BE1000529A4 - Dispositif de controle du verrouillage d'un carottier de sondage. - Google Patents

Abstract

Pour controler le verrouillage d'un carottier de sondage a cable (1), on utilise un dispositif de controle (30) comprenant une enveloppe déflectrice (33), un manchon (31) et un piston (32) mobiles par rapport à l'enveloppe déflectrice (33). Le piston (32) est susceptible d'etre solidarisé dans une position inférieure, sous la poussée hydraulique, au manchon (31) par un doigt (43). Lorsque la pression hydraulique est libérée, le manchon (31) solidaire du piston (32) est amené dans une position supérieure qui permet la circulation d'un liquide de forage au travers de l'enveloppe déflectrice (33) vers une couronne de sondage (4).

Description

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   DISPOSITIF DE CONTROLE DU VERROUILLAGE 
D'UN CAROTTIER DE SONDAGE 
La présente invention est relative ä un dispositif de contrôle du verrouillage d'un carottier de sondage à câble pour puits humide, ce carottier comprenant un tube extérieur dans lequel coulisse un tube intérieur constitué d'une tete d'accrochage et d'un corps cylindrique muni eventuellement    d'un joint d'étanchéité     hydraulioue   avec le tube   exterieur   et de moyens de verrouillage du tube intérieur par rapport au tube extérieur. 



   On connait par le brevet belge   nO 900   733 un dispositf du type décrit dans le premier paragraphe du 
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 present mémoire. 



  Dans ce dispositif connu, un verrou eclipsable du tube    bistableinterieur   avec le tube extérieur, lorsaue ce verrou est repoussé vers une position inférieure par une pression hydraulique au moyen d'une pompe d'injection du liquide de forage, c'est-a-dire lorsque ladite pression du liquide de. forage dépasse une valeur   prédéterminée.   Par contre, le verrou permet la circulation du liquide de forage lorsque la : pression est   inferieure   ä ladite valeur, mais superieure à la force de rappel nécessaire à l'ouverture d'une soupape de réglage du débit du liquide de forage. 

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   Ce dispositif, bien que perfectionné,   presente   l'inconvenient d'etre techniquement complexe et de s'enrayer facilement en présence des boues de forage qui empechent le verrou bistable d'effectuer un mouvement de rotation autour d'un axe vertical pour occuper les positions inférieure et   superieure   prescrites. Ce dispositif ne permet pas non plus de remettre, par une opération simple, le dispositif de   controle   du verrouillage d'un carottier de sondage dans son etat initial. 



   Le dispositif suivant l'invention vise à remedier à 
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 ces inconvenient, tout en conservant les avantages du dispositif de contrôle de verrouillage connu, c'est-a- dire un dispositif ne necessitant pas de verifier ä partir de l'evolution de la. pression d'eau   A   la pompe d'injection, si le verrouillage a effectivement eu lieu. 



   Le dispositif suivant la presente invention du type decrit dans le premier paragraphe du present mémoire, comporte une enveloppe deflectrice, un manchon et un piston mobiles l'un par rapport   a   l'autre et par rapport au carottier, ainsi qu'un moyen associe au manchon ou au piston pour les solidariser l'un ä l'autre lorsqu'une pression hydraulique supérieure ä une valeur   prédéterminée   a   amene   le piston dans une position   inférieure Qui   assure   1'étanchéité   hydraulique du tube intérieur avec le tube   exterieur,   de sorte que, lorsque la pression hydraulique est reduite ä une valeur inférieure ä la valeur prédéterminée.

   le manchon solidaire du piston est amené dans une position supérieure, telle qu'elle permet la circulation du liquide de forage entre    le. tube extérieur   et le tude intérieur au travers de l'enveloppe déflectrice. 

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   Selon une particularite du dispositif selon l'invention, le piston est soumis au cours du forage   ä   une pression hydraulique d'une part et   a   une contreforce d'autre part, de valeur prédéterminée qui s'oppose au' déplacement du piston sous   l'action de la   pression 
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 hydraulique, de sorte que le piston ne peut gtre peut êtresolidarise au manchon aue lorsque la pression hydrauligue appliquée sur le piston est supérieure ä cette valeur   prédéterminée   et le moyen pour solidariser le piston au manchon est constitue par au moins un doigt pouvant refaire saillie ä la fois dans le manchon et dans le piston. 



   Dans une forme de réalisation, le piston   presente   une tete ayant une cavité dans laquelle le doigt destiné ä solidariser le piston au manchon est au moins partiellement introduite et est, de préférence, soumise ä l'action d'une force de manière ä assurer un contacct permanent de cette piece avec une surface du manchon lorsque le piston non encore solidaire du manchon est amené dans la position   inferieure   susdite par la pression hydraulique. 



   D'autres particularites et details de l'invention   apparaltront   au cours de la description détaillée suivante faisant reference aux dessins annexes gui illustrent,   ä   titre d'exemple, une forme de realisation de l'invention. 



   Dans ces dessins : - les figures 1 à 6 sont des vues en coupe transversale d'un carottier muni d'un dispositif de contrôle de verrouillage dans lequel le piston occupe successivement 

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 une position superieure libre, une position inférieure de solidarisation et une position supérieure de libre passage au travers du déflecteur ; - les figures 7    à -9 représentent- en   coupe et en perspective le dispositif de contrôle de verrouillage des figures 1, 3 et 5 ; - la figure 10 montre en coupe une seconde forme de realisation d'un dispositif de   controle   de verrouillage selon l'invention equipant un carottier de type different de celui montré aux figures 1 à 3. 



   Dans ces figures, les mêmes notations de   référence   désignent des elements identigues. 



   La figure 1 montre un carottier ä câble   désigné   dans son ensemble par la notation de   référence   1. Ce carottier 1 comprend un tube 2 muni ä une extrémité 3 d'une couronne de sondage 4 et à l'autre extrémité d'un filet d'assemblage. Ce carottier 1 comprend également un tube   interieur   5 coaxial au tube 2 et   equipe   ä son 
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 extremite 6 adjacente ä la couronne 4, d'un extracteur de carotte 7. 



   Le tube intérieur 5 est amene en position de carottage en le laissant coulisser le long du tube 2 en chute libre si le trou est humide ou à l'aide d'un inshot dans un trou sec. Dans ce dernier cas, l'inshot sert lui-même de controle de verrouillage. 



   Dans sa position inferieure, le tube intérieur 5 est suspendu dans le tube extérieur 1 par un rebord annulaire 8 prenant appui sur une bague ou butée de suspension 9 solidaire du tube   exterieur   2. 

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   Le carottier est muni à sa partie amont d'un porteverrou 10 et d'une tête d'accrochage 11 aui présente un crochet tronconique 12. La tete d'accrochage 11 est introduite dans une coulisse 14 du porte-verrou 10 et est reliée ä ce dernier par une goupille 15. La coulisse 14 présente une fente. diametrale 16,    ainsi. aue. deux   ouvertures allonges diametralement opposees 17. La goupille de déverrouillage 15 peut coulisser par rapport au porte-verrou 10. 



   La coulisse de déverrouillage 14 porte une goupille de déverrouillage 19. 



   Le porte-verrou 10 abrite un verrou 20 constitue de deux pattes de verrouillage plates 21,22, logees dans la fente 16, ces pattes étant sollicitees par un ressort 23 de maniere   Åa   leur permettre de pivoter autour d'un pivot 24 et ä   ecarter   leurs   extrémités   amonts 25, 26, l'une de l'autre. Le porte-verrou 10 presente également deux evidements de déverrouillage 27. 



   Une goupille 28 relie le porte-verrou 10   Åa   la partie restante du tube intérieur 5. 



   Un interstice annulaire 29 est prévu entre le tube extérieur 2 et le tube interieur 5 pour alimenter en eau la zone inférieure du carottier pour refroidir l'outil, lors du carottage et évacuer les débris de forage. 



   En aval de la goupille 28 est place un dispositif de contröle du verrouillage   désigné   dans son ensemble par la notation de reference   30.   

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   Ce dispositif 30 comporte un manchon 31 et un piston 32 mobiles par rapport ä une enveloppe cylindrique 33. Cette enveloppe prenant appui le long du rebord 8, sur la bague de suspension 9, joue le röle d'un déflecteur. Un o-ring 18 assure l'étanchéité du piston 32 par rapport au manchon 31. 



   L'enveloppe 33 présente un fond 34, lorsque le piston 32 est repousse-vers une position inférieure, par exemple lorsque la pression hydrauliaue   due a   la hauteur de la colonne de liquide de forage ä laquelle s'ajoute la pression des pompes de liquide de forage en surface est   superieure     ä   la force exercée par un puissant ressort 35 sur ce piston 32, toute circulation du fluide entre le tube exterieur 2 et le tube interieur 5 est impossible. 



   Le ressort 35 doit etre dimensionné de manière à pouvoir porter la colonne de liquide qui le surplombe. La puissance requise pour vaincre la poussée exercee par la colonne d'eau sur le manchon 31 et le piston 32 est en effet enorme. 



   Le dispositif de verrouillage selon l'invention jouit de   l'avantage nOn négligeable   de permettre au ressort 35   d'exercer 1a poussée   maximale   reauise,   au moment où il est totalement comprimé. 



   Les mouvements du piston 32 et du manchon 31 sont guides grace à une goupille 36 solidaire de l'enveloppe déflectrice 33, aui coulisse dans des trous allonges 37 menages dans le piston 32 et le manchon 31. 



   Le manchon 31 est soumis ä l'action d'un ressort 38 prenant appui sur un disque 39 solidaire de l'enveloppe 

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   cylindriaue   33. Ce ressort 38 permet ä un bord annulaire 40 du manchon 31 d'être applique sur un siege 41 de l'enveloppe 33, lorsaue le manchon 31 n'est pas solidarisé du piston 32, de manière   ä   empecher la circulation du liauide de forage entre le tube   exterieur   2 et le tube interieur 5. 
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  Lorsaue. la pression hydrauligue appliauee sur le piston 32 est suffisante pour amener une cavité 42 du piston dans laauelle est   logee   une bille 43 repoussee par un ressort 44, en face d'un evidement   hémisphérique   45 du manchon 31, la bille 43 fait saillie dans cet Avidement 45 de maniere   ä   solidariser le manchon 31 du piston 32. Lorsaue la pression hydraulioue est ensuite libérée, le piston 32 est repoussé en    même. temps gue   le manchon   31,   sous l'effet du ressort 35, vers une position superieure de manière   ä   permettre la circulation du liguide de forage au travers de l'enveloppe déflectrice 33, entre le tube exterieur 2 et le tube intérieur 5.

   Dans ce but, l'enveloppe 33 comporte à ses extrémités des trous 46 et 47 permettant le passage du liauide de forage. Le liauide de forage peut en effet passer par les trous 46 en tete de l'enveloppe 33 dans l'espace annulaire 48 situé entre la manchon 31 et l'enveloppe 33 et ensuite par les trous 47 en queue de l'enveloppe déflectrice 33 dans l'interstice 29 située entre le tube extérieur 2 et le tube interieur 5. 



   Lorsque la pression   hydrauligue   appliouée sur le piston 32 n'est pas suffisante pour amener la bille 43 en face de   l'évidemment   45, le manchon 31 n'est pas solidarisé au piston 32. Ainsi, lorsaue la pression hydrauliaue est réduite, seul le piston 32 est repoussé vers une position supbrieure, empêchant ainsi toute 

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 circulation du liquide de forage dans l'interstice annulaire 29 situé entre le tube exterieur 2 et le tube intérieur 5. 



   Le piston 32 est avantageusement muni d'une tige coaxiale 49 servant ä guider et à centrer le ressort 35, ainsi   au'a   limiter le déplacement du piston 32 lorsque ce dernier est soumis a une. pression supérieure    à celle   nécessaire pour amener la cavité 42 en face de l'évidement 45. 



   Comme illustra aux figures 2,4 et 6 et comme décrit dans le certificat d'utilité frangais No. 7. 720. 085 publi6 sous le No. 2. 359. 273, un arbre plein 51 est visse sur l'enveloppe déflectrice 33 à la partie   inferieure   du carottier. L'arbre 51 porte autour de lui et de haut en bas, une première bague de retenue 52, des rondelles d'appui 53, des bagues d'expansion 54 entre celles-ci, une première butee à billes 61, un manchon d'entretoisement 56, un roulement ä billes 57, un ressort 58 et une seconde bague de retenue 59. Les   elements     mecaniaues   53   a   58 entourant l'arbre 51 sont serrés entre les deux butées de retenue 52 et 59 par un écrou autobloquant 60, vissé sur   l'extrémité   inférieure filetee de l'arbre 51.

   D'autre part, le manchon d'entretoisement 56 presente une partie filetée sur laauelle est vissé un support 61 de tube intérieur 5. La partie inférieure taraudée du support 55 porte un tube 5 servant ä recevoir une carotte. A la partie inférieur du tube receptacle est vissé le manchon extracteur 7, aui est pourvu d'un ressort extracteur 62. 



   La bille 43 peut être remplacée par toute autre piece de forme quelconaue et est avantageusement soumise ä une légère pression, due par exemple      la force d'un 

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 ressort 63 prenant appui sur le fond de la cavité 42, de maniere ä assurer un contact permanent entre la bille 43 et la surface laterale du manchon 31 lorsque ce dernier n'est pas encore solidarise du piston 32. 



   L'evidement 45 du manchon 31 communiaue par un conduit 64 avec la surface exterieure du manchon 31. 



  Ainsi, lorsaue le manchon 31 et le piston 32 sont solidaires l'un de l'autre et ne sont plus soumis ä l'action d'une pression hydraulique, l'application d'une force, par le conduit 64, ä l'aide d'une tige sur la bille 43 pour le déloger de l'évidement 45 permet, au piston 32 et au manchon 31, grâce ä l'action de ressorts, de se separer l'un de l'autre et d'occuper, en étant désolidarisés l'un de l'autre, leur position supérieure initiale. 



   Le dispositif de contrôle du verrouillage selon l'invention, fonctionne comme suit : 
On introduit un tube intérieur de carottier de sondage ä cable 1 dans un train de tiges de forage constituant le tube   exterieur   2. La descente du tube interieur du carottier 1 peut etre   accélérée   par l'injection de liquide de forage dans ledit train de tiges. 



     Lorsaue   le tube   interieur   du carottier est suspendu dans le tube exterieur 2,   c'est-a-dire   oue le rebord annulaire 8 de l'enveloppe déflectrice prend appui sur la bague de suspension 9 du tube exterieur 2, le piston 32 est amené vers une position inférieure grâce   è   la pression hydraulique du liauide de forage agissant ä l'encontre de l'action du puissant ressort 35. (Figures 1 et 4) 

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Lorsque le piston 32 est en position inférieure, l'enveloppe deflectrice 33 est totalement obturee et le débit de liquide de forage devient nul.

   Le manchon est étanchement appliaue sur son siege ménagé dans 1'enveloppe déflectrice et le liquide de forage ne peut ni passer du côté extérieur de l'enveloppe ni du   côté     interieur   de l'enveloppe déflectrice. La pression de liquide de forage croit jusqu'au moment oü les soupapesde   sécurité   montées en surface sur les pompes de liquide de forage, entrent en action et se mettent ä lächer le liquide de forage. 



   Le piston est repoussé vers le bas aussi longtemps aue la pression du liquide de forage depasse une valeur   prédéterminée.   Dans la position inferieure extrême du piston, la rainure longitudinale est en butée contre la goupille 36. Dans cette position   inferieure   extrême du piston, la cavité 42 se trouve en face de 1'évidement 45 et le manchon 31 se solidarise au piston, grâce   ä   la bille 42 aui, par l'action du ressort 63, fait saillie dans l'évidement 45. Cette opération permet de s'assurer que le verrouillage du carottier a bien    été.   réalisé. 



   Ensuite, lorsque la pression hydraulique est   libérée.   le piston 32 quitte la position inferieure montrée ä la figure 2 et soulève le manchon 31 (voir figure 3), ceci permet la circulation du   liouide   de forage par les trous amont de l'enveloppe déflectrice 33 dans l'espace 44 situé entre le    manchon 31 et   l'enveloppe 33 et par les trous aval 45 de l'enveloppe 33 dans l'espace 29 situé entre le tube exterieur 2 et le tube intérieur 5. L'opération de carottage peut alors avoir lieu. 

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   Une fois que le manchon 31 a occupe la position supérieure, le dispositif de verrouillage 30 est insensible ä une eventuelle nouvelle augmentation de pression. Si la pression du liauide de forage venait ä augmenter   ä   nouveau, cette pression agirait sur les deux faces opposees du manchon 31 ainsi que sur les deux faces opposees du piston 32. Le piston 32 et le manchon 31 restent. insensibles   ä   toute nouvelle augmentation de pression. 



   Lorsaue le carottage est termine, le tube interieur du carottier est remonté à la surface du puits et la carotte est retiree du tube réceptacle 5. Le ressort 35 est détendu tandis aue le ressort 38 est comprime. Pour remettre le manchon 31 et le piston 32 dans leur position initiale, de maniere à pouvoir réutiliser le carottier, il suffit      l'aide d'une tige non montrée,   d'appliauer une sur le doigt ou la bille 43 au   travers du conduit 64, de maniere ä la repousser et la déloger de l'evidement 45 du manchon 31.

   En effet, lorsque la bille 43 est délogée de l'évidement 45, l'action du ressort 38 sur le manchon 31 permet ä ce dernier de coulisser vers le bas par rapport au piston 32 et de reprendre sa position désolidarisée supérieure de départ et l'action du ressort 37 sur le manchon 31 permet ä celui-ci   d'entre     appliauä   sur le siege 41 de l'enveloppe déflectrice 33 de maniere ä empecher la circulation de tout liquide de forage entre le tube exterieur 2 et le tube intérieur 5 lorsaue ce dernier est suspendu dans le tube exterieur 2. 



   Dans une seconde forme de réalisation illustree ä la figure 7, le doigt 43 est disposé sous la goupille   36,. de manière à   permettre une construction plus compacte. 

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   11 est évident oue bien des modifications sont possibles sans sortir du cadre de la présente invention. 



  Ainsi, la forme du piston, du manchon et de l'enveloppe, le   Systeme   de guidage des mouvements du piston par rapport au manchon, peuvent etre différents.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS 1. Dispositif de contrôle du verrouillage (30) d'un carottier de sondage ä câble (1) pour puits humide, ce carottier comprenant un tube exterieur (2) dans leauel coulisse un tube interieur (5) constitue d'une tête d'accrochage et d'un corps cylindriaue muni éventuellement d'un joint d'étanchéité hydraulique avec le tube extérieur (2) et de moyens de verrouillage par rapport au tube exterieur (52), caractérisé en ce ou'il comporte une enveloppe déflectrice (33), un manchon (31) et un piston (32) mobiles par rapport au carottier (1), ainsi cru'un moyen associé au manchon (31) ou au piston (32)

   pour les solidariser l'un à l'autre lorsqu'une pression hydraulique superieure ä une valeur prédéterminee a amené le piston (32) dans une position inférieure aui assure l'étanchéité hydrauligue du tube interieur (5) avec le tube extérieur (12) de sorte aue, lorsque la pression hydrauliaue est reduite ä une valeur inferieure à la valeur prédéterminée, le manchon (31) solidaire du piston (32) est amene dans une position superieure, telle qu'elle permet la circulation d'un liquide de forage entre le tube extérieur (2) et le tube intérieur (5) au travers de l'enveloppe déflectrice (33).
2. 2. Dispositif suivant la revendication l, caractérise en ce aue le piston (32) est soumis au cours du forage à une pression hydrauliaue d'une part et ä une contreforce d'autre part, de valeur prédéterminée aui s'oppose au deplacement du piston sous l'action de la pression EMI13.1 hydrauliaue, de sorte que le piston (32) ne peut être solidarise au manchon (31) que lorsaue la. pression hydraulique appliquée sur le piston (32) est superieure ä cette valeur prédéterminée. <Desc/Clms Page number 14>
3. 3. Dispositif suivant l'une guelconoue des revendications 1 et 2, caractérisé en ce aue le moyen pour solidariser le piston (32) au manchon (31) est constitué par au moins un doigt (43) pouvant faire saillie ä la fois dans le manchon (31) et dans le piston (32).
4. 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce aue le piston (32) présente une tête ayant une cavité (42) dans laouelle le doigt (43) pour solidariser le piston (32) au manchon (31) est au moins partiellement introduite.
5. 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce aue le doigt (43) pour solidariser le piston (32) au manchon (31) est soumis è l'action d'une force de manière ä assurer un contact permanent de ce doigt (43) avec une surface du manchon (31) lorsoue le piston (32) non encore solidaire du manchon est amena dans la position inférieure susdite par la pression hydrauligue.
6. 6. Dispositif suivant la revendication 5, caractérisé en ce aue le doigt (43) est soumis l'action d'un ressort (44) prenant appui sur le fond de la cavité (42).
7. 7. Dispositif suivant l'une auelconaue des revendications 3 à 6, caractérisé en ce aue le doigt (43) fait saillie dans un évidement (45) du manchon (31).
8. 8. Dispositif suivant l'une auelconcrue des revendications 3 à 7, caractérisé en ce que le doigt (43) est une bille de forme sphérique. <Desc/Clms Page number 15>
9. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé en ce aue l'evidement (45) du manchon (31) a une forme hémisphérique.
10. 10. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce aue la tette du piston (32) et le manchon (31) présentent au moins un trou allongé livrant passage a une goupille solidaire de l'enveloppe deflectrice, de manière ä guider le piston et le manchon lors de leurs déplacements par rapport ä l'enveloppe déflectrice.
11. 11. Oispositif suivant l'une quelcongue des revendications precedentes, caracterise en ce qu'un ressort (38) sollicite en permanence le manchon (31) vers sa position inferieure dans laauelle il prend appui sur un bord annulaire (40).
12. 12. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'évidement (45) du manchon (31) communique par un conduit (64) avec la surface extérieure du manchon (31), de manière a permettre de déloger le doigt (43) susdit de cet evidement (45) pour désolidariser le piston (32) du manchon (31).