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"Appareil permettant de réaliser dea passage* à travers un tubage dans un puits"
La présente invention concerne d'une manière générale dos puits de pétrole et plus spécialement des dispositifs destinée à réaliser des passages de fluide entre des couches pétrolières exposées dans un trou du sonde et 1' intérieur du tubage ou dispositif analogue qui a été descendu dans le trou de sonde et mis en place, par exemple par aimantation.
Après avoir foré un trou de sonde à travers des oouchoo pétrolifères, on descend habituellement un tubage d'acier dan3 le forage jusqu'au voisinage des couches pétrolifères. On place alors du ciment dans le trou de oondo, à l'extérieur du tubage pour isoler
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hermétiquement de l'eau ou autres matières étrangères
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le trou de sonde au-lcasuv et au-docuouc des couches pétrolières, Ceci îooll la zone du production et ne permet 1' atte i,rrs l'intérieur du tubage qu'à l'huile désirée. J(.'an'noin6, il cet nécessaire do réaliser des passages qui s'étendent entre l'intérieur du tubage et
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la face des couches pétrolières, do tels passages a '6. tendant n6consairoment à travers le tubage bzz travers le ciment qui untoure le tubage.
On peut donner comme exemple de moyen de for- mer ces passages, colui qui oat exposé dans le brevet
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des Etats-Unis d'Aaërique N 2,''>.3a du 25 décembre 1936. Ce brevet expose des élénrunta t61ofJoopiques qui sont montés sur le tubage avant de le descendre dans le trou de sonde ot qui peuvent ensuite être déployés par pression hydraulique interne de façon à faire saillie
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au delà du tubaue à une distance suffisamment grande pour atteindre la face du trou au sonde. Après avoir fait déployer les éléments t6lescopiques on place le ciment et on le 1"iszo faire prise, bien qu'il soit éga- lement possible de déployer les éléments après que le ci4!1ent ait été mio en place ut pendent qu'il ont encore mou et plastique.
De tels dispositif a sont généralement connus dana l'industrie sous le nom de "Perméators" et seront désignés ainsi dans la ouitu du texte.
Les types connus de pormêators ont différente inconvénients qui on limitent 1'emploi. Une objection est qu'ils sont bénérulobûnt coûtavic à fabriquer en rai- son du nombre de pièces individuelles impliquées, des joints à ajuster, et du soin nécessaire pour leur àbri-
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cation. Les pièces téleacopiquec nécessitent un usinage
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soigné pour réaliser les ajustages délicats nécessaires pour garantir un déplacement satisfaisant: et en môme
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temps cl1,Oohel' qu'il n'y ait des fuites autour des pite- ces* Les porméatoru télescopiques font initialement saillie à une distance importante en dehors de la surfa- ce extérieure du tubage.
Etant donné qu'il y a au moine deux et quelquefois trois éléments télescopiques dans
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un permuter du type t3.4copi,cud, les épaisseurs radia- les de ces éléments, l'un étant contenu dans l'autre, s'ajoutent ot il en résulte que le diamètre total de 1' ensemble de permuter assembla est tol qu'il est par-
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fois nécessaire do monter le pormdator à l'extérieur d'un tubage de petit diamètre. Ces duux facteurs rendent nécessaire que le trou de sonde soit considérablement plus grand que le diamètre extérieur du tubage lui-même afin de,) recevoir uno loncuour du tubage comportant des
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pwr dôatora ln±Jtl.111Jo sur allo.
Cela coûte plus cher de forer ob do remplir do citent un trou de sonde do dimon- sion supérieure, si bien qu'il est avantageux de mainte- nir lo diamètre du trou de aondo 1\ un r.iniNUBi.
Un autre problème qui se présente avec des typoi connus de pûrmoatora est que le rapport d'exten- sion eit relativement limité. S'il y a doux éléments dans l'cnoonblti tdlvsoopiquo, le rapport du permdator déploya à le longueur initiale du .dOm\! enaomblo rétracta eat un pou moins que 2 pour 1. Ce rapport d'extension peut ôtro ç1JuélioX'tt en ayant troiu élémcnta dont doux eu J,1$J\l.loent pur ruppoi-t au corps fixe, mais môme alors un rapport .1'xuzzaion inférieur à 3 pour 1 est ce qu'on puub obtenir du :n1oux. 11 est évidemment désirable
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d'obtenir le rapport d'extension le plus grand possible, étant donné que ceci pormet au porméator de se déployer en dehors de la paroi du tubage jusqu'à la distance la plus grande possible.
En conséquence, 1' invention se propose de fournir un perméator d'une conception nouvelle qui pos- aède un rapport d'extension supérieur à co qui était possible jusqu'à prêtant; qui soit lue petit et fasse l'extérieur du tubage une saillie moinj importante pour une dimension du passage donné qui co qui était connu uaqu'à présent; et qui soit d'une construction simple, comporte moins de pièces, et soit relativement peu coûteux à fabriquer.
L'invention est caractérisée par un perméator comprenant un corps présentant un alésage central, qui est destina à être mont, dans unu ouverture pratiquée à travers la paroi du tubage ut un Piémont formant pansa- go mont6 dans l'alésage dudit corps. L'élément formant passage a une section transversale circulaire et est fixé à son extrémité intérieure our le corps. L'élément formant passage comporte un certain nombre do plis ou ondulations annulaires pou distants les uns des autres, de façon que ledit élément puisse ôtre déployé axialo- ment par'application d'une pression de fluide intérieure qui développe les plis.
Il existe un élément de formetu- re destructible, permettant de former l'extrémité exté- rieure du l'élément formant pusuago pour maintenir le fluide sous prussien et recevoir la poussée axiale d'un tel fluide afin du déployer l'élément formant passade.
Cet élément do fermeture est fait: d'une matière qui puis- se être enlevée à l'aide d'un réactif chimique,par
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exemple d'une matière qui soit assez faoilomont tiolublc- dune l'acide, tandis qu l'élémunt formant passage cet l'ol.;tlvODI\Jllt inoona:1.bllJ au réactif. L'élément formant Po.:W8.L/J Cln fuit de pf'6.rérQnoo l'un métal ductile et ayant peu ou point do tendance à se contracter ou sa ruccouroir quand on réduit la pression interne de fluide.
On coaprondra Mieux l'invention on se référant à la description suivante ot aux dessins annexés dans lesquels t
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- la figure 1 est une oouvo verticale fragmentairo à travru 1 ' oxtrûmité inférieure d'un trou de aonde et d'un.tubage qui y est scellé et muni d'éléments formant placage construite conformément à la présente invention ;
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- la fi;,uru 2 est un'3 coupe horizontale fragmentai- re agrandie i tr,vexr lo tubage et le trou de sonde ada- cent, montrant un porméator construit conformément à
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l'invention *vant qu'il soit déployé ot quo le ciment soit on place ;
- la figure ust une vue semblable à la figure 2, montrant lu perméator déployé en contact avec la paroi ' du trou do sonde, le ciment étant on place ;
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- la figure 4 test une coupo longitudinale fragmen- taire ti.,.ro.nl.l.iQ 1 travers une variante d'un perméator eut représentant des détails de construction.
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n no référant aux dessins et spécialement à la figure 1, on y a représenté un trou do sonde 10 qui uut foré depuis la surface de la terre dans la masse du
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terrain afin du traverser les couches vétrolif res 12.
A l'intérieur du trou du sonde so trouve le tubage 14 qui st on aci,-r ordinaire. Lo tubage a un diamètre plus pue- tit que 11) trou de sonde, un jeu annulaire d'environ
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25 mm, plus ou moins, ant habituellement prévu entre l'extérieur du tubage et la paroi du trou de sonde.
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Au voisinage doa couohoa 1)jtroliféron cet eopaoo annu- laire est rempli do ciment 15, ou d'un autre matériau approprié, qui est lié h la paroi du trou de sonde et
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au tubage if in de former avec eux une t\Jr1l1eturo étanche.
In; ciment peut ttre placé par n'importe quel procédé approprié n ce qui concerne la présente inven- tiont Un 1'''océd consiste à envoyer en bas le aiment par pompage dana l'intérieur du tubage 14 et à le faire sor- tir l l'extrémité* ouverte du tubage afin qu'il s'élève dans l'espace annulaire situe autour du tubage. Le ci- ment eat habituellement suivi par un bouchon 17 qui se
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loge dons, lu tubage à l'oxtroaité Inférieure du trou do sonda, un1, tel bouchon séparant le ciment de l'acide ou autru solution chl,ique' utiliés coomo on le décrira plus loin.
Une section de tubage 14 située à la hauteur et en face des couches pétrolifères 12 est munie d'un certain nombre de dispositifs formant pausace 16. Ces
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dispositifs formant passade ou porméatoec sont rapréscr tés avec Plui de dutails au les figures 2 et 3. Chaque perméator 16 comporte un corps 20 consistant en uno tigo 21 et w1e:tOte 2 formant corps avec la tige. a tigo est de préférence munie extérieurement de fileta grâce auxquels silo peut ctre vi3±ée dant. une ouverture tarciu- dée qui s'étend à travers la paroi du tubage 14.
La tôt* 4'dt; a.ane en contact avec la face extérieure du tu- bage et il peut y avoir un élément d'ùtanchéité en bzz assurant un contact etanche aux fluides entre la face inférieure d la ttte 22 et la face oxterno du tubage.
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La tête 22 peut être munie d'évidements 22a ou être formée de quelqu'autre manière afin qu'on puisse y adapter une clef.
Chaque corps 20 comporte un alésage 24 axial qui traverse entièrement le corps et à l'intérieur de cet alésage se trouve placé l'élément formant passage
25. Cet élément formant passage est un Plument tubulairo qui est normalement circulaire, si on le regarde en section transversale, en un.point quelconque le long de sa longueur. Vu en coupe longitudinale, comme c'est le cas dane la figure 2, il apparaît comporter un certain nombre de plia ou ondulatone annulaires qui sont de préférence pou distantes les unes des autres.
Bien qu' ils ne soient pas représentés ainsi sur le dosein, ces plia sont du préférence ameniés on contact l'un avec l'autre afin de réduire à sa valeur minimum la longueur initiale du l'élément formant passage 25. Cn voit que dans sa construction 1' élément formant passage 25 oat semblable à un tuyau ondulé ou 3, un soufflet métallique.
A l'extrémité externe de l'élément tubulaire 25 est fixé un disque 2G qui comporte une ouverture son- traie fermer par une paroi 27, Le disque 26 constitue un moyen appropria de monter la paroi 27 à l'extrémité ex- térieure de l'élément formant tube afin do former l'ex- trémité externe de ce dernier élément 25. La paroi. 27 est fixée d'une manière étanche sur la rondelle 26, pour des raisons qu'on expliquera plu loin.
A son extrémité interne, l'élément tubulaire 25 est pourvu de mené d'un disque 28 qui relie l'extré- mité interne de l'élément tubulaire au corps 20. On pré- fère habituellement fermer l'ouverture centrale dans le
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disque 2s avec une paroi ;?0 qui out ajustée étroitement sur la rondelle pour c:ruchcr qu'il n'y ait des fuites autour d'elle et pour réaittor à la pression de fluide.
Le corps 20 du chaque perioéator est fait de préféronco en acier en raison de sa résistance, do sa facilité d'usinage, de sa capacité à résister aux r4icw tifs chimiques que l'on emploie dans un trou de sonde,
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D'une manière analogue, les disquos 2u et 0 sont do préfôrcsnce faits on acier. L'élément formant passage 25 peut dtro fait on alliagu tcrrouxt maia il peut égale ment être fait de n'importe lequel d'un grand nombre d'autres métaux tels que le cuivre, l'aluminium et leurs alliages. En général, n'importe quel m6tal ductile pou- vant être travailla mécaniquement afin d'y former les plis ou ondulations et pouvant être ensuite déployé par l'application d'une pression interne de fluide, convient pour la fabrication des éléments formant tube.
Néanmoins,
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le métal doit également âtre un taôtal relativement iner- te par rapport aux réactifs chimiques employée dune le trou de sonde.
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Los parois 27 et 0 sont des paroia dectxucti. blés et sont enlevées, comme on l'expliquera, par appli- cation do réactifs chimiques appropriés, normalement des
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acides. Par conséquent, ces doux él&r.1Emtc sont faits d'un métal qui possédu la résiutance ii6caniquo nucosoairo maio qui puisse être dissous assez facilement dans l'aci- de ou dans une autro solution.
A titre do variante, la
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paroi intériouro JO puut etre un élément cassant qui puisse être rompu par une pression hydraulique à l'inté... rieur du tubage 14. un expliquer maintenant le procédé d'utilisa-
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tion dos porjnéators. L'emplacement des couches pétroli- 1ùro le lunti le trou du sondo ayant 4tà détermine pur n'iStpOt.'tc lequel 'les procédés d'c:taen donc oondes pétro- l.l.l'èv..If], qui no sont /..10 décrits ici étant donne qu'ils na font pan partie do la présente invention, on place lui POl'! {'utora 10 sur lu tubage dans dos positions tel.- lus qu'ils su trouveront aux mêl'H\)E nivoaux que les cou- chan t. Grali.'cra quand le tubage aura été descendu dans le trou de sondo.
Ainsi, Ici nombre exact et les poei... tions uxactos du purméator sont hJb1tu11omont détermi- ncss par doo conditions existant dans n'importe quel trou de sondo individuel. Après que leo perméators sont on placf- sur le tubage, on descend dans le trou do sonde 10 lu tubage 14 avec jus porméators fixes sur lui jus- qu'à CI.! que lu tubage attoigna un* position détorminlo j l' I.1v.;.nC.J, ut qui est typiquement une position dana la- quelle lo tubage r..pocu sur lu fond du trou de nondu, corne 11 ,",,,,t t'vPl';"Dont6 sur 1& figure 1, ou bien so trouva -\ h.U 'le dietunoo où-dessus du fond.
On i-nvoiv pr pompage du ciment vers le bas dans l'intérieur du tubage 14 et il s'écoula A .' oxtrle ;ittS ouv4rt: oc trouvant au fond, s'éluvant dans 1#uap.à- Ct, annulaire situé autour du tubage afin de formar la coucha 15. Lu ciment eat suivi, aprés un intervalle de tutus approrriJ, par une solution acide qui remplit le tubule 14 sur la profondeur du tubage 3 laquelle sont appliquée les perneotora 16. Afin du séparer l'acide du circ.ont qui ao trouve devant lui, on emploie le bouchon 17, et 1; bouchon se déplace vers le bas à l'intérieur eu tube,t. pour arriver finalement à reposer sur le fond ou au voiainugu du fond.
Lo but de cotte solution acide
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est do dissoudre les parois intérieures 30, ouvrant
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ainsi l'intérieur du chaque élément tubulairo formant
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passage 25 pour établir une communication directe avec l'intérlvur iu tuba5a 14.
..ni les paroi :5u cent conçues du cette manib- re, û11<.:$ peuvent Qtre rompues peu? application d'une pruueion hydraulique appropriée, ou bien on peut recou- rir à uny combinaison Je ruactifa chimiques et do pros-
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sion pour àir(. disparaître les puroio 30.
Après qu'on dit laissa s'êcoulor suffisamment do tumpo pour que lco parois 30 isolant dissoutes, on applique! dû la pression au fluide contenu à l'intérieur du tubage pour déployer lea élémento formant passage depuis 14 position aplatie de la figure 2 jusqu'à la position'déploya de la figure 3, Quand on enlève la paroi 30 ditu6o à l'extrémité inturno d'un purm6 tort l'intérieur du I;crr..('utor est rempli avuo du fluide qui y véntJ.' et qui provient de l'intérieur du tubage 14, 1(Uan.J. on applique ,lu la pruaeion au fluide situé dans le tubage, ecttu prention cet trancuiao au fluide situé dans lu parm6utor ut uxureu une pousocj axiale contre la paroi terminale uxturnc 27. Cctio poussée axiale déploiv l'élément tubulaire 25 axialement on déployant Ses plia
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ou ondulations.
La pression pour laquelle l'oxtonaion du
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tube a lieu puut 8tre r6k,,lée avec précision, étant donna qu'elle est fonction de l'épainseux, de paroi de Ilélé-
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cent tubulairo et des propriétés physiques du matériau
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dont il cst fait. Les porméatoro sont conçue typlquemunt pour sa déployer souu un* pression unitaire interne ro- lativoment élevée, peut Itre 70 s/om2 ou davantage, supérieure à Io pression extérieure ou statique, mais
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bien entendu on peut les concevoir do façon à oe qu'ils se déploient pour une pression unitaire supérieure ou inférieure.
Le temps nécessaire pour enlever les parois internes 30 peut n'ôtre que de quelques minutes, après quoi il faut peu de temps pour déployer les perméators jusqu'à ce qu'ils viennent en contact avec la paroi ou face du trou de sonde, comme il est représenté sur la figure 3. Si cet espace à l'extérieur du tubage est maintenant rempli de ciment, l'opération de déploiement des perméators s'accomplit avant que le ciment ne dur- cisse et pendant qu'il est encore à l'état plastique de façon que les perméators puiosent, par poussée, se fra- yer un chemin à travers cette couche de matière et at- teindre la paroi du trou do sonde.
Apres l'extension des perméators, la pression fluide peut être maintenue dans le tubage si on le dési- re comme garantie que los perméators resteront en con- tact avec les parois du trou do sondo. Néanmoins, il est avantageux que le matériau dont sont faits les porméa- tors soit tol qu'il n'ait pas d'élasticité et par suite n'uit pas de tendance à se contracter ou à . éloigner l'extrémité du perméator de la puroi du trou de sonde après que le perméator a été déployé jusqu'à venir en contact avec la paroi du trou de sonda, après la prico du ciment, les parois externes
27 sont soumises a l'action d'un réactif chimique appro... prié, par exemple de l'acide,
qui les dlsnout. Ce peut ôtre le même réactif que celui qui a été employé pour faire disparaître les parois 30 ou un réactif différent.
Une fois que ces parois sont dissoutes, les perméatora
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déployés constituent un passage libre (comme il est re-
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présenté sur la figure ) entre les couches pétrol,.f . res et l'intérieur du tubage 14, passage à travers le- quel on peut pomper des fluides dans les couches pétro-
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11tèroo et à travers lequel également l'huila et le &ass provenant des couches pétrolifères peuvent s'écouler dans la direction inverse pour aboutir dans le tubage.
A titre de variante du procédé, les permutera peuvent être déployés par pression hydraulique avant qu'on place le ciment, La suite de ces différents stades peut être modifiée de façon à s'adapter aux conditions locales et ne constitue pas une limitation de l'inven- tion.
Dans la forme de perméator décrite ci-dessus, le disque 26 est appuyé dans un évidement annulaire mé- nage dans la pièce 22, maiu il n'at pas contenu ou main- tenu dans cet évidement, sauf par l'élément 25 ou par frottement. Sur la figure 4 on représente une variante de construction dans laquelle le corps comporte un re- bord 22b qui est repousse ou rebords sur la lisière du disque 26 de façon à maintenir le disque on place. Ceci
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garantit que le perméator ne sera pas accidentellement déployé par des variations de pression.le rebord est cisaillé' quand la pression hydraulique tendant à déployer
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le perméator dopasse une valeur donnée ou bien la diuquo terminal 26 peut fléchir ijurrisutwnant pour ylinaer der- rière le rebord.
La longueur ciroonforenciolla du rebord 22b détermine sa résistance au cisaillement ot en ré- 7.unt .ss. loncuur totale, ot par suite sa résistance au cisaillement, on peut déterminer la pression pour laquel- le le ptinôator se déploie. Il est visible qu'on peut
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substituer à ces dispositions uno broche de oieaiUo- ment diamétrale ou une autre disposition similaire,
Do ce qui précède on voit que le permuter perfectionné est d'une construction et d'un fonctionne- munt simple.
Il élimine toute partie mobile entre la-
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quelle doo joints 6 tanches aux fluides peuvent $trô ins- tallée o" maLntonua. tant donn qu'il n'y a qu'un 1<S- munt b l'intérieur du corps, la dimension du corps peut être- ruduito d'une nianLère plua approchée aux dimensions oxtornoa do l'ûlémont tubulaire uxtena,b7.e et ainsi rundue moins valumin:uca qu'il n'était possible jusqu'à prient. En outre il ont possible, en ainenant on contact lus uns avec les autres les plis do 1114-ment tubulaire de réaliser un élément qui puisse ais6mont se dilater au moins trois fois sa longueur originelle, le fait ayant ult6 ontr6 que l'on peut obtenir avec la préson- to construction des rapporta de dilatation s'élevant jusqu'à 5 pour 1.
Bien entendu le présenta invention n'est pas limité* au mode opératoire- et aux exemples décrits et
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représontén et peut recevoir divorces variantes rentrant dans l'esprit et la portée de l'invention