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Appareil pour forer les puits avec dispositif étanchéisuer applicable à force contre le cuvelage.
Cette invention concerne les appareils utilisables pour forer les puits et plus particulièrement dans les puits d'ex- tracti on d'huile comme les huiles de pétrole ou de gaz ou de matières semblables.
On a déjà proposé dans la technique antérieure de faire fonctionner divers appareils dans un puits d'extraction ou dans son tubage ou cuvelage en les suspendant à un câble métallique et de faire fonctionner ces appareils à l'aide d'un mécanisme à actionnement brusque ou violent. Les mécanismes de ce genre utilisent des explosifs ou des ressorts fortement bandés ainsi que la pression hydrostatique du fluide qui se trouve dans le puits. Par suite de leur action sensiblement
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instantanée, les mécanismes de ce genre imposent à l'équipement d'extraction des charges, à-coupes fatigues, et déformations qui se traduisent souvent par un fonctionnement défectueux ou bien par un mauvais rendement. Dans certains cas, l'équipement d'extraction lui-même peut se trouver endommagé ou détruit.
Un but de l'invention est d'obvier à ces inconvénients grâce à un appareil apte à faire fonctionner l'équipement de forage du puits en mettant en jeu des forces dont l'inten- site augmente de façon comparativement graduelle.
Certains équipements de puits destinés à fonctionner en sosu-sol comme c'est le cas des étanchéiseurs sont fixés au tubage ou cuvelage du puits en soumettant ces étanchéiseurs à une succession d'opérations bien définie. L'emploi des forces à action relativement instantanée dont il vient d'être parlé peut ne pas permettre d'établir, comme le prévoit l'in vention, un appareil dans lequel la force motrice augmente graduellement d'intensité pendant un certain laps de temps, afin de mettre convenablement en jeu l'équipement du puits pour assurer le fonctionnement des organes selon la succession requise.
Un autre but de l'invention est, dans ces conditions, de permettre la réalisation appareil utilisant des pro- duits de combustion pour engendrer graduellement une force croissante afin de mettre en marche ou de régler comme il faut l'équipement du puits.
Un autre but encore de l'invention est de permettre la construction d'un outil ou dispositif de mise en place ou d'ajustement destiné à fonctionner en sous-sol et applicable
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aux équipements des puits, cet outil ou dispositif utilisant la force résultant d'un phénomène de combustion pour assurer son actionnement, la vitesse de détente des produits de com- bustion étant retardée.
Le fluide gazeux qui fournit la force motrice non seulement actionne l'équipement du puits mais peut également dégager cet équipement ou tout au moins une partie de cet équipement par rapport à la paroi du puits, de façon à per- mettre de remonter cet équipement jusqu'à la surface du sol.
Or, dans les appareillages utilisés jusqu'à présent, quand on dégageait la totalité ou une partie de l'équipement, en permettait par là même au milieu gazeux de se dilater brus- quement, ce qui imposait à l'appareillage de sévères à-coups et même parfois des avaries à certaines de Ces parties.
A cet égard, un autre but de l'invention est d'empêcher les avaries à l'appareillage fonctionnant en sous-sol sous l'action d'un fluide ou d'un gaz lorsque la charge qui s'exer- çait sur lui est supprimée.
Un autre but encore de l'invention est de permettre la réalisation d'un appareil actionné par un gaz et destiné à fonctionner en sous-sol, de construction spécialement per- fectionnée pour empêcher une dilatation brutale du fluide gazeux moteur lorsqu'une notable portion de la charge cesse de s'exercer sur l'appareil, celui-ci comportant un dispositif de fonctionnement ou de réglage étudié pour utiliser efficace- ment un combustible relativement bon marché pour y engendrer de hautes pressions.
Un autre but encore de l'invention est de permettre la réalisation d'un outillage applicable aux équipements de
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puits et destiné à fonctionner en sous-sol et utilisant des combustibles à combustion relativement lente pour engendrer graduellement des pressions comparativement élevées.
Lorsqu'on utilise un dispositif de ce genre pour faire fonctionner l'équipement du puits, la force assurant le fonc- tionnement qui est mise en jeu dans ce dispositif est géné- ralement contrecarrée par la pression hydrostatique du fluide qui se trouve dans le puits.
Un autre but encore de l'invention est de permettre de réduire au minimum l'effet de cette pression hydrostatique qui contrecarre la force de fonctionnement du dispositif de réglage.
Un autre but encore de l'invention est de permettre la réalisation d'un dispositif perfectionné pour l'allumage d'un explosif dans les équipements souterrains des puits ainsi que la réalisation d'un appareil pouvant être descendu dans le cuvelage du puits au bout d'un câble métallique, l'appareil pouvant être verrouillé positivement pour empêcher son fonc- tionnement à la suite de sa mise en place dans le puits.
Comme il a été rappelé ci-avant, on a déjà utilisé un fluide sous pression pour faire fonctionner les dispositifs placés en sous-sol dans les puits pétrolifères ou analogues.
C' est ainsi notamment qu'on a déjà pensé à bourrer un presse... étoupe ou dispositif d'étanchéité à l'intérieur d'un cuvelage de puits à l'aide d'un outil de mise en place qui est dégagé automatiquement de ce dispositif étanchéiseur lorsqu'on lui applique une force prédéterminée à l'aide d'un élément de dégagement qui peut être constitué par un goujon de jonction capable de se cisailler ou de se rompre lorsqu'on lui impose
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un effort suf fisant.
Il est désirable que le dégagement de l'outil de mise en place par rapport à l'organe étanchéiseur s'opère lorsqu'on soumet ce dernier à la force prédéterminée en question. Or ceci n'a pas toujours été le cas par le passé probablement à cause du défaut d'uniformité des matériaux constitutifs des goujons de jonction employés. On a observé, au contraire, de grands écarts dans la force qui était nécessaire pour cisailler les goujons de jonction, la force effectivement requise étant parfois inférieure et parfois supérieure à la valeur prédéterminée désirée.
Le goujon de jonction se prêtant à la rupture comme il vient d'être dit et placé entre l'outil de mise en place et l'organe étanchéiseur du puits était généralement placé à une extrémité (par exemple à l'extrémité supérieure) du corps de cet organe étanchéiseur. Le mode de fixation de cet organe au cuvelage du puits consistait le plus souvent à soumettre le corps de cet organe à un puissant effort de tension pendant l'opération de mise en place. Or comme il peut être désirable de perforer ultérieurement les organes étanchéiseurs qui ont été mis en place dans les puits de ce genre, les corps de ces organes sont généralement consti- tués par des pièces moulées en fonte, en magnésium, en alumi- nium ou en un métal analogue.
Il en résulte que ces organes étanchéiseurs ne sont pas aussi résistants aux efforts de tension qu'aux efforts de compression, ce qui impose des limitations aux charges de sécurité auxquelles ils peuvent être soumis lors de leur mise en place et peut même parfois empêcher ces organes étanchéiseurs d'être appliqués contre. le cuvelage du puits avec une force suffisante de peur de
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provoquer leur rupture.
A cet égard, un autre but de l'invention est de permettre la réalisation d'une jonction amovible entre l'outil de mise en place ou d'ajustement et l'équipement du puits, par exem- ple l'organe étanchéiseur, cette jonction assurant la mise en place correcte de cet organe dans le puits avec la force prédéterminée qui est désirée, ladite jonction amovible étant réalisée grâce à la disposition d'un organe travaillant à la tension et capable de se rompre entre l'outil de mise en place et l'organe étanchéiseur.
Un autre but encore de l'invention est de réduire au minimum l'importance de la partie de jonction exposée à la rupture entre l'outil de mise en place et l'organe d'étqn- chéité qui demeure attachée à. cet organe après rupture.
Enfin, un autre but encore de l'invention est de per- mettre de mettre en place un organe étanchéiseur dans un cuvelage de puits ou plus généralement un conduit analogue en soumettant le corps de cet organe à des charges de com- pression plutôt qu'à des charges de tension.
Dans les dessins annexés est représentée, à titre d'exemple, une des réalisations possibles de l'appareil, objet de l'invention, diverses modifications de détail étant d'ailleurs concevables sans s'écarter des mêmes principes.
Les figs. 1, la et lb constituent les tronçons destinée à être mis bout à bout d'un appareil engageable dans un puits tel qu'un puits de pétrole, cet appareil étant représenté dans la position qu'il occupe dans le tubage ou cuvelage du puits, ses organes constitutifs occupant leurs positions initiales se prêtant à la descente de l'appareil dans le puits, la fig. Informant le prolongement inférieur de la fig. la qui
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elle-même forme le prolongement inférieur de la fig. 1.
Les figs. 2, 2a et 2b sont des vues semblables aux figs. 1, la et 1b montrant une partie de l'appareil maintenue dans le cuvelage du puits et une autre partie de cet appareil dégagée de la première en vue d'être extraite du puits.
La fig. 3 est une vue en coupe longitudinale dessinée à plus grande échelle du mécanisme d'allumage de la cartouche occupant la position représentée en fig. 1.
La fig. 4 est une vue en coupe longitudinale fragmen- taire d'une partie du mécanisme du percuteur de l'allumeur montrant ce dernier après la décharge de la cartouche.
La fig. 5 est une vue en coupe transversale faite par la ligne 5-5 de la fige 3.
La fig. 6 est une vue en coupe transversale dessinée à plus grande échelle et faite par la ligne 6-6 de la fig. 1b.
La fig. 7 est une vue en coupe longitudinale dessinée à plus grande échelle de la partie supérieure de l'appareil, les organes étant représentés dans la position que montre la fig. 1.
La fig. 8 est une vue semblable à la fig. 7 montrant le dispositif de traction verrouillé en position de repos.
La fig. 9 est une vue en coupe transversale faite par la ligne 9-9 de la fig. 7.
La fig. 10 est une vue en coupe transversale faite par la ligne 10-10 de la fig. 8.
Dans la réalisation de l'invention qui est représentée, le problème technique à résoudre consiste à placer un organe étanchéiseur A à l'endroit désiré dans le tubage ou le cuve- lage B du puits, cet organe étanchéiseur A étant ensuite immo-
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bilisé en position de fonctionnement contre la paroi du cuve- lage en utilisant un outil de mise en place ou d'ajustement C qui est relié à lui. Cet outil est fixé à l'extrémité infé- rieure d'un organe de suspension constitué par exemple par un câble métallique D s'étendant jusqu'au sommet du puits.
L'organe étanchéiseur A représenté dans les dessins com- prend une partie tubulaire principale 10 formant son corps dont le canal central 11 peut être obturé par un bouchon fileté 12. Un organe de guidage 13 est fixé à l'extrémité in- férieure du corps 10 de l'organe étanchéiseur A pour empêcher que l'outil C ne pende dans le puits ou dans les espaces de jonction pendant sa descente dans le cuvelage B du puits.
La fixation de l'organe étanchéiseur A en vue de l' em- pêcher de descendre dans le puits peut être assurée par plu- sieurs coins grippeurs inférieurs 14 en f orme de segments engagés c ontr e l'organe de guidage 13 et portant contre une bride inférieure 15 formant butée solidaire du corps 10. Les faces internes 16 de ces coins grippeurs 14 vont en diminuant graduellement l'épaisseur vers le bas et vers l'intérieur pour s'engager à f r ot te ment plus ou moins dur contre la sur- face filetée correspondante 17 d'un organe expanseur ou di- latateur tronconique 18 qui peut coulisser sur le corps 10.
Cet organe dilatateur est relié à l'extrémité inférieure d'un manchon d'étanchéité 19 (en caoutchouc ou matière analogue) qui est disposé autour du corps 10. L'extrémité supérieure de ce manchon est reliée par un organe dilatateur supérieur 20 présentant une surface 21 inclinée vers le haut et vers l'in- térieur et allant en s'amincissant graduellement sur sa face externe. Cet organe 20 vient en prise avec des surfaces 22 à
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profil correspondant prévues sur plusieurs coulisseaux supé- rieurs 23 en forme de segments.
Au début du montage, les coins grippeurs 14 et 23 et le manchon d'étanchéité 19 sont maintenus dans les positions éclipsées par rapport au corps 10 de l'organe étanchéiseur A.
Des vis cisaillables 24 et 25 ou plus généralement des organes de jonction se prêtant à la rupture quand il le faut réunis- sent les organes dilatateurs coniques inférieur 18 et supérieur 20 au corps 10 de l'organe A, le manchon d'étanchéité inter- calaire 19 étant maintenu dans la position éclipsée .Les coins grippeurs inférieurs 14 et supérieurs 23 sont également maintenus dans les positions éclipsées par des vis 26 et 27 aptes à être cisaillées qui assurent leur liaison avec les organes dilatateurs inférieur 18 et supérieur 20 conjugués à eux.
Les vis 26 qui assurent la liaison entre les coins grippeurs supérieurs 23 et l'organe dilatateur supérieur 20 possèdent une résistance combinée au cisaillement qui est sensiblement inférieure à la résistance au cisaillement des vis 24 qui solidarisent l'organe dilatateur supérieur 20 au corps 10 de l'organe A. Ces vis 24 ont elles-mêmes une moindre résistance au cisaillement que les vis 25 et 27 qui réunissent l'organe dilatateur inférieur 18 au corps 10 et les coins grippeurs inférieurs 14 à cet organe dilatateur 18.
Les résistances relatives au cisaillement sont choisies de manière à assurer tout d'abord le détachement des coins grippeurs supérieurs 23 par rapport à l'organe dilatateur supérieur 20, puis le mouvement descendant des coins grippeurs supérieurs 23 le long de l'organe dilatateur supérieur, puis leur mouvement
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radial vers l'extérieur c'est-à-dire jusqu'à leur venue en prise avec le cuvelage du puits. Une traction dirigée vers le haut exercée ensuite sur le corps 10 de l'organe étanchéi- seur A cisaille alors les vis 24 qui réunissent l'organe dila- tateur supérieur 20 à ce corps 10, et déplace l'organe dila- tateur inférieur 18 ainsi que les coins grippeurs 14 avec ce même corps 10 vers l'organe dilatateur supérieur 20 et les @ coins grippeurs 23.
Ceci a pour effet de comprimer le manchon d'étanchéité 19 entre les organes dilatateurs et de provoquer sa dilatation vers l'extérieur c'est-à-dire son engagement avec la paroi du cuvelage du puits, ce qui réalise l'étanchéité requise.
Une augmentation ultérieure de la traction s'exerçant vers le haut sur le corps 10 de l'organe étanchéiseur A a pour effet de cisailler les vis 25 et 27 qui solidarisent l'organe dilatateur 18 à ce corps 10 et les coins grippeurs 14 à cet organe 18, ce qui a pour reisulet d'obliger la bride inférieure 15 et l'organe de guidage 13 solidaires du corps 10 à déplacer vers le haut les coins grippeurs inférieurs 14 le long de l'organe dilatateur inférieur 18 et vers l'extérieur radialement jusqu'à leur engagement invariable avec la paroi du cuvelage B du puits.
Un anneau rétractile fendu 28 peut être logé dans l'organe dilatateur supérieur 20 pour venir en prise avec l'une ou l'autre d'un certain nombre de dents 29 formant rochet d'arcboutement et taillées sur la paroi externe du corps 10, afin d'immobiliser celui-ci pour l'empêcher de descendre (voir la fig. 2b).
On voit immédiatement en examinant la fig. 2b que l'es- pace annulaire compris entre le corps 10 de l'organe étanchéi-
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seur A et la paroi du cuvelage B du puits est étanchéisé par le manchon 19,que le mouvement de montée de cet organe A à l'intérieur du cuvelage B est empêché par l'organe dilatateur 20 et les coins grippeurs 23 et qu'enfin le mouvement descen- dant est empêché par l'organe dilatateur inférieur 18 et les coins grippeurs 14.
On voit également que la mise en place complète de l'organe A dans le cuvelage du puits est le résultat d'une succession bien définie d'opérations. Ces dernières sont le mouvement des coins grippeurs supérieurs 23 vers l'extérieur jusqu'à leur position d'engagement avec le cuvelage B , la dilatation du manchon d'étanchéité 19 contre le cuvelage, enfin l'engagement ultérieur des coins grippeurs inférieurs 14 contre le cuvelage. Un intervalle de temps défini doit être prévu entre ces phases opératoires principales pour assurer la mise en place correcte de l'organe étanchéiseur dans le cuvelage du puits.
Il s'agit, dans la présente hypothèse, de réaliser cette succession de phases opératoires en utilisant une force engendrée par la combustion des produits convenables à l'intérieur de l'outil de mise en place C qui est relié à l'organe étanchéiseur A pour permettre à cet organe d'être introduit dans les conditions requises dans le cuvelage au bout du câble métallique D.
Dans la réalisation de l'invention qui est représentée dans les dessins, la mise en place, autrement dit l'ajustement de l'organe étanchéiseur A est fonction de la création d'une certaine pression de gaz dans l'outil C dit de mise en place qui est fixé initialement à cet organe A. Cette pression de gaz est engendrée par la partie supérieure d'un cylindre 30 constitué par un manchon supérieur 31 de forme généralement
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cylindrique, par une tête supérieure 32 vissée dans ce manchon et par une tête intermédiaire 33 également vissée dans ce manchon. Un manchon inférieur cylindrique 34 est vissé sur la tête intermédiaire 33 ainsi que sur une tête inférieure cy- lindrique 35.
La tête supérieure 32, le manchon supérieur 31 et la tête intermédiaire 33 forment par leur ensemble une partie supérieure cylindrique 30a, tandis que la tête inter- médiaire 33, le manchon cylindrique inférieur 34 et la tête inférieure 35 forment par leur ensemble une partie cylindrique inférieure 30b. Ces deux parties cylindriques 30a et 30b sont séparées par la tête intermédiaire 33 mais peuvent communiquer l'une avec l'autre par un canal central 36 ménagé dans la tête intermédiaire. Toute fuite de gaz à partir du cylindre et par les raccords filetés est empêchée par des garnitures latérales appropriées 37 placées dans les têtes 32, 33 et 35 et portant contre les parois internes des manchons cylindriques 31 et 34.
Le gaz sous pression qui assure l'actionnement prend naissance dans la partie cylindrique supérieure 30a, La force qui résulte de ce gaz est transmise par l'intermédiaire d'un milieu fluide convenable 38 à la partie cylindrique inférieure 30b par l'intermédiaire du canal 36 de cette tête intermé- diaire pour agir sur un piston 39 qui peut coulisser dans la partie cylindrique inférieure. Ce piston 39 présente dans son pourtour une ou plusieurs rainures 40 servant de logements à des segments d'étanchéité 41 qui empêchent toute fuite entre le piston 39 et le manchon cylindrique inférieur 31. Ces segments d'étanchéité 41 peuvent être constitués par du caout- chouc ; ils peuvent être ronds en section droite pour s'opposer à toute fuite dans les deux sens.
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L'extrémité supérieure de la tige 42 du piston 39 est réunie à celui-ci par vissage. Cette tige 42 se prolonge vers le bas à travers la tête cylindrique inférieure 35 jusqu'à un endroit situé au-dessous où se trouve une traverse 43 formant une sorte d'enclume montée dans une fente transversale de cette tige 42. Toute fuite entre la tige 42 et la tête cylindrique inférieure 35 est empêchée par une garniture 45 constituée par un ou plusieurs anneaux ronds en caoutchouc ou matière équi- valente qui portent contre le pourtour de la tige 42 et qui sont logés dans des rainures appropriées 46 de la tête 35.
Ces gar nitures d'étanchéité 45 s'opposent à tout suintement de liquide depuis le cuvelage du puits jusque dans le cylindre 30b placé au-dessous du piston 39, de sorte qu'il y a toujours de l'air à pression inférieure à la pression atmosphérique au-dessous du piston quand l'appareil est assemblé et qu'on le fait descendre dans le cuvelage B du puits.
11 y a lieu de transférer le mouvement de descente du piston 39 et de sa tige 42 ou bien la force qui agit sur eux aux coins grippeurs 23 de l'organe étanchéiseur A, et le mou- vement ascendant relatif du cylindre 30 au corps 10 de cet organe, de façon à immobiliser celui-ci dans le cuvelage du puits.Pour obtenir ce résultat, il est prévu un mandrin da'c- tionmemet tubulaire 47 réuni par vissage à l'extrémité in- férieure de la tête cylindrique inférieure 35. L'extrémité inférieure de ce mandrin 47 est fixée au corps 10 de l'organe étanchéiseur A par l'intermédiaire d'un dispositif de jonction capable de se briser.
Comme indiqué, l'extrémité inférieure du mandrin 47 est vissée dans l'extrémité supérieure d'un culot 48 vissé à son tour sur l'extrémité supérieure d'une tige de tension 49 qui plonge dans le corps 10 de l'organe A. L'ex-
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trémie inférieure de cette tige 49 est vissée sur l'extré- mité supérieure d'un bouton de dégagement 49a vissé dans le bouchon 12. Comme décrit ci -après, ce bouton 49a @ présente une partie intermédiaire 49b de diamètre plus faible. C'est à cet endroit qu'il se sépare lorsqu'il subit une charge de tension prédéterminée au cours de la mise en place de l'organe étanchéiseur A en contact intime avec le cuvelage du puits.
La tige 42 du piston 39 est mobile vers le bas dans l'alésage 50 du mandrin d'actiannement 47, la traverse 43 faisant saillie dans des directions opposées par rapport à cette tige 42 par des fentes longitudinales 51 diamétralement opposées et pratiquées dans la paroi de ce mandrin. La tra- verse 43 est également engagée dans des fentes opposées 52 ménagées dans un manchon de mise en place ou d'ajustement 53 monté coulissant sur le mandrin d'actionnement 47, de façon à constituer une liaison entre la tige 42 du piston et ce manchon 53. Un autre manchon d'ajustement en deux parties 54-54a est vissé avec possibilité de réglage sur le manchon d'ajustement 53. Sa partie inférieure 54a porte contre un anneau 54b qui s'appuie contre les parties supérieures des coins grippeurs supérieurs 23.
Comme indiqué ci.-avant, une certaine pression s'exerce sur la masse de liquide 38 (qui peut être par exemple de l'eau) qui porte contre le sommet du piston 39. Cette pression déplace le piston 39 et sa tige 42 et le cylindre 30 dans une direc- tion ascendante par rapport à la précédente. Le mouvement de descente de la tige 42 du piston 39 se transmet au manchon dajustement 54-54a par l'intermédiaire de l'enclume 43et du manchon d'ajustement 53. Au contraire, le mouvement de montée du cylindre 30 se transmet au corps 10 de l'organe étanchéiseur
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A par l'intermédiaire du mandrin d'actionnement 47 , du culot 48, de la tige de tension 49, du bouton 49a et du boum chan 12.
Il est donc évident que la production dans le cylindre 30 d'une pression suffisante s'exerçant sur le pis- ton 39 finit par cisailler les vis 26 qui maintiennent les coins grippeurs du haut 23 contre l'organe dilatateur 20 et déplace ces coins vers l'extérieur pour les amener en contact avec le cuvelage B. Le cylindre 30 se meut ensuite vers le haut et déplace le corps 10 de l'organe étanchéiseur A dans le même sens, ce qui dilate le manchon d'étanchéité 19 et l'applique contre le cuvelage B, et les coins grippeurs du bas 14 contre le cuvelage comme décrit précédemment.
Pour obtenir la succession désirée des opérations, une certaine quantité de combustible 60 est logée dans l'ex trémité supérieure du cylindre 30. Ce combustible est choisi pour brûler lentement, sa combustion pouvant nécessiter quelques secondes après son allumage pour engendrer une pression de gaz suf fisante pour ajuster à fond l' organe étan chéiseur A et appliquer une force ascendante suffisante sur le cylindre pour rompre le bouton 51 qui réunit l'outil de mise en place C. à cet organe A en vue de permettre l'enlève- ment de cet outil hors du puits.
Un des combustibles qu'on peut employer effectivement dans le cylindre 30 nécessite de huit à trente secondes pour engendrer graduellement une près* sion suffisamment élevée pour ajuster complètement l'organe A et provoquer la rupture du bouton de dégagement 49a en admet- tant que la force totale nécessaire pour briser ce bouton soit égale à environ 13.500 kg. environ. C'est là un processus nettement différent de l'emploi d'un explosif dont la pression
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totale et la force de détente sont engendrés et appliquées instantanément.
Les expériences effectuées ont permis de constater qu'une fusée éclairante comme celle qu'on emploie sur les voies ferrées ou les grandes routes est capable d'engendrer des pressions de gaz relativement élevées dans une mesure suf- fisante pour remplir les fonctions désirées dans l'appareil en question. On peut également utiliser certains combustibles comme ceux qu'on emploie dans les fusées à condition! qu'ils brûlent assez lentement par opposition à ce qui est le cas pour un explosif. De façon générale, le combustible employé doit renfermer sa propre source d'oxygène. Il est évident qu'on peut utiliser ici comme combustible de nombreux produits différents.
Voici quelques exemples de combustibles qu'en peut utiliser :
Exemple 1-
EMI16.1
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> strontium <SEP> 68,3 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Soufre <SEP> ....................... <SEP> 13%
<tb>
<tb> Farine <SEP> de <SEP> bois <SEP> ............... <SEP> 0,5%
<tb>
<tb> Perchlorate <SEP> de <SEP> potassium <SEP> 7,8 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb> Sciure <SEP> de <SEP> bois............... <SEP> 10,4 <SEP>
<tb>
Ce type de produit combustible est utilisé dans la cana... titution des fusées é clairantes qu'on emploie sur les grandes routes et dans les chemins de fer. On peut faire varier sa composition en ce qui concerne le nitrate en remplaçant les quantités prévues de nitrate de strontium par des quantités équivalentes d'autres nitrates.
Les proportions de farine de bois et de sciure de bois peuvent aussi être modifiées. Enfin, dans une certaine mesure, le soufre peut lui-même être rempla
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ce par de la farine de bois. Le but de ces modifications sera de régler selon les besoins les vitesses de combustion de la charge.
EXEMPLE 2
Le combustible peut aussi être constitué essentiellement par 75% de perchlorate de potassium et 25 % d'asphalte, l'asphalte étant choisie de manière à donner au produit un point de fusion approprié au point de vue de sa stabilité aux différentes températures. Le perchlorate de potassium peut être remplacé par des quantités équivalentes de perchlorate d'ammonium pour permettre de régler la vitesse de combustion du produit.
EXEMPLE 3-
Ce combustible peut également présenter l'analyse suivante ;-
EMI17.1
<tb> Nitrate <SEP> de <SEP> baryum <SEP> ........ <SEP> 42,5%
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Magnésium <SEP> métallique
<tb>
<tb>
<tb> (en <SEP> grains) <SEP> ........... <SEP> 45 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Aluminium <SEP> pulvérulent <SEP> .... <SEP> 10 <SEP> % <SEP>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> Huile <SEP> de <SEP> lin <SEP> ............. <SEP> 2,5%
<tb>
Le magnésium est revêtu, de préférence, d'huile de lin avant d'être mélangé, de façon à l'empêcher de s'oxyder pendant son stockage.
Pour faciliter l'allumage des combustibles ci-dessus, un organe d'inflammation sera généralement appliqué à eux.
Cet organe d'inflammation peut être constitué par de la poudre noire mélangée à une matière organique, de façon à ralentir sa vitesse de combustion. A titre d'exemple, cet allumeur peut être formé d'un mélange de 75 % de poudre noire et de 25 % des matières énumérées dans l'exemple N 3.
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Les formules susdites sont d'ailleurs susceptibles de variations pour modifier les vitesses de combustion et permettre de régler au gré des opérateurs la vitesse à laquelle la pression prend naissance dans le cylindre 30. On peut obtenir un réglage supplémentaire de cette vitesse de production de la pression en modifiant la forme sous laquelle se présente la matière ou la charge. Le réglage peut être obtenu en parti eu* lier en recouvrant la charge, de telle façon qu'une extrémité seulement soit exposée à la combustion, ce qui oblige celle-ci à progresser dans toute la longueur de la charge. Les côté) de la charge peuvent être protégés en l'enveloppant à l'aide d'un papier à l';aminate qu'on a plongé dans une solution de silicate de sodium, ce dernier faisant office de liant.
De bons résul- tats peuvent également être obtenus en enveloppant la charge d'une étoffe formée de fils de verre et en employant ici encore une solution de silicate de sodium comme liant.
Dans la pratique industrielle, les fusées éclairantes qu'on emploie communément sur les voies ferrées ou sur les grandes routes donnent de très grands résultats ; ont l'avantage d'être très peu onéreuses., Mais, de façon plus générale, on peut modifier le combustible par rapport à ceux qui ont été spécifiés ci-avant à condition qu'il contienne des composés oxygénés et d'autres matières combustibles mélan- gées dans des proportions capables d'assurer des propriétés physiques nettement réglées et par conséquent des vitesses de combustion convenables.
La charge 60 destinée à assurer la combustion, et qui peut être constituée par exemple par un cylindre ou un bâton éclairant comme ceux qu'on emploie sur les voies ferrées, est placée dans l'extrémité 32 formant le sommet du cylindre 30
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et logée dans une chambre de combustion 61 qui y est ménagée.
On allume cette charge 60 à l'aide d'une cartouche à blanc 62 logée dans un canon 63 qu'on introduit dans l'extrémité supé- rieure de la tête 32. Toute fuite entre ce canon 63 et cette tête 32 est empêchée par des garnitures d'étanchéité 64 montées sur ce canon et portant contre la paroi de cette tête.
On visse le canon 63 dans une culasse de support 6 5 elle-même vissée sur l'extrémité supérieure de la tête 32 du cylindre 30. Cette culasse comporte un obturateur 66 vissé sur l'extrémité supérieure du canon 63 et pourvu d'une bride interne enserrant un disque métallique mince 67 qui porte contre le chapeau de la cartouche 62. L'obturateur 66 immobi- lise le disque 67 et le chapeau de la cartouche contre le canon 63 . Toute fuite hors du canon est empêchée par une garniture d'étanchéité convenable 68 placée dedans et portant contre le disque mince 67.
L'allumage de la cartouche 62 est provoqué par un percuteur 69 dont l'extrémité fuselée 70 pénètre dans un trou 71 de l'obturateur 66 de la culasse 65, de manière à heurter et encocher le disque 67 et par là même à enflammer la car- touche 62. La flamme qui jaillit de cette cartouche met le feu à l'extrémité supérieure de la charge du combustible 60 qui commence à brûler. La combustion continue ensuite d'elle-même.
Comme le met en évidence la fig. 3, l'extrémité inférieure fuselée 70 du percuteur 69 s'étend vers le bas à partir d'une bride 72 formant siège élastique faisant corps avec l'axe 73 du percuteur dont tous les éléments sont logés dans la culasse 65. Un ressort à boudin 74 travaillant à la compression est placé entre le siège 72 et l'extrémité supérieure de l'alésage central 75 de la culasse 65. Ce ressort 74 exerce une force
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suffisante pour abaisser le percuteur 69 et obliger son extrémité 70 à heurter le disque mince 67 pour enflammer la cartouche 62.
La tige 73 du percuteur 69 se prolonge vers le haut et traverse une fente transversale allongée 76 ménagée dans la culasse 65. Son extrémité supérieure présente une bride 77 formant épaulement contre laquelle s'appuient des doigts de verrouillage 78 dirigés vers l'intérieur et solidaires des extrémités supérieures de leviers de verrouillage 79 montés dans la fente 76 et articulés sur des axes 80 suppor- tés par la culasse 65. Les bras inférieurs des leviers 79 sont sollicités vers l'extérieur, de façon à maintenir les doigts de verrouillage 78 en prise avec l'épaulement 77 du percuteur par l'action d'un ressort 82 travaillant à la tension et relié à ses extrémités opposées aux extrémités supérieures des leviers de verrouillage 79.
Aussi longtemps que le ressort maintient les bras de leviers inférieurs 80 vers l'extérieur et les doigts de verrouillage 78 sous l'é- paulement 77 du percuteur, ce dernier est maintenu en posi- tin relevée au-dessus du disque 67 et de la cartouche 62 et maintient ainsi le ressort 74 à l'état fortement comprimé.
Les bras 81 des leviers de verrouillage sont mobiles vers l'intérieur dans le sens de leur rapprochement, ce qui fait pivoter vers l'extérieur les doigts 78 et les écartent du percuteur 69. Ceci permet au ressort 74 d'abaisser la pointe 70 du percuteur et de l'y faire heurter le disque 67. Au cas où la pointe perce le disque au lieu de l'enco- cher simplement, le mouvement de descente du percuteur 69 est limité par l'engagement de sa bride 72 contre l'extrémité supérieure de l'obturateur de culasse 66.
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L'extrémité supérieure de la culasse 65 est vissée dans une barre d'abaissement 84 qui peut avoir n'importe quelle longueur convenable pour représenter un poids suffisant pour refouler la totalité de l'appareil à travers le liquide qui se trouve dans le puits pendant sa descente dans le cuvelage B. L'extrémité supérieure de cette barre d'abaissement 84 est fixée à un culot tubulaire 85 qui est vissé dans une douille porte-âble 86 présentant un évidement fuselé 87 de réception de l'extrémité inférieure du câble métallique D.
Ce dernier peut être fixé invariablement dans la douille au moyen d'un certain nombre de cales clissées 88 serrées contre la paroi de la douille grâce à l'engagement de leurs surfaces fuselées 89 avec la paroi taraudée correspondante de l'évidement renflé 87 de la douille porte*.cible. L'engagement du culot 85 dans la douille prote-câble 86 oblige l'extrémité supérieure de ce culot à porter contre un anneau 90 en prise avec l'extrémité inférieure des cales 88 en sollicitant ces dernières de bas en haut à l'intérieur de cette douille 86 et radialement vers l'intérieur, de façon à assurer son enclenchement invariable avec le câble métallique D/
Pour déplacer vers l'intérieur les bras 81 des le- viers de verrouillage, il est prévu un dispositif de traction à friction 91.
Ce dispositif comprend des colliers supérieur et inférieur 92, 93 pouvant coulisser le long de la douille porte câble 86. du culot 85, de la barre d'abaissement 84 et de la culasse 65. Les extrémités supérieure et inférieure de ressorts de traction 94 cintrés vers l'extérieur sont fixées à ces colliers 92 et 93 notamment à l'aide de vis 95. Les ,or ressorts 94 portent à friction contre la paroi du cuvelage B
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du puits qui a tendance à contrecarrer son mouvement dedans.
Cependant le dispositif de traction 91 est déplacé impérati- vement à travers le cuvelage B pendant le mouvement d'abais- sement de l'appareil par suite de l'engagement d'un anneau 96 monté sur la barre d'abaissement 84 avec le collier in- férieur de traction 93. Le mouvement de montée du câble métallique D après que la mise en place de l'organe étanchéi- seur a été obtenue dans le puits a pour effet de déplacer l'ensemble de l'appareil de bas en haut dans le cuvelage à l'exception toutefois du dispositif de traction 91, de tirer les leviers de verrouillage 79 à l'intérieur du collier de traction inférieur 93 et d'obliger ce dernier à déplacer vers l'intérieur les bras 81 des leviers de verrouillage et à dégager les doigts 78 de l'épaulement 77 du percuteur.
Le ressort 74 peut alors obliger l'extrémité 70 du percuteur à heurter le disque 67 et à enflammer la cartouche 62.
En fait, l'ensemble de l'appareil est descendu dans le cuvelage B du puits jusqu'à un endroit situé au-dessous de l'emplacement que doit occuper l'organe étanchéiseur A.
Cette distance au-dessous de l'emplacement désiré représente la distance relativement faible que doit parcourir le collier de traction inférieur 93 le long de la barre d'abaissement 84 et de la culasse 65 pour dégager les leviers de verrouilla- ge 79 du percuteur 69.Il en résulte que, quand le câble métallique D est ensuite relevé de cette même distance, il tire les leviers de verrouillage 79 à l'intérieur du collier de traction 93 pour dégager le percuteur,enflammer la car- touche 62 et 'mettre le feu à la charge combustible 60. On a ainsi la certitude que l'organe étanchéiseur A a bien été mis
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à la place convenable dans le cuvelage B du puits.
Comme expliqué précédemment, le mouvement ascendant du câble métallique D a pour effet de mettre en place, autrement dit d'ajuster l'organe étanchéiseur A dans le puits. Cepen- dant, il est désirable dans certaines circonstances d'extraire l'appareil du cuvelage B du puits après qu'on l'y a fait descendre sans toutefois ajuster l'organe étchéiseur, Pour empêcher que le mouvement ascendant ne serre cet organe, on peut verrouiller le dispositif de traction 91 dans sa position supérieure à l'aide du mécanisme qui va maintenant être décrit.
Le collier de traction supérieur 92 comprend un manchon 98 dirigé vers le haut et présentant un évidement 99 se ter- minant par un épaulement 100 incliné vers le haut et vers l'intérieur. La douille porte-câble 86 présente un certain nombre de trous radiaux 108 traversant sa paroi et dont chacun reçoit un verrou à billes q102. Le mouvement des billes 102 vers l'intérieur est limité grâce à leur engagement avec un manchon de retenue 103 disposé à l'intérieur de l'extré- mité supérieure de la douille porte..câble 86 et maintenu initialement en position relevée par un goujon cisaillable 104 s'étendant entre le manchon et la douille.
Ce manchon 103 présente une partie inférieure 105 de diamètre plus faible que viennent attaquer les billes 102 quand le goujon cisaillable 104 est intact, de façon à permettre aux billes de se déplacer radialement vers l'intérieur pour sortir de l'évidement supérieur 99. Le manchon de retenue 103 comporte une partie adjacente 106 de diamètre plus fort qui, quand elle est disposée vis-à-vis des billes 102 les maintient vers
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l'extérieur dans l'évidement supérieur 99, afin de prévenir un mouvement de descente relatif du dispositif de traction 91 le long de l'appareil de mise en place et de s'opposer ainsi à un dégagement des verrous 79 par rapport au percuteur 69.
Quand le collier de traction inférieur 93 est en prise avec l'anneau d'arrêt 96, l'évidement 99 du collier de traction supérieur se trouve dans l'alignement transversal des billes 102. Dans cette position, les billes peuvent faire saillie vers l'extérieur à travers les orifices 101 dans une mesure capable d'assurer leur disposition dans l'évidement 99 et l'engagement ultérieur par son épaulement 100 à profil fuyant. Le mouvement des billes 102 vers l'extérieur est limi- té par suite de leur engagement avec un anneau 107 qui entoure la partie supérieure de la douille porte-câble 86 dans la région des trous 101. Les billes 102 peuvent passer vers l'extérieur par des orifices 108 de cet anneau 107.
Quand le dispositif de traction 91 se déplace vers le bas pendant le début de l'opération de mise en place de l'organe étanchéiseur, l'épaulement incliné 100 est en prise avec les billes 102 et les déplace vers l'intérieur dans les trous radiaux 101 ainsi que le permet la partie inférieure 105 du manchon de retenue.
Cependant, si l'on désire empêcher le fonctionnement de l'appareil, on laisse glisser vers le bas le long du câble métallique D un fourreau 109 de façon qu'il vienne en prise avec l'extrémité supérieure du manchon de retenue 103, qu'il cisaille le goujon 104 et qu'il refoule le manchon 103 vers le bas, afin d'amener sa partie 106 qui présente le plus grand diamètre vis-vis des billes de blocage 102. Ces billes sont poussées ainsi vers l'extérieur et
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pénètrent dans l'évidement 99 du manchon du collier de traction supérieur 92 sans pouvoir être refoulées vers l'in- térieur par l'épaulement conique 100 grâce à leur engagement avec la partie 106 de diamètre renflé du manchon de retenue 103 .
Il en résulte que le mouvement ascendant du câble métallique D entraîne avec lui le collier de traction supé- rieur 92 puisque les billes 102 sont maintenues par le man- chon 103 en prise avec l'épaulement 100. Ceci permet à l'ensemble de l'appareil d'être extrait du puits sans être actionné.
Quand on allume la charge 60 de combustible moteur, par exemple en percutant la cartouche 62, il se produit dans l'extrémité supérieure de la partie cylindrique supérieure 30a un dégagement de gaz sous pression. La puissance de ce gaz agit de haut en bas sur un piston supérieur flottant 110 qui est disposé au début à côté de la tête supérieure 32 du cylindre. Ce piston 110 porte des segments d'étanchéité 111 logés dans des rainures 112 creusées dans son pourtour et engageables avec la paroi du manchon supérieur 31, ce qui évite toute fuite de gaz autour du piston 110 dans les deux sens.
A l'origine, le piston 110 s'appuie sur la masse de ;fluide 38 qui remplit à peu près entièrement l'espace sépa- rant le piston supérieur 110 du piston inférieur 39ycompris le volume du canal 36 traversant la tête intermédiaire. Ce fluide est presque entièrement constitué par un liquide tel que de l'eau mais l'extrémité supérieure 113 de cette masse de fluide est constituée, de préférence, par de l'air qui forme
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un coussin intermédiaire entre le piston flottant 110 et l'eau 38 qui se trouve au-dessous.
Au cas où il se produit une montée de température de la masse d'eau intermédiaire, sa dilatation est possible sans effet sur l'équipement grâce à cette masse d'air 113 qui est, en effet, simplement com- primée dans une certaine mesure*
Pour retarder le passage du liquide 38 de la partie supérieure 30a du cylindre dans sa partie inférieure 30bau moment où le piston flottant 110 est refoulé vers le bas par la pression du gaz qui règne dans la partie supérieure du cylindre 30a, il est prévu un dispositif étrangleur d'écou- lement 114 tel qu'un ajutage à canal grêle (Fig. la) qui est vissé dans l'extrémité supérieure du canal 36 au moyen de la tête intermédiaire 13.
La section droite du trou 115 de cet ajutage 114 est notablement inférieure à celle du canal 36; elle est choisie de manière à permettre au fluide de s'écouler depuis la partie supérieure 30a du cylindre jusque dans sa partie inférieure 30b aune vitesse lente ou avec un certain retard pour un but qui est expliqué ci-après.
On fait descendre l'appareil dans le puits tandis que les organes occupent la position représentée dans les figs.
1, la et lb .Lorsque les organes se présentent effectivement de cette façon, le piston inférieur 39 est voisin de la tête intermédiaire 33, tandis que le piston supérieur, c'est-à-dire flottant 110 est voisin de la tête supérieure 32, L*espace séparant ces deux pistons est à peu près complètement rempli par la masse de liquide 38 (par exemple de l'eau) sauf le
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faible intervalle 113 qui se trouve au sommet de la masse de liquide et qui est occupé par de l'air, de façon à permettre comme exposé ci-avant, la dilatation et la contraction ther- miques du liquide 38.
Quand, au cours de la descente de l'appareil opérée comme il vient d'être dit, sa profondeur d'introduction dans le cuvelage B du puits correspond à la hauteur à laquelle l'organe étanchéiseur A.doit être mis en place, on tire vers le haut sur le câble métallique D pour allumer la cartouche 62 comme déjà expliqué. La flamme qui jaillit de cette cartouche allume l'extrémité supérieure de la charge combustible 60 et amorce sa c ombusti on. Cette charge renferme sa propre source d'oxygène c'est-à-dire qu'elle est capable d'entretenir par elle-même la combustion. Au fur et à mesure que celle-ci se déroule, une pression gazeuse prend naissance dans la partie supérieure 30a du cylindre 30 au-dessus du piston flottant 110 .
Celui-ci est poussé vers le bas, et le cylindre 30 vers le haut (relativement) à mesure que la pression augmente. La force qui s'impose à ce piston flottant 110 est transmise par l'intermédiaire de la masse de fluide 38 au piston infé- rieur 39 et, de celui-ci, par l'intermédiaire de sa tige 42, de la traverse 43 et du manchon d'ajustement 53 au manchon 54-54a qui porte .Centre l'anneau 54b appuyé sur les coins grippeurs supérieurs 23.
Le mouvement descendant du piston inférieur 39 s'effec- tue en surmontant la résistance relativement faible de l'air 116 qui remplit la partie inférieure 30b du cylindre au-dessous du piston 39, qui se trouve initialement à la pression atmos- phérique, et également en surmontant la pression hydrostatique
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due à la colonne de fluide qui se trouve dans le cuvelage du puits et qui agit vers le haut transversalement à la tige 42 du piston c'est-à-dire sur toute sa section.
Quand une pression suffisante a pris naissance dans la partie supé- rieure 30a du cylindre sous l'action du milieu gazeux et qu'elle a été transmise par l'intermédiaire du piston flottant 110, du fluide 38, du piston inférieur 39, de la tige de piston 42, de la traverse 43, du manchon d'ajustement 53, du manchon 54-54a et de l'anneau 54b aux coins grippeurs 23, de façon à vaincre la résistance au cisaillement offerte par les vis 26 ainsi que la pression hydrostatique due à la colonne de fluide qui agit vers le haut sur la tige 42 du piston, les coins grippeurs 23 sont dégagés de l'organe dilatateur 20 et sont poussés de haut en bas le long de ce dernier pour venir en prise, par un déplacement vers l'extérieur, avec le cuvelage B.
A mesure que la charge combustible 60 continue à brûler, la pression de gaz dans la partie supérieure 30a du cylindre augmente et cette pression accrue se transmet au piston inférieur 39 par l'intermédiaire de la masse de fluide 38 qui se trouve dans l'espace intercalaire. Etant donné que les coins grippeurs supérieurs 23 sont appliqués invariablement contre le cuvelage B, le piston 39 ne peut descendre davantage au moins de façon appréciable. Bien au contraire, le cylindre 30, le mandrin d'actionnement 47, le culot 48, la tige de tension 49, le bouton 49a , le bouchon 12, et le corps 10 de l'organe étanchéiseur A sont sollicités vers le haut.
Quand la pression et la force qui se manifestent
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à l'intérieur du cylindre 30 ont augmenté suffisamment pour vaincre la résistance au cisaillement des vis 24 qui maintien- nent l'organe dilatateur supérieur contre le corps 10 de l'organe A, ces vis se rompent, de sorte que ce corps 10 est déplacé vers le haut dans l'organe dilatateur supérieur 20, ce qui a pour effet de comprimer le manchon d'étanchéité en caoutchouc 19 entre les organes 18 et 20 et de l'appliquer fortement contre la paroi du cuvelage en réalisant ainsi l'étanchéité requise.
L'augmentation plus accentuée de la pression du gaz qui se trouve dans le cylindre, par suite de la prolongation de la combustion de la charge 60, provoque la rupture des vis 25 et 27 qui solidarisaient l'organe dilatateur inférieur 18 au corps 10 de l'organe A et les coins grippeurs inférieurs 14 à cet organe 18, ce qui permet la remontée du cylindre 30 et entraîne le corps 10 et les coins grippeurs 14 vers le haut c'est-à-drie déplace ces derniers radialement vers l'extérieur pour les amener en prise avec le cuvelage B du puits.
La pressi on régnant dans le cylindre 30 continue à augmenter à mesure que la combustion de la charge 60 se pour- suit, de sorte que tous les éléments de l'organe étanchéiseur A se trouvent engagés plus fermement avec le cuvelage B. Quand la pression excède la résistance à la tension du bouton de dégagement 49a qui assujettit le mandrin d'actionnement 47 indirectement au corps 10 de l'organe A, ce bouton se rompt à la hauteur de sa partie 49b de diamètre réduit peur libérer automatiquement l'outil d'ajustement C de cet organe étanchéi- seur A. Tout le mécanisme sauf cet organe A et l'extrémité inférieure du bouton 49a peut alors être extrait du cuvelage B du puits.
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Comme indiqué ci-avant, une succession prédéterminée d'opérations est préférable pour assurer la mise en place, autrement dit l'ajustement convenable de l'organe étanchéiseur A à l'état comprimé dans le cuvelage B du puits. Ainsi donc, les vis 26 qui maintiennent les coins grippeurs du haut 23 contre l'organe dilatateur supérieur 20 sont cisailléesles premiers pour provoquer l'engagement de ces coins grippeurs contre le cuvelage B . Ce sont ensuite les vis 24 qui solida- risaient l'organe dilatateur supérieur 20 au corps 10 de l'organe A qui se rompent, de façon à dilater le manchon d'étanchéité 19 pour l'amener en contact avec le cuvelage B.
Les vis 25 qui solidarisent l'ortgane dilatateur inférieur 18 au corps 10 de l'organe A, et les vis 27 qui solidarisent les coins grippeurs du bas 14 à cet organe 18 sont ensuite cisail- lées, ce qui détermine l'application de ces coins 14 contre la paroi du cuvelage selon la pression requise. Quand tout ce processus s'est déroulé, le bouton de dégagement 49a se rompt à son tour à la hauteur de sa partie 49b de diamètre réduit pour provoquer la séparation de l'outil d'ajustement C par rapport à l'organe étanchéiseur A.
Il est préférable qu'un laps de temps déterminé (qui peut représenter quelques secondes seulement) s'écoule entre chacune des phases opératoires sus-décrites pour permettre aux organes d'être amenés à leurs positions d'a justement. La vitesse à laquelle se consume la charge combustible 60 peut varier pour différentes charges, et la pression qui prend naissance dans la partie 30a du cylindre au-dessus du piston flottant 110 peut se développer à une allure accélérée supé- rieure à celle qui est désirée.
Toutefois$ cette augmentation
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de pression n'est pas transmise directement au piston infé- rieur 39 mais indirectement par l'intermédiaire de la masse de liquide 38 qui doit traverser l'orifice 114 d'étranglement de l'écoulement. Il en résulte que le mouvement de descente relatif du piston inférieur 39 dans la partie 30b du cy- lindre 30 s'opère à une vitesse plus faible que cela ne serait le cas si les produits de la combustion agissaient directement sur le piston inférieur.
En effet, la seule façon dont le piston inférieur 39 peut se déplacer relativement vers le bas c'est en transvasant le liquide intermédiaire sous pression 38 depuis la partie supérieure 30a du cylindre et par l'ori- fice 114 d'étranglement de l'écoulement jusque dans la partie inférieure 30b du cylindre qui renferme le piston inférieur 39.
En conséquence, le mouvement de descente du piston flottant 110 dans la partie 30a du cylindre est retardé. Ceci est également vrai du mouvement de descente relatif du piston inférieur 39 dans la partie 30b du cylindre, ce qui retarde nécessairement la vitesse à laquelle les produits de combus- tion peuvent subir une détente dans la partie supérieure 30a du cylindre 30 au fur et à mesure que la pression de gaz augmente. La succession des opérations se déroule d'une manière prédéterminée et ordonnée, de façon à assurer le cisaillement des diverses vis aux moments opportuns mais avec des intervalles de temps suffisants entre leurs ruptures pour réaliser la venue des parties de l'appareil aux positions de fonctionnement convenables.
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Au moment où le bouton de dégagement 49a se rompt pour libérer l'outil d'ajustement C de l'organe étanchéiseur A, le piston inférieur 39 n'a pas été abaissé au maximum dans le manchon cylindrique inférieur 34. La rupture du bouton 49a soustrait le piston inférieur 39 à la charge qui s'exer- çait sur lui. Si le gaz sous pression qui se trouve dans le cylindre agissait directement sur le piston inférieur, il pro- voquerait une détente brutale, lorsque la charge cesserait de se manifester, ce qui aurait pour effet de refouler le piston inférieur vers le bas presque instantanément jusqu' à la limite imposée par son engagement avec la tête inférieure 35 du cylindre.
Cette détente soudaine et ce mouvement de descente auraient pour effet d'obliger le piston 39 à asséner un coup terrible contre la tête 35 puisque l'appareil f oncti onne à des pressions unitaires comparativement élevées. En effet, la réaction du choc ainsi assénée et le mouvement brusque du cylindre 30 et du piston 39 produisent un recul c'est-à-dire une charge de choc sur tout l'équipement qui se trouve dans le puits, ce qui pourrait avarier certaines de ses parties.
Au contraire, grâce à la construction représentée dans les dessins, le milieu gazeux sous pression n'agit pas directement sur le piston inférieur 39 mais le refoule vers le bas (relativement) par l'intermédiaire de la masse inter- calaire 38 de liquide. Quand le bouton 49a se rompt, la charge qui s'appliquait au cylindre 30 et au piston inférieur 39 cesse brusquement de se manifester mais cette cession soudaine se traduit presque immédiatement par un mouvement de descente relatif du piston inférieur 39 dans la partie 30b du cylindre tout au moins dans une faible mesure qui soulage
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la masse de liquide 38 comprise entre le piston 39 et l'ori- fice 114 à peu près de la totalité de la pression et supprime tous les efforts qui s'exerçaient sur le piston 39 en produi- sant une tendance à son entraînement vers le bas
dans le cylindre à une grande vitesse.
Au. contraire, le piston inférieur 39 est astreint à se déplacer à travers la partie inférieure 30b du cylindre dans une direction descendante et à une vitesse relativement faible puisque la cessation de l'effet de la charge sur l'équipement se traduit encore par un abaissement graduel du piston flot- tant 110 dans la partie 30a du cylindre et par une détente graduelle du milieu gazeux qui se trouve au-dessus. Cet abaissement graduel ne peut se produire qu'à condition que le piston flottant 110 refoule le liquide qui se trouve dans la partie supérieure 30a du cylindre par l'orifice 114 d'étran glement de l'écoulement. A travers cet orifice l'écoulement ne peut se produire qu' à une vitesse relativement lente à cause de la section de passage comparativement grêle de son orifice 114.
Par suite de cet étranglement c'est-à-dire du retard d'écoulement du liquide intermédiaire 38 à travers l'orifice 114 , le piston inférieur 39 est abaissé par rapport au cylindre 30 de façon graduelle jusqu'à ce qu'il vienne porter contre la tête inférieure 35 sans toutefois asséner à cette dernière de coups brutaux.
Etant donné que le corps 10 de l'organe étanchéiseur A sera constitué le plus souvent par une pièce en métal fondu (de préférence en un métal ou une matière se prêtant aisément au perçage), la liaison entre l'outil d'ajustement et l'organe étanchéiseur A à l'extrémité inférieure de celui-ci
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soumet le corps 10 à une charge de compression quand il est tiré vers le haut pour appliquer intimement cet organe A contre le cuvelage B, comme représenté dans la fig. 2b. Initia- lement, les coins grippeurs du haut 23 sont bloqués contre le cuvelage B, puis le corps 10 de l'organe étanchéiseur A est soulevé pour comprimer le manchon 19 contre le cuvelage et dilater les coins 14 pour les bloquer contre lui.
L'intensité de la force de compression qui s'exerce en définitive sur le corps 10 de l'organe A peut être considérable. C'est ainsi par exemple qu'elle peut présenter une force totale de 13.500 à 18. 000 kilos. Le corps 10 de l'organe A est beaucoup plus résistant aux efforts de compression qu'aux efforts de tension et se prête par conséquent mieux aune résistance aux premiers qu'aux deuxièmes.
L'outil d'ajustement C est étudié pour être libéré de l'organe étanchéiseur A quand une force d'intensité prédéter- minée a été appliquée à ce dernierLa totalité de cet outil C, sauf l'extrémité inférieure du bouton de dégagement 49 qui demeure solidaire du bouchon 12, est dégagée du cuvelage B du puits. Cette petite partie inférieure du bouton de dégagement 49a est relativement insignifiante et ne gêne aucunement la perforation subséquente de l'organe. En réduisant son diamètre intermédiaire 49b au diamètre convenable, on peut provoquer la rupture du bouton de dégagement 49a sous une charge de ten- sion prédéterminée.
Du fait qu'on connaît la résistance de la matière constitutive du bouton de dégagement 49a. on peut ré- duire dans une mesure correspondante le diamètre de la partie 49b afin d'assurer sa rupture quand il est soumis à une traction de tension représentant sensiblement la valeur maximum désirée
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qui doit être imposée à l'organe étanchéiseur A. Quand l'outil d'ajustement C a été dégagé de cet organe A, il peut être extrait du puits pour être réutilisé.
L'extrémité supérieure du bouton de dégagement 49a est facile à enlever de l'extrémi- té inférieure de la tige de tension 49 et peut être remplacé par un autre bouton de dégagement intact. uand on introduit l'outil à travers la boue ou plus généralement le liquide résultant du forage qui se trouve dans le cuvelage du puits, la pression hydrostatique due à la colonne de liquide qui se trouve dans le puits a tendance à contrecarrer ou à annuler la pression du gaz qui prend naissance dans le cylindre 30. Cette force d'annulation est maintenue à une valeur minimum en prévoyant les garnitures d'étanchéité 45 entre la tête inférieure 35 du cylindre et la tige 42 du piston 39.
De cette façon, la pression hydrostatique en question ne peut agir que de bas en haut suivant la section droite de la tige 42 du piston 39. Au début du fonctionnement, l'espace compris entre le piston 39 et la tête inférieure 35 du cylindre est rempli d'air à la pression atmosphérique. Bien entendu, cet air se trouve quelque peu comprimé par le mouvement de descente du piston 39 mais le degré de compression est faible si on le compare aux pressions relativement fortes qui peuvent se manifester dans le cylindre et qui sont de l'ordre d'au moins 210 kilos, 630 kilos et 1260 kilos par cm2 et davantage.
La pression de gaz qui se manifeste dans la partie supérieure du cylindre 30 et qui se propage à travers la masse 38 du liquide agit sur une section de piston relativement grande, tandis que la pression hydrostatique d'annulation n'agit que sur une section de piston comparativement faible.
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Il s'en suit que la pression régnant dans le cylindre qui est nécessaire pour annuler la pression hydrostatique ne représente qu'une faible fraction de la pression hydrostatique due à la colonne de liquide.
REVENDICATIONS.
I.Appareil de forage de puits, dans lequel une partie tubulaire flexible introduite dans le cuvelage du puits est associée avec un organe étanchéiseur destiné à 'être appliqué contre le cuvelage, comprenant,en association avec le support de l' organe étanchéis eur destiné à être abaissé dans le cuvelage du puits, un produit combustible se consumant lentement, des d ispo- sitifs permettant l'allumage du produit pour créer une pression grâce à la combustion du produit, et des dispositifs permettant d'utiliser la pression créée par la combustion pour appliquer l'organe étanchéis eur contre le cuvelage du puits.
2.Appareil de forage de puits, suivant la renvendication I, comprenant, en tant que produit à combustion lente, un produit solide renfermant sa propre source d'oxygène, et destiné à créer la pression qui sert à appliquer l'organe étanchéis eur contre le cuvelage du puits grâce à sa propre combustion.
3. Appareil de forage de puits suivant les revendications 1 et 2, comprenant dans le support du produit combustible, un cylindre et un piston mobile dans le dit cylindre sous l' influer. ce de la pression produite par la combustion du dit produit dans le cylindre.