WO2005008117A1 - Conduite flexible non liee destinee a la realisation de flexible dynamique de transport de fluide sous pression, et notamment flexible d’injection de boue pour forage petrolier rotatif - Google Patents

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WO2005008117A1
WO2005008117A1 PCT/FR2004/001807 FR2004001807W WO2005008117A1 WO 2005008117 A1 WO2005008117 A1 WO 2005008117A1 FR 2004001807 W FR2004001807 W FR 2004001807W WO 2005008117 A1 WO2005008117 A1 WO 2005008117A1
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WO
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winding
armor
pipe according
angle
pipe
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Application number
PCT/FR2004/001807
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English (en)
Inventor
Jean-Michel Gerez
Pascal Estrier
Cédric MONTEIRO
Original Assignee
Technip France
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Priority to NO20060041A priority patent/NO20060041L/no

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L11/00Hoses, i.e. flexible pipes
    • F16L11/04Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics
    • F16L11/08Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall
    • F16L11/081Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire
    • F16L11/082Hoses, i.e. flexible pipes made of rubber or flexible plastics with reinforcements embedded in the wall comprising one or more layers of a helically wound cord or wire two layers

Definitions

  • the present invention relates to the field of petroleum exploitation, in particular drilling, at sea as well as on earth, and essentially a flexible pipe of short length, called flexible mud injection, or commonly “rotary hose” or “kelly hose", used for the injection of sludge during rotary drilling operations.
  • It is a flexible pipe constituting the connecting member between the mud injection head and the fixed pipe coming from the mud pumps, as described in the API JL and API 7K standards of the American Petroleum Association. .
  • Such a hose is illustrated for example in document US-A-4514103 to which reference may be made.
  • the slurry injection hoses must withstand high pressures, such as a nominal pressure in service from 350 to 520 bars and a burst pressure from 860 to 1300 bars.
  • the flexible pipes generally used for sludge injection are linked type pipes ("bonded pipes"), that is to say with reinforcements embedded in an elastomer matrix. This is particularly the case for the pipe shown in the document US-A-4514103 cited above. It appeared necessary to diversify the current supply of available mud injection pipes and to find an alternative to the current linked pipes.
  • the invention aims to propose a pipe of the unbound type comprising at least one pair of crossed reinforcing plies at substantially 55 ° without a pressure vault, that is to say a flexible unbound pipe structure having a reduced cost compared to that of conventional structures with vault.
  • the invention provides an unbound flexible pipe intended for producing dynamic flexible pipes for transporting pressurized fluid, in particular of a mud injection hose for rotary oil drilling or turbo drilling, of the type which includes an internal polymeric sheath from the inside to the outside, at least two crossed armor plies made of wire wound helically at opposite winding angles A and B close to the equilibrium angle of 55 ° and with an average centered on a value close to said equilibrium angle value and an external polymeric sheath, characterized in that it comprises an anti-creep layer arranged around the internal sheath, produced by at least one winding with contiguous edges of a strip with high mechanical characteristics and in that the reinforcement angles A and B crossed armor plies are different.
  • the unbound flexible pipe structure simultaneously solves the problems of creep linked to pressure and the torsion problems discovered highlighted by the Applicant.
  • Most known unbound flexible lines tend to generate rotation when pressurized. However, the forces generated are low and are taken up by the fasteners at the ends. In the case of sludge injection hoses, this tendency to rotate is harmful and problematic.
  • the invention therefore remedies these problems of creep and rotation by winding a strip intended to prevent creep between the pressure sheath and the internal armor ply and a dissymmetry of armoring angle within '' same armor pair, the average of the armor angles remaining close to the equilibrium angle of 55 °.
  • the crossed plies are wound with angles A and B different from each other.
  • the difference of the angles A and B is advantageously between 4 and 10 °, and more particularly between 6 and 8 °.
  • the flexible pipe of the invention allows use at high operating pressure without generating creep or torsion problems thanks to the particular combination of its structural characteristics. It is surprising to note that the asymmetry of winding angles, known in itself in other circumstances, can have a beneficial effect on the specific problem of torsion which the invention aims to solve.
  • document US-A-6085799 in the name of the Applicant, discloses a plumbing pipe having a carcass, an internal sheath and an armor ply with generally symmetrical or occasionally asymmetrical reinforcement in one example.
  • the plumbing line is a very long line completely static since it is buried, while the injection hose is a generally short pipe which works dynamically.
  • the problems encountered are of a completely different nature; moreover, the armours of the plumbing pipe are conventional threads, and in particular staplable threads for the internal ply which is stapled.
  • the asymmetry described is low and corresponds to an asymmetry introduced to take account of the difference in radius over which the crossed plies are wound.
  • document US-A-4693281 discloses a pipe in which are provided successive windings and of increasing winding angle of glass fibers embedded in an epoxy resin; the winding angle is different to allow identical unloading of the sheets but obviously has no role in the twisting of the pipe which is blocked by the matrix.
  • document US Pat. No. 4,649,963 an extremely rigid pipe is used with eight plies of flat steel wires of different winding and varying between 39 ° and 84 °; this pipe being intended to withstand high pressures but obviously not suitable for the production of a mud injection hose which must remain flexible.
  • a flexible adjacent layer in which at least one wire wound armor can sink at least partially.
  • the flexible layer is advantageously made of synthetic or natural elastomeric material, such as rubber. It can be located above or below the armor wire winding with which it is associated but, preferably, the flexible layer of the internal ply is placed under the wire winding which can sink and the flexible layer of the external ply is placed on the wire winding which can sink.
  • the wound armor wire which can at least partially sink into the flexible layer consists of a round wire or a strand.
  • the use of a round wire or a strand allows good control of the games and the flexible layer allows the correct placement of the wire and the distribution of the games thanks to the imprints that the wire forms there.
  • the anti-creep layer is advantageously produced by one or more windings of an elongated element with high mechanical characteristics (essentially the tensile strength), at short pitch with an angle advantageously greater than 60 °.
  • the angle of the winding is in particular a function of the width of the elongated strip-like element used to produce the anti-creep layer.
  • the pipe may in particular be a winding made of aramid fibers (in particular of Kevlar® type) at 70 ° on the sheath, and preferably below the armor plies, and in particular below the lower ply d armor, above the internal sheath.
  • the pipe comprises only two plies of crossed armor.
  • the lower ply is reinforced at an angle greater than that of the external ply.
  • the pipe comprises a first pair of armor plies with opposite armor angles A and B and at least one other ply or another pair of alternate or nested crossed armor plies.
  • the winding angles of the other ply or of the other pair are chosen to be substantially equal to the winding angles A and B of the first pair of armor plies while respecting the winding direction of said plies. .
  • No other winding angle is introduced than angles A and B.
  • the invention naturally also relates to a mud injection hose consisting of a pipe according to the invention.
  • FIG. 1 is an elevational view of a rotary wellbore using a mud injection hose.
  • - Figure 2 is a cutaway perspective view of an embodiment of an injection hose according to the invention.
  • - Figure 3 is a sectional view III-III of Figure 2 through the first armor ply of the hose of Figure 2.
  • - Figures 4 and 5 are two schematic views from above with partial cutaway showing a flexible pipe made with two pairs of alternating and nested crossed armor respectively.
  • FIG. 1 shows a typical rotary drilling installation comprising in a derrick 100 a movable block 101 suspended from a cable 102 and supporting a lifting hook 103 to which is attached the mud injection head 104 which is supplied with mud by pumps slurry 105 sending the slurry into a slurry discharge pipe 106 connected with the head 104 by the slurry injection hose 110.
  • the injection head 104 sends the slurry into the drill pipe 107 and the slurry which rises from the borehole returns through the chute 108 to the pumps.
  • the injection hose 110 therefore connects the fixed point formed by the end 109 of the discharge pipe 106 and the mobile point formed by the head 104 which moves over the height of the derrick when the length of the drill string is changed. drilling.
  • FIG. 2 shows the general structure of an unbound flexible pipe 1 suitable according to the invention for producing the slurry injection hose 110.
  • the pipe 1 has an internal polymer sheath 2 from the inside to the outside, one or more thin anti-wear intermediate layers 3 produced in a known manner in particular by helical windings of tape made of lubricating plastic material or by a sheath of the same material, a first armor ply 4 produced by a helical winding of round wire, strand or of cable for example at a first angle A formed with the axis of the pipe 1, one or more anti-wear layers 5, a second layer of armor 6 produced by a helical winding of round wire at a second angle B, different from A, formed with the axis of the pipe 1 and of opposite sign to the angle A, one or more layers of adhesive tape 7 and an external polymeric sheath 8.
  • a winding (not shown), between the external armor 6 and the outer sheath 7, of a rectangular flat wire which is wound at an angle for example of 70 ° and which aims to prevent the crushing of the pipe when it is subjected to bending ("kink", in English).
  • This winding is not contiguous and is generally formed of a single wire which is wound with play (the successive spirals can be separated by 2 to 3 widths of son for example).
  • the winding direction is advantageously crossed with the external armor that it covers (but this is not compulsory).
  • windings, joined together can be produced in the form of strips woven from very resistant fibers, in particular from aramid fibers such as Kevlar®: one or more layers 9 produced for example by winding strips of Kevlar® at around 70 ° with respect to the axial direction.
  • the winding angle depends in particular on the diameter of the pipe and the width of the strip.
  • the number of layers depends on the material used and the operating conditions. It may be advantageous to use a strip of the type described in patent application FR 2 828 722 of the Applicant, in which the strip has thinner side edges intended to overlap at least partially between the successive spirals.
  • the term “winding with contiguous edge” will also be understood to mean winding with partial overlap of the thinner edges described in said application.
  • the armor ply 4 is constituted by an elastic layer for placing the wire 4-1, for example rubber, on which are wound the round steel wires 4-2 of angle A which can sink slightly into the elastic layer 4-1.
  • the second ply 6 is constituted in the same way of an overlay 6-1 and a winding of round wire 6-2 of angle B, in the opposite direction from the winding of wire 4-2 of the ply associated, according to the known principle of crossed plies.
  • the armor ply yarns 4-2, 6-2 are elongated, non-stapled elements (round, strands).
  • the flexible layers are located below the inner ply but above the outer ply.
  • the angle A and the angle B measured with respect to the longitudinal axis, are different and both are close to the equilibrium angle, for example between 49 ° and 62 °, the average being established at an equilibrium angle value close to 55 °, that is to say between 54 ° and 57 °.
  • the angle A of the lower ply is preferably greater (in absolute value) than the angle B of the upper ply.
  • angle A can be + 59 ° and angle B can be - 52 °.
  • the difference between the arming values A and B is advantageously greater than 4 ° and less than 10 °.
  • FIG. 4 shows a simplified diagram showing alternate layers of plies 4, 6 then 4 ', 6' of angles A, B, A, B, with interposition of intermediate layers 5, 5 ', 5 "; in FIG. 4, a simplified diagram showing nested layers of plies 4, 4', 6, 6 ' angles A, A, B, B, with further interposition of intermediate layers 5, 5 ′, 5 ", in particular anti-wear layers.
  • the third sheet will have the same angle as the sheet of which it has the direction of winding with slight asymmetry of geometry near, generally 1 ° or 1.5 °, introduced to take into account the geometric difference in radius.

Abstract

Cette conduite flexible non liée (1) destinée à la réalisation de flexible dynamique de transport de fluide sous pression, notamment de flexible (110) d'injection de boue pour forage pétrolier rotatif, comprend de l'intérieur vers l'extérieur une gaine polymérique interne (2), au moins deux nappes d'armure croisées (4,6) constituées de fil (4-2, 6-2) enroulé hélicoïdalement à des angles d'armage opposes A et B voisins de l'angle d'équilibre de 55° et de moyenne centrée sur une valeur proche de ladite valeur d'angle d'équilibre et une gaine polymérique externe (8) ; la conduite comporte une couche antifluage, réalisée par au moins un enroulement (9) à bords jointifs d'une bande à hautes caractéristiques mécaniques et en ce que les angles d'armage A et B des nappes d'armure croisées (4, 6) sont différents.

Description

Conduite flexible non liée destinée à la réalisation de flexible dynamique de transport de fluide sous pression, et notamment flexible d'injection de boue pour forage pétrolier rotatif La présente invention concerne le domaine de l'exploitation pétrolière, notamment le forage, en mer comme sur terre, et essentiellement une conduite flexible de faible longueur, dite flexible d'injection de boue, ou couramment "rotary hose" ou "kelly hose", utilisée pour l'injection des boues lors des opérations de forage rotatif. Il s'agit d'une conduite flexible constituant l'organe de liaison entre la tête d'injection de boue et la conduite fixe venant des pompes à boue, tel que décrit dans les normes API JL et API 7K de l'American Petroleum Association. Un tel flexible est illustré par exemple dans le document US-A-4514103 auquel on pourra se reporter. Les flexibles d'injection de boue doivent résister à de fortes pressions, comme par exemple une pression nominale en service de 350 à 520 bars et à une pression d'éclatement de 860 à 1300 bars. Ils subissent des contraintes dynamiques dues au changement des tiges de forage et à la montée et à la descente des tiges (environ 15 m sur une heure). Ils doivent montrer une grande souplesse en flexion pour supporter les grandes variations de rayon de courbure. De par leur accessibilité, ils peuvent être facilement remplacés ; il est ainsi préférable qu'ils aient une structure de faible coût. Enfin ils doivent résister à de fortes variations de pression entre les phases de charge et les phases hors charge. On a cherché jadis à résoudre ces difficultés par des flexibles constitués de petits tronçons de conduites pas ou peu flexibles raccordés par des joints articulés, comme montré dans les documents US-A- 1852632 et US-A-1963368. Aujourd'hui, les conduites flexibles généralement utilisées pour l'injection des boues sont des conduites de type liées ("bonded pipes"), c'est-à-dire avec des renforts noyés dans une matrice élastomère. C'est notamment le cas de la conduite montrée dans le document US-A-4514103 précité. Il est apparu nécessaire de diversifier l'offre actuelle des conduites d'injection de boue disponibles et de trouver une alternative aux conduites liées actuelles. L'invention vise à proposer une conduite de type non liée comprenant au moins une paire de nappes croisées d'armage à sensiblement 55° sans voûte de pression, c'est-à-dire une structure de conduite flexible non liée ayant un coût réduit comparé à celui des structures classiques avec voûte. Ces structures dites équilibrées et appelées « 55° » par les spécialistes sont connues pour des applications à basse pression et ne sont pas adaptées pour résister aux pressions envisagées dans la présente application, et donc pour résister au problème de fluage qui en résulte. En effet, dans les conduites "55°" sans voûte de pression, la pression de fluide transporté tend à faire fluer la gaine de pression dans les interstices existant entre les fils d'armure de nappe interne. Cela est d'autant plus critique que le jeu local entre fils peut être important comme cela est souligné dans le document FR 2.664.019 A de la Demanderesse, qui préconise notamment l'agrafage de la nappe d'armure interne en réponse au problème posé. Par ailleurs, un autre problème mis en évidence par la Demanderesse et que l'invention vise à résoudre réside dans la rotation des conduites flexibles non liées lors de leur mise sous pression. Cette tendance est d'autant plus importante que les flexibles d'injection de boue pour forage rotatif sont de petit diamètre. Cette tendance à la rotation s'explique notamment par le gonflement radial des nappes d'armure lors de la mise sous pression. Ce mouvement radial des nappes d'armure est d'autant plus important que la conduite flexible comporte un ensemble de couches (bandes anti-usure, bandes de renfort, bandes antifluage, bandes adhésives) qui subissent un écrasement lors de la mise en pression. C'est notamment le cas dans la solution préconisée par la présente demande où la structure proposée comporte plusieurs couches qui en s'écrasant ont tendance à aggraver la rotation de la conduite autour de son axe. Selon l'invention, ce problème est résolu, de manière surprenante et à l'encontre des solutions traditionnelles, de la façon suivante : l'invention propose une conduite flexible non liée destinée à la réalisation de flexible dynamique de transport de fluide sous pression, notamment de flexible d'injection de boue pour forage pétrolier rotatif ou turboforage, du type qui comprend de l'intérieur vers l'extérieur une gaine polymérique interne, au moins deux nappes d'armure croisées constituées de fil enroulé hélicoïdalement à des angles d'armage opposés A et B voisins de l'angle d'équilibre de 55° et de moyenne centrée sur une valeur proche de ladite valeur d'angle d'équilibre et une gaine polymérique externe, caractérisée en ce qu'elle comporte une couche antifluage disposée autour de la gaine interne, réalisée par au moins un enroulement à bords jointifs d'une bande à hautes caractéristiques mécaniques et en ce que les angles d'armage A et B des nappes d'armure croisées sont différents. Aussi selon l'invention, la structure de conduite flexible non liée résout simultanément les problèmes de fluage liés à la pression et les problèmes de torsion découverts mis en évidence par la Demanderesse. La plupart des conduites flexibles non liées connues ont tendance à générer une rotation lors de la mise sous pression. Toutefois les efforts engendrés sont faibles et sont repris par les fixations aux extrémités. Dans le cas des flexibles d'injection de boues, cette tendance à la rotation est néfaste et problématique. L'invention remédie donc à ces problèmes de fluage et de rotation par l'enroulement d'une bande destinée à empêcher le fluage entre la gaine de pression et la nappe d'armure interne et une dissymétrie d'angle d'armage au sein d'une même paire d'armures, la moyenne des angles d'armage restant proche de l'angle d'équilibre de 55°. Autrement dit, les nappes croisées sont enroulées avec des angles A et B différents l'un de l'autre. La différence des angles A et B est avantageusement comprise entre 4 et 10°, et plus particulièrement entre 6 et 8°. Ainsi la conduite flexible de l'invention permet-elle une utilisation à haute pression de service sans générer de problèmes de fluage ni de torsion grâce à la combinaison particulière de ses caractéristiques structurelles. Il est surprenant de constater que la dissymétrie d'angles d'armage, connue en elle-même dans d'autres circonstances, puisse avoir un effet bénéfique sur le problème spécifique de torsion que vise à résoudre l'invention. Ainsi, le document US-A-6085799, au nom de la Demanderesse, fait connaître une conduite ensouillable présentant une carcasse, une gaine interne et une nappe d'armures à armage généralement symétrique ou occasionnellement dissymétrique dans un exemple. Cependant, la conduite ensouillable est une conduite de grande longueur complètement statique puisqu'elle est enterrée, alors que le flexible d'injection est une conduite généralement de faible longueur qui travaille en dynamique. Les problèmes rencontrés sont de nature totalement différente ; du reste, les armures de la conduite ensouillable sont des fils classiques, et notamment des fils agrafables pour la nappe interne qui est agrafée. Par ailleurs la dissymétrie décrite est faible et correspond à une dissymétrie introduite pour tenir compte de la différence de rayon sur laquelle sont enroulées les nappes croisées. Dans un contexte également différent, celui des conduites liées, le document US-A-4693281 fait connaître un tuyau dans lequel sont prévus des enroulements successifs et d'angle d'armage croissant de fibres de verre noyées dans une résine époxy ; l'angle d'armage est différent pour permettre un déchargement identique des nappes mais n'a évidemment aucun rôle sur la torsion du tuyau qui est bloquée par la matrice. Enfin, selon le document US 4 649 963, on utilise une conduite extrêmement rigide à huit nappes de fils plats d'acier d'enroulement différent et variant entre 39° et 84° ; cette conduite étant destinée à résister aux hautes pressions mais à l'évidence ne pouvant convenir à la réalisation d'un flexible d'injection de boue qui se doit de rester souple. Avantageusement, il est prévu une couche adjacente souple dans laquelle au moins un fil enroulé d'armure peut s'enfoncer au moins partiellement. La couche souple est avantageusement en matière élastomère synthétique ou naturelle, comme du caoutchouc. Elle peut être située au- dessus ou au-dessous de l'enroulement de fil d'armure auquel elle est associée mais, de préférence, la couche souple de la nappe interne est placée sous l'enroulement de fil pouvant s'enfoncer et la couche souple de la nappe externe est placée sur l'enroulement de fil pouvant s'enfoncer. Avantageusement, le fil enroulé d'armure pouvant s'enfoncer au moins partiellement dans la couche souple est constitué par un fil rond ou un toron. D'une part, l'utilisation d'un fil rond ou d'un toron autorise une bonne maîtrise des jeux et la couche souple permet le placement correct du fil et la répartition des jeux grâce aux empreintes que le fil y forme. D'autre part, l'éventuel effet néfaste d'un fil rond ou d'un toron, à savoir de favoriser la torsion de la conduite sous pression, est combattu par la dissymétrie d'armage. La couche antifluage est avantageusement réalisée par un ou plusieurs enroulements d'un élément allongé à hautes caractéristiques mécaniques (essentiellement la résistance à la traction), à pas court avec un angle avantageusement supérieur à 60°. L'angle de l'enroulement est notamment fonction de la largeur de l'élément allongé de type bande utilisé pour réaliser la couche antifluage. Il peut notamment s'agir d'enroulement en fibres d'aramide (notamment de type Kevlar®) à 70° sur la gaine, et de préférence au-dessous des nappes d'armures, et notamment au-dessous de la nappe inférieure d'armure, au-dessus de la gaine interne. Dans un mode particulier de réalisation de la présente invention, la conduite comporte seulement deux nappes d'armures croisées. De manière particulièrement avantageuse, la nappe inférieure est armée à un angle supérieur à celui de la nappe externe. Dans un autre mode de réalisation, la conduite comporte une première paire de nappes d'armures d'angles d'armage opposés A et B et au moins une autre nappe ou une autre paire de nappes d'armures croisées alternées ou imbriquées. De manière avantageuse, les angles d'armage de l'autre nappe ou de l'autre paire sont choisis sensiblement égaux aux angles d'armage A et B de la première paire de nappes d'armures en respectant le sens d'enroulement desdites nappes. Il n'est pas introduit d'autre angle d'armage que les angles A et B. Il est à noter qu'il existe des flexibles stables à quatre nappes, comme le montre le brevet US 5024252, utilisés comme colonne montante hybride pour utilisation en grande profondeur ou en conduite de transport hybride pour grande profondeur, montrant une dissymétrie d'angle d'armage : mais cette dissymétrie existe entre les paires de nappes croisées successives et non pas au sein d'une seule et même paire de nappe comme dans la présente invention. L'invention concerne naturellement aussi un flexible d'injection de boue constitué d'une conduite conforme à l'invention. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages et caractéristiques seront mis en évidence à la lecture de la description suivante. On se référera aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est une vue en élévation d'un puits de forage rotatif utilisant un flexible d'injection de boue. - la figure 2 est une vue en perspective arrachée d'un mode de réalisation d'un flexible d'injection conforme à l'invention. - la figure 3 est une vue en coupe III-III de la figure 2au travers de la première nappe d'armure du flexible de la figure 2. - Les figures 4 et 5 sont deux vues schématiques de dessus avec arrachement partiel montrant une conduite flexible réalisée avec deux paires d'armures croisées respectivement alternées et imbriquées. La figure 1 montre une installation de forage rotatif typique comprenant dans un derrick 100 un moufle mobile 101 suspendu à un câble 102 et supportant un crochet de levage 103 auquel est accrochée la tête d'injection de boue 104 qui est alimentée en boue par des pompes à boue 105 envoyant la boue dans une conduite 106 de refoulement de la boue raccordée avec la tête 104 par le flexible d'injection de boue 110. La tête 104 d'injection envoie la boue dans la tige de forage 107 et la boue qui remonte du trou de forage retourne par la goulotte 108 vers les pompes. Le flexible d'injection 110 relie donc le point fixe constitué par l'extrémité 109 de la conduite de refoulement 106 et le point mobile constitué par la tête 104 qui se déplace sur la hauteur du derrick quand on modifie la longueur du train de tiges de forage. Le flexible 110 doit donc résister aux pressions d'injection de boue et permettre d'accompagner les mouvements précités qui imposent une forte courbure en certains points de son parcours et surtout des variations importantes dues au mouvement vertical. La figure 2 montre la structure générale d'une conduite flexible non liée 1 convenant selon l'invention à la réalisation du flexible d'injection de boue 110. La conduite 1 comporte de l'intérieur vers l'extérieur une gaine polymérique interne 2, une ou plusieurs couches minces intermédiaires antiusure 3 réalisées de manière connue notamment par des enroulements hélicoïdaux de ruban en matière plastique lubrifiante ou par une gaine de la même matière, une première nappe d'armure 4 réalisée par un enroulement hélicoïdal de fil rond, de toron ou de câble par exemple selon un premier angle A formé avec l'axe de la conduite 1, une ou plusieurs couches antiusure 5, une seconde nappe d'armure 6 réalisée par un enroulement hélicoïdal de fil rond selon un second angle B, différent de A, formé avec l'axe de la conduite 1 et de signe opposé à l'angle A, une ou plusieurs couches de bande adhésive 7 et une gaine polymérique externe 8. On peut également avoir un enroulement (non représenté), entre l'armure externe 6 et la gaine externe 7, d'un fil plat rectangulaire qui est enroulé à un angle par exemple de 70° et qui a pour objectif d'empêcher l'écrasement de la conduite lorsqu'elle est soumise à la flexion ("kink", en anglais). Cet enroulement n'est pas jointif et est formé généralement d'un seul fil qui est enroulé avec jeu (les spirales successives peuvent être séparées de 2 à 3 largeurs de fils par exemple). Le sens d'enroulement est avantageusement croisé avec l'armure externe qu'il recouvre (mais ce n'est pas obligatoire). De plus, il est prévu au-dessus de la gaine interne 2 des enroulements de bande de renforcement à pas court destinés à empêcher le fluage de la gaine de pression. Ces enroulements, jointifs, peuvent être réalisés sous forme de bandes tissées en fibres très résistantes, notamment en fibres aramides telles que le Kevlar® : une ou plusieurs couches 9 réalisées par exemple par un enroulement de bandes de Kevlar® à environ70° par rapport à la direction axiale. L'angle d'enroulement dépend notamment du diamètre de la conduite et de la largeur de la bande. Le nombre des couches dépend du matériau utilisé et des conditions de service. Il peut être avantageux d'utiliser une bande du type de celle décrite dans la demande de brevet FR 2 828 722 de la Demanderesse, dans laquelle la bande présente des bords latéraux de moindre épaisseur destinés à se recouvrir au moins partiellement entre les spirales successives. On entendra également par enroulement à bord jointif, l'enroulement avec recouvrement partiel des nords de moindre épaisseur décrit dans ladite demande. La nappe d'armure 4 est constituée par une couche élastique de placement de fil 4-1, par exemple en caoutchouc, sur laquelle sont enroulés les fils ronds d'acier 4-2 d'angle A qui peuvent s'enfoncer légèrement dans la couche élastique 4-1. La seconde nappe 6 est constituée de la même manière d'une sur-couche 6-1 et d'un enroulement de fil rond 6-2 d'angle B, en sens inverse de l'enroulement de fil 4-2 de la nappe associée, selon le principe connu des nappes croisées. Plus généralement, les fils de nappes d'armure 4-2, 6-2 sont des éléments allongés non agrafés (ronds, torons). Les couches souples sont situées en dessous de la nappe interne mais au- dessus de la nappe externe. Elles permettent d'assurer le positionnement des armures et limitent le déplacement des fils d'armures lorsque la conduite subit des contraintes dynamiques en service, empêchant ainsi le cumul local des jeux à l'intérieur d'une même nappe. Selon l'invention, l'angle A et l'angle B, mesurés par rapport à l'axe longitudinal, sont différents et tous deux voisins de l'angle d'équilibre, par exemple compris entre 49° et 62°, la moyenne s'établissant à une valeur d'angle d'équilibre voisine de 55 °, c'est-à-dire comprise entre 54 ° et 57°. L'angle A de la nappe inférieure est de préférence supérieur (en valeur absolue) à l'angle B de la nappe supérieure. Par exemple, l'angle A peut faire +59° et l'angle B faire - 52°. L'écart entre les valeurs d'armage A et B est avantageusement supérieure à 4° et inférieure à 10°. Il est possible de prévoir plusieurs paires de nappes d'armure croisées, imbriquées ou alternées. Selon l'invention, les angles d'armage de la ou des autres nappes seront également choisis égaux aux angles A et B de la première nappe : on a représenté en figure 4 un schéma simplifié montrant des couches alternées de nappes 4, 6 puis 4', 6' d'angles A, B, A, B, avec interposition de couches intermédiaires 5, 5', 5" ; en figure 4, un schéma simplifié montrant des couches imbriquées de nappes 4, 4', 6, 6' d'angles A, A, B, B, avec encore interposition de couches intermédiaires 5, 5', 5" notamment des couches anti-usure. On pourrait aussi avoir un nombre impair de nappes, par exemple trois nappes disposées à des angles de +59°, -52° et +59°, c'est-à-dire encore avec seulement deux angles différents, les nappes qui ont des angles égaux ayant le même sens d'enroulement. Il doit être précisé que lorsqu'on parle d'angle différent d'armage des nappes d'armure selon l'invention, il s'agit d'une dissymétrie réelle qui est supérieure à la simple dissymétrie de géométrie introduite pour tenir compte de la différence de rayon d'enroulement existant pour l'enroulement de chaque nappe. Ainsi, dans une configuration à plus de deux nappes, on a la nappe interne d'angle A enroulée avec un rayon RA et la deuxième nappe d'angle. B opposé, avec B différent de A, enroulée avec un rayon RB, la troisième nappe aura le même angle que la nappe dont elle a le sens d'enroulement à la légère dissymétrie de géométrie près, généralement de 1° ou 1,5 °, introduite pour tenir compte de la différence géométrique de rayon. Cette dissymétrie de géométrie s'exprime de façon simplifiée par la formule R1/R2 = tanAl/tanA2 liant les angles d'armage Al et A2 aux rayons RI et R2 d'enroulement de deux couches.

Claims

REVENDICATIONS
1. Conduite flexible non liée (1) destinée à la réalisation de flexible dynamique de transport de fluide sous pression, notamment de flexible (110) d'injection de boue pour forage pétrolier rotatif ou turboforage, du type qui comprend de l'intérieur vers l'extérieur une gaine polymérique interne (2), au moins deux nappes d'armure croisées (4,6) constituées de fil (4-2, 6-2) enroulé hélicoïdalement à des angles d'armage opposés A et B voisins de l'angle d'équilibre de 55° et de moyenne centrée sur une valeur proche de ladite valeur d'angle d'équilibre et une gaine polymérique externe (8), caractérisée en ce qu'elle comporte une couche antifluage disposée autour de la gaine interne, réalisée par au moins un enroulement (9) à bords jointifs d'une bande à hautes caractéristiques mécaniques et en ce que les angles d'armage A et B des nappes d'armure croisées (4, 6) sont différents.
2. Conduite selon la revendication 1, caractérisée en ce que la différence des angles A et B est comprise entre 4° et 10°, de préférence entre 6° et 8°.
3. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en par au moins une couche adjacente souple (4-1, 6-1) dans laquelle au moins un fil (4-2, 6-2) enroulé d'armure peut s'enfoncer au moins partiellement.
4. Conduite selon la revendication 3, caractérisée en ce que la couche souple (4-1, 6-1) est en matière élastomère synthétique ou naturelle.
5. Conduite selon l'une quelconque des revendications 3 ou 4, caractérisée en ce que le fil (4-2, 6-2) enroulé d'armure pouvant s'enfoncer au moins partiellement dans la couche souple (4-1, 6-1) est constitué par un fil rond ou un toron.
6. Conduite selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisée en ce que la couche souple de la nappe interne (4-1) est placée sous l'enroulement de fil pouvant s'enfoncer (4-2) et la couche souple de la nappe externe (6-1) est placée sur l'enroulement de fil pouvant s'enfoncer (6-2).
7. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la couche antifluage (9) est réalisée par un ou plusieurs enroulements (9) d'un élément allongé à hautes caractéristiques mécaniques, à pas court avec un angle voisin de 70°.
8. Conduite selon la revendication 7, caractérisée en ce que ce ou ces enroulements (9) sont prévus sous la nappe d'armures.
9. Conduite selon l'une quelconque des revendications- 7 ou 8, caractérisée en ce que le ou les enroulements (9) sont en fibre aramide de type Kevlar®.
10. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisée en ce qu'elle comporte seulement deux nappes d'armures croisées (4, 6).
11. Conduite selon la revendication 10, caractérisée en ce que l'angle d'armage A de la nappe inférieure (4) est supérieur à l'angle B de la nappe supérieure (6).
12. Conduite selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte une première paire (4, 6) de nappes d'armures d'angle d'armage A et B et au moins une autre nappe ou une autre paire (4', 6') de nappes d'armures croisées alternées ou imbriquées.
13. Conduite selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'angle d'armage de l'autre nappe ou les angles d'armage de l'autre paire (4', 6') sont choisis sensiblement égaux aux angles d'armage A et B de la première paire (4, 6) de nappes d'armures.
14. Flexible (110) d'injection de boue pour forage rotatif, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une conduite (1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 13.
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