FR2880097A1 - Connecteur de tuyau etanche - Google Patents

Abstract

Un connecteur pour raccorder de façon étanche deux tronçons de tuyau d'axe commun, par coopération d'au moins un couple d'embouts mâle et femelle qui comportent des portés complémentaires permettant de transmettre les efforts de traction et de compression axiale. Le connecteur comprend des moyens permettant, après mise en vis-à-vis des portés, d'exercer, sur la périphérie de l'embout femelle, une force axiale suffisante pour en réduire plastiquement sa longueur de sorte qu'après application de la force, il subsiste une pré-charge sur l'ensemble des portés.

Description

Connecteur de tuyau étanche

Domaine de l'Invention: Cette invention concerne le raccordement étanche de tronçons de tuyaux notamment pour utilisation dans les puits de pétrole ou de gaz.

Etat de la technique: Dans les puits de pétrole et de gaz, que ce soit pour le cuvelage ou pour la io production, on descend d'une manière habituelle des colonnes étanches constituées de tronçons de tuyaux de longueur finie raccordés au fur et à mesure au niveau du plancher de forage. Etant donné le cahier des charges très contraignant de l'utilisation en fond de puits, l'étanchéité des connecteurs est en général du type métal-métal. Il faut, par ailleurs, éviter les jeux dans les connecteurs en les précontraingnant afin qu'il ne se déboîte pas lors de la descente dans le puits et également pour augmenter leur résistance à la fatigue pendant la production.

Les connecteurs pour le raccordement de ces tronçons sont généralement du type à filetage d'au moins un couple d'embouts coopérants mâle et femelle ce qui nécessite lors de leur mise en oeuvre, la rotation de l'un des tronçons par rapport à l'autre. Ce type de connecteur fileté présente quelques inconvénients majeurs. Tout d'abord, lorsque les tronçons de tuyaux à manipuler sont de grand diamètre, l'opération de rotation est difficile. Ensuite, avec les connecteurs actuels, la nécessité de maintenir l'étanchéité métal-métal et d'obtenir un connecteur sans jeux rend obligatoire une rotation relative des deux tronçons avec le filetage en charge. A cause des problèmes de grippage que cela peut engendrer, l'utilisation de certains matériaux pour les tronçons et embouts est difficile voir impossible. Par ailleurs, avec ce type de connecteur, une bonne étanchéité n'accepte que très peu de défauts tels qu'un endommagement local des filets qui peut se produire lors de la manutention. Un autre inconvénient du connecteur fileté vient du fait que l'usinage des embouts est relativement long et coûteux car les filets hélicoïdaux sont obtenus par filetage qui est une opération beaucoup plus lente que le simple tournage.

Afin d'éviter de tels inconvénients, on a proposé des connecteurs à emboîtage mâle-femelle, sans rotation relative, mis en oeuvre hydrauliquement par expansion du raccord femelle et contraction du raccord male. Cette technologie qui nécessite un usinage très précis augmente substantiellement les coûts et crée des contraintes de mise en oeuvre supplémentaires sur le plancher de forage.

s Plus particulièrement, dans le cas de raccordement de tronçons de tuyaux servant au cuvelage des puits, il existe une application qui nécessite le raccordement de tronçon de tuyaux qui ont été au préalable axialement pliés de manière à permettre leur descente à l'intérieur d'un cuvelage antérieurement installé constitué de tronçons de tuyaux de même circonférence, déjà dépliés à l'intérieur du puits. Ceci permet de io réaliser le cuvelage de l'ensemble du puits avec un seul et unique diamètre de cuvelage économisant ainsi une masse importante de volume de terrain foré, de cuvelage et de laitier de ciment, ce qui permet de réduire le coût et la durée du forage. Pour une telle application, l'utilisation de connecteurs filetés pose des problèmes supplémentaires provenant de l'impossibilité de rotation relative des embouts is coopérants s'ils sont déjà pliés. Pour remédier aux problèmes concernant le raccordement de tronçons pliés, le brevet US 5,794,702 de l'inventeur décrit un cuvelage plié, enroulé en continu sur une bobine de sorte qu'il n'y a aucun raccordement à faire lors de sa descente dans le puits. Mais aujourd'hui, seuls les tubes de très petits diamètres (autour de 2-3" de diamètre extérieur) sont descendus dans les puits en utilisant la technologie d'enroulement sur bobine et redressement par déformation plastique lors de la descente. L'utilisation de cette procédure de cuvelage en continu sur bobine, pour un cuvelage dont le diamètre sera compris entre 5" et 10" exige des modifications importantes des appareils de forage. En conséquences, il est fortement souhaitable de disposer d'un connecteur performant à mise en oeuvre rapide approprié au raccordement étanche de tronçons droits de cuvelage plié, lors de la descente du cuvelage.

Résumé de l'invention L'objet de la présente invention est de fournir un nouveau type de connecteur 3o étanche de tuyau par coopération d'au moins un couple d'embout coopérants male et femelle, évitant les inconvénients préalablement décrits des connecteurs existants, que ce soit pour le raccordement de tronçons tubulaires ou de tronçons pliés, en particulier: - pour le raccordement de deux tronçons tubulaires, un connecteur étanche et précontraint sans rotation relative des filets lorsqu'ils sont en prise.

- pour le raccordement de deux tronçons tubulaires, un connecteur étanche et précontraint comme décrit ci dessus et dont l'emboîtement des embouts mâle et femelle coopérants est obtenu sans rotation relative et sans nécessiter une assistance hydraulique interne.

- pour le raccordement de tronçons de tuyau axialement pliés, un connecteur axialement plié, étanche et précontraint conservant sa précontrainte et son étanchéité i o durant toute la phase de dépliage et d'une éventuelle expansion.

Selon l'une des caractéristiques essentielles de l'invention, les portés complémentaires des embouts mâle et femelle coopérants, permettant de transmettre les efforts de traction et de compression axiale de la colonne, sont mise en pré-charge grâce à la diminution dans le domaine plastique de la longueur de l'embout femelle.

Cet écrasement permet de façon simple et rapide d'éliminer tous les jeux dans le connecteur sans qu'il y ait besoin d'une grande précision géométrique des embouts, et même dans le cas où ces embouts sont légèrement endommagés. D'autre part, la pré-charge des portés sert avantageusement au maintient de l'étanchéité métal-métal y compris pendant les sollicitations de mise en place et de service.

Il résulte de cette caractéristique que les surfaces réalisant l'étanchéité sont mises en pré-charge sans glissement de l'une par rapport à l'autre. Cela évite tous les problèmes de grippage permettant l'utilisation d'une gamme plus large de matériaux, notamment ceux plus à même de résister à certain type de corrosion.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la mise en vis à vis des portées complémentaires avant leur pré-chargement peut être effectué par vissage. Dans ce cas, les portés transmettant la traction de la colonne sont de forme hélicoïdale.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la mise en vis à vis des portées complémentaires avant leur pré-chargement peut être effectué par écartement radial élastique forcé des embouts coopérants. L'écartement est obtenu par l'élargissement de l'embout femelle contractant l'embout male par glissement des surfaces inclinées ou coniques de l'arrière des portées filetées ou rainurées garnissant l'extérieur de l'embout mâle et l'intérieur de l'embout femelle.

La disposition selon l'invention présente l'avantage de permettre le raccordement par un connecteur pré plié des tronçons de tuyau axialement plié. L'avantage est que l'assemblage sur le plancher de forage n'est pas plus complexe, ni plus long que pour un raccordement classique de tronçons tubulaires. Un autre avantage de ce connecteur est que la pré-charge et l'étanchéité sont maintenues pendant toute la phase de dépliage des tubes et connecteur dans le puits qui pourra être réalisé par mise en pression interne de la colonne et (ou) par forçage mécanique. Par ailleurs un autre avantage vient du fait que, l'invention permet d'utiliser un connecteur plié de même circonférence interne que les tronçons de tuyaux, et ainsi ne sollicite pas plus en allongement le connecteur que les tronçons de tuyaux, lors du dépliage de l'ensemble.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les portés complémentaires de traction et compression peuvent former entre elles un accrochage de type queue d'aronde de sorte qu'une fois pré-chargées, elles s'opposent à la séparation radiale de la parois des embouts. Cette caractéristique est particulièrement utile lors du dépliage des connecteurs pliés.

Dans le cas de connecteurs axialement pliés, l'invention prévoit un pliage des embouts majoritairement localisé sur des zones axiales amincies. De cette façon, de larges zone de portés restent non-déformées et coopèrent complètement avant, pendant et après le dépliage.

D'autres particularités et avantages de l'invention pourront être appréciés par l'examen des figures et de leur description ci-après, représentant et décrivant des configurations préférées de connecteur et des méthodes pour les mettre en oeuvre se référant à la présente invention et données à titre d'exemples nullement limitatifs

Brève Description des Figures

La figure lA est une vue en coupe axiale schématique sur un connecteur selon l'invention avant mise en pré-charge.

La figure 1B est une vue en coupe axiale schématique sur un connecteur selon 3 0 l'invention après mise en pré-charge.

La figure lBbis est une vue agrandie de la figure 1B montrant plus particulièrement la mise en oeuvre de la pré-charge.

Les figures 2A, 2B et 2C sont des vues en coupe et perspective d'un connecteur selon l'invention, du type à manchon et à portés de traction hélicoïdales, avant engagement des portés dans les états respectifs suivant: avant vissage, après vissage et pré-chargé.

Les figures 2Bbis et 2Cbis sont des vues agrandies des figures respectives 2B et 2C.

Les figures 3A, 3B et 3C sont des vues en coupe et perspective d'un connecteur selon l'invention, du type à manchon et à emboîtement axial sans vissage, dans les états respectifs suivant: avant engagement des portés complémentaires, après engagement des portés complémentaires et pré chargé.

Les figures 3Abis, 3Bbis et 3Cbis sont des vues agrandies des figures respectives 3A, 3B et 3C.

Les figure 4A, 4B; 4C et 4D sont des vues en coupe et perspective d'un connecteur selon l'invention, du type à raccordement de tronçon de tuyaux axialement pliés et à emboîtement axial, dans les états respectifs suivant: portés radialement éloignées, portés en vis à vis avec jeu, portés en pré-charge.

La figure 5 est une vue en coupe et perspective illustrant l'ordre d'empilement successif des composants d'un connecteur selon l'invention de type à manchon pour raccorder deux tronçons de cuvelage axialement pliés.

La figure 6 est une vue en coupe radiale montrant le passage d'un tronçon de cuvelage et de son connecteur axialement pliés à l'intérieur d'un tronçon de cuvelage déjà déplié.

La figure 7 est une vue en coupe et perspective d'un cuvelage plié comportant un connecteur selon l'invention de type à manchon en train de descendre à travers un 25 cuvelage précédemment mis en place et déplié de même dimension.

Les figures 8A à 8D sont des vues en coupe d'une paroi du connecteur selon l'invention tel que représenté sur les figures 5 à 7 illustrant la séquence de mise en oeuvre.

La figure 9 est une vue perspective de l'outil de mise en oeuvre pour le 30 connecteur tel que représenté en figure 5, le corps des vérins verticaux ayant été masqué pour plus de clarté.

La figure 10 est une vue de dessus de l'outil de mise en oeuvre dont les moitiés gauche et droite sont représentées respectivement avant et après engagement radial du manchon.

La figure 11 est une vue en coupe radiale de l'outil de manutention pour le tronçon de cuvelage replié.

La figure 12 est une vue en perspective de l'outil de manutention pour le tronçon de cuvelage replié illustrant sa mise en place sur le tronçon de cuvelage lorsqu'il est à l'horizontal La figure 13 est une vue en perspective de l'outil de manutention et de l'outil de mise en oeuvre tel que configurés sur le plancher de forage pendant la descente de la 1 o colonne.

Les figures 14 et 15 sont des vues en coupe et perspective d'un connecteur selon l'invention du type à emboîtement axial d'un seul couple d'embouts mâle et femelle pour raccorder deux tronçons de tuyaux pliés.

Description détaillée de l'invention:

Afin de faciliter la compréhension de la présente description, on utilisera le terme d'axial pour désigner tout ce qui est parallèle à la direction longitudinale des tronçons de tube à assembler. A contrario on utilisera le terme radial pour désigner tout ce qui est dans le plan perpendiculaire à cette direction. Considérant que la colonne constituée des tronçons de tuyaux assemblés est descendue verticalement dans le puits, on utilisera les termes haut, bas, vers le bas, vers le haut, supérieur ou inférieur.

En référence aux figures 1A, 1B et lBbis le principe de connecteur selon l'invention comprend la coopération d'au moins un couple d'embout mâle 4 et femelle 3. Une des caractéristiques essentielles de l'invention est la manière dont les portés du connecteur reprenant les efforts de traction et de compression dans la colonne sont mises en pré-charge. Les portés de traction 5 et 9 et les portés de compression 10 et 13 sont tout d'abord mise en vis à vis sans charge et avec du jeu (fig 1A). Afin d'effectuer la pré-charge des portés 5,9,10 et 13, les mors 6 engagés dans les rainures 7 sur la surface externe de l'embout femelle 3 mettent en compression la portion circonférentielle 12 de sorte qu'elle passe plastiquement de la longueur 15 à la longueur 16 (fig 1B et 1Bbis). Dans le cas où les deux embouts sont fait dans des matériaux de caractéristiques mécaniques équivalentes, il faut que la longueur 24 soit supérieure à la longueur 16. De cette façon, pour un même rapprochement des mors 6, la portion de l'embout mâle mise en compression par l'intermédiaire des portés 5, 9,10 et 13 subit moins d'allongement que la portion 12 s de l'embout femelle situé entre les mors, en conséquence de quoi, après relâchement des mors, la portion 12 sera davantage réduite plastiquement que la portion 8 de l'embout mâle. Si la réduction plastique de longueur 17 de l'embout femelle est supérieure à la somme des jeux initiaux entre les portés en vis à vis, l'ensemble se maintiendra en précontrainte avec une contrainte de compression dans l'embout mâle 4 équilibré par une contrainte de traction dans l'embout femelle 3. Le même résultat peut être obtenu en jouant sur les caractéristiques de limite élastique différentes entre les deux matériaux constituant les portions 12 et 18. La porté 10 comprend une partie fortement inclinée 11 où la forte pression de contact reprise par une contrainte périphérique dans les embouts permet de réaliser avec fiabilité une étanchéité du type métal-métal.

En référence aux figures 2A, 2B et 2C, l'invention prévoit l'utilisation d'un connecteur du type à manchon. Le manchon 21 comporte deux embouts femelles 3 et 18 coopérants avec les embouts respectifs mâles 4 et 19 des deux tronçons de tuyau à raccorder 1 et 2. Avant l'opération de raccordement (fig 2A), l'embout 3 est vissé sans charge sur l'embout mâle 4 par l'intermédiaire de leur portés de traction hélicoïdale complémentaire. L'embout 19 du tronçon 2 est ensuite engagé de la même manière dans l'embout 18 du manchon 21, jusqu'à ce que toutes les portés soient en vis à vis avec du jeu (fig 2B et 2Bbis). On écrase ensuite plastiquement la portion centrale du manchon 21 (fig 2C et 2Cbis). Cette portion comprend deux zones amincies 12 qui recevront la majorité de la déformation plastique et une portion plus épaisse supportant la portée de centrage 20 venant s'appuyer sur les portés de compression 10 des embouts mâles afin de bien répartir la déformation plastique des deux portions 12. les portés de compression des embouts mâles comportent une face très inclinée 11 siège d'une forte pression en pré-charge reprise par une contrainte périphérique dans les embouts permettant de réaliser une étanchéité du type métal-métal.

En référence aux figures 3A, 3B et 3C, l'invention prévoit l'utilisation d'un connecteur du type à manchon dont un des couples d'embouts est emboîté axialement par leur déformation élastique radiale. Ce couple d'embouts male 4 et femelle 3 comporte plusieurs portés de traction 5 et 9 de faible profondeur séparée par des rampes d'écartement radial 25. Le manchon 21 est préalablement vissé sans charge sur l'embout mâle 19 du tronçon de tuyau 1 jusqu'à butée de la portée de centrage 20. L'embout mâle 4 est ensuite engagé sans charge axiale sur l'embout femelle 3 du manchon 21 de sorte que les faces arrières des rainures 25 viennent en contact (Fig 3A et 3Abis). Lorsqu'on applique ensuite une forte compression axiale dans le couple d'embouts 3 et 4, les faces en contact 25 glissent l'une contre l'autre en écartant radialement les deux parois des embouts mâle et femelle jusqu'à ce que les portés de traction s'enclenchent en vis à vis. Cette opération peut être répétée plusieurs fois avant enclenchement de toutes les portés, en fonction de la profondeur des portés et de leur décalage radial (fig 3B et 3Bbis). Dans certain cas, afin de maximiser l'engagement final radial des portés de traction 5, l'écartement maximal 26 des parois avant enclenchement doit être tel que les embouts ne dépassent pas leur limite élastique en compression circonférentielle pour l'embout 4 et en traction circonférentielle pour l'embout 3. L'embout femelle supérieur du manchon 21 est ensuite réduit plastiquement dans le sens de la longueur au niveau de la portion amincie 12 jusqu'à pré-charge de l'ensemble des portés, y compris les portés du couple d'embouts inférieurs 18 et 19 (fig 3C et 3Cbis).

En référence aux figures 4A à 4D, l'invention prévoit l'utilisation d'un connecteur du type, sans manchon, à accouplement simple d'embouts mâle et femelle pour raccorder des tronçons de tuyaux axialement pliés 22 et 23. Les embouts 3 et 4 étant axialement plié, leur emboîtement se fait obligatoirement sans rotation. Afin de pouvoir emboîter les embouts sans mettre en interférence les portés de traction 5 et 9, l'embout femelle 3 est moins plié que l'embout mâle 4 laissant un jeu important entre les parois une fois les embouts engagés jusqu'en butée des portés de compression 10 et 13 (figure 4A). L'embout femelle 3 est ensuite radialement replié sur l'embout mâle 4 de façon à mettre les portés de traction en vis à vis (figure 4B). La longueur de l'embout femelle 3 est ensuite plastiquement diminuée par des mors engagés dans les rainurages 7 (figure 4C). La pente inversée des butées de compression 10 et 13 en pré-charge procure alors une étanchéité et une résistance à la séparation radiale des parois des embouts avantageuse pendant toute la phase de dépliage à venir. Les tronçons de tuyaux 22 et 23 ainsi que le connecteur sont ensuite dépliés plastiquement soit par application d'une pression interne 27 (figure 4D) soit par le passage d'un outil mécanique. L'ensemble peut ensuite être expansé légèrement, pour améliorer sa circularité et donc sa résistance à la pression extérieure, par le passage forcé d'un calibre interne.

La figure 5 illustre l'ordre d'empilement des composants d'un mode de réalisation avantageux de l'invention avec manchon pour raccorder deux tronçons de cuvelage axialement plié 22 et 23. Les embouts mâles 4 des tronçons de tuyau io comportent des zones de portés de tension 9 séparées par des zones longitudinales d'épaisseur réduites 30 qui agissent comme articulation axiale pour le pliage ou le dépliage de l'embout. La portée de compression 10 des embouts mâles 4 comporte une rainure d'étanchéité 33 pour recevoir un joint d'étanchéité également plié à section en losange 31. Le manchon 21 représenté dans sa forme pré-plié avant assemblage comporte sur sa surface interne les portés de traction 5 complémentaires des portés 9 et comporte sur sa surface externe des zones de rainurages 7 servant à engager des mors séparées par des zones longitudinales 35 d'épaisseur réduite qui agissent comme articulation axiale pour le pliage ou le dépliage de l'embout. Le manchon 21 comporte sur l'extrémité de ses deux embouts femelle, une cavité 34 permettant de recevoir la bande de blocage 32 après assemblage. L'usinage des profils 3 et 4 sur les extrémités du tronçon de tuyau sera préférablement réalisé par tournage avant pliage du tronçon pour des raisons de coût. Lors du pliage, on maintiendra sans déformation, grâce à la présence des zones longitudinales 35 d'épaisseur réduite, les portés de traction 5 complémentaires des portés 9. Après pliage on pourra procéder à un traitement thermique permettant de relaxer les contraintes résultant du pliage et de redonner un maximum de capacité d'allongement au matériau pour la phase de dépliage.

En référence aux figures 6 et 7 qui illustre la mise en oeuvre dans le puits d'une colonne de cuvelage axialement pliées, la colonne de cuvelage 28 constituée des tronçons de cuvelage axialement pliés 22 et 23 peut être descendue à travers une colonne de cuvelage 29 précédemment descendue de même dimension et qui a déjà été dépliée et expansée dans le puits. Une fois descendue sous la colonne 29, la - 10- colonne 28 peut être dépliée et expansée, les tronçons 22 et 23 et son connecteur 21 prenant leur forme tubulaire finale en cassant les bandes de blocage 32. D'autre part, la circonférence interne des embouts femelles du manchon 21 est légèrement inférieure à la circonférence externe des embouts mâles, de sorte qu'après dépliage et expansion de l'ensemble, un frettage est obtenu entre les embouts coopérants réalisant un solide raccordement. Les pions centreurs 40 permettent de maintenir le cuvelage tubulaire à distance des parois 42 du puits, de sorte que le ciment 41 peut circuler librement autour du cuvelage afin de réaliser une bonne cimentation de ce dernier dans les terrains traversés.

io Les figures 8A à 8D illustrent en coupe axiale les séquences de raccordement de deux tronçons de tuyau 22 et 23 utilisant le connecteur du type à manchon tel que décrit en figure 5 et utilisant des matériaux à caractéristiques équivalentes pour tous les embouts. La première étape du raccordement est l'interpénétration radiale du manchon 21 par appuis des mors 6 engageant les rainurages 7 du manchon (figure 8A) de sorte que les portés complémentaires 5 et 9 des embouts coopérants soient mise en vis à vis sans jeu (figure8B). Les mors 6 permettent ensuite d'appliquer, par l'intermédiaire des rainurages 7, une forte contrainte axiale de compression au niveau de la portion périphérique 12 qui passent plastiquement d'une longueur 15 à une longueur 16 mettant les portés de traction 9 et 5, de compression 10 et le joint conique d'étanchéité 31 en pré-charge (figure 8C). Comme cela a déjà été décrit en figure lA et 1B, la mise en pré-charge est rendue possible par le fait que la longueur 50 de la portion 8 est supérieure à la longueur 15 de la portion 12. Les portés de traction complémentaires 5 et 9 sont à pente inversée (figure 8B bis) de sorte qu'une fois en pré-charge, elles s'opposent à la séparation radiale de la paroi des embouts. Les parois des embouts coopérants sont donc contraintes à rester en contact lors du dépliage et de l'expansion du connecteur malgré un glissement périphérique relatif limité des portés complémentaires. Par ailleurs, la pré-charge dans les portés de compressions 10 et le joint de section trapézoïdal d'étanchéité 31 permet de conserver l'étanchéité parfaite du connecteur pendant toute la phase de descente puis de regonflage et d'expansion en fond de puits. Enfin, les bandes de blocage 32 sont engagées dans leurs logements respectifs 34 afin de limiter le retour élastique radial et d'empêcher un quelconque déboîtage du connecteur plié lors de la descente de l'ensemble de la colonne.

En référence à la figure 9, l'outil de mise en oeuvre 61 servant pour le raccordement des tronçons de cuvelage par un connecteur du type à manchon tel que décrit en figures 5 à 8, comporte un sous-ensemble haut 68 et un sous-ensembles bas 67 capables de se rapprocher verticalement par l'action des deux vérins 55 et du vérin 54. D'autre part, chacun des sous-ensembles 67 et 68 de l'outil de mise en oeuvre 61 comporte une partie avant convexe 58 et arrière concave 59 qui peuvent se rapprocher horizontalement par l'action des vérins 62. La translation relative horizontale des parties 58 et 59 de l'outil sert à la première phase de déformation radiale du manchon s o 21 de façon à mettre en vis à vis les portés complémentaires. La translation relative verticale des sous- ensembles 67 et 68 de l'outil, sert ensuite à la phase de réduction plastique de la longueur du manchon 21. Pour effectuer un raccordement de tronçons de cuvelage de taille 6-5/8" à l'aide du connecteur tel que décrit en figure 5 à 8, l'invention prévoit l'utilisation de quatre vérins 60 de capacité 15000 daN pour la translation relative horizontale et de deux vérins 55 et d'un vérin 54 d'une capacité respective de 80000 daN et 130000 daN. La transmission des forces entre l'outil et le manchon 21 est assurée par les mors 64 et 66 portés par les parties concaves 59 de l'outil et par les mors 65 portés par la partie convexe 58 de l'outil. Ces mors dispose de rainurages complémentaires aux rainurages 7 du manchon 21 afin de permettre de transmettre sans glissement les efforts axiaux. La rampe 70 sert lors de la manutention à faciliter l'accostage de l'embout male inférieure du tronçon ajouté dans le manchon 21 pré-plié.

En référence à la figure 10, représentant l'outil de mise en oeuvre selon une coupe horizontale entre les sous-ensembles 68 et 67, le mécanisme de déformation radial du manchon 21 permet à l'aide d'une seule translation des vérins 60 de produire une déformation du manchon 21 dans les deux axes du plan horizontal. Pour cela, les mors 66 sont articulé sur l'axe 71 et leur face 76 glisse sur la rampe 75 solidaire de la partie convexe 58 de l'outil. Ainsi, lorsque la première phase de repliage radial est terminée, l'ensemble des mors 64, 65 et 66 est bien en prise sur la totalité des rainurages 7 du manchon 21 afin de permettre de transmettre les efforts axiaux de compression nécessaire à la phase de déformation axiale. Les vérins 60 ont une course suffisamment importante pour écarter les parties 58 et 59 et permettre le - 12 - passage de l'outil de manutention 88 tel qu'illustré en figure 12 et 13.

En référence aux figures 11 et 12, l'outil de manutention 88 sert à la manutention des tronçons et la descente de la colonne dans le puits. La face concave interne de la partie femelle 80 de l'outil de manutention 88 permet la transmission par s friction des forces axiales qui s'exercent sur le tronçon de cuvelage 22 du fait de son propre poids et du poids total de la colonne à laquelle il va être assemblé. Afin de maintenir une force de friction importante, le coin multiple 81 est appliqué sur le fond du repli intérieur du tronçon de cuvelage 22 en glissant sur les rampes 86 de la partie mâle 83 inclinées de telle sorte que la pression du coin multiple 81 contre le tronçon io 22 augmente avec la force axiale vers le bas exercée sur le tronçon 22 par le poids de la colonne. Ceci est possible car le pliage axiale du cuvelage vient mettre en contact deux portions de surface intérieures diamétralement opposés. L'outil de manutention 88 comporte une tête 82 pour fournir un interface aux outils conventionnels de manutention de tige de forage dans le derrick. L'outil de manutention 88 comporte un is anneau de levage 84 qui permet soninstallation aisée sur les tronçons de cuvelage lorsque ceux- ci sont sur le rack à tube en position horizontal.

En référence à la figure 13, lorsqu'un raccordement a été effectué, l'outil de manutention 88 permet de reprendre le poids de toute la colonne de cuvelage et de la descendre d'une hauteur égale à celle d'un tronçon de cuvelage. Avant le raccordement d'un nouveau tronçon de cuvelage, l'élévateur de table 85 (dont on ne voit que la partie supérieure) reprend par friction selon le même principe de coin de l'outil 88, le poids de l'ensemble de la colonne. L'outil de manutention 88 est alors décroché afin d'aller chercher le prochain tronçon. L'élévateur de table 85 et l'outil de mise en oeuvre 61 articulé sur son pied 87 peuvent être retirés au besoin de l'axe du puits Le connecteur selon l'invention pour raccorder deux tronçons de cuvelage plié tel qu'illustré sur les figures 5 à 8, possède des embouts facilement usinés par tournage pour former les portés lorsque les tronçons de cuvelage et le manchon sont tubulaires. Une fois usinées par tournage, les embouts sont fraisés pour obtenir les zones axiales amincies 35 et 30 telles qu'illustré sur la figure 5. Les tronçons de cuvelage et le manchon sont ensuite pliés en usine. Les embouts sont notamment pliés avec une grande précision facilement reproductible grâce aux charnières créées - 13 - par les zones amincies 30 et 35. Il est alors possible d'effectuer un traitement thermique des tronçons de cuvelage et du manchon de manière à optimiser les caractéristiques du matériau ayant subit une forte déformation plastique préalablement à la livraison des tubes de l'usine de production. Le connecteur de tronçon de cuvelage selon l'invention permet une introduction rapide de la technologie de forage et cuvelage en diamètre unique par pliage, dépliage et expansion d'une colonne de cuvelage en tronçons avant l'avènement d'un cuvelage plié continu sur bobine et permet d'offrir aux foreurs un cuvelage de grande résistance à la pression extérieure car de plus grande épaisseur par rapport à son diamètre que celui qui peut être mis en place dans un forage à diamètre unique par la technologie de simple expansion.

L'homme de l'art sera en mesure d'apprécier que l'invention n'est pas limitée aux détails de la précédente description, de sorte qu'un certain nombre d'alternatives peuvent être ajoutées en restant dans le cadre de cette invention. Par exemple, le connecteur décrit en figure 5 à 8 pourrait également n'avoir aucune zone amincie formant articulation, et pourrait être du type à couple unique d'embout mâle et femelle ou pourrait être du type à mise en vis à vis des portés par écartement élastique radial des embouts tel qu'illustré sur les figures 3A à 3C. Les figures 14 et 15 représentent, à titre d'exemple, un connecteur comportant un unique couple d'embouts mâle-femelle 3 et 4 pour raccorder deux tronçons de cuvelage pliés 22 et 23. Avant le raccordement, l'embout mâle 4 est davantage plié que l'embout femelle 3 de manière à ce qu'ils puissent s'emboîter librement. L'embout femelle est ensuite replié sur l'embout mâle pour mettre les portés complémentaires en vis à vis puis écrasé axialement pour les mettre en pré-charge.

Claims (16)

-14-REVENDICATIONS:

1- Un connecteur pour raccorder de façon étanche deux tronçons (1 et 2) de s tuyau d'axe commun, par coopération d'au moins un couple d'embouts mâle (4) et femelle (3), lesdits embouts comportant des portés complémentaires (5, 9, 10 et 13) permettant de transmettre les efforts de traction et de compression axiale, caractérisé par des moyens (7) permettant, après mise en vis-à-vis desdites portés, d'exercer, sur la périphérie dudit embout femelle, une force axiale suffisante pour réduire io plastiquement la longueur dudit embout femelle, de sorte qu'après application de ladite force, il subsiste une pré-charge sur lesdites portés.

2- Un connecteur selon la revendication 1, dont ladite réduction plastique de longueur (17) est limitée à une portion circonférentielle (12) dudit embout femelle, caractérisé en ce que ladite portion présente, avant déformation plastique, une épaisseur amincie, de sorte qu'après déformation plastique, ladite portion ne présente pas de renflement sur la surface de l'embout femelle.

3- Un connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les matières des 20 surfaces en contact réalisant l'étanchéité sont incompatibles avec une rotation sous charge desdites surfaces l'une par rapport à l'autre.

4- Un connecteur selon la revendication 3, caractérisé en ce que ladite pré-charge maintient une étanchéité entres lesdits embouts lorsque le connecteur est 25 sollicité mécaniquement.

5- Un connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'un des moyens d'exercer ladite force est constitué d'au moins une rainure ou un épaulement sur la périphérie de l'embout femelle.

6- Un connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les portées transmettant les efforts de traction (5 et 9) sont de forme hélicoïdale adaptée à la mise - 15 - en vis-à-vis desdites portées par rotation de l'un par rapport à l'autre desdits embouts coopérants.

7- Un connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mise en vis à vis des portés se fait par déformation radiale élastique des embouts mâle et femelle.

8- Un connecteur selon la revendication 1 dont ledit embout mâle a été axialement plié, caractérisé en ce que les portées transmettant les efforts de traction ont des arrêtes périphériques inscrites sur des plans radiaux adaptés à la mise en vis-à-vis desdites portées sans rotation de l'un par rapport à l'autre desdits embouts coopérants.

9- Un connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au moins deux portées complémentaires desdits embouts ont une face inclinée radialement de telle sorte que ladite pré-charge génère une force s'opposant à la séparation radiale des parois desdits embouts.

10- Un connecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'une circonférence interne dudit embout femelle est inférieure à la circonférence externe dudit embout mâle qui lui vient en contact.

11- Un connecteur selon la revendication 8, caractérisé en ce que le pliage dudit embout se fait au niveau de zones longitudinales d'épaisseur réduite.

12- Un connecteur selon la revendication 1, dont les caractéristiques mécaniques des matériaux desdits embouts sont similaires et dont ladite réduction plastique de longueur est limitée à une portion circonférentielle dudit embout femelle, caractérisé en ce que la dimension axiale de ladite portion est inférieure à la dimension axiale de la portion périphérique la plus contrainte en traction (24) dudit embout mâle durant l'application de ladite force.

13- Une méthode pour raccorder de façon étanche deux tronçons de tuyau par coopération d'au moins un couple d'embouts mâle et femelle, lesdits embouts comportant des portés complémentaires permettant de transmettre les efforts de traction et de compression axiale, comprenant les étapes suivantes: - mise en vis-à-vis des dites portés complémentaires; - mise en pré-charge desdites portés par l'application temporaire d'une contrainte de compression dans ledit embout femelle réduisant plastiquement sa longueur.

i o 14- Une méthode selon la revendication 13 caractérisée en ce que la mise en vis-à-vis desdites portés est obtenue par rotation dudit embout mâle par rapport audit embout femelle engendrant un rapprochement axial desdits embouts.

15- Une méthode selon la revendication 13 dont ledit embout mâle a été axialement plié, caractérisée en ce que l'étape de mise en vis-à- vis des dites portées complémentaires est partiellement obtenue par une déformation plastique radiale dudit embout femelle.

16- Une méthode selon la revendication 15 caractérisée par l'étape finale 20 additionnelle de dépliage desdits embouts au moyen d'une mise en pression interne et(ou) d'une action mécanique.

17- Une méthode selon la revendication 16 caractérisée par l'étape finale additionnelle d'expansion plastique du diamètre desdits embouts au moyen du 25 passage forcé d'un mandrin d'expansion.