 and/or the corrected upper limit 29 can be determined by, respectively, a nominal lower limit and/or a nominal upper limit.
  • mark 26 includes lower and upper tolerance zones determined by the corrected position 27 and these nominal limits.
  • the corrected lower bound 28 and/or the corrected upper bound 29 can be determined on the basis of acceptable bound statistics.
  • the corrected lower terminal 28 and/or the corrected upper terminal 29 are also determined from the actual structural parameters of the tubular connection 1 in order to further improve the reliability and the precision of mark 26.
  • the corrected lower limit 28 is advantageously determined as a function of the minimum interference desired between the sealing surfaces 7, 9, 13 and 15.
  • the corrected upper limit 29 is advantageously corrected as a function of the desired interference between sealing surfaces 7, 9, 13 and 15.
  • the lower limit is determined according to the minimum interference desired between the sealing surfaces 7, 9, 13 and 15 but also according to the interference between the threads 8 and 14.
  • the corrected upper bound 29 is determined according to the desired interference between the sealing surfaces 7, 9, 13 and 15 but also according to the interference between the threads 8 and 14.
  • a corrected lower terminal is determined for each of the seals so as to obtain a plurality of corrected lower terminals.
  • the corrected lower limit used to define the mark 26 is then the smallest corrected lower limit among this plurality of corrected lower limits.
  • a corrected upper limit is calculated for each of the seals and the corrected upper limit used to define the mark 26 is the smallest corrected upper limit among the plurality of corrected upper limits obtained as a function of the plurality of seals.
  • the corrected lower limit 28 responds to the equation: — if XRI terminal in
  • the inclination of said toric sealing surface corresponds to the angle formed by a straight line connecting the junction points of said toric sealing surface with the portions of tubular component located axially on either side of said toric sealing surface.
  • an acceptable interference loss between sealing surfaces may be determined based on the shape of the sealing surfaces, the desired performance of the tubular connection 1 or any other reason. This loss of interference between the sealing surfaces is for example 30%, i.e. a minimum interference of 70% is ensured by the corrected lower limit.
  • Maximum acceptable interference between sealing surfaces may be determined based on the shape of the sealing surfaces, the performance of the desired tubular connection, or any other reason. This maximum acceptable interference between the sealing surfaces is for example 40%.
  • the corrected upper limit is equal to a minimum value between a first corrected upper limit and a second corrected upper limit, said first corrected upper limit and second corrected upper limit corresponding to the equations: in which SI is the sealing interference percentage, R2 is the acceptable loss of tolerance between the sealing surfaces, STI is the inclination of the first sealing surface, ST2 is the inclination of the second surface sealing and TTdeg is the inclination of the thread corresponding to the tubular component on which the mark 26 is arranged, and Ti is a nominal interference between the first thread and the second thread at the target connection torque.
  • FIGS 1 and 2 illustrate a tubular connection 1 in which the mark 26 is arranged on the external surface of the main body 4 of a first tubular component 2 of male type and makes it possible to validate said tubular connection as a function of the position relative of the second free end 12 with respect to mark 26.
  • the invention applies similarly in the tubular connection frame having other configurations.
  • FIGs 3 and 4 illustrate such examples of other configurations, the description above with regard to reference 26, the corrected position 27, the corrected lower limit 28 and the corrected upper limit 29 applying similarly in such other configurations of the tubular connection 1.
  • the elements identical to or fulfilling the same function as the elements described above with regard to Figures 1 and 2 bear the same reference.
  • the description below of Figures 3 and 4 only the elements different from those already described above with regard to Figures 1 and 2 are detailed, the elements not described with regard to Figures 3 and 4 being identical to those already described next to Figures 1 and 2.
  • Figure 3 illustrates the case of a so-called “flush” tubular connection 1, that is to say whose external diameter is less than 101% of the external diameters of the tubular components 2 and 3 which form it.
  • the mark 26 is arranged on the external surface of the first connection portion 5 of the first tubular component 1. More particularly, the mark 26 is arranged between the first main body 4 and the first external sealing surface (not shown.
  • FIG. 4 illustrates the case of a tubular connection 1 in which the mark 26 is arranged on the internal surface of the second tubular component 3, that is to say on the tubular component 3 of the female type.
  • This mark 26 then makes it possible to validate or reject the tubular connection 1 depending on the relative position between the mark 26 and the first free end 6.
  • the mark 26 is then arranged on the internal surface of the second connection portion 11 axially between the second main body 10 and the second internal sealing surface 13.
  • the tubular connection illustrated in Figure 1 includes an external groove to collect the grease that can be applied to the tubular components
  • the first tubular component can include a chamfer connecting a face of the free end of the first tubular component and a surface internal of said first tubular component, etc.
  • the invention is applicable in the context of integral or coupled-sleeved type connection.
  • long tubular components have a male type connection element at one end and a female type connection element at the other end, these long components being assembled two by two directly.
  • long tubular components comprise at each end a male type connection element, tubular components of shorter length called coupler comprising at each end female type connection elements, two tubular components of great length being associated via a coupler.
  • a flush connection is a connection whose external diameter is at most equal to 101% of the external diameter of the body of the tubular component attached to the connection.
  • a semi-flush connection is a connection whose external diameter is at most equal to 110% of the external diameter of the body of the tubular component attached to the connection.
  • the invention is also applicable in the context of a tubular connection comprising one or more sealing zones, located for example on either side of the threads and/or comprising a central sealing zone.
  • the roots and crests of the teeth of the threads may be parallel to the axis of the tubular connection or parallel to the inclination of the threads.
  • Such teeth can have a dovetail profile, also called “dovetail”, or even a trapezoidal profile.
  • the benchmark can be achieved in different ways.
  • a mark can be made, for example, by knurling, by machining a groove forming the visual mark, by laser marking, by paint, by punching the mark or other.

Landscapes

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Abstract

Connexion tubulaire (1) comportant un premier composant tubulaire (2) et un deuxième composant tubulaire (3), chaque composant tubulaire (2, 3) comportant un filetage (8) et une surface d'étanchéité (9, 7, 13, 15), lesdits filetage (8, 14) présentant un pas de filetage variable, les filetages (8, 14) étant engagés dans un état monté de la connexion tubulaire (1), les surfaces d'étanchéité (7, 9, 13, 15) étant en contact étanche dans ledit état monté de la connexion tubulaire (1), la connexion tubulaire (1) comportant un repère (26), ledit repère présentant une position relative optimale entre les composants tubulaire (2, 3), caractérisé en ce que la position relative optimale correspond à une position relative optimale nominale à laquelle est appliquée une correction, ladite correction étant en fonction des caractéristiques dudit un parmi le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3) sur lequel est agencé le repère ainsi que d'un couple cible de la connexion tubulaire (1).

Description

Description
Titre de 1’invention : Connexion tubulaire filetée
Domaine technique
[1]L’invention se rapporte au domaine des connexions filetées de composants tubulaires destinés par exemples au forage, à l'exploitation de puits d'hydrocarbures, au transport de pétrole et de gaz, au stockage de fluides ainsi qu’au domaine de la géothermie ou du captage de CO2.
Arrière-plan technologique
[2]Les connexions filetées de composants tubulaires, telles que celles utilisées dans des colonnes d’exploitation de puits d’hydrocarbure, comportent des composants tubulaires associés deux à deux de manière étanche afin de transporter du pétrole, du gaz ou tout autre fluide. Ces composants tubulaires associés comportent chacun une extrémité filetée respective. Cette extrémité filetée est réalisée sur une surface interne dudit composant tubulaire dans le cadre d’une extrémité filetée dite femelle (ou « box », en anglais) ou bien sur une surface externe dudit composant tubulaire dans le cadre d’une extrémité filetée dite mâle (ou « pin », en anglais). Ces extrémités filetées sont complémentaires de manière à permettre le vissage deux à deux desdits composants tubulaires.
[3]Les composants tubulaires d'une connexion filetée sont assemblés sous des contraintes définies afin de répondre aux exigences de serrage et d'étanchéité imposées par les conditions d'utilisation. Ainsi assemblés, les composants tubulaires forment ce que l'on appelle un joint ou une connexion dite à l’état monté.
[4]En outre, en utilisation, ces connexions filetées sont soumises à des sollicitations de traction et/ou de compression axiales, de pressions intérieures et/ou extérieures de fluide, de flexion ou encore de torsion, éventuellement combinées et d'intensité pouvant fluctuer. L'étanchéité de ces connexions filetées doit être assurée malgré les sollicitations et malgré les conditions d'emploi rudes sur chantier.
[5]Les connexions filetées doivent aussi pouvoir être vissées et dévissées plusieurs fois sans dégradation de leurs performances, notamment par grippage. Après dévissage, ces composants peuvent être réutilisés dans d'autres conditions de service.
[6]Le document US20070158943 décrit une connexion filetée présentant des filetages à largeur de dents variable et autobloquant, c’est-à-dire avec interférence entre des flancs des dents desdits filetages. La connexion filetée décrite dans le document US20070158943 comporte en outre des surfaces d’étanchéité de type métal-métal. De telles connexions offrent un haut couple tout en assurant une bonne étanchéité.
[7]Comme indiqué dans ce document, il est important que les deux composants tubulaires formant la connexion présentent un positionnement relatif maîtrisé afin de s’assurer de la bonne coopération des surfaces d’étanchéité et donc la bonne étanchéité de la connexion. En particulier, il est important que le vissage des deux composants tubulaires permette une interférence suffisante entre les deux surfaces d’étanchéité pour assurer l’étanchéité de la connexion tout en évitant une trop grande interférence qui pourrait engendrer un grippage et/ou dégrader les surfaces d’étanchéité.
[8]Pour assurer un bon positionnement relatif des composants tubulaires formant la connexion, la connexion décrite dans le document US20070158943 comporte en outre des surfaces de butées complémentaires sur les composants tubulaires. La mise en butée de ces surfaces de butées permet de s’assurer du bon positionnement relatif entre les composants tubulaires formant la connexion. Toutefois, de telles surfaces de butée occupent un espace radial important et limitent donc l’espace disponible pour les autres éléments des composants tubulaires. De telles surfaces de butées constituent en outre des zones de concentration des contraintes qui peuvent perturber le bon fonctionnement de la connexion. Ces surfaces de butées ne sont donc pas pleinement satisfaisantes pour s’assurer du bon positionnement relatif des composants tubulaires dans une connexion à filetages à largeur de dent variable avec interférences et comportant des surfaces d’étanchéité dédiées.
[9]Afin d’éviter l’utilisation de surfaces de butées, il est également connu d’utiliser un repère, par exemple de type repère visuel, sur l’un des composants tubulaires de la connexion. Typiquement, les composants tubulaires sont vissés entre eux jusqu’à l’obtention d’un couple de vissage cible, ci-après appelé couple cible, ce couple cible correspondant à un couple obtenu lorsque la connexion filetée est à l’état monté. Si l’extrémité du composant tubulaire ne comportant pas le repère visuel est au droit dudit repère visuel à l’état monté de la connexion, la connexion est considérée comme présentant des propriétés de fonctionnement satisfaisantes et est donc validée. Si au contraire l’extrémité du composant tubulaire ne comportant pas le repère visuel n’est pas au droit dudit repère visuel à l’état monté de la connexion, alors la connexion filetée est considérée comme ne présentant pas des propriétés de fonctionnement satisfaisantes et est donc rejetée.
[10]De tels repères visuels sont agencés sur l’un des composant tubulaire en fonction d’une position nominale du repère. Cette position nominale du repère est déterminée de façon analogue aux autres paramètres de la connexion, c’est-à-dire au moyen d’une côte définie dans les spécifications de la connexion et des composants tubulaires. Plus particulièrement, ce repère est défini par une position relative optimale nominale entre les composants tubulaires ainsi que par des tolérances de positionnement axial nominales de part et d’autre de cette position relative optimale nominale.
[1 l]Cependant, de façon analogue aux autres paramètres de la connexion et des composants tubulaires, la position nominale du repère est sujette aux tolérances de fabrication. Typiquement, la position relative optimale nominale ainsi que les tolérances de positionnement axial nominales sont sujettes aux tolérances de fabrication pour leur positionnement sur le composant tubulaire.
[12]En outre, les autres caractéristiques structurelles des composants tubulaires étant également sujettes aux tolérances de fabrication, il existe également une incertitude sur le positionnement relatif exact des composants tubulaires par rapport au repère à l’état monté de la connexion.
[13]En effet, les tolérances de fabrication des filetages, des interférences au couple de vissage cible, de la position des surfaces d’étanchéité etc., peuvent entraîner une situation dans laquelle le couple de vissage cible est atteint, l’extrémité du composant tubulaire ne comportant pas le repère est située au droit du repère, mais les surfaces d’étanchéité ne sont pas correctement positionnées de manière à assurer une bonne étanchéité à la connexion. Ainsi, un état monté de la connexion non satisfaisant peut être validé du fait des tolérances de fabrication amenant à une correspondance de positionnement entre le repère et l’extrémité du composant tubulaire ne comportant par ledit repère alors même que les surfaces d’étanchéité ne sont pas correctement positionnées Tune par rapport à l’autre. Ce mauvais positionnement relatif des surfaces d’étanchéité peut se traduire par une interférence trop faible ou au contraire trop importante entre les surfaces d’étanchéité engendrant respectivement un défaut d’étanchéité ou un grippage, voir une dégradation des surfaces d’étanchéité.
[14]Inversement, il peut arriver que le couple de vissage cible soit atteint et que l’extrémité libre du composant tubulaire ne comportant pas le repère ne soit pas agencée au droit dudit repère alors même que les surfaces d’étanchéité sont correctement positionnées. Autrement dit, un état monté satisfaisant peut être rejeté du fait des tolérances de fabrication amenant à une absence de correspondance de positionnement entre le repère et l’extrémité du composant tubulaire ne comportant pas ledit repère. [15]I1 existe donc un besoin pour une connexion offrant un haut couple et une bonne étanchéité de manière fiable.
Résumé
[16]Une idée à la base de l’invention est de fournir une connexion offrant un haut couple et une bonne étanchéité de manière fiable. En particulier, une idée à la base de l’invention est de positionner un repère de positionnement relatif entre deux composants tubulaires d’une connexion de façon précise et fiable. Ainsi, une idée à la base de l’invention est de prendre en compte les éléments structurels de la connexion filetée pour déterminer un positionnement précis et fiable du repère de positionnement relatif entre les composants tubulaires. Une idée à la base de l’invention est d’utiliser les caractéristiques réelles de la connexion et des composants tubulaires pour déterminer le positionnement du repère.
[17]Pour cela, l’invention fournit une connexion tubulaire comportant un premier composant tubulaire et un deuxième composant tubulaire, le premier composant tubulaire comportant un premier filetage et une première surface d’étanchéité, le premier filetage présentant une largeur de dent variable, le deuxième composant tubulaire comportant un deuxième filetage et une deuxième surface d’étanchéité, le deuxième filetage présentant une largeur de dent variable, le premier filetage et le deuxième filetage étant engagés dans un état monté de la connexion tubulaire, la première surface d’étanchéité et la deuxième surface d’étanchéité étant en contact étanche dans ledit état monté de la connexion tubulaire, l’un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant un repère, ledit repère présentant une position relative optimale entre le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire, caractérisé en ce que la position relative optimale du repère est une position relative optimale corrigée, ladite position relative optimale corrigée correspondant à une position relative optimale nominale à laquelle est appliquée une correction, ladite correction étant en fonction des caractéristiques dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire sur lequel est agencé le repère ainsi que d’un couple cible de la connexion tubulaire.
[18]Un filetage à largeur de dents variable présente des dents dont la largeur, prise selon une direction axiale du composant tubulaire, est croissante selon une direction orientée depuis l’extrémité libre du composant en direction du corps principal dudit composant tubulaire. Cette largeur de dent est prise à une hauteur identique sur les dents successives, par exemple au niveau de la largeur de crête desdites dents, à l’exception des dents imparfaites. Cette variation de la largeur des dents est obtenue au moyen d’une différence dans les pas de filetage des flancs des dents, par exemple le pas de filetage des flancs d’engagement des dents étant supérieur au pas de filetage des flancs de chargement des dents.
[19]Grâce à ces caractéristiques, le repère permettant de contrôler la position relative entre le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire à l’état monté de la connexion est agencé sur le composant tubulaire correspondant à un degré de précision satisfaisant. En particulier, ce positionnement du repère est déterminé par les caractéristiques réelles des composants tubulaires et de la connexion tubulaire et non pas par une position théorique qui ne prendrait pas en compte les tolérances de fabrication tant dudit repère que des autres caractéristiques des composants tubulaires et de la connexion.
[20]Ainsi, un repère agencé selon les caractéristiques ci-dessus permet de garantir un positionnement relatif optimal adéquat du premier composant tubulaire et du deuxième composant tubulaire. En particulier, un tel repère agencé selon les caractéristiques ci-dessus permet de garantir un positionnement relatif satisfaisant de la première surface d’étanchéité et de la deuxième surface d’étanchéité, garantissant une étanchéité satisfaisante de la connexion à l’état monté. En outre, ce positionnement adéquat du repère et donc des surfaces d’étanchéité permet de s’assurer qu’il n’y ait pas de dommage causé par une interférence trop importante sur les surfaces d’étanchéité.
[21 ]Ce positionnement relatif optimal corrigé des composants tubulaires permet en outre de s’assurer que le composant tubulaire mâle n’est pas trop inséré dans le composant tubulaire femelle. Une telle insertion trop importante risquerait de provoquer un grippage de la connexion tubulaire. En outre, une telle insertion trop importante pourrait engendrer une déformation de l’extrémité du composant tubulaire mâle radialement vers l’intérieur ce qui pourrait empêcher le passage d’un outil de contrôle (du terme anglais « drift »).
[22]Un tel repère présentant une position relative optimale corrigée permet en outre d’assurer un vissage satisfaisant du premier composant tubulaire et du deuxième composant tubulaire sans nécessiter de suivre une courbe de vissage. En effet, le vissage des composant tubulaires jusqu’au positionnement relatif de l’extrémité distale du composant tubulaire ne comportant pas le repère au niveau dudit repère suffit à garantir que la connexion tubulaire est dans un état monté satisfaisant.
[23]Une connexion selon l’invention permet avantageusement de supporter de hauts niveaux d’efforts en tension et compression de façon simple et fiable, une telle connexion ne nécessitant pas la présence d’une surface butée pour supporter de hauts niveaux d’efforts en tension et compression. [24] Selon des modes de réalisation, une telle connexion tubulaire peut comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, seules ou en combinaison.
[25] Selon un mode de réalisation, la correction est en fonction d’un diamètre externe dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire sur lequel est agencé le repère.
[26] Selon un mode de réalisation, la correction est en fonction d’une épaisseur radiale dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire sur lequel est agencé le repère.
[27] Selon un mode de réalisation, la correction est en fonction d’un pas de filetage dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire sur lequel est agencé le repère. Selon un mode de réalisation, ce pas de filetage est le pas de filetage d’un flanc d’engagement du filetage appartenant audit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant le repère. Selon un mode de réalisation, ce pas de filetage est le pas de filetage d’un flanc de chargement du filetage appartenant audit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant le repère
[28] Selon un mode de réalisation, la correction est en fonction d’un couple cible de la connexion tubulaire.
[29]De préférence, ladite correction répond à l’équation :
Figure imgf000008_0001
dans laquelle ST est un seuil de tolérance, OD est un diamètre externe dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant le repère, Wt est une épaisseur dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant le repère, CC est un couple cible de la connexion tubulaire, PdF est un pas de filetage du filetage, de préférence le pas de filetage le plus grand parmi le pas de filetage du flanc de chargement et le pas de filetage du pas de filetage du flanc d’engagement, par exemple le pas de filetage d’un flanc d’engagement, ou le pas de filetage d’un flanc de guidage, appartenant audit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant le repère.
[30]Selon un mode de réalisation, le premier filetage comporte une pluralité de premières dents, les premières dents présentant une largeur, prise selon un axe longitudinal de la connexion tubulaire, croissante selon un premier sens le long de l’axe de la connexion tubulaire. [3 l]Selon un mode de réalisation, le deuxième filetage comporte une pluralité de deuxièmes dents, les deuxièmes dents présentant une largeur, prise selon un axe longitudinal de la connexion tubulaire, croissante selon un deuxième sens le long de l’axe de la connexion, le premier sens étant opposé au deuxième sens.
[32]De préférence, le premier sens est orienté depuis une extrémité distale du premier composant tubulaire vers un corps principal du premier composant tubulaire. En outre, le deuxième sens est orienté depuis une extrémité distale du deuxième composant tubulaire vers un corps principal du deuxième composant tubulaire.
[33]Selon un mode de réalisation, la position relative optimale corrigée du repère définit un positionnement axial optimal d’une extrémité distale de l’autre parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire. Autrement dit, le repère définit grâce à la position relative optimale corrigée sur l’un des composant tubulaire où doit s’arrêter l’extrémité distale de l’autre composant tubulaire pour obtenir une connexion tubulaire à l’état montée satisfaisante.
[34] Selon un mode de réalisation, la connexion tubulaire comporte une zone de tolérance inférieure.
[35]Une telle zone de tolérance inférieure permet de définir une zone de positions relatives entre les composants tubulaires dans lesquelles une perte d’interférence entre les surfaces d’étanchéité est acceptable sans préjudice important pour le bon fonctionnement de la connexion tubulaire. Par exemple, il peut être considéré qu’une perte d’interférence entre la première surface d’étanchéité et la deuxième surface d’étanchéité de l’ordre de 30% par rapport à l’interférence nominale à l’état monté de la connexion, c’est-à-dire au couple cible, est acceptable. Dans un tel cas, il peut être considéré qu’une connexion tubulaire à l’état monté présentant une interférence d’au moins 70% entre la première surface d’étanchéité et la deuxième surface d’étanchéité est acceptable. Cette perte d’interférence acceptable peut être adaptée en fonction des circonstances, par exemple en fonction des formes de la première surface d’étanchéité et/ou de la deuxième surface d’étanchéité, de la présence d’une ou plusieurs autres étanchéités dans la connexion tubulaire, des conditions d’utilisation envisagées, ou toute autre raison.
[36]Selon un mode de réalisation, la zone de tolérance inférieure est déterminée d’une part par la position relative optimale corrigée du repère et, d’autre part, par une borne inférieure corrigée, la zone de tolérance inférieure s’étendant sur une distance correspondant à ladite borne inférieure corrigée depuis la position relative optimale corrigée en direction de l’extrémité distale dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant le repère.
[37]Cette borne inférieure peut être définie de nombreuses manières. Par exemple, cette borne inférieure peut être définie de manière arbitraire, sur la base de statistiques de bornes inférieures considérées comme acceptables. De préférence cette borne inférieure est déterminée en fonction de l’interférence entre la première surface d’étanchéité et la deuxième surface d’étanchéité. Idéalement, cette borne inférieure est déterminée en fonction d’une part de l’interférence entre la première surface d’étanchéité et la deuxième surface d’étanchéité et, d’autre part, de l’interférence entre le premier filetage et le deuxième filetage.
[38]Selon un mode de réalisation, la borne inférieure corrigée répond à l’équation : — SIXRl borne in
7férieure = — ,„ tan 2 „ (Max.\STl/ST2 \) dans laquelle SI est un pourcentage d’interférence à l’étanchéité, RI est une perte d’interférence acceptable, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité.
[39]Dans le cadre d’une surface d’étanchéité plane, l’inclinaison STI ou ST2 d’une telle surface d’étanchéité plane correspond à l’angle formé entre cette surface d’étanchéité plane et Taxe longitudinal de la connexion tubulaire. Dans le cadre d’une surface d’étanchéité torique, l’inclinaison de ladite surface d’étanchéité torique correspond à l’angle formé par une droite reliant les points de jonction de ladite surface d’étanchéité torique avec les portions de composant tubulaire situées axial ement de part et d’autre de ladite surface d’étanchéité torique.
[40] Selon un mode de réalisation, la borne inférieure corrigée est égale à une valeur minimale entre une première borne inférieure et une deuxième borne inférieure, lesdites première borne inférieure et deuxième borne inférieure répondant aux équations :
Figure imgf000010_0001
dans lesquelles SI est un pourcentage d’interférence à l’étanchéité, RI est une perte de tolérance acceptable, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité et TTdeg est une inclinaison de l’un parmi le premier filetage et le deuxième filetage, ledit un parmi le premier filetage et le deuxième filetage étant agencé sur le composant tubulaire comportant le repère et Ti est une interférence nominale entre le premier filetage et le deuxième filetage au couple cible.
[41]Une telle borne inférieure prenant en compte d’une part l’interférence entre les surfaces d’étanchéité et, d’autre part, l’interférence entre les filetages permet de déterminer une borne inférieure d’une grande finesse, garantissant de façon précise qu’une interférence minimale est assurée entre les surfaces d’étanchéité lorsque, à l’état monté de la connexion tubulaire, l’extrémité distale du composant tubulaire ne comportant pas le repère est radialement au droit du repère entre la position relative optimale corrigée et la zone de tolérance inférieure.
[42]Dans le cadre de d’une connexion tubulaire dont les dents des filetages présentent une crête et/ou une racine inclinées par rapport à l’axe longitudinal de la connexion, l’inclinaison du filetage correspond à l’inclinaison de la crête et/ou de la racine. Dans le cadre d’une connexion tubulaire dont les dents des filetages présentent une crête et une racine parallèles à l’axe longitudinal de ladite connexion tubulaire, alors l’inclinaison du filetage correspond à l’inclinaison d’une droite passant par un même point de la racine ou de la crête de dents successives, les dents présentant des singularités telles que les dents imparfaites ne permettant pas de définir un point correspondant sur cette droite étant ignorées dans la définition de cette inclinaison.
[43]Selon un mode de réalisation, la connexion tubulaire comporte en outre une zone de tolérance supérieure.
[44]Une telle zone de tolérance supérieure permet de définir une zone de positions relatives entre les composants tubulaires garantissant qu’il n’y ait pas de dommage causé par une interférence trop importante entre les surfaces d’étanchéité. En outre, cette zone de tolérance supérieure permet de s’assurer de l’absence de déformation vers l’intérieur de la connexion tubulaire liée à un vissage trop important des composants tubulaires entre eux, une telle déformation pouvant entraver le passage d’un outil de contrôle (« drift » du terme anglais).
[45] Selon un mode de réalisation, la zone de tolérance supérieure est déterminée d’une part par la position relative optimale corrigée du repère et, d’autre part, par une borne supérieure, la zone de tolérance supérieure s’étendant sur une distance correspondant à ladite borne supérieure depuis la position relative optimale corrigée selon une direction s’éloignant d’une extrémité libre dudit un parmi le premier composant tubulaire et le deuxième composant tubulaire comportant le repère. [46]Cette borne supérieure peut être définie de nombreuses manières. Par exemple, cette borne supérieure peut être définie de manière arbitraire, sur la base de statistiques de bornes supérieures considérées comme acceptables. De préférence cette borne supérieure est déterminée en fonction de l’interférence entre la première surface d’étanchéité et la deuxième surface d’étanchéité. Idéalement, cette borne supérieure est déterminée en fonction d’une part de l’interférence entre la première surface d’étanchéité et la deuxième surface d’étanchéité et, d’autre part, de l’interférence entre le premier filetage et le deuxième filetage.
[47]Selon un mode de réalisation, la borne supérieure répond à l’équation :
SI XR2 borne supérieure = — „
“ tan(Max.\STl/ST2 \) dans laquelle SI est un pourcentage d’interférence à l’étanchéité, R2 est une perte de tolérance acceptable, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité.
[48] Selon un mode de réalisation, la borne supérieure est égale à une valeur minimale entre une première borne supérieure et une deuxième borne supérieure, lesdites première borne supérieure et deuxième borne supérieure répondant aux équations :
— xR2
( v3) 7 première borne supérieure = - — tan( r - -, et Max.[STl/ST2]y
Figure imgf000012_0001
dans lesquelles SI est un pourcentage d’interférence à l’étanchéité, R2 est une perte de tolérance acceptable, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité et TTdeg est une inclinaison de l’un parmi le premier filetage et le deuxième filetage, ledit un parmi le premier filetage et le deuxième filetage étant agencé sur le composant tubulaire comportant le repère, et Ti est une interférence nominale entre le premier filetage et le deuxième filetage au couple cible de la connexion. [49] Selon un mode de réalisation, le premier composant tubulaire comporte une pluralité de premières surfaces d’étanchéité et le deuxième composant tubulaire comporte une pluralité de deuxièmes surfaces d’étanchéité.
[50]Dans le cadre d’une pluralité de surfaces d’étanchéité sur chacun des composants tubulaires, la borne inférieure et la borne supérieure sont définies comme indiqué ci-dessus pour chacune des zones d’étanchéité de la connexion tubulaire, de telles zones d’étanchéité étant formées par l’une des premières surface d’étanchéité et l’une des deuxièmes surface d’étanchéité coopérant. La zone de tolérance inférieure est alors définie par la position relative optimale corrigée et la borne inférieure minimale parmi l’ensemble des bornes inférieures. De même, la zone de tolérance supérieure est alors définie par la position relative optimale corrigée et la borne supérieure minimale parmi l’ensemble des bornes supérieures.
Brève description des figures
[51]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.
[fig. l]La figure 1 est une vue en coupe d’une connexion tubulaire selon un mode de réalisation de l’invention.
[fig. 2] La figure 2 est une représentation schématique d’une zone de la connexion tubulaire illustrée sur la figure 1, ladite zone comportant un repère de positionnement relatif des composants tubulaires.
[fig. 3] La figure 3 est une représentation schématique d’une première variante de la connexion tubulaire illustrée sur la figure 1 illustrant une zone de ladite variante, ladite zone comportant un repère de positionnement relatif des composants tubulaires.
[fig. 4] La figure 4 est une représentation schématique d’une deuxième variante de la connexion tubulaire illustrée sur la figure 1 illustrant une zone de ladite variante, ladite zone comportant un repère de positionnement relatif des composants tubulaires.
Description des modes de réalisation
[52]Dans la description, les figures et les revendications, l’axe X correspond à l’axe de révolution des composants tubulaires à l’état monté de la connexion tubulaire, ledit axe X définissant également un axe de la connexion tubulaire. Par convention, l'orientation « radiale » est dirigée orthogonal ement à l'axe X et l’orientation « axiale » est dirigée parallèlement à l’axe X. [53]Les termes « externe » et « interne » sont utilisés pour définir la position relative d'un élément, par référence à l'axe X. Un élément proche de l'axe X est ainsi qualifié d'interne ou radial ement interne par opposition à un élément qualifié d’externe ou radial ement externe situé radialement en périphérie.
[54]L’ exploitation pétrolière, de gaz ou autre nécessite un nombre important de tubes associés deux à deux pour former une colonne dans un puits d’exploitation. 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.
[55]La figure 1 illustre une vue en coupe d’une connexion tubulaire 1 selon un mode de réalisation de l’invention. La connexion tubulaire 1 est formée par assemblage d’un premier composant tubulaire 2 avec un deuxième composant tubulaire 3.
[56]Le premier composant tubulaire 2 comporte un premier corps principal 4 et une première portion de connexion 5. La première portion de connexion 5 est formée sur une surface externe du premier composant tubulaire 2, le premier composant tubulaire 2 étant ainsi qualifié de « male » (ou « pin » du terme anglais). La première portion de connexion 5 comporte, successivement depuis le premier corps principal 4 jusqu’à une première extrémité libre 6 du premier composant tubulaire 2, une première surface d’étanchéité externe 7, un premier filetage 8, une première surface d’étanchéité interne 9 puis ladite première extrémité libre 6 du premier composant tubulaire 2.
[57]De façon analogue, le deuxième composant tubulaire 3 comporte un deuxième corps principal 10 et une deuxième portion de connexion 11. La deuxième portion de connexion 11 est formée sur une surface interne du deuxième composant tubulaire 3, le deuxième composant tubulaire 3 étant ainsi qualifié de « femelle » (ou « box » du terme anglais). La deuxième portion de connexion 11 comporte, successivement depuis le deuxième corps principal 10 jusqu’à une deuxième extrémité libre 12 dudit deuxième composant tubulaire 3, une deuxième surface d’étanchéité interne 13, un deuxième filetage 14, une deuxième surface d’étanchéité externe 15 puis ladite deuxième extrémité libre 12.
[58]Comme illustré sur la figure 1, le premier filetage 8 comporte une pluralité de premières dents 16. Les premières dents 16 présentent une largeur, prise parallèlement à l’axe X à une hauteur radiale de dent identique sur chacune desdites premières dents 16, variable le long de l’axe X. Plus particulièrement, lesdites premières dents 16 présentent une largeur croissante le long de l’axe X selon un premier sens orienté depuis la première extrémité libre 6 en direction du premier corps principal 4. [59]Les premières dents 16 présentent respectivement une première racine 17, un premier flanc d’engagement 18, une première crête 19 et un premier flanc de chargement 20. Les premiers flancs d’engagement 18 sont tournés vers la première extrémité libre 6. Les premiers flancs de chargement 20 sont tournés vers le premier corps principal 4.
[60]De façon analogue, le deuxième filetage 14 comporte une pluralité de deuxièmes dents 21 à largeur de dent variable, lesdites deuxièmes dents 21 présentant une largeur croissante selon un deuxième sens orienté depuis la deuxième extrémité libre 12 en direction du deuxième corps principal 10, le premier sens et le deuxième sens étant ainsi opposé par rapport à l’axe X. De même, les deuxièmes 21 dents présentent une deuxième racine 22, un deuxième flanc d’engagement 23 tourné vers la deuxième extrémité libre 12, une deuxième crête 24 et un deuxième flanc de chargement 25 tourné vers le deuxième corps principal 10.
[61]La figure 1 illustre la connexion tubulaire 1 à l’état monté. Cet état monté est obtenu en vissant ensemble le premier composant tubulaire 2 et le deuxième composant tubulaire 3. Lors de ce vissage, les premières dents 16 sont engagées avec les deuxièmes dents 21. Plus particulièrement, à l’état monté, les premières dents 16 et les deuxièmes dents 21 sont engagées avec interférence. Ainsi, dans l’état monté, les premiers flancs d’engagement 18 sont en interférence avec les deuxièmes flancs d’engagement 23 et les premiers flancs de chargement 20 sont en interférence avec les deuxièmes flancs de chargement 25.
[62]De même, dans cet état monté, la première surface d’étanchéité interne 9 et la deuxième surface d’étanchéité interne 13 sont en contact avec interférence afin de garantir la bonne étanchéité de la connexion tubulaire 1, en particulier contre les fluides circulant à l’intérieur de la connexion tubulaire 1. La première surface d’étanchéité externe 7 et la deuxième surface d’étanchéité externe 15 sont également en contact avec interférence pour assurer la bonne étanchéité de la connexion tubulaire 1, en particulier contre les fluides à l’extérieur de la connexion tubulaire 1.
[63]Afin de s’assurer du bon positionnement relatif du premier composant tubulaire 2 et du deuxième composant 3 tubulaire à l’état monté, et en particulier du bon positionnement relatif des surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15, un repère 26 est agencé sur le premier composant tubulaire 2. Plus particulièrement et comme illustré sur la figure 2, ce repère 26 est agencé sur la surface externe du premier corps principal 4.
[64]Le repère 26 comporte une position relative optimale nominale, c’est-à-dire une position théorique définie dans les spécifications destinées à la fabrication du premier composant tubulaire 2, cette position relative optimale nominale étant appelée position nominale dans la suite de la description. Cette position nominale définit une position relative entre le premier composant tubulaire 2 et le deuxième composant tubulaire 3, et plus particulièrement entre la deuxième extrémité libre 12 et le premier composant tubulaire 2, dans laquelle les différents éléments du premier composant tubulaire 2 et du deuxième composant tubulaire 3, en particulier les surfaces d’ étanchéités?, 9, 13 et 15, sont positionnés de manière à assurer un fonctionnement optimal de la connexion tubulaire 1.
[65]Le repère 26 comporte en outre, une borne inférieure nominale et une borne supérieure nominale qui définissent de part et d’autre de la position nominale des zones de positionnement relatif entre les composants tubulaires 2 et 3 acceptables. A l’état monté de la connexion, la présence de la deuxième extrémité libre 12 radialement au droit de ces zones de positionnement relatif garantit théoriquement un fonctionnement de la connexion tubulaire 1 qui n’est pas optimal mais reste dans des limites acceptables de fonctionnement. Par exemple, ces bornes inférieure et supérieure nominales peuvent définir une perte acceptable d’interférence entre les surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15 ou au contraire une limite maximale d’interférence acceptable par rapport à une interférence optimale.
[66] Cependant, la fiabilité de ce repère 26 est sujet aux tolérances de fabrication du premier composant tubulaire 2 et du deuxième composant tubulaire 3. En particulier, le repère 26 est impacté par les tolérances de fabrication des filetages 8 et 14 qui influent sur le degré d’interférences entre les flancs 18, 20, 23 et 25 et donc la position relative entre le premier composant tubulaire 2 et le deuxième composant tubulaire 3. La position nominale, la borne supérieure nominale et la borne inférieure nominale définissant le repère 26 sont également elles-mêmes sujettes aux tolérances de fabrications. En outre, les surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15 sont également sujettes aux tolérances de fabrication. Ainsi, il existe une incertitude sur la fiabilité du repère 26 pour indiquer le positionnement relatif adéquat des surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15.
[67]L’ influence des tolérances de fabrication sur le repère 26 peut engendrer la validation de connexion tubulaire 1 du fait que la deuxième extrémité libre 12 est agencée radialement au droit du repère 26 alors même que les surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15 ne coopèrent pas de manière acceptable. Inversement, l’influence des tolérances de fabrication sur le repère 26 peut engendrer le rejet de connexions tubulaires 1 du fait que la deuxième extrémité libre
12 n’est pas radialement au droit du repère 26 alors même que les surfaces d’étanchéité 7, 9,
13 et 15 coopèrent de façon acceptable.
[68]Afin d’éviter cela, le repère 26 selon l’invention est positionné en fonction des paramètres réels des composants tubulaires 2 et 3. Typiquement, le repère 26 est positionné sur le premier composant tubulaire 2 en fonction de paramètres du premier composant tubulaire 2 et du deuxième composant tubulaire 3 après leur fabrication, ces paramètres étant mesurés, calculés ou obtenus par tout autre moyen. Ainsi, les paramètres relatifs à l’un des composants tubulaires 2 ou 3 utilisés dans les équations ci-dessous sont les paramètres réels dudit composant tubulaire 2 ou 3, par exemple mesuré après fabrication. Cependant, les paramètres relatifs à la connexion tubulaire 1, comme par exemple le couple cible CC, le pourcentage d’interférence à l’étanchéité SI ou encore l’interférence Ti entre le premier filetage 8 et le deuxième filetage 14 sont les valeurs nominales de la connexion tubulaire 1, c’est-à-dire des valeurs théoriques. Ces valeurs nominales sont prises au couple cible pour le cas des interférences.
[69]En particulier, une position relative optimale corrigée 27 est définie. Le repère 26 est agencé sur le premier composant tubulaire non pas en fonction de la position nominale mais en fonction de cette position relative optimale corrigée 27, ci-après appelée position corrigée 27. Cette position corrigée 27 est définie en fonction de la position nominale définie dans les spécifications mais également en fonction d’un diamètre externe OD du premier composant tubulaire 2, d’une épaisseur Wt du premier composant tubulaire 2 ainsi que du pas de filetage Pdf du premier filetage 8. Le diamètre externe OD, l’épaisseur Wt et le pas de filetage Pdf sont mesurés, calculé ou obtenus par tout autre moyen sur le premier composant tubulaire 2 après sa fabrication, il s’agit donc des paramètres réels dudit premier composant tubulaire.
[70]La position corrigée 27 est également positionnée en fonction du couple cible CC de la connexion tubulaire 1.
[71] Ainsi, une correction de positionnement de la position relative optimale est calculée pour le repère. Cette correction répond à l’équation :
Figure imgf000017_0001
dans laquelle ST est un seuil de tolérance, OD est le diamètre externe du premier composant tubulaire 2, Wt est l’épaisseur du premier composant tubulaire 2, CC est le couple cible de la connexion tubulaire 2 et PdF est le pas de filetage du premier filetage 8, de préférence le plus grand parmi un pas de filetage du flanc de chargement et un pas de filetage du flanc d’engagement du premier filetage 8.
[72]Le seuil de tolérance ST peut être déterminé de nombreuses manières. De façon préférentielle, ce seuil de tolérance ST peut être déterminé de manière arbitraire, par exemple à une valeur de 96000, cette valeur étant adaptée à l’ensemble des connexions selon l’invention. Un seul de tolérance ST peut également être calculé par analyse de l’inclinaison des filetages ainsi que des pas de filetage, en particulier du « wedge ratio », c’est-à-dire une différence entre le pas de filetage des flancs d’engagement et les pas de filetage des flancs de chargement.
[73]Cette équation permet d’obtenir une distance de déplacement de la position nominale. Ainsi, la position corrigée 27, et donc la position d’agencement du repère 26 sur le premier composant tubulaire 2, est obtenue en appliquant à la position nominale un déplacement d’une valeur correspondant à la correction obtenue.
[74]Cette correction permet de positionner repère 26 de façon précise et fiable. En particulier, la position corrigée 27 prend en compte les tolérances de fabrication du premier composant tubulaire 2 et de la connexion tubulaire 1 de sorte que cette position corrigée 27 correspond à un positionnement relatif de la deuxième extrémité libre 12 par rapport au repère 26 dans lequel les surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15 sont effectivement correctement positionnées pour assurer l’étanchéité de la connexion tubulaire 1.
[75]Par ailleurs, le repère 26 agencé à partir de la position corrigée 27 comporte une borne inférieure corrigée 28 et une borne supérieure corrigée 29 qui peuvent être déterminées de nombreuses manières.
[76]Par exemple, la borne inférieure corrigée 28 et/ou la borne supérieure corrigée 29 peuvent- être déterminées par, respectivement, une borne inférieure nominale et/ou une borne supérieure nominale. Le repère 26 comporte dans ce cas des zones de tolérances inférieure et supérieure déterminées par la position corrigée 27 et ces bornes nominales.
[77]Altemativement, la borne inférieure corrigée 28 et/ou la borne supérieure corrigée 29 peuvent-être déterminées sur la base de statistiques de bornes acceptables.
[78]De préférence, de façon analogue à la position corrigée 27, la borne inférieure corrigée 28 et/ou la borne supérieure corrigée 29 sont également déterminées à partir des paramètres structurels réels de la connexion tubulaire 1 afin d’améliorer encore la fiabilité et la précision du repère 26.
[79]Ainsi, la borne inférieure corrigée 28 est avantageusement déterminée en fonction de l’interférence minimale souhaitée entre les surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15. De même, la borne supérieure corrigée 29 est avantageusement corrigée en fonction de l’interférence souhaitée entre les surfaces d’étanchéité7, 9, 13 et 15.
[80]Idéalement, la borne inférieure est déterminée en fonction de l’interférence minimale souhaitée entre les surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15 mais également en fonction de l’interférence entre les filetages 8 et 14. De même, idéalement, la borne supérieure corrigée 29 est déterminée en fonction de l’interférence souhaitée entre les surfaces d’étanchéité 7, 9, 13 et 15 mais également en fonction de l’interférence entre les filetages 8 et 14.
[81]Dans le cadre d’une connexion comportant une pluralité d’étanchéités comme illustrée sur la figure 1, une borne inférieure corrigée est déterminée pour chacune des étanchéités de manière à obtenir une pluralité de borne inférieures corrigées. La borne inférieure corrigée utilisée pour définir le repère 26 est alors la plus petite borne inférieure corrigée parmi cette pluralité de bornes inférieures corrigées. De façon analogue, une borne supérieure corrigée est calculée pour chacune des étanchéités et la borne supérieure corrigée utilisée pour définir le repère 26 est la plus petite borne supérieure corrigée parmi la pluralité de bornes supérieures corrigées obtenues en fonction de la pluralité d’étanchéité.
[82]Ainsi, dans le cadre de la connexion tubulaire illustrée sur la figure 1 comportant une étanchéité interne formée conjointement par la première surface d’étanchéité interne 9 et la deuxième surface d’étanchéité interne 13 et une étanchéité externe formée conjointement par la première surface d’étanchéité externe 7 et la deuxième surface d’étanchéité externe 15, des bornes corrigées sont déterminées pour l’étanchéité interne et des bornes corrigées sont déterminées pour l’étanchéité externe. La borne inférieure corrigée 28 du repère 26 est alors la plus petite borne inférieure corrigée parmi celles déterminées pour l’étanchéité interne et pour l’étanchéité externe. De même, la borne supérieure corrigée 29 du repère 26 est alors la plus petite borne supérieure corrigée parmi celles déterminées pour l’étanchéité interne et pour l’étanchéité externe.
[83]I1 est décrit ci-dessous le positionnement de borne inférieure corrigée et de borne supérieure corrigée de façon générique pour une zone d’étanchéité, la description ci-dessous étant applicable pour chacune des différentes étanchéités.
[84]Selon un mode de réalisation prenant en compte l’interférence réelle entre les surfaces d’étanchéité, la borne inférieure corrigée 28 répond à l’équation : — si XRI borne in
1férieure = — „ tan(Max.\STl/ST2 \) dans laquelle SI est un pourcentage d’interférence à l’étanchéité, RI est une perte d’interférence acceptable entre les surfaces d’étanchéité, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité.
[85]Une telle borne inférieure corrigée 28 prend ainsi en compte l’impact de l’interférence réelle souhaitée entre les surfaces d’étanchéité pour valider ou rejeter une connexion tubulaire 1. [86]Dans le cadre d’une surface d’étanchéité plane, l’inclinaison d’une telle surface d’étanchéité plane correspond à l’angle formé entre cette surface d’étanchéité plane et l’axe X de la connexion tubulaire 1.
[87]Dans le cadre d’une surface d’étanchéité torique, l’inclinaison de ladite surface d’étanchéité torique correspond à l’angle formé par une droite reliant les points de jonction de ladite surface d’étanchéité torique avec les portions de composant tubulaire situées axial ement de part et d’autre de ladite surface d’étanchéité torique.
[88]Une perte d’interférence acceptable entre les surfaces d’étanchéité peut être déterminée en fonction de la forme des surfaces d’étanchéité, des performances souhaitées de la connexion tubulaire 1 ou toute autre raison. Cette perte d’interférence entre les surfaces d’étanchéité est par exemple de 30%, c’est à dire qu’une interférence minimale de 70% est assurée par la borne inférieure corrigée.
[89]De façon analogue, la borne supérieure répond à l’équation :
SI
XR2 borne supérieure = — ,„ 2 „
“ tan(Max.\STl/ST2 \) dans laquelle SI est le pourcentage d’interférence à l’étanchéité, R2 est l’interférence maximale acceptable entre les surfaces d’étanchéité, STI est l’inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est l’inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité.
[90]Une interférence maximale acceptable entre les surfaces d’étanchéité peut être déterminée en fonction de la forme des surfaces d’étanchéité, des performances de la connexion tubulaire souhaitée ou toute autre raison. Cette interférence maximale acceptable entre les surfaces d’étanchéité est par exemple de 40%.
[91]Une telle borne supérieure corrigée prend ainsi en compte l’impact de l’interférence réelle souhaitée entre les surfaces d’étanchéité pour valider ou rejeter une connexion tubulaire 1.
[92]Selon un mode de réalisation préférentiel prenant en compte l’interférence réelle entre les surfaces d’étanchéité mais également l’interférence entre les filetages, , la borne inférieure corrigée est égale à une valeur minimale entre une première borne inférieure corrigée et une deuxième borne inférieure corrigée, lesdites première borne inférieure corrigée et deuxième borne inférieure corrigée répondant aux équations : alors
Figure imgf000020_0001
deuxième borne inférieure = 0 , et première borne inférieure xtan(TTt;ea) si Ti — > 0 , alors
Figure imgf000021_0001
dans lesquelles SI est le pourcentage d’interférence à l’étanchéité, RI est la perte de tolérance acceptable, STI est l’inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est l’inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité et TTdeg est une inclinaison du filetage correspondant au composant tubulaire sur lequel est agencé le repère 26 et Ti est une interférence nominale entre le premier filetage et le deuxième filetage au couple cible de la connexion.
[93]Une telle borne inférieure corrigée prenant en compte d’une part l’interférence les surfaces d’étanchéité et, d’autre part, l’interférence entre les filetages, permet de déterminer une borne inférieure corrigée d’une grande finesse, garantissant de façon précise qu’une interférence minimale est assurée à l’état montée de la connexion tubulaire 1.
[94]De façon analogue, la borne supérieure corrigée est égale à une valeur minimale entre une première borne supérieure corrigée et une deuxième borne supérieure corrigée, lesdites première borne supérieure corrigée et deuxième borne supérieure corrigée répondant aux équations :
Figure imgf000021_0002
dans lesquelles SI est le pourcentage d’interférence à l’étanchéité, R2 est la perte de tolérance acceptable entre les surfaces d’étanchéité, STI est l’inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est l’inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité et TTdeg est l’inclinaison du filetage correspondant au composant tubulaire sur lequel est agencé le repère 26, et Ti est une interférence nominale entre le premier filetage et le deuxième filetage au couple cible de connexion.
[95]Dans ce mode de réalisation préférentiel, à la fois l’impact de l’interférence réelle souhaitée entre les surfaces d’étanchéité et l’impact de l’interférence réelle entre les filetages sont pris en compte pour valider ou rejeter une connexion tubulaire de façon fiable et précise. [96]Les figures 1 et 2 illustrent une connexion tubulaire 1 dans laquelle le repère 26 est agencé sur la surface externe du corps principal 4 d’un premier composant tubulaire 2 de type mâle et permet de valider ladite connexion tubulaire en fonction de la position relative de la deuxième extrémité libre 12 par rapport au repère 26. Cependant, l’invention s’applique de façon analogue dans le cadre de connexion tubulaire présentant d’autres configurations.
[97]Les figures 3 et 4 illustrent de tels exemples d’autres configuration, la description ci-dessus au regard du repère 26, de la position corrigée 27, de la borne inférieure corrigée 28 et de la borne supérieure corrigée 29 s’appliquant de façon analogue dans de telles autres configurations de la connexion tubulaire 1. Sur ces figures 3 et 4, les éléments identiques ou remplissant la même fonction que des éléments décrits ci-dessus en regard des figures 1 et 2 portent la même référence. Dans la description ci-dessous des figures 3 et 4, seuls les éléments différents de ceux déjà décrits ci-dessus en regard des figures 1 et 2 sont détaillés, les éléments non décrits en regards des figures 3 et 4 étant identiques à ceux déjà décrits en regard des figures 1 et 2.
[98]La figure 3 illustre le cas d’une connexion tubulaire 1 dite « flush », c’est-à-dire dont le diamètre externe est inférieur à 101% des diamètres externes des composant tubulaire 2 et 3 qui la forment. Dans cette connexion tubulaire 1, le repère 26 est agencé sur la surface externe de la première portion de connexion 5 du premier composant tubulaire 1. Plus particulièrement, le repère 26 est agencé entre le premier corps principal 4 et la première surface d’étanchéité externe (non illustrée.
[99]La figure 4 illustre le cas d’une connexion tubulaire 1 dans laquelle le repère 26 est agencé sur la surface interne du deuxième composant tubulaire 3, c’est-à-dire sur le composant tubulaire 3 de type femelle. Ce repère 26 permet alors de valider ou rejeter la connexion tubulaire 1 en fonction de la position relative entre le repère 26 et la première extrémité libre 6. Par ailleurs, le repère 26 est alors agencé sur la surface interne de la deuxième portion de connexion 11 axial ement entre le deuxième corps principal 10 et la deuxième surface d’étanchéité interne 13.
[100]Seuls les éléments pertinents dans le cadre de l’invention ont été décrits en regard des figures 1 à 4, la connexion tubulaire pouvant comporter d’autres caractéristiques non décrites ci-dessus. Ainsi par exemple la connexion tubulaire illustrée sur la figure 1 comporte une gorge externe pour recueillir la graisse pouvant être appliquée sur les composants tubulaires, le premier composant tubulaire peut comporter un chanfrein reliant une face de l’extrémité libre du premier composant tubulaire et une surface interne dudit premier composant tubulaire, etc. [101]L’invention est décrite ci-dessus en regards des figures 1 à 4 dans le cadre de modes de réalisation préférentiels. Cependant, l’invention couvre également des modes de réalisation non illustrés.
[102]Par exemple, l’invention est applicable dans le cadre de connexion de type intégrale ou couplée-manchonnée. Dans une connexion intégrale, des composant tubulaires de grande longueur comportent à une première extrémité un élément de connexion de type male et à l’autre extrémité de type femelle, ces composants de grande longueur étant assemblés deux à deux directement. Dans une connexion de type couplée-manchonnée, des composants tubulaires de grande longueur comportent à chaque extrémité un élément de connexion de type mâle, des composants tubulaires de moindre longueur appelés coupleur comportant à chaque extrémité des éléments de connexion de type femelle, deux composants tubulaires de grande longueur étant associés par l’intermédiaire d’un coupleur.
[103]Les connexions peuvent être de type flush ou semi-flush. Une connexion flush est une connexion dont le diamètre externe est au plus égal à 101% du diamètre externe du corps du composant tubulaire rattaché à la connexion. Une connexion semi-flush est une connexion dont le diamètre externe est au plus égal à 110% du diamètre externe du corps du composant tubulaire rattaché à la connexion.
[104]De même, l’invention est décrite ci -dessus dans le cadre de filetage uniques, l’invention étant applicable dans le cadre de filetages comportant plusieurs zones filetées, par exemple sur plusieurs étages.
[105]L’invention est également applicable dans le cadre d’une connexion tubulaire comportant une ou plusieurs zones d’étanchéité, situées par exemple de part et d’autre des filetages et/ou comportant une zone d’étanchéité centrale.
[106]De même, les racines et les crêtes des dents des filetages peuvent être parallèles à l’axe de la connexion tubulaire ou bien parallèle à l’inclinaison des filetages. De telles dents peuvent présenter un profil en queue d’aronde, aussi appelés « dovetail », ou encore un profil trapézoïdal.
[107]Le repère peut être réalisé de différentes manières. Ainsi, un tel repère peut être fait par exemples par moletage, par usinage d’une gorge formant le repère visuel, par un marquage laser, de peinture, par poinçonnage du repère ou autre.
[108]Dans le cas d’une connexion tubulaire comportant une pluralité de premières surfaces d’étanchéité et une pluralité de deuxièmes surfaces d’étanchéité correspondantes formant deux à deux des zones d’étanchéité distinctes, alors la borne inférieure corrigée, et la borne supérieure corrigée, est la valeur minimale entre les bornes inférieures, respectivement borne entre les bornes supérieures, calculées pour chacune des zones d’étanchéité.
[109]Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec plusieurs modes de réalisation particuliers, il est bien évident qu'elle n'y est nullement limitée et qu'elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons si celles-ci entrent dans le cadre de l'invention.
[110]L’usage du verbe « comporter », « comprendre » ou « inclure » et de ses formes conjuguées n’exclut pas la présence d’autres éléments ou d’autres étapes que ceux énoncés dans une revendication. [111]Dans les revendications, tout signe de référence entre parenthèses ne saurait être interprété comme une limitation de la revendication.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Connexion tubulaire (1) comportant un premier composant tubulaire (2) et un deuxième composant tubulaire (3), le premier composant tubulaire (2) comportant un premier filetage (8) et une première surface d’étanchéité (9, 7), le premier filetage (8) présentant une largeur de dent variable, le deuxième composant tubulaire (3) comportant un deuxième filetage (14) et une deuxième surface d’étanchéité (13, 15), le deuxième filetage (14) présentant une largeur de dent variable, le premier filetage (8) et le deuxième filetage (14) étant engagés dans un état monté de la connexion tubulaire (1), la première surface d’étanchéité (7, 9) et la deuxième surface d’étanchéité (13, 15) étant en contact étanche dans ledit état monté de la connexion tubulaire (1), l’un parmi le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3) comportant un repère (26), ledit repère présentant une position relative optimale entre le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3), caractérisé en ce que la position relative optimale du repère (26) est une position relative optimale corrigée (27), ladite position relative optimale corrigée (27) correspondant à une position relative optimale nominale à laquelle est appliquée une correction, ladite correction étant en fonction des caractéristiques dudit un parmi le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3) sur lequel est agencé le repère ainsi que d’un couple cible de la connexion tubulaire (1).
[Revendication 2] Connexion tubulaire (1) selon la revendication 1, dans laquelle la correction répond à l’équation :
Figure imgf000025_0001
dans laquelle ST est un seuil de tolérance, OD est un diamètre externe dudit un parmi le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3) comportant le repère (26), Wt est une épaisseur dudit un parmi le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3) comportant le repère (26), CC est un couple cible de la connexion tubulaire (1), PdF est un pas de filetage du filetage appartenant audit un parmi le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3) comportant le repère (26).
[Revendication 3] Connexion tubulaire (1) selon la revendication 1 ou 2, comportant en outre une zone de tolérance inférieure.
[Revendication 4] Connexion tubulaire (1) selon la revendication 3, dans laquelle ladite zone de tolérance inférieure est déterminée d’une part par la position relative optimale corrigée (27) du repère (26) et, d’autre part, par une borne inférieure corrigée (28), la zone de tolérance inférieure s’étendant sur une distance correspondant à ladite borne inférieure corrigée (28) depuis la position relative optimale corrigée (27) en direction d’une extrémité libre (6, 12) de l’un parmi le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3) comportant le repère (26).
[Revendication 5] Connexion tubulaire (1) selon la revendication 4, dans laquelle la borne inférieure corrigée (28) répond à borne inf
J érieur
Figure imgf000026_0001
dans laquelle SI est un pourcentage d’interférence à l’étanchéité, RI est une perte d’interférence acceptable, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité (7, 9), ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité (13, 15).
[Revendication 6] Connexion tubulaire (1) selon la revendication 5, dans laquelle la borne inférieure corrigée est égale à une valeur minimale entre une première borne inférieure et une deuxième borne inférieure, lesdites première borne inférieure et deuxième borne inférieure répondant aux équations : alors
Figure imgf000026_0002
deuxième borne inférieure = 0, et si
Figure imgf000027_0001
dans lesquelles SI est un pourcentage d’interférence à l’étanchéité, RI est une perte de tolérance acceptable, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité, ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité et
TTdeg est une inclinaison de l’un parmi le premier filetage (8) et le deuxième filetage (14), ledit un parmi le premier filetage (8) et le deuxième filetage (14) étant agencé sur le composant tubulaire comportant le repère (26) et Ti est une interférence nominale entre le premier filetage et le deuxième filetage.
[Revendication 7] Connexion tubulaire (1) selon l’une des revendications précédentes, comportant en outre une zone de tolérance supérieure.
[Revendication 8] Connexion tubulaire (1) selon la revendication 7, dans laquelle ladite zone de tolérance supérieure est déterminée d’une part par la position relative optimale corrigée (27) du repère (26) et, d’autre part, par une borne supérieure corrigée (29), la zone de tolérance supérieure s’étendant sur une distance correspondant à ladite borne supérieure corrigée (29) depuis la position relative optimale corrigée (27) selon une direction s’éloignant de d’une extrémité libre (6, 12) de l’un parmi le premier composant tubulaire (2) et le deuxième composant tubulaire (3) comportant le repère (26).
[Revendication 9] Connexion tubulaire selon la revendication 8, dans laquelle la borne supérieure répond à l’équation : x R2 borne supérieure = - -
F tan(Max. [ST1/ST2]) dans laquelle SI est un pourcentage d’interférence à l’étanchéité, R2 est une perte de tolérance acceptable, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité (7, 9), ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité (13, 15). [Revendication 10] Connexion tubulaire (1) selon la revendication 9, dans laquelle la borne supérieure corrigée (29) est égale à une valeur minimale entre une première borne supérieure et une deuxième borne supérieure, lesdites première borne supérieure et deuxième borne supérieure répondant aux équations :
— xR2
( v3) 7 première borne supérieure = - —r - - tan(Max.\STl/ST2 \) alors
Figure imgf000028_0001
deuxième borne supérieure = 0, et
Figure imgf000028_0002
dans lesquelles SI est un pourcentage d’interférence à Tétanchéité, R2 est une perte de tolérance acceptable, STI est une inclinaison de la première surface d’étanchéité (7, 9), ST2 est une inclinaison de la deuxième surface d’étanchéité (13, 15) et TTdeg est une inclinaison de l’un parmi le premier filetage (8) et le deuxième filetage (14), ledit un parmi le premier filetage (8) et le deuxième filetage (14) étant agencé sur le composant tubulaire comportant le repère (26) et Ti est une interférence nominale entre le premier filetage et le deuxième filetage.
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