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Procédé de fermeture d'un tronçon de tube interne de carottier et carottier mettant en oeuvre le procédé
La présente invention concerne un procédé de fermeture, à un degré souhaité, d'un tronçon de tube interne d'un carottier, pour y maintenir au moins une portion d'une carotte, notamment pour amener celle-ci jusqu'à la surface du sol, en particulier dans le cas de puits de carottage pétrolier.
De nombreux dispositifs mécaniques ayant pour but la fermeture de l'extrémité du tube interne d'un carottier ont été imaginés et/ou produits à ce jour. Parmi ces dispositifs de fermeture, il y a des dispositifs pour des carottes en matières friables ou granuleuses (comme du sable) et ces dispositifs comportent des mécanismes compliqués, donc coûteux et susceptibles de pannes très coûteuses au fond du puits de carottage. D'un autre côté, il y a des dispositifs pour des carottes dures, par exemple dans de la roche, et ces derniers, qui peuvent être basés sur un bague fendue à conicité externe, déplacée pour être resserrée dans une pièce à conicité interne, peuvent être relativement simples à fabriquer mais peuvent présenter un manque de fiabilité de fonctionnement et cela peut entraîner des pertes financières considérables.
La présente invention a pour but un procédé de fermeture mettant en oeuvre un élément mécanique simple qui puisse soit enserrer avec une force suffisante une extrémité de carotte relativement dure, afin d'amener à la surface la portion de carotte située en aval de l'endroit de fermeture (en considérant le sens de carottage) soit, par exemple dans le cas d'une
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carotte friable et/ou coulante à l'endroit de fermeture, réduire à un degré de fermeture choisi le passage interne du tube précité afin de pratiquement y bloquer des matières friables et/ou coulantes qui s'échapperaient de la carotte au cours de sa montée jusqu'à la surface.
A cet effet, suivant l'invention, le procédé comprend : un agencement dans le tube interne, à un endroit de fermeture choisi, d'un manchon ayant une paroi déformable et une section transversale interne qui coïncide sensiblement avec celle du tronçon de tube interne et, pour la fermeture, une application d'une force qui déforme le manchon de manière à en réduire la section transversale interne jusqu'à obtenir le degré de fermeture souhaité. De préférence, la déformation du manchon, obtenue par l'application de la force, est permanente.
La présente invention concerne également un carottier comportant un tube interne équipé d'au moins un dispositif de fermeture d'au moins un tronçon de tube interne pour y maintenir au moins une portion d'une carotte.
Suivant l'invention, ledit dispositif de fermeture du carottier comprend un manchon qui est agencé en un endroit de fermeture choisi, dont la section transversale interne avant déformation coïncide sensiblement avec celle du tube interne, et dont une paroi peut être déformée, par une force qui lui est appliquée, de manière à réduire la section transversale interne du manchon jusqu'à obtention d'un degré de fermeture souhaité.
D'autres détails et particularités de l'invention ressortiront des revendications secondaires et de la description des dessins qui sont annexés au présent mémoire et qui illustrent, à titre d'exemples
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non limitatifs, le procédé et des formes de réalisation particulières du carottier suivant l'invention.
La figure 1 montre schématiquement, en coupe longitudinale et avec brisures, une extrémité d'un carottier de l'invention, du côté de la couronne, équipé d'un manchon de fermeture.
La figure 2 montre schématiquement, en coupe longitudinale, avec brisure et à une autre échelle, un autre manchon de fermeture.
La figure 3 montre schématiquement, en coupe longitudinale, avec brisures et à une autre échelle, un manchon de fermeture à une jonction de deux tronçons de tubes internes du carottier de l'invention.
La figure 4 montre en coupe transversale et à une autre échelle un type de déformation, à son endroit le plus déformé, d'un manchon dont la section de départ est représentée en trait interrompu.
La figure 5 montre en coupe longitudinale le même type de déformation du manchon dont la forme de départ est représentée en traits interrompus.
La figure 6 montre en coupe longitudinale un autre type de déformation du manchon dont la forme de départ est représentée en traits interrompus.
Dans les différentes figures, les mêmes notations de référence désignent des éléments identiques ou analogues.
L'invention concerne un procédé de fermeture, à un degré souhaité, d'un tronçon de tube interne 1 d'un carottier 2 schématisé aux figures 1 et 3. Cette fermeture est nécessaire pour maintenir dans le tronçon 1 une portion de carotte 3 située en aval d'un endroit de fermeture 4 choisi en considérant le sens de progression du carottage.
Suivant l'invention, le procédé peut comporter, avant le carottage, un agencement dans le tube interne, à l'endroit de fermeture 4, d'un manchon 5 dont
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la paroi 6 est déformable et dont la section transversale interne S coïncide pratiquement avec celle du tronçon de tube interne 1, et, à la fin du carottage, pour la fermeture dudit tronçon 1 une application d'une force ou d'une combinaison de forces qui déforme le manchon 5 de manière à en réduire la section transversale interne jusqu'à l'obtention du degré de fermeture souhaité.
De préférence, la matière et les dimensions du manchon 5 ainsi que la force sont choisis pour que la déformation obtenue soit permanente après suppression de la force précitée.
Une force FI pourrait être par exemple appliquée parallèlement à l'axe longitudinal, sur une face d'extrémité 7 du manchon 5 libre de se déplacer à cette extrémité tout en étant en butée à son autre extrémité, pour donner lieu à un genre de flambage de la paroi 6 vers l'intérieur du manchon 5, éventuellement en plusieurs endroits sur le pourtour interne du manchon 5.
De plus, une ou des forces F2 pourraient être simultanément appliquées perpendiculairement à cet axe longitudinal et aideraient alors au moins au démarrage de ce genre de flambage vers l'intérieur, là où elles seraient appliquées.
Suivant l'invention, il est préféré, pour obtenir ladite force, d'appliquer une pression d'un fluide sur au moins une partie de la surface périphérique externe 8 du manchon 5. Avantageusement, ce fluide peut être le fluide usuel de carottage, dont la pression peut être augmentée au moment voulu pour provoquer cette force de fermeture du manchon 5 par étranglement de son passage interne. L'homme de métier connaît la manière de produire et d'utiliser des variations de pression de ce fluide de carottage dans le but d'actionner des éléments et mécanismes de dispositifs de carottage ou de forage profond du sol.
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Il peut être avantageux que, lors de la déformation du manchon 5, un ou des passages 9, réguliers (comme à la figure 1) ou irréguliers (des fissures de la paroi 6) se forment à travers cette paroi 6 soit parce que des amorces de passage y sont prévues soit parce qu'elle est dimensionnée (et/ou affaiblie localement) pour se fissurer en cours de déformation. Alors, selon le procédé de l'invention, il est organisé à travers ces passages, un écoulement SOl. ^ pression d'un fluide depuis l'extérieur du manchon 5 jusqu'à l'intérieur de celui-ci et, en conséquence de cet écoulement, une évacuation de particules libres (en particulier lorsqu'il s'agit d'une portion de carotte à base de sable, etc, à cet endroit) de la portion de carotte à l'endroit de fermeture 4.
Ensuite, la force, ou la pression qui la provoque, peut être augmentée pour poursuivre la déformation, par exemple là où du sable a été évacué, jusqu'à l'obtention de la fermeture souhaitée.
Suivant l'invention, lesdits passages 9 peuvent également être réalisés, en partie ou complètement, au préalable, par exemple lors de la fabrication du manchon 5. Alors par exemple un joint torique 99 peut être agencé ( (figure 1) entre mann 5 et tube interne 1 (dans un tronçon 1C de celui-cl, ntourant le manchon 5) en un endroit qui empêche le fluide d'arriver aux passages 9 pendant un carottage. Le fonctionnement de ce joint torique 99 est expliqué ci-après.
Au moins dans le cas de carottes en matières dures, le procédé de l'invention peut comprendre en outre, pour séparer sensiblement à l'endroit de fermeture choisi la carotte 3 d'une matière qui la prolonge et la rattache au fond 10 du trou de carottage, une application concentrée sur la carotte 3 d'efforts produits par le manchon 5 déformé et une traction
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exercée, par l'intermédiaire du manchon 5 déformé, sur la portion de carotte 3.
Le carottier 2 de l'invention comporte un tube interne équipé d'au moins un dispositif de fermeture 11 d'au moins un tronçon 1 de ce tube interne afin d'y maintenir, pour la remonter à la surface, au moins une portion de carotte 3 située en aval de l'endroit de fermeture (suivant le sens d'avance du carottage).
Le dispositif de fermeture 11 du carottier 2 de l'invention comprend un manchon 5 qui est agencé à l'endroit de fermeture choisi 4, par exemple à la base du tube interne, au plus près du fond 10 du trou de carottage. Avant déformation, la section transversale interne S du manchon 5 coïncide sensiblement avec celle du tube interne 1 de façon qu'une carotte puisse y passer librement.
La paroi 6 du manchon 5 est déformable, par application sur celui-ci d'une force FI et/ou F2, de manière à en réduite la section transversale interne S jusqu'à obtention d'un degré de fermeture souhaité : par exemple jusqu'à enserrer une carotte dure, au point qu'elle ne puisse pratiquement plus glisser au travers du manchon 5 déformé, ou par exemple jusqu'à former un étranglement tel qu'une portion de carotte en sable ne puisse plus s'en écouler, suite à une compression de celui-ci.
Le manchon 5 de l'invention peut être réalisé au moins partiellement, sinon en totalité, en une matière qui conserve la déformation obtenue. Divers métaux et alliages métalliques pratiquement non élastiques peuvent convenir à ce sujet. Il suffit de choisir alors l'épaisseur de la paroi 6, principalement à l'endroit où est souhaitée la déformation.
Avantageusement suivant l'invention, la paroi 6 du manchon 5 est cylindrique et présente une surface périphérique externe 8 agencée pour recevoir une pression d'un fluide qui produit alors ainsi radialement
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la force de déformation F2, ce fluide pouvant être de préférence le fluide de carottage. L'épaisseur de la paroi 6 est alors choisie en fonction des pressions que l'on peut utiliser pour le carottage (sans déformer le manchon 5) et d'une augmentation admissible de pression pour obtenir la déformation du manchon 5.
Un ou des passages 9 pour un fluide peuvent être réalisés au préalable à travers la paroi 6, à l'endroit de fermeture 4, pour les motifs exposés cidessus. Ce dernier fluide peut également être le fluide de carottage.
Le ou les passages 9 précités peuvent cependant n'être qu'ébauchés lors de la fabrication du manchon 5 et ne s'ouvrir qu'au cours de la déformation, par exemple à un stade de déformation intermédiaire. Ces passages 9 peuvent aussi provenir d'une ou de fissurations de la paroi 6, soit au hasard de la déformation soit en des endroits affaiblis volontairement lors de la fabrication du manchon 5.
Le manchon 5 de l'invention peut être réalisé en un ou plusieurs matériaux combinés alors de diverses manières. Entre autres, au cas où l'on ne désire pas qu'apparaissent des passages 9, ou des fissures, dus à la déformation, le manchon 5 (figure 2) peut être métallique et comporter, au moins sur une partie de sa surface périphérique externe 8, par exemple la plus exposée à des fissurations, une enveloppe 12 en matière élastique (par exemple en caoutchouc vulcanisé sur le manchon 5) et qui reste sensiblement étanche au passage du fluide déformant le manchon 5.
Les manchons 5 précités peuvent avoir une surface interne 13 rugueuse pour accrocher plus efficacement la portion de carotte 3.
Cette surface interne 13, rugueuse ou non, peut comporter des excroissances (non représentées) qui concentrent en des points, des lignes, etc, des efforts
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transmis à la portion de carotte 3 par la déformation du manchon 5. Ceci peut avoir pour effet d'aider, par fragilisation, à séparer en ces points, lignes, etc, la portion de carotte 3 du fond 10.
Comme le représente la figure 1, un manchon 5 peut être particulièrement approprié pour être agencé à l'extrémité 14 du tube interne 1 le plus proche de la tête ou couronne 15 de carottage.
Cependant, un manchon 5 peut également être agencé (figure 3) en tout endroit le long du carottier 3, où il est souhaitable de soutenir une portion de carotte 3, ou bien de fermer une ou des extrémités par exemple de deux tronçons de tube interne 1A, 1B. Ces deux tronçons 1A, 1B peuvent être reliés l'un à l'autre par l'intermédiaire d'un court tronçon auxiliaire 1C de jonction comportant un manchon 5 qui peut s'y déformer pour obtenir une fermeture souhaitée qui étrangle alors au moins partiellement la section transversale interne entre les deux tronçons 1A et 1B. Un tranchage transversal (figure 5) du manchon 5 suivant la ligne 30, et éventuellement, aussi du court tronçon 1C, provoque la séparation des deux tronçons 1A et 1B sensiblement au milieu de la déformation obtenue.
De cette façon, les deux extrémités correspondantes ainsi obtenues des deux tronçons 1A et 1B sont fermées.
Si le manchon 5 a été muni par exemple de lignes d'affaiblissement adéquates, il peut alors présenter deux déformations (figure 6) à distance l'une de l'autre suivant l'axe longitudinal du manchon 5 et dont les maxima sont aux niveaux des lignes 31 et 32 respectives. Le tranchage transversal peut alors être réalisé entre ces deux déformations, par exemple suivant la ligne 33.
Pour l'utilisation du manchon 5 (figure 1), celui-ci peut être introduit dans un court tronçon de tube interne 1C et par exemple y être soudé de façon
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sensiblement étanche à une ou aux deux extrémités communes respectives du manchon 5 et du court tronçon 1C. Un espace annulaire 20 entre la manchon 5 et le court tronçon 1C peut être d'épaisseur quelconque ou pratiquement nulle. Dans le cas de la figure 1, ce court tronçon 1C est vissé à l'extrémité d'un tronçon usuel 1A de tube interne et sert d'extrémité à ce dernier. Dans le court tronçon 1C est prévu au moins un trou radial 21 par lequel du fluide de carottage peut passer d'un espace annulaire 22 usuel entre tube interne et tube externe 23 du carottier 2 jusque dans l'espace annulaire 20.
En cours de carottage, le fluide à pression de carottage et provenant de l'espace annulaire 22 passe à travers des canaux longitudinaux 24 d'une bague 25 pour suivre un espace annulaire 26 jusqu'à une chambre de répartition de fluide 27 et pour ensuite atteindre l'endroit de carottage, par exemple par l'intermédiaire de canaux 28 dans la couronne 15.
A la fin d'un carottage, pour saisir une portion de carotte 3, la pression du fluide est sensiblement augmentée. Une perte de charge produite par la restriction de passage dans les canaux 24 par rapport à l'espace annulaire 22 provoque une augmentation sensible de la pression à l'endroit du trou 21, jusqu'à une valeur déterminée à partir de laquelle la paroi 6 du manchon 5 se déforme en enserrant la portion de carotte 3, d'une manière déjà expliquée ci-dessus, avec éventuellement utilisation des passages 9 dont le rôle est également décrit ci-dessus.
Au cas où les passages 9 sont réalisés au préalable, le joint torique 99 précité est agencé dans l'espace annulaire 20 pour empêcher le fluide d'aller du trou radial 21 aux passages 9. En cours de déformation du manchon 5 par suite de l'augmentation de la pression du fluide, le manchon 5 quitte l'appui contre le joint
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torique 99 et le fluide peut s'écouler du trou radial 21, à travers les passages 9, jusqu'à la carotte 3.
L'enserrement de la portion de carotte 3 par le manchon 5 peut aider à rompre son attache au fond du puits de carottage, pour les motifs expliqués plus haut, une traction du tube interne sur cette portion de carotte 3 achevant alors de détacher celle-ci. Le manchon 5 étant de préférence réalisé en un métal ou alliage métallique qui conserve la déformation, la pression du fluide de carottage peut être diminuée ou supprimée selon les nécessités d'opérations ultérieures.
L'utilisation du manchon 5 de la figure 3 découle de ce qui précède.
Il doit être entendu que l'invention n'est nullement limitée aux formes de réalisation décrites et que bien des modifications peuvent être apportées à ces dernières sans sortir du cadre de la présente invention.
Ainsi, par des affaiblissements de la paroi 6, on peut provoquer différentes formes de déformations que l'on peut choisir en fonction des carottes à manipuler.