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Procédé pour le forage d'un puits et trepan rotatif pour la mise en oeuvre de celui-ci.
L'invention concerne le forage des puits cylindriques, en particulier des puits cylindriques de grande profondeur tels que des puits de mine, des puits de pétrole et des puits de gaz.
L'invention concerne plus particulièrement un procédé pour le forage de tels puits.
Pour forer des puits de mine, de pétrole ou de gaz dans le sol, on attaque le front de taille du puits avec un trépan rotatif que l'on manoeuvre au départ d'une tour de forage ou derrick, et on évacue les débris de roches formés, hors du puits.
En pratique, le forage de puits dans des formations ä faible perméabilité (par exemple des sols argileux) ou ä haute résistance ä la compression (notamment les formations calcaire ou de granit) se révèle difficile lorsque le trépan utilisé est du type ä taillants fixes. On attribue cette difficulté ä la conception du trépan, qui, normalement, comprend un corps cylindrique portant, sur sa face avant, des éléments tranchants fixes, par exemple du type PDC.
Avec de tels trépans, la vitesse linéaire tangentielle des éléments tranchants décroît en effet de la zone périphérique vers la zone centrale du corps du trépan. 11 s'ensuit que, pour respecter des vitesses de forage suffisantes, les éléments tranchants situés dans la zone centrale axiale du trépan doivent pénétrer profondément dans le
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front de taille du puits et sont de la sorte soumis ä une forte compression. A titre illustratif, pour forer dans une formation rocheuse présentant une résistance ä la compression de 200 MPa, les éléments tranchants qui sont situés ä l'intérieur d'un cercle de 2 cm de diamètre autour de l'axe du trépan sont soumis ä un effort de 6 tonnes.
Dans le cas d'une roche de 600 MPa ces éléments tranchants sont soumis ä un effort de 18 tonnes. Des efforts aussi importants contribuent ä user prématurément les éléments tranchants, voire ä les briser. Par ailleurs, la résistance mécanique des éléments tranchants dans la zone centrale du trépan limite la vitesse de pénétration du trépan dans le front de taille du puits et, par voie de conséquence, la vitesse de forage du puits.
L'invention vise ä remédier ä cet inconvénient des procédés et des trépans de forage connus, en fournissant un procédé nouveau et un trépan nouveau, qui, toutes autres choses égales par ailleurs, permettent des forages rapides de puits dans des formations rocheuses de grande résistance ä la compression, sans provoquer une usure prématurée des éléments tranchants du trépan, ou un bris de ces éléments tranchants.
En conséquence, l'invention concerne un procédé pour le forage d'un puits cylindrique par attaque du front de taille du puits avec un trépan rotatif, le procédé se caractérisant en ce qu'on attaque une zone annulaire du front de taille du puits, de manière ä former dans celui-ci une carotte axiale de roche, que l'on détruit.
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Dans le procédé selon l'invention, le trépan rotatif utilisé est du type de ceux communément utilisés pour le forage de puits miniers, de puits de pétrole ou de puits de gaz. Le procédé s'applique spécialement aux trépans du type ä taillants fixes (habituellement dénommés "fixed cutter drill bits dans la technologie anglo-saxonne), qui sont bien connus pour le forage de puits de pétrole ou de gaz et qui sont notamment fabriqués par DIAMANT DRILLING SERVICES.
On entend par front de taille du puits le fond circulaire de celui-ci, soumis ä l'attaque du trépan.
L'attaque du front de taille du puits comprend une fracture de la roche par compression et cisaillement de celle-ci au moyen du trépan.
Selon l'invention, l'attaque du front de taille du puits est opérée essentiellement sur une zone annulaire de celui-ci. Cette zone annulaire est située ä la périphérie du front de taille. La partie circulaire du front de taille, délimitée ä l'intérieur de ladite zone annulaire n'est pas attaquée par le trépan, de sorte qu'une carotte cylindrique de roche s'y forme progressivement au fur et ä mesure de la progression du trépan ä travers la zone annulaire du front de taille.
Conformément ä l'invention, on détruit cette carotte pendant le forage du puits et les débris résultant de la destruction de la carotte sont évacués du puits avec les autres débris générés par le trépan. Cette évacuation des débris est opérée, de manière connue en soi, au moyen d'un fluide de forage dont les caractéristiques et la fonction sont bien connues en technique mais ne sont pas critiques dans le cadre de
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la présente invention.
Dans le procédé selon l'invention, la destruction de la carotte peut être effectuée de manière continue ou périodiquement, par tout moyen adéquat.
Selon un premier mode d'exécution du procédé selon l'invention, le moyen mis en oeuvre pour détruire la carotte consiste ä la briser périodiquement en la soumettant ä un effort latéral.
Selon un second mode d'exécution de l'invention, le moyen mis en oeuvre pour détruire la carotte consiste ä soumettre celle-ci ä des vibrations. Ces vibrations peuvent par exemple être générées par les efforts exercés par le trépan sur le front de taille du puits.
Dans une variante de cette forme d'exécution de l'invention, on entaille la carotte pour la fragiliser et accélérer ainsi son bris au moyen des vibrations.
Selon un mode d'exécution supplémentaire du procédé selon l'invention, on détruit la carotte de roche par abrasion au moyen d'une meule.
Le procédé selon l'invention présente la particularité que la partie centrale du front de taille du puits n'est pas attaquée par le trépan. Le trépan fonctionne dès lors essentiellement par cisaillement ce qui renforce son efficacité. Le procédé selon l'invention présente ainsi l'avantage de supprimer tout effort de compression axial sur la zone centrale axiale du trépan. En corollaire, toutes autres choses égales, le procédé selon l'invention permet d'augmenter la vitesse de forage des puits.
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Le procédé selon l'invention est applicable au forage de tout type de puits cylindrique. 11 s'applique tout spécialement au forage de puits de grande profondeur pour l'exploitation de gisements souterrains, particulièrement les puits de mine, les puits de pétrole et les puits de gaz.
L'invention concerne légalement un trépan spécialement adapté ä la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.
En conséquence, l'invention concerne un trépan pour le forage de puits, comprenant un corps portant des é1éments tranchants sur sa face avant, le trépan se caractérisant en ce que le corps est tubulaire, porte les éléments tranchants sur une couronne annulaire axiale de sa face avant et comprend, dans sa zone centrale tubulaire, un moyen de destruction d'une carotte de roche.
Le trépan selon l'invention est avantageusement du type ä taillants fixes. Les trépans du type ä taillants fixes (généralement dénommés " fixed cutter drill bit" dans la technologie anglo-saxonne) sont bien connus en technique et fabriqués notamment par DIAMANT DRILLING SERVICES. Ils comprennent, d'une manière générale, un corps de révolution, portant des éléments tranchants, destinés ä l'attaque de la roche. Ils sont par ailleurs équipés d'un circuit hydraulique d'admission d'un fluide de forage.
Le corps du trépan selon l'invention est destiné ä la fixation de celui-ci sur l'arbre de jonction au moteur.
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11 est habituellement en acier ou en carbure métallique, bien que toute autre matière compatible avec la destination du trépan puisse convenir.
Les éléments tranchants sont destinés à. l'attaque de la roche du puits. De manière connue en soi, ils sont habituellement disposés sur des lames métalliques, fixées au corps de l'outil. Les lames peuvent être indifféremment rectilignes ou spiralées.
Les éléments tranchants ne sont pas critiques pour la réalisation de l'invention. Ils peuvent avantageusement être sélectionnés parmi les éléments des types PDC ou TSP ou être formés de pièces ou de blocs métalliques imprégnés de diamants. De tels éléments tranchants sont bien connus en technique.
Dans le trépan selon l'invention, une partie au moins des éléments tranchants sont disposés sur la face avant du corps du trépan, ladite face avant étant celle qui fait face au front de taille du puits. Habituellement, des éléments tranchants sont également disposés sur la face latérale du corps du trépan.
Selon l'invention, le corps du trépan est tubulaire et les éléments tranchants de sa face avant sont situés sur une couronne annulaire de ladite face avant. Ainsi, pendant l'utilisation du trépan, les éléments tranchants de la couronne attaquent le front de taille du puits et une carotte de roche se forme progressivement dans la zone centrale du corps du trépan. La zone centrale du corps du trépan peut être cylindrique ou tronconique. On préfère généralement une zone centrale cylindrique.
Les dimensions de la couronne d'elements tranchants et
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le diamètre de la zone centrale vont influencer les performances du trépan selon l'invention. Les valeurs optimum de ces paramètres vont notamment dépendre du diamètre du puits ä creuser, de la nature de la roche, du type d'éléments tranchants, ainsi que de leurs dimensions et de leur nombre sur la couronne, de la vitesse de rotation nominale du trépan. En pratique, ces paramètres doivent être calculés dans chaque cas particulier par l'homme du métier.
Le corps du trépan comprend, dans sa zone centrale tubulaire, un moyen de destruction de cette carotte de roche. Ce moyen de destruction peut être conçu pour provoquer une destruction progressive et continue de la carotte de roche, par exemple par usure au moyen d'une meule ou par dissolution dans un solvant de la roche.
En variante, le moyen de destruction de la carotte de roche peut être conçu pour provoquer une destruction périodique de celle-ci pendant sa formation, par exemple par bris successifs.
Dans une forme de réalisation particuliere du trépan selon l'invention, le moyen de destruction de la carotte de roche est constitué par la paroi latérale de la zone centrale du corps du trépan. Dans cette forme de réalisation du trépan selon l'invention, la carotte se brise périodiquement sous l'effet des vibrations mécaniques transmises par la paroi de la zone centrale
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du corps du trépan.
Dans un mode d'exécution particulier de cette forme de réalisation particulière du trépan selon l'invention, le circuit hydraulique du trépan est organisé de telle manière que la carotte se brise ou s'érode sous l'effet
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du fluide de forage.
Dans une forme de réalisation préférée du trépan selon l'invention, le moyen de destruction de la carotte comprend un outil dans la zone centrale précitée du corps du trépan, ledit outil étant situé en retrait par rapport ä la couronne annulaire des éléments tranchants. Le retrait de l'outil par rapport ä la couronne annulaire des éléments tranchants est destiné ä permettre la formation de la carotte et son bris pendant le forage du puits. La valeur optimum de ce retrait va dépendre de divers paramètres, en particulier des caractéristiques de la roche traitée, du diamètre de la zone centrale du corps du trépan et de l'outil utilisé. Elle doit être déterminée dans chaque cas particulier par l'homme du métier.
En pratique, on obtient généralement de bons résultats lorsque ledit retrait est au moins égal au diamètre de la zone centrale du corps du trépan.
Dans un premier mode d'exécution de cette forme de réalisation préférée du trépan selon l'invention, l'outil comprend un poinçon en une matière dure (carbure métallique, diamant naturel ou synthétique, céramique, uranium appauvri), qui est dispose axialement dans la zone centrale du corps du trépan. De la sorte, pendant le forage du puits, le poinçon percute la carotte en cours de formation et la brise.
Dans un autre mode d'exécution de la forme de réalisation préférée susdite du trépan selon l'invention, l'outil comprend un plan incliné dispose dans la zone centrale du corps du trépan. Le plan est incliné par rapport ä l'axe de rotation du trépan. De
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la sorte, pendant le forage du puits, la carotte est déviée latéralement par le plan incliné et se brise.
Dans cette variante de l'invention, le plan incliné doit être en un matériau suffisamment résistant pour subir la poussée de la carotte. 11 porte avantageusement des éléments tranchants du type TSP ou des pièces ou blocs imprégnés de diamants.
Dans un mode d'exécution supplémentaire de ladite forme de réalisation préférée du trépan, l'outil destiné ä détruire la carotte de roche comprend un broyeur ä billes de conception particulière, dans lequel des billes sont entraînées ä grande vitesse dans une gorge excentrée, par le fluide de forage, pour percuter la carotte de roche et la briser.
Dans une forme de réalisation particulière du trépan selon l'invention, les éléments tranchants de sa face avant sont fixés sur des lames métalliques solidaires du corps du trépan. Dans cette forme de réalisation du trépan selon l'invention, les lames métalliques peuvent être rectilignes et radiales. En variante, elles peuvent être spiralées.
Dans une variante de cette forme de réalisation du trépan selon l'invention, les lames métalliques sont en encorbellement au devant de la zone centrale du corps du trépan (conception dite " crowfoot " en langage anglo-saxon).
Des particularités et détails de l'invention vont apparaître au cours de la description suivante des dessins annexés.
La figure 1 montre une première forme de réalisation du
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trépan selon l'invention, en section axiale ; La figure 2 est une vue de la face avant du trépan de la figure 1 ; Les figures 3 et 4 sont des vues similaires respectivement ä celles des figures 1 et 2, d'une deuxième forme de réalisation du trépan selon l'invention ; Les figures 5 et 6 sont des vues similaires respectivement ä celles des figures 1 et 2, d'une troisième forme de réalisation du trépan selon l'invention ; Les figures 7 et 8 sont des vues similaires respectivement ä celles des figures 1 et 2, d'une quatrième forme de réalisation du trépan selon l'invention.
Dans ces figures, des mêmes numéros de référence désignent des éléments identiques.
Le trépan représenté aux figures l et 2 comprend un corps de révolution en acier 1, auquel sont fixées des lames métalliques 2 portant des éléments tranchants diamantés 3. Le corps 1 a un profil tubulaire et présente une zone centrale axiale, tubulaire 4. Les lames 2 ont un profil hélicoïdal. Elles sont fixées ä la périphérie du corps 1 et leur extrémité libre 5 se trouve en encorbellement en avant de la zone centrale 4 du corps 1. Le corps 1 est destiné ä être fixé, à son extrémité postérieure 6, ä un arbre d'entraînement, non représenté, couplé ä un moteur, non représenté.
Les éléments tranchants diamantés 3 sont par exemple du type PDC. Une partie de ces éléments tranchants est disposée sur l'extrémité libre 5 des lames 2 et forment
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ainsi une couronne annulaire d'éléments tranchants en avant du corps 1. Les autres éléments tranchants sont situés sur la partie latérale des lames 2. Le corps 1 du trépan peut en outre être pourvu d'ajutages, non représentés, pour l'introduction d'un fluide de forage dans la zone centrale 4 du corps 1.
Pendant l'utilisation du trépan, le corps 1 est soumis ä une rotation autour de son axe de révolution 7 et la couronne 5 d'éléments tranchants attaquent le front de taille du puits. Au fur et ä mesure de la progression du trépan dans le puits, une carotte de roche se développe au centre du puits, dans la zone centrale 4 du corps 1. Dans la zone centrale 4 du corps 1 du trépan, la carotte est soumise ä des vibrations exercées par les parois de ladite zone. Elle peut en outre être percutée par des jets latéraux de fluide de forage provenant des ajutages précités. L'action combinée de ces vibrations et de ces jets de fluide a pour résultat de briser la carotte dès que celle-ci a atteint une longueur suffisante.
Les débris de la carotte tombent dans le fond du puits, d'où ils sont évacués avec les autres débris de roche par le fluide de forage.
Dans le trépan représenté aux figures 3 et 4, les lames 2 portant les éléments tranchants 3 sont rectilignes.
Comme dans le cas des figures 1 et 2, elles présentent une partie 5 (portant des éléments tranchants 3) en encorbellement en avant de la zone centrale tubulaire du corps 1. La zone centrale 4 du corps comprend un outil pour la destruction d'une carotte de roche. Cet outil consiste en un poinçon 8 situé le long de l'axe 7
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du corps et fixé à la paroi de la zone 4 au moyen d'entretoises 9. Le poinçon 8 est en acier et sa face avant (qui est conique) est imprégnée de diamants ou porte des pièces ou blocs sertis d'elements diamantés du type TSP, PDC, carbure ou tout autre metal dur.
Des canaux 10 sont menages entre les entretoises 9 pour la circulation du fluide de forage et des débris de roche.
Dans le trépan représenté aux figures 5 et 6, des elements tranchants 11, du type PDC, sont sertis sur une plaque métallique 12 soudée au corps 1 du trépan, dans la zone centrale 4. Des entretoises additionnelles 9 renforcent la fixation de la plaque 12 au corps 1.
Pendant le forage du puits, les elements tranchants 11 soumettent la carotte de roche ä un cisaillement. La carotte est ainsi détruite progressivement, au fur et ä mesure de la progression du trépan dans le puits.
Dans le trépan des figures 5 et 6, les elements tranchants 11 peuvent, en variante, être en carbure ou en nitrure de bore.
Le trépan schématisé aux figures 7 et 8 comprend, dans la zone centrale 4, un panneau métallique 13, incliné sur l'axe de rotation 7 du trépan. Ce panneau ou plan incliné 13 est fixé au corps 1 du trépan au moyen de trois entretoises 9, laissant entre-elles trois passages libres pour la circulation du fluide de forage. Le plan incliné 13 est serti ou imprégné de diamants 14 (diamants naturels ou synthétiques de type TSP). Pendant le forage du puits, les éléments tranchants 14 du plan incliné 13 soumettent la carotte
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de roche à une abrasion, provoquant sa destruction progressive par usure.
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Process for forage d'un puits and trepan rotatif pour la mise and oeuvre de celui-ci.
L'invention concerne le forage des puits cylindriques, and privately des puits cylindriques de grande profondeeur tels que des puits de mine, the puits de pétrole and the puits de gaz.
L'invention concerne plus participation and process for the forts de puits.
Pour forer des puits de mine, the pétrole ou de gaz dance le sol, attaque le front the waist du puits avec un trépan rotatif que l'on maneuver au départ d'une tour de forage ou derrick, and on évacue les débris de roches formés, hors du puits.
And pratique, le forage de puits dans des formations ä faible perméabilité (par exemple des sols argileux) ou ä haute resistance ä la compression (notamment les formations calcaire ou de granit) se révèle difficile lorsque le trépan utilisé est du type ä taillants fixes. On attribute cette difficulté á la conception du trépan, qui, normalement, comprend un corps cylindrique portant, sur sa face avant, the element tranchants fixes, par exemple du type PDC.
Avec de tels trépans, la vitesse linéaire tangentiel des éléments tranchants décroît and effet de la zone périphérique vers la zone centrale du corps du trépan. 11 s'ensuit que, pour respecter des vitesses the forage suffisantes, les éléments tranchants situés dans la zone central axial du trépan doivent penentre profondément dans le
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front the waist du puits and sont de la sorte soumis ä une forte compression. A titre illustratif, pour forer dans une formation rocheuse préentant une réistance á la compression de 200 MPa, les éléments tranchants qui sont situés ä l'intérieur d'un cercle de 2 cm de diamètre autour de l'axe du trépan sont soumis ä un effort the 6 tonnes.
The cas d'une roche the 600 MPa ces éléments tranchants sont soumis ä un effort de 18 tonnes. Des efforts aussi importers contäuent ä user prématurément les éléments tranchants, voire ä les briser. Par ailleurs, the resistance mécanique des éléments tranchants dance la zone central du trépan limite la vitesse pénétration du trépan dance le front the waist du puits et, par voie de conséquence, la vitesse the forage du puits.
L'invention vise ä remédier ä the inconvenience of the processes and the trépans of the forage connus, and fournissant un processé nouveau and un trépan nouveau, qui, toutes autres choses égales par ailleurs, permettent des forages rapides de puits dance des formations rocheuses de grande résistance ä la compression, sans provoquer une usure prématurée des éléments tranchants du trépan, ou un bris de ces éléments tranchants.
And conséquence, l'invention concerne un process for the front of the puits cylindrique par attaque du front the waist du puits avec un trépan rotatif, the process caractérisant and ce qu'on attaque une zone annular du front the waist du puits, de manière ä former dans celui-ci une carotte axiale de roche, que l'on détruit.
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The process selon l'invention, the trépan rotatif utilisé est du type de ceux communément utilisés pour le forage de puits miniers, puits de pétrole ou de puits de gaz. The process s'applique specialty aux trépans du type ä taillants fixes (habituellement dénommés "fixed cutter drill bits dance with technology anglo-saxonne), qui sont bien connus pour le forage de puittrole ou de gaz et qui sont notamment factories par DIAMANT DRILLING SERVICES.
On the par front the waist du puits le fond circular celui-ci, soumis ä l'attaque du trépan.
L'attaque du front the waist du puits comprend a fracture de la roche par compression et cisaillement de celle-ci au moyen du trépan.
Selon l'invention, l'attaque du front the waist du puits est opérée essentiellement sur une zone annulaire de celui-ci. Cette zone annular est située à la périphérie du front the waist. La partie circular du front de waist, délimitée à l'intérieur de ladite zone annular n'est pas attaquée par le trépan, the sorte qu'une carotte cylindrique de roche s'y forme progressivement au fur et a mesure de la progression du trépan ä travers la zone annulaire du front the waist.
Conformément of the initiative, on the car cette carotte counterpart for the puits et de débris résultant de la destruction de la carotte sont évacués du puits avec les autres débris générés par le trépan. Cette evacuation des débris est opérée, the manière connue en soi, au moyen d'un fluid the forage dont les caractéristiques et la fonction sont bien connues and technique mais ne sont pas critiques dans le cadre de
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la présente invention.
The process selon l'invention, the destruction de la carotte peut être effectuée de manière continuous ou périodiquement, par tout moyen adéquat.
Selon un premier mode d'exécution of the process selon l'invention, moyen mass and oeuvre pour détruire la carotte consistency à briser périodiquement and la soumettant ä un effort latéral.
Selon a second fashion of the intervention, the moyen mass and oeuvre pour détruire la carotte consistency of soumettre celle-ci of vibrations. Ces vibrations peuvent par exemple être générées par les efforts exercés par le trépan sur le front the waist du puits.
Dance in a variant of the formal exercise of the intervention, on the basis of the carotte pour la fragiliser and the accelerator ainsi son bris au moyen des vibrations.
Selon un mode d'exécution supplémentaire du process selon l'invention, on the basis of the carotte de roche par abrasion au moyen d'une meule.
The process selon l'invention présente la particularité que la partie central du front the waist du puits n'est pas attaquée par le trépan. Le trépan fonctionne dès lors essentials par cisaillement ce qui renforce son efficacité. The process selon l'invention présente ainsi l'avantage the supprimer tout effort the compression axial sur la zone central axial du trépan. And corollaire, toutes autres choses égales, the process selon l'invention permet d'augmenter la vitesse the forage des puits.
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The process selon l'invention is applicable for the tout type the puits cylindrique. 11 s'applique tout spécialement au forage de puits de grande profondeur pour l'exploitation the awarded souterrains, particulars les puits de mine, les puits de pétrole et les puits de gaz.
L'invention concerne légalement un trépan spécialement adapté ä la mise and oeuvre du procédé selon l'invention.
And conséquence, l'invention concerne un trépan pour le forage de puits, comprenant un corps portant des é1éments tranchants sur sa face avant, le trépan se caractérisant en ce que le corps est tubular, porte les éléments tranchants sur une couronne annular axiale de sa face avant et comprend, dans sa zone central tubular, un moyen de destruction d'une carotte de roche.
Le trépan selon l'invention is an avantage amusement du type of taillants fixes. Les trépans du type à taillants fixes (generénementement dénommés "fixed cutter drill bit" dance anglo-saxonne technology) sont bien connus and technique et factories notamment par DIAMANT DRILLING SERVICES. Ils comprennent, d'une manière générale, un corps de révolution, portant des éléments tranchants, destinés ä l'attaque de la roche. Ils sont par ailleurs équipés d'un circuit hydraulique d'mission d'un fluid the forage.
The corps du trépan selon l'invention est destiné à fixation de celui-ci sur l'arbre de jonction au moteur.
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11 est habituellement en acier ou en carbure metallique, bien que toute autre matière compatible avec the destination du trépan puisse convenir.
Les éléments tranchants sont destinés à. l'attaque de la roche du puits. The manière connue en soi, ils sont habituellement disposés sur des lames metalliques, fixées au corps de l'outil. Les lames peuvent être indifféremment rectilignes ou spiralées.
Les éléments tranchants ne sont pas critiques pour la realization de l'invention. Ils peuvent avantageusement être sélectionnés parmi les éléments of the types PDC or TSP or être formés the pieces or the blocs metalliques imprégnés de diamants. The tels éléments tranchants sont bien connus en technique.
Dans le trépan selon l'invention, une partie au moins des éléments tranchants sont disposés sur la face avant du corps du trépan, ladite face avant étant celle qui fait face au front the waist du puits. Habituellement, des éléments tranchants sont également disposés sur la face latérale du corps du trépan.
Selon l'invention, the corps du trépan est tubular and the elements tranchants de sa face avant sont situés sur une couronne annulaire de ladite face avant. Ainsi, the counterpart of the trépan, the elements of the tranche of the courte attaquent on the front, the waist and the carotte of the roche se forme progressivement of the zone of the corps du trépan. The zone central du corps du trépan peut être cylindrique ou tronconique. On prefere généralement une zone centrale cylindrique.
The dimensions of the couronne d'elements tranchants et
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le diamètre de la zone central font influencer les performances du trépan selon l'invention. Les valeurs optimum de ces paramètres vont notamment dépendre du diamètre du puits ä creuser, the nature of the roche, the type of elements tranchants, ainsi que the leurs dimensions and the leur nombre sur la couronne, the la vitesse de rotation nominal du trepan. And pratique, ces paramètres doivent être calculés dans chaque cas private par l'homme du métier.
Le corps du trépan comprend, dans sa zone central tubular, un moyen de destruction de cette carotte de roche. Ce moyen de destruction peut être conçu pour provoquer une destruction progressive et continue de la carotte de roche, par exemple par usure au moyen d'une meule ou par dissolution dance un solvant de la roche.
And variant, le moyen de destruction de la carotte de roche peut être conçu pour provoquer une destruction périodique the celle-ci pendant sa formation, par exemple par bris successifs.
Dance une forme réalisation private du trépan selon l'invention, moyen de destruction de la carotte de roche est constitué par la paroi latérale de la zone central du corps du trépan. Dance on the basis of the realization of trépan selon l'invention, la carotte se brise périodiquement sous l'effet des vibrations mécaniques transmises par la paroi de la zone centrale
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du corps du trépan.
Dans un mode d'exécution private the cette forme the realization particière du trépan selon l'invention, the circuit hydraulique du trépan est organisé de telle manière que la carotte se brise ou s'érode sous l'effet
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du fluid forage.
Dance une forme préférée du trépan selon l'invention, le moyen de destruction de la carotte comprend un outil dans la zone central précitée du corps du trépan, ledit outil étant situé and retrait par report à la couronne annular des éléments tranchants. The retreat of the par report of the couronne annular des éléments tranchants est destiné of the formation of the carotte and son of the counterpart of the forage du puits. The optimum of the retreat of the various parameters, and the private character of the traditional traitee, the diametre de la zone, the central of the trépan and the utmost utilisé. Elle doit être déterminée dans chaque cas private par l'homme du métier.
And pratique, on obtient généralement de bons résultats lorsque ledit retrait est au moins égal au diamètre the central zone of the corps du trépan.
Dans un premier mode d'exécution de cette forme realization préférée du trépan selon l'invention, l'outil comprend un poinçon and une matière expensive (carbure metallique, diamond natural ou synthétique, céramique, uranium appauvri), qui est dispose axialement dance the zone central du corps du trépan. De la sorte, counterpart le forage du puits, le poinçon percute la carotte and cours de formation et la brise.
Dance un autre mode d'exécution de la forme de réalisation préférée susdite du trépan selon l'invention, l'outil comprend un plan incliné dispose dance la zone central du corps du trépan. The plan is incliné par the report of the rotation of trépan. The
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la sorte, counterpart forage du puits, la carotte est déviée latéralement par le plan incliné et se brise.
The variant of the initiative, the plan incliné doit être and un matériau suffisamment résistant pour subir la poussée de la carotte. 11 porte avantageusement des éléments tranchants du type TSP ou des pièces ou blocs imprégnés de diamants.
Dans un mode d'exécution supplémentaire de ladite forme réalisation préférée du trépan, l'outil destiné ä détruire la carotte de roche comprend un broyeur ä billes de conception particulière, dance lequel des billes sont entraînées ä grande vitesse dans une gorge eccentrée le fluide de forage, pour percuter la carotte de roche et la briser.
Dance une forme réalisation particulière du trépan selon l'invention, les éléments tranchants de sa face avant sont fixés sur des lames metalliques solidaires du corps du trépan. Dance with the realization of trépan selon l'invention, les lames metalliques peuvent être rectilignes et radiales. And variant, elles peuvent être spiralées.
Dance in a variant of the realization of trépan selon l'invention, les lames metalliques sont and encorbellement au devant de la zone central du corps du trépan (conception of this "crowfoot" and slow anglo-saxon).
Des particularités and details of the intervention for equipment during the description of the design annexes.
La figure 1 montre une premiere forme de realization du
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trépan selon l'invention, and section axial; The figure 2 is one of the faces of the figure 1; Les figures 3 et 4 sont des vues similaires respectivement ä celes des figures 1 et 2, d'une deuxième forme the realization du trépan selon l'invention; Les figures 5 et 6 sont des vues similaires respectivement ä celes des figures 1 et 2, d'une troisième forme the realization du trépan selon l'invention; Les figures 7 et 8 sont des vues similares respectivement ä celles des figures 1 et 2, d'une quatrième forme the realization du trépan selon l'invention.
Dance figures, des mêmes numéros de référence désignent des éléments identiques.
The trépan représenté aux figures l et 2 comprend un corps de revolution and acier 1, auquel sont fixées des lames metalliques 2 portant des éléments tranchants diamantés 3. Le corps 1 a un profil tubular et presente une zone central axial, tubular 4. Les lames 2 ont un profil hélicoïdal. Elles sont fixées à périphérie du corps 1 et leur extrémité libre 5 se trouve and encorbement and avant de la zone centrale 4 du corps 1. Le corps 1 est destiné ä être fixé, à son extrémité postérieure 6, ä un arbre d'entraînement , non-représenté, couplé ä un moteur, non-représenté.
Les éléments tranchants diamantés 3 sont par exemple du type PDC. Une partie de ces éléments tranchants est disposée sur l'extrémité libre 5 des lames 2 et forment
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ainsi une couronne annular d'eléments tranchants and avant du corps 1. Les autres éléments tranchants sont situés sur la partie latérale des lames 2. Le corps 1 du trépan peut en outre être pourvu d'ajutages, non représentés, pour l'introduction d 'un fluide de forage dans la zone centrale 4 du corps 1.
Pendant l'utilisation du trépan, le corps 1 est soumis ä une rotation autour de son ax de revolution 7 et la couronne 5 d'éléments tranchants attaquent le front the waist du puits. Au fur et a progression du trépan dans le puits, une carotte de roche se développe au center du puits, dans la zone central 4 du corps 1. Dans la zone central 4 du corps 1 du trépan, la carotte est soumise ä des vibrations exercées par les parois de ladite zone. Elle peut en outre être percutée par des jets latéraux de fluide de forage provenant des ajutages précités. The action combination of the vibrations and the jets the fluid a pour résultat the briser la carotte dès que celle-ci ateint une longueur suffisante.
The débris de la carotte tombent dance the fond du puits, d'où ils sont evacuees avec les autres debris de roche par le fluide de forage.
Dans le trépan représenté aux figures 3 et 4, les lames 2 portant les éléments tranchants 3 sont rectilignes.
Comme dans le cas des figures 1 et 2, elles presentent une partie 5 (portant des éléments tranchants 3) and encorbellement and avant de la zone central tubular du corps 1. La zone central 4 du corps comprend un outil pour la destruction d'une carotte de roche. Cet outil consistency and un poinçon 8 situé le long de l'axe 7
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du corps and fixé à la paroi de la zone 4 au moyen d'entretoises 9. Le poinçon 8 est en acier et sa face avant (qui est conique) est imprégnée de diamants ou porte des pièces ou blocs sertis d'elements diamantés du type TSP, PDC, carbure ou tout autre metal dur.
Des canaux 10 sont menages entre les entretoises 9 pour la circulation du fluide the forage et desbris de roche.
Dans le trépan représenté aux figures 5 et 6, the elements tranchants 11, du type PDC, sont sertis sur une plaque metallique 12 soudée au corps 1 du trépan, dans la zone centrale 4. Des entretoises additionnelles 9 renforcent la fixation de la plaque 12 au corps 1.
Pendant le forage du puits, the elements tranchants 11 soumettent la carotte de roche ä un cisaillement. La carotte est ainsi détruite progressivement, au fur et a mesure de la progression du trépan dans le puits.
Dans le trépan des figures 5 et 6, les elements tranchants 11 peuvent, and variant, être and carbure ou and nitrure de bore.
Le trépan schématisé aux figures 7 and 8 comprend, dans la zone centrale 4, un panneau metallique 13, incliné sur l'axe de rotation 7 du trépan. Ce panneau ou plan incliné 13 est fixé au corps 1 du trépan au moyen de trois entretoises 9, laissant entre-elles trois passages libres pour la circulation du fluage de forage. Le plan incliné 13 est serti ou imprégné de diamants 14 (diamonds natural or synthetic the TSP type). Pendant le forage du puits, les éléments tranchants 14 du plan incliné 13 soumettent la carotte
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the roche à une abrasion, provoquant sa destruction progressive par usure.