<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne undispositif de protection contre les éruptions des puits en cours de forage, qui est destiné princi- palement à être fixé sur l'extrémité supérieure du cuvelage d'un puits de façon à fermer ou à rendre étanche l'espace annulaire délimité entre le cu- velage du puits, ou l'un des tuyaux de grand diamètre du puits, et le tu- bage du puits ou l'un des autres tuyaux de plus petit diamètre du puits.
Lorsque le puits ne contient pas de tuyau de petit diamètre passant à tra- vers le dispositif de protection, celui-ci comporte des pistons dits secon- daires qui ferment l'ouverture du dispositif de protection par laquelle le tuyau pourrait passer et par suite l'ouverture du tuyau du puits sur lequel le dispositif de protection est monté.
Les dispositifs de protection contre les éruptions sont uti- lisés principalement au cours du forage d'un puits par le procédé de fo- rage rotatif, pendant lequel le tuyau de forage rotatif pénètre dans le puits en passant à travers le dispositif de protection ouvert. Ce dispo- sitif est ainsi prêt à être fermé autour du tuyau de forage à chaque in- stant lorsqu'une éruption est sur le point de se produire, en fermant ain- si l'espace annulaire autour du tuyau de forage ou à fermer complètement l'extrémité supérieure du puits dans le cas où le puits ne contient pas de tuyau de forage.
Le dispositif qui fait l'objet de l'invention est du type qui comporte des pistons opposés pouvant se rapprocher ou s'éloigner de l'ouverture du tuyau passant dans le dispositif de protection, de façon à fermer ou à ouvrir ladite ouverture-
D'une manière générale, l'invention a pour objet un dispo- sitif de protection plus léger, de forme plus ramassée et plus saur, dont les pistons peuvent être changés plus facilement et plus rapidement que dans les formes de construction antérieures.
Les dispositifs du type précité sont d'un usage très répan- du depuis plusieurs années dans les puits profonds et ont été perfection- nés de façon à atteindre un degré élevé de perfection. Le brevet des
Etats-Unis d'Amérique, No 2.387.106 du 16 Octobre 1945, décrit un exemple d'une des formes de construction plus modernes et plus répandues de dis- positifs de ce type qui ont été adoptées avec succès dans une large me- sure dans l'industrie.
Cependant, les dispositifs de protection en usage jusqu'à présent sont d'assez grandes dimensions et volumineux et occupent un es- pace vextical considérable à cause de leur hauteur; aussi a-t-on jugé uti- le de diminuer l'espace vertical nécessaire à l'installation d'un tel dis- positif, ainsi que ses dimensions globales et son poids, sans diminuer l'efficacité de son fonctionnement et son rendement. De même, on a fait fonctionner les dispositifs de protection antérieurs par un fluide sous pression provenant de sources appropriées, mais pour faire arriver ce flui- de aux points appropriés du dispositif, on a été obligé dans la plupart des cas de prévoir des canalisations et des conduites importantes à rac- corder dans l'espace qui entoure le corps principal du dispositif de pro- tection.
De même, d'autres éléments des dispositifs antérieurs viennent en saillie sur divers éléments du dispositif et, en même temps que la cana- lisation et les conduites, risquent d'être endommagés par des chocs pen- dant le mouvement de la lourde installation ou pour tout autre motif.
L'invention se propose en conséquence de réaliser: un dispositif de protection contre les éruptions qui soit de forme plus ramassée a tous les points de vue que les dispositifs anté - rieurs et remplisse sensiblement la même'fonction, ui ne comporte pas d'éléments en saillie ni de conduites susceptibles d'être endommagés par le mouvement de la lourde installation dans l'espace entourant le dispositif; dont les mécanismes de commande sont beaucoup plus simples que ceux des dispositifs antérieurs;
<Desc/Clms Page number 2>
une forme de construction des poussoirs de ce dispositif qui permet de changer plus facilement et rapidement 1'ensemble des poussoirs pour adapter le dispositif à des diamètres différents des tuyaux, remplacer les éléments usés, ou remplacer des portions de poussoirs susceptibles de fermer la totalité de l'ouverture du dispositif de protection par d'autres susceptibles de fermer l'espace annulaire autour d'un tuyau; - un ensemble de poussoirs dont les éléments subissant la plus forte usure ou devant être changés pour passer d'un diamètre de tuyau à un autre peuvent être changés très facilement sans changer l'ensemble des pouss oirs; un forme de construction de poussoir qui permet de changer l'ensemble de la garniture ou le guide du tuyau sans retirer du poussoir des boulons ou organes analogues.
Pour faciliter la description et la compréhension des définitions, on utilisera les termes "avant" ou "antérieur" pour désigner lès portions des poussoirs et des guides qui sont les plus voisines de l'ouverture du tuyau du dispositif'de protection, et les termes "arrière" et "posté rieur pour désigner les portions de ces éléments qui sont les plus éloignées de cette ouverture. Les termes "supérieur", "inférieur", "horizontal", "vertical", etc. désignent les éléments du dispositif disposés ou situés dans ces positions en service dans le puits.
Ces résultats, ainsi que d'autres, sont obtenus suivant l'invention d'une manière générale en disposant côte à côte et à peu près en position horizontale les groupes de pistons et de cylindres qui font fonctionner et permettent de changer les poussoirs, en faisant fonctionner les poussoirs par deux pistons de plus petit diamètre au lieu d'un seul de plus grand diamètre, en donnant aux poussoirs une forme ovale en coupe dont le grand axe est horizontal et en groupant tous ces éléments sous forme d'ensemble de forme ramassée comportantun corps et une tête.
Les canaux d'admission du fluide sous pression aux divers groupes de pistons et de cy- lindres de cet ensemble sont formés dans la tête et dans le corps du dispositif de protection de façon à supprimer les éléments en saillie-et conduites susceptibles d'être endommagés par le mouvement extérieur de la lourde installation. A ce propos, la vis de blocage du poussoir, qui exis- te généralement dans les dispositifs de protection-du type à poussoirs et sert à maintenir les poussoirs en position de fermeture, est montée dans le dispositif suivant l'invention' entre les deux cylindres du poussoir et est protégée en service par ces deux cylindres-contre les détériorations éventuelles provoquées par le mouvement extérieur de la lourde installation.
De plus, l'ensemble de l'installation est construit de fa- çon qu'on puisse utiliser les éléments de commande d'admission du fluide sous pression qui servent à faire avancer et reculer le poussoir en servi- ce normal du dispositif de protection pour éloigner, de la même manière et sans conduites supplémentaires, la tête par rapport au corps du dispositif dans le but de changer les garnitures et organes analogues des poussoirs.
Le mouvement du même élément de commande a-donc pour effet de rapprocher les poussoirs de la tête et de faire arriver le fluide sous pression pour éloigner du corps du dispositif la tête qui porte le poussoir, en rendant ainsi accessibles les éléments du poussoir qui doivent être démontés et changés.
Le poussoir lui-même est également construit en accouplant les éléments susceptibles de s'user avec le reste du poussoir, en leur per- mettant ainsi de venir en avant et en arrière avec lui lorsqu'il se trouve dans sa glissière, mais en les'laissant libres pour le reste. Ces éléments peuvent être retirés de l'ensemble du poussoir de bas en haut sans avoir à retirer des boulons ou organes analogues du poussoir et sans démonter les autres éléments du poussoir du dispositif de protection lorsque le poussoir
<Desc/Clms Page number 3>
est sorti de sa glissière.
Il est ainsi possible de démonter,,et de rem- placer facilement les éléments à rebuter sans toucher au reste du poussoir, en réduisant ainsi le poids à manutentionner et la main-d'oeuvre nécessaire à cette opération à ceux qui sont nécessaires pour désaccoupler et accou- pler les éléments du poussoir. De toute manière, la présente forme de construction permet à un ouvrier de changer les éléments des poussoirs beau- coup plus facilement et plus rapidement que dans les formes de construc- t ion antérieures.
On va décrire maintenant une forme préférée de réalisation donnée à titre d'exemple, avec les dessins ci-joints à l'appui, sur les- quels:
La figure 1 est une vue en perspective d'un ensemble du dis- positif de protection suivant l'invention, sur laquelle les canalisations d'admission du fluide sous pression dans le dispositif sont représentées schématiquement.
La figure 2 représente sous forme partiellement schématique les combinaisons des canaux de passage et des pistons et cylindres des élé- ments en mouvement du dispositif de la figure 1, les éléments de-la fig ure 1 occupant sur cette figure la position dans laquelle ils se trou- vent lorsque le dispositif est en service et lorsque ses poussoirs sont en position de fermeture autour d'un tuyau traversant le dispositif.
La figure 3 représente de la même manière la portion du côté droit de la figure 2, mais le poussoir étant revenu en arrière de façon à découvrir l'espace annulaire autour-du tuyau qui traverse le dispositif. -
La figure 4 est une vue semblable à la-figure 3 et représente la tête de support des combinaisons de cylindres et de pistons et le poussoir dans leur position éloignée du corps du dispositif dans le but de chan- ger les éléments du poussoir.
La figure 5 représente le dispositif de protection en partie En plan et en partie en coupe horizontale passant par les pistons, les cy- lindres et la glissière du poussoir à une extrémité du dispositif. -
La figure 6 représente le dispositif de protection de la fi- gure 1 en partie en élévation latérale et en-partie en coupe verticale, ainsi que sous forme plus détaillée la forme de construction des pous - soirs et de leurs vis de blocage.
La figure 7 est une vue en perspective des éléments démon- tés du dispositif de protection de la figure 1, indiquant les positions relatives de ces éléments une fois assemblés. -
La figure 8 est une vue en perspective d'un poussoir du dispositif de protection avec les pistons qui l'actionnent et sa vis de blocage.
La figure 9 est une coupe verticale longitudinale partielle d'une des glissières supérieures du potissoir, indiquant de quelle manière l'ensemble de la garniture du poussoir et le guide de centrage du tuyau, se démontent du dispositif.
La figure 10 est une coupe verticale du poussoir dans le sens transversal à son mouvement alternatif.
La figure 11 est une vue en perspective des éléments démontés de la garniture du poussoir, observée de haut en bas de façon à faire apparaître les surfaces supérieures des éléments. --
La figure 12 est une vue semblable des mêmes éléments, mais observée de bas en haut de façon à faire apparaître les surfaces inférieures des éléments. - --
En se reportant aux dessins, on voit que le dispositif de protection représenté consiste en réalité en deux dispositifs de protection
<Desc/Clms Page number 4>
superposés.
Dans la pratique, on pose généralement un dispositif de protection au-dessus d'un autre et on les accouple, mais dans le cas présent, pour obtenir une forme de construction plus ramassée et n'occupant pas autant de place en hauteur au-dessous des derricks pendant les opérations de forage, deux de ces dispositifs ont été groupés sous forme d'ensemble unique. L'élément inférieur de cet ensemble est désigné par.10 sur la figure 1 et l'élément supérieur par 12.
Il doit être bien entendu que ces deux éléments sont de forme de construction identique, sauf que dans la pratique l'élément inférieur comporte généralement, mais non nécessairement, des poussoirs borgnes ou des poussoirs susceptibles de recouvrir tout l'espace de l'ouverture d'un tuyau traversant le dispositif de protection, lorsque le puits ne contient pas de tuyau, tandis que l'élément supérieur 12 comporte généralement des poussoirs susceptibles d'entourer un tuyau traversant le dispositif et de recouvrir l'espace annulaire autour du tuyau.
Pour simplifier la description, il ne sera question que d'un seul de ces éléments.
Le corps du dispositif de protection est percé de haut en bas d'une ouverture par laquelle peut passer un tuyau et qui est désignée ciaprès sous le nom d'ouverture 18 du tuyau. La portion de corps qui entoure l'extrémité inférieure de cette ouverture est fixée sur la tête d'un cuvelage ou élément analogue, au moyen de tiges pénétrant dans des trous filetés 13 (figure 6). De même, on peut fixer à volonté à l'extrémité supérieure de cette ouverture d'autres éléments au moyen de tiges pénétrant dans des trous filetés 14. Des rondelles de garniture ordinaires peuvent être logées dans des gorges 15 et 16 ménagées dans les faces inférieure et supérieure au voisinage des trous filetés 13 et 14, d'une manière connue quelconque.
L'ouverture du tuyau précitée qui traverse verticalement le corps du dispositif de protection est désignée par.18. On prévoit aussi généralement un orifice de sortie latéral 20 comportant un dispositif approprié de raccordement d'un tuyau et communiquant avec l'ouverture 18 du tuyau en un point situé au-dessous des poussoirs inférieurs de l'élément inférieur.
Deux glissières 22 qui se coupent et se dirigent latéralement en sens opposés à partir de l'ouverture 18 du tuyau servent à guider les poussoirs, qui peuvent être des poussoirs borgnes désignés d'une manière générale par 24 ou des poussoirs entourant le tuyau, désignés d'une maniè- re générale par 26 (figure 6). Ces poussoirs sont décrits en détail plus loin et peuvent venir en avant ou en arrière en se rapprochant et s'éloignant d'une position dans laquelle ils recouvrent l'ouverture du tuyau traversant le corps du dispositif de protection et empêchent ainsi la circulation dans l'ouverture du tuyau ne contenant pas de tuyau, comme par exemple au moyen des poussoirs borgnes 24, ou dans l'espace annulaire délimité autour du tuyau, comme par exemple au moyen des poussoirs 26.
Les poussoirs reçoivent normalement leur mouvement en avant et en arrière au moyen de pistons 28 mobiles dans des cylindres formés dans la tête qui, pendant le fonctionnement normal du dispositif de protection, est fixée d'une manière rigide et étanche sur le corps du dispositif dans le sens transversal des extrémités extérieures des glissières.
Les pistons 28 des poussoirs sont fixés d'une manière rigide sur les extrémités de tiges 29 qui, de leur côté, se vissent ou sont réunies de toute autre manière rigide à un support 30 des poussoirs qui constitue la majeure partie du corps du poussoir.
La tête précitée se compose d'un capot 32 et d'une bride intermédiaire 34. Le capot contient les cylindres 36 des poussoirs qui logent les pistons 28 des poussoirs et coopèrent avec eux, et les extrémités ouvertes des cylindres 36 sont fermées autour des tiges 29 par la bride intermédiaire 34 qui est fixée sur le capot 32 par des dispositifs appropriés .tels que des vis à chapeau 38. Les trous de la bride intermédiaire 34 qui
<Desc/Clms Page number 5>
entourent les tiges 29 contiennent des garnitures appropriées 40, de sorte que les cylindres 36 des poussoirs sont fermés à leurs extrémités du côté des tiges autour des tiges29, ainsi qu'à leurs extrémités opposéesou du coté de la tête.
On obtient donc une combinaison de pistons et de cy- lindres à double action qui provoque le mouvement en avant eu .en arrière des poussoirs 26 suivant la direction dans laquelle s'exerce la pression sur les pistons 28.
On remarquera que les poussoirs 26 etleurs glissières 22 sont de forme ovale en coupe et que leur grand axe est horizontal, ce qui per- met de diminuer très notablement la dimension verticale du dispositif de protection par rapport à des poussoirs circulaires, tout en profitant des avantages qui résultent de la suppression de surfaces de portée planes d'angles ou d'anfractuosités dans lesquels le sable, le schiste et d'au- tres Matières risquent de s'accumuler, en empêchant le bon fonctionnement des poussoirs ou en donnantlieu à une usure excessive. En outre, les pous- soirs sont actionnés par deux pistons et cylindres au lieu d'un, ainsi qu'il a été dit, et ces pistons sont séparés l'un de l'autre et se trou- vent sensiblement dans le même plan horizontal, qui est à peu près le même que celui du grand axe des poussoirs ovales.
La tête formée par le capot 32 et la bride intermédiaire 34 fixés l'un sur l'autre par les vis à chapeau 38 de la manière décrite cidessus est fixée sur le corps du dispositif de protection pendant sa mar- che normale dans une position transversale aux glissières 22 des poussoirs et sur leurs extrémités extérieures par des vis à tête polygonale 42 au nombre de quatre par tête. On voit que la tête est ainsi maintenue d'une manière rigide par rapport au corps du dispositif de protection et qu'en faisant agir la pression du fluide sur les extrémités des cylindres 36 alternativement du côté de la tête et sur leurs extrémités du côté de la tige, les poussoirs 26 reçoivent un mouvement en avant et un mouvement en arrière dans leurs glissières respectives 22.
On remarquera aussi que chacun des supports 30 des poussoirs comporte entre les tiges 29 une portion en saillie 44 taraudée intérieurement et filetée de façon à loger une vis de blocage 45, dont l'extrémité intérieure filetée 46 pénètre dans le trou taraudé de la portion en saillie 44 et dont l'extrémité extérieure est en forme de tige lisse de section non circulaire à son'.extrémité extérieure de façon à pouvoir y poser une clef et à la faire tourner. Cette vis comporte entre sa portion filetée et sa portion lisse un collet radial 47.
Le capot 32 comporte un évidement entre les portions dans lesquelles sont formés les cylindres 36, et la portion lisse de la vis précitée passe dans un trou percé dans le capot et dans cet évidement de fa- çon que, bien qu'elle soit accessible de l'extérieur du capot, elle soit protégée par la portion de ce dernier dans laquelle les cylindres 36 sont formés.
Il est facile de voir que lorsque la vis occupe la position de la figure 6, elle peut venir en avant et en arrière avec le poussoir 26 sans gêner ce mouvement, mais qu'elle peut servir à fermer à la main le poussoir 26, ou bien, lorsque le poussoir 26 occupe sa position de fermeture ou en avant, on peut faire tourner la vis par sa portion non circulaire jusqu'à ce qu'elle sorte de la portion en saillie du support du poussoir et amène le collet47 en contact avec la surface intérieure du capot. Dans ' cette position, le poussoir 26 est bloqué dans sa position de fermeture et ne peut pas venir en arrière.
Bien que, pendant la marche normale du dispositif de protection, la tête formée du capot et de la bride intermédiaire qui y est fixée soit fixée d'une manière rigide et étanche sur le corps du dispositif parles vis 42, elle est aussi montée sur le corps par un accouplement permettant un mouvement télescopique ou mouvement à vide et qui, lorsqu'on desserre les vis,permet d'éloigner la tête du corps du dispositif de protection sur une distance qui n'est pas sensiblement inférieure à l'amplitude du mouvement en avant et en arrière du poussoir 26.
L'accouplement télescopique précité se compose de deux éléments
<Desc/Clms Page number 6>
qui peuvent être désignés sous le nom de pistons de la "tête" 50 et 52 coulissant de façon étanche dans des cylindres de tête 54 et 56 formés dans le capot 32 et dont les axes sont sensiblement dans le même plan que les axes des cylindres 36 et de chaque côté. Ces pistons 50 et 52 sont portés par des tiges de piston respectives 58 et 60 toutes deux creuses et passant dans la bride intermédiaire 34 et se vissant ou se fixant de toute autre manière rigide sur le corps du dispositif.
Les extrémités des cylindres 54 et 56 du côté des tiges sont fermées autour des tigesrespectives 58 et 60 par des garnitures appropriée 61 disposées dans la bride intermédiaire 34, de sorte que les ensembles formés par les pistons 50 et 52 et les cylindres 54 et 56 de la tête sont à double action.
On voit que si l'on fait arriver le f luide sous pression dans les extrémités du côté de la tige des cylindres, il a tendance à amener.la tête en contact étroit avec le corps du dispositif dans la position de la figure 5, mais si le fluide sous pression arrive dans les cylindres du côté de la tête, il a tendance à éloigner la tête du corps, et lorsqu'on desserre les vis 42 ce mouvement de la tête . continue jusqu'à ce qu'il soit arrêté par le contact des pistons 50 et 52 avec les fonds des cylindres 54 et 56 qui sont portés par la bride intermédiaire 34.
Cette position de retrait est représentée sur les figures 9 et 4 et on voit en se reportant à ces figures que lorsque les éléments occupent cette position, il est possible de démonter en les soulevant les éléments qui déterminent l'usure et le grippage du poussoir, opération qui sera décrite en détail plus loin.
Si l'on considère plus particulièrement les dispositifs qui font agir la pression du fluide sur les divers ensembles de pistons et de cylindres pour les actionner à volonté, on voit qu'en ce qui concerne les canaux de passage du fluide dans le corps et dans la tête du dispositif de protection, cès éléments sont représentés sur les figures 2, 3 et 4.
Pour simplifier, on a présenté sur ces figures les canaux de passage comme étant tous dans un même plan, bien qu'en réalité les canaux représentés dans la tête soient effectivement dans la tête et ceux qui sont représentés dans le corps soient effectivement dans le corps, de sorte qu'ils ne se trouvent pas nécessairement dans les plans dans lesquels ils sont représentés mais occupent dans la tête et dans le corps les positions les plus commodes au point de vue de la forme de construction, ces positions n'ayant aucune importance du point de vue du principe de l'invention.
On remarquera tout d'abord que le corps du dispositif comporte deux canaux de passage du fluide 62 et 64 se terminant chacun par des orifices respectifs 65 et 66 qui permettant de les raccorder à une conduite extérieure d'arrivée du fluide sous pression ou de réception de ce fluide.
On remarquera ensuite que le canal 62 du corps communique avec un canal 67 passant par la tige creuse 58, traversant le piston 50 et aboutissant dans l'extrémité du côté de la tête du cylindre 54. Un canal 68 partant de l'extrémité du côté de la tête du cylindre 54 Inverse le capot et la bride intermédiaire et communique par des branchements 69 et 70 avec les extrémités du côté de la tige des cylindres 36 des poussoirs, ainsi que par un prolonge ment. 71 avec l'extrémité du côté de la tête du cylindre 36.
A cetégard, les deux extrémités de chaque section du dispositif de protection sont identiques et il ressort de la description que si le fluide sous pression arrive par l'orifice 65, sa pression s'exerce sur les extrémités du côté de la tête des cylindres 54 et 56 et a tendance à éloigner.la tête du corps du dispositif , tandis qu'elle s'exerce en marne temps sur les extrémités du côté de la tige des cylindres 36 des poussoirs en provoquait le mouvement en arrière du poussoir 26 jusqu'à ce qu'il vienne en contact avec la bride intermédiaire de butée 34.
On voit que pendant la marche normale du dispositif de protection, au cours de laquelle la tête est fixée sur le corps par les vis d'attache 42, la pression qui s'exerce sur les extrémités du côté de la tête des cylindres 54 et 56 ne provoque pas le mouvement de la tête par rapport au corps, mais qu'en s'exerçant sur les cylindres 36 des poussoirs elle fait venir en arrière
<Desc/Clms Page number 7>
le poussoir 26 dans la position des figures 3 et 5, à moins évidemment que le poussoir ne soit bloqué dans sa position antérieure par la vis 45auquel cas aucun mouvement n'est provoqué par la pression qui s'exerce de la ma- nière décrite ci-dessus.
Mais si les vis d'attache 42 sont desserrées, la pression s'exer- çant de la manière décrite ci-dessus a pour effet de faire venir le pous- soir en arrière en contact avec la bride intermédiaire,et en outre d'éloigner la tête du corps jusqu'à ce qu'elle occupe la position des figures 4 et 9, dans laquelle des portions du poussoir peuvent être démontées, ainsi qu'on le verra plus loin.
On remarquera que le canal 65 du corps communique avec l'inté- rieur creux 74 de la tige 60. Mais cet intérieur creux 74 ne débouche pas dans le piston de la tête 52, contrairement à l'intérieur creux 67 qui dé- bouche dans le piston de la tête 50. Au contraire, le piston 52,est plein et des petits canaux 75 sont ménagés entre l'intérieur 74 de la tige et l'intérieur du cylindre 5 du côté de la tige, de sorte que la pression dans l'orifice 66 se transmet au cylindre 56 à l'extrémité du côté de la tige.
Cette extrémité du cylindre 56 communique par des canaux 76 et des branchements 77 et 78 avec les extrémités du côté de la tête des cylindres
36, et par un prolongement 79 du canal 76 avec l'extrémité du côté de la tige du cylindre 54'
On voit donc que lorsque le fluide sous pression arrive par l'orifice 66, sa pression a tendance à s'exercer sur les extrémités du côté de la tige des cylindres 54 et 56 de façon à pousser la tête en con- tact étroit avec le corps, et à s'exercer sur les extrémités du côté de la tête des cylindres 36 de façon à faire avancer le poussoir 26 dans sa position de fermeture, Pendant la marche normale du dispositif de protec- tion et pendant que la tête est fixée sur le corps par les vi s d'attache 42,
la pression exercée par le fluide arrivant par l'orifice 66 n'a d'au- tre effet que de faire venir le poussoir 26 en avant dans sa position de fermeture, mais si les vis d'attache ont été éventuellement desserrées antérieurement et si la tête a été amenée à l'écart du corps (figures 4 et 9), la pression du fluide arrivant par les orifices 66 a pour effet de rapprocher la tête du corps, en permettant ainsi de remettre les vis d'attache en place dans cette position et de faire avancer le poussoir dans sa posiLion de fermeture.
La figure 1 indique schématiquement les canalisations extérieures faisant arriver le fluide sous pression de façon à faire fonctionner le dispositif de protection. On voit sur cette figure que les seules canalisations ou conduites extérieures qui communiquent directement avec les orifices 65 et 66 sont celles qui sont désignées par 80 et 81 et sont les seules qui sort nécessaires pour faire fonctionner la section ou l'élément supérieur du dispositif de protection. Ces conduites se raccordent à une soupape de commande 82 qui commande tout le fonction- nement de l'élément supérieur du dispositif de protection en venant sé- 'lectivement dans l'une ou l'autre de ses deux positions.
Dans une de ces positions, la soupape fait communiquer la conduite 80 avec une pompe 88 qui aspire le fluide d'un réservoir 90 et le refoule sous pression par la soupape 82 Et la conduite 80 dans l'orifice 65 en donnant les résultats décrits ci-dessus, tandis que la conduite 81 communique par la soupape 82 avec un tuyau d'échappement 89 qui se vide dans le réservoir 90 et permet au fluide ayant fonctionné dans les cylindres respectifs de revenir dans le réservoir.
Dans son autre position, la soupape 82 fait communiquer le tuyau 81 avec la pompe 88 pour faire arriver le fluide sous pression dans l'orifice 66 en donnant les résultats décrits cidessus, tandis que le tuyau 80 communique avec le tuyau d'échappement 89 pour permettre au fluide détendu des extrémités des cylindres communiquant avec l'orifice 65 de revenir dans le réservoir 90.
Le fonctionnement de l'élément inférieur du dispositif de protection est également commandé par deux conduites 84 et 85 et une soupape
<Desc/Clms Page number 8>
86 qui sert à les faire communiquer alternativement avec la pompe 88 et avec le tuyau d'échappement 89 respectivement.
Un description plus détaillée est donnée ci-après de la forme de construction des poussoirs, qui est extrêmement avantageuse en particulier en combinaison avec le dispositif de protection de la forme de construction décrite ci-dessus.
Ainsi qu'il a déjà été dit, chacun des poussoirs comporte un corps de section ovale dans une direction transversale à celle de son mouvement en avant et en arrière, de sorte que son encombrement dans le sens vertical est aussi réduit que 'possible mais qu'il a cependant l'avantage de ne comporter ni surfaces planes, ni angles dans lesquels les graviers et autres matières auraient tendance à s'accumuler. La majeure partie de ce corps consiste en un support 30 du poussoir, auquel les tiges 29 de commande du poussoir sont accouplées d'une manière rigide, ainsi qu'il a déjà été décrit.
Ce support du poussoir n'est pas destiné à être démonté dans les conditions ordinaires et il est inutile de le démonter pour remplacer la garniture de poussoir d'une dimension par une garniture d'une autre dimension, pour monter un poussoir borgne recouvrant la totalité de l'ouverture du tuyau, ou pour remplacer le guide de centrage du tuyau pour l'adapter à des tuyaux de diamètres différents. Ainsi que l'indiquent les figures 7, 8, 9 et 10, la portion supérieure antérieure de ce support est échancrée de façon à loger le guide de centrage du tuyau et la garniture de poussoir qui, avec le support, constitue le poussoir complet. Le support comporte un épaulement 92 dirigé en avant et sur lequel repose le guide de centrage 93 du tuyau.
Ce guide a une forme en arc de cercle dont la courbure intérieure est choisie de façon à s'ajuster sur le tuyau sur lequel le dispositif de protection doitêtre monté et dont la courbure extérieure est choisie de façon à s'ajuster dans l'évidement prévu pour le logement du guide dans le support du poussoir. Les extrémités antérieures du guide 93 comportent des prolongements qui forment les guides proprement dits du tuyau et qui à une extrémité 94 sont adjacents à la surface supérieure du guide et à l'autre extrémité 95 sont adjacents à la surface inférieure du guide.
Ces prolongements viennent en avant de la face antérieure du poussoir et se logent dans des évidements correspondants d'un guide de centrage du tuyau identique de l'autre poussoir, de sorte que lorsque les deux poussoirs sont en position de fermeture ces prolongements se superposent respectivement. Le guide de centrage du tuyau n'est pas fixé sur le support par des boulons ou autres éléments de fixation mais comporte des éléments d'accouplement en forme de goujons 96 qui pénètrent dans des trous de goujons correspondants 97 percés dans le support, de sorte que tant que le guide du tuyau est appliqué de haut en bas contre l'épaulement 92 du support, il ne peut pas se déplacer par rapport à lui.
La garniture du poussoir.fait partie d'un ensemble qui se compose de la garniture proprement dite 98 et de segments de poussoir supérieur et inférieur 99 et 100 qui sont en une matière rigide telle que l'acier, à l'encontre de la matière flexible élastique telle que le caoutchouc synthétique qui constitue généralement la garniture proprement dite. La garniture consiste de préférence en une pièce moulée en forme de bande sans fin disposée de façon à former une bande d'étanchéité 101 sur la face antérieure du poussoir, une portion 102 dirigée en arrière sur chaque extrémité de la bande d'étanchéité antérieure 101 et une portion qui se recourbe vers le haut et en arrière sur la partie supérieure du poussoir en formant ainsi une bande d'étanchéité 103 sur la partie supérieure du poussoir.
Cet élément est moulé de préférence en une seule pièce et forme une bande sans fin d'une matière d'étanchéité. La garniture proprement dite est complétée par des plaques de poussée 104 et 105 s'emboîtant dans les surfaces supérieure et inférieure respectives de la portion 101 de la garniture élastique disposée sur la surface antérieure du poussoir. Les plaques de poussée se terminent à une courte distance de la surface postérieure de cette portion de la garniture et leurs surfaces postérieures s.'appliquent contre
<Desc/Clms Page number 9>
la garniture élastique, de sorte que lorsqu'elles sont poussées en arrière elles ont tendance à refouler entre elles la matière qui constitue la gar- niture.
La portion supérieure et antérieure de chaque poussoir est formée par le segment supérieur 100, tandis que la base de chaque garni- ture est formée par le segment inférieur 99. La forme de ces deux segments est choisie de façon à les faire passer dans l'ouverture formée par l'élé- ment de garniture sans fin, à remplir complètement cette ouverture, à li- miter les surfaces supérieure et inférieure de la portion de bande anté- rieure 101 de l'élément de garniture et à former un support de la portion postérieure de cette bande antérieure.
De même, le segment supérieur 100 forme une paroi limitant la surface antérieure de la bande courbe 103 de l'élément de garniture et se prolongeant sur la. partie supérieure du pous - soir, et le segment inférieur passe au-dessus de cette bande 103 de façon à former une paroi limita de sa surface inflérieure. Après avoir assemblé les segments supérieur et inférieur l'un avec l'autre et par rapport à l'é- lément de garniture de la manière indiquée, on les fixe l'un sur l'autre par des vis à chapeau 106 dont les têtes sont fraisées dans la surface exté- rieure du segment supérieur et qui se vissent dans des trous taraudés appropriés du segment inférieur.. On remarquera que ces vis à chapeau ne servent qu'à fixer les segments l'un sur l'autre et non à les fixer sur le reste du poussoir.
On peut voir à ce propos que le support du poussoir comporte une nervure ou bride 107 sensiblement semi-circulaire dirigée vers le haut, et venant en saillie juste au-dessus de la surface supérieure du guide de centrage du tuyau lorsqu'il est en place dans le support du poussoir, et qui comporte un évidement sent-circulaire derrière cette bride 1070 Le segment inférieur 99 a une forme complémentaire et comporte une portion 108 en forme de bride dirigée vers le bas, qui se loge dans l'évidement derrière la bride 107, de sorte qu'une fois l'ensemble de la garniture du poussoir mis en pièce sur le support du poussoir de la manière décrite cidessus, cet ensemble, de marne que le guide de centrage du tuyau,
peut s'éloigner librement de bas en haut du support du poussoir mais est accouplé avec des portions du support du poussoir qui l'empêchent de venir en avant ou en arrière par rapport à ce support. Le support du poussoir comporte aussi une portion postérieure 109 dirigée vers le haut et formant une butée postérieure de l'ensemble de la garniture et en particulier de l'élément de garniture le long de la bande 103.
On voit donc que lorsque le poussoir décrit ci-dessus est en place dans sa glissière du corps du dispositif de protection, le guide 93 de centrage du tuyau est maintenu en place par l'ensemble de la garniture du poussoir, qui de son côté ne peut pas monter et s'éloigner du support du fait de son contact avec la glissière du poussoir, de sorte que l'ensemble du poussoir fonctionne sous forme monobloc. On remarquera à ce propos que la forme de la glissière du poussoir est choisie de façon à entourer le poussoir et à s'appliquer contre lui sur toute sa périphérie extérieure et sur toute la longueur de ces deux éléments, de sorte que la garniture du poussoir et le guide du tuyau sont maintenus en place sur le support pendant toute la longueur du trajet du poussoir dans sa glissière.
D'autre part, lorsque le poussoir est sorti de sa glissière sous l'action des pistons 28 du poussoir et des pistons de la tête 50 et 52, les vis d'attache 42 étant desserrées, on peut démonter du poussoir d'abord l'ensemble de la garniture du poussoir et, si on le désire,\) le guide de centrage du tuyau simplement en le soulevanto A cet effet et pour faciliter le démontage de l'ensemble de la garniture du poussoir le segment supérieur 100 est percé d'un trou taraudé 110 dans lequel on peut visser un anneau de levée.
Les glissières du poussoir entourent aussi étroitement la périphérie totale des poussoirs respectifs lorsque ceux-ci occupent leur po-
<Desc/Clms Page number 10>
sition la plus en arrière dans les glissières, mais en avant de leurs extrémités postérieures les surfaces inférieures des glissières comportent une portion évasée 111 qui s'éloigne en dedans et vers le bas des poussoirs pour empêcher le sable ou les débris de s'accumuler au-dessous des poussoirs et coopère avec des échancrures de dégagement 112 du support du poussoir, en supposant que les pressions sur ses faces antérieure et postérieure sont sensiblement les menés. La portion 101 de la bande de garniture et les portions qui se dirigent en arrière à partir d'elle le long des côtés du poussoir sont situées au-dessus du grand axe de la section ovale du poussoir.
Les pressions sont ainsi mieux équilibrées sur les surfaces antérieures et postérieures des poussoirs en position de fermeture, du fait que le seul effort nécessaire à l'ouverture est la pression du puits qui s'exerce sur une surface sensiblement égale à la surface de la face antérieure du poussoir au-dessus de la garniture .
Lorsque le poussoir fonctionne dans sa glissière, il peut avancer jusqu'à ce qu'il soit en contact avec le tuyau et/ou avec l'autre poussoir d'en face, et à ce moment la garniture est complètement renfermée et la poursuite du mouvement du poussoir a pour effet de pousser les plaques de poussée 104 et 105 dans l'espace fermé, en provoquant ainsi le mouvement de la matière de garniture enfermée et y faisant augmenter la pression de façon à former un joint étanche entre toutes les surfaces en contact. Ces surfaces limites sont formées par les segments 99 et 100, la portion postérieure 109 du support du poussoir, les plaques de poussée 104 et 105, la surface adjacente environnante de la glissière et la surface du tuyau ou de l'autre poussoir avec laquelle la face 101 est en contact.
Le fonctionnement du dispositif de protection décrit ci-dessus paraît être facile à comprendre d'après la description qui précède, mais peut être résumé en quelques mots de la manière suivante:
Le dispositif de protection était monté sur le cuvelage d'un puits de la manière décrite ci-dessus, peut être traversé par un tuyau de forage ou élément analogue ou n'être traversé par aucun élément. C'est pourquoi les poussoirs d'un des éléments du dispositif de protection comportent également des surfaces antérieures qui viennent en contact avec la face antérieure du poussoir complémentaire sur toute l'étendue de ces faces antérieures de façon à fermer l'ouverture du tuyau lorsqu'aucun tuyau ne se trouve dans le puits .
Ce résultat peut être obtenu en manoeu- vrant la soupape 86 de façon à faire communiquer la pompe 88 avec celle des conduites 84 ou 85 qui aboutit au canal communiquant avec les extrémités du côté de la tête des cylindres 36. Les vis d'attache 42 étant serrées sur le' corps de cet élément du dispositif de protection, les pistons et les cylindres de la tête ne fonctionnent pas, tandis que les.pistons des poussoirs poussent ces derniers en avant en position de fermeture. Pendant ce mouvement, le fluide s'écoule par l'une ou l'autre des conduites 84 ou 85, suivant le cas, du fait que les pistons 28 font diminuer le volume des cylindres 36 du côté de leurs tiges.
Le fonctionnement est le même sous la commande de la soupape 82 lorsque l' élément supérieur du dispositif de protection est traversé par un tuyau.
Si l'on désire remplacer un élément de garniture usé du poussoir ou remplacer la garniture du poussoir et le guide du tuyau pour changer le poussoir et le faire venir en contact avec un tuyau de diamètre dif- férent, on desserre les vis d'attache 42 de la tête du dispositif de protection et on manoeuvre la soupape 82 ou 86 de façon à faire arriver le fluide sous pression dans les extrémités du côté de la tête des cylindres de la tête et dans les extrémités du côté de la tige des cylindres des poussoirs et à faire échapper le fluide des autres extrémités de ces cylindres.
Il en résulte que les poussoirs viennent en arrière en contact avec les brides intermédiaires et font venir en arrière la tête avec les brides intermédiaire, les capots et les poussoirs en les éloignant du corps du dispositif de protection jusqu'à ce que la surface supérieure du
<Desc/Clms Page number 11>
poussoir se découvre. Puis.. s'il s'agit seulement de changer l'ensemble de la garniture du poussoiron peut visser un anneau de levée dans le trou fileté 110 et soulever cet ensemble sous forme monobloc. On peut ou non démonter le guide de centrage du tuyau et le remonter à volonté.
On peut alors mettre en place un nouvel ensemble de garniture et en manoeuvrant les soupapes 82 ou 86 qui convient pour renverser la direction d'arrivée du fluide sous pression., la tête revient en contact avec le corps et le poussoir revient dans sa position la plus en avant au-dessus de l'ouver- ture du tuyau. On peut alors resserrer les vis d'attache 42 et le dispo-' sitif est de nouveau prêt à fonctionner.
On voit que le dispositif suivant l'invention permet d'arriver à tous les résultats et avantages qu'on s'est proposé de réaliser, que la forme des poussoirs et la disposition des combinaisons de pistons et de cy- lindres actionnant les poussoirs permettent d'obtenir une forme de construc- tion très ramassée, tout en conservant les avantages des dispositifs antérieurs, qu'en raison de la présence des pistons et des cylindres de commande de la tête et du mode de montage de cette tétas les poussoirs sont facilement accessibles en vue du.changement de leurs éléments, qu'en raison de la forme de construction des poussoirs eux-mêmes,
le changement des éléments est plus facile à cause de la réduction au minimum des éléments à démonter et à remplacer et parce qu'il est inutile de démonter des dispositifs de fixation qui assemblent ces éléments entre eux,, qu'en raison de la disposition des conduites faisant arriver le :
fluide moteur dans les cylindres des poussoirs et des cylindres de la tête et de leur mode d'accouple- ment, il suffit d'une seule soupape de commande pour chaque élément du dispositif de protection et qu'en raison de la disposition de ces conduites dans la tête et dans le corps du dispositif et de la disposition de vis de blocage entre les cylindres et la cavité de la 'tête, les éléments susceptibles d'être endommagés par des influences extérieures sont à peu près com- plètement supprimés.
On voit donc d'après ce qui précède que le dispositif de protection suivant l'invention permet d'arriver à tous les résultats énumérés ci-dessus et offre encore d'autres avantages évidents et propres à la forme de construction décrite.
Bien entendu l'invention ne doit pas être considérée comma limitée à la forme de réalisation représentée et décrite., qui n'a été choisie qu'à titre d'exemple.