FR2956694A1 - Connecteur de troncon de colonne montante avec brides et anneau de verrouillage exterieur - Google Patents

Abstract

Le connecteur comporte une bride mâle 15 et une bride femelle 14 qui permettent d'assembler un tube principal et des tubes 11 de conduites auxiliaires. Un anneau de verrouillage 17 assemble la bride mâle avec la bride femelle. L'anneau de verrouillage est monté mobile en rotation sur la surface extérieure de la bride mâle en coopérant avec les surfaces extérieures des brides mâle et femelle.

Description

La présente invention a trait au domaine du forage et de l'exploitation de gisements pétroliers en mer très profonde. Elle concerne un connecteur pour assembler deux tronçons de colonne montante.

Une colonne montante, couramment nommée "riser", de forage est constituée par un ensemble d'éléments tubulaires, assemblés par des ~o connecteurs. Les éléments tubulaires sont généralement constitués d'un tube principal muni de connecteur à chaque extrémité. Le tube principal est pourvu de conduites auxiliaires couramment nommée "kill line", "choke line", "booster line" et "hydraulic line" qui permettent la circulation de fluide technique vers le puits et de fluide de formation vers la surface. Les éléments tubulaires sont assemblés sur le 15 lieu de forage, à partir d'un support flottant. La colonne descend dans la tranche d'eau au fur et à mesure de l'assemblage des éléments tubulaires, jusqu'à atteindre la tête de puits située sur le fond marin. Dans l'optique de forer à des profondeurs d'eau pouvant atteindre 3500 m ou plus, le poids de la colonne montante devient très pénalisant. Ce phénomène 20 est aggravé par le fait que, pour une même pression maximale de service, la longueur de la colonne impose un diamètre intérieur des conduites auxiliaires plus grand, compte tenu de la nécessité de limiter les pertes de charge. Par ailleurs, la nécessité de diminuer le temps d'assemblage des colonnes montantes est d'autant plus critique que la profondeur d'eau, et donc la 25 longueur de la colonne, sont importantes.

Les documents FR 2 891 577, FR 2 891 578 et FR 2 891 579 décrivent différentes solutions proposant notamment de faire participer les conduites auxiliaires, conjointement avec le tube principal, à la reprise des efforts 30 longitudinaux appliqués à la colonne montante.

La présente invention décrit une solution alternative qui propose une conception compacte des connecteurs bien adaptés pour les colonnes montantes installées en mer profonde, c'est-à-dire à une profondeur supérieure à 2000 mètres.

De manière générale, l'invention propose un connecteur pour assembler deux tronçons de colonne montante pour les opérations de forage de puits en mer. Le connecteur comporte un premier élément de tube principal prolongé par un élément connecteur mâle muni d'une bride mâle percée par au moins un 10 orifice dans lequel un élément de tube auxiliaire est solidairement fixé, et un deuxième élément de tube principal prolongé par un élément connecteur femelle muni d'une bride femelle percée par au moins un orifice dans lequel un deuxième élément de tube auxiliaire est solidairement fixé. L'élément connecteur mâle s'emboite dans l'élément connecteur femelle de manière à connecter les deux 15 éléments de tube principal et les deux élément de tube auxiliaire. Le connecteur est caractérisé en ce qu'un anneau de verrouillage assemble la bride mâle avec la bride femelle, l'anneau de verrouillage étant monté mobile en rotation sur la surface extérieure de la bride mâle et l'anneau de verrouillage coopérant avec les surfaces extérieures des brides mâle et femelle. 20 Selon l'invention, l'anneau de verrouillage peut être bloqué en translation par un épaulement axial pratiqué sur la bride mâle, et l'anneau peut être muni de tenons qui coopèrent avec les tenons disposés sur la surface extérieure de la bride femelle. 25 Les tenons de l'anneau de verrouillage peuvent être disposés sur la surface intérieure de l'anneau. L'anneau peut posséder une portion de surface cylindrique qui coopère avec une portion de surface cylindrique située à la périphérie de la bride mâle. L'élément connecteur mâle peut être prolongé par une pièce intermédiaire 30 qui coopère avec l'élément connecteur femelle.

Chacun des éléments de tube auxiliaire peut être en butée axiale contre un épaulement pratiqué dans les orifices. L'anneau de verrouillage peut comporter un moyen de manoeuvre pour bouger en rotation l'anneau.

Le connecteur peut comporter des butées pour limiter la rotation de l'anneau de verrouillage entre une position ouverte et une position fermée et des moyens d'immobilisation pour bloquer l'anneau en rotation au moins dans la position ouverte et dans la position fermée. Au moins l'un des éléments choisi dans le groupe constitué d'un élément de tube principal et d'un élément de conduite auxiliaire peut comporter un tube en acier fretté par des rubans composites. Lesdits rubans composites peuvent comporter des fibres de verre, de carbone ou d'aramide, enrobées dans une matrice polymère. Au moins l'un des éléments choisi dans le groupe constitué d'un élément 15 de tube principal et d'un élément de conduite auxiliaire peut être composé d'un matériau choisi dans la liste constituée d'un matériau composite comportant des fibres de renforts enrobés dans une matrice polymère, un alliage d'aluminium, un alliage de titane.

20 L'invention propose également une colonne montante comportant au moins deux tronçons de colonne montante assemblés par un connecteur selon l'invention, dans lequel les efforts longitudinaux de tension sont répartis entre l'élément de tube principal et l'élément de tube auxiliaire

25 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris et apparaîtront clairement à la lecture de la description faite ci-après en se référant aux dessins parmi lesquels : la figure 1 schématise une colonne montante, la figure 2 représente un tronçon de colonne montante selon 30 l'invention, la figure 3 représente un connecteur selon l'invention en situation verrouillée, la figure 4 représente les détails d'un anneau de verrouillage du connecteur selon l'invention.

La figure 1 schématise une colonne montante 1 installée en mer pour exploiter un gisement G. La colonne montante 1 prolonge le puits P et s'étend depuis la tête de puits 2 jusqu'au support flottant 3, par exemple une plateforme ou un bateau. La tête de puits 2 est munie d'obturateur couramment nommé "B.O.P." ou "Blow Out Preventer". La colonne montante est constituée par l'assemblage de plusieurs tronçons 4 assemblés bout à bout par les connecteurs 5. Chaque tronçon est composé d'un élément de tube principal 6 muni d'au moins un élément de conduite périphérique 7. Les conduites auxiliaires dénommées "kill line" ou "choke line" sont utilisées pour assurer la sécurité du puits pendant le déroulement des procédures de contrôle des venues de fluides sous pression dans le puits. La conduite dénommée "booster line" permet d'injecter de la boue dans le tube principal au pied du "riser". La conduite dénommée "hydraulic line" permet d'injecter un fluide hydraulique pour commander l'obturateur de la tête de puits.

La figure 2 représente schématiquement un tronçon 4 de la colonne montante. Le tronçon comporte un élément de tube principal 10 dont l'axe M' constitue l'axe de la colonne montante. Les tubes 11 constituent des lignes ou conduites auxiliaires disposées parallèlement à l'axe AA'. Les éléments 11 ont des longueurs sensiblement égales à la longueur de l'élément de tube principal 10, en général compris entre 10 et 30 mètres. Il y a au moins une ligne 11 disposée à la périphérie du tube principal. Sur la figure 2, deux lignes 11 sont schématisées.

Un connecteur 5 représenté sur la figure 1 est constitué de deux éléments 3o désignés, en référence à la figure 2, par l'élément de connexion femelle 12 et l'élément de connexion mâle 13. Les éléments 12 et 13 sont montés aux extrémités de l'élément de tube principal 10. L'élément de connexion femelle 12 est composé d'une bride 14. L'élément de connexion mâle 13 est composé d'une bride 15 et d'un élément mâle 16. La pièce 16 peut être rendue solidaire de la bride 15 par un moyen non représenté. Alternativement à la représentation de 15 et 16 sur les figures 2 et 3, la bride 15 et l'élément 16 peuvent composés une pièce unique. L'élément femelle 12 du connecteur est solidaire du tube 10, par exemple au moyen du soudage 18, d'un vissage, d'un sertissage ou d'une liaison par coincement. L'élément mâle 13 du connecteur est solidaire du tube 10, par exemple au moyen du soudage 19, d'un vissage, d'un sertissage ou d'une liaison par coincement. L'anneau de verrouillage 17 permet d'assembler l'élément de connexion mâle 13 avec l'élément de connexion femelle 12. Les éléments 12 et 13 et l'anneau 17 forment le connecteur 5 qui transmet des efforts d'un tronçon de colonne montante au tronçon suivant, notamment les efforts longitudinaux, c'est-à-dire les efforts de tension dirigés selon l'axe AA', auxquels est soumise la colonne montante. Le connecteur 5 peut être conçu et dimensionné pour satisfaire les spécifications définies par les normes éditées par l'American Petroleum Institute, notamment API 16 R, API 16F, API 16Q et API 2RD .

La figure 3 représente un élément tubulaire mâle 13 qui est emboîté dans l'élément tubulaire femelle 12. Une portion de la pièce 16 de l'élément mâle pénètre dans l'élément tubulaire femelle 12. Cet emboîtement est limité par les butées axiales 28 et 29 de l'élément mâle 16 qui viennent en butée respectivement contre la bride 15 et la bride 14.

Le connecteur 5 comporte un anneau de verrouillage 17 qui est positionné sur la surface extérieure des brides 14 et 15. L'anneau 17 peut être usiné dans une portion de tube ou être obtenu par forgeage. L'anneau 17 est muni à chacune de ses extrémités de butées qui coopèrent respectivement avec les brides 14 et 15 pour bloquer en translation selon l'axe AA' les brides 14 et 15. L'anneau 17 de verrouillage est monté mobile en rotation sur la bride 15, tout en étant bloqué en translation, selon la direction de l'axe M'. En référence à la figure 3, l'anneau 17 comporte au moins une portion de surface interne cylindrique de rayon S et la surface périphérique extérieure de la bride 15 est cylindrique de rayon légèrement inférieur à S. L'anneau 17 est monté sur la bride 15 en centrant la surface cylindrique intérieure de l'anneau sur la surface cylindrique extérieure de la bride 15. L'anneau repose sur l'épaulement axial 30 pratiqué sur la bride 15. La surface intérieure de l'anneau 17 comporte des tenons. La bride 14 comporte également des tenons disposés sur sa surface périphérique extérieure. Lorsque l'élément 13 est emboîté dans l'élément femelle 12, une partie de l'anneau 17 recouvre la bride 14 de manière à ce que les tenons 31 et 32 de l'anneau 17 puissent coopérer avec les tenons 33 et 34 de la bride 14. Le verrouillage et le déverrouillage du connecteur 5 sont réalisés par rotation de l'anneau 17 (verrouillage du type à baïonnette). L'anneau 17 est muni d'un moyen de manoeuvre, par exemple la barre de manoeuvre qui peut être démontable. La barre de manoeuvre permet de faire tourner l'anneau 17 autour des brides 14 et 15, autour de l'axe M'. L'anneau 17 peut comporter des moyens de verrouillage, non représentés, qui permettent de bloquer l'anneau en rotation dans une position ouverte et dans une position fermée. De plus l'anneau 17 peut comporter des moyens non représentés limitant la rotation de l'anneau à ces positions. Les efforts longitudinaux, c'est-à-dire les efforts de tension qui sont dirigés selon l'axe M', sont transmis d'un tronçon 4 au tronçon adjacent 4 par l'intermédiaire de la connexion de type baïonnette entre l'anneau 17 et les brides 14 et 15. Plus précisément, les efforts de tension qui s'exercent selon l'axe M' sont transmis d'un tronçon de colonne montante à un autre par le connecteur selon le schéma suivant: les efforts de tension sont transmis par la bride 15 à l'anneau 17 par l'épaulement 30, puis l'anneau 17 transmet les efforts de tension à la bride 14 du tronçon adjacent via les tenons de l'anneau 17 qui coopèrent avec les tenons de la bride 14.

En référence à la figure 3, l'anneau 17 et l'élément femelle 14 comportent respectivement deux couronnes de tenons ou ergots 31 et 32, et 33 et 34, permettant d'assurer le verrouillage axial du connecteur. Les tenons s'étendent selon des directions radiales. Sur la figure 4, l'élément femelle 14 comporte une première couronne 33 de quatre tenons 33A, 33B, 33C et 33D et une deuxième couronne 34 de quatre tenons 34A, 34B, 34C et 34D. L'anneau 17 comporte également une première couronne 31 de quatre tenons 31A, 31B, 31C et 31D et une deuxième couronne 32 de quatre tenons 32A, 32B, 32C et 32D. Les tenons sont décalés angulairement d'une couronne à l'autre et inscrits dans des surfaces cylindriques de rayons différents. Les première et deuxième couronnes de l'élément femelle 14 sont respectivement inscrites dans les surfaces cylindriques de rayon r et R. Les première et deuxième couronnes de l'anneau 17 sont respectivement inscrites dans les surfaces cylindriques de rayon r' et R'. Le rayon r est légèrement inférieur au rayon R' de manière à ce que les tenons 32A à 32D de la deuxième couronne de l'anneau 17 puissent coulisser et tourner librement à l'intérieur du cylindre formé par la surface intérieure des tenons 33A à 33D de la première couronne 33 de la bride 14.

Alternativement, les tenons des deux couronnes sont disposés sur les mêmes secteurs angulaires et, donc, ne sont pas décalés. Dans ce cas, les deux couronnes de tenons de l'anneau peuvent être inscrites dans une même surface cylindrique de rayon ri. Les deux couronnes de tenons de l'élément femelle 14 sont inscrites dans une même surface cylindrique de rayon r2 supérieur à r1.

Les tenons 31A, 31B, 31C et 31D de la première couronne de l'anneau 17 coopèrent avec les tenons 33A, 33B, 33C et 33D de la première couronne de la bride 14 pour former un assemblage à baïonnette. Dans le même temps, les tenons 32A, 32B, 32C et 32D de la deuxième couronne de l'anneau 17 coopèrent avec les tenons 34A, 34B, 34C et 34D de la deuxième couronne de la bride 14.

Plus précisément lors de l'engagement de l'anneau 17 autour de la bride 14, l'ensemble constitué de l'anneau 17 de la bride 15 et de la pièce mâle 16 effectue un mouvement de translation dans la direction de l'axe M' selon les étapes successives : la deuxième couronne 32 de l'anneau passe à l'extérieur de la 30 couronne 33 de la bride 14, puis les tenons 32 s'engagent entre les tenons 34 et simultanément les tenons 31 s'engagent entre les tenons 33, puis lorsque la pièce mâle 16 arrive en butée contre l'épaulement 29 de l'élément femelle 12, les tenons 33A, 33B, 33C et 33D se logent dans l'espace 35 situé au-dessus de la première couronne de tenon 31 de l'anneau 17 et les tenons 34A, 34B, 34C et 34D se logent dans l'espace 36 situé entre la première couronne de tenons 31 et la deuxième couronne de tenons 32 de l'anneau 17. Puis lorsque la pièce mâle 16 est en butée contre l'épaulement axial 29 1 o de la l'élément femelle 12, on fait pivoter l'anneau 17 jusqu'à ce que les tenons de l'anneau soient positionnés face aux tenons de la bride 14. Les tenons de la couronne 31 sont positionnés face aux tenons de la couronne 33 et les tenons de la couronne 32 sont positionnés face aux tenons de la couronne 34. Ainsi les tenons de l'anneau 17 sont en butées axiales (avec un jeu d'environ 3 mm qui 15 s'annule lors de la mise en charge du connecteur) par rapport aux tenons de la bride 14 et bloquent en translation la bride 14 par rapport à la bride 15. Chacun des deux systèmes d'assemblage à baïonnette peut permettre d'assurer entre les tenons de la bride 14 et les tenons de l'anneau 17 un contact sur une plage angulaire totale qui peut atteindre 175°. De préférence, les deux 20 systèmes d'assemblage étant angulairement décalés autour de l'axe du connecteur, le connecteur selon l'invention permet de répartir les charges axiales sur environ 350° autour de l'axe. Alternativement, selon l'invention, l'anneau 17 et la bride 14 peuvent ne comporter chacun qu'une seule couronne de tenons : les tenons de l'unique 25 couronne de l'anneau 17 coopèrent avec les tenons de l'unique couronne de la bride 14. Le nombre de tenons par couronne et leur géométrie peuvent varier, notamment en fonction des dimensions du tube principal, du nombre et des dimensions des lignes auxiliaires et des efforts à transmettre par le connecteur. 30 Un système de verrouillage permet de bloquer en rotation l'anneau 17.

L'élément de conduite auxiliaire 11 est solidairement lié à chacune de ses extrémités au tube principal 10. En d'autres termes, le tronçon de colonne montante 1 comporte à chacune de ses extrémités des moyens de fixation 20 et 21, schématisés sur la figure 2, qui permettent de lier axialement un élément de conduite auxiliaire 11 au tube principal 10. Selon l'invention, les moyens 20 et 21 permettent de transmettre des efforts longitudinaux du tube principal 10 aux éléments 11. Ainsi, ces moyens de fixation 20 et 21 permettent de répartir les efforts de tension, s'appliquant sur chacun des tronçons de la colonne montante, entre le tube principal 10 et les éléments de conduite auxiliaire 11.

En référence à la figure 3, au niveau de l'extrémité du tronçon munie du moyen de connexion femelle 12, le tube principal 10 est prolongé par l'épaulement ou bride 14 comportant un passage cylindrique dans lequel l'élément de conduite auxiliaire 11 peut coulisser. L'élément de tube auxiliaire 11 comporte une butée 22, par exemple un écrou ou un épaulement pour positionner axialement l'élément 11 par rapport à la bride 14. Lors du montage de l'élément 11 sur le tube principal 10, la butée 22 de l'élément 11 vient en appui sur la bride 14, par exemple contre l'épaulement axial 23 pratiqué dans le passage cylindrique de sorte à former une liaison rigide. Au niveau de l'extrémité du tronçon munie du moyen de connexion mâle 13, le tube principal 10 est prolongé par l'épaulement ou bride 15 comportant un passage cylindrique dans lequel l'élément de conduite auxiliaire 11 peut coulisser. L'élément de conduite auxiliaire 11 comporte une butée 24, par exemple un écrou ou un épaulement, pour positionner axialement l'élément 11 par rapport à la bride 15. Lors du montage de l'élément 11 sur le tube principal 10, la butée 24 de l'élément 11 vient en appui sur la bride 15, par exemple contre l'épaulement axial 25 pratiqué dans le passage cylindrique, de sorte à former une liaison rigide. Les brides 14 et 15 ont des formes de révolution autour de l'axe AA', hormis les dentures situées à la périphérie de la bride 14. Les brides 14 et 15 prolongent les éléments de tube principal 10 en augmentant l'épaisseur et la section externe du tube, pour former respectivement des épaulements. De préférence, la section extérieure des brides 14 et 15 varie progressivement le long de l'axe AA', de manière à éviter une variation brusque de section entre le tube 10 et les épaulements qui fragiliserait la tenue mécanique du connecteur 5. Les moyens de fixation 20 composés des butées 22 et 23 permettent de bloquer les translations axiales d'un élément 11 dans un sens par rapport au tube principal 10. Les moyens de fixation 21 composés de butées 24 et 25 permettent de bloquer les translations axiales d'un élément 11 dans le sens opposé par rapport au tube principal. La combinaison des moyens de fixation 20 avec les moyens de' fixation 21 permet de solidariser complètement l'élément 11 par rapport .à l'élément de tube principal 10. Ainsi, les éléments 11 participent, conjointement avec l'élément de tube principal 10 à la reprise des efforts longitudinaux appliqués à la colonne 1. La forme et, en particulier, l'épaisseur des brides 14 et 15 sont déterminées pour supporter les efforts longitudinaux transmis aux éléments de conduite auxiliaire 11.

Les éléments 11 de lignes auxiliaires sont raccordés bout à bout au moyen de raccords. Un raccord est composé d'un embout mâle 26 situé à une extrémité de l'élément 11 et d'un embout femelle 27 situé à l'autre extrémité de l'élément 11. L'embout mâle 26 coopère de façon étanche avec l'embout femelle 27 d'un autre élément 11. Par exemple, l'élément mâle 26 du raccord est une partie tubulaire qui s'insère dans une autre partie tubulaire 27. La surface intérieure de l'embout femelle 27 est ajustée à la surface extérieure de l'embout mâle 26. Des joints sont montés dans des gorges usinées sur la surface intérieure de l'élément femelle 27 afin d'assurer l'étanchéité de la liaison. Le raccord autorise un déplacement axial d'un des éléments 11 par rapport à l'autre, tout en maintenant la liaison étanche entre les deux éléments. Les éléments de tube 11 peuvent être munis de dispositif de rattrapage des différences de longueur entre le tube principal 10 et les éléments de tube 11 dues à des tolérance de fabrication. Par exemple, l'écrou 35 est vissé sur l'embout 26 de manière à ajuster la position de la butée 24 par rapport à la butée 25.30 Le fait de disposer l'anneau de verrouillage 17 à la périphérie extérieure des brides 14 et 15 permet une organisation plus compacte des éléments de tubes auxiliaire 11 et principal 10. En conséquence, on peut limiter l'écartement, des éléments 11 et du tube principal 10 par rapport à l'anneau 17. En conséquence, en réduisant les distances qui séparent les éléments 11 de l'anneau 17 et le tube 10 de l'anneau 17, on minimise les efforts de flexion auxquels sont soumis les brides 14 et 15. . De plus, le dispositif selon l'invention offre une solution intéressante pour monter rapidement et simplement une colonne montante dont les efforts de tension sont répartis entre les éléments de tubes auxiliaires et le tube principal. En effet, bien que les éléments de tubes auxiliaires 11 et l'élément de tube principal 10 soient montés de manière à supporter conjointement les efforts de tension appliqués à la colonne, la connexion d'un tronçon de colonne montante à un autre tronçon de colonne montante est réalisée en une unique opération au moyen de la rotation de l'anneau 17. Cette connexion permet de mettre en communication et de rendre étanche l'élément de tube principal d'un tronçon avec celui de l'autre tronçon et, simultanément, de mettre en communication et de rendre étanche les éléments de conduites auxiliaires d'un des tronçons avec ceux de l'autre tronçon.

Pour réaliser la connexion du connecteur selon l'invention, on peut effectuer les opérations suivantes.

Opération 1 : L'anneau 17 est maintenu en position ouverte par un système de verrouillage. On présente l'élément mâle 13 d'un tronçon face à l'élément femelle 12 d'un autre tronçon. Par exemple, l'élément femelle 12 est suspendu sur une table de manutention et l'élément 13 est manoeuvré par des moyens de levage.

L'extrémité de l'élément mâle 13 constitué par la queue de l'élément 16 dépasse axialement de l'anneau 17 et s'engage dans l'élément femelle 12. La

12 position des éléments de conduite auxiliaire 11 permet de positionner angulairement l'élément 13 par rapport à l'élément 12.

Opération 2 : On fait coulisser longitudinalement l'élément mâle 13 dans l'élément femelle 12 jusqu'à ce que les deux éléments soient emboîtés et en butée l'un contre l'autre. Lors de l'engagement de l'élément 13 dans l'élément 12, d'une part, les tenons de l'anneau 17 glissent entre les tenons de la bride 14 comme décrit ci-dessus, et, d'autre part, les embouts mâles 26 des éléments 11 pénètrent dans les embouts femelles 27 des éléments 11.

Opération 3 : Lorsque l'élément 13 est emboîté à fond dans l'élément 12, on libère 15 l'anneau 17 en rotation en agissant sur le système de verrouillage, puis on fait pivoter l'anneau 17 autour de l'axe du connecteur. La rotation de l'anneau 17 est effectuée jusqu'à atteindre une position fermée, c'est-à-dire jusqu'à ce que les tenons de l'anneau 17 soient positionnés en face des tenons de la bride 14. Le système de verrouillage peut limiter la rotation de l'anneau. 20 Lorsque l'anneau 17 est en position fermée, on immobilise l'anneau par rapport à la bride 14 en agissant sur le système de verrouillage.

Opération 4 : On lève l'ensemble de la colonne montante ainsi connecté. Cela a pour 25 effet de mettre le connecteur en tension et de reprendre les jeux de fonctionnement : les tenons des couronnes 31 et 32 de l'anneau 17 viennent effectivement en contact avec les tenons des couronnes 33 et 34 de la bride 14.

En outre, pour pouvoir réaliser des colonnes montantes pouvant opérer à 30 des profondeurs allant jusqu'à 3500 m et plus, on peut réaliser le tube principal 10 et les conduites auxiliaires 11 avec des éléments de tubes métalliques de résistance optimisée par un frettage en matériau composite composé de fibres enrobées de matrice polymère. Une technique de frettage de tubes peut être celle qui consiste à enrouler sous tension des rubans en matériau composite autour d'un corps tubulaire en métal, décrite dans les documents FR 2 828 121, FR 2 828 262, US 4 514 254. Les rubans sont constitués de fibres, par exemple fibres de verre, de carbone ou d'aramide, les fibres étant enrobées dans une matrice polymère, thermoplastique ou thermodurcissable, telle qu'un polyamide. On peut également utiliser une technique connue sous le nom d'auto-frettage qui consiste à créer la contrainte de frettage lors d'une épreuve hydraulique du tube à une pression provoquant le dépassement de la limite élastique dans le corps métallique. En d'autres termes, on enroule des rubans en matériau composite autour du corps tubulaire en métal. Lors de l'opération d'enroulement, les rubans n'induisent pas de contrainte ou n'induisent qu'une très 15 faible contrainte dans le tube métallique. Puis, on applique une pression déterminée à l'intérieur du corps en métal de sorte que le corps métallique se déforme de manière plastique. Après retour à la pression nulle, il subsiste des contraintes résiduelles de compression dans le corps en métal et des contraintes de traction dans les rubans en matériau composite. 20 L'épaisseur de matériau composite enroulé autour du corps tubulaire en métal, de préférence en acier, est déterminée en fonction de la précontrainte de frettage nécessaire pour que le tube résiste, selon les règles de l'art, aux efforts de pression et de traction.

25 Selon un autre mode de réalisation, les éléments de tubes 10 et 11 formant le tube principal et les conduites auxiliaires peuvent être composés d'un alliage d'aluminium. Par exemple, on peut employer les alliages d'aluminium référencés 1050 1100 2014 2024 3003 5052 6063 6082 5083 5086 6061 6013 7050 7075 7055 par I'ASTM (American Standard for Testing and Material) ou les 30 alliages d'aluminium commercialisés sous les références C405 CU31 C555 CU92 C805 C855 C70H par la société ALCOA.

Alternativement, les éléments de tubes 10 et 11 formant le tube principal et les conduites auxiliaires peuvent être composés en matériau composite constitué de fibres enrobés dans une matrice polymère. Les fibres peuvent être des fibres de carbone, de verre, d'aramide. La matrice polymère peut être en matériau thermoplastique tel que le polyéthylène, le polyamide (notamment le PA11, le PA6, le PA6-6 ou le PAl2), le polyétheréthercétone (PEEK), ou le polyfluorure de vinylidène (PVDF). La matrice polymère peut également être en matériau thermodurcissable tel que les époxys. Alternativement, les éléments de tubes 10 et 11 formant le tube principal et les conduites auxiliaires peuvent être composés d'un alliage de titane. Par exemple, on peut utiliser un alliage de titane Ti-6-4 (alliage comportant, en pourcent du poids, au moins 85% de titane, environ 6% d'aluminium et 4% de vanadium) ou l'alliage Ti-6-6-2 comportant en, pourcent du poids, environ 6% d'aluminium, 6% de vanadium et 2% d'étain et au moins 80% de titane.15

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1) Connecteur pour assembler deux tronçons de colonne montante pour les opérations de forage de puits en mer, comportant un premier élément de tube principal (10) prolongé par un élément connecteur mâle (13) muni d'une bride mâle (15) percée par au moins un orifice dans lequel un élément de tube auxiliaire (11) est solidairement fixé, un deuxième élément de tube principal prolongé par un élément connecteur femelle (12) muni d'une bride femelle (14) percée par au moins un orifice dans lequel un deuxième élément de tube auxiliaire (11) est solidairement fixé, l'élément connecteur mâle (13) s'emboitant dans l'élément connecteur femelle (12) de manière à connecter les deux éléments de tube principal (10) et les deux élément de tube auxiliaire (11), caractérisé en ce qu'un anneau de verrouillage (17) assemble la bride mâle (15) avec la bride femelle (14), l'anneau de verrouillage (17) étant monté mobile en rotation sur la surface extérieure de la bride mâle (15) et l'anneau de verrouillage coopérant avec les surfaces extérieures des brides mâle (15) et femelle (14).
2. 2) Connecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anneau de verrouillage (17) est bloqué en translation par un épaulement axial (30) pratiqué sur la bride mâle (15), et en ce que l'anneau est muni de tenons (31; 32) qui coopèrent avec les tenons (33; 34) disposés sur la surface extérieure de la bride femelle (14).
3. 3) Connecteur selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les tenons (31; 32) de l'anneau de verrouillage (17) sont disposés sur la surface intérieure de l'anneau.
4. 4) Connecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'anneau (17) possède une portion de surface cylindrique qui coopère avec une portion de surface cylindrique située à la périphérie de la bride mâle (15).
5. 5) Connecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément connecteur mâle (13) est prolongé par une pièce intermédiaire (16) qui coopère avec l'élément connecteur femelle (12).
6. 6) Connecteur selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce 10 que chacun des éléments de tube auxiliaire (11) est en butée axiale contre un épaulement (23; 24) pratiqué dans les orifices.
7. 7) Connecteur selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'anneau de verrouillage (17) comporte un moyen de manoeuvre pour bouger en 15 rotation l'anneau.
8. 8) Connecteur selon l'une des revendications précédentes, comportant des butées pour limiter la rotation de l'anneau de verrouillage (17) entre une position ouverte et une position fermée et des moyens d'immobilisation pour bloquer 20 l'anneau en rotation au moins dans la position ouverte et dans la position fermée.
9. 9) Connecteur selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel au moins l'un des éléments choisi dans le groupe constitué d'un élément de tube principal (10) et d'un élément de conduite auxiliaire (11) comporte un tube en acier fretté 25 par des rubans composites.
10. 10) Connecteur selon la revendication 9, dans lequel lesdits rubans composites comportent des fibres de verre, de carbone ou d'aramide, enrobées dans une matrice polymère. 30
11. 11) Connecteur selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel au moins l'un des éléments choisi dans le groupe constitué d'un élément de tube principal (10) et d'un élément de conduite auxiliaire (11) est composé d'un matériau choisi dans la liste constituée d'un matériau composite comportant des fibres de renforts enrobés dans une matrice polymère, un alliage d'aluminium, un alliage de titane.
12. 12) Colonne montante comportant au moins deux tronçons de colonne montante assemblés par un connecteur selon au moins une des revendications précédentes, dans lequel les efforts longitudinaux de tension sont répartis entre l'élément de tube principal et l'élément de tube auxiliaire.